CN101040459A - 计算无线电通信系统中使用的通信信道指示的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定闭环功率控制方案中使用的载干比，以便控制将数据发送到可以依照高速数据通信服务工作的移动站的功率水平的设备和相关方法。信号功率水平计算器在连续功率控制群组的间隔上计算导频信号的功率水平。此外还对噪声功率水平进行计算，并且形成这些数值的比值。然后则产生一个报告，并且将其返回给通信系统的网络部分，由此提供指示，以供网络部分改变用以将数据传递到移动站的功率水平。

Description

计算无线电通信系统中使用的通信信道指示的设备和方法

技术领域

本发明主要涉及在无线电通信系统中帮助实施功率控制的方法，其中该无线电通信系统可以是根据CDMA(码分多址)通信方案工作的蜂窝通信系统。特别地，本发明涉及的是用以计算例如载波干扰比的用以根据功率控制方案控制功率水平的设备和相关方法，在该无线电通信系统的操作期间数据以所述的功率水平进行传递。

关于这些数值的计算是以具有减少的计算和存储需求的方式来执行的。当在工作于使用了闭环功率控制的蜂窝通信系统中的移动站上实施时，控制信道指示的计算将会快速完成，从而有助于快速报告所计算的指示，而最终得到的功率水平则是根据功率控制方案改变的。

背景技术

现代社会的很多方面都需要对通过其来传递数据的通信系统的就绪访问。用以传递数据的通信系统最少包含一组通信站。这些通信站中的至少一个站形成了发送站，而这些通信站中的至少其它站形成了接收站。通信信道则使发送站与接收站相互连接。

当根据例如某个用于实施通信服务的通信会话来传递数据时，发送站会在通信信道上传递数据，以便将其递送到接收站。在被递送到接收站后，接收站将会检测所递送的数据，并且该接收站进行操作来恢复所传递数据的信息内容。

不同类型的通信服务可以通过使用各种类型的通信系统来实施。通信技术的持续发展已经且继续允许以更有效的方式传递数据，并且允许实现之前无法获得的通信服务。

无线电通信系统是通信系统的一种示例性类型。在无线电通信系统中，用于互连发送站和接收站的通信信道包括无线电信道。无线电信道是依据在通信站间延伸的无线电链路，也即非有线链路而定义的。由于通信是在无线电信道而不是在有线通信系统的通信站之间延伸的有线线路上所定义的信道上实施的，因此无线电通信系统的通信站不必处于可允许到有线线路连接的位置。由此，通信是通过使用处于在该处有线线路通信系统不允许通信的位置上的通信站并且借助无线电通信系统来完成的。这样一来，无线电通信系统的应用可以提高通信可用性。此外，无线电通信系统还可以作为移动通信系统来实现，在该系统中，无线电通信系统的一个或多个通信站是具有通信移动性的。数字通信技术的进步是已被应用于和部署在无线电通信系统中的通信技术的诸多进步之一。通过使用数字通信技术，可以提供多种通信优点。例如，更有效的数据通信将会可行，由此允许更有效地使用通信系统的带宽分配。

蜂窝通信系统是一种移动无线电通信系统。目前已经开发和部署了连续几代蜂窝通信系统，以便提供通信。当前，世界上的人口居住区域中已经有相当多的部分为蜂窝通信系统的网络部分所覆盖。

上一代蜂窝通信系统通常使用的是模拟通信技术，而较新一代的系统通常使用的是数字通信技术。此外，上一代系统通常只用于语音通信，而蜂窝通信系统则越来越多地用于实施数据密集型的通信服务。

例如，所谓的CDMA2000蜂窝通信系统提供了多速率数据通信服务。例如1xEV-DV通信方案或1xEV-DO通信方案这类在CDMA2000通信系统中使用的数据通信方案提供了高速和可变数据速率的数据通信。与使用码分复用的通信系统的其他变体中一样，用以传递数据的功率水平必须受到严密控制，以便确保传递数据的功率水平不会高到干扰其它那些同时传递的数据。功率控制方案则用于控制被传递数据的功率水平。

