專利名稱：傳輸質量監(jiān)視方法
背景技術：
I、發(fā)明領域本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)。具體而言，本發(fā)明涉及一種監(jiān)視無線通信信道傳輸質量的改進且新穎的方法。
II、相關技術說明系統(tǒng)運作需要監(jiān)視無線通信網(wǎng)絡中通信信道的傳輸質量。沒有準確的實時傳輸質量反饋信息，就不能維持系統(tǒng)的運營和工作。
根據(jù)誤碼率(BER)測量傳輸質量。電信傳輸中，誤碼率是相對于傳輸中所接收總位數(shù)的差錯位百分比。BER常用百分比表示。例如，某一傳輸可能具有4％的BER，這意味著所發(fā)送的100位中4位接收差錯。
目前，沒有理想的無線通信系統(tǒng)傳輸質量監(jiān)視方法。已知的監(jiān)視方法涉及僅為監(jiān)視目的而對發(fā)射信號增添信息。一種這樣的傳輸質量監(jiān)視方法，其完成是借助發(fā)射信號中插入已知位組合，并將接收位組合與實際發(fā)送位組合比較，以計算BER。當前的另一種方法則對發(fā)射信號增添循環(huán)冗余碼(CRC)。循環(huán)冗余校驗是一種通信鏈路上所發(fā)送數(shù)據(jù)的差錯校驗方法。發(fā)送裝置對要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊施加16位或32位多項式，并將所得的CRC添加到該數(shù)據(jù)塊。接收端對數(shù)據(jù)施加相同的多項式，將其結果與發(fā)送方增添的結果比較。如果CRC相符合，則數(shù)據(jù)接收無差錯。
對發(fā)送信號添加已知位組合或CRC位的任何傳輸質量監(jiān)視方法都減小信道的通信業(yè)務流吞吐量。此外，CRC僅指示數(shù)據(jù)塊差錯的存在，不是BER的實際度量。

發(fā)明內容
本發(fā)明是一種改進且新穎的無線通信傳輸信道質量監(jiān)視方法，不必占用先前用于插入監(jiān)視信息的部分信道吞吐量、能量和時間。本發(fā)明的方法通過重復使用信道中為其他目的載送的信息，改善信道吞吐量，并提供較接近實際BER的度量。通過利用諸如導頻碼元之類的已知信息計算BER，本發(fā)明不必為計算BER而占用信道帶寬，就能監(jiān)視傳輸質量。
為了監(jiān)視無實際差錯度量的信道的未知質量，本發(fā)明從已知信道信息形成代理BER。本發(fā)明用與處理監(jiān)視信道相同的方法處理已知信道信息，從而產(chǎn)生代理BER。


通過以下結合附圖所作詳細說明，本發(fā)明的特征，目的和優(yōu)點會更清楚，附圖內相同的參考字符各處都作相同的標示，其中，圖1是無線通信信道高層次框圖；圖2是反向鏈路功率控制子信道結構的框圖；圖3是本發(fā)明方法用于監(jiān)視信道質量的設備的框圖；圖4是本發(fā)明用于判斷功率控制位極性的方法的高層次流程圖；圖5是本發(fā)明信道質量監(jiān)視方法的高層次流程圖；圖6是本發(fā)明用于控制功率控制子信道差錯率而使業(yè)務信道差錯維持在不同比率的設備的框圖。
較佳實施例詳細說明圖1示出基站100與接入終端102之間的無線通信鏈路的高層次框圖。接入終端102在無線通信系統(tǒng)中也稱為移動臺?；?00與接入終端102在稱為前向鏈路104和反向鏈路106的2條鏈路上通信。信息在前向鏈路104上從基站100運行到接入終端102。接入終端102是前向鏈路104中的接收方。信息在反向鏈路106上從接入終端102運行到基站100?；?00是反向鏈路106中的接收方。
IS2000系統(tǒng)中，反向鏈路106有4個信道反向基本信道，反向專用控制信道，反向導頻信道，反向補充信道。在沃爾什(Walsh)信道化和PN擴展前，通過抽刪將反向功率控制子信道壓入反向導頻信道。一些二進制位以+1或-1的值壓入。功率控制子信道位供給接入終端102一種命令基站100升高或降低前向鏈路104上發(fā)射功率的機構，以便接入終端102達到所規(guī)定接收幀擦除率(FR)的水平。基站100告知接入終端102前向鏈路104需要何種程度的FER，然后，基站100通過在反向鏈路106接收的功率控制命令或反饋保持該程度的FER。在前向鏈路104達到需要的FER，使無線通信系統(tǒng)可用為保持允許的通信質量而盡可小的基站功率，并且形成盡可能小的網(wǎng)絡干擾?；舅霉β屎蛯ζ渌尤虢K端干擾的減小，使系統(tǒng)容量增加。
