CN100405749C - 使用连续干扰信号码功率测量的适应性检索器阈值设定的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种检索器阈值的动态调整，用以检测自一发射器发射至一基频接收器的一通信信号的传播路径。由一通信耦合至该基频接收器的数据库获得该通信信号的干扰信号码功率测量值，其中该数据库的内容关于一物理层。仅基于该干扰信号码功率测量值计算一定标值。使用该定标值调整储存于该数据库的该检索器阈值。储存该调整的检索器阈值于该数据库中。

Description

使用连续干扰信号码功率测量的适应性检索器阈值设定的方法和系统

技术领域

本发明是关于第三代CDMA移动系统，且本发明尤其是关于在一CDMA基频接收器中，仅使用干扰信号码功率(干扰信号码功率，interference signalcode power)测量的适应性检索器阈值。

背景技术

第三代码分多重存取(CDMA)移动系统，例如全球移动通信系统(UMTS)第三代伙伴计画(3GPP)宽频码分多重存取(W-CDMA)，使用检索器阈值以检测传播路径，同时确保固定的错误警报机率。

习知用以确保固定的错误警报机率系统，必须使用高度精确的模拟组件以使自动增益控制(AGC)跳动最小化，因为高度精确模拟组件的成本很高，于是此种方法的缺点在于会增加系统成本。

另一种习知系统需要增加额外的数字硬件以测量接收信号功率加上干扰功率的总数，在模拟数字(A/D)转换后，将测量的总接收信号功率加干扰功率回馈给AGC，或是直接使用测量值对功率测量归一化，此种方法的缺点在于需要额外的硬件及花费。

这两种习知系统将仅允许基于信号和干扰功率的组合测量的归一化，然而为了确保固定的错误警告机率，归一化应仅在基于干扰功率才理想发生。

发明内容

本发明提供一种在一基频接收器中动态地调整检索器阈值的方法，该检索器阈值用以检测发射自一发射器至该基频接收器的一通信信号的传播路径。该通信信号的干扰信号码功率测量值是由通信耦合至该基频接收器的一数据库所获得，其中该数据库的内容关于一物理层。一定标值是仅基于该干扰信号码功率测量值而计算出。储存于该数据库的该检索器阈值是使用该定标器调整，调整过的检索器阈值接着再储存于该数据库中。

附图说明

图1所示为一第三代CDMA移动系统的一部份的综述方块图；

图2所示为一传播路径检测程序的方块图；以及

图3所示为根据本发明，基于干扰信号码功率测量适应检索器阈值的流程图。

具体实施方式

藉由综述，本发明提供提供一种方法和装置，用以动态地调整检索器阈值，其基于使用非正交干扰信号码功率测量的转换。因为该干扰信号码功率仅基于干扰功率而非信号功率，因此即便相对较高的信号功率也会有固定的错误警告机率。除此之外，因为该干扰信号码功率测量可容易地在L1处理器使用，因此不需要额外的硬件。

本发明首先藉由提供一第三代CDMA移动系统一部份的综述，接着是传播路径检测、错误警告机率以及物理层测量的描述，最后是根据本发明的较佳实施例说明适应检索器阈值来描述。

A.第三代CDMA移动系统部分综述

图1所示为一第三代CDMA移动系统100部分综述，该系统包含一自动增益控制(AGC)101、一模拟数字(A/D)转换器102、一第三代(3G)数字基频接收器103、以及一物理层(L1)处理器104。数字基频接收器103理想使用需要固定平均功率等级的数字输入信号τ_n，其亦为该A/D转换器102的模拟输入信号。为了确保随时间有一相当固定的功率等级，该接收模拟信号τ(t)，其所有移动电话的接收信号功率加上热噪声的总量，由AGC 101定标。该AGC 101典型地藉由将该模拟信号τ(t)的一滤波模拟功率测量值与一预设目标功率比较来定标该模拟信号τ(t)，该预设目标功率即为AGC设定点α。该AGC 101的精确度由于温度效应及其模拟组件的老化而受到限制。