用于传递数据的功率水平取决于多种因素，这其中包括在特定区域中同时进行的通信数量。随着通信等级，也即用户数量发生变化，可被分配给特定通信站集合的功率可用性也会改变。根据1xEV-DV通信服务来传递数据的方式除了其它还取决于信道条件。当条件良好时，可以以高码率FEC(帧差错控制)利用较高阶调制方案从而有助于最大化数据吞吐量。当通信条件恶劣时，调制阶数将会降低，并且码率FEC同样也会降低。该信道条件易受快速变化的影响，这样则要求一种用以快速确定和报告信道条件的报告机制。特别地，需要做出载干比(C/I)确定和报告以进行调制和FEC判决。

由此需要的是一种用于快速计算载干比或其它通信信道指示的方法。

正是基于这种与无线通信系统中的通信相关的背景信息，引入了本发明的显著改进。

发明内容

相应地，本发明非常有利地提供了一种用于帮助无线电通信系统中的功率控制的设备和相关方法，其中该无线电通信系统可以是根据CDMA(码分多址)通信方案工作的蜂窝通信系统。

通过本发明实施例的操作，可以提供一种用于计算根据功率控制方案使用的例如载干比的通信信道指示的方法。在无线电通信系统的操作过程中，功率控制方案将会控制数据传递的功率水平。

在本发明的一个方面中，通信信道指示的计算是以相较于常规的计算方式而言具有降低的计算复杂度以及减小的存储需求的方式实施的。通过降低的计算和存储需求复杂度，可以更快地执行该计算，由此允许更快地实施功率控制。当通信系统表现为快速变化的无线电环境时，用于获取根据功率控制所用数值的计算将会及时做出，并且被用以以适时的方式实施功率控制。

在本发明的另一个方面中，功率控制是在提供例如新一代CDMA通信系统中的1xEV-DV或1xEV-DO数据服务的高速数据服务的蜂窝通信系统中实施的。数据服务源自通信系统网络部分并且被递送给移动站。移动站对无线电环境进行计算，并且该计算根据功率控制的实施被用于网络部分。在移动站上，计算是连续做出并且被连续报告到网络部分的。当无线电环境的条件发生变化时，所述计算将会指示这种变化，这时会向网络部分提供一个用于指示所述变化的报告。响应于该报告，网络部分发送数据的功率水平将会恰当改变。在提供高速数据服务的CDMA通信系统中，网络部分还会产生导频信号。移动站对所述导频信号进行监视，并且由移动站做出的计算是基于导频信号信道的测量进行的。该导频信号包含了被格式化到连续功率控制群组中的一个部分。基于每一个连续功率控制群组内部的导频信号而在无线电环境的移动站上进行计算。并且，基于在每一个连续功率控制群组内部进行的计算产生报告并将其返回到网络部分。在一种实施例中，在连续1.25ms的进行间隔上计算并且产生报告。

在一种实施例中，信道估计具有代表了导频信号的信号。该信道估计用于形成信号的信道估计表示。并且，功率水平计算是依据该信道估计表示来执行的，由此将会形成指示着导频信号的功率水平的数值。也就是说，在每一个功率控制群组的末端，进行功率控制群组内部数值的功率水平的计算。

在本发明的另一个方面中，其中使用了噪声估计器来执行计算，以计算传递导频信号的导频信道上的噪声的噪声功率水平。这个由噪声信号估计器执行的计算可以是数据功率水平计算器执行其计算的相应周期内的噪声水平的计算。在示例性的实施例中，导频信号、功率控制比特都被格式化到功率控制群组中，而噪声水平则是针对相应的功率控制群组连续计算的。

计算得到的信号功率水平值以及计算得到的噪声水平值将被一起用于形成这些值的一个比值。也就是说，导频信号功率水平和噪声水平将被提供给一个比值计算器，该比值计算器将会计算信号功率水平与噪声功率水平的比值。为功率控制群组中的连续群组计算连续的比值。

包含在移动站中的比值报告器被用于形成一个报告，该报告将会由移动站在反向链路上回送到通信系统的网络部分。举例来说，计算得到的比值将会在与功率控制群组相对应的间隔，例如1.25ms的间隔上发送。此外，当在定义了R-CQICH信道的CDMA2000系统中实施时，该报告会在R-CQICH信道上发送。