基站100按照接入終端102的功率控制命令，依據(jù)接入終端102所接收BER高于或低于基站100設定的期望速率，增加(+1)或減小(-1)前向鏈路104的功率。另一實施例中，功率控制命令可以是含所要求功率調整量的多位命令。
反向功率控制子信道不載送任何糾錯。它以功率控制命令或反饋的形式嚴格載送有關前向鏈路104的傳輸質量的信息。反向功率控制子信道不載送用戶通信業(yè)務位。其目的是用于前向鏈路104的功率控制。反向功率控制子信道的質量未知，除非進行某種監(jiān)視。本發(fā)明通過采用以下

的代理或外插法，監(jiān)視反向功率控制子信道的質量，無需插入監(jiān)視信息。
由于從已知信道信息建立未知信道信息的代理BER這種方法具有的性質，本領域的技術人員會明白，反向鏈路示范實施例用的質量監(jiān)視方法可用于任何無線通信信道。
按照“cdma2000擴頻系統(tǒng)的物理層標準”的規(guī)定，定義無線通信信道。該標準按參考文獻在此引入。本發(fā)明提供一種機構，用于測試該標準限定的IS-2000物理層性能。會理解，本發(fā)明同樣可用于其他通信系統(tǒng)，并且本發(fā)明不限于IS-2000 CDMA系統(tǒng)的范圍，而是能應用到其他無線通信系統(tǒng)。
圖2示出示范實施例的反向鏈路功率控制子信道的結構。每1.25毫秒在反向導頻信道發(fā)送一功率控制組(PCG)204。每一PCG204中，3/4的信號屬于反向導頻信道200，1/4的信號屬于反向功率控制子信道202。導頻信道200是恒定+1值的信號，不載送信息。反向功率控制子信道是接入單元102產(chǎn)生的前向功率控制位命令+1或-1的重復。CDMA技術中，常用碼片為單位衡量時間。在IS-2000系統(tǒng)的擴展率為1時，CDMA碼片速率為每秒1.2288M碼片，1碼片＝1/(每秒1.2288M碼片)＝813.8納秒。一PCG204包含384個導頻信號碼片200和128個功率控制碼片202。
示范實施例中，以額定相同功率電平發(fā)射PCG內反向導頻信道上送的全部碼片，這意味著導頻信號碼片200和功率控制碼片202具有相同的幅度，并且總持續(xù)時間比率為3∶1。本領域的技術人員會明白，本發(fā)明可擴展到導頻碼元與功率控制位之間存在其他關系的情況。本發(fā)明利用這些已知信號特性。通過監(jiān)視已知導頻信道信號，本發(fā)明在反向功率控制子信道上產(chǎn)生與未知信息實際BER類似的代理BER。
本發(fā)明提供一種監(jiān)視具有諸如導頻碼元或導頻信道之類已知特性的信道的BER的方法，無需采用CRC位或向位流本身插入任何其他的已知位組合。通過察看從已知特性(諸如導頻信道)產(chǎn)生的附帶信息，可對未知信息(如反向功率控制)間接判斷BER。
CDMA通信信道中，其他已知信息的例子是導頻碼元。與導頻信道同樣地處理導頻碼元。
圖3示出本發(fā)明用于監(jiān)視信道質量和測試無線通信系統(tǒng)物理層性能的設備示范實施例的框圖。所示的設備從組合接收信號分開導頻信道和功率控制信道。將碼片分開，使其能取相干和，以便產(chǎn)生導頻信道的仿真位差錯，用作功率控制位的BER代理。圖3示出僅通過本發(fā)明用于監(jiān)視信號質量的硬件的接收信號通路。
天線300是將RF(射頻)場變換成交流(AC)信號或反之的換能器。接收天線截取RF能量，并將AC信號傳給電子設備。接收的模似信號到達天線單元300后，由接收解調器單元302下變頻為基帶模擬信號。
在解調單元302進行下變頻后，可從信號中的其他信道分出反向功率控制子信道。
接收信號由乘法器304a和304b分別分成同相(I)分量和正交(Q)分量，從而產(chǎn)生復數(shù)流。
解擴單元306乘出偽隨機(PN)序列，或分出碼片。PN序列是無線通信中用于在基站接收機分出用戶信號的偽隨機數(shù)。解擴器306用仍組合的源信號中的全部信道產(chǎn)生源信號的I取樣和Q取樣。
