在數字蜂窩通信系統中估計幹擾信號編碼功率的方法
2023-04-28 04:15:31
專利名稱：在數字蜂窩通信系統中估計幹擾信號編碼功率的方法
技術領域：
本發明涉及CDMA(碼分多址訪問)蜂窩系統，具體地說，涉及一種在採用時分和碼分多址訪問(CDMA)的數字蜂窩通信系統中估計幹擾信號編碼功率(ISCP)的方法。可以實施本發明的UMTS(通用移動電信系統)候選者如下·在中國無線電信標準(CWTS)下標準化的1.28Mcps的時分-同步碼分多址訪問(TD-SCDMA)無線系統，或TSM(TD-SCDMA系統移動站)；·在第3代夥伴項目(3GPP)下標準化的兩種UTRA-TDD(UMTS陸地無線接入-時分雙工)模式，即1.28Mcps的LCR(低碼片率)TDD無線系統，和3.84Mcps的HCR(高碼片率)TDD無線系統；·任何其它採用CDMA技術來發送劃分為時間幀和時隙的信號、並利用無關聯序列的通信系統，這些系統公知為連接無線電信道兩端的實體，其目的是為了同步和/或估計對無線電信道的脈衝響應或其它目的。
背景技術：
圖1非限制性地描述了TD-SCDMA無線電系統的幀結構。該幀結構同等地應用到LCR-TDD和TSM系統。該結構包括固定數量的時隙(9)，這些時隙的一部分用於從移動站(MS)至基站(BS)的上行鏈路發送，另一部分用於從基站至移動站的下行鏈路發送。稱為DwPTS(下行鏈路導頻時隙)的特定下行鏈路時隙包括96個碼片(一個碼片等於一個調製元素)的基本下行鏈路同步序列DwPCH。稱為UpPTS(上行鏈路導頻時隙)的特定上行鏈路時隙包括160個碼片的基本上行鏈路同步序列UpPCH，它由MS從有限數量的序列(例如8個)中選出，用於隨機接入網絡。這兩個特定時隙由96個碼片長的保護期(GP)分開。
圖1的幀結構描繪了由頻率、時隙和代碼三元組定義的物理信道集。每個業務時隙(即該幀的剩餘時隙)包括一個中置序列和在兩側的兩個數據脈衝串(burst)。每個數據脈衝串包括要經過信道化編碼(擴展編碼)的碼元；在系統中適當提供相互正交的可變數量的擴頻碼(最大值N＝16)。時隙TS0至TS6或者被分配給按照專有方式輸送業務和/或信令的發送信道，或者分配給輸送由服務小區中的基站廣播、或由MS發送的公用消息的發送控制信道，以請求接入網絡服務。144碼片的物理中置碼(midamble)可以包括若干由唯一基本序列的不同循環移位產生的中置序列。在3GPPTS25.221中給出了幀和時隙結構的細節「物理信道和將發送信道映射到物理信道(TDD)」。
圖2示出給定第j個載波頻率的第i個時隙(下行鏈路)的可能結構。根據3GPP TS25.221，服務BS向移動站廣播所謂的DMA(默認中置關聯)指示，用於將N個擴頻碼分配到M個中置序列上。這些中置序列不會進行正交擴頻編碼，但仍然缺乏使K個用戶信道相互區分的交叉相關。參考圖2，對中置序列m(1)執行的信道估計用於對關聯的信道化碼1和2上的信息碼元(數據)解碼；同樣的，對第m個中置序列執行的信道估計用於對(第n個-K)至第n個信道化碼上的信息碼元(數據)解碼，等等。
將要公開的本發明的中心問題是，估計影響給定時隙和載波頻率的幹擾，特別是所謂的幹擾信號編碼功率(ISCP)。該幹擾的產生是因為，儘管在同一時間間隔內發送的擴頻/中置序列在開始時是相互正交/不相關的，但傳播信道(即快速衰落)通常使這些序列畸變，從而使它們不再能完全正交地到達接收器。這對在上行鏈路中由K個用戶發送K個信號來說尤其如此，這些信號在K個不同傳播信道上經歷不同的傳播副作用，但是即使是正交性的最小損耗也會影響在下行鏈路中由基站向多個用戶發送的K個信號。在後面的情況下，儘管每個MS沿著其自身的傳播信道接收所有K個信號，但仍然可能由於噪聲、選擇衰落或其它副作用的影響而導致正交性的剩餘損耗。由於正交性的損耗，多址幹擾(Multiple Access Interference，MAI)影響重建的信號和諸如聯合檢測/估計的混雜技術，這些技術必須被實現為偽造質量降級。聯合檢測利用擴頻碼中的交叉相關來消除正交幹擾。其它有意義的幹擾源也由相鄰小區產生。