在示例性的移动站中，其中通常使用Rake接收机，该接收机使用了多个径分支。在一种实施例中，所述比值是在每一个Rake接收机径分支中计算的。并且在这里将会以与常规方式不同的方式来选择或组合计算得到的比值，此外还会产生一个报告，用于返回给通信系统的网络部分。

由于导频信号功率水平估计是在功率控制群组的顶点产生的，因此该计算的计算复杂度将会降低，同时仍旧允许及时产生所述报告并且根据功率控制方案来使用该报告。

因此在这些及其它方面中提供了一种设备和相关方法，以便计算与用以将数据传递到通信站的通信信道相关联的通信信道标记。信道估计器被适配为接收传递到通信站的数据的指示。该信道估计器响应于数据指示中的至少第一群组，形成传递数据的信道的估计。形成所述至少第一群组的指示的信道估计表示。数据功率水平计算器被耦合到信道估计器，并且被适配为接收由信道估计器形成的信道估计表示。数据功率水平计算器则对数据的功率水平进行计算。由该数据功率水平计算器计算得到的数据功率水平将被用于计算信道标记。

从下文简要概述的附图、随后的关于本发明优选实施例的详细描述以及附加权利要求中可以获得对本发明及其保护范围的更全面的了解。

附图说明

图1描述了可以操作本发明实施例的无线电通信系统的功能框图；

图2描述了图1所示的本发明实施例设备中的某一部分的功能框图；

图3描述了一个消息序列图，该消息序列图描述的是在图1所示的无线电通信系统根据本发明实施例的操作而进行操作的过程中所产生的信令；

图4描述了列举了本发明实施例操作方法的方法流程图。

具体实施方式

首先参考图1，用标号10概括性地显示无线电通信系统，其提供了与移动站进行的无线电通信，用移动站12来代表移动站。在示例性的实施例中，无线电通信系统通常可以根据CDMA2000操作规范中给出的操作协议来进行操作。此外，该通信系统提供了高速数据通信，例如1xEV-DV或1xEV-DO数据服务。虽然以下描述是就本发明在提供了1xEV-DV数据服务的CDMA2000兼容通信系统中的实施来描述本发明实施例的示例性操作的，但是应该理解，本发明的教导也可以在其它类型的通信系统中以类似方式实施。一般来说，本发明的教导适用于那些通过使用闭环功率控制来控制用于传递数据的水平的通信系统。

移动站12经由在无线电空中接口14上定义的信道来操作进行收发数据，其中该信道是在移动站与通信系统的网络部分之间延伸的。由通信系统的网络部分传递到移动站的数据是在前向链路信道上被传递的，在这里，该信道用箭头16表示。并且由移动站传递到网络部分的数据则是在反向链路信道上传递的，在这里用箭头18来表示。控制信道是在前向和反向链路上进行定义的，并且导频信道(也是一种控制信道)用箭头22表示。导频信号在导频信道上进行广播，并且移动站对导频信道进行监视，以便检测到其上的导频信号通信。

移动站包含用于在通信系统的操作过程中进行操作以收发数据的收发信机电路，在这里，该电路是由接收部分26以及发射部分28形成的。借助前向链路或是导频信道传递的数据由接收电路检测到并且对其进行操作。将要由移动站12传递的数据则被提供到发射部分28，以便变换成一种用于在反向链路信道上传递的形式，该反向链路信道是在反向链路18上定义的。

通信系统的网络部分包括基站，用基站36来代表基站。基站包含了收发信机电路(未单独显示)，该电路在无线电通信系统的操作过程中收发借助于无线电空中接口传递的数据。该基站转而与控制器38相耦合。该控制器38还对基站36以及与之耦合的其它基站(未单独显示)的操作进行控制。在这里，该控制器是作为基站控制器/分组控制功能(BSC/PCF)而显示的。

