CN100362753C - 一种识别导频pn序列偏置值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位，去识别对应基站导频的PN序列偏置值的方法。具体包括：接收步骤：基站系统接收移动台测量到的PN序列相位；计算步骤：基站系统分别计算所述PN序列相位与该移动台的服务基站及相邻基站PN序列偏置值的时延；选择步骤：选择所有计算值中的最小时延值；判断步骤：判断最小时延值对应的PN序列偏置值，即为移动台检测到的导频PN序列相位对应基站的PN序列偏置值。该方法与PILOT INC参数无关，便于网络规划人员根据各种实际的网络环境，灵活地进行PN序列码的规划以及|PilotArrival|范围的调整。

Description

一种识别导频PN序列偏置值的方法

技术领域

本发明涉及通信系统中识别导频PN序列偏置值的方法。更具体的讲，在CDMA数字蜂窝通信系统中，由移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位，去识别对应基站导频的真实PN序列偏置值的方法。

背景技术

PN序列码(或称伪随机序列)具有类似于噪声序列的性质，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中，对前向信道使用长度为2¹⁵-1的PN序列进行正交调制，不同基站的前向信道使用不同相位的PN序列进行调制。对移动台来说，利用各个基站前向导频信道的PN序列的相位偏置，来识别每个前向CDMA信道。这些前向CDMA信道实际使用的PN序列偏置值都为64比特的整数倍，故共有(2¹⁵/64＝512)个，范围为0～511。例如：如果某基站的导频的PN序列偏置是15，那么这个基站的导频的PN序列的相位则为15×64＝960chip。

移动台在与基站系统的通信过程中，会不断检测当前服务基站和各个相邻基站的导频信道。当满足切换标准，移动台会通过无线接口消息，将服务基站和相邻基站的导频信道的信号强度信息上报给基站系统，以辅助基站系统对该移动台进行切换操作。

在这些无线接口消息中，移动台可以使用两种方式来标识基站的导频信道。一种方式是使用基站导频信道PN序列偏置值，单位为64chip。另外一种方式是用移动台实际测量到的这些基站的导频的PN序列的相位来表达，以chip为单位。例如：在IS-95通信标准的导频强度测量消息(Pilot Strength MeasurementMessage，简称为PSMM)中，对于参考基站的导频信道，直接用该基站导频实际配置的PN序列偏置值来表达，单位为64chip。而对于其它基站的导频信道，用移动台实际测量到的这些基站的导频的PN序列的相位来表达，以chip为单位。

设在这些无线接口消息中移动台实际测量到的基站导频的PN序列的相位为PilotPnPhase，设与PilotPnPhase相对应的基站导频的真实的PN序列的偏置值为PilotPnOffset。则PilotPnPhase与PilotPnOffset之间满足下面的关系：

PilotPnPhase＝(PilotArriv al+64×PilotPnOffset)mod 2¹⁵...①

方程①中，PilotArrival指移动台以参考导频作为时间基准，测量到的该导频最早到达移动台的可用多径信号的到达时间，单位为chip。通常情况下，基站不知道该参数的大小。

移动台使用测量到的基站导频的PN序列的相位PilotPnPhase来标识基站导频有两个作用：一方面，基站系统可以使用PilotPnPhase去识别对应的基站导频的真实PN序列偏置值PilotPnOffset；另一方面，基站系统也可以使用PilotPnPhase和该相位对应的真实PN序列偏置值PilotPnOffset，去计算移动台和目标基站之间的传播时延，从而可以估算移动台和目标基站之间的距离，对移动台进行定位。

现在采用的识别PN序列偏置值的通用方法，一般是由移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位PilotPnPhase，利用标准参数PILOT_INC来直接计算PN序列偏置值PilotPnOffset。例如美国专利292662所揭示的具体方法如下：

$\mathrm{PilotPnOffset}=\mathrm{floor}\left[\frac{\mathrm{PilotPnPhase}+32\×\mathrm{PILOT}\_\mathrm{INC}}{64\×\mathrm{PILOT}\_\mathrm{INC}}\right]\×\mathrm{PILOT}\_\mathrm{INC}...$ ②