根據3GPP TS25.225「TDD測量」，在TD-CDMA無線電系統中的ISCP幹擾的傳統估計通過指向該ISCP估計中涉及的無線電實體(MS或者是BS)開始，給定時隙和載波頻率內的可用中置序列可用於該目的。術語「可用」的特定含義是指對任何無線電連接都沒有由BS使用的、並因此而沒有被發送的中置碼。所述無線電實體將在空閒中置碼的物理信道中接收的信號與該空閒中置碼序列相關聯，並且相關的結果表明哪個幹擾影響了時隙。中置碼的物理信道表示在以給定載波頻率發送的信號的給定時隙中的對應序列的時間窗。需要提醒的是，在對應的未發送的中置碼的相關處理中刪除了與有用信號正交的幹擾部分，由此不會影響接收器。相反，ISCP參數代表不與有用信號正交的幹擾部分，我們稱之為「平行」，因此不能在接收器中消除。
ISCP測量允許估計在測量無線電實體中所察覺到的質量，由此該測量可以用於觸發小區內或小區間的切換過程，或用於計算信號幹擾比(SIR)，或決定資源分配策略。
用於測量ISCP幹擾的傳統方法的主要問題在於，對於ISCP測量的整個持續時間，都需要在所屬的時隙和載波頻率內不發送至少一個中置碼，這對資源分配原則提出了限制。事實上，特別是在繁忙的時間內，可能發生網絡不能釋放中置碼的情況，而在該情況下，ISCP測量由於錯誤的結果而無法用於系統。
發明內容
本發明的目的是提供一種對TD-CDMA無線電系統執行ISCP測量的方法，而無需對於測量的整個持續時間都保持一個特定時隙和載波頻率這的空閒中置序列。該目的等同於提供一種在向執行該測量的實體發送中置序列時也可以執行ISCP測量的方法，這允許可靠估計由特定無線電實體(例如MS)察覺、或向任何其它無線電實體發送的幹擾，而對在對等實體(例如BBS)中的無線電資源分配沒有任何限制。
為了達到該目的，本發明定義了一種用於在蜂窩電話系統中估計影響無線電信道的ISCP幹擾的方法。該類幹擾包括分別由小區內剩餘(M-1)個活躍中置序列引起的「小區內」幹擾和來自相鄰小區的「小區間」幹擾組成的平行幹擾部分；和附加白高斯噪聲(AWGN)。
本方法的要點在於1)由移動站估計路徑損耗並向基站發送該信息；2)在對應時隙和載波頻率(為該測量選擇的中置碼以該頻率被BS發送)內接收的信號和選擇的中置序列(其為連接在無線電信道兩端的兩個實體已知)之間進行相關聯。
在本方法的第一實施例中，執行該關聯的無線電實體是移動站，在這種情況下，該相關的結果和所估計的路徑損耗與後面完成的ISCP計算一起被發送到基站。
在本方法的第二實施例中，執行相關的無線電實體是基站；在這種情況下，只將移動站估計的路徑損耗發送到基站。
由移動站估計的路徑損耗有助於由基站以恆定的參考功率發送信標信道。在這種情況下，由移動站測量涉及該信標信道的如下兩個參數接收的信號強度指示符(RSSI)和接收的信號編碼功率(RSCP)，第一個參數涉及物理信標信道(時隙和載波頻率)，而第二個參數涉及邏輯信標信道(編碼序列)。此外，下面將要解釋的「平行」小區內幹擾的特定假設，允許直接從兩個上述測量的線性組合中獲得路徑損耗。信標信道存在於所有蜂窩系統中，從而所表明的路徑損耗估計有很高的一般性。
此外，對給定時隙和載波頻濾的RSSI參數的測量表明從以該載波頻率在該時隙中活躍的中置序列的接收的平均功率。平行和正交的小區間幹擾，與AWGN噪聲一起影響該測量。根據已知的路徑損耗和在所有M個有效中置碼發送的總功率，可以從RSSI測量中估計小區間的幹擾和噪聲。此外，可以將該幹擾的兩個組成部分，即小區內和小區間幹擾，與先前對ISCP的估計分開。