基站控制器/分组控制功能转而耦合到分组数据支持节点(PDSN)42。而该分组数据支持节点则耦合到分组数据网络44。对应实体(CE)46与分组数据网络42相耦合。该对应实体代表任何一个形成数据源或数据同步的通信设备，例如包含了数据的通信服务器，该数据的选定部分将会由移动站借助经由通信系统的网络部分形成的通信路径以及在无线电空中接口上定义的前向链路信道16来进行访问或传递到该移动站。

如之前所注意到的，在无线电空中接口上传递数据的功率水平取决于多种因素，其中包括为实施通信服务而分配的资源的可用性以及传递数据时的信道条件。由于功率水平在一定程度上是依赖于信道条件的，因此在这里必须确定信道条件，并且必须将所述确定的指示提供给网络部分所包含的资源分配功能体，由此酌情改变数据的功率水平。此外，仍如之前所注意到的，CDMA2000系统使用了闭环功率控制方案，在该方案中，移动站将会测量前向链路通信，并且会向网络部分回送报告，以供资源分配功能体在其资源分配过程中使用。由于计算必须快速地进行，因此所述计算的计算复杂度必须处于允许及时完成所述计算的等级上，以便及时为资源分配功能体产生报告。

该移动站还包括本发明实施例的设备52。该设备52进行计算，在此处为C/I载干比的计算，并且产生报告以反向传递到网络部分。该设备52是由功能实体形成的，这些功能实体可以采用任何希望的方式来实现，例如通过可以由处理电路执行的算法来实现。

该设备同时耦合到移动站的接收部分26和发送部分28，在一个示例性实施例中，该设备包含了在接收和发射部分之一或是这两个部分处实现的实体。所述设备与接收部分26相耦合，如在这里借助线路54所示的，从而在基带频率水平上接收在导频信道22上检测到的能量水平指示。该能量水平代表在导频信道上广播的导频信号以及在信道上测得的噪声能量。所述指示被提供给相关器56，该相关器56将指示的值与一个PN序列相关联，该PN序列在这里通过线58提供。经过相关的序列被形成且被提供到信道估计器62以及形成噪声功率水平计算器的噪声估计器64。

由信道估计器形成的信道估计指示通过线66而被提供给功率水平计算器68。该功率水平计算器进行操作来计算该信道估计指示的功率水平。并且，形成噪声功率计算器的噪声估计器64计算导频信道上的噪声的功率水平。由相应的计算器68和64计算的数值分别是在线路72和74上产生的。其上所产生的数值代表的是载波，也即导频信号所具有的功率水平，以及在导频信道上检测到的噪声水平。这些数值将被提供给比值计算器76。该计算器则会计算其间的比值。并且，为比值报告器78提供计算得到的比值。该比值报告器产生一个经由线路82提供给发射部分的报告。并且，该发射部分根据反馈关系来传递计算得到的用于递送到网络部分的数值。此外，如果需要的话，对在前向链路信道上传递的数据的功率水平进行调整。

在示例性的实施例中，设备52的至少某些功能是在形成移动站接收部分中的某一部分的Rake接收机径分支中实现的。此外在一种实施例中，设备52的功能体的部分是在Rake接收机的每一个径分支中实现的。在这里还会执行与常规的Rake接收机操作不同的组合或选择过程，通过这些组合或选择过程选择那些将要包含在比值报告器形成的报告之中的数值。

由信道估计器形成的数值是在功率控制群组末端形成的，部分的导频信号连续形成并进入该功率控制群组中。此外，数据功率水平计算器68所执行的计算是对应于提供给连续功率控制群组的数值执行的，而不是在每一个符号中断时刻执行的。由此，处理复杂度将会降低。

图2同样描述的是设备52的某些部分，这些部分被显示成形成了图1所示的移动站12的一部分。在这里描述了相关器56、信道估计器62、形成噪声功率水平计算器64的噪声估计器以及功率水平计算器68。

