CN1145374C - 一种信号干扰比测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于CDMA系统中小导频符号条件下的信号干扰比(SIR)的测量方法，包括：a)将经多径接收合并后的信号分解成独立的数据符号和导频符号；b)联合数据符号和导频符号进行信号功率的测量；c)联合数据符号和导频符号进行干扰功率的测量，并对该导频符号和数据符号进行加权，以分配不同权值；d)将测量的信号功率除以干扰功率得到信号干扰比测量值。实际实现中可增加导频符号在干扰功率计算中的权值，减少数据符号的权值，从而增加干扰功率计算的准确度，提高SIR测量值精度。

Description

一种信号干扰比测量方法

本发明涉及码分多址(CDMA)移动通信系统中功率控制应用技术领域，特别涉及一种小导频符号条件下的信号干扰比(SIR)的测量方法。

功率控制技术是CDMA移动通信系统的关键技术，其目的是为了克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。其中，信号干扰比(SIR)被主要应用于功率控制、软切换和小区搜索等方面，为系统正常运行提供适时有效的信干比信息。因此，SIR测量的准确与否将直接影响功率控制性能的好坏，从而影响小区的容量，影响移动通信系统的整体性能。

在第三代移动通信系统中，SIR通常仅采用导频符号进行测量，3GPP(3rdGeneration Partnership Project)规范定义了宽带CDMA系统(WCDMA)中对于下行链路不同的数据格式，定义的导频符号数目分别为1、2、4、8(具体可参见3GPP TS25.211)。当导频符号数目少时，例如1或2，仅采用导频符号进行SIR测量不仅困难而且也不精确，这时必须考虑联合数据符号进行SIR测量。参见附图1所示，为小导频符号条件下的SIR测量算法示意图。

经rake合并1后的解扩信号通过分帧器2分解为独立的数据符号和导频符号，并分别存放在数据符号存储器3和导频符号存储器4中。为进行SIR测量，采用数据符号相位纠偏器5对数据符号存储器3中存储的数据符号进行相位搬移，类似地，导频符号相位纠偏器6利用预设导频存储器7的预设导频符号对导频符号存储器4中存储的导频符号进行相位搬移，SIR测量利用目前得到的数据符号和导频符号分别进行信号功率计算和干扰功率计算。

均分器8对纠偏后的导频符号和数据符号的值进行累加平均，得到信号平均幅度值，再通过平方器9可以获得有效信号功率。

平方累加器10对纠偏后的导频符号和数据符号进行平方累加得到符号总功率，再通过一除法器11得到每符号总功率；一均分器12对上述导频符号和数据符号进行累加平均，得到信号平均幅度，进而通过平方器13得到有效信号功率；将除法器11输出的每符号总功率和平方器13输出的有效信号功率通过减法器14作用就得到干扰功率。在此，计算干扰功率的数据符号与计算信号功率的数据符号不要求相同。

最后采用除法器15对有效信号功率和干扰功率进行相除得到接收信号的SIR值。

可以看出在现有技术中，信号功率是通过联合计算导频符号和数据符号的信号幅度均值的平方得到，干扰功率的测量实际上是通过联合计算导频符号和数据符号的信号幅度方差得到的。干扰功率计算的理论公式为：

$I\left(k\right)=\frac{1}{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(m,k)\right|}^2-{\left[\frac{1}{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}-1}{\mathrm{\Σ}}}\right|r(m,k)\left|\right]}^2----\left(1\right)$

其中，I(k)为干扰功率，N_pilot为一帧数据中的导频符号的个数，小导频条件下N_pilot≤2，N_data为干扰功率测量中需要的数据符号，r(m，k)为第k个时隙中，第m个符号的幅度值。

上述SIR测量方法，由于数据符号的相位受到噪声影响具有很大的不确定性，导致联合数据符号和导频符号进行方差计算得到的干扰功率不准确。

鉴于此，本发明的目的就在于提供一种小导频符号条件下的SIR测量方法，使SIR的测量更精确，功率控制性能更好，从而实现高容量、高质量的CDMA通信系统。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种应用于CDMA系统中小导频符号条件下的信号干扰比(SIR)的测量方法，该方法至少包含以下步骤：

a)将经多径接收合并后的信号分解成独立的数据符号和导频符号；

b)联合上述数据符号和导频符号进行信号功率的测量；

c)联合上述数据符号和导频符号进行干扰功率的测量；

d)将测量的信号功率除以测量的干扰功率，得到信号干扰比的测量值；其特征在于步骤c)中干扰功率的测量是通过分配该导频符号和数据符号在干扰功率计算中具有不同的权值而实现。

