在擴展譜通信網中模擬用戶幹擾的系統和方法

2023-07-12 12:39:51 3

專利名稱：在擴展譜通信網中模擬用戶幹擾的系統和方法
背景技術：
I.發明領域本發明總的說來涉及無線通信網，如蜂窩市話電話系統和個人通信系統。更具體地說，本發明涉及在移動蜂窩電話系統或衛星電話系統中，用擴展譜類型的通信信號進行信息交換的一種新穎的改進的系統和方法。
II.相關技術領域的描述碼分多址(CDMA)調製技術的使用是在具有大量用戶的系統中便於進行通信的幾種方法中的一種。其他的多址通信系統技術，如時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和AM調製方案(如幅度展縮單邊帶)在本領域中是人們所熟知的。然而，CDMA擴展譜調製技術與其他用於多址通信系統的調製技術相比具有很多優點。在多址通信系統中應用CDMA技術見轉讓給本發明的受讓人的、1990年2月13日授權的、題為「採用衛星或地面轉發器的擴展譜多址通信系統(Spread Spectrum Multiple Access Communication System Us-ing Satellite Or Terrestrial Repeaters)」的美國專利4,901,307。
上述美國專利4,901,307中揭示了這樣一種多址技術，其中的大量無線系統用戶採用CDMA擴展譜通信信號，通過衛星轉發器或地面基站進行通信，並且每一用戶都具有一個收發裝置。使用CD-MA通信技術時，頻譜可以重複多次使用，從而增加了系統用戶容量。比起採用其他多址技術來，採用CDMA技術可以獲得高得多的頻譜效率。
美國專利4,901,307中揭示的CDMA技術採用相當長的高速偽噪聲(PN)序列，每一用戶信道所分配的PN序列是各不相同的。對於所有非零時移來說，不同PN序列的互相關(cross—correlation)和一個PN序列的自相關(autocorrelation)都具有接近於零的平均值，從而可以區分接收時二者之間的不同的用戶信號。
然而，因為這些PN信號是非正交信號，所以它們之間會產生互幹擾噪聲。由於對於如一個信息位長度或短時間間隔來說，互相關遵循二項式分布，所以儘管PN信號的互相關平均接近於零，也會產生幹擾噪聲。這樣，用戶信號相互發生幹擾，非常類似於它們是在相同的功率譜密度下的寬帶寬高斯(Gauss)噪聲。因此，由於非正交用戶信號而產生的互幹擾噪聲趨向於限制了可獲取的系統容量。
在本文中引述供參考的、轉讓給本發明的受讓人的、授權日為1992年4月7日、標題為「CDMA蜂窩電話系統中產生信號波形的系統和方法(System and Method for Generating Signal Waveformsin a CDMA Cellular Telephone System)」的美國專利5,103,459中，揭示了一種構築PN序列的新的改進的方法，這種PN序列提供了使用者之間的正交性，從而減少了互幹擾。互幹擾的減小使系統容量更加提高，鏈路性能更好。因為採用正交PN碼使互相關在預定時間間隔內為零，所以如果編碼時幀相互對齊，則不會產生互幹擾。
在上述專利描述的系統中，採用的最佳波形採用一種直接序列PN擴展譜載波。在一種較佳實施例中，PN載波的晶片速率(chiprate)選擇為1.2288MHz。選擇晶片速率的考慮的一個問題是應當使晶片速率可以精確地被系統中要採用的基帶數據速率除。還應當使晶片速率為2的冪乘以基帶數據速率。在該較佳實施例中，基帶數據速率是每秒9600位，從而導致1.2288MHz，即為PN晶片速率為128(27)乘以9600。
在蜂窩基站和不同移動單元之間進行通信時，用來擴展頻譜的編碼序列是由兩種不同類型的序列構成的，每一序列具有不同的特性，給出不同的函數。有一個由一蜂窩區或區段(sector)中所有信號共享的外部碼(outer code)，用來識別不同的多徑信號。外部碼還用來識別不同蜂窩區或區段向移動單元發送的信號之間的差別。還有一個用來識別同一蜂窩區段或區中發射的用戶信號之間差別的內部碼(inner code)。
能夠向特定地理區域提供恰當服務的蜂窩CDMA系統的實施通常考慮系統性能的幾個因素。例如，通常必須考慮現有頻譜的範圍，以及與其他鄰近通信系統協調的潛力。另外，還應當考慮熱噪聲引起的限制和不同用戶單位產生的幹擾。由於無論在某一蜂窩區內的何處，用戶單元發射的功率是在同一帶寬內，所以CDMA系統中對幹擾的估算是我們特別關心的問題。
當鄰近蜂窩區內的用戶單元採用相同的CDMA通信信道或射頻信道時，或者當相同或不同的蜂窩區內的移動單元正採用相鄰的CDMA信道時，或者與模擬蜂窩系統有關的移動單元靠近某一給定蜂窩區時，會發生用戶對蜂窩區或蜂窩基站線路的幹擾。這種類型幹擾的電平和幅度直接影響了能夠由一CDMA蜂窩系統容納的最大用戶數。具體說來，當每一移動用戶的Eb/Nt比值(每一信息位的能量對總的噪聲功率譜密度的比)處在保持所要求的信道信號對噪聲比值所需的最小值時，可以得到最大容量。因為對基站接收的每一移動信號來說Nt值大體相同，所以對每一移動站發射機提供動態功率控制可以保持所要求的Eb/Nt比值。考慮到最大限度地減小用戶對蜂窩線路的幹擾，可以看出，這種類型的功率控制方案是最佳的。
為了確定CDMA系統的容量，估算相應於最大系統容量的幹擾電平時，可以從基站起的不同距離上分布一選定數量的用戶單元。然而，若要通過這樣的現場測試來確定與最大系統容量對應的幹擾電平，需要有一個完整的移動單元整體。當初始測試期間已有的移動單元數低於對應於最大系統容量的數量時，這會帶來一個計算方法的問題，並需要進行完整的系統校正。
因此，本發明的目的是在CDMA通信系統中提供一種模擬因從用戶單元向基站的信號傳輸而產生的幹擾的系統。
發明概述總的說來，本發明提供一種在諸如無線用戶電話系統的多信道通信系統中模擬信號幹擾的方法和裝置。通信系統最好是這樣一種類型，即，其中來自多個蜂窩區的用戶相互間用至少一個基站和碼分多址(CDMA)擴展譜類型的通信信號來進行信息信號的交換。基站具有至少一個基站接收機，並位於第一個蜂窩區內。
模擬蜂窩站或基站接收機接收的信號幹擾功率的方法包括這樣一個步驟，即，確定與第一組模擬用戶發射的信號功率總和對應的第一混合信號功率，模擬用戶通常位於第一蜂窩區內。判定也是針對混合信號傳輸的第一規範化數據速率(normalized data rate)進行的。隨後，在根據第一混合信號功率和規範化數據速率確定的功率電平上產生第一幹擾信號。在一種較佳實施例中，第一幹擾信號的功率是按照閉環功率控制產生的平均功率漲落來調整的。第一幹擾信號隨後作為輸入提供給基站接收機。
當通信系統的不同區域內已經分布有真實的遠端用戶時，可以從所要求的模擬用戶數中減去已經存在的真實用戶而得到的所需等效模擬用戶數來進行判定。隨後，用等效用戶數發射的信號功率以及相關規範化數據速率的判定來確定混合信號功率。另外，可以監測實際的遠端用戶，來確定數量和實際幹擾或通信業務量。
本發明還通過估算第一蜂窩區以外各蜂窩區內第二組模擬用戶發射的信號功率之和來確定第二混合信號功率。對第二組模擬用戶發射的信號功率下的第二規範化數據速率作類似的判定。這就使得可以根據第二混合信號功率和第二規範化數據速率產生第二幹擾信號。第二幹擾信號可以用來修正第一幹擾信號。
第一幹擾信號的產生通常包含對最好具有相當均勻的頻譜密度的預定頻帶上的電噪聲進行合成，然後按照第一混合信號功率和第一規範化數據速率的乘積值來調整該電噪聲的功率電平。本發明還提供了一種用一隨機變量序列(如高斯隨機變量)來作為第一混合信號中偏差模型的技術。
模擬通信系統中通信信道間信號幹擾的裝置通常具有一個輸出用作第一組所需數量的模擬用戶發射的信號的第一混合信號功率的功率選擇元件，和輸出第一規範化數據速率的數據速率產生元件。與功率選擇器和數據速率發生器相連的第一幹擾信號發生器根據第一混合信號功率和規範化數據速率產生一具有信號功率的輸出信號。