乘法器308和加法器310從源信號分出反向導頻信道和反向功率控制子信道。乘法器308通過將組合信號乘以信道的沃爾什碼，使各個信道從組合信號分出，這也稱為去除沃爾什覆蓋。沃爾什碼是無線通信中用于分離信道的正交序列。
加法單元310在全部時間將分離信道中的復數(shù)(即碼片或碼片取樣)加以相干組合或進行相加。
開關312在存在反向功率控制子信道信號的1.25毫秒PCG時間段的1/4的期間將分離信道碼片流切換到功率控制位矢量加法器單元314。該單元314的輸出是接收功率控制位矢量。
在存在反向導頻信道信號的1.25毫秒PCG時間段的3/4期間，開關312將分離信道碼片流切換到導頻濾波加法器單元316和仿真矢量加法器單元318。導頻濾波加法器單元314的輸出是產(chǎn)生導頻濾波器基準矢量的導頻信道碼片總和的滑動窗口。仿真位矢量加法器單元314是本發(fā)明的新穎點。該仿真控制位矢量加法器單元314的輸出是代表仿真功率控制位矢量的導頻濾波器基準矢量中提取的部分。
本發(fā)明將功率控制位矢量投射到導頻濾波器基準矢量，以判斷功率控制位的極性。與此類似，將仿真功率控制位矢量投射到導頻濾波器基準矢量，以產(chǎn)生未知功率控制位的代理BER。
通過在功率控制位(PCB)的持續(xù)時間內對全部碼片相干求和(將矢量或復數(shù)相加成復數(shù)總和)，從反向功率控制子信道的波形中取出該PCB(+1/-1)。通過在優(yōu)化諸如快衰落和慢衰落等不同信道條件基準用的所選給定持續(xù)時間內對全部碼片相干求和，從反向功率控制子信道的波形中取出導頻信道信號。
通過采用導頻信道碼片相干求和中產(chǎn)生的矢量，本發(fā)明在功率控制信道外插入不能直接測量的間接差錯度量。以下的附圖中詳細說明該外插方法。
圖4是本發(fā)明用于判斷功率控制位極性的方法的高層次流程圖。功率控制位在發(fā)送時使其值為+1或-1。接收機必須判斷該位的極性(+1或-1)。接收信號中的噪聲會使接收機將該位顛倒，或者選擇不正確的接收功率控制位極性，由于在無糾錯信息的情況下發(fā)送功率控制位，所以接收機不能知道這些位的BER。換句話說，接收機不能知道選擇錯誤極性的頻率。提供功率控制位極性判斷方法，以說明本發(fā)明提供代理BER的未知信息。
在框400中開始進行位極性判斷，其中通過對導頻信道碼片相干求和產(chǎn)生+1值碼片的基準矢量，即導頻信號的已知值。該矢量是話多個導頻信道碼片的總和。求和的導頻信道碼片越多，在信道保持靜態(tài)的范圍內，導頻信道矢量變得越大。取樣的隨機噪聲分量相互抵消，同時導頻矢量在相同方向變大。產(chǎn)生高信噪比(S/N)的穩(wěn)定+1值基準矢量，與此相對照，接收機能判決功率控制位的極性。
框402中，對給定功率控制位的全部PCG功率控制碼片相干求和，以產(chǎn)生PCB矢量。
框404中，取2個矢量的內積。該內積將功率控制位矢量投射到導頻信道基準矢量。內積的結果給出指示極性的符號值。
框406中，通過審查內積(或點積)的符號，判斷功率控制位的極性。如果符號為正或角度小于90度，將接收功率控制位判斷為+1或與已知+1基準對準。如果符號為負或角度大于90度，則將接收功率控制位判斷為-1或與已知+1基準逆對準。
不用本發(fā)明的質量監(jiān)視方法，接收機不能知道BER或噪聲造成過程失效的頻率。
圖5是本發(fā)明信道質量監(jiān)視方法的高層次流程圖。
本發(fā)明的示范實施例中，在導頻信道產(chǎn)生仿真位差錯，并且將仿真位的BER用作功率控制子信道BER的代理BER。由于兩個信道的差錯率在統(tǒng)計上相同，所以能用代理BER。
框500中，采用與判斷功率控制位極性(圖4的框400)相同的方法產(chǎn)生導頻信道基準矢量。本發(fā)明利用導頻信道總是極性相同，不載送信號并且恒定的特性。由于恒定，可提取矢量的一段(一段持續(xù)時間)代表仿真位。本領域的技術人員會明白，采用信道已知特性可擴展到具有已知模式的任何導頻信道或導頻碼元。
框502中，從導頻信道矢量提取碼片，以形成一段矢量。將所提取導頻信道矢量段的碼片相干相加，形成復數(shù)(矢量)，代表仿真功率控制位(也稱為反饋位)?？蓪⒃摱萎斪鞴β士刂莆挥?。由于功率控制位用與導頻類似的方法在反向鏈路上發(fā)送，可提取一段導頻矢量，作為測試信號(或仿真位)處理，以測試極性是正確(+1)還是不正確(-1)。