根据上述技术方案，所述的步骤c)中干扰功率的测量是通过联合计算导频符号和数据符号的信号幅度方差，并分配该导频符号和数据符号在方差计算中具有不同的权值而实现。

上述步骤c)中测量干扰功率的数据符号与步骤b)中测量信号功率的数据符号不要求相同。

本发明通过考虑分配导频符号和数据符号在干扰功率计算中所占的权值不同的方法，在实际实现中可以增加导频符号在干扰功率计算中所占的权值，减少数据符号在干扰功率计算中所占的权值，从而增加干扰功率计算的准确度，达到提高SIR测量值精度的目的。

下面结合附图及具体实施例对本发明再做进一步详细的说明。

图1为小导频条件下现有技术SIR测量示意框图。

图2为小导频条件下本发明SIR测量示意框图。

本发明提出了一种适合小导频符号条件下的SIR测量，主要是采用一种加权方法计算接收信号的干扰功率，通过考虑分配导频符号和数据符号在干扰功率计算中所占的权值不同的方法，增加导频符号在干扰计算中所占的权值，减少数据符号在干扰计算中所占的权值，从而增加干扰功率计算的准确度，达到提高SIR测量值精度的目的。实施方法参见图2所示说明如下。

经rake合并1后的解扩信号通过分帧器2分解为独立的数据符号和导频符号，并分别存放在数据符号存储器3和导频符号存储器4中，为进行SIR测量，采用数据符号相位纠偏器5对数据符号存储器3中存储的数据符号进行相位搬移，类似地，导频符号相位纠偏器6利用预设导频存储器7的预设导频符号对导频符号存储器4中的导频符号进行相位搬移。

为计算信号功率，首先均分器8对纠偏后的导频符号和数据符号的值进行累加平均，得到信号平均幅度值，再通过平方器9可以获得有效信号功率。

针对现有技术干扰功率的计算公式(1)，本发明中的干扰功率计算采用了加权计算的方法，干扰功率计算公式如下：

$\stackrel{\‾}{r(m,k)}=\frac{1}{N_{\mathrm{pilot}}-N_{\mathrm{data}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}-1}{\mathrm{\Σ}}}\left|r(m,k)\right|----\left(2\right)$

$I\left(k\right)=\frac{1}{N_{\mathrm{pilot}}-N_{\mathrm{data}}}(\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_m{|r(m,k)-\stackrel{\‾}{r(m,k)}|}^2+\underset{m=\mathrm{pilot}}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m{|r(m,k)-\stackrel{\‾}{r(m,k)}|}^2)----\left(3\right)$

上式中，r(m，k)是进行干扰功率计算的数据符号和导频符号的均值，I(k)、N_pilot、N_data以及r(m，k)与(1)式意义类似，a_m为导频符号方差计算的加权因子，b_m为数据符号方差计算的加权因子。

参见图2所示，干扰功率计算的实施过程：纠偏后的数据符号和导频符号首先经均分器20得到符号均值，该符号均值和纠偏后的导频符号经一减法器22和平方器24得到导频符号均方差值，与导频权值存储器26中存储的导频权值经乘法器28相乘后得到导频加权均方差值。类似的，该符号均值和纠偏后的数据符号经另一减法器21和平方器23得到数据符号均方差值，与数据权值存储器25中存储的的数据权值经另一乘法器27相乘后得到导频加权均方差值，最后经累加均分器29得到干扰功率值。

得到的干扰功率值和上面的有效信号功率值再经除法器15相除后得到SIR测量值。

例如，在高斯信道中小导频符号条件下，应用本发明技术作为SIR测量算法，假定在下行链路中，导频符号个数为1，数据符号个数为15。进行SIR测量时，测量信号功率采用了1个导频符号和6个数据符号，测量干扰功率采用了1个导频符号和3个数据符号，应用本发明技术方案，干扰功率测量中导频符号的加权值设为2.5，数据符号的加权值设为0.5，SIR目标值范围从0dB变化到7dB。