一種較佳的第一幹擾信號發生器使用至少一個電噪聲信號發生器，其一個輸出功率密度可以按照控制信號輸入調節。與噪聲源發生器的控制輸入端相連並且其自身具有與功率選擇器和數據速率發生器相連的輸入端的至少一個噪聲強度控制器提供一控制信號，控制信號的值隨模擬用戶的信號功率和數據速率的變化而變化。可以採用至少一個第二功率選擇器，它為第二組模擬用戶發射的信號輸出第二混合信號功率，噪聲強度控制器被構築成部分地根據其他模擬用戶發射的信號功率產生基帶信號。
附圖簡述在結合附圖對本發明作了詳細描述以及從後文的權利要求書中可以更加清楚地理解本發明的其他目的和特徵。


圖1是按照本發明的能夠採用噪聲幹擾模擬系統的典型蜂窩電話系統的方框圖；圖2是典型蜂窩站設備的方框圖；圖3是作為蜂窩區內用戶負載的函數的、相對於熱噪聲的幹擾值Xl和X2的和的變化圖；圖4示出的是用來與模擬通話活動中使用的獨立高斯隨機過程的第一級數字噪聲相關濾波器；圖5是採用本發明的幹擾模擬裝置較佳實施例的典型蜂窩站接收部分的簡化方框圖；圖6是本發明幹擾模擬裝置較佳實施例的方框圖；圖7描述的是本發明產生幹擾模擬信號的過程的流程圖；圖8是在噪聲校正係數序列中用來限制相繼係數之間偏差的迴轉(slew)速率限制器較佳實施例的方框圖；以及圖9是將本發明的噪聲幹擾發生器組合到一典型的蜂窩站接收機中去的方框圖。
較佳實施例的詳細描述I.系統概述在諸如上述美國專利5,103,459中描述的蜂窩電話系統的CD-MA無線通信系統中，每一蜂窩站(也稱為基站)具有幾個調製器-解調器單元或直接序列擴展譜數據機。第一數據機能夠進行話音或其他如傳真數據或計算機數據的數據通信。每一數據機由數字擴展譜發送調製器、至少一個數字擴展譜數據接收機和一個搜索器接收機組成。蜂窩站或基站處的每一數據機按需分配給一個用戶單元，以便與分配的用戶單元進行通信。用戶單元構築成直接序列擴展譜數據機，也能夠將話音或其他數據傳送給位於至少一個蜂窩站處的數據機。
可以將本發明的噪聲幹擾模擬系統組合在內的一個典型的蜂窩電話系統表示在圖1中。圖1所示的系統在進行系統用戶單元或行動電話與蜂窩站之間的通信時應用了擴展譜調製技術。大城市的蜂窩系統可以具有幾百個為成千上萬個行動電話或其他用戶單元服務的蜂窩站。與普通的FM調製型蜂窩系統相比，採用擴展譜技術(特別是CDMA)便於增大這樣規模的系統中的用戶容量。儘管本發明的描述是針對圖1所示的移動蜂窩系統進行的，但是應當理解，本發明的原理同樣適用於多個用戶單元分散在一組固定點的CDMA通信系統。
正如下面描述的那樣，本發明提供了一種模擬來自周圍用戶單元並由給定蜂窩站接收的信號幹擾的效果的方法和設備。按照本發明，這樣一種用戶對蜂窩區的鏈路幹擾是通過將具有預定統計參數的白高斯噪聲注入到蜂窩站接收機(或幾個接收機)來模擬的。當實際用戶單元出現在蜂窩區內時，模擬的信號幹擾被疊加到由從分散的用戶單元接收的信號傳輸所引起的信號幹擾上。這就可以在沒有必須個數的用戶單元的情況下模擬與最大蜂窩區容量對應的幹擾電平。另外，在蜂窩站接收機的「實驗室」測試期間，注入的噪聲包含唯一的信號功率源和正被處理的幹擾。
因為圖1所示典型實施例中用戶對蜂窩區或基站鏈路的信號傳輸的功率是各移動單元或用戶單元接收的噪聲功率的函數，所以向蜂窩站發射提供附加噪聲信號會使模擬更加精確。本發明對用戶對蜂窩區鏈路幹擾模擬的典型應用包括(i)系統容量的驗證，(ii)在給定Eb/Nt比值下系統功率控制和性能的測試，以及(iii)蜂窩站之間轉移通信時採用的「免提(handoff)」算法的估算。
參見圖1，系統控制器和交換機10(也稱為行動電話交換局(MTSO))通常包括向蜂窩站提供系統控制的接口和處理電路。控制器10同時控制從公共交換電話網(PSTN)互適當蜂窩站用於適當移動單元或用戶單元的傳送的電話呼叫的路由選定。控制器10還控制從移動單元或用戶單元通過至少一個蜂窩站至PSTN的呼叫的路由選定。由於用戶單元通常相互間不直接進行通信，所以控制器10可以通過適當的蜂窩站連接用戶單元之間的呼叫。
控制器10可以通過各種不同的裝置(如圖中示出的電話線、光纖鏈路或微波通信鏈路)與蜂窩站相連。圖1中示出了兩個典型的蜂窩站12和14和移動單元16和18，其中每一移動單元包括一個蜂窩電話。這裡討論的以及圖中繪出的蜂窩站12和14被認為是向整個蜂窩區提供服務的。然而應當理解，一個蜂窩區可以在地理上劃分成幾個區段，每一區段向不同的覆蓋區域提供服務。因此，在蜂窩區內的區段之間通常也需要免提，與蜂窩區之間一樣，區段之間也可以實現分集性(diversity)。
圖1中，帶有各箭頭的直線20a—20b和22a—22b，分別表示蜂窩站12與移動單元16和18之間可能的通信鏈路。同樣，直線24a—24b和26a—26b分別表示蜂窩站14與移動單元18和16之間可能的通信鏈路。蜂窩站12和14用相等的功率進行定標發射。
蜂窩站服務區或蜂窩區的範圍通常被設計成在地形上使得任何時候移動單元通常最靠近一個蜂窩站或基站，並且如果蜂窩區被劃分成蜂窩小區時僅位於一個小區內。當移動單元空閒時，即沒有正在進行的呼叫時，移動單元從每一鄰近的蜂窩站以及如果蜂窩區被劃分成小區時從一個蜂窩站恆定地監測導頻信號(pilot signal)傳輸。如圖1中所示，導頻信號在輸出或前向通信線路20a和26a上分別由蜂窩站12和14傳送到移動單元16。移動單元16通過比較用於蜂窩站12和14發射的導頻信號的相對信號強度來判定它處在哪一蜂窩區內。
在圖1給出的例子中，移動單元16可以被認為最靠近蜂窩站12。當移動單元16發出一個呼叫時，一控制報文傳送到最靠近的蜂窩站，在這裡是蜂窩站12。最靠近的蜂窩站12在接收到呼叫請求報文以後，將被叫號碼轉發到系統控制器10。隨後，系統控制器10通過PSTN將該呼叫與想要的收信人連接起來。
如果某一呼叫是在PSTN內發起的，則控制器10將呼叫信息傳送到區域內所有的蜂窩站。各蜂窩站接著在各自覆蓋的區域內發射一想要找到被叫接收移動用戶的尋呼報文。當接收移動單元「聽到」或接收到尋呼報文時，它用發送到最近的蜂窩區的控制報文作出響應。該控制報文向系統控制器發信號，表示該特定蜂窩站正與所要的移動單元進行通信。隨後，控制器10通過該蜂窩站選定到移動單元的呼叫路由。如果移動單元16移動出始發蜂窩站(這裡為12)中基站的覆蓋範圍之外，則通過另一蜂窩站，通過選定該呼叫的路由來繼續呼叫。
在圖1的典型系統中，通常具有固定長度的正交沃爾什(Walsh)函數被分配至蜂窩區對用戶鏈路上的用戶信道。在另一種實施例中，具有變化長度的正交沃爾什函數可以被分配至蜂窩區對用戶鏈路上的用戶信道。在變化長度沃爾什函數的情況下，對每一信道，根據信道數據速率，分配唯一一個具有某一長度的正交Walsh序列。在話音信道的情況下，每一話音信號的數字碼元流被其分配的沃爾什序列相乘。然後，每一話音信道的沃爾什編碼的碼元流被外部PN編碼的波形相乘。合成的擴展碼元流隨後被疊加起來，形成一混合波形。
合成的混合波形隨後被調製到正弦載波上，被帶通濾波，被轉換成所要求的運行頻率，被放大並由天線系統輻射出去。本發明的另一些實施例可以交換這些運行的某些順序，以形成蜂窩站發射的信號。例如，在將所有信道信號疊加起來由天線輻射之前，最好將每一話音信道乘以外部PN編碼的波形，並進行濾波。本領域中人們已經熟知的是，可以交換線性運算的次序，以獲取各種實施優點和不同的設計。
蜂窩設施較佳實施例的波形設計採用蜂窩區對用戶鏈路的導頻載波方法，正像美國4,901,307中所描述的那樣。所有的蜂窩區用具有相同32,768長度序列，但具有不同定時偏差發送導頻載波，以防止相互幹擾。
