專利名稱：Wcdma下行(前向)鏈路的sir測(cè)量方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及WCDMA(寬帶碼分多址)系統(tǒng)下行(前向)鏈路功率控制中的內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量方法和裝置。
在3GPP協(xié)議中規(guī)定在WCDMA系統(tǒng)下行鏈路實(shí)行基于QoS(業(yè)務(wù)質(zhì)量)的定步長(zhǎng)快速閉環(huán)功率控制。在前向鏈路功率控制中，一般考慮UE處在非軟切換區(qū)，即UE只和一個(gè)基站相互通信；當(dāng)UE處在軟切換區(qū)時(shí)，它首先通過各小區(qū)ID號(hào)進(jìn)行主小區(qū)識(shí)別，由UE確定為非主小區(qū)的將被切斷功率傳輸，UE只和主小區(qū)進(jìn)行前向功率控制。據(jù)此，我們確定了內(nèi)環(huán)+外環(huán)的定步長(zhǎng)快速閉環(huán)功率控制方案，通過功率控制改變信號(hào)的發(fā)送功率，使內(nèi)環(huán)實(shí)測(cè)的SIR(信號(hào)與平均干擾加背景噪聲之比)保持在外環(huán)給出的目標(biāo)SIR上，從而滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。其中，內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量是功率控制機(jī)制良好運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，沒有精確的內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量，內(nèi)、外環(huán)SIR的比較就毫無意義，也就根本談不到性能良好的功率控制。
基帶SIR測(cè)量的研究工作一直得到了各國(guó)學(xué)者的重視，但多數(shù)進(jìn)行的是理論研究，且這些都研究是以假設(shè)能對(duì)信道特性進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行精確測(cè)量的前提下進(jìn)行的。實(shí)際上，由于受到測(cè)量方法、可實(shí)現(xiàn)的測(cè)量工具精度的限制，要做到對(duì)接收信號(hào)無誤差的測(cè)量是不可能的。一般地，理論上認(rèn)為理想的信道估計(jì)利用的是多址干擾加背景噪聲的總體統(tǒng)計(jì)特性，但3GPP要求的快速閉環(huán)功率控制機(jī)制(即DPC_MODE＝0)下要求UE(用戶設(shè)備)每時(shí)隙給出一個(gè)TPC命令(傳輸功率控制命令)，也即要求每時(shí)隙給出一個(gè)內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量值，這就使實(shí)際中的信道估計(jì)所取樣本的容量不夠大(最多為2560chip)；而且，現(xiàn)有協(xié)議規(guī)定下行對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)占每時(shí)隙符號(hào)總數(shù)的比例(見附表1)也不大，即可用于內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量的樣本容量更少，這就必然會(huì)導(dǎo)致信道估計(jì)誤差。所以，為了在實(shí)行WCDMA系統(tǒng)下行鏈路的快速閉環(huán)功率控制中得到高精度的內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量值，只能尋求性能更好的SIR測(cè)量方法它既要有更高精度的測(cè)量性能，又要便于硬件實(shí)現(xiàn)，具有更好的可操作性。
因此，我們從盡量減少誤差的引入出發(fā)，脫離傳統(tǒng)的先合后分的算法思想，根據(jù)WCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)提出了本發(fā)明具有先分后合算法思想的下行鏈路功率控制中的內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量方法。仿真、研究其性能，并與[1]中經(jīng)典內(nèi)環(huán)SIR的測(cè)量方法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明本發(fā)明不僅易實(shí)現(xiàn)模塊化，而且，在測(cè)量性能上也優(yōu)于[1]中所提方法(詳見發(fā)明效果)。