當測量的無線電實體在與選擇的中置序列相關的、執行ISCP測量的信道(載波頻率、時隙和擴頻碼)上激活時，本發明的方法允許獲得對ISCP和SIR的估計，它們確實影響在與該選擇的中置序列相關的所有特定擴頻碼上的該無線電實體。
參考下面結合只是為非限制的解釋性目的而給出的附圖對實施例的詳細描述，可以理解本發明及其其它目的和優點，其中圖1如上所述示出TD-SCDMA幀結構；圖2如上所述示出圖1的幀的第i個下行鏈路時隙的編碼大小，其表示中置碼和擴頻碼之間的默認相關。
具體實施例方式
圖2示出在用高亮顯示的第i個時隙上，由基站以給定的載波頻率在向著M個移動站的下行鏈路方向上分配到M個中置序列的N個擴頻碼。在可能的中置序列中，已為ISCP評價選擇了第m個中置序列。在發射器端，用Pt表示BS對總數為M的有效中置序列發送的平均功率，它遵循Pt=m=1MPm---(1)]]>其中Pm是用於第m個中置序列的發送功率。
在接收器端，MS在為通過相關處理的幹擾計算適當選擇(默認分配或由BS發信號)的第m個中置序列上測量RSCPm。該相關在第m個中置碼的物理信道上的接收信號和有關序列之間執行，從而RSCPm＝[A·Pm]+ISCPmm∈[1，M] (2)其中·A是MS和BS之間的衰減因子，或是路徑損耗L的倒數；該因子∝1/L。
·ISCPm是影響由MS無線電實體察覺的第m個中置序列、並且不能在接收器消除的幹擾信號編碼功率；它包括分別由「小區內」幹擾和「小區間」幹擾組成的平行幹擾部分和附加白高斯噪聲(AWGN)，該「小區內」幹擾由剩餘的(M-1)的有效中置序列產生，而「小區間」幹擾來自相鄰小區。根據所計算的ISCPm和測量的RSCPm，可以獲得由測量MS察覺的特定的第m個中置序列上(因此也用於關聯的K個擴頻碼)的信號幹擾比。
·Pm是由BS無線電實體對第m個中置序列發送的功率。
假設已知路徑損耗值L，並因此也已知衰減因子A和第m個中置序列上發送的功率Pm，則可以從關係式(2)推導出影響第m個中置序列(和關聯的K個擴頻碼)的幹擾ISCPk。考慮以下幾點·通過測量由BS以恆定參考功率級發送的下行鏈路信道、即所述「信標信道」，可以在MS更好地估計路徑損耗以及由此的衰減因子A，以及·在依據來自連接的MS的功率控制命令而可以容易地跟蹤功率調整的BS中，更好地了解一個中置序列發送功率Pm或總發送功率Pt，本發明的優選實施例在於，MS向BS報告所測量的RSCPm和所計算的路徑損耗L或衰減因子A；BS利用關係式(2)推導出ISCPm的值。
考慮TD-SCDMA無線電系統(例如TSM或LCR TDD)，但不僅限於此，計算MS的路徑損耗L(或衰減因子A)，該TD-SCDMA無線電系統具有以MS已知的恆定參考功率級發送的信標信道，即下行鏈路導頻信道DwPCH。考慮到在DwPTS時隙上基站只發送DwPCH序列，即在該時隙上沒有碼分多址訪問，MS測量從該DwPTS接收的總功率RSSIDwPTS。所測量的值可以表達為RSSIDwPTS＝A·PDwPCH+X (3)其中A是MS和BS之間待估計的衰減因子；PDwPCH是BS在DwPCH上發送的功率；X是該DwPTS上的總小區間幹擾加上AWGN。
MS還通過相關處理測量在DwPCH上接收的功率RSCPDwPCH。所測量的值可以表達為RSCPDwPCH＝A·PDwPCH+X//(4)其中X//是DwPTS上不能由相關處理消除的小區間幹擾或平行幹擾加上AWGN。