正像下文中將作更詳細描述的那樣，特定蜂窩用戶的碼元流，用分配給該用戶的沃爾什序列，在第一「異或」運算組合起來。沃爾什函數通常以1.2288MHz的速率來定時，然而在包括有話音、傳真(Fax)和高/低速數據信道的典型可變數據速率系統中，信息碼元速率可以從近似為75Hz變化到76,800Hz。合成的編碼波形用二進位PN序列，在第二「異或」運算中組合起來，並也用1.2288MHz來定時。相同的二進位PN序列用來對蜂窩系統覆蓋區域的特定區段內的每一用戶信道編碼。由於沃爾什編碼序列的正交性，每一序列可以用在與這樣一個區段相關連的單一一個RF信道上，而不會在該區段中的用戶之間引入幹擾。
每一信道攜帶的信號可以進一步被卷積編碼，重複並參差在一起，從而提供檢錯和糾錯功能使系統能在更低的信噪比和幹擾比下運行。卷積編碼、重複以及參差技術在本領域中是人們熟知的。隨後，通常將合成信號調製到射頻載波上，並與其他話音載波一起與導頻載波(pilot carrier)和設置載波(setup carrier)疊加在一起。疊加可以在被與特定蜂窩區內的信道相關的PN序列乘之前或之後，在處理過程中的不同點處完成，例如在IF頻率處，或者在基帶頻率處。
每一話音載波還可以被一相對於其他話音載波的功率的發射功率的值相乘。這一功率控制性能使得功率可以分配到那些由於處在相當不利的地方的接收者而需要更高功率的鏈路上。向報告他們接收的信噪比的用戶提供能夠將功率設定在某一電平上而提供恰當性能但不浪費能量的裝置。如果能保持時間對準的話，沃爾什函數的正交特性不會受使用不同話頻載波的不同功率電平而受到幹擾。
圖2以方框圖的形式描繪了蜂窩站設備的典型實施例。蜂窩站處採用兩個接收機系統，每一系統有一個用作空間分集接收的獨立天線和模擬接收機。在每一個接收機系統中，對用戶對蜂窩區鏈路信號進行相同的處理，直至信號經歷一分集組合處理。虛線內的元件與蜂窩站基站和一個用戶單元之間的通信中使用的元件對應。模擬接收機的輸出也提供給與其他用戶單元進行通信中使用的其他元件。
圖2中，第一接收機系統包含天線30、模擬接收機32、搜尋器接收機34和數字數據接收機36A—36N，以及附加搜尋器接收機和數字數據接收機(未圖示)。搜尋器接收機34和數字數據接收機36A-36N用來處理來自用戶單元的信號，該信號通常經歷多路徑傳播。搜尋器接收機34用來使數字數據接收機36A-36N中的每一個對單一一個用戶單元信號的各個多徑傳播進行解調。第一接收機系統的天線30和模擬接收機32也可以用於其他搜尋器接收機和數字數據接收機(未圖示)，這些接收機同樣也與數字數據接收機分配以及其他用戶單元信號的解調相關聯。
第二接收機系統有相似的構造，包括天線40、模擬接收機42、搜尋器接收機44和數字數據接收機46A-46N，以及附加搜尋器接收機和數字數據接收機(未圖示)。搜尋器接收機44和數字數據接收機46A-46N的配置用來處理來自一個用戶單元的多路徑信號。搜尋器接收機44也用來分配數字數據接收機46A-46N中的每一個對一個用戶單元信號的各個多路徑傳播進行解調。第二接收機系統的天線40和模擬接收機40也用於其他搜尋器接收機和數字數據接收機(未圖示)，這些接收機同樣也與數字數據接收機分配及其他用戶單元信號的解調相關聯。
蜂窩站也包括蜂窩站控制處理器48它耦合到搜尋器接收機34和44、數據接收機36A-36N以及46A-46N上。控制處理器48在其他功能中還提供如下操作，如信號處理；定時信號產生和控制；信號功率控制；和對免提、分集、與MTSO的信號組合接口連接的控制。在一較佳實施例中，控制處理器48還包括一個用作用戶單元分配的正交沃爾什編碼序列表。
二接收機系統還通過數據接收機36A-36N和46A-46N與分集組合器和解碼器電路50相連。數字鏈路52的連接用來接收分集組合10和解碼器電路50的輸出。數字鏈路52也與控制處理器48、蜂窩站發送調製器54和MTSO數字交換機相連(圖1)。數字鏈路52在控制處理器48的控制下，在應用蜂窩站發射調製器54或電路50的MTSO之間進行信號的通信。
要傳送到一個用戶單元的信號通過數字鏈路52提供給發射調製器54，在此被調製成擴展譜信號。隨後，擴展譜信號被轉發到發射功率控制電路56，在控制處理器48的控制下，設定信號的發射功率。功率受控信號接著又與其他信號疊加在一起，在加法器58中的信道中傳輸，其輸出被提供至模擬發射機60和天線62。II.用戶對蜂窩區鏈路信號幹擾的概述從特定用戶單元接收信號時，蜂窩站接收機將經受來自同一蜂窩區內其他用戶單元以及相鄰蜂窩區內用戶單元的幹擾。在計算來自同一蜂窩區內作為該蜂窩站接收機的用戶單元的幹擾時，我們假設幹擾譜密度是均勻(白色)的，且正比於用戶(即用戶單元)數。均勻譜密度的假設是按照中心極限定理(central—limit theorem)，根據蜂窩區內存在大量用戶(即6個或以上)而作出的。例如，參見M.-Schartz、W.R.Bennett和S.Stein在紐約McGraw Hill(1966)出版的「通信系統和技術(Communication System and Techniques)」。為了描述的方便，也假定每一蜂窩區內的用戶數相同，每一蜂窩區包括通常為均勻的用戶分布。
正如在發明背景中所指出的那樣，當每一用戶的Eb/Nt比值處在保持所要求的信道信噪比所需的最小值時，可以獲得最大系統容量。這一結果是通過為每一用戶站或單元發射機提供動態功率控制來實現的，從而導致用戶對蜂窩區鏈路上的幹擾的最小化。因此，下述模擬方法採用了這樣一種功率控制方案。
對於一個包括有N個用戶單元的蜂窩區，如果每一用戶單元以C瓦的功率發射信號到蜂窩站接收機上，則接收的幹擾X1可以按照下面的關係來確定X1＝(N－1)Cn(1)其中，參數n對應於一平均用戶話音活動因子(average user voiceactivity factor)。
與此類似，由於周圍蜂窩區內來自用戶單元的發射而在特定蜂窩站接收機處建立起來的幹擾X2可以按照下述關係來確定X2=(1F-1)NCn-----(2)]]>這裡，附加參數F指的是正被模擬的CDMA系統蜂窩區之間頻率重複使用效率(frequency re—use efficiency)。重複使用效率(F)被定義為來自給定蜂窩區內用戶單元的幹擾對所有蜂窩區內用戶單元產生的混合幹擾之比。
在典型的CDMA系統中，用戶對蜂窩區鏈路上RF信號功率按照四次冪傳播律衰減。在這樣一個典型系統中，作為時間函數的信號功率的統計變化(即信號衰落)可以用具有近似為8dB的標準偏差的對數正態隨機變量作為模型。假設典型通信系統中用戶為均勻分布，則下面的討論表明，其他蜂窩區中用戶產生的幹擾近似為給定蜂窩區(F＝0.6)內用戶產生的幹擾的66％。
下面參見圖3，圖中示出的是幹擾值X1和X2的和是如何作為蜂窩負荷的函數而相對於熱噪聲而變化的。特定蜂窩區的負荷與運行用戶的數量和蜂窩區中能夠提供服務的最大用戶數之間的比值對應。最大用戶數決定於蜂窩區或區段的Eb/Nt值、平均話音活動因子n和頻率重複使用效率F。CDMA處理增益W/Rb(這裡W和Rb分別代表用戶對蜂窩區鏈路上信號傳輸的帶寬和數據速率)也影響最大用戶數Nmax。舉例來說，採用Eb/Nt＝6dB，n＝0.4，F＝0.6以及W/Rb＝128，則從關係式Nmax＝F(W/Rb)/n(Eb/Nt)得出最大用戶數為48。圖3中，根據具有噪聲數為5dB的蜂窩站接收機計算熱噪聲。另外，圖3表示蜂窩區負荷為50％與這樣一種情況對應，即，信號幹擾功率等於熱噪聲的功率，也就是說，接收信號功率的一半為熱噪聲。III.用戶對蜂窩區鏈路信號幹擾的分析用戶對蜂窩區鏈路的信號幹擾包括一對不相關的組分，即被模擬的蜂窩區(即模擬蜂窩區)中Nu個用戶單元產生的幹擾噪聲和K個周圍蜂窩區產生的幹擾噪聲。每一周圍蜂窩區中的用戶數用Nocj表示，這裡j＝1，2，…，K。模擬蜂窩區與這樣一個蜂窩區對應，即，其中的蜂窩站接收機中引入了模擬幹擾信號。