本發(fā)明就是立足3GPP協(xié)議規(guī)定的WCDMA系統(tǒng)下行鏈路專用物理信道幀結(jié)構(gòu)，考慮實(shí)際信道估計(jì)必然存在誤差的現(xiàn)實(shí)性，為追求高精度和硬件操作靈活性的目標(biāo)而提出的WCDMA系統(tǒng)下行鏈路功率控制中的內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量方法和裝置。通過仿真結(jié)果表明用本發(fā)明可很好地實(shí)現(xiàn)WCDMA系統(tǒng)下行鏈路基于QoS的閉環(huán)功率控制，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量最大化。
具體方法流程如下(測(cè)量以時(shí)隙為單位，不妨以測(cè)量基站第K時(shí)隙的SIR測(cè)量為例說明)
1、在UE接收端，把收到的所在小區(qū)基站發(fā)來的多徑混合信號(hào)經(jīng)接收處理裝置分解為L(zhǎng)條單徑的各徑解擴(kuò)信號(hào)和SIR測(cè)量參數(shù)RAKE合并徑數(shù)L，導(dǎo)頻符號(hào)，導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)，各徑信道估計(jì)。
2、由1得到的I支路導(dǎo)頻符號(hào)經(jīng)SIR測(cè)量參數(shù)修正器修正得到修正導(dǎo)頻符號(hào)，將其與由1得到的其它三個(gè)參數(shù)輸入單徑SIR測(cè)量模塊。
3、把由1得到的各單徑第K時(shí)隙分別輸入各單徑SIR測(cè)量模塊，并行進(jìn)行L個(gè)第K時(shí)隙的單徑SIR測(cè)量。
單徑SIR測(cè)量的具體步驟如下(1)用單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器測(cè)量第K時(shí)隙單徑瞬時(shí)信號(hào)功率S~downlink,l(k);]]>(2)用單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器測(cè)得第K時(shí)隙單徑的瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率 (3)把(2)得到瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率 輸入噪聲平均器(E1.3)與前一個(gè)(第K-1個(gè))時(shí)隙得到的平均多址干擾和背景噪聲功率Idownlink，l(k-1)進(jìn)行加權(quán)平均，得出第K時(shí)隙單徑平均多址干擾和背景噪聲功率(簡(jiǎn)稱平均噪聲功率)Idownlink，l(k)；(4)用(1)得到的第K時(shí)隙單徑瞬時(shí)信號(hào)功率 除以(3)得到第K時(shí)隙單徑平均噪聲功率Idownlink，l(k)，就可得到該用戶第K時(shí)隙的單徑SIR測(cè)量值SIRdownlink，l(k)。
4、把由1得到的L個(gè)第K時(shí)隙的單徑SIR測(cè)量值輸入SIR合并器相加，就得到該用戶第K時(shí)隙的上行SIR測(cè)量值SIRdownlink(k)。
由此可知WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量裝置包括SIR測(cè)量參數(shù)修正器、單徑SIR測(cè)量模塊(包括單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器、單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器、噪聲平均器、單徑SIR相除器)和SIR合并器。具體應(yīng)用中需用的單徑SIR測(cè)量模塊數(shù)L由系統(tǒng)要求決定，即等于系統(tǒng)要求的RAKE合并徑數(shù)。


圖1中由DPCCH和DPDCH時(shí)分復(fù)用構(gòu)成的下行鏈路專用物理信道DPCH經(jīng)串/并變換形成的兩路信號(hào)在每個(gè)無線幀里I/Q復(fù)用，因I路和Q路信號(hào)用相同的信道化碼擴(kuò)頻，故要求I路和Q路有一樣的幀結(jié)構(gòu)，即I、Q兩路的導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)一樣，Npilot為1、2、4、8。數(shù)據(jù)dmta的構(gòu)成由上層決定，可包括TFCI(傳輸格式組合指示)、TPC(傳輸功率控制)和傳輸?shù)男畔?，其比特?cái)?shù) ，由k決定，也即由不同業(yè)務(wù)選用不同的擴(kuò)頻因子SF=256/2k決定，它不影響用本發(fā)明進(jìn)行SIR的測(cè)量。
