CN100566322C - 传输寻呼指示和告知指示的方法及相应调制和解调装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输宽带码分多址网络中传输宽带码分多址网络中第一信号和第二信号的方法，第一信号和第二信号的每个信号中出现信号位“1”或“0”概率明显大于出现“0”或“1”的概率，该方法包括如下步骤：确定星座点步骤，用于确定第一信号和第二信号不同状态的组合，将每一种组合确定为一个星座点；确定星座点位置步骤，用于根据所述组合的先验知识，确定I-Q平面上各个星座点的位置；以及传输步骤，用于根据各个星座点的位置，对不同的所述组合进行不同方式的调制后，通过物理信道传送给用户终端。根据本发明的传输方法可以对寻呼指示和告知指示进行联合调制，从而显著降低了功率损耗。

Description

传输寻呼指示和告知指示的方法及相应调制和解调装置

技术领域

本发明涉及第三代移动通信中的宽带码分多址(WCDMA)，尤其涉及WCDMA中用于传输寻呼指示和多媒体广播/多播业务(Multimedia Broadcast/Multicast Services，MBMS)的告知指示(NI)的方法及相应调制和解调装置。

背景技术

在个人移动通信中，由于移动终端(UE)可使用的功率相当有限，因而为提高UE的待机时间而尽可能节省UE功率是一个十分重要的问题。当前，已获得广泛认可的能够有效降低UE功率消耗的方法是采用非连续接收(Discontinues Receiving，DRX)技术，也就是说让UE周期性地关闭接收单元，以使UE进入空闲(Idle)模式。对于节省功率而言，它是非常有效的。

将UE从空闲模式转换到激活(Active)模式的一个必要过程是寻呼过程(Paging Procedure)。该过程在WCDMA中通过逻辑信道(PCCH)、传输信道(PCH)以及辅助公共控制物理信道(SecondaryCommon Control Physical Channel，S-CCPCH)和寻呼指示信道(Paging Indicator Channel，PICH)来完成。在空闲模式下，UE必须完成周期性的监督过程以监听寻呼信道，一旦收到与自己有关的寻呼信息，UE则转换到激活模式并且接收网络对它的呼叫。前述周期性的监督过程中的监听就是通过对寻呼指示(Paging Indicator)的监听来完成的。该寻呼指示在每个周期内，通过寻呼指示信道(PICH)发送一次。如果PICH中对应UE所在寻呼组的标识位置为1，则UE将对下一个紧邻时隙到来的寻呼信道进行解码；如果该标识位为0，则UE立即返回休眠模式，这样就显著地降低了其电源的功率损耗。

因而，在通用移动电信系统(UMTS)的无线接入网络(UTRAN)中，寻呼指示信道(PICH)的使用是有效增强寻呼过程性能的关键所在。

随着第三代移动通信的发展，作为一种小区内全向的、点到多点的承载传输模式，多媒体广播/多播业务(MBMS)越来越受到关注。该模式将数据从单一的信源实体传输到多个信宿接收点，其先进的数据分发功能最大限度地提升了无线资源的使用效率。与此同时，与无线通信中原有的多播业务相比，由于它支持更高的传输速率(其最高传输速率为6×64bps)，因而有效地改善了无线带宽的利用率。

与传统业务一样，MBMS亦需要与寻呼操作相类似的业务告知过程(Notification Procedure)。在“会话”开始(Session Start)以后，告知过程将通知UE即将到来和正在进行的MBMS数据传送。同样地，UE周期性地监听告知过程的任务由对告知指示(NotificationIndicator，NI)的监听来完成。为区别于普通的寻呼指示信道(PICH)，将承载NI的信道记为告知指示信道(MICH)。

同PICH和PI一样，实现MICH和NI的根本目的在于尽可能地节省UE的电源消耗。为了达到这个目的，就必须将NI准确快速地传输给各个UE。但是，在现有技术中，仅在无线网络控制器(RNC)的媒体接入控制(MAC)层的c/sh/m子层提供了对寻呼消息进行排序的队列，而没有针对告知消息和告知指示进行控制的相应机制。

在传统的寻呼过程中，RNC首先对所有的UE进行分组。协议中规定可分的组数为18、36、72和144，对应有18、36、72和144个PI值。具体的分组方式如式(1)所示。

PI＝{IMSI div 8192}mod N_p    (1)

其中，N_p为划分组的数目，可以取值18、36、72和144。IMSI表示国际移动用户标识符，用来识别GSM用户。div表示整除运算，mod表示取模运算。(我认为，改处可以这样修改)

由式(1)可知，通过这样的计算，RNC也就完成了UE的组划分，即PI的值指示了该UE被分配在哪个寻呼组中。这就意味着某个UE的PI应当是一个0到N_p-1之间的整数。

Rel-99中定义的国际移动用户标识符(International MobileSubscriber Identifier，IMSI)用来识别GSM用户，其格式如图1所示。其中，MCC指明UE所属的国家，长度为3个十进制的数字；MNC指明UE所属的网络范畴，长度为2～3个十进制的数字；MSIN为UE自身的识别号码，长度为9～10个十进制的数字，这样IMSI总的长度为15个十进制的数字。

