CN1218518C - 传输间隙干扰测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过选择地使用控制信道之一中的传输间隙来测量干扰，以计算DSSS CDMA通信系统中的信噪比(SIR)的系统和方法。一个特定的示例实施方案用来计算诸如3GPP系统这样的系统中的SIR，其中在来自基站的下行链路上，PCCPCH数据被与SCH数据复用。在移动单元，一旦在所接收的通信信号中定位了PCCPCH，接收机就测量PCCPCH信道中的对应于其中在PCCPCH数据中有一个传输间隙的码片周期中的业务量干扰。在3GPP系统中提供该间隙以允许主要和次要SCH数据的传输。使用在传输间隙中所测量的干扰很容易确定SIR。

Description

传输间隙干扰测量
发明领域
本发明总体上涉及无线信号通信，更具体地是涉及用于确定码分多址(CDMA)蜂窝通信系统中的信噪比的系统和方法。
发明背景
在过去几十年中，蜂窝通信系统的发展经历了从几个目的城市中的测试系统到迎合国际范围内的看似无限的需求。“蜂窝”通信系统包括多个互相邻近设置以覆盖一个更大区域范围的通信小区(也称作区域范围)。每个小区限制到该小区中提供的信道数量的可能的同时通信数量。通过位于提供移动无线设备用以通信的通信信道的基站内的接收机和发送机(也称作收发信机)来定义小区的尺寸。移动无线设备从而通过确定最近的基站，然后与该基站建立一条无线通信链路而在蜂窝系统中进行通信。
在移动无线设备和所选择的基站之间提供无干扰信道的过程中，防止与其它通信链路的相互干扰是一个重要问题。一般地，通过使用用于确定最近的基站的正确方法并通过控制用于维护通信的传输功率等级来解决该问题。如果最近的基站未被正确选择或者未及时更新就改变，则通信将与系统中的其它通信重叠和干扰。同样，如果未将用于维护一个指定小区中的无线链路的传输功率控制在一个相当低的等级，则额外的传输将导致无法忍受的干扰等级。
在某些蜂窝通信系统中，移动台通过对于从每个基站发送的信号强度而监视控制信道，并通过比较这些信道接收等级以获得最佳信号质量来选择最近的基站。通过在基站和/或移动无线设备使用算法并且在某些系统中还通过在基站和移动无线设备之间的通信过程中传送控制信息来将传输功率控制到最小等级。
许多最近开发的蜂窝系统使用直接序列、扩频(DSSS)码分多址(CDMA)通信，它允许每个信道有更多用户并提高信道清晰度和安全性。在这些系统中，通过使用不同的码来分开通信和传输来使多个用户共同使用同一个频率。在任意指定频率上，其它用户的信号与用于发送基站的信号质量的测量相互干扰。为说明这个干扰，测量方法通过计算信号接收等级和干扰等级的比值，即“SIR”或信噪比来确定信号质量。因此，由于信号质量判定直接依赖于SIR，所以这种蜂窝系统的可操作性也直接依赖于信号接收等级，并因而直接依赖于对于来自基站的功率等级的控制方式。有关基于所接收的SIR的控制传输功率的进一步信息可以参见T.Dohi等人在1995年11月，全球个人通信第四届IEEE国际会议记录1995，第334-338页中的“Performance of SIRBased Power Control in the Presence of Non-uniform TrafficDistribution(在非均匀业务量分配中的基于SIR的功率控制的性能)”。