圖4給出了本發(fā)明SIR的測(cè)量裝置，體現(xiàn)出本發(fā)明的創(chuàng)新思想在RAKE合并前對(duì)來自不同路徑的信號(hào)分別進(jìn)行各自的SIR測(cè)量，接收信號(hào)總的SIR是各路徑信號(hào)SIR之和。測(cè)量單位為一個(gè)時(shí)隙(在WCDMA前向鏈路DPCH中1slot等于 本發(fā)明SIR測(cè)量裝置包括的實(shí)體有SIR測(cè)量參數(shù)修正器(E2)、L個(gè)單徑SIR測(cè)量模塊(E1)和一個(gè)SIR合并器(E3)。L為系統(tǒng)要求RAKE合并的徑數(shù)。其中，單徑SIR測(cè)量模塊(E1)包括單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器(E1.1)、單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器(E1.2)、噪聲平均器(E1.3)、單徑SIR相除器(E1.4)；SIR合并器(E3)是一個(gè)加法器；SIR測(cè)量參數(shù)修正器(E2)包括乘法器(E2.1)。
圖5描述的是如圖4所述單徑SIR測(cè)量模塊(E1)的具體結(jié)構(gòu)。
其中單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器(E1.1)包括乘法器(E1.11)、Npilot符號(hào)積分平均器(E1.12)、復(fù)數(shù)求模裝置(E1.13)、平方器(E1.14)；單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器(E1.2)包括減法器(E1.21)、復(fù)數(shù)求模裝置(E1.22)、平方器(E1.23)、Npilot符號(hào)積分平均器(E1.24)；噪聲平均器(E1.3)包括乘法器(E1.31)、乘法器(E1.32)、平方器(E1.33)、延時(shí)器(E1.34)；單徑SIR相除器(E1.4)包括除法器(E1.41)。
當(dāng)完全同步時(shí)，基站接收機(jī)經(jīng)過接收處理后得到RAKE合并徑數(shù)L(I2.1)，導(dǎo)頻符號(hào)(I2.2)，導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)(I2.3)和各徑信道估計(jì)(I2.4)，并把某用戶的多徑混合信號(hào)分解為單徑的各徑解擴(kuò)信號(hào)。
以下說明第1徑DPCH解擴(kuò)復(fù)信號(hào)的第K個(gè)時(shí)隙進(jìn)入單徑SIR測(cè)量模塊(E1)得到第1徑的SIRdownlink，l(k)的處理過程第1徑DPCH解擴(kuò)復(fù)信號(hào)的第K個(gè)時(shí)隙與修正導(dǎo)頻符號(hào)輸入乘法器(E1.11)，逐比特相乘結(jié)果分別輸入Npilot符號(hào)積分平均器(E1.12)和計(jì)算單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率的測(cè)量器(E1.2)中的減法器(E1.21)做被減數(shù)。在單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器(E1.1)的Npilot符號(hào)積分平均器(E1.12)中對(duì)Npilot個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行積分平均，平均值輸入復(fù)數(shù)求模裝置(E1.13)求模后進(jìn)入平方器(E1.14)得到平方值，每時(shí)隙抽樣得到第1徑第K時(shí)隙瞬時(shí)信號(hào)功率 。在單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率的測(cè)量器(E1.2)中的減法器(E1.21)中，第1徑的信道估計(jì)做減數(shù)，相減得到的結(jié)果輸入復(fù)數(shù)求模裝置(E1.22)求模后，進(jìn)入平方器(E1.23)得到平方值，再進(jìn)入Npilot符號(hào)積分平均器(E1.24)進(jìn)行Npilot個(gè)數(shù)據(jù)的積分平均，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行每時(shí)隙抽樣得到第1徑第K時(shí)隙的瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率 。把 輸入噪聲平均器(E1.3)中的乘法器(E1.31)與(1-α)相乘，結(jié)果送入加法器(E1.33)做被加數(shù)，在另一個(gè)乘法器(E1.32)中前一時(shí)隙(即第K-1時(shí)隙)的平均多址干擾和背景噪聲功率Idownlink，l(k-1)(即由前一時(shí)隙加法器(E1.33)的輸出結(jié)果經(jīng)過延時(shí)器(E1.34)延時(shí)1時(shí)隙得到的)與α因子相乘，結(jié)果送入加法器(E1.33)做加數(shù)；這里，α為遺忘因子，取值0--1之間，一般取0.99或0.999以平滑由于功率控制而導(dǎo)致多址干擾功率波動(dòng)對(duì)求平均噪聲功率的影響。加法器(E1.33)的輸出結(jié)果就是第1徑第K時(shí)隙平均噪聲功率Idownlink，l(k)。在單徑SIR相除器(E1.4)中，把第1徑第K時(shí)隙瞬時(shí)信號(hào)功率 送入除法器(E1.41)做被除數(shù)，第1徑第K時(shí)隙平均噪聲功率Idownlink，l(k)送入除法器(E1.41)做除數(shù)，二者相除的結(jié)果就是第1徑第K時(shí)隙的SIR測(cè)量值SIRdownlink，l(k)。