一小段PCG矢量中的信號按與導頻矢量其余部分相同的方向發(fā)送。然而，由于該信號具有有限持續(xù)時間，所以該持續(xù)時間中可能存在足以使該信號翻轉的噪聲。對該小段取總和，以得到新矢量或仿真功率控制位。即使反向導頻信道碼片不那樣發(fā)送，此仿真位也能代表功率控制位。通過判斷仿真位的極性能產(chǎn)生功率控制位的代理BER。由于已知發(fā)現(xiàn)仿真位極性為-1時，其結果為差錯。將-1極性的結果規(guī)定為位差錯。可判斷計算此差錯結果的頻率。此計算是仿真位誤碼率的度量，在統(tǒng)計上與功率控制位實際BER等效。由于功率控制位存在的1/4時間中與導頻存在的3/4時間中具有相同的統(tǒng)計噪聲，所以BER在統(tǒng)計上等效。本發(fā)明利用這種測試具有與未知信號相同的S/N的已知信號的方法，外插未知信息的BER。
能在反向鏈路上與解調功率控制位并行地監(jiān)視本發(fā)明仿真產(chǎn)生的功率控制位，以產(chǎn)生實時代理BER。
無線通信系統(tǒng)用本發(fā)明的代理BER保持傳輸質量，將傳輸質量固定在特定水平，確保各個信道具有各質量水平，并且測試該系統(tǒng)的物理層。
框504中，取導頻矢量與仿真位矢量的內積。該內積將仿其功率控制位矢量投射到導頻信道矢量。該內積的結果給出指示極性的帶符號結果。
通過審查內積(或點積)的符號，在框506判斷仿真功率控制位的極性。如果符號為正或角度小于90度，將仿真功率控制位判斷為+1或與已知+1導頻信號對準。根據(jù)定義，此結果正確。如果符號為負或角度大于90度，將仿真功率控制位判斷為-1或與已知+1導頻矢量逆對準。根據(jù)定義，仿真位的-1極性為差錯。
框508中，從仿真位的BER計算功率控制子信道的代理BER，并進行校準，以達到提取這些仿真位的導頻信道的信道特性。
本發(fā)明通過調整持續(xù)時間長度或求和持續(xù)時間校準代理BER，以補償信道條件的變化，如果信道為靜態(tài)，信號矢量保持相同方向。相關求和永遠在相同方向產(chǎn)生較長的矢量。這是以平均高斯白噪聲(AWGN)為特征的信道。在AWGN信道中，信道特性在全部時間不變化。矢量間看到的實際噪聲是獨立的，S/N比高。求和的取樣越多，產(chǎn)生穩(wěn)定的基準矢量也越多。
然而，如果信道隨時間變化，或者隨時間衰落，基準導頻矢量就通過在不同角度變長和變短而變化。這種情況下，對長持續(xù)時間求總和會導致矢量之間相互抵消。
在長求和持續(xù)時間不產(chǎn)生較穩(wěn)定基準的衰落信道中，本發(fā)明校準導頻基準矢量的求和持續(xù)時間。
本發(fā)明通過在測試環(huán)境中將信道分類，按諸如慢衰落、快衰落、無衰落(AWGN)等等類別的每一類將已知信息模式送到接收機，并將代理BER與根據(jù)測試方可得已知信息模式判定的實際BER比較，從而產(chǎn)生校準表。接收機通過審查諸如導頻信號變化和接收機分支鎖定數(shù)的信息將信道環(huán)境分類。接收機根據(jù)信道分類使用校準表。例如，可示出實施例的校準表如下


接收機可將該表用于信道細分類和糾正，或者可作更一般的分類并且用平均糾正值。在信道類型不能歸類的情況下，本發(fā)明利用校準表平均值，對不同的信道條件進行糾正。然后，將糾正值放回到代理BER計算中。
在前向鏈路104上，信道S/N比與反向鏈路106不同。通過增添調整前向鏈路信道未知功率比的額外步驟，本發(fā)明的BER外插方法不僅可用于反向鏈路信道，而且能用于前向鏈路信道。
在前向鏈路上，不用與導頻相同的功率電平將功率控制位通過抽刪壓入前向鏈路功率控制子信道。前向鏈路導頻功率電平比功率控制位的電平高得多。接收機未知功率控制位與前向導頻信道之間的功率比。前向導頻信道功率通常是蜂窩區(qū)功率的固定百分比(約20％)。前向功率控制子信道的功率電平也依賴前向基本信道或主信道。本發(fā)明選擇較短的求和持續(xù)時間，以在前向鏈路實現(xiàn)導頻基準窗，它在產(chǎn)生前向鏈路代理BER的矢量時形成與功率控制位相同的能量電平。