图1的数字基频接收器103包含一RAKE接收器(图上未示)，其使用检索器阈值为可解决的传播路径(其动态地适应，亦即藉由本发明的一较佳模式设定)扫瞄该数字输入信号τ_n的功率延迟图表，在扫瞄期间必须要精确的功率测量。在此扫瞄工作的背景程序为属于核心工作的耙指(finger)管理，其在L1处理器104中执行。

由基频接收器103所提供的物理层测量值储存于L1处理器104的L1数据库104-1中，且用于不同的L1处理算法104-2及104-3。这些算法其中之一为RAKE接收器耙指管理算法104-2，其使用耙指能量测量和适应性检索器阈值设定104-4，其基于该干扰信号码功率测量值，以计算用以配置该基频接收器103的值，该检索器阈值为适应性以便击败在AGC 101中的跳动。

B.传播路径检测

图2所示为一传播路径检测程序200的方块图，其由该基频接收器103的RAKE接收器部分103-1所执行。路径功率藉由一关联器201关联在芯片等级之一复数接收信号τ_n以及一预期的训练序列c_n，其中n为时间索引。该训练序列c_n可由加密码、频道化码以及一导引模式所组成，且其为基频接收器103所知的资料位序列。因为该接收器103知道该预期的训练序列，其便可测量并比较确实的接收序列和预期的训练序列，从而获得该特定频道的一失真特征(亦即关联信号)。

总和器202在训练序列长度N上循序地整合来自该关联器201的该关联信号以产生x_m，其为该接收信号τ_n及训练序列c_n的复数关联。错误检测器203接着在该能量测量的M累积上非循序地整合x_m的均方错误(MSE)以产生检测变量z，其该干扰信号码功率的测量值加上信号。最后，比较器204将该检测变量z与阈值T比较。如果检测变量z大于阈值T，则检测到一合法的传播路径，否则便是未检测到合法的传播路径。

在观察期结束时，阈值T用以识别一确定时间偏差作为一合法传播路径。多重关联结果可在每个观察期非循序地组合。关于阈值T的特征设计参数为检测机率(亦即在合法时间偏差的功率测量值超过阈值T，也就是当该信号出现时)及错误警告机率(亦即在非合法时间偏差的功率测量值超过阈值T，也就是当该信号未出现且仅有噪声出现时)。

路径最大数量由RAKE接收器部分103-1决定，合法的传播路径可储存于例如104-1的数据库中，排序，且接着具有最高检测变量z的传播路径会被选出。然而，亦可考虑过去的使用考虑进来，使得某些具有最高检测变量的传播路径不会被选出，亦即以法则基础的选择。不选出具有高检测变量z的传播路径的理由，包括但不限制于，有可能两个传播路径将彼此合并，或是传播路径将在一特定点消失。

C.错误警告机率

典型地，观察期和阈值选择使得错误警告机率处于一特定值(例如：1e^-4)之下，同时仍确保一可接受的检测机率(例如：＞0.9)，其端视有效的信号功率。尤其是错误警告机率的认知和固定性是必要的，以便允许有效率的耙指管理，因此对于数字基频接收器103的整体效能是很重要的。

检测机率和错误警告机率两者皆对信号加干扰功率对阈值设定的比例变化高度敏感，在目标设定点α之上的AGC增益将使得错误警告机率上升，因为不合法传播路径的贡献最终将导致额外的干扰。在目标设定点α之下的AGC增益将使得检测机率的下降，且因此损失合法的传播路径。因此主要的挑战就是维持一定程度的错误警告机率超过信号和干扰功率所预期的动态，包含AGC的影响。

错误警告机率的可表示成如下：

$P_{\mathrm{fa}}=e^{\frac{T}{{2\mathrm{\σ}}_x^2}}\·\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{m!}{\left(\frac{T}{{2\mathrm{\σ}}_x^2}\right)}^m---\left(1\right)$

其中P_fa是错误警告机率，而2σ_x ²为在I和Q相位x的组合变量。

干扰信号码功率定义为在码频道(DPCCH)上测量的非正交干扰信号码功率，亦即仅有Q相位。假设干扰信号码功率测量归一化为芯片等级，σ_x ²可表示如下：

${\mathrm{\σ}}_x^2=N\·\mathrm{ISCP}---\left(2\right)$

其中N为训练序列总长度，方程式(2)代入方程式(1)可表示为：

$P_{\mathrm{fa}}=e^{\frac{T}{2N\·\mathrm{ISCP}}}\·\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{m!}{\left(\frac{T}{2N\·\mathrm{ISCP}}\right)}^m---\left(3\right)$