行业中已经认识到，在这种系统中确定SIR远非显而易见的。例如，在确定如何测量干扰中的复杂性包括除了其它因素之外还有节点间的通信距离以及诸如小区内的正交性的依赖环境的因素。在第三代合作项目建议3GPP TS25.213，版本2.30(1999)中，建议了多种用于确定DSSS CDMA蜂窝通信系统中的SIR的方案。两种这样的方案分别包括通过专用否则不使用的正交可变扩展因数(OVSF)码或者通过使用在每个蜂窝系统中定义的信道化码指定的周期来测量接收等级。由基站发送机使用OVSF码来扩展通过信道的信号，并由接收机解扩和解调所接收的信号。尽管这这些方案看起来是可行的，但它们各自的实施却是相当麻烦、复杂的并会降低整个系统的容量。此外，考虑到计算来自整个信号的干扰有关的复杂性，确定SIR作为信道化码中的指定周期的函数是不利的。关于这种建议的进一步的信息可以参见下列论文；爱立信公司在TSG-RAN工作组1会议No.5，TSGR1#5(99)644提交的“Proposal for Downlingk Interference MeasurementMethod，Revised(下行链路干扰测量方法的建议，修订版)”以及西门子公司在TSG-RAN工作组1会议No.7，TSGR1#7(99)B57提交的，“Downlink Interference Measurement Method Using ReservedCode(使用预留码的下行链路干扰测量方法)”。
因此，需要在这种系统中进行信号质量测量和SIR确定的改进办法。
发明概述
本发明涉及直接序列扩频(DSSS)码分多址(CDMA)通信系统运行中的克服了上述问题的信号质量以及SIR测量。本发明通过多个实施和应用来示范，下面总结了其中的一些。
本发明的各种示例实施方案涉及克服上述问题。对于DSSS CDMA蜂窝系统，一个控制信道(例如用于由基站进行的数据传输)包括用于数据从另一个控制信道传输的传输间隙。在接收机中(例如在移动无线设备中)，控制信道中的传输间隙对应于每个CDMA接入时隙中当没有数据在控制信道上传输，且在该控制信道上检测到其它用户的业务量时的间隔。该业务量是SIR中的干扰因数“I”，因而可以与所测量的信号接收等级一起来计算SIR。
在一个示例实施方案中，用于DSSS CDMA通信的信号接收方法包括：在所接收的通信信号中定位与另一个信道复用的第一控制信道；在第一控制信道中选择一个传输间隙，其中对于其它控制信道的数据被代替第一控制信道而传输；在传输间隙中测量来自其它无线链路的干扰；并确定对于所接收的通信信号的信号质量作为所测量的干扰的函数。
在一个更特定的示例实施方案中，本发明涉及使用称作PCCPCH(主要公共控制物理控制信道)的用于从基站发送数据的主要控制信道的3GPP系统。PCCPCH有一个其中不发送数据的256个码片的周期。在本文中，“码片”(或者有时称作“码片间隔”)指波形中用于在调制阶段扩展信号的比特脉冲的持续时间。通过对于每个时隙一个码片间隔(例如256个码片)将数据在PCCPCH信道的传输间隙中传输，以允许对于SCH信道的数据传输，基站复用PCCPCH以及另一组信道(主要和次要SCH信道)。
本发明的其它示例实施方案涉及包含在控制信道中使用这种传输间隙的特定方法和设备。
本发明的以上概述并未描述本发明的每个示例实施方案或者每个实现。例如，在其它实施方案中，这些实施方案的各种情况被合并。下面的附图及详述更具体地示例了这些实施方案。
附图简述
连同附图以及下列关于本发明的各种实施方案的详细描述，可以更完整地理解本发明。
图1是根据本发明的一个方面，用于在一个示例CDMA通信系统中复用控制信道的方法，其中信道中的一个包括用于测量干扰的传输间隙；
图2表示根据一个传统的CDMA蜂窝通信系统，来自基站的扩展/调制的功能操作的框图；
图3是根据本发明的一个示例实施方案的扩频通信设备的框图；
图4是根据本发明的在扩频通信设备中的瑞克接收机的框图；
图5表示根据本发明的在瑞克接收机中的一个瑞克分支；以及
图6表示根据本发明的用于瑞克接收机中的伪噪声发生器。
尽管本发明可以有各种修改和替代形式，但图中只示例地给出了其特定形式并将在下面进行详细描述。不过，应当理解，本发明并不局限于所描述的特定实施方案。相反，本发明将覆盖由附属权利要求所定义的本发明精神和范围内的所有修改、等同以及替代。
