Wcdma中基於非連續導頻的sir估測方法和裝置的製作方法

2023-12-04 21:50:21 1

專利名稱：Wcdma中基於非連續導頻的sir估測方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信系統，具體涉及在寬帶多址通信功率控制中信幹比(SIR)估測的裝置和方法。
寬帶碼分多址(WCDMA)是第三代移動通信系統標準化組織(3rdGenerationPartnership Project(3GPP))提出的無線傳輸技術(RTT)方案。其它多址技術，如時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)在本領域是人們所熟知的，付諸實用的碼分多址(CDMA)調製技術是存在大量系統用戶的時候進行通信的技術。但是這些使用這些技術的業務主要局限於話音和低速率數據傳輸，而第三代移動通信系統能在移動通信中提供與固定網絡類似的多媒體業務，支持全球漫遊並具有良好服務質量。
寬帶碼分多址(WCDMA)系統是一種同頻自幹擾系統，存在著「遠近效應」問題，同時「快慢衰落」對移動通信系統也造成了不良影響。如果各移動臺以相同的功率發射信號，則信號到達基站時，靠近基站的移動臺發射的信號比遠離基站的移動臺的信號強，從而將其淹沒，這就是所謂的「遠近效應」。
一般在蜂窩無線環境中，無線電傳播的條件是不斷變化的。移動臺接收信號的和基站接收的信號都處在持續變化之中，即衰落。衰落可快可慢，並且通常同步發生。信號的快衰落一般由無線環境的多徑傳播引起，其中信號沿發射機和接收機之間的若干不同路徑傳播，形成的信號分量具有不同的相位和幅度，信號分量在接收機中累加，或者放大，或者衰減，衰落最多可達數十分貝；信號的慢衰落是由於在無線傳輸環境中存在著引起額外衰減的因素，比如建築物等，它以快衰落中值為中心變化，且比快衰落引起的變化要慢的多。閉環功率控制監控接收信號由快慢衰落引起的持續強度變化，使基站接收到的功率儘可能相同，以解決「遠近效應」問題，並在保證質量的條件下，使發射機的發射功率儘可能低。
在寬帶碼分多址(WCDMA)系統中，閉環功率控制是功率控制中基於質量的一種功率控制方式，系統網絡通過比較接收到的信號的誤幀率與系統的服務質量要求(用誤幀率表示)的不同，實時設定目標SIR下傳到基站，目標SIR與基站中對接收符號估測出的信幹比(SIR)比較，以確定傳輸功率控制(TPC)命令，並傳回移動臺，從而達到控制移動臺功率發射的目的；同時，網絡也給移動臺下傳目標SIR，目標SIR與移動臺中對接收符號估測出的信幹比(SIR)比較，以確定傳輸功率控制(TPC)命令，並傳回基站，從而達到控制基站功率發射的目的。
現有的估測信幹比(SIR)的技術研究集中在窄帶CDMA功率控制的SIR估測方面。儘管寬帶碼分多址(WCDMA)的功率控制的SIR估測與它有相似之處，但寬帶碼分多址(WCDMA)功率控制中SIR估測的實現與窄帶CDMA的有著本質差別，其差別體現在窄帶CDMA的SIR估測或者不利用導頻信道，或者只利用連續導頻信道的連續導頻做SIR估測，但在WCDMA系統中公共連續導頻信道另有他用，只提供了插入非連續導頻符號的數據信道；同時傳統的SIR估測在提供了SIR的結果後，還需要系統網絡的反饋才能達到質量控制的目的，這一過程是一個緩慢的過程，從而導致極低的信噪比時，接收信號的誤幀率不能滿足質量要求，而此時又無法快速進行質量控制。
本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提出一種在寬帶碼分多址(WCDMA)系統中利用插入在數據信道的非連續導頻符號實現估測信幹比(SIR)的方法和裝置，並附加結果分析，可達到進行快速質量控制的目的。
本發明的方法及裝置是分別按以下方案實現的WCDMA中基於非連續導頻的信幹比SIR估測方法，包括以下步驟測量數據符號的平均功率；測量pilot(導頻)符號的平均幹擾功率；計算信幹比SIR值；對信幹比SIR值進行分析。