方程式(3)为本发明的重要基础，亦即有固定的错误警告机率，其具有固定的T/干扰信号码功率比。

同样地，不需要额外的硬件以检测干扰信号码功率，因为干扰信号码功率已经由基频接收器103所认知，其由于其为其它3GPP层计算且用于这些计算的该干扰信号码功率测量值储存于层1数据库104-1中。更精确地说，UMTS地面无线存取网络(UTRAN)，其为一种描述UMTS网络的无线网络控制器和节点基地站的专有名词，需要测量信号噪声比(SIR)，其定义如下：

$\mathrm{SIR}=\frac{\mathrm{RSCP}}{\mathrm{ISCP}}\·\mathrm{SF}---\left(4\right)$

其中RSCP为接收信号码功率的测量值，而SF为在码频道(DPCCH)上的展开因子，且其用于干扰信号码功率已经使用且已经测量的测量值中。

D.物理层测量

3GPP标准并未描述测量要如何在物理层(L1)执行，然而标准却有描述测量的报告周期和精确度。在SIR测量方面，3GPP，TS 25.133V5.7.0标准需要80ms的报告周期且精确度对-7db＜SIR＜20dB需为+/-3dB。

UTRAN需要对每一上链连结做SIR测量，上链接收信号由所有U上链连结叠加加上功率N的热噪声，在芯片等级的总接收信号功率S表示为：

$S=\underset{u=0}{\overset{U-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RSCP}}_u+N---\left(5\right)$

每一上链连结的干扰信号码功率表示为：

ISCP_u＝S-RSCP_u    (6)

在芯片等级，一个别上链连结的贡献典型地相对于接收信号总功率来说是可忽略的(亦即RSCP_u＜＜S，其中u∈[0，...U-1])，因此可获得下列关系式：

ISCP_u≈S，u∈[0，...U-1](7)

根据方程式(7)，所有的上链连结几乎具有相同的干扰信号码功率，因此可取所有上链连结的干扰信号码功率测量值的平均值以改善测量精确度，亦即：

$\mathrm{ISCP}=\frac{1}{U}\underset{u=0}{\overset{U}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{ISCP}}_u---\left(8\right)$

E.根据较佳模式适应检索器阈值

本发明现在将描述关于较佳模式，其具有一UTRAN具有24(亦即U＝24)个主动上链连结。如同3GPP所要求的，物理层(L1)对每一上链连结每80ms提供一次干扰信号码功率测量值，为了在下文讨论的目的，因此假设每一上链连结每40、60或80ms会具有一路径分派更新。

1.干扰信号码功率的初始定标

干扰信号码功率的初始定标牵涉到四个步骤，将于下文描述。

第一步是基于接收信号τ(t)的预期动态及A/D转换器102的特征，选择一个自动增益控制(AGC)设定点α，亦即AGC设定点α设定使得信号输入至该A/D转换器102是在该A/D转换器102的运作范围内。

第二步便是为每一上链连结(u＝1，...U)决定初始阈值T_u，其为该所选的AGC设定点α提供一个所需的错误警告机率，该所需的错误警告机率理想状况下应该在1×10^-4和1×10^-3的范围内。

第三步是选择一共享更新周期以便调整检索器阈值。该检索器阈值必须在个别上链连结的路径分派周期内维持固定，因此该共享更新周期应该是该接收器所使用不同路径分派周期的整数倍数。如果假设每一上链连结如同上述每40、60或80ms具有一路径分派更新，则一个可接受的更新周期(tupdate)为240ms，因为其为40、60及80ms的整数倍数。

最终，第四步为测量对应初始AGC设定点α的总平均干扰信号码功率，该测量可在为每一上链连结计算所需的错误警告机率时获得。为了获得平均干扰信号码功率，所有上链连结的干扰信号码功率80ms测量并入t_update，且接着对所有上链连结平均。