需要指出的是，MBMS中的告知过程针对业务，而非UE本身，因而其进行组划分的过程亦是针对业务的。告知中的组划分原理同寻呼过程是一样的，唯一的差别在于，用MBMS业务标识符(ServiceIds)代替了图1中的MSIN。MCC、MNC和MBMS业务标识符的整体被称为TMGI，则MBMS的告知过程中的组划分方法如式(2)所示，

NI＝TMGI mod M_n                    (2)

其中，TMGI为由MCC、MNC和MBMS的业务标识组成的十进制数，M_n为可提供的MBMS划分的组的最大数目。

因此，不同于原有的寻呼，告知过程是针对业务而非UE本身的。这样一来，一旦出现针对某一个或若干业务的虚报，将导致属于这些业务的众多用户不必要的功率损耗。因此有必要尽量地增大最大尺寸M_n，以使得属于每个划分的组中的业务数目相应地尽可能减少。当然，这个数目也不可能无限制的减少下去，因为随着未来MBMS业务的不断增多，在不影响虚报率性能的条件下，这个数目将允许适当增加。

通常，将NI加载在MICH的无线帧中进行传输。已有的几种针对MICH帧结构的设计方法包括以下三种：

1)MICH的多映射结构

在Rel-99的PICH结构设计中，每一个PI值到PI的位图(bitmap)以及到PICH中划分组数目N_p的映射均是一一对应的，因此PI划分的组的最大个数即为组划分的最大值144。然而，在未来的第三代(3G)移动通信中，每个小区(Cell)中存在的MBMS业务将达到成千上万个，甚至有可能是数十万个，因此MBMS业务划分组可分的最大的尺寸M_n仅仅维持在现有的划分组数目N_p的水平上是远远不够的。

因此，3GPP TSG RAN WG2 Meeting #39，R 2-032608，MBMSCommon paging with 1UE DRX cycle，Source：Samsung和3GPP TSGRAN WG2 MBMS Adhoc Meeting，R2-040758，Reducing the falsealarm probability on MICH decoding提出了在MICH中用原有的多个组标识的位置来表述一个MBMS业务的NI的实现方法。如图2所示，假设原有的MICH中有4个划分的组，即N_p＝4。如果采用一一映射的方法，则最大尺寸M_n的最大范围只有4，即可以分为4个MBMS的组。而采用一对二映射的方法，则最大尺寸M_n的最大取值范围可以达到6。这样，就扩大了最大尺寸M_n的取值范围。

参照图2，假设原有MICH可映射位置数目为N_p，采用的映射个数为m，则获得的M_n为式(3)所表示的：

$M_n=C_{N_p}^m=\frac{N_p!}{m!\·(N_p-m)!}---\left(3\right)$

即M_n等于可映射位置数目N_p中取m个的组合。

毫无疑问，我们采用这种多映射方式可以增加MBMS业务划分的组的范畴。其虚报率性能可以如3GPP TSG RAN WG2 MBMSAdhoc Meeting，R2-040758，Reducing the false alarm probability onMICH decoding中所示。这样，如果两个NI——NI1和NI2落入同一个MBMS组内，则MICH的无线帧结构如图3所示。从图3可以看出，该两个NI由于被划分在同一个组内，因此其NI在多个MICH帧中的标识完全重合，从而发生虚报。

概括地说，多种映射方式有如下的特征：

该MICH映射方式的显著优势在于，可以在一个MICH的无线帧内有效增加MBMS组的映射范围。这样，降低UE的虚报率，进而降低UE的功率消耗才具有实际意义。

该MICH映射方式的第一个明显不足之处在于，它不利于在一个MICH的无线帧中传输多个NI。参照图2可以看出，最为不利的情况是，如果有两个NI需要映射成为图中右侧的第一种和第六种映射模式，则整个MICH中的PI1、PI2、PI3和PI4都存在映射。这时，六种可能的模式都存在，即出现了新的虚报和错误检测。因此，这时的组划分性能将显著下降。

该MICH映射方式在MBMS组划分方面获得的虚报率优势，是建立在牺牲MICH的无线传输性能的基础上的。这是因为，该种映射方式的检验和判决需要多个映射位的同时正确判决，因此MICH的整体无线传输性能有所下降。

2)多个无线帧的MBMS组划分判决

根据现有的PICH策略，由前述可知，增加最大尺寸M_n的取值范围和提高MICH的功率消耗是有效降低虚报率的两个好方法，它们分别反映了该问题的两个侧面。本方法的解决策略是在时间轴增加新的限制条件。这可以用定义比组划分数目N_p数量大得多的随机序列来完成。这样，两个不同的MBMS业务在整个告知间隔内完全重复的可能性就会显著降低。也就是说，UE通过在告知周期内读取多个MICH无线帧的方式来降低其自身的虚报概率。更加极端的情况是，主动接收MBMS业务的用户将连续读取MICH直到正确识别该业务为止，这样做在理论上的虚报概率为0。定义该随机序列最简单的方式是通过移位寄存器产生伪随机(PN)序列，不同的MBMS业务使用寄存器的不同种子，从而位于序列的不同位置上。

这样，如果两个不同的NI，NI1和NI2落入同一个告知间隔，则它们在MICH的位置如图4所示。从图4可以看出，虽然在第一帧中NI1和NI2的标识位置相同，但是，通过对后续帧的读取，可以将NI1和NI2分开，从而降低了虚报率。