详细描述
本发明适用于需要测量来自共享同一信道的其它信号的干扰的码分多址(CDMA)通信系统。本发明尤其适用于直接序列扩频(DSSS)CDMA蜂窝系统，该系统通过将一个传输间隙包括在多个控制信道中的一个中，以传输这些控制信道中的另外一个控制信道的数据而复用这些控制信道。3GPP系统是这种系统，它包括用于复用主要公共控制物理控制信道(PCCPCH)与另外一组信道(称作主要和次要同步信道(SCH))中的数据的基站。尽管本发明并不必须限于这种类型的系统，但利用这种系统的示例实施方案来理解本发明。
现在讨论附图，图1表示将数据从两个控制通路12和14引导入复用器16的基站的内部操作，以及将数据从一个解复用器16’引导入控制通路12’和14’的移动单元的内部操作。在基站中，上控制信道描述第一控制信道，它包括一个传输间隙，在该传输间隙中，第一个控制信道的数据不被传输。复用器16用于将数据从低控制信道通路在该传输间隙中传送数据。在由基站进行上变换以传输之前，数据被从复用器16与其它信息合并。在移动单元中，这两个控制信道通路中的数据被以实质上与基站中的编码顺序相反的顺序解码。
在3GPP系统中，图1的上控制信道12对应于PCCPCH，包括其中PCCPCH数据不被发送的256个码片传输间隙，且较低控制信道14通路对应于来自主要和次要SCH的在PCCPCH中的这256个码片间隙中传输的数据的总和。利用该256个码片传输间隙中进行的干扰测量，移动无线接收机可以计算信噪比(SIR)。有关3GPP系统的额外信息，可以参见“Utran Overall Description(Utran整体描述)，”3GPP TS.25.401(见http：//www.3GPP.org)。
图2表示图1中对于3GPP系统的复用操作，其中使用表示各种信道的扩展/调制的功能操作的框图，各种信道包括如3GPP TS25.213，版本2.3.0(第18页)中描述的PCCPCH和P/S SCH。图2中的设备包括用于下行链路DPCH信道的扩展/调制的电路30、用于SCH和PCCPCH信道的扩展和调制的电路34，以及用于将电路34和36的输出在38合并成为输出信号的加法器36。
扩展/调制电路30包括信号混合电路40-1，40-2，…，40-N，用来混合来自输入DPCH信道的每一个的数据与恰当的OVSF扩展码。信号混合电路的输出反馈给块44和46，以在复变量变量器48中处理和在块50中相加之前推导I和Q分量。然后使用指定的PN码对块50处的输出进行编码复用以作为混合器54的输入。
用于SCH和PCCPCH信道的扩展和调制电路34包括信号混合电路60、62和64，用来使用指定的PN码混合来自PCCPCH和主要及次要SCH信道的数据，以作为混合级66、68和70的输入。混合级66、68和70的输出被处理以推导I和Q分量，由复变量变量器72、74和76处理Q分量，且在块78、80和82将I和Q分量相加。然后使用PN码对这些数据进行编码复用以作为混合器84、86和88的输入。主要和次要SCH信道中的该级上的数据被在加法器90中相加，然后用复用器92将和与PCCPCH中的扩展数据相乘。
按照图1的复用器16的描述来使用复用器92。以这种方式，主要和次要SCH信道被编码复用，并在每个时隙的第一个256个码片中同时被发送，而留下如图1所描述的用于在接收端进行干扰测量的上述传输间隙。
图3是用于执行根据本发明的干扰测量的示例扩频通信设备101的框图。扩频通信设备101用于DSSS CDMA蜂窝系统，其中要发送到扩频通信设备101的码元被用码片速率远远大于该码元的码元速率的伪噪声(PN)参考序列扩展，以便形成一个扩频信号。这种扩频信号被调制到一个载波上以按照所描述的，例如以TIA/EIA过渡标准TIA/EIA/IS-95-A进行传输。