按照本發明，代表與Neq個模擬用戶等效的模擬幹擾信號被施加到模擬蜂窩區中的蜂窩站接收機。這一幹擾信號的功率和數據速率與遍布模擬蜂窩區和K個周圍蜂窩區的Neq個模擬用戶的平均功率和規範化數據速率分對對應。被模擬的等效Neq個用戶可以表達為Neq=Nu-Nr+Kj=1KNocj-----(3)]]>這裡，Nr表示模擬蜂窩區內模擬過程中實際分布的「真實」用戶數，而α是常數，代表周圍蜂窩區中用戶單元幹擾的效果。在特定的典型實施例中，α由統計估計約為2/3，這一值已通過數字模擬和現場測試得以證實。
等效Neq個模擬用戶產生的平均幹擾信號功率由下述關係式給出C＝Xeqreq(4)這裡，Xeq表示Nep個模擬用戶發射的信號功率，rep代表這些信號傳輸的規範化數據速率。
由於由蜂窩站基站施加到用戶單元的功率控制信號，模擬用戶單元發射的標稱功率值Snom中會存在漲落Xeq。Seq可以表示成Seq＝SnomXeq(5)其中，Snom值依賴於模擬用戶數Neq，以及模擬蜂窩區中蜂窩站接收機接收的每一信息位的能量對噪聲能量的給定比值，即Eb/No。
如果模擬用戶數Neq大於或等於引用中心極限定理所需的數量，即Neq＝6或以上，則req和Xeq可以按照下面兩關係式表述成高斯隨機變量req=1Neqi=1Neqri-----(6)]]>Xeq=1Neqi=1NeqXi-----(7)]]>離散隨機變量ri代表從第i個模擬用戶的信號傳輸的速率。隨機變量組ri(i＝1至Neq)被假定為是獨立和相同分布(i.i.d)的。當來自模擬用戶的信號傳輸攜帶有語言信息時，隨機變量ri代表各用戶的語音活動。
典型的實施例中，該語音活動是通過定義隨機變量ri而使ri∈[1.0，0.5，0.25，0.125]來給出其模型的，這裡，ri＝1.0對應於最大速率(全速率，例如9.6Kbps)下的語音傳輸，而ri＝0.5，0.25和0.125分別代表最大速率的二分之一、四分之一、和八分之一的速率(例如分別是4.8Kbps、2.4Kbps和1.2Kbps)下的語音傳輸。一由經驗確定的概率向量P(這裡P＝[P1，P2，P3，P4])分別表示最大、二分之一、四分之一和八分之一速率下的語音傳輸機率。在一個特定實施例中，已經發現，語音活動的分布可以用向量P精確地表示成P[P1，P2，P3，P4]＝
(8)隨機變量組Xi(i＝1到Neq)也被假定為能如下統計表徵的獨立且相同分布(i.i.d)的對數正態隨機變量。當模擬用戶數Neq小於引用中心極限定理所需的數目時，隨機變量ri和Xi將通常按照經驗確定的分布來定義。IV.用戶對蜂窩區鏈路幹擾的統計特徵按照中心極限定理，隨機變量req可以用平均E{req}的高斯隨機變量和偏差var{req}來近似，這裡E{req}＝E{ri}(9)Var{req}=1Neqvar{ri}]]>其中E{ri}＝P1＋0.5P2＋0.25P3＋0.125P4(10)E{ri2}=P1+0.25P2+0.0625P3+0.015625P4-----(11)]]>var{ri}=E{ri2}-(E{ri})2-----(12)]]>變量Xi可以進一步用一階矩和二階矩來表徵E{Xi}＝10s2/20a(13)E{Xi2}=102s2/10a-----(14)]]>這裡a＝10log e (15)中心極限定理的類似引用使得變量Xeq可以被表述成具有下述平均值和偏差的高斯隨機變量E{Xeq}＝E{Xi}(16)var{Xeq}=1Neqvar{Xi}-----(17)]]>如上所述，當M足夠大，從而滿足中心極限定理的要求(即M＞6)時，一組M個對數正態隨機變量的和的分布接近高斯分布。如果對數正態隨機變量Xi不是獨立且相同分布的，則每一個對數正態隨機變量通常可以用另一個對數正態隨機變量而不是高斯隨機變量來近似。合成的等效正態分布將通常具有與表徵精確和的相同的一階矩和二階矩，並對定義req和Xeq的精確和作出最好的近似，用作其中間值。
可以預期，典型語言活動的相關函數特徵可以用二重指數函數的形式來表示R(t)＝exp{－|τ/τv|}， (18)這裡，τv表示語言活動的相關時間。參見圖4，上面定義的獨立高斯隨機過程req可以以這種方式使其通過第一級數字噪聲相關濾波器100而相關。特別是，將時間取樣非相關的高斯序列req(n)施加到相關濾波器100按照下述時域輸入/輸出關係產生一輸出序列r′eq(n)r＇eq(n)＝αr＇eq(n－1)＋(1－α)req(n)，(19)這裡，參數α是以下述方式確定的。通過這種方式，用序列r′eq(n)的相關來近似典型語言活動的二重指數相關。
假設典型語言活動的相關時間τv是200ms的數量級，則濾波器100應當被設計成具有3dB模擬截止頻率ω1，為2π/τv＝10π弧度/秒，這與3dB數字截止頻率對應 可以預期，濾波器100將在50Hz的取樣頻率fs1下運行，這在典型的實施例中等於蜂窩站接收機處理的話音數據幀(時間長度為20ms)的重複速率。濾波器100的Z域轉移函數可以寫為H1(z)=1-1-z-1-----(21)]]>這裡，DC增益(z＝0)為H(0)＝1 (22)對於3dB的截止頻率0.2π，需要定義|H1(0.2π)|2＝0.5。
因此，(1-)2(1-cos0.2)2+(sin0.2)2=12-----(23)]]>其產生值α為0.54411322。
濾波器100的噪聲帶寬為B=12-|H|2d=(1-)21-2-----(24)]]>為了保持序列r＇eq(n)和req(n)的功率譜之間的一致性，將偏差r＇eq(n)用噪聲帶寬的值來除，該噪聲帶寬值是通過將參數α替換到等式(24)內得到的。參見圖4，這樣的功率譜規範化可以用本領域中人們熟知的微處理機、硬體除法器之類的元件，在元件110中進行。
與此類似，功率控制過程是通過使功率漲落隨機過程Xeq通過特徵為3dB的模擬截止頻率ω2的低通濾波器來模擬的。假定功率控制產生的漲落的相關時間τp為數量級12.5msec，則功率控制低通濾波器應當被設計成ω2＝2π/τp＝160π弧度/秒。這等效於數字截止頻率為ω2T2＝2π/800τp＝0.2π弧度。V.幹擾模擬的裝置如上所述，本發明提供了一種模擬從周圍用戶單元由多址通信系統的給定蜂窩站接收的信號幹擾效果的方法和裝置。按照本發明，這樣的用戶對蜂窩區鏈路幹擾是通過在蜂窩站接收機中引入具有預定統計參數的噪聲信號來模擬的。另一種方法是，噪聲信號可以由一個或多個用戶單元發送到測定下的蜂窩站，以便模擬其他用戶單元的幹擾效果。在後一種情況下，可以確定測試下產生蜂窩站和用戶之間傳輸路徑上傳播效果的注入的信號。因此，本發明可以在網絡的配置之前，通過模擬將在正常運行期間經受的幹擾電平，來測定給定多址通信系統的性能。適用本發明原理的多址系統包括，如時分多址的美國版(USTDMA)、移動通信的泛歐全球系統(GMS)和CDMA通信系統。
現在來看圖5，圖中示出的是被修改成包括本發明幹擾模擬裝置的較佳實施例的典型蜂窩站接收部分110的簡化方框圖。接收部分110包括一蜂窩站接收機112以及一幹擾模擬裝置114，幹擾模擬裝置114用來模擬各蜂窩區中用戶單元產生的幹擾，所述各蜂窩區靠近其中含有正在測試的蜂窩站的蜂窩區。模擬裝置114產生的幹擾信號與分別從蜂窩站天線120和122接收的信號一起在加法器內組合在一起。合成的混合信號隨後用普通的方法由蜂窩站接收機112處理。
模擬裝置114包括一噪聲源126，用來產生具有預定譜密度且通常為白高斯噪聲信號的幹擾噪聲。來自噪聲源126的噪聲信號隨後通過帶通濾波器128，並提供至控制單元130。噪聲濾波器128的通帶中心頻率被選擇成與用戶單元對蜂窩站(即正被模擬)的上行鏈路、信道)的中心頻率相同。與此類似，濾波器128的帶寬選擇為大體與測試下多址系統使用的業務信道的帶寬。例如，為了模擬USTD-MA系統中的幹擾，濾波器128的帶寬最好在30KHz的數量級。通過類似的方法，GSM蜂窩通信系統的模擬期間將採用近似為200KHz的濾波器帶寬。