2.基于干扰信号码功率测量适应检索器阈值

图3所示为根据本发明的较佳模式，基于干扰信号码功率测量以适应检索器阈值的流程图300。此适应性算法为适应性阈值设定算法在图1的L1处理器104上执行的范例。

该L1数据库104-1每80ms为每一上链连结中的每一耙指(finger)提供干扰信号码功率测量值(干扰信号码功率_80ms)。每一总和器301-0至301-U-1总和个别上链连结的所有耙指的干扰信号码功率测量值(m＝0至M-1)，以便提供个别上链干扰信号码功率总和。总和器302接着总和个别上链干扰信号码功率总和以产生总干扰信号码功率(x)。

归一化器303接着将总干扰信号码功率(x)对y做归一化，y为上链连结U乘上每80ms测量的阈值更新(t_update)的数量。更精确地说，上链连结U乘上阈值更新(t_update)，接著除以80ms并储存于缓冲器304，该归一化器303将总干扰信号码功率(x)除以储存于缓冲器304的值(亦即y或是干扰信号码功率·80ms/U·t_update)，以便计算本观察期的总干扰信号码功率(x’)的归一化值。

定标计算器305接着将总干扰信号码功率(x’)的归一化值除以先前观察期总干扰信号码功率(y’)的归一化值以计算定标值(x”)，该干扰信号码功率(y’)的归一化值储存于干扰信号码功率缓冲器306。定标器307接着由一检索器阈值数据库308处，获得每一上链连结(u＝0至U-1)先前的检索器阈值(y”)，并使用定标值(x”)为每一上链连结定标每一先前检索器阈值(y”)，其将定标值x”乘上先前的检索器阈值(y”)，且在该检索器阈值数据库308中恢复该定标的检索器阈值，藉此调整在AGC 101(示于图1)中的跳动，此定标的检索器阈值接着用以作为新适应检索器阈值，用以检测在通信信号中的传播路径。

尽管本发明已经以特定实施方式描述细节，本发明依然适用于其它不同的实施方式，且其细节亦可以不同面向修改。对于熟习此技艺的人士来说，在本发明保护范围内的变化和修改也是显而易见的。因此，前述的揭露、描述和图式仅用于说明，且并未以任何方式限制本发明，本发明仅以下列权利要求项定义。

Claims (12)

1.一种在一基频接收器中动态调整检索器阈值的方法，该检索器阈值用以检测由一发射器发射至该基频接收器之一通信信号的传播路径，其方法包含步骤：

由通信耦合至该基频接收器的一数据库获得该通信信号的干扰信号码功率测量值，其中该数据库的内容关于一物理层；

仅基于该干扰信号码功率测量值去计算一定标值，其中计算该定标值的步骤包含：

通过总和所有上链的所有耙指的该干扰信号码功率测量值来计算一总干扰信号码功率；

通过将该总干扰信号码功率除以一缓冲值来计算该总干扰信号码功率的一归一化值，该缓冲值是通过将上链连结数量乘上一阈值更新时间且将上述相乘结果除以一预设观察周期而计算出；以及

将该总干扰信号码功率的归一化值除以干扰信号码功率的一延迟值以获得该定标值；

使用通过将该定标值乘上该检索器阈值以调整储存于该数据库该检索器阈值；以及

将该调整检索器阈值储存于该数据库中。

2.如权利要求1所述的方法，其中获得干扰信号码功率测量值的步骤包含：

在该数据库中的物理层处理期间储存该干扰信号码功率测量值；以及

存取该数据库。

3.如权利要求1所述的方法，其中该预设观察周期为80ms。

4.如权利要求1所述的方法，其中该检索器阈值为个别上链的检索器阈值。

5.一种识别一通信信号的最佳传播路径方法，该通信信号自一发射器发射至一基频接收器，其步骤包含：

由通信耦合至该基频接收器的一数据库获得该通信信号的干扰信号码功率测量值，其中该数据库的内容关于一物理层；

仅基于该干扰信号码功率测量值计算一定标值，其中计算该定标值的步骤包含：

通过总和所有上链的所有耙指的该干扰信号码功率测量值以计算一总干扰信号码功率；

通过将该总干扰信号码功率除以一缓冲值来计算该总干扰信号码功率的一归一化值，该缓冲值是通过将上链连结数量乘上一阈值更新时间且将上述相乘结果除以一预设观察周期而计算出；以及