归纳起来，该种方法的显著特性可以表述如下：

该组划分策略对于改善UE的虚报率性能相当有效。由协议可知，在一个告知的调整周期内，将会发送数量较多的MICH帧，如果每个帧有N_p个划分的组，则k个MICH帧所能达到的总的划分的组个数M_n为(N_p)^k。例如取典型值N_p＝18，当k≥3时，这个数值已经足够大。

同第一种策略一样，当序列中需要存在多个NI时，该分组方法会产生额外的虚报；当各个MICH帧中均存在多个NI时，UE无法对不同MICH帧中的不同NI建立一一对应的序列关系，因而更多额外的虚报亦是无法避免的。

同样，对于该划分组的方法，MICH的总体无线传输性能也会受到不同程度的影响。这是由于在原有的PICH中，UE只需正确解码一个PI符号，而现在UE需要连续正确解码MICH中的k个符号，因此总的接收性能会受到一定的影响。更重要的是，不同的MICH帧间由于无线传输条件的实时变化，其传输性能是不同的，甚至会有较大差异，因此总的判决性能有可能受到更加严重的影响。

该方法最大的不足之处在于，UE需要读取MICH的时间过长。每一个UE为了识别MICH中是否存在自己定制了的MBMS业务的NI，需要读取几个MICH无线帧，因而亦增加了UE的功率损耗，使得在工程实践中是不现实的。

3)MICH中调制比特的非连续放置

这种策略主要研究了NI符号和MICH中调制比特之间的映射关系。在Rel-99中，对应于每一个PI符号的调制比特都是连续的。因此，如果延续此机制，PICH和MICH的结构如图5所示。

从图5可以看出，假定UE处于空闲状态，则在每一个DRX周期的属于特定UE的寻呼时段，UE将醒来(UE Awake)去监听PICH上属于自己的PI段。由于协议规定，MBMS的MICH设计中没有特定的寻呼时段，因而在UE处于空闲状态时MICH的读取将借用寻呼时段。由于基于UE的PI(与用户标识符相关)和基于MBMS业务的NI(与业务标识符相关)是完全无关的，因而，相应的PI和NI段很可能不是重叠的。鉴于此，UE读取指示信道的时间加长。最不利的情况是，UE有可能需要读取长达10ms的指示信道信息。

3GPP TSG RAN WG1 Ad-hoc，R1-040088，MBMS PICH和3GPPTSG RAN1 #37b(Rel-6 AH)，R1-040713，Discussion and proposal forMICH coding and mapping中给出了一种PI调制比特非连续放置的方法，如图6所示。

在图6所示的方法中，将NI按照PI的位数，复制成相同的几段，并令它们分布在各个子帧中，而这些子帧是将整个PICH帧进行了均匀分段得到的。这样，不论PI何时唤醒UE进行监听，都可以保证在UE的唤醒时间内监听到一个NI的子段，从而获得告知指示。

需要指出的是，本方法并没有改变MICH中NI负载的组划分数目N_p。该方法的根本目的在于减少UE的平均唤醒时间，该方法的实质是将MICH中原有的NI调制比特集进行分段并复制，具体的分段数目D由下式定义：

其中，N_p为PICH中的PI组划分数目，而N_n为MICH中的NI组划分数目。

按照式(4)所示，将图5中MICH的NI分成相等的D段，然后再按照图6所示在整个MICH中重复放置，从而当UE在每个DRX周期中的寻呼时段上唤醒并读取PI信息的同时，亦读取了NI信息。显然，图6中UE所需的平均寻呼时间长度明显小于图5中的UE平均寻呼时间，理论上只相当于原有平均寻呼时间的1/D。根据式(4)，PI和NI在寻呼时间内获得的调制比特数目相同，因而具有等同的无线接口传输性能。该方法行之有效的另外一个重要原因是，由于PICH和MICH同为公共传输信道，其发送功率不仅可以为小区中所有UE接收，而且对于绝大多数的UE来说没有必要接收PI的所有能量，因而这种体制下对比特串的拆分是可行的。

概括地说，该方法有如下的优势与不足：

该方法有效地降低了处于空闲状态下的UE对PICH和MICH的平均阅读时间。这种特性从另一个角度降低了UE的功率消耗，因为它将使无关的UE能够从寻呼信道的监听状态迅速地回到空闲状态。

因为在该方法中，NI与MICH中组划分数目N_p的映射关系并没有实质性的改变，故该方法可以允许多个MBMS的NI同时存在于同一MICH帧中，而不会产生额外的虚报率。

然而，该方法最严重的不足在于其MBMS业务标识的组划分数目M_n过小，只能等于原有的组划分数目N_p，以至于根本无法满足一个小区内MBMS业务的可能数量对其的要求。因此，该方法的直接采用将导致UE严重的虚报率，从而过多地损耗了UE的功率。

另一方面，对于MBMS来说，完成其传输所需的资源主要有信道化码和传输功率两种资源。而对于MICH而言，与传统的PICH一样，都需要一个扩频因子(Spreading Factor)为256的信道化码。此外，为满足一定的虚报率它还需要比数据信道更高的传输功率。由于传统的PICH的调制方式为相移键控(QPSK)，因而可以联合PICH和MICH利用QPSK模式进行调制，从而使得两种指示信道只用一个SF-256信道码就可以完成下行传输。这种思想在当前有关的3GPP标准化进程中已经成为了一种共识。换句话说，为尽可能地节省无线资源以及保持现有结构，MICH可以搭载在PICH上用QPSK调制模式进行传输。