在导频信道上检测到的能量指示将会在线路54上提供给相关器56。在这里，信号是按照I分量和Q分量来表示的，统称为I/Q信号。在常规方式中，信号的I分量和Q分量之间的相位差为90度。所述I分量和Q分量功率水平的相关值将被形成，并且在这里用p_raw_I和p_raw_Q来表示。这些数值被提供给信道估计器62以及噪声估计器64。在I分量和Q分量功率水平的每一个功率控制群组末端，信道估计器在线路66上形成一个输出。这些数值用P_filt_I和P_filt_Q表示。所述数值被提供给功率水平计算器68，并且在该计算器上进行功率水平的计算。此外，在噪声估计器64上同样会执行噪声功率水平计算，但是该计算是基于相关器56形成的数值进行的。

在每一个功率控制群组末端，实体68和54分别计算信号和噪声功率估计。并且根据计算的数值，可以计算出载干比值，C/I，并且将其反向报告给网络部分。在定义了R-CQICH的示例性实施例中，该报告是由移动站在反向信道质量指示符上传递的。

信号功率p_i ²数学地表示为：

$p_i^2=P\_\mathrm{fil}{t}_I*P\_{\mathrm{filt}}_I+P\_{\mathrm{filt}}_Q*P\_{\mathrm{filt}}_Q$

其中数值P_filt_I和P_filt_Q是在功率控制群组末端且在线路66上产生的信道估计滤波器输出。

并且，噪声功率水平σ²是从相关器形成的原始导频符号中计算出来的，并且如下所示：

${\mathrm{\σ}}_i^2\left(t\right)={\mathrm{\σ}}_i^2(t-1)+{(p\_{\mathrm{raw}}_I\left(t\right)-P\_{\mathrm{raw}}_I(t-1))}^2+{(p\_{\mathrm{raw}}_Q\left(t\right)-P\_{\mathrm{raw}}_Q(t-1))}^2$

比值计算器74(如图1所示)所计算的比值是使用导频加权MRC方法估计的，可以数学地表示如下：

$\frac{C}{I}=\frac{{\left(\stackrel{n}{\mathrm{\Σ}}{p_i}^2\right)}^2}{\stackrel{n}{\mathrm{\Σ}}{{\mathrm{\σ}}_i}^2{p}_i^2}$

图3描述的是一个用标号92概括性显示的消息序列图，该序列图代表的是依照图1所示的无线电通信系统10的操作执行的信令以及其它操作。在这里给出的是移动站12与基站36之间的信令。

用线段94表示的导频信号是由基站广播的。举例来说，该导频信号可以是连续广播的。移动站将会监视用于广播导频信号的导频信道，并且如方框96所示，移动站将会检测导频信号到移动站的递送。在导频信道上检测到的能量水平被用于以先前所述的方式来计算C/I比值，如方框98所示。如方框102所示，产生一个报告，并且该报告如线段106所示地被回送到基站。一旦被递送到基站，则如方框108所示，网络部分的资源分配功能体将会使用响应来对那些在前向链路信道上发送的数据的功率水平进行调整。当无线电环境改变时，在移动站上检测到的被检测数值将会改变，C/I比值同样也会改变，并且这时会向网络部分反向报告一个用于指示所述变化的报告。在示例性的实施例中，报告是在1.25ms的间隔上产生的，由此允许对网络部分用以发送数据的功率水平执行快速的功率变更。

图4描述的是一个用标号112概括性显示的方法流程图，该流程图代表的是本发明实施例操作的方法。该方法计算与一个将数据传递到通信站的通信信道相关联的通信信道标记。

首先，如方框114所示，数据功率水平是响应于递送到通信站的至少第一数据群组的指示表示而被计算的。然后，如方框116所示，响应于至少第一数据群组的指示，计算引入被传递到通信站的数据上的噪声所具有的功率水平。而数据功率水平和噪声的功率水平则共同用于形成与通信信道相关联的通信信道标记。

此外，根据所述方法的操作，如方框118所示，计算数据功率水平与噪声功率水平之间的一个比值。并且，如方框122所示，根据功率控制方案产生一个比值报告，其中用以根据数据通信服务而将数据传递到通信站的功率水平是借助所述功率控制方案而被控制的。

以上描述的都是用于实施本发明的优选实施例，并且本发明的范围不必受本说明书的限制。此外，本发明的范围是由后续权利要求定义的。

Claims (20)