從下式可以看出要估測信幹比(SIR)，必須測算出數據符號的平均功率和pilot符號的平均幹擾功率。
SIR＝10LOG10(數據符號的平均功率÷pilot符號的平均幹擾功率)其中，數據符號的平均功率的獲得一般是對n個時隙內的數據符號求平均功率，n可以取1～15。時隙是WCDMA系統中傳送多個符號的時間度量單位，一個時隙佔0.666毫秒；pilot符號的平均幹擾功率的獲得有以下四個步驟①測量單時隙的pilot符號的平均功率；②測量信道估計值的功率，信道估計是在各種衰落、幹擾和噪聲情況下的信道環境中，對包括包絡和相位等反映信道變化特性的因素的估計；③單時隙的pilot符號的平均幹擾功率＝單時隙的pilot符號的平均功率—信道估計值的功率；④pilot符號的平均幹擾功率＝多個單時隙的pilot符號的平均幹擾功率的平均值。
本發明中還對信幹比(SIR)估測結果的分析設定了最低門限值，因為當SIR低於一定值時，信道解碼後的誤碼率太高，已達不到通信質量要求，當估測的信幹比(SIR)低於此門限值時，認為估測的SIR無效，反饋的分析結果使產生的TPC命令恆為1，此時發射機的發射功率一直增加，導致接收符號的估測SIR不斷升高，從而達到系統規定的誤碼率要求。最低門限值隨著不同數據速率、不同服務質量的要求可變，是一個高層可設定的參數，可取-20dB～20dB。
WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，包括測量數據符號平均功率模塊、測量導頻符號平均功率模塊、測量信道估計功率模塊、減法器、測量幹擾功率的多時隙平均值模塊、計算信幹比模塊、結果分析裝置；所述的測量導頻符號平均功率模塊和測量信道估計功率模塊分別將其結果送入減法器做為被減數和減數，減法器得到的差值進入測量幹擾功率的多時隙平均植模塊，之後再將得到的pilot符號的平均幹擾功率送入計算信幹比模塊，測量數據符號平均功率模塊將得到數據符號平均功率也送入計算信幹比模塊，計算信幹比，其輸出再進入結果分析裝置進行分析。
本發明提供的WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測方法和裝置，它有效地利用了插入數據信道的非連續導頻符號實現SIR估測，估測的精度高，可測的動態範圍大；並對估測結果進行分析，實現了在信號質量極度惡劣的情況下，不需系統網絡的反饋，就可快速進行質量控制的目的，能夠在「遠近效應」、「快慢衰落」情況下，提供更好的通信質量，提高系統的容量。本發明是一個綜合的手段，可以針對不同的協議要求、通信質量和數據速率進行調整與改變。
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。


圖1是本發明的裝置框圖；圖2是本發明應用於WCDMA系統中的實施框圖。
圖1描述的是本發明SIR估測的裝置，該裝置按照時隙最佳值n為1個時隙來實現的，其中包括測量數據符號平均功率模塊1、測量導頻符號平均功率模塊2、測量信道估計功率模塊3、減法器4、測量幹擾功率的多時隙平均值模塊5、計算信幹比模塊6、結果分析裝置7。
其中測量數據符號平均功率模塊1包括實部求模裝置101、Nm(Nm是一個時隙內非導頻符號的個數)符號積分平均器102、求複數模值的裝置103、平方器104；測量導頻符號平均功率模塊2包括求複數模值的裝置201、平方器202、Npilot符號積分平均器203；測量信道估計功率模塊3包括求複數模值的裝置301、四次方器302、乘法器303；測量幹擾功率的多時隙平均值模塊5包括乘法器501和504、加法器502、延時器503；計算信幹比模塊6包括除法器601和10倍對數器602。
作為輸入數據的門限值是實數信號，以dB為單位，RAKE合併後的數據符號、導頻符號、信道估計，這些都是複數信號；RAKE合併後的數據進入測量數據符號平均功率模塊1首先進入實部求模裝置101求模，然後送入Nm符號積分平均器102，對Nm個數據進行積分平均，這裡Nm最大不超過每時隙的數據符號數，平均值進入求複數模值的裝置103求模後，又進入平方器104獲得平方值，以每個時隙一個抽樣S(K)，即得到數據符號的平均功率，並將其送入計算信幹比模塊6中的除法器601做為被除數。