此外，无论是MICH，还是承载MBMS控制信道(MBMS ControlChannel，MCCH)和MBMS业务信道(MBMS Traffic Channel，MTCH)之物理信道S-CCPCH的传输都应当遵循功率消耗最优的原则来进行选择和设计。

为了尽量保持现有网络中的各种结构，对MICH和PICH进行联合调制。综合考虑Rel-99中寻呼指示和MBMS告知指示的各种状态，得到如表1所示的I-Q平面上所有可能的星座点。

星座点	Rel-99中寻呼指示	MBMS告知指示
			E	ON	OFF
F	OFF	OFF

G	ON	ON
			H	OFF	ON

表1 I-Q平面上所有可能的星座点

由表1可以看出，对MICH和PICH进行联合调制的方法中涉及的状态仅包括E、F、G和H四个点。

现有技术中，最初的调制模式为脉冲幅度调制(Pulse AmplitudeModulation)，如图7中A所示，即依据振幅的差异将四个星座点在I-Q平面上合理分布。为了有效改善功率损耗的性能以及传输的峰均比(Peak-Average Ratio)，转而采用图7中B所示的QPSK模式。一般来说，在调制的星座点设计中需要考虑几个问题：首先，为了使功率放大器的效率尽可能高，传输功率的峰均比应该尽可能低；其次，在保证预先规定的误符号率(Symbol Error Ratio，SER)和误比特率(Bit Error Ratio，BER)的前提下，应使得相邻点之间的欧几里得距离(Euclidean Distance)最小；而最重要的是要尽可能地降低MICH和PICH联合调制的传输功率。

但是，从表1可以看出，星座点“F”表示既没有寻呼指示又没有告知指示的状态，在一天中，对于绝大多数的UE而言，这是最常出现并保持时间最长的一种状态，其出现的概率大约为88％。因此，在该调制方法中，这种不含有任何有用信息的星座点耗费了和其他星座点相同的传输功率，从而对星座点的浪费相当大。

由于MBMS的引入，WCDMA系统的下行链路中功率受限(Power Limited)的情况将更为严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种传输宽带码分多址网络中第一信号和第二信号的方法，第一信号和第二信号的每个信号中出现信号位“1”或“0”概率明显大于出现“0”或“1”的概率，该方法包括如下步骤：

确定星座点步骤，用于确定第一信号和第二信号不同状态的组合，将每一种组合确定为一个星座点；

确定星座点位置步骤，用于根据所述组合的先验知识，确定I-Q平面上各个星座点的位置；以及

传输步骤，用于根据各个星座点的位置，对不同的所述组合进行不同方式的调制后，通过物理信道传送给用户终端。

本发明还公开了一种发射机中的调制装置，用于调制第一信号和第二信号，其中每个信号中出现信号位“1”或“0”概率明显大于出现“0”或“1”的概率，该调制装置包括：

判断装置，用于接收宽带码分多址网络中第一信号和第二信号的联合信号，并判断该联合信号属于何种组合状态；

脉冲幅度调制装置，用于当经判断装置判断联合信号属于出现概率高并且无需通知用户终端的组合状态时，对该联合信号进行脉冲幅度调制并输出；以及

相移键控调制装置，用于当经判断装置判断联合信号属于需要通知用户终端的组合状态时，对该联合信号进行常规相移键控调制并输出。

本发明还公开了一种信号接收机中的解调装置，用于解调第一信号和第二信号的联合信号，其中第一信号和第二信号的每个信号中出现信号位“1”或“0”概率明显大于出现“0”或“1”的概率，该解调装置包括：

幅度检测预处理器，用于对分别经脉冲幅度调制和常规相移键控调制后的第一信号和第二信号的联合信号进行幅度检测预处理；

振幅检测器，用于对经幅度检测预处理后的信号进行振幅检测，从而输出振幅为0的星座点；

匹配滤波器组，用于对振幅检测器检测输出后剩余的信号进行滤波；以及

统计判决装置，用于对经匹配滤波器组分三路输出的信号计算判决统计量，并选择最大判决变量，从而输出经常规相移键控调制的星座点。

本发明通过对寻呼指示和告知指示的联合调制，降低了传输功率损耗。

附图说明

下面将参照附图对根据本发明的传输告知指示的方法进行详细说明，其中：

图1是Rel-99中定义的国际移动用户标识符的格式示意图；

图2是现有技术中告知指示信道(MICH)帧结构的第一种实现策略告知指示信道(MICH)的多映射结构中一对二映射的示意图；

图3是现有技术中告知指示信道(MICH)帧结构的第一种实现策略告知指示信道(MICH)的多映射结构中多种映射方式下同一组内不同告知指示(NI)的告知指示信道(MICH)帧的结构示意图；

图4是现有技术中告知指示信道(MICH)帧结构的第二种实现策略多个无线帧的多媒体广播/多播业务(MBMS)组划分判决中采用伪随机序列的MBMS分组策略示意图；

图5是现有技术中告知指示信道(MICH)帧结构的第三种实现策略告知指示信道(MICH)中调制比特的非连续放置的Rel-99中定义的告知指示(NI)调制比特连续放置的示意图；