再參見圖5，控制單元130根據濾波器128產生的信號，向加法器116和118提供一幹擾信號。例如，在一種典型的實施例中，控制單元130可以通過一可調節衰減器來實現，以按照測定下的系統的各方面提供一幹擾電平。例如，必要的幹擾電平通常受下面一些因素的影響；預計會產生接收信號幹擾的相鄰用戶單元數、這些用戶單元相對於測定下的蜂窩站的地點以及這些用戶單元和蜂窩站之間通信鏈路的傳播特徵。對CDMA通信系統的模擬裝置的更詳細描述將參見圖6，作如下描述。
圖6是根據本發明的原理構築並運行的幹擾模擬裝置150的較佳實施例方框圖。模擬裝置150包括一隨機噪聲源160，在中心位於約70MHz的100MHz帶寬內提供功率約為5dBm的白(即頻譜平坦的)噪聲。噪聲源160產生的電噪聲具有一個約為5的峰值因子(取樣波形的最大值與rms值之比)，並在提供到3路功率分配器180之前由放大濾波網絡170處理。
濾波網絡170最好包括一放大器、具有與噪聲相關濾波器100大體相同的傳遞函數的數字濾波器，以及用來進行如圖4中元件110的功率譜規範化運行的裝置。濾波網絡170將具有帶寬限制在1.3MHz、譜密度近似為—81dBm/Hz的相關噪聲能量提供給功率分配器180。如圖6所示，功率分配器180與第一和第二接收機衰減路徑190和200以及發射機衰減路徑210相連。衰減路徑190和200產生的衰減噪聲能量分別引入第一和第二蜂窩站接收機(未圖示)內，而發射機衰減路徑210產生的噪聲能量被提供至模擬蜂窩區內的蜂窩站發射機(未圖示)。
功率分配器180將—59dBm/Hz的噪聲能量提供給接收機衰減路徑190和200，將—59dBm/Hz的噪聲能量提供給發射機衰減路徑210。為了對提供給第一和第二接收機衰減路徑190和200的噪聲能量解相關，第一路徑190包括表面聲波(SAW)濾波器220和放大器230的組合。濾波器220使衰減路徑190中的噪聲能量相對於衰減路徑200中的噪聲能量延時，從而二路徑相互獨立。為了保持蜂窩站接收機之間的接收分集性，這樣的路徑獨立是必須的。放大器230通過提供約3dB的淨增益來補償濾波器220引起的損耗。
第一和第二衰減路徑190和200以及發射機衰減路徑210分別包括第一、第二和第三手動衰減器配置240、250和260。每一個這樣的配置最好通過含有幾個手動控制的RF功率衰減器，能夠提供近80dB的衰減。另外，可以調節普通類型的數字控制的RF功率衰耗器270、280和290，以提供近63.5dB的衰減。為了便於校準，可以在數字衰耗器270、280和290的輸出端連接定向耦合器(示圖示)。
如圖6中所示，幹擾發生器中的數字衰耗器270、280和290的設置是由控制器300來調節的。數字控制的衰耗器270、280和290與手動衰耗器240、250和260一起配合，調整分別提供給蜂窩站接收機對和峰窩站發射機的模擬RF信號幹擾。控制器300可以採用微處理機之類的裝置，在一種典型實施例中，用可以用在12.5MHz的有效時鐘速率下運行的80C188型微處理機來實現。VI.幹擾模擬信號的研製現在參見圖7，圖中示出的是用來產生本發明的幹擾模擬信號中採用的過程的流程圖400。特別是，圖7中勾劃的過程提供了調整數字衰耗器270、280和290的設置(圖6)中控制器300所使用的信號幹擾控制信息。通過這種方式保持對提供給蜂窩站接收機和發射機的幹擾模擬信號幅度的控制。
圖7所示的過程是根據一CDMA系統來產生的，其中(i)被模擬的用戶數據速率能夠用獨立的、同等分布的離散隨機變量來表示；(ii)來自被模擬用戶的信號傳輸的功率電平適宜用獨立的、對數正交分布的隨機變量來表示；(iii)模擬蜂窩區內和周圍蜂窩區內用戶的信號傳輸是互不相關的，並且與鄰近CDMA系統的傳輸也是不相關的，以及(iv)模擬用戶信號傳輸的數據速率漲落和功率電平是不相關的。
如圖7所示，過程400的第一和第二處理子程序410和420提供定義數字速率係數req和功率漲落係數Xeq的值的數字序列。這些序列一起在步驟430中相乘，產生的積用來調製在步驟440中提供且具有所要求的恆定信噪比信號(Cc/N)的信號源電平。這一運算產生通常表示成C/N的隨時間變化的信噪序列。恆定的Cc/N信號正比於模擬用戶數Neq，並按照下式定義「要求的設定點」 其中，S表示蜂窩區內接收的一個用戶的信號功率，r表示期望規範化數據速率，W代表被模擬CDMA系統的帶寬，而N0表示環境熱噪聲的能量。
過程400還包括一第三子程序450，用來產生從蜂窩站接收使用的自動增益控制(AGC)信號得到的噪聲校準信號Ncal。噪聲校準信號Ncal用來將調製信號C/N轉換成引入到蜂窩站基站接收機內的模擬幹擾信號電平C。信號C與手動衰耗器240、250和260的設定以及噪聲發生器155的功率一起(圖6)，在計算或轉換步驟455中產生要提供到控制器300的數字衰耗器設定。
再參見圖7，第一子程序410包括產生頻率為50Hz的隨機高斯序列的步驟460。即，每隔20ms產生一個標準高斯隨機變量。合成序列G1在濾波步驟470中按照相關參數α，經低通濾波，產生濾波後的序列G1f，其中，濾波器帶寬Bn1是由關係式26來定義的。
Bnl=(1-)2(1-2)-----(26)]]>濾波後的序列G1f隨後由混合數據速率req的平均值和偏差進行功率規範化或定標，req的計算在步驟480中，計算如下μreq＝μri(27)req2=1NeqBnlri2-----(28)]]>這裡，mri＝P1＋0.5P2＋0.25P3＋0.125P4(29)E{ri2}=P1+0.25P2+0.625P3+0.15625P4-----(30)]]>req2=E{ri2}-(ri)2-----(31)]]>平均值和方差用來通過應用計算後的平均項的乘法步驟和應用方差項的求和步驟500來對濾波序列G1f定標，因而req＝σreqG1f＋μreq(32)隨後，數據速率係數req的合成序列在步驟510中被截斷於0≤req≤1.0的範圍內。
再參見圖7，係數Xeq以大體相似的方式由第二子程序420產生。首先，在步驟530，每隔1.25ms，即在800Hz的頻率下產生一標準高斯隨機變量G2。在步驟540，序列G2按照濾波器參數β經低通濾波，產生濾波後的序列G2f，這裡，濾波器帶寬Bn2是按照下述關係式33定義的Bn2=(1-)2(1-2)-----(33)]]>濾波後的序列G2f隨後用與隨機過程Xeq相關的平均值和方差，進行功率規範化或定標，Xeq在步驟550中以下述方式計算μXeq＝μXi(34)Xeq2=1NeqBn2Xi2-----(35)]]>E{Xi}=10(x+x2/2)/10-----(36)]]>E{Xi2}=10(2x+2x2/)/10-----(37)]]>Xi2=E{Xi2}-(E{Xi})2-----(38)]]>這裡，α＝10log(e) (39)所以，平均值和方差通過應用計算的平均項的乘法步驟560和應用方差項的求和步驟570對濾波後的序列G2f定標，從而Xeq＝σXeqG2＋μXeq(40)合成的數據速率係數Xeq序列在步驟580中被截斷，從而Xeq＞0。
如上所述，含有數據速率序列和功率漲落序列的係數req和Xeq隨後在步驟430數字相乘。在本較佳實施例中，由於數據速率序列和功率漲落序列的頻率分別是50Hz和800Hz，每一數據速率係數req將被800/50(即16)個不同的功率漲落係數Xeq調製。產生的800Hz的調製數據速率係數序列隨後在步驟590轉換成分貝(dB)表述，並用在求和步驟600上。求和步驟600中，Cc/N序列的組合和調製數據速率係數序列的組合產生序列C/N。