而提取的導頻符號則進入測量導頻符號平均功率模塊2首先在求複數模值的裝置201裡求模，然後進入平方器202求平方，再送入Npilot符號積分平均器203求平均值，Npilot是一個時隙內的導頻符號數，求得的均值，即是單時隙的pilot符號的平均功率，將其送入減法器4做被減數。
對於信道估計則是在測量信道估計功率模塊3中經過求複數模值的裝置301求模後，進入四次方器302求四次冪，結果送入乘法器303乘2後，即是信道估計值的功率，進入減法器4做減數，相減得到的結果就是單時隙的pilot符號的平均幹擾功率；其值是以每個時隙一個抽樣I(K)送入測量幹擾功率的多時隙平均值模塊5中乘法器501，相乘因子是1-α，這裡α稱為遺忘因子，其取值範圍是0～1之間的實數，最佳值為0.98和0.999，乘積送入加法器502做被加數，加法器502的結果I(K)一路送入計算信幹比模塊6中的除法器601做除數，再送入延時器503，延時一個時隙後進入乘法器504，與α相乘後的結果送入加法器502做加數，完成一個閉環反饋，求得pilot符號的平均幹擾功率。從中可以看出，實際的遞推關係如下I(k)＝αI(k-1)+(1-α)I(k)，其中k是時隙的序號。
計算信幹比模塊6中除法器601每時隙獲得一個被除數，一個除數，相除的結果送入10倍對數器602，求對數的十倍即得到SIR。
而SIR又進入結果分析裝置7與輸入的門限值比較，輸出質量指示標誌；當SIR低於門限值時，質量指示標誌為1，當SIR高於門限值時，質量指示標誌為0。此裝置利用了專用數據信道中插入的非連續導頻符號來估計噪聲能量，從而求得SIR；同時也完成了對SIR的門限限制。
圖2是本發明的裝置及方法應用於WCDMA系統中的實施框圖。在圖2，接收的信號進入射頻前端裝置10，經A/D變換器11，濾波器12後，經由解擾解擴裝置13輸出符號值，然後經過RAKE合併裝置14、導頻提取器15、信道估計器16，得出的結果送入估測SIR裝置17，進行計算；算出的估測SIR值，再與由高層來的目標SIR一起進入TPC命令產生裝置18進行比較，並產生TPC控制命令比特，將其送給基帶發射機；而門限值(其最佳取值為3dB)提供最低門限進入SIR估測裝置17，產生質量指示標誌送入TPC命令發生裝置18，控制產生TPC控制命令比特的過程，若質量指示標誌為1，則TPC控制命令比特恆為1。
在該實例中，進入射頻前端裝置10的是擴展頻譜通信信號，經A/D變換器11，濾波器12後成為基帶信號，並由解擾解擴裝置13進行解擾解擴，RAKE符號合併器14、導頻提取器15、信道估計器16三者與估測SIR裝置17之間傳送的信號分別是多徑符號合併後的數據、從合併後的符號中提取的導頻符號和各徑信道估計後的合併值；估測SIR裝置17接收上述三種信號和由系統網絡送來的門限值後產生兩路輸出，一路是估測的SIR，一路是質量指示標誌都送入TPC命令產生裝置18，目標SIR也送入TPC命令產生裝置18，在此裝置中產生TPC控制命令比特，從而完成了信幹比SIR的估測，又對信幹比SIR的估測的結果進行了分析，使得在信號質量極度惡劣的情況下，不需系統網絡的反饋，就可快速進行質量控制。
權利要求
1.一種WCDMA中基於非連續導頻的信幹比SIR估測方法，包括以下步驟測量數據符號的平均功率；測量pilot(導頻)符號的平均幹擾功率；計算信幹比SIR值；對信幹比SIR值進行分析。
2.如權利要求1所述的WCDMA中基於非連續導頻的信幹比SIR估測方法，其特徵在於所述的數據符號的平均功率的獲得一般是對n個時隙內的數據符號求平均功率，n的取值範圍是1～15。
3.如權利要求1或2所述的WCDMA中基於非連續導頻的信幹比SIR估測方法，其特徵在於對信幹比SIR值進行分析時，設定的最低門限值取值範圍是-20dB～20dB。