图6是现有技术中告知指示信道(MICH)帧结构的第三种实现策略告知指示信道(MICH)中调制比特的非连续放置的告知指示信道(MICH)帧中调制比特的非连续放置的示意图；

图7是现有技术中的两种调制方式下四个星座点在I-Q平面上分布的示意图；

图8是根据本发明的传输告知指示方法的流程图；

图9是根据本发明的对寻呼和告知过程的联合处理在无线网络控制器(RNC)的媒体接入控制(MAC)层和Iub接口的帧协议层以及节点B(Node B)的物理层中实现的示意图；

图10是根据本发明的针对告知过程的传输信道(FACH)数据帧结构示意图；

图11是根据本发明的增强告知指示信道(MICH)帧结构的示意图；

图12是根据本发明的A-QPSK调制的星座点分布示意图；

图13是发射机中根据本发明的A-QPSK调制装置的结构示意图；以及

图14示出了接收机中根据本发明的A-QPSK解调装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对根据本发明的传输多媒体广播/多播业务的告知指示的方法进行详细说明。

根据本发明的传输多媒体广播/多播业务的告知指示的方法的流程图如图8所示。

图8所示流程开始于步骤801。和寻呼指示的管理相类似，为了实现对告知指示的管理和传输，首先需要在步骤802对告知消息进行处理，从而提取相应的告知指示信息。这一步骤在RNC中完成。

图9示出由RNC对告知消息进行处理，提取相应的告知指示的示意图。如图9所示，RNC在其MAC-c/sh/m子层提供了用于对告知消息进行排序，从而按照排序依次发送相应指示的排队机制。

根据排序结果，从待传输的告知消息中提取为得到对应的告知指示需要的标识信息，即MCC、MNC和MBMS的业务标识——TMGI。通过前述式(2)表示的对TMGI的取模运算得到NI：

NI＝{TMGI}mod M_n

其中，TMGI为由MCC、MNC和MBMS的业务标识组成的十进制数，M_n为可提供的MBMS划分的组的最大数目。该最大数目以式(5)表示：

M_n＝(N_m)^D         (5)

与寻呼中的划分组数目N_p不同的是，式(2)中的最大尺寸M_n应当尽可能的大，从而使得分到每个组中的业务个数尽可能地少。这是因为：

Rel-99中寻呼的划分组数目N_p虽然比较小，但是它在组划分上有另一维限制函数，即针对每个UE的寻呼时段(Paging Occasion)。这样，虽然在一个小区内被分到同一个寻呼组内的用户有可能很多，但是它们的寻呼时段一般来说是不同的，因而由组划分而产生的UE被错误唤醒的虚报率(False Alarm Ratio，FAR，该参数指，UE误以为MICH中的NI指定位置告知自己应该读取后续的S-CCPCH中的告知信息，然而事实恰恰相反)是比较低的。然而，在Rel-6中MBMS的告知过程中则没有这一维限制，因此为降低UE的虚报率，需要尽量地增大最大尺寸M_n，从而减少每一个划分的组内MBMS业务的个数。

一般来说，对于变化范围较大的函数，例如NI，总可以用一个多项式的形式来描述。这是因为，其一是多项式的高阶幂运算较大限度地提升了函数的动态范围；其二是多项式极规则的表述形式，使得处理过程中只需记住若干个小动态范围的参数即可。这样的处理方法等效于在同样的比特数目条件下，增加了信息的传输量。

据此，可以将前述式(2)变换为如下所示的多项式：

$\mathrm{NI}=\left\{\mathrm{TMGI}\right\}\mathrm{mod}{M}_n=\underset{i=0}{\overset{D-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\·{\left(N_m\right)}^i---\left(6\right)$

其中，D为一个MICH可划分的子帧个数，N_m为每一个子帧中MBMS组的个数，a_i为权值系数，而M_n为可提供的MBMS划分的组的最大数目。

而系数a_i则定义为式(7)的形式：

$a_i=\left\{\begin{array}{cc}{a}_{D-1}=\mathrm{NI}\mathrm{div}{N_m}^{D-1}& i=D-1\\ a_0=\mathrm{NI}\mathrm{mod}{N}_m& i=0\\ a_i=(\mathrm{NI}-\underset{j=i+1}{\overset{D-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_j\·N_m^j)\mathrm{div}{N}_m^i& \end{array}\right.---\left(7\right)$

其中，N_m为每一个子帧中MBMS组的个数，div为除法运算，mod为求模运算。

这样，通过式(6)可知，只要通过式(7)得到各个权值系数，就可以得到NI。

在本实施方式中，例如设置N_p＝72，而N_m＝18，这样D＝4。由式(5)可见，M_n＝18⁴＝104976，这对于一个小区来说其MBMS业务分组是足够的。

按照前述式(7)完成参数a_i的计算后，根据计算结果完成NI位图的映射，这里一共存在D个NI位图。而每一个NI位图的产生则与传统的PI位图的产生无异。

之后，按照图9的准则判断在同一个MICH帧中有几个NI需要传输。

将上述两个结果通过Iub接口传输到物理层，图8所示流程的步骤802结束。

之后，图8所示流程进入步骤803。在步骤803，构造根据本发明的MICH帧，从而完成MICH帧的装载。根据有关协议，承载于逻辑信道MCCH上的告知和告知指示信息必须映射到传输信道(FACH)上，因此其针对告知过程的数据帧结构应当作出如图10所示的改动，而且这种改动并不与原有的协议规定相抵触。