上述条件下，分别采用本发明所提到的SIR测量方法和传统的SIR测量方法进行下行链路的SIR性能仿真，得到如下表1所示的SIR均值和标准差仿真比较测试结果：

                                         表1

测量SIR           理想SIR(dB)              (dB)		0	1	2	3	4	5	6
									均值	发明技术	1.96	2.53	3.16	3.85	4.59	5.34	6.28
传统技术	2.5	2.98	3.51	4.12	4.78	5.51	6.32
								标准差		发明技术	1.76	1.68	1.48	1.48	1.38	1.27	1.16
传统技术	1.75	1.67	1.57	1.47	1.37	1.26	1.15

从表中可以看出采用本发明所用的SIR测量方法测得的SIR值性能优于传统方法测得的SIR值，在信噪比低时，效果更为明显。

本发明的主要特征在于采用一种加权方法计算接收信号的干扰功率，其余过程与常用技术一样。从本发明的特点可以看出，本发明具有以下效果：

1)本发明通过考虑分配所占权值不同的方法，增加导频符号在干扰计算中所占的权值，减少数据符号在干扰计算中所占的权值，从而增加干扰功率计算的准确度，达到提高SIR测量值精度的目的。

2)在信干比较低时，与传统技术相比，本发明技术的SIR测量精度提高更为明显。

3)比较本发明及传统的SIR测量技术，在保证业务质量的情况下，采用本发明的所进行的功率控制仿真，其发射台的平均发射功率要小于传统技术下发射台的平均发射功率。

Claims (6)

1、一种应用于CDMA系统中小导频符号条件下的信号干扰比(SIR)的测量方法，至少包含以下步骤：

a)将经多径接收合并后的信号分解成独立的数据符号和导频符号；

b)联合上述数据符号和导频符号进行信号功率的测量；

c)联合上述数据符号和导频符号进行干扰功率的测量；

d)将测量的信号功率除以测量的干扰功率，得到信号干扰比的测量值；其特征在于所述的步骤c)中干扰功率的测量是通过分配该导频符号和数据符号在干扰功率计算中具有不同的权值而实现。

2、根据权利要求1所述的信号干扰比(SIR)测量方法，其特征在于：所述的步骤c)中干扰功率的测量是通过联合计算导频符号和数据符号的信号幅度方差，并分配该导频符号和数据符号在方差计算中具有不同的权值而实现。

3、根据权利要求1或2所述的信号干扰比(SIR)测量方法，其特征在于所述步骤c)中干扰功率的测量公式为：

$I\left(k\right)=\frac{1}{N_{\mathrm{pilot}}-N_{\mathrm{data}}}(\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_m{|r(m,k)-\stackrel{\‾}{r(m,k)}|}^2-\underset{m=\mathrm{pilot}}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}-N_{\mathrm{data}}}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m{|r(m,k)-\stackrel{\‾}{r(m,k)}|}^2),$

其中， $\stackrel{\‾}{r(m,k)}=\frac{1}{N_{\mathrm{pilot}}+N_{\mathrm{data}}}\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{pilot}}-N_{\mathrm{data}}-1}{\mathrm{\Σ}}}\left|r(m,k)\right|,$ I(k)为干扰功率，N_pilot为一帧数据中导频符号的个数，N_data为干扰功率测量中需要的数据符号的个数，r(m，k)为第k个时隙中，第m个符号的幅度值，a_m为导频符号方差计算的加权因子，b_m为数据符号方差计算的加权因子。

4、根据权利要求3所述的信号干扰比(SIR)测量方法，其特征在于：小导频条件下N_pilot≤2。

5、根据权利要求1所述的信号干扰比(SIR)测量方法，其特征在于：所述的步骤b)中信号功率的测量是通过联合计算导频符号和数据符号的信号幅度均值的平方得到的。

6、根据权利要求1所述的信号干扰比(SIR)测量方法，其特征在于：所述步骤c)中测量干扰功率的数据符号与步骤b)中测量信号功率的数据符号不要求相同。

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