與此同時(shí)，得到并行處理的L個(gè)單徑SIR測(cè)量值SIRdownlink，l(k)(l＝1--L)輸入SIR合并器(E3)相加，就得到要求的小區(qū)基站的第K時(shí)隙SIR測(cè)量值。
本發(fā)明有益效果(1)本發(fā)明以RAKE合并前的單徑為對(duì)象，易實(shí)現(xiàn)模塊化。當(dāng)RAKE合并徑數(shù)變化時(shí)，本發(fā)明通過增刪單徑SIR測(cè)量模塊來滿足要求，(2)在測(cè)量性能方面，本發(fā)明直接對(duì)接收到的各徑解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行SIR測(cè)量。這樣就可以避免信道估計(jì)誤差的二次引入，使SIR的測(cè)量精度得到提高。進(jìn)一步，以此高精度的SIR測(cè)量為內(nèi)環(huán)功率控制的核心，實(shí)施WCDMA系統(tǒng)前向鏈路的閉環(huán)功率控制可更好地保證QoS，從而大大地提高系統(tǒng)容量。
各附圖之間的關(guān)系是圖1所示的是圖2中I(BT15)和Q(BT16)；圖3是圖2中的基站以本發(fā)明為基礎(chǔ)的閉環(huán)功率控制(MR1)；圖4是圖3中的SIR測(cè)量裝置(MR114)；圖5是圖4中單徑SIR測(cè)量模塊(E1)。
圖2給出的是實(shí)施本發(fā)明的WCDMA前向鏈路系統(tǒng)框圖。按照3GPP協(xié)議，發(fā)送端基站首先對(duì)要傳送的信息進(jìn)行基帶處理，包括添加CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼(BT10)、尾比特(BT11)、信道編碼(BT12)、交織(BT13)、串并變換(BT14)、擴(kuò)頻(BT18和BT19)、加擾(BT22)，經(jīng)過成形濾波器(BT23和BT24)后進(jìn)行QPSK調(diào)制(BT27和BT28)，再送入功率放大器(BT34)放大發(fā)射。其中，擴(kuò)頻碼為OVSF碼(正交可變擴(kuò)頻因子碼)，選用除了主CPICH用Cch，256，0，主CCPCH用Cch，256，1之外的碼字。I路與Q路構(gòu)成的復(fù)信號(hào)I+jQ與復(fù)擾碼(T23)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘。要注意的是基站功率發(fā)送控制器(BT1)根據(jù)接收到MS端以本發(fā)明為基礎(chǔ)的閉環(huán)功率控制(MR1)發(fā)來的功率控制命令(BT29)來調(diào)整基站DPCH的發(fā)射功率?；竟β拾l(fā)送控制器(BT1)包括乘法器(BT30)、延時(shí)器(BT32)、加法器(BT33)和功率放大器(BT34)。其控制機(jī)理滿足 ，這里，k為時(shí)隙，p(k)為基站DPCH發(fā)出的功率(單位dBm)；Δ為最小功率調(diào)整步長(zhǎng)，取值為1dB或0.5dB；TPCcommand為功率控制命令(BT29)，取值+1(當(dāng)圖3中目標(biāo)SIR(R113)＞內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量值(R115)時(shí))或-1(當(dāng)圖3中目標(biāo)SIR(R113)＜內(nèi)環(huán)SIR測(cè)量值(R115)時(shí))。在如圖2的WCDMA前向鏈路系統(tǒng)的功率控制中應(yīng)用本發(fā)明可取得很好的效果。
權(quán)利要求
1.CDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量方法，其特征在于(1)在UE接收端，把收到的所在小區(qū)基站發(fā)來的多徑混合信號(hào)經(jīng)接收處理裝置分解為L(zhǎng)條單徑的各徑解擴(kuò)信號(hào)和SIR測(cè)量參數(shù)RAKE合并徑數(shù)L，導(dǎo)頻符號(hào)，導(dǎo)頻符號(hào)數(shù)，各徑信道估計(jì)；(2)由(1)得到的I支路導(dǎo)頻符號(hào)經(jīng)SIR測(cè)量參數(shù)修正器修正得到修正導(dǎo)頻符號(hào)，將其與由(1)得到的其它三個(gè)參數(shù)輸入單徑SIR測(cè)量模塊；(3)把由(1)得到的各單徑第K時(shí)隙分別輸入各單徑SIR測(cè)量模塊，并行進(jìn)行L個(gè)第K時(shí)隙的單徑SIR測(cè)量。