如图10所示，与原有的FACH数据帧结构相比，增加的标志位有：

控制帧(Control Frame，CT)，长度为1比特：如果为0，则该数据帧上承载的是其它的控制信息；如果为1，则该数据帧上承载的是与告知过程相关的控制信息。在修改的帧中，CT＝1，而FT＝1；在原有的帧中CT＝0。

NI数目(Number of NI，NINum)表示要传输的NI的个数：该参数决定了MICH的调制将采用几个星座点，长度为2比特，因此范围为0～3(1～4)。

“NI j的a_i个位图”表示第j个NI的第i个子帧的位图。

然后，物理层根据这个数据帧的内容对MICH帧进行装载。

最后，在MICH中利用系统帧数目(SFN)进行的帧间处理与原有的PICH中的处理无异。

需要指出的是，原有的PCH的CFN的范围是[0，4095]，而在承载告知信息的FACH的CFN的范围是[0，256]。这并不与原有的协议规定相矛盾，因为一个告知周期(Notification Period)对应一个最大的DRX周期，而一个告知周期中则存在若干个重复周期(Repetition Period)，从而也说明这样的设计可以保证在一个告知周期中最多能容纳16个重复周期。

对于上述使用的MICH帧，由前述对现有的MICH帧设计结构的说明可以看出，单纯地使用数个MICH无线帧在每个DRX周期中进行MBMS组标识的识别并不是一个很好的方法。鉴于此，本发明在现有技术的多个无线帧的MBMS组划分判决方法和MICH中调制比特的非连续放置方法的基础上进行改进，实现了一种增强的MICH帧结构。

在本实施方式中，以N_p＝72，N_m＝18，D＝4为例说明根据本发明的MICH帧结构。

如图11所示，构成本发明的MICH帧首先要根据前述MICH中调制比特的非连续放置方法将MICH帧分为D个子帧。之后，为了与PI匹配，根据PI的划分组个数——在本实施方式中为4个——以及MBMS组划分的标识，确定复制的NI在各个子帧中的位置。

根据图11，一个MBMS的TMGI在整个M_n集合中的组编号如式(8)和式(9)所示：

$\mathrm{NI}=\left\{\mathrm{TMGI}\right\}\mathrm{mod}{M}_n=a_3\·N_m^3+a_2\·N_m^2+a_1\·N_m+a_0---\left(8\right)$

其中，

$\left\{\begin{array}{c}{a}_3=\mathrm{NI}\mathrm{div}{N}_m^3\\ a_2=(\mathrm{NI}-a_3\·N_m^3)\mathrm{div}{N}_m^2\\ a_1=(\mathrm{NI}-a_3\·N_m^3-a_2\·N_m^2)\mathrm{div}{N}_m\\ a_0=\mathrm{NI}\mathrm{mod}{N}_m\end{array}\right.---\left(9\right)$

在RNC中根据式(9)计算出相关参数包括权值系数后，利用前述MICH中调制比特的非连续放置方法，通过Iub接口传递给物理层进行MICH帧的装载，将每个权值系数分别放置在各个子帧的复制NI的位置。图8所示流程的步骤803结束。

之后，图8所示流程进入步骤804。在步骤804，将MICH帧通过物理信道传送给UE。而后续在物理层中进行的根据SFN进行的帧间处理过程则完全可以与原有Rel-99中的处理无异，而无需做任何改动。图8所示流程结束于步骤804。这样，在UE接收到一个完整的帧后，即可获得各个权值系数，从而可以利用式(8)得到对应的NI，并进一步确定需要进入空闲状态还是激活状态。

根据本发明的MICH帧保证有较好的UE虚报率性能，而同时又保证了UE在一个无线帧的间隔完成MICH中NI的读取，从而在整体上改善了UE的功率消耗性能。该方法同现有技术相比最大的区别就在于，它是在读取单个MICH无线帧的条件下，完成了NI组划分数目的最大化和多个NI信息的同时发送。

同现存的众多方案和建议相比，根据本发明的增强MICH帧结构的实现方法存在以下优势：

根据本发明的增强MICH帧结构的实现方法能够在一个MICH帧间隔内迅速对MBMS的业务组标识作出判断，因此节省了UE的电源消耗。

该方法使得MBMS的组划分范围进一步扩大，即使是采用工程中使用的各种参数，其最大组划分数目M_n也可以达到数十万，这完全能够满足未来通信中一个小区中大量的MBMS业务对划分的组个数的需求。因此，该方法有效地降低了UE的虚报率，从而进一步降低了UE的功率消耗。

此外，该方法对3GPP协议的改动不大，且做出的改动均不与原有的协议相互抵触，并且该增强MICH帧结构设计的改动尽量地局限于RNC和帧协议层(Iub)内，对物理层只做了很小的改动，而对诸如物理层为适应时变的无线传输特性而做的基于SFN的帧间处理则保持完好，该特性无疑有利于WCDMA系统的实现与进一步升级。

进一步地，本发明通过对传输功率特性的研究，在前述现有的调制方法的基础上，改进了对MICH帧的调制方式。

假设PON为MICH和PICH联合传输所需要的传输功率，p_E为星座点“E”出现的先验概率，p_F、p_G和p_H分别为星座点F、G和H出现的先验概率。p_r为PICH为“ON”的概率，而p_q为MICH为“ON”的概率。