扩频通信设备101接收调制的扩频信号s(t)。在扩频通信设备101中，在子芯片分解中对所接收的被发送的经调制的扩频信号的多径分量进行分解。扩频通信设备101包括一个连接到接收已调制的扩频信号s(t)的天线103的接收机前端102。前端102包括用于过滤和放大所接收的信号s(t)的前端块104，以及一个以混合器105的形式连接到本地振荡器106的载波解调器，用来解调所接收的信号s(t)。扩频通信设备101可以是只接收信号s(t)的不定向设备，或者在多数应用中，设备101可以是双向通信设备。
扩频通信设备101还包括一个发送机分支107，给出了其功率放大器108。发送机分支107用于产生如前述TIA/EIA过渡标准文件中所描述的扩频信号。混合器105将以正交基带信号sI(t)和sQ(t)形式的已调制扩频信号提供给抽样器109，以从信号sI(t)和sQ(t)中获得正交基带抽样值sI(nTs)和sQ(nTs)，其中t是时间，n是一个整数，1/Ts是超过所接收的信号s(t)的码片速率的抽样速率。扩频通信设备101通过将抽样值与和发送码元所用的伪噪声参考序列相同的本地产生的伪噪声序列相关，来恢复指定给它的码元或比特。
为了执行对于所接收的已调制信号的目的多径分量的这种相关和合并，扩频通信设备101包括一个瑞克接收机110和一个传统的信道估值器111。信道估值器111在子芯片分解中从抽样值sI(nTs)和sQ(nTs)中估计指定给它的多径分量的信道特性，并将信息提供给瑞克接收机110的分支，其抽样以处理(来自抽样值sI(nTs)和sQ(nTs)的流)如图3中用粗箭头所示的该信息。信道特性由相关结果表示，在码片间隔内，信道估值器111确定这种相关结果的本地最大值以及相应的抽样位置。
图3的瑞克接收机110还用于测量对应于PCCPCH中的传输间隙的码片间隔中的干扰。这可以使用包括下面连同图4所讨论的示例方案的例子的各种方案之一来获得。在该示例应用中，所测量的干扰被传送到处理器113，该处理器使用所接收的信号的信号强度来计算SIR。
扩频通信设备101还包括码元探测装置112、连接到瑞克接收机110的处理器113、信道估值器111和码元探测装置112。可以按常规实现这些块中的每一个。
图4是根据本发明的扩频通信设备101中的瑞克接收机110的框图。瑞克接收机110包括多个接收机分支，k+1个瑞克分支，其中k是一个整数。所给出的是瑞克分支120、121、122和123。相应的瑞克分支1，2，…，k提供输出信号R1，R2，…，Rk到分集合并器124，该分集合并器将这些输出信号分集合并以形成多径接收的分集合并信号S。处理器113控制到单独瑞克分支的功率，从而使用功率控制线p1，p2和p3关闭未使用的瑞克分支的电源。粗箭头指示来自信道估值器111的信息。信息包括用于将提供给瑞克分支120、121、122和123的伪随机序列与所接收的信号s(t)中隐含出现的伪随机参考序列进行同步的同步信息。在根据上述TIA/EIA过渡标准文件的扩频系统中，使用在215个码片后重复的参考序列来确定同步。
瑞克分支123提供一个由常规的IIR滤波器使用来估计干扰(输出“I”)的输出信号Rk+1。开关126被控制与PCCPCH同步，以便输出信号Rk+1在传输间隙的重要部分或者全部中被连接到IIR滤波器125。在用于3GPP系统的典型应用中，输出信号Rk+1在整个256个码片传输间隙过程中被连接到IIR滤波器125。响应于一个预定的抽样周期，IIR滤波器125输出干扰“I”到处理器113，以确定上面连同图3所讨论的SIR。
图5表示瑞克分支120的示例结构，其与图4的瑞克分支120、121和122的结构相同。瑞克分支120包括一个下降抽样器130，从信道估值器111接收下降抽样信息DSI，指导下降抽样器111哪些抽样要被从输入抽样流sI(nTs)和sQ(nTs)中清除，以便用一个子芯片分解选择多径分量。瑞克分支120还包括数据解扩器131、本地伪噪声参考发生器、相位估值器133以及相干合并器134，在相干合并器134中相干合并数据解扩器131和相位估值器133的输出。