4.如權利要求1或2所述的WCDMA中基於非連續導頻的信幹比SIR估測方法，其特徵在於所述的測量pilot符號的平均幹擾功率的獲得包括以下步驟①測量單時隙的pilot符號的平均功率；②測量信道估計值的功率；③利用上面兩步得到的結果計算單時隙的pilot符號的平均幹擾功率；④利用得到的單時隙的pilot符號的平均幹擾功率計算pilot符號的平均幹擾功率。
5.如權利要求1或2所述的WCDMA中基於非連續導頻的信幹比SIR估測方法，其特徵在於所述的信幹比SIR與所述的數據符號的平均功率、pilot符號的平均幹擾功率符合以下關係式SIR＝10LOG10(數據符號的平均功率÷pilot符號的平均幹擾功率)。
6.一種WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，其特徵在於包括測量數據符號平均功率模塊(1)、測量導頻符號平均功率模塊(2)、測量信道估計功率模塊(3)、減法器(4)、測量幹擾功率的多時隙平均值模塊(5)、計算信幹比模塊(6)、結果分析裝置(7)；所述的測量導頻符號平均功率模塊(2)和測量信道估計功率模塊(3)分別將其結果送入減法器(4)做為被減數和減數，減法器(4)得到的差值進入測量幹擾功率的多時隙平均植模塊(5)，之後再將得到的pilot符號的平均幹擾功率送入計算信幹比模塊(6)，測量數據符號平均功率模塊(1)將得到的數據符號平均功率也送入計算信幹比模塊(6)計算信幹比，其輸出再進入結果分析裝置(7)進行分析。
7.如權利要求6所述的WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，其特徵在於所述的測量數據符號平均功率模塊(1)包括實部求模裝置(101)、Nm(Nm是一個時隙內非導頻符號的個數)符號積分平均器(102)、求複數模值的裝置(103)、平方器(104)。
8.如權利要求6或7所述的WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，其特徵在於所述的測量導頻符號平均功率模塊(2)包括求複數模值的裝置(201)、平方器(202)、Npilot符號積分平均器(203)。
9.如權利要求6或7所述的WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，其特徵在於所述的測量信道估計功率模塊(3)包括求複數模值的裝置(301)、四次方器(302)、乘法器(303)。
10.如權利要求6或7所述的WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，其特徵在於測量幹擾功率的多時隙平均植模塊(5)包括乘法器(501)、加法器(502)、延時器(503)、乘法器(504)。
11.如權利要求6或7所述的WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測裝置，其特徵在於所述的計算信幹比模塊(6)包括除法器(601)和10倍對數器(602)。
全文摘要
WCDMA中基於非連續導頻的SIR估測方法和裝置,包括:測量數據符號平均功率模塊、測量導頻符號平均功率模塊、測量信道估計功率模塊、減法器、測量幹擾功率的多時隙平均值模塊、計算信幹比模塊、結果分析裝置;測量導頻符號平均功率模塊和測量信道估計功率模塊分別將其結果送入減法器取差值,再進入測量幹擾功率的多時隙平均值模塊、計算信幹比模塊,測量數據符號平均功率模塊將得到數據也送入計算信幹比模塊,計算分析,可達到質量控制目的。
文檔編號H04B15/00GK1263389SQ99117210
公開日2000年8月16日 申請日期1999年11月12日 優先權日1999年11月12日
發明者程世才, 張峻峰, 陳寒, 劉新陽 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司