由於AWGN噪聲和小區間幹擾的無偏性，可以假設X2X//---(5)]]>從該式MS得知BS採用的PDwPCH值，MS可以容易地由關係式(3)、(4)和(5)的線性組合推導出衰減因子A。具體地說下式成立L=1A=PDwPCH2RSCPDwPCH-RSSIDwPTS---(6)]]>一旦估計了ISCPm，就應當有機會在影響第m個中置序列的小區內和小區間幹擾之間加以區別。為此，MS還測量從所有有效中置序列接收的總平均功率RSSI，它可以表達為RSSI＝[A·Pt]+X (7)其中，X＝I小區間+NI小區間是在該特定時隙和載波頻率上來自相鄰小區的平行和正交幹擾。
N是在該特定時隙和載波頻率上的AWGN噪聲。
Pt和A是分別在關係式(1)和(2)中定義的相同參數。
假設已知路徑損耗L，並因此也已知衰減因子A和在所有M個有效下行鏈路中置序列上發送的功率Pt，則可以根據關係式(7)計算小區間幹擾加上AWGN。然後根據由表達式(7)推導出的幹擾X和由表達式(2)推導出的幹擾ISCPm，可以將影響所選擇的第m個中置序列和關聯碼的小區內幹擾與小區間幹擾區分開來。
只是為了完整性的緣故，下面解釋在特定時隙和載波頻率中只分配一個有效中置序列(M＝1)的情況。在這種情況下，可以在該唯一有效中置序列(和在關聯的K個擴頻碼上)上進行ISCP1估計，而無需計算路徑損耗L值。對於上述的一般情況，MS在該唯一有效中置序列上為通過相關處理的幹擾計算測量RSCP1，從而RSCP1＝[A·P1]+ISCP1(8)其中；A是MS和BS之間的衰減因子，或是路徑損耗L的倒數；該因子∝1/L；ISCP1是由MS無線電實體察覺的影響該唯一有效中置序列、並且不能在接收器消除的幹擾信號編碼功率；它包括由來自相鄰小區的「小區間」幹擾組成的平行幹擾部分和AWGN噪聲；P1是由BS無線電實體在該唯一有效中置序列上發送的功率。
MS還測量從適應該唯一有效中置序列的物理信道(時隙和載波頻率)接收的總平均功率RSSI，它可以表達為RSSI＝A·P1+X (9)其中X＝I小區間+NI小區間是在特定時隙和載波頻率上，來自相鄰小區的、關於該唯一有效中置序列的平行和正交幹擾；N是在該特定時隙和載波頻率上的AWGN噪聲；P1和A是分別在關係式(8)和(9)中定義的相同參數。
然後，將關係式(9)與(8)相減，得到RSSI-RSCP1＝[A·P1+X]-[A·P1+ISCP1]＝X-ISCP1(10)由於AWGN噪聲和小區間幹擾的無偏性，可以假設
X2X//2ISCP1---(11)]]>其中X//是在該唯一有效中置序列上不能由相關處理消除的小區間幹擾或平行幹擾加上AWGN。該因子恰好等於上述ISCP1參數。採用關係式(10)和(11)，在該唯一有效中置序列上所需要的ISCP1估計計算如下RSSI-RSCP1ISCP1---(12)]]>
權利要求
1.一種用於估計影響建立在蜂窩電話系統中的無線電信道的幹擾的方法，該無線電信道用於在基站和在載波頻率上傳送劃分為時間幀和時隙中幀的信號的移動站之間進行通信，其中每個時隙都包括由碼分(碼1，...，碼N)訪問的業務數據脈衝串和給定的不相關碼元序列，該碼元序列即中置序列，其事先由連接在所述信道兩端的同等無線電實體已知，並用於時間同步和/或估計有關無線電信道的脈衝響應，其特徵在於，該蜂窩電話系統的、連接到同一蜂窩電話系統的服務基站的移動站執行步驟a)將從傳送由服務基站發送的中置序列中選出的一個(第m個)對應序列的對應物理信道接收的基帶信號與該對應序列(第m個)相關；b)估計該無線電信道的路徑損耗，並將有關值和該相關的結果一起發送到基站；以及所述基站執行步驟c)將事先已知的該選擇的中置序列(第m個)的發送功率除以路徑損耗的值，然後從所述相關結果中減去該商，獲得小區內幹擾和小區間幹擾以及附加白高斯噪聲，此後稱其為AWGN噪聲，它們不能在移動站接收器中被消除。