考察图7-B中给出的QPSK调制模式需要的传输功率，为：

P_ON＝4×(p_E+p_F+p_G+p_H)＝4              (10)

从中发现，MICH和PICH联合传输所需要的传输功率P_ON并不依各个星座点的状态变化而有所改变，而是一个常量。另一方面，考察MICH和PICH联合传输所需要的传输功率P_ON的理论值应当为：

P_ON＝p_r·(1-p_q)·P_E+p_r·p_q·P_G+(1-p_r)·p_q·P_H+(1-p_r)·(1-p_q)·P_F   (11)

其中，P_E为星座点“E”所需的传输功率，而其他相应参数P_F、P_G和P_H的含义同样依此类推。从中我们发现，理论上功率损耗P_ON与各星座点的先验概率是相关的，这也是QPSK调制功率损耗较大的主要原因。

由此，本发明从传输功率利用率的角度，得出单纯的QPSK调制模式以及相应的最大后验概率接收机(Maximum a PosterioriProbability Receiver)并不适合MICH和PICH的联合传输的结论。作为更加适宜的方法，应当考虑NI和PI中的各个信息位的先验知识，从而为其安排更加合理的传输模式。

根据上述分析，本发明根据协议的演进趋势，给出了一种改进的更加适合用于寻呼的PICH和用于MBMS告知的MICH联合传输的调制方式。

本发明的调制方式对I-Q平面上的四个星座点“E”、“F”、“G”和“H”用不同的传输功率进行传输，如图12所示。对比图7-B，从图12中可以看出，对于点“F”，采用非连续发送(DiscontinuousTransmission，DTX)方式，即发射机不发射任何功率而处于静默期，对于其他三点来说该点使用PAM调制方式，而对于其他三个星座点则采用正常的QPSK方式进行传输。

相应地，对于图12中的星座点分布，发射机中根据本发明的A-QPSK调制装置1300的结构示意图如图13所示。

A-QPSK调制装置1300包括判断装置1301、PAM调制装置1302以及QPSK调制装置1303。其中，判断装置1301接收由PI和NI组成的联合指示信号，判断该联合指示信号表示的联合指示属于何种组合状态。

当经判断PI和NI的联合指示属于没有PI也没有NI的组合状态时，即对应星座点“E”，则将该联合指示信号送入PAM调制装置1302进行PAM调制并输出。当经判断PI和NI的联合指示不属于没有PI也没有NI的组合状态时，即对应星座点“F”、“G”或“H”，则将该联合指示信号送入QPSK调制装置1303进行常规QPSK调制并输出。

这样，由式(11)可得该调制方式的功率损耗P_ON′为

P_ON′＝4·2·(p_r+p_q-p_r·p_q)             (12)

需要指出的是，(12)式中之所以额外出现了系数“2”，是为了保证一定的符号误差率(SER)，保证图12中相邻点之间的最小欧几里得空间与图7-B中的相等。本发明所给出的调制方式的功率损耗与图7-B中QPSK功率损耗之比为

$R_a=\frac{P_{A-\mathrm{QPSK}}}{P_{\mathrm{QPSK}}}=\frac{{P_{\mathrm{ON}}}^{\′}}{P_{\mathrm{ON}}}=2\·(p_r+p_q-p_r\·p_q)---\left(13\right)$

同其它提案中给出的QPSK模式相比，文中给出的调制方式具有以下优势：

从传输功率角度上看，该调制实现方法显著地降低了功率损耗。举例来说，MICH和PICH的传输分别占小区下行总功率的2％左右。而采用A-QPSK方式，在典型的业务特性水平下，该传输功率在小区总功率中的占有率将下降到1％左右。这对于功率受限的MBMS业务是相当有益的。

该调制实现方法在功率损耗性能上的改善并不是建立在峰均比(PAR)升高的基础上，也不是建立在符号误差率(SER)升高的基础上。

图14示出了根据本发明的调制方式下接收机中的解调装置1400的结构示意图。如图14所示，接收的信号首先经过幅度检测预处理器1401的处理，送入振幅检测器1402。由振幅检测器1402检测输出星座点F。之后，信号接着送入匹配滤波器组1403。经匹配滤波器组1403分三路输出的信号送入统计判决装置1404，计算判决统计量，并选择最大判决变量，从而输出星座点E、G和H。

详细的仿真结果证明，A-QPSK的SER性能至少不比QPSK差，在加性白高斯噪声(Additive White Gaussian Noise)信道条件下，两种调制的SER接近。更重要的是，在瑞利衰落的多径信道(RalyeighFading Multi-path Channel)条件下，该调制方式在SER性能上还要好于QPSK。

综上，本发明的调制方式与现有技术的调制方式区别就在于，本发明给出了更加适合MICH和PICH的联合传输的调制方式A-QPSK方式。该方式合理地运用了NI和PI中各个信息位的先验知识，同时给出了相应的改进的最大后验概率(MAP)接收机。作为结果，本发明在功率损耗性能上优于现有技术。

应当理解，本发明提供的调制方法及相应的调制和解调装置也适用于其他出现信号位“1”或“0”的概率明显大于出现“0”或“1”的概率的信号的传输，例如信息位“1”(表示情况正常)的先验概率比另一个信息位“0”(表示情况异常)的概率大得多的告警信号的传输等。