其中：PILOT_INC是导频PN序列偏置增量，单位为64chip，为IS-95通信标准中规定的标准参数。

方程②的成立还需要依赖下述两个条件：

rem(PilotPnOffset，PILOT_INC)＝0    .........③

|PilotArrival|＜32×PILOT_INC    .........④

现有方法存在以下缺点：

1.如方程③所示，现有技术要求系统中所有导频的PN序列偏置值都必须为参数PILOT_INC的整数倍，这个条件严重限制了大小区网络中的导频PN规划。在同一个网络中，有的小区的半径比较大(比如在农村)，有的小区的半径比较小(比如在城市)。在小区半径都较大的区域，通常延时较大，这时需要设计较大的PILOT_INC；在小区半径都较小的区域，通常延时较小，这时需要设计较小的PILOT_INC。在大小区的交界区域，PILOT_INC就不同；这时就不能够满足方程③的条件。如果为了满足这个条件，就需要系统中所有小区都规划相同的PILOT_INC，这限制了实际网络中的PN序列规划。

2.如方程④所示，现有技术要求|PilotArrival|小于32×PILOT_INC，它将|PilotArrival|和PILOT_INC两个参数绑定在一起了，要求在|PilotArrival|较大的地方，PILOT_INC也必须设置的较大，因而影响了PILOT_INC参数的灵活设置。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种由移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位，去识别对应基站导频的PN序列偏置值的方法。该方法与PILOT_INC参数无关，便于网络规划人员根据各种实际的网络环境，灵活地进行PN规划以及|PilotArrival|范围的调整。

为实现本发明所述目的，本发明提供一种识别导频PN序列偏置值的方法，由基站系统操作完成，具体包括以下步骤：

接收步骤：基站系统接收移动台测量到的PN序列相位；

计算步骤：计算所述PN序列相位与该移动台的服务基站及相邻基站PN序列偏置值的时延；

选择步骤：选择所有计算值中的最小时延值；

判断步骤：判断最小时延值对应的PN序列偏置值，即为移动台检测到的导频PN序列相位对应基站的PN序列偏置值。

所述接收步骤进一步包括以下步骤：

调取数据步骤：基站系统从数据库中调取与移动台建立通信的服务基站及其相邻基站的导频PN序列偏置值；

通知步骤：通知移动台服务基站以及相邻基站的导频PN序列偏置值；

接收步骤：接收移动台检测到服务基站以及相邻基站的PN序列相位。

所述的识别导频PN序列偏置值的方法，还包括一预先设置阈值的步骤，所述阈值为基站系统内各小区允许的最大时延。

所述选择步骤还包括一比较步骤：比较最小时延值与阈值，如果最小时延值小于阈值，则进行判断步骤。

所述计算步骤中，时延的计算方法为：

PilotArrival_i^*＝|PilotPnPhase-64×PilotPnOffset_i|

其中：PilotPnPhase为移动台测量的PN序列相位；

PilotPnOffset_i为基站的PN序列偏置值；

PilotArrival_i^*为PilotPnPhase与PilotPnOffset_i之间的时延计算值。

考虑到一些边界情况，还需要修正计算所得数值，具体方法为：

PilotArrival_i＝min{PilotArrival_i^*，512×64-PilotArrival_i^*}

其中：PilotArrival_i为PilotPnPhase与PilotPnOffset_i之间的时延。

基站系统应用本发明所述的方法，可以方便识别移动台检测到的PN序列相位对应的理想基站，满足移动台切换的需要。

使用本发明所述方法，可以达到以下有益效果：

1.本发明中提供的识别伪随机序列偏置值的方法，与CDMA数字蜂窝通信系统中的各个基站的导频的PN序列偏置值的大小没有任何关系；它与现有技术相比，不要求各个基站的导频的PN序列偏置值是PILOT_INC的整数倍。因此，有助于网络规划人员根据各种实际的网络环境，因地制宜地进行PN序列码的规划。

2.本发明中提供的识别伪随机序列偏置值的方法，在同时存在大区和小区的CDMA数字蜂窝通信系统中特别有效。因为它允许在小区半径都较大的区域，分配较大的PILOT_INC，同时允许在小区半径都较小的区域，分配较小的PILOT_INC。

3.本发明中提供的识别伪随机序列偏置值的方法，是在移动台测量的PN序列相位与各个实际基站导频PN序列偏置值之间的时延中比较后，寻求最小时延；因此使用本发明得到的理想PN序列偏置值是最优解，并且没有二义性。