图4的瑞克接收机123可以用与图5的瑞克分支120类似的方式构造，不同点在于瑞克分支123不需要诸如瑞克分支120的相位估值器133这样的相位估计块。这样，图4的瑞克接收机123对应于图5所示的瑞克分支120，但除去了相位估值器133和连接线135和136。
图6描述了用于瑞克接收机110的瑞克分支(例如120)的伪噪声发生器132。伪噪声发生器132包括一个提供同相和正交伪噪声码PNI和PNQ的伪随机噪声码发生器140，还包括一个提供所谓的沃尔什码WLS的沃尔什码发生器141。伪噪声发生器132还提供一个转储信号DMP用来控制读取数据解扩器131和相位估值器133。伪随机发生器132由信道估值器111同步，以将本地产生的伪噪声参考序列与所接收的指定给瑞克接收机110的信号中的伪噪声参考序列同步。在所给出的例子中，瑞克接收机110能够处理在窄带DSSS CDMA系统中产生的如IS-95-A系统中所描述的信号。
因此，本发明提供了测量特定类型的CDMA蜂窝通信系统中的业务干扰的正确方法和设备。本发明的实施方案的优点是可以用直接方式实现，而不需要额外代码的繁重维护。尽管参考特定实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员应当认识到可以对它们做出许多改变。例如，图中所示的各种块代表可以用离散的、半可编程、完全可编程的信号处理技术实现的功能块以及它们的各种组合。此外，技术人员应当认识到，用于示范特定操作的各种接收机块只是作为例子提供的，并不是为了限制本发明；也可以使用其它的接收机设备。这些以及其它实施方案不能够偏离下面的权利要求中提出的本发明的精神和范围。

Claims (23)

1.一种用于DSSS CDMA通信的信号接收方法，包括：
-在所接收的通信信号中定位与另一个信道复用的第一控制信道，该第一控制信道使用一个第一PN码，该第一PN码不同于由所述另一个信道使用的另一个PN码；
-在该第一控制信道中选择一个传输间隙；；
-在传输间隙中测量来自其它无线链路的干扰；以及
-作为所测量的干扰的功能，确定对于所接收的通信信号的信号质量。
2.如权利要求1的方法，其中选择传输间隙包括标识一个不大于256个码片的码片间隔。
3.如权利要求2的方法，其中确定对于所接收的通信信号的信号质量包括确定一个信噪比。
4.如权利要求1的方法，其中选择传输间隙包括标识其中提供了对于所述另一个控制信道的数据的码片间隔。
5.如权利要求4的方法，其中码片间隔是256个码片。
6.如权利要求1的方法，其中第一控制信道是一个主要公共控制物理信道。
7.如权利要求1的方法，其中第一控制信道是一个主要公共控制物理信道，并且其它控制信息包括对于至少一个其它控制信道的数据。
8.如权利要求1的方法，其中第一控制信道是一个主要公共控制物理信道，并且其它控制信息包括对于主要同步信道和次要同步信道的数据。
9.如权利要求1的方法，还包括解调指定在所接收信号中的别处接收的信号，以及确定一个其中传输对于第一控制信道的数据的CDMA时隙，其中在传输间隙测量来自其它无线链路的干扰包括测量已解调信号的功率等级。
10.一种用于DSSS CDMA通信系统中复用主要公共控制物理控制信道数据和次要信道数据的信号接收，并在扩展数据时使用正交可变扩展因数和PN码的方法，该方法包括：
-使用相应的正交可变扩展因数和PN码解扩所接收的通信信号，并在所接收的通信信号中定位主要公共控制物理控制信道；
-在主要公共控制物理控制信道中选择包括码片周期的一个时间间隔，该时间间隔对应于其中在主要公共控制物理控制信道数据中有一个传输间隙并且其中传输次要信道数据的一个时间间隔；