将该总干扰信号码功率的归一化值除以干扰信号码功率的一延迟值以获得该定标值；

通过将该定标值乘上该检索器阈值来调整储存于该数据库的该检索器阈值；

将该调整的检索器阈值储存于该数据库中；

比较该调整的检索器阈值及该通信信号的传播路径检测值；以及

通过下列步骤以识别最佳传播路径，包含：

基于该传播路径的个别检测值排序该传播路径；以及

选择具有最高检测值的传播路径作为该最佳传播路径。

6.如权利要求5所述的方法，其步骤更包含：

储存关于该传播路径的历史资料，且其中该选择步骤更基于该历史资料。

7.一种在一基频接收器中动态调整检索器阈值的系统，该检索器阈值用以检测自一发射器发射至该基频接收器的一通信信号的传播路径，其包含：

一获得装置，用以由通信耦合至该基频接收器的一数据库获得该通信信号的干扰信号码功率测量值，其中该数据库的内容关于一物理层；

一计算装置，用以仅基于该干扰信号码功率测量值计算一定标值，其中该计算装置包含：

一总和计算装置，用以通过总和所有上链的所有耙指的该干扰信号码功率测量值来计算一总干扰信号码功率；

一归一化计算装置，用以计算该总干扰信号码功率的一归一化值，其中该归一化计算装置包含一除法装置，用以将该总干扰信号码功率除以一缓冲值，该缓冲值是通过将上链连结数量乘上一阈值更新时间且将上述相乘结果除以一预设观察周期而计算出；以及

一另外的除法装置，用以将该总干扰信号码功率的归一化值除以干扰信号码功率的一延迟值以获得该定标值；

一调整装置，用以通过将该定标值乘上该检索器阈值来调整储存于该数据库的该检索器阈值；以及

一储存装置，用以将该调整的检索器阈值储存于该数据库中。

8.如权利要求7所述的系统，其中用以获得该干扰信号码功率测量值的获得装置更包含：

一另外的储存装置，用以在该数据库中的物理层处理期间储存该干扰信号码功率测量值；以及

一存取装置，用以存取该数据库。

9.如权利要求7所述的系统，其中该预设观察周期为80ms。

10.如权利要求7所述的系统，其中该检索器阈值为个别上链的检索器阈值。

11.一种识别一通信信号的最佳传播路径系统，该通信信号自一发射器发射至一基频接收器，其包含：

一获得装置，用以由通信耦合至该基频接收器的一数据库获得该通信信号的干扰信号码功率测量值，其中该数据库的内容关于一物理层；

一计算装置，用以仅基于该干扰信号码功率测量值计算一定标值，其中该计算装置包含：

一总和计算装置，用以通过总和所有上链的所有耙指的该干扰信号码功率测量值来计算一总干扰信号码功率；

一归一化计算装置，用以计算该总干扰信号码功率的一归一化值，其中该归一化计算装置包含一除法装置，用以将该总干扰信号码功率除以一缓冲值，该缓冲值是通过将上链连结数量乘上一阈值更新时间且将上述相乘结果除以一预设观察周期而计算出；以及

一另外的除法装置，用以将该总干扰信号码功率的归一化值除以干扰信号码功率的一延迟值以获得该定标值；

一调整装置，用以通过将该定标值乘上该检索器阈值来调整储存于该数据库的该检索器阈值；

一储存装置，用以储存该调整的检索器阈值于该数据库中；

一比较装置，用以比较该调整的检索器阈值及该通信信号的传播路径检测值；以及

一识别装置，用以识别该最佳传播路径，其中该识别装置更包含：

一排序装置，用以基于该传播路径的个别检测值排序该传播路径；以及

一选择装置，用以选择具有最高检测值的传播路径作为该最佳传播路径。

12.如权利要求11所述的系统，其中更包含：

一另外的储存装置，用以储存关于该传播路径的历史资料，且其中该选择装置更基于该历史资料。

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