2.一種估計影響建立在蜂窩電話系統中的無線電信道的幹擾的方法，該無線電信道用於在基站和在載波頻率上傳送劃分為時間幀和時隙中幀的信號的移動站之間進行通信，其中每個時隙都包括由碼分(碼1，...，碼N)訪問的業務數據脈衝串和給定的不相關碼元序列，該碼元序列即中置序列，其事先由連接在所述信道兩端的同等無線電實體已知，並用於時間同步和/或估計有關無線電信道的脈衝響應，其特徵在於，該蜂窩電話系統的、連接到同一蜂窩電話系統的被服務移動站的基站執行步驟a)將從傳送由被服務移動站發送的中置序列中選出的一個(第m個)對應序列的對應物理信道接收的基帶信號與該對應序列(第m個)相關；b)接收由發送該選擇的中置序列(第m個)的所述被服務移動站估計的路徑損耗值；c)將事先已知的該選擇的中置序列(第m個)的發送功率除以該路徑損耗值，然後從所述相關結果中減去該商，獲得小區內幹擾和小區間幹擾以及附加白高斯噪聲，此後稱其為AWGN噪聲，它們不能在基站接收器中被消除。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述移動站計算路徑損耗的步驟如下c1)將從對應物理信標信道(DwPTS)接收的、由基站以恆定參考功率發送的基帶信號與有關的碼元序列(DwPCH)相關；c2)測量從所述信標序列(DwPCH)接收的總功率；c3)將所述恆定參考功率除以子步驟c1)的結果減去子步驟c2)的結果的2倍，以獲得路徑損耗值。
4.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述移動站執行步驟-測量從基站發送的所有有效中置序列接收的總功率，並向基站報告該測量值；所述基站執行步驟-將發送到移動站的所有有效中置序列的已知發送功率相加，並將該和除以從移動站接收的路徑損耗值；-從移動站接收的總功率值中減去上一步驟的結果，獲得影響該測量的小區間幹擾以及AWGN噪聲值；-將上一步驟的結果與在步驟c)計算的、不能在接收器中消除的幹擾進行線性組合，從而只獲得影響所選擇的中置序列和關聯信道化碼的小區內幹擾。
5.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述選擇的中置序列(第m個中置序列)用於測量無線電實體，而所估計的幹擾提供恰好對該特定中置序列(第m個中置序列)和關聯信道化碼(碼1，...，碼N)所察覺的質量的指示。
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述相關結果除以不能由接收器消除的幹擾，從而獲得信號與在所述特定中置序列(第m個中置序列)和關聯信道化碼(碼1，...，碼N)上察覺的幹擾加上AWGN噪聲之比。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，所選擇的中置序列(第m個中置序列)不用於測量無線電實體，而所估計的幹擾提供指示來支持基站上的資源分配策略。
8.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述選擇的中置序列是預先定義的。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述選擇的中置序列由基站發送到移動站。
全文摘要
本發明涉及估計TD－SCDMA型蜂窩系統幹擾信號編碼功率(ISCP
文檔編號H04B1/707GK1578496SQ20041005495
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月26日 優先權日2003年7月24日
發明者馬西莫·卡帕喬利, 羅塞拉·德貝尼迪蒂斯 申請人:西門子移動通訊公司