再參見圖7，在第三子程序450中由步驟610產生信號Ncal，其中產生的指數值IN與噪聲校準查尋表一起用在步驟620中。指數值IN是根據接收機AGC信號和噪聲係數，並按照模擬用戶數Neq產生的。在初始系統校準期間，數字衰耗器270和280(圖6)例如以0.5dB的增量，從零遞增到63.5dB。每一次遞增衰耗以後，蜂窩站接收機R1和R2產生的AGC控制電壓值被記錄在查尋表中。查尋表中的欄目將依賴於手動衰耗器240和250提供的衰耗電平，在典型實施例中，其被調整，以提供30dB的標稱衰耗。
另外，外部幹擾信號的存在可以通過使指數值IN遞增來模擬，用來在步驟620中選定噪聲校準查詢表的地址。
如圖7中所示，提供給查詢表的指數IN序列在步驟630產生將提供給迴轉速率限制器的噪聲校準係數N0序列。迴轉速率限制器通過將連續校準係數N0之間的幅度偏差限制在預定範圍內產生係數N0＇的受限序列。步驟630中迴轉速率限制器的輸出在步驟640中轉換成分貝表述，隨後在求和步驟650中用來對序列C/N調製。這樣，迴轉速率限制就防止了在序列C＇中因接收機AGC信號的突然變化而出現急劇幅度變化。例如，幹擾信號之類的信號突發引入到蜂窩站接收機上引起AGC信號幅度的瞬時變化。這一幅度變化反映在指數IN序列的相應變化，因此也引起噪聲較準係數N0序列的相應變化。回換速率限制步驟630確保被限制的序列N＇0中因此也在以分貝表述的Ncal中的偏差不超過能夠由序列C/N跟蹤的偏差。
圖8是用來實施限制步驟630的迴轉速率限制器較佳實施例的方框圖。示出的迴轉速率限制器660包括一限制器電路670，用來根據前一係數N0的幅度將每一係數N0與上限閾值電平和下限閾值電平比較。如圖8中所示，上限閾值電平是由第一乘法器680給出的乘積gN0定義的，而下限閾值是由第二乘法器685給出的乘積hN0定義的。係數g和h是根據係數N＇0序列變化的所要求的最大速率來選擇的，並確定輸出寄存器690中順序鎖存的每一係數N＇0的值。因此，迴轉速率限制器660可以用下述非線性輸入/輸出方程來描述 求和步驟650的輸出給出Cint值序列，與引入到一個或兩個典型蜂窩站基站內的幹擾模擬信號幅度對應。可以從圖5明顯看出，需要由數字衰耗器270、280提供以便使路徑190、220產生所需幹擾序列Cint序列的衰耗範圍即取決於噪聲發生器155的輸出功率，也取決於手動衰耗器240、250提供的衰耗。因此，計算提供到數字衰耗器270和280的衰耗電平的步驟455需要判定各入射白噪聲的功率Z1和Z2。所以Z1＝Nw－A(42)Z2＝Nw－B(43)式中，A和B代表手動衰耗器240和250提供的衰耗(dB)，而Nw與噪聲發生器155產生的噪聲功率對應。同時，由數字衰耗器270和280提供的所需衰耗Y1和Y2的電平(以dB表示)可以表述為Y1＝Z1－Cint(44)Y2＝Z2－Cint(45)對於衰耗器270和280具有近似為0.5dB的解析度的情況，衰耗電平Y1和Y2可以近似如下Y1=Int{2*[Y1+0.5]}2-----(46)]]>Y2=Int{2*[Y2+0.5]}2-----(47)]]>Y1和Y2值在被轉發到控制器300之前通常被轉換成二進位格式。如圖5中所示，控制器300可以用來按照Y1和Y2的值，通過控制線292和294，調整衰耗器270和280的數字衰耗設定。
下面參見圖9，圖中示出的是將噪聲幹擾發生器150與蜂窩站或基站接收機R1組合在一起的較佳方法和裝置的方框圖。接口模塊700包括與一個通信信道相關或用在一個通信信道中的自動增益控制(AGC)電路720。這裡，AGC電路720的輸出與和一開環AGC電路710相關的開關715的一個觸點相連，也與一AGC控制信道C相連。具體說來，用AGC控制信道C將AGC電路720產生的第一控制電壓提供給系統校準期間編譯的數字衰耗值查詢表內。
在接收信道(R)上將第二控制電壓提供到接收機R1的IF電子線路740上。通常，儘管要求提供一獨立的AGC電路，但IF電子線路740也包括第二AGC電路742。AGC電路742和IF電子線路740提供的電壓信號被轉送到CDMA處理器750，進行如上所述的通常處理。
從數字衰耗值查詢表中取出與第一控制電壓相關連的衰耗值，從而可以對蜂窩站接收的信號功率進行估算。這一估算是根據查詢表中存儲的衰耗值和遞增調整數字衰耗器270和280而進行校準期間產生的模擬接收信號功率之間存在的反比關係來進行的。隨後，可以按照輸入信號功率的估算調整數字衰耗器270和280的值，從而調整節提供給蜂窩站接收機R1和R2的功率(圖5)。
如圖9所示，第一蜂窩站接收機R1用一對開關722和724，通過接口模塊700，與噪聲幹擾發生器150進行電通信。這是通過將開關724和726設置或閉合到第一位置P1上來完成的。在該位置上，蜂窩站處接收的信號能量在由接收機R1內的RF放大和濾波網絡728處理以後，從天線726傳送到噪聲幹擾發生器。另一種方法是，當想要切斷接收機R1與幹擾發生器150的連接並阻止從天線726輸出信號時，將開關722和724設置或閉合在第二位置P2上。
當開關722和724設置在第一位置P1上時，接口模塊700通常提供或使得可以使用四種不同的操作方式。在關斷(OFF)模式下，開關732閉合，而開關734和736打開，且開關715處在開環(OPEN LOOP)連接位置。因此，在這一OFF運行模式下，調整開關設置，從而防止噪聲幹擾信號被引入到接收機R1的IF電子線路740內。作為一種預防措施，當處在OFF操作方式下時，通常控制器300採用數字方式將衰耗器280設置在最大衰耗電平或最大衰耗量上。
在「校準(CALIBRATION)」模式下，開關732閉合，而開關715處在CALIBRATION(CAL)觸點位置，開關734和736中的每一個交替地打開和閉合，完成與每一開關相應的信號信道的較準。即，打開和閉合開關732和734中的每一個，通過在控制信道C和接收信道R上轉發功率，來分別校準控制信道C和接收信道R。
在典型的「CALIBRATION」模式序列期間，數字衰耗器280提供的衰耗以0.5dB的增量在0和63.5dB之間變化。圖8中包括的衰耗塊730代表由於功率分配和傳輸損耗而由衰耗器280產生的信號所經歷的衰耗。在每一衰耗增量電平下，對信道控制線或測試端738上出現的、由AGC電路710產生的控制電壓進行取樣並記錄。這樣，以數字衰耗為函數，產生AGC電壓的四個校準表(每一校準表對應二接收機的每一信道)。這些表中的數字衰耗值用在「閉環(CLOSED LOOP)」期間估算蜂窩站接收機的天線(例如接收機R1的天線726)接收的功率。
在「開環(OPEN LOOP)」模式下，可以獨立於背景幹擾電平的漲落，來模擬通信系統中其他用戶單元產生的幹擾。在OPENLOOP模式下，開關732和734閉合，開關736打開，開關715設置在OPEN LOOP位置。在該模式下，施加到AGC電路720上的信號幹擾功率由模擬蜂窩區內天線726從Nr個實施用戶接收的信號功率和從相應於Neq個模擬用戶的噪聲幹擾發生器150處產生的幹擾信號的組合組成。OPEN LOOP AGC電路提供與Nr實際用戶數、蜂窩站接收機的噪聲指數以及背景熱噪聲成正比的OPEN LOOP控制電壓。
在「模擬(SIMULATION)」模式下，開關732和734閉合，而開關736打開，開關715處在CLOSED LOOP位置。在「模擬」模式下，AGC電路710產生的AGC控制電壓通過開關715傳送到控制器300，用作相應校準表(如上述編譯的)中的指數值。根據這一指數值，控制器300從由實際用戶數Nr的校準表取出一估計值，這裡，天線726從Nr個實際用戶接收信號。隨後，這一估算值用來確定需要進行模擬以便接收機R1可以在要求的容量水平下工作的用戶數。像上面參照圖6所描述的那樣，控制器300調整衰耗器280，從而必要的幹擾信號功率被引入到接收機R1的IF電子線路740內。