2.如權(quán)利要求1所述的WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行(1)用單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器測(cè)量第K時(shí)隙單徑瞬時(shí)信號(hào)功率S~downlink,l(k);]]>(2)用單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器測(cè)得第K時(shí)隙單徑的瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率 (3)把(2)得到瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率 輸入噪聲平均器(E1.3)與前一個(gè)(第K-1個(gè))時(shí)隙得到的平均多址干擾和背景噪聲功率Idownlink，l(k-1)進(jìn)行加權(quán)平均，得出第K時(shí)隙單徑平均多址干擾和背景噪聲功率(簡(jiǎn)稱平均噪聲功率)Idownlink，l(k)；(4)用(1)得到的第K時(shí)隙單徑瞬時(shí)信號(hào)功率 除以(3)得到第K時(shí)隙單徑平均噪聲功率Idownlink，l(k)，就可得到該用戶第K時(shí)隙的單徑SIR測(cè)量值SIRdownlink，l(k)。
3.WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量裝置，其特征在于包括SIR測(cè)量參數(shù)修正器、單徑SIR測(cè)量模塊(包括單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器、單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器、噪聲平均器、單徑SIR相除器)和SIR合并器，具體應(yīng)用中需用的單徑SIR測(cè)量模塊數(shù)L由系統(tǒng)要求決定，即等于系統(tǒng)要求的RAKE合并徑數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量裝置，其特征在于單徑SIR測(cè)量模塊(E1)包括單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器(E1.1)、單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器(E1.2)、噪聲平均器(E1.3)、單徑SIR相除器(E1.4)；SIR合并器(E3)是一個(gè)加法器；SIR測(cè)量參數(shù)修正器(E2)包括乘法器(E2.1)。
5.如權(quán)利要求3所述的WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量裝置，其特征在于，單徑瞬時(shí)信號(hào)功率測(cè)量器(E1.1)包括乘法器(E1.11)、Npilot符號(hào)積分平均器(E1.12)、復(fù)數(shù)求模裝置(E1.13)、平方器(E1.14)。
6.如權(quán)利要求3所述的WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量裝置，其特征在于，單徑瞬時(shí)多址干擾和背景噪聲功率測(cè)量器(E1.2)包括減法器(E1.21)、復(fù)數(shù)求模裝置(E1.22)、平方器(E1.23)、Npilot符號(hào)積分平均器(E1.24)。
7.如權(quán)利要求3所述的WCDMA系統(tǒng)下行(前向)鏈路的SIR測(cè)量裝置，其特征在于，噪聲平均器(E1.3)包括乘法器(E1.31)、乘法器(E1.32)、平方器(E1.33)、延時(shí)器(E1.34)。
全文摘要
本發(fā)明提出了應(yīng)用于WCDMA系統(tǒng)下行鏈路中的SIR測(cè)量方法:通過對(duì)SIR測(cè)量參數(shù)修正后,UE(用戶設(shè)備)把RAKE合并前來自不同路徑的信號(hào)分別進(jìn)行各自的SIR測(cè)量,接收信號(hào)總的SIR是各路徑信號(hào)之和。本發(fā)明以單徑SIR測(cè)量為模塊,根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)整具體的DIR測(cè)量裝置:包括SIR參數(shù)修正器、L個(gè)單徑SIR測(cè)量模塊、SIR合并器。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1373574SQ01136718
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月22日
發(fā)明者郗風(fēng)君, 全慶一, 張平 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所, 北京郵電大學(xué)