為了從導頻基準提取數(shù)量正確的碼片，使兩個信道的取樣能量相同，本發(fā)明采用的方法查看導頻信道接收S/N比和功率信道取樣，測量信道取樣間的幅度差別，并且通過計算判定S/N比。從這些計算能產(chǎn)生相對準確的校準糾正。本發(fā)明還用來自基站的消息中包含的S/N比有關信息校準前向鏈路BER。
圖6說明用于控制功率控制子信道差錯率并且同時使業(yè)務信道差錯率保持不同比率的設備。將PN解擴數(shù)據(jù)供給業(yè)務解調器600，根據(jù)預定業(yè)務沃爾什序列(Wt)將解擴數(shù)據(jù)解調。示范實施例中，將解調碼元供給循環(huán)冗余校驗(CRC)單元602，它判斷是否正確接收解調碼元。將CRC校驗結果供給控制處理器604。
此外，還將功率控制位矢量、導頻基準矢量和仿真位矢量供給控制處理器604。控制處理器604按照上文所述那樣計算功率控制子信道的誤碼率。控制處理器604對業(yè)務信道和功率控制子信道都計算差錯率。
示范實施例中，基站100發(fā)送消息，請求接入終端102增大或減小導頻信道與業(yè)務信道之間的發(fā)射能量差。此操作的進行可替換為獨立控制導頻信道和業(yè)務信道的發(fā)射能量。
示范實施例中，消息發(fā)生器606一般產(chǎn)生上升/下降命令，總體控制接入終端102的發(fā)射能量，還產(chǎn)生消息，指示導頻信道與業(yè)務信道之間發(fā)射能量關系的變化。
將這些消息供給調制器608進行調制，以便發(fā)送調制后的碼元提供給發(fā)射機610，對這些碼元進行上變頻，放大和濾波，以便通過天線612發(fā)射。
提供上述較佳實施例說明，使本領域任何技術人員能制作或使用本發(fā)明。這些技術人員不難明白上述實施例的各種更改，并且可將這里規(guī)定的一般原理用于其他實施例而無需施展發(fā)明本領。因此，本發(fā)明不要受這里所示實施例的限制，但要符合這里揭示各原理和新穎特性一致的最大范圍。
權利要求
1.一種監(jiān)視無線通信信道中未知信息質量的方法，其特征在于，包含以下步驟從已知信道信息產(chǎn)生代理誤碼率；將代理誤碼率用于未知信道信息。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送信號中不為質量監(jiān)視而插入信息。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包含以下步驟從已知信道信息建立仿真位，以產(chǎn)生所述代理誤碼率。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述仿真位的所述步驟包含以下步驟對已知信息的發(fā)送碼片求總和；其中，所述仿真位投射到已知基準矢量，以產(chǎn)生所述代理誤碼率。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述代理誤碼率的所述步驟包含以下步驟校準所述誤碼率，以達到信道特性。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述誤碼率用于達到監(jiān)視信息質量的目的。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述誤碼率用于達到測試物理層的目的。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述誤碼率用于維持傳輸質量。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述位差錯用于將傳輸質量固定在特定水平。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述誤碼率用于提供各個信道的傳輸質量水平。
全文摘要
無線通信中,需要監(jiān)視通信信道傳輸質量,以維持系統(tǒng)的工作和運營。本發(fā)明提供一種在接收機處測量信道中誤碼率的方法,無需在發(fā)射機的信號中插入質量監(jiān)視數(shù)據(jù),不會減少信道吞吐量。
文檔編號H04B17/00GK1390397SQ00815517
公開日2003年1月8日 申請日期2000年11月13日 優(yōu)先權日1999年11月12日
發(fā)明者陳道, 林馥韻, 小E·G·蒂德曼 申請人:高通股份有限公司