-在传输间隙中测量干扰，并从中确定对于所接收的通信信号的信噪比。
11.如权利要求10的方法，还包括解调指定在所接收信号中的别处接收的信号，以及确定一个其中传输对于第一控制信道的数据的CDMA时隙，其中在传输间隙测量来自其它无线链路的干扰，包括测量已解调信号的功率等级。
12.一种用于DSSS CDMA通信的信号接收设备，包括：
-用于在所接收的通信信号中定位与另一个信道复用的第一控制信道的装置，所述第一控制信道使用一个第一PN码，该第一PN码不同于由所述另一个信道使用的另一个PN码；
-用于在第一控制信道中选择传输间隙的装置，其中在所述传输间隙中传输与第一控制信道的数据不同的数据；
-用于在传输间隙中测量干扰并且用于作为所测量干扰的功能来确定所接收的通信信号的信号质量的装置。
13.一种用于在DSSS CDMA通信系统的信号接收设备，该设备复用主要公共控制物理控制信道数据与次要信道数据，并在扩展/调制数据时使用正交可变扩展因数和PN码，该设备包括：
-用于使用相应的正交可变扩展因数和PN码解扩所接收的通信信号并在所接收的通信信号中定位主要公共控制物理控制信道的装置；
-用于在主要公共控制物理控制信道中选择包括码片周期的一个时间间隔的装置，该时间间隔对应于其中在主要公共控制物理控制信道数据中有一个传输间隙并且其中次要信道数据被传输的时间间隔；以及
-用于在传输间隙中测量干扰并从中对于所接收的通信信号确定信噪比的装置。
14.一种用于DSSS CDMA通信的信号接收设备，包括：
-用于解调所接收的通信信号的接收机前端；
-信号抽样电路，它连接到接收机前端，并用来在所接收的通信信号中定位与另一个信道复用的第一控制信道，该第一控制信道使用一个第一PN码，该第一PN码不同于由所述另一个信道使用的另一个PN码；以及
-信号处理器，它连接到数据抽样电路，并用来在第一控制信道中选择一个传输间隙，其中传输与第一控制信道的数据不同的数据，并在传输间隙中测量干扰，并作为所测量干扰的功能，确定所接收的通信信号的信号质量。
15.如权利要求14的设备，其中接收机前端包括一个下变换器。
16.如权利要求15的设备，还包括用于定位其中传输对于第一控制信道的数据的CDMA时隙的CDMA时隙同步器。
17.如权利要求16的设备，其中在传输间隙中来自其它无线链路的干扰对应于解扩的信号。
18.如权利要求17的设备，其中数据抽样电路包括一个瑞克接收机。
19.如权利要求14的设备，其中数据抽样电路包括具有多个瑞克分支电路的瑞克接收机，每个瑞克分支电路包括一个PN发生器和一个数据解扩器。
20.一种用于DSSS CDMA通信的信号接收设备，包括：
-一个用于下变换所接收的通信信号的接收机前端；以及一个信号处理器，包括：
-一个数据抽样电路，它连接到接收机前端并用于在所接收的通信信号中定位与另一个信道复用的第一控制信道，该第一控制信道使用一个第一PN码，该第一PN码不同于由所述另一个信道使用的另一个PN码，以及
-一个瑞克接收机，它连接到数据抽样电路，并用来在第一控制信道中选择一个传输间隙，其中传输与第一控制信道的数据不同的数据，用来在该传输间隙中测量干扰，并用来作为所测量干扰的功能，确定对于所接收的通信信号的信号质量。
21.如权利要求20的信号接收设备，还包括多个基站，每个基站被配置和安排来产生由接收机前端接收的通信信号，并将第一控制信道与所述另一个信道复用。
22.如权利要求20的信号接收设备，其中瑞克接收机包括一个用于选择第一控制信道的专用瑞克分支。
23.如权利要求22的信号接收设备，其中每个基站还被配置和安排来产生作为指定给其它瑞克接收机的通信信号的干扰。
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