4.本发明中提供的识别伪随机序列偏置值的方法，通过调整时延参数MaxArrivalThresh，可以在不同的网络中灵活的控制识别伪随机序列偏置值的精度范围，既可以对基站系统中的所有小区都配置相同的参数，也可以对不同的小区分别进行配置。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

图1为CDMA移动通信系统组网结构示意图；

图2为本发明所述方法实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种由移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位，去识别对应基站导频的PN序列偏置值的方法。与现有技术的不同在于，本发明与CDMA数字蜂窝通信系统中的导频PN序列偏置增量PILOT_INC无关；不是直接由移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位去计算基站的实际的导频信道的PN序列偏置值，而是将移动台测量到的基站导频信道的PN序列的相位，与基站系统中存储的各相关基站的实际的导频信道的PN序列偏置值相比较，从而寻找到该PN序列相位对应的理想PN序列偏置值。

下面以一具体实施例并结合附图进行详细说明，本实施例应用在CDMA移动通信系统中。

如图1所示，图1为典型的CDMA移动通信系统组网结构示意图。由移动交换机(MSC)、基站系统(包括：基站控制器BSC、和基站收发信机BTS；对于每个BTS，通常具有一个或者多个导频信道)、和移动台及局间和基站间的中继线组成。它是一个有线和无线相结合的综合通信系统。基站与移动台之间采用无线传输方式。基站与交换机、交换机与地面网之间则一般以有线方式进行信息传输。在图1所示系统中，交换机与基站担负信息的交换和接续以及对无线信道的控制等。基站与移动台都设有收发信机和天线。每个基站都有一个由发送功率和天线高度所确定地理覆盖范围，称为基站覆盖区。由多个覆盖区组成全系统的服务区。移动台包括一部无线电收发信机、天线和控制电路。既可以安装在汽车上，也可以是便携式的手机。基站由若干套无线电收发信机组成，以便进行双工通信。它通过电话线或微波线路，以并行的方式将移动电话与MSC相连接，起一个桥梁的作用。MSC协调所有基站的工作，并将整个蜂窝系统连接到共用交换电话网(PSTN)。

如图2所示，图2为本发明实施例所述识别方法的流程图，分以下几个步骤进行：

步骤100：首先在基站系统的数据库中调取与移动台建立连接的服务基站的导频的PN的序列偏置值，以及那些相邻基站的导频的PN序列偏置值，并记录这些PN序列偏置值的集合为PilotPnOffsetList；

基站系统的数据库中已经配置了所有基站的PN偏置，以及这些基站之间的彼此的相邻关系。当移动台与基站系统建立通信时，基站系统从数据库中调取移动台的服务基站以及相邻基站的PN序列偏置值，并组成集合PilotPnOffsetList。

PilotPnOffsetList＝{PilotPnOffset_i|i∈服务基站导频集合和相邻基站导频集合}…⑤

同时，基站系统通过公共信道中的“邻区列表消息”将与移动台建立通信的服务基站的导频的PN序列偏置值，以及那些相邻基站的导频的PN序列偏置值通知给移动台。使得移动台可以检测这些基站的导频信道。

步骤101：计算移动台测量的PN序列相位与PilotPnOffsetList中各个PN序列偏置值之间的时延，设这些时延的集合PilotArrivalList；

当基站系统在接收到移动台发送的包含PN序列相位的相关消息后，需要分别计算移动台测量的PN序列相位PilotPnPhase与PilotPnOffsetList中各个PN序列偏置值PilotPnOffset_i之间的时延PilotArrival_i。计算时延的方法如下：

PilotArrival_i^*＝|PilotPnPhase-64×PilotPnOffset_i|...⑥

考虑到一些边界情况，还需要对计算的时延PilotArrival_i^*进行修正处理。因为PN序列偏置值共有(2¹⁵/64＝512)个，范围为0-511。其中PN偏置511与PN偏置0实际可以看作相差1个偏置；但是通过方程⑥的计算，将会计算为相差511个偏置，这是不合理的，所以还要对此进行修正。修正的方法如下：