通过上述分别在无线网络控制器(RNC)和FP中的处理得到权值系数、将权值系数装载在增强的MICH帧中，并将MICH帧调制进行调制从而提供了一种完整的传输多媒体广播/多播业务告知指示的方法。利用该方法，可以使得第三代移动通信中多媒体广播/多播业务的“告知指示信道”具有低虚报率且传输功率较低。不脱离本发明的范围和构思，可以对本发明做出多种改变和变形。本发明不限于前述具体实施方式。本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种传输宽带码分多址网络中寻呼指示信号和告知指示信号的方法，所述寻呼指示信号和所述告知指示信号的每个信号中出现信号位“1”或“0”的概率明显大于出现“0”或“1”的概率，该方法包括：

通过非连续放置所述告知指示信号中的调制比特将告知指示信号的帧划分为多个子帧的步骤；

确定星座点步骤，用于确定所述寻呼指示信号中的寻呼指示和所述告知指示信号中的告知指示的不同状态的组合，将每一种组合确定为一个星座点；

确定星座点位置步骤，用于根据所述组合的先验知识，确定I-Q平面上各个星座点的位置；以及

传输步骤，用于根据各个星座点的位置，对不同的所述组合进行不同方式的调制后，通过物理信道传送给用户终端。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

通过将所述告知指示NI表达为下述多项式来计算权值系数a_i：

$\mathrm{NI}=\underset{i=1}{\overset{D-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\·{\left(N_m\right)}^i$

其中，D为所述告知指示信号的帧被划分的子帧个数，N_m为每一个子帧中多媒体广播/多播业务组的个数，a_i为权值系数。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述权值系数放置在所述告知指示信号的每个子帧的复制NI的位置。

4.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中所述确定星座点位置步骤根据所述组合中出现概率高并且无需通知用户终端的状态组合的先验知识，将该状态组合的位置确定在I-Q平面上的原点。

5.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中所述寻呼指示和告知指示的状态组合包括：

1)有寻呼指示且有告知指示；

2)有寻呼指示没有告知指示；

3)没有寻呼指示有告知指示；以及

4)没有寻呼指示也没有告知指示。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述确定星座点位置步骤根据没有寻呼指示也没有告知指示的状态组合出现的概率远大于其他状态组合的先验知识，将该没有寻呼指示也没有告知指示的状态组合的位置确定在I-Q平面上的原点。

7.根据权利要求6所述的方法，其中星座点调制步骤对位于I-Q平面上原点的星座点采用脉冲幅度调制，而对其他星座点采用常规相移键控调制。

8.一种发射机中的调制装置(1300)，用于调制寻呼指示信号和告知指示信号，其中每个信号中出现信号位“1”或“0”概率明显大于出现“0”或“1”的概率，并且其中，通过非连续放置所述告知指示信号中的调制比特，所述告知指示信号的帧被划分为多个子帧，该调制装置包括

判断装置(1301)，用于接收宽带码分多址网络中寻呼指示信号和告知指示信号的联合信号，并判断该联合信号属于何种状态组合；

脉冲幅度调制装置(1302)，用于当经判断装置(1301)判断联合信号属于出现概率高并且无需通知用户终端的状态组合时，对该联合信号进行脉冲幅度调制并输出；以及

相移键控调制装置(1303)，用于当经判断装置(1301)判断联合信号属于需要通知用户终端的状态组合时，对该联合信号进行常规相移键控调制并输出。

9.根据权利要求8所述的调制装置，其中：

通过将所述告知指示NI表达为下述多项式而计算的权值系数a_i：

$\mathrm{NI}=\underset{i=0}{\overset{D-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\·{\left(N_m\right)}^i$

其中，D为所述告知指示信号的帧被划分的子帧个数，N_m为每一个子帧中多媒体广播/多播业务组的个数，a_i为权值系数。

10.根据权利要求8或9所述的调制装置(1300)，其中所述脉冲幅度调制装置(1302)，用于当经判断装置(1301)判断联合信号属于没有寻呼指示也没有告知指示的状态组合时，对该联合信号进行脉冲幅度调制并输出；以及

相移键控调制装置(1303)，用于当经判断装置(1301)判断联合信号不属于没有寻呼指示也没有告知指示的状态组合时，对该联合信号进行常规相移键控调制并输出。

11.一种信号接收机中的解调装置(1400)，用于解调寻呼指示信号和告知指示信号的联合信号，其中所述寻呼指示信号和所述告知指示信号的每个信号中出现信号位“1”或“0”概率明显大于出现“0”或“1”的概率，并且其中，通过非连续放置所述告知指示信号中的调制比特，所述告知指示信号的帧被划分为多个子帧，该解调装置(1400)包括：

幅度检测预处理器(1401)，用于对分别经脉冲幅度调制和常规相移键控调制后的寻呼指示信号和告知指示信号的联合信号进行幅度检测预处理；

振幅检测器(1402)，用于对经幅度检测预处理后的信号进行振幅检测，从而输出振幅为0的星座点；

匹配滤波器组(1403)，用于对振幅检测器(1402)检测输出后剩余的信号进行滤波；以及

统计判决装置(1404)，用于对经匹配滤波器组(1403)分三路输出的信号计算判决统计量，并选择最大判决变量，从而输出经常规相移键控调制的星座点。

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