前面提供的較佳實施例的描述使得本領域的技術人員可以製作或使用本發明。本領域的技術人員可以對這些實施例作各種變更，並將基本原理應用於其他實施例，而無需發明專家的幫助。因此，本發明並非僅限於這些實施例，而可推廣到與在此揭示的原理和新特徵相一致的最大範圍。
權利要求
1.一種在多個通信信道上傳送信息信號的通信系統中模擬信號幹擾的方法，其特徵在於，它包含下述步驟在所述通信系統的第一區域中建立分布的第一組模擬用戶，所述通信系統的第一區域包含所要求的發射信號的用戶數；判定與所述第一組模擬用戶發射的信號的信號功率之和對應的第一混合信號功率；判定所述第一組模擬用戶發射的所述信號的第一規範化數據速率；以及根據所述第一混合信號功率和第一規範化數據速率，產生具有一信號功率的第一幹擾信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，它還包含下述步驟建立在所述通信系統的第二區域內分布的第二組模擬用戶，所述第二區域包含第二個發射信號的所要求的用戶數；判定與所述第二組模擬用戶發射的信號的信號功率之和對應的第二混合信號功率；判定所述第二組模擬用戶發射的所述信號的第二規範化數據速率；以及根據所述第二混合信號功率和第二規範化數據速率，修正所述第一幹擾信號。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，產生第一幹擾信號的所述步驟包含下述步驟在預定頻帶上產生電噪聲；在所述第一混合信號功率和第一規範化數據速率之間產生一乘積；以及根據所述乘積值調整所述電噪聲的功率電平。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，判定第一混合信號功率的所述步驟包含下述步驟判定所述第一區域中實際出現的真實用戶數；通過從所述第一組中的要求的模擬用戶數中減去所述真實用戶數，來確定要在所述第一區域中模擬的等效用戶數；根據所述等效用戶數，確定標稱第一信號功率；以及用一隨機變量函數，產生所述標稱第一信號功率的偏差。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述判定第一規範化數據速率的步驟包含建立一組用作所述第一組模擬用戶的數據速率。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述判定第一混合信號功率的步驟包含下述步驟將所述第一組模擬用戶發射的所述信號的所述信號功率偏差表述成一高斯隨機變量；以及形成所述第一組模擬用戶和所述高斯隨機變量的標稱信號功率的乘積。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述建立第一組模擬用戶的步驟包含下述步驟確定所述通信系統要求的整體容量；確定所述第一蜂窩區中用戶們所期望的平均各用戶通信業務負荷或數據轉發量；以及按照可以根據所述第一蜂窩區的區域中期望的用戶通信業務支持的用戶數，選擇一平均使用負載。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，它還包含發射至少一個第二幹擾信號的步驟，所述第二幹擾信號對應於不是從所述第一區域的其他區域開始的模擬發射。
9.一種用包括一個基站接收機和多址通信信號的至少一個基站，在用戶間交換信息信號的無線通信系統中，模擬所述基站接收機接收的信號幹擾功率的方法，其特徵在於，所述方法包含下述步驟確定第一混合信號功率，所述第一混合信號功率與所述第一基站服務的預定第一組模擬用戶發射的信號的信號功率之和相對應；為所述第一組模擬用戶發射的所述信號確定一第一規範化數據速率；以及根據所述第一混合信號功率和第一規範化數據速率，產生一具有一信號功率的第一幹擾信號。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，它還包含向所述基站接收機提供作為一輸入的所述第一幹擾信號的步驟。
11.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述產生第一幹擾信號的步驟包含下述步驟在預定頻帶上產生電噪聲；以及按照所述第一混合信號功率和所述規範化數據速率之積，調整所述電子噪聲的功率。
12.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述遠端用戶用簡稱為CDMA的碼分多址擴展譜型通信信號進行通信，且所述基站和用戶位於該通信系統中的第一蜂窩區內，確定第一混合信號功率的步驟包括下述步驟確定一等效待模擬遠端用戶數，所述等效待模擬遠端用戶數與所述第一組中預定遠端用戶總數和所述第一蜂窩區中實際出現的真實遠端用戶數之間的差相對應；以及通過估算所述等效模擬遠端用戶數發射的信號功率總和，確定一混合信號功率。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述確定第一規範化數據速率的步驟包含確定所述等效個數的模擬遠端用戶發射的所述信號功率下的第一規範化數據速率的步驟。
14.一種操作具有多個蜂窩區的無線通信系統的方法，其中，多個遠端用戶用至少一個基站和簡稱為CDMA的碼分多址的擴展譜型通信信號交換信息信號，一個基站位於第一蜂窩區內並具有一基站接收機，其特徵在於，它包含下述步驟監測所述第一蜂窩區中出現的所述用戶數；確定所述第一蜂窩區中出現預定個數的用戶時所述基站接收機接收的信號幹擾功率的電平；確定與所述預定個數和所述第一蜂窩區中出現的所述用戶數之間的差相對應的等效模擬用戶數；以及向所述基站接收機提供第一幹擾信號，所述幹擾信號的功率依賴於所述等效模擬用戶數。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，提供第一幹擾信號的所述步驟包含下述步驟通過估算與所述等效模擬用戶數相關的混合信號功率，建立一混合信號功率；以及建立所述混合信號功率的規範化數據速率。
16.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述標稱信號發射功率與根據平均模擬用戶話音活動因子而產生的信號發射功率對應。
17.一種模擬通言系統中通信信道之間信號幹擾的系統，其中，用戶相互間在多個這樣的通信信道上交換信息信號，其特徵在於，它包含提供電噪聲信號的裝置；根據位於所述通信系統的第一區域中的模擬用戶發射的信號功率的確定而產生一噪聲強度受控信號的控制裝置；以及根據所述噪聲強度受控信號調整所述噪聲信號的功率的裝置。
18.如權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述控制裝置還包括確定第一規範化數據速率的裝置，所述模擬用戶在所述第一規範化數據速率下發射所述信號功率，並且所述控制器裝置是這樣構成的，它還可部分地根據所述的確定來產生所述噪聲強度受控信號。
19.如權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置包含確定由所述通信系統中位於其他地方的模擬用戶發射的信號功率的裝置，並且所述控制器裝置是這樣構成的，它還可部分地根據所述其他模擬用戶發射的所述信號功率來產生所述噪聲強度受控信號。
20.如權利要求19所述的系統，其特徵在於，它還包含發射第二幹擾信號的裝置，從而模擬所述第一區域以外的區域產生的發射。
21.如權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述通信系統包含一無線電話/數據通信系統，其中，遠端用戶位於多個蜂窩區內，並用簡稱CDMA的碼分多址擴展譜型通信信號，將信息信號傳送到具有一個接收機並位於第一蜂窩區內的至少一個基站。