PilotArrival_i＝min{PilotArrival_i^*，512×64-PilotArrival_i^*}...⑦

至此，可以得到移动台测量的PN序列相位与PilotPnOffsetList中各个PN序列偏置值之间的时延的集合PilotArrivalList如下：

PilotArrivalList＝{PilotArrival_i}...⑧

步骤102：在PilotArrivalList集合中求最小值，设该最小值为MinPilotArrival，对应的元素下标为k；

MinPilotArrival＝min{PilotArrival_i}...⑨

步骤103：比较MinPilotArrival与系统在数据库中预先配置的一阈值，即时延参数MaxArrivalThresh；

将计算的最小时延MinPilotArrival，与系统中数据库中预先配置的参数MaxArrivalThresh进行比较；如果MinPilotArrival小于MaxArrivalThresh，进行步骤104，反之，进行步骤105。

步骤104：服务基站和相邻基站的导频的PN序列偏置值的集合PilotPnOffsetList中的下标为k的元素对应的PN序列偏置PilotPnOffset_k，即为移动台测量的PN序列相位PilotPnPhase对应的理想PN序列偏置值。

步骤105：如果MinPilotArrival大于MaxArrivalThresh，那么说明移动台测量的PN序列相位PilotPnPhase在基站系统记录的服务基站和相邻基站的导频的PN序列偏置值的集合PilotPnOffsetList中不存在。如果出现这种情况，通常说明网络中的邻区关系配置可能存在问题，应该优化网络的邻区关系配置。

时延参数MaxArrivalThresh，相当于一个误差门限的概念，就是说允许“手机上报的PN相位”与“实际PN偏置^*64”之间的差别。通常情况下，这个参数的取值与“32^*PILOT_INC”相当。但是也可以不同，对于郊区，由于基站覆盖的小区半径大，所以该参数可以设置的大一些；对于城市，由于基站覆盖的小区半径小，所以该参数要设置的小一些。

本发明所述方法应用于通信系统中，包括无线通信系统，尤其适用于CDMA数字蜂窝通信系统。本发明所述的基站，包括CDMA数字蜂窝通信系统中具有前向导频信道的扇区。本发明所述的相邻基站，包括那些没有与移动台建立连接，但是移动台可以检测到它们的导频信道的基站。

Claims (6)

1.一种识别导频PN序列偏置值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收步骤：基站系统接收移动台测量到的PN序列相位；

计算步骤：计算所述PN序列相位与该移动台的服务基站及相邻基站PN序列偏置值的时延；

选择步骤：选择所有计算值中的最小时延值；

判断步骤：判断最小时延值对应的PN序列偏置值，即为移动台检测到的导频PN序列相位对应基站的PN序列偏置值。

2.如权利要求1所述的识别导频PN序列偏置值的方法，其特征在于，所述接收步骤进一步包括以下步骤：

调取数据步骤：基站系统从数据库中调取与移动台建立通信的服务基站及其相邻基站的导频PN序列偏置值；

通知步骤：通知移动台服务基站以及相邻基站的导频PN序列偏置值；

接收步骤：接收移动台检测到的PN序列相位。

3.如权利要求1所述的识别导频PN序列偏置值的方法，其特征在于，还包括一预先设置阈值的步骤，所述阈值为基站系统内各小区允许的最大时延。

4.如权利要求3所述的识别导频PN序列偏置值的方法，其特征在于，所述选择步骤还包括一比较步骤：比较最小时延值与阈值，如果最小时延值小于阈值，则进行判断步骤；否则，返回接收步骤。

5.如权利要求1所述的识别导频PN序列偏置值的方法，其特征在于，所述计算步骤中，所述时延的计算方法为：

PilotArrival_i^*＝|PilotPnPhase-64×PilotPnOffset_i|

其中：PilotPnPhase为移动台测量的PN序列相位；

PilotPnOffset_i为基站的PN序列偏置值；

PilotArrival_i^*为PilotPnPhase与PilotPnOffset_i之间的时延计算值。

6.如权利要求5所述的识别导频PN序列偏置值的方法，其特征在于，还包括一修正数值的步骤，具体为：

PilotArrival_i＝min{PilotArrival_i^*，512×64-PilotArrival_i^*}

其中：PilotArrival_i为PilotPnPhase与PilotPnOffset_i之间的时延。

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