1.一种设备，用于计算与将数据传递到通信站的通信信道相关联的通信信道标记，所述设备包括：

信道估计器，被适配为接收被传递到通信站的数据的指示，所述信道估计器用以响应于所述数据指示中的至少第一群组形成传递数据的信道的估计，并且用以形成所述至少第一群组的指示的信道估计表示；

数据功率水平计算器，与所述信道估计器相耦合，并且被适配为接收由所述信道估计器形成的信道估计表示，所述数据功率水平计算器对数据的功率水平进行计算，由所述数据功率水平计算器计算得到的数据功率水平用于计算信道标记。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括：噪声功率水平计算器，被适配为接收传递到通信站的数据的指示，所述噪声功率水平计算器用于计算引入到传递给通信站的数据上的噪声的功率水平，由所述噪声功率水平计算器计算得到的噪声功率水平同样用于计算所述信道标记。

3.根据权利要求2所述的设备，还包括：比值计算器，被适配为接收由所述数据功率水平计算器计算得到的数据的功率水平指示，并且接收由所述噪声功率水平计算器计算得到的噪声的功率水平指示，而所述比值计算器用于计算其间的比值。

4.根据权利要求3所述的设备，其中由所述比值计算器计算得到的比值包括与通信信道相关联的通信信道标记。

5.根据权利要求4所述的设备，其中由所述比值计算器计算得到的比值包括载干比数值的表示。

6.根据权利要求3所述的设备，还包括：比值报告器，被适配为接收由所述比值计算器计算得到的比值指示，并且所述比值报告器用于产生比值报告。

7.根据权利要求6所述的设备，其中由所述比值报告器产生的比值报告根据功率控制反馈方案在报告信道上被传递。

8.根据权利要求1所述的设备，其中该通信信道包括导频信道，其中在该导频信道上传递的数据包括导频信号，并且其中所述信道估计器形成用以传递导频信号的导频信道的估计。

9.根据权利要求8所述的设备，其中该导频信号被格式化到连续功率控制群组中，并且其中所述信道估计器对其做出响应从而形成估计的至少第一指示群组包含了至少第一功率控制群组。

10.根据权利要求9所述的设备，其中该数据功率水平计算器计算至少第一功率控制群组的功率水平，其信道估计表示则由所述信道估计器做出。

11.根据权利要求9所述的设备，其中所述信道估计器响应于连续功率控制群组而形成信道的连续估计。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述数据功率水平计算器计算连续功率控制群组的功率水平，其信道估计表示则由所述信道估计器做出。

13.根据权利要求1所述的设备，其中通信站包括可以在无线电通信系统中工作的移动站，并且其中所述信道估计器和所述数据功率水平计算器是在移动站上实现的。

14.一种方法，用于计算与将数据传递到通信站的通信信道相关联的通信信道标记，所述方法包括以下操作：

响应于被递送到通信站的至少第一数据群组的指示表示，计算数据功率水平；

响应于该至少第一数据群组的指示，计算引入到传递给通信站的数据上的噪声的功率水平，其中该数据的功率水平和噪声的功率水平共同用于形成与该通信信道相关联的通信信道标记。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下操作：响应于该至少第一数据群组的指示来估计用以传递数据的信道，以及形成所述至少第一群组指示的信道估计表示，功率电平是响应于所述至少第一群组的表示在所述计算数据的功率水平的操作中计算得到的。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括以下操作：计算数据的功率水平与噪声的功率水平之间的比值。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下操作：产生比值报告，该比值报告具有对应于数据的功率水平与噪声的功率水平之间计算得到的比值的值。

18.根据权利要求14的方法，其中所述通信信道包括导频信道，在该导频信道上传递的数据包括导频信号，并且其中在所述计算操作中计算得到的数据的功率水平包括导频信号的功率水平。

19.根据权利要求18所述的方法，其中该导频信号被格式化到连续功率控制群组中，并且其中在所述计算数据功率水平的过程中响应于该至少第一群组而计算出数据的功率水平，所述至少第一群组包括至少第一功率控制群组。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述计算操作是在连续功率控制群组间隔上执行的。

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