22.如權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述提供電噪聲的裝置包含產生噪聲的裝置，所述噪聲在一預定帶寬內具有相當均勻的譜密度。
23.如權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置被構築成用預選速率下產生的隨機高斯受控變量產生所述噪聲強度受控信號。
24.如權利要求23所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置包含產生第一二進位序列的第一裝置，所述第一二進位序列與一個預選速率下的高斯隨機變量對應；以及根據所述發射信號功率攜帶的數據信號的估算相關時間，對所述第一二進位序列進行濾波的裝置。
25.如權利要求23所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置包含產生第二二進位序列的第二裝置，所述第二二進位序列與第二預選速率下的高斯隨機變量對應；以及根據一平均功率漲落對所述第二二進位序列進行濾波的裝置。
26.一種模擬蜂窩通信系統中基站接收的信號幹擾功率的系統，其中，多個蜂容區相互間用具有一個基站接收機的第一蜂窩區中的至少一個基站交換信息信號，其特徵在於，所述包含提供一電噪聲信號的裝置；控制裝置，用來根據所述基站服務的第一組模擬用戶所發射的第一混合信號功率的判定，產生一噪聲強度受控信號；以及按照所述噪聲強度控制信號調整所述電噪聲信號的功率的裝置。
27.如權利要求26所述的系統，其特徵在於，所述第一組模擬用戶位於所述第一蜂窩區內。
28.如權利要求26所述的系統，其特徵在於，它還包含通過確定其他基站服務的第二組模擬用戶發射的信號功率之和來確定第二混合信號功率的裝置；確定第二規範化數據速率的裝置，所述信號功率是在所述第二規範化數據速率下由所述第二組模擬用戶發射的；以及根據所述第二混合信號功率和所述第二規範化數據速率產生第二幹擾信號的裝置。
29.如權利要求28所述的系統，其特徵在於，所述第二組模擬用戶在所述第一蜂窩區以外的蜂窩區內操作。
30.如權利要求26所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置包含一個根據所述第一混合信號功率和發射所述信號功率的第一規範化數據速率來產生一噪聲強度受控信號的控制網，並且所述調整裝置包括一發射機調整網，所述發射機調整網與所述噪聲源和控制網連接，根據所述噪聲強度控制信號調整所述電噪聲的所述功率電平。
31.如權利要求30所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置包含一確定所述混合信號功率的電子處理器元件。
32.如權利要求30所述的系統，其特徵在於，所述控制器裝置還包含一電子處理器元件，用來確定非位於所述第一區域內第二組模擬用戶發射的信號功率之和的第二混合信號功率，並且所述發射機調整網還根據所述第二混合信號功率和第二規範化數據速率產生第二幹擾信號。
33.一種在通信系統中模擬通信信道之間信號幹擾的裝置，在所述通信系統中，用戶在多個通信信道上交換信息信號，其特徵在於，所述裝置包含確定第一混合信號功率的裝置，所述第一混合信號功率與分布在所述通信系統第一區域中第一組所要求個數的模擬用戶發射的信號的信號功率之和相對應；確定所述第一組模擬用戶發射的所述信號的第一規範化數據速率的裝置；以及根據所述第一混合信號功率和第一規範化數據速率產生具有某一信號功率的第一幹擾信號的裝置。
34.如權利要求33所述的裝置，其特徵在於，它還包含確定第二混合信號功率的裝置，所述第二混合信號功率與所述第二組模擬用戶發射的信號的信號功率之和對應；確定所述第二組模擬用戶發射的所述信號的第二規範化數據速率的裝置；以及根據所述第二混合信號功率和第二規範化數據速率修改所述第一幹擾信號的裝置。
35.如權利要求33所述的裝置，其特徵在於，所述產生第一幹擾信號的裝置包含在預定頻帶上運行的電噪聲源；在所述第一混合信號功率和第一規範化數據速率之間形成一乘積的裝置；以及根據所述乘積值調整所述電噪聲的功率電平的裝置。
36.如權利要求32所述的裝置，其特徵在於，所述確定第一混合信號功率的裝置包含確定所述第一區域中分布的真實用戶數的裝置；通過從所述第一組中要求的模擬用戶數中減去所述真實用戶數來確定所述第一區域中要被模擬的等效用戶數的裝置；根據所述等效用戶數確定一標稱第一信號功率的裝置；以及用一隨機變量函數產生所述標稱第一信號功率的偏差的裝置。
37.一種在通信系統中模擬通信信道之間信號幹擾的裝置，在所述通信系統中，用戶在多個通信信道上交換信息信號，其特徵在於，所述裝置包含輸出第一混合信號功率的功率選擇器，所述第一混合信號功率與所述通信系統中分布的第一組要求個數的模擬用戶發射的信號的信號功率之和對應；輸出所述第一組模擬用戶發射的所述信號的第一規範化數據速率的數據速率發生器；以及與所述功率選擇器和所述數據速率發生器連接的第一幹擾信號發生器，根據所述第一混合信號功率和第一規範化數據速率，產生具有某一信號功率的信號。
38.如權利要求37所述的裝置，其特徵在於，所述第一幹擾信號發生器包含至少一個電噪聲信號發生器，所述電噪聲信號發生器的輸出功率強度可以按照控制信號輸出來調整；以及至少一個噪聲強度控制器，所述噪聲強度控制器的控制信號輸出端與所述噪聲源發生器的控制輸入端連接，而輸入端則與所述功率選擇器和數據速率發生器連接，所述控制信號的值按照模擬用戶的所述信號功率和數據速率的變化而變化。
39.如權利要求38所述的裝置，其特徵在於，它還包含至少一個輸出第二混合信號功率的第二功率選擇器，所述第二混合信號功率與所述通信系統中分布的第二組要求個數的模擬用戶發射的信號的信號功率之和對應，所述噪聲強度控制器還接收來自所述第二功率選擇器的輸入，並部分地根據所述其他模擬用戶發射的所述信號功率產生信號。
40.如權利要求39所述的裝置，其特徵在於，所述第二組用戶位於與所述第一組用戶不同的區域內。
41.如權利要求37所述的裝置，所述通信系統是一個蜂窩通信系統，其中，多個蜂窩區內的用戶用至少一個包括在第一個所述蜂窩區內並具有一基站接收機的基站，相互間進行信息信號的交換。
42.如權利要求37所述的裝置，其特徵在於，所述通信系統包含一無線電話/數據通信系統，其中，遠端用戶位於多個蜂窩區內，並用簡稱為CDMA的碼分多址擴展譜型通信信號將信息信號傳送到具有一接收機並位於第一蜂窩區內的至少一個基站。
43.如權利要求37所述的裝置，其特徵在於，所述功率和信號速率是用預選速率下產生的隨機高斯受控變量來產生的。
44.如權利要求43所述的裝置，其特徵在於，所述噪聲強度控制器包含在一預選速率下產生高斯隨機變量的第一二進位序列發生器；以及根據所述發射的信號功率攜帶的數據信號的估計相關時間來接收和濾波所述第一二進位序列的第一序列濾波器。
45.如權利要求43所述的裝置，其特徵在於，所述噪聲強度控制器包含在第二預選速率下產生高斯隨機變量的第二二進位序列發生器；以及根據平均功率漲落接收並濾波所述第二二進位序列的第二序列濾波器。
全文摘要
一種模擬通信系統(如無線和蜂窩通信系統)中信號幹擾的方法和裝置。方法包括在通信系統第一區域中建立一組模擬用戶、判定混合信號功率、判定規範化數據速率以及根據信號功率和規範化數據速率產生幹擾信號。裝置包括提供電噪聲信號的裝置、控制裝置和調整裝置。
文檔編號H04B17/00GK1130450SQ95190629
公開日1996年9月4日 申請日期1995年7月13日 優先權日1994年7月13日
發明者薩米爾·S·蘇萊曼 申請人:誇爾柯姆股份有限公司