CN1283898A

CN1283898A - 一种估算数字移动通信系统中无线信道误码率的方法

Info

Publication number: CN1283898A
Application number: CN 99109665
Authority: CN
Inventors: 朱浩冰; 叶军波; 潭竹; 孙卫平
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-02-14
Anticipated expiration: 2019-07-06
Also published as: CN1120577C

Abstract

一种估算数字通信系统中无线信道误码率的方法,对解调后信号M作一次Q电平量化,得到相应码元的权值及比特度量,再据此进行软判决维特比译码及卷积编码,根据译码输入序列M各个码元权值、以及编码输出信号序列N的各个码元权值的绝对值之和的比值计算出无线信道的误码率。这种估算方法无需对测试图样收发环回测试,基本不占用系统资源,在数字通信尤其无线通信领域中有广阔应用前景。

Description

一种估算数字移动通信系统中无线信道误码率的方法

本发明属于通信技术领域，更具体地说，涉及一种估算数字通信系统中无线信道质量尤其是误码率的方法。

在通信系统中，信道质量是判断数字移动通信系统性能的重要依据。而在数字通信系统中，测试信道误码率所采用的常规测试手段是收发码环回测试，即在发送端发出一段固定的测试图样，而在接收端将接收到的已经过此信道的图样与原先的测试图样作比较，从而得到当前信道的误码率。但是在实时通信中，这种测试手段显然很有局限，比如不可能为测试信道误码率而中断正在进行的通话，也不可能为了做信道测试而在有用信息比特中穿插进大量测试比特。总之，这种传统的测试方法造成对系统资源的严重浪费。

另一方面，以GSM蜂窝系统为例，信道质量的好坏是判断是否需要进行信道切换的重要依据，而实际上，却仅能通过手机上报的信道质量消息得到下行信道的通信质量，对于上行信道，却无法实时地计算出其确切的信道误码率。

本发明的目的是提供一种估算数字移动通信系统中无线信道误码率的方法，这种方法可以克服现有技术的缺点，在发送端不发送固定图样的条件下，直接对接收端收到的有用信息进行信道误码率估算。

本发明的目的还在于提供一种估算数字移动通信系统中无线信道误码率的方法，这种方法可以实时地计算出上行信道的确切的信道误码率，而无须中断正在进行的通信。

本发明的上述目的是这样实现的，构造一种估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对收到的信道数据进行解调得到译码输入序列M，

对译码输入序列M进行译码，

对译码结果进行编码，得到编码输出序列N，

计算译码输入序列M的各码元权值Mwi的绝对值之和为A，

计算编码输出序列N的各码元权值Nwi的绝对值之和为B，

计算无线信道误码率为(1-A/B)*100％。

其中，对译码输入序列M进行译码包括以下步骤：1)对译码输入序列M进行Q(Q大于2)电平量化以得到相应码元对应的权值MWi以及相应的二进制码元的比特度量；2)根据上述权值和比特度量，进行软判决维特比译码。

其中，对译码结果进行编码可以是各种编码多项式的卷积编码。

其中，编码输出序列N可以在所述软判决维特比译码过程中得到。

其中，这样计算编码输出序列N的各码元权值Nwi，对码元“0”、“1”分别规定其权值为Q电平量化绝对值最大、符号相反的两个数值。

实施本发明提供的估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，经过实践考验，证明是一种简洁明了且基本不占用系统资源的一种行之有效的测试手段，在数字通信尤其无线通信领域中有广阔应用前景，这种方法较之传统的信道质量测量方法有着明显的灵活性，无需对固定的测试图样进行收发环回测试，即可以利用各种信道编译码的特性灵活地估算出通信质量。

结合附图和实施例，对本发明的特点作进一步说明。

附图1是本发明方法应用在GSM系统中时，信号数据处理过程的示意图。

下面，以GSM数字蜂窝通信为例，对本发明提出的信道误码率估算方法的原理、过程和特点，加以详细说明。

如图1所示，在GSM系统中，信息是分帧传输的，基站接收到的数字信息A经解调器100解调成解调信息即译码输入序列M，将该信号送给信道译码器200之前进行Q电平量化，得到相应相应码元对应的权值经译码的信号序列B，本发明方法对上行信道进行通信质量估算的核心是对信道译码的结果(信号序列B)再进行一次相应的编码，通过将此编码结果(信号序列N)与译码器200的译码输入序列M作比较即可计算出当前帧在不经过信道译码(200)时的误码率，可以延伸为此无线信道的通信质量。

建立本发明方法的一个前提，就是假定译码结果是所期望的完全正确的结果。这种假设对于纠错能力很强的码来说是可以认可的，在此，以常用的卷积码为例加以说明。

对于卷积码来说，其相应的译码方式一般为维特比译码。维特比译码本身是一种最大似然译码，其特点是纠错性能很好。尤其是软判决的维特比译码，是无线通信中常用的误差控制方式，但是它的最大似然特点决定了我们无法知道其译码结果到底是不是我们所真正期望的结果，那么以这种方式估算出来的信道质量和实际信道质量可能会存在一点点差距，所以说在此处，前文所提到的假设可能会有风险。但如果从另一角度来考虑，正常通信的绝大部分时间是建立在信道误码率低于差错控制的最大容许范围之内，如在GSM系统中，由于在业务信道建立之前已建立了信令信道，假如信道质量很差的话，信令信道也无法建立；即使是无线信道突然受到很大的干扰，这段干扰也一定会导致按此方式估算出的信道质量结果相应地变差，因此仍然可以将估算的结果作为是否需要作信道切换的依据，所以前述风险也可忽略。

此处，以常用AWGN信道作为来模拟实际信道，对于约束长度为K、码率b/n(bcl)的卷积码，其比特误码率满足以下条件：其中，T为根据Mason公式计算出的该码型的生成函数，比特权重，Z为分支权重，对于AWGN信道来说，Z=e^-Eb/I0，其中E_b/I₀为能量干扰密度比。

以最简单的K=3、r=1/2的卷积码为例，其生成函数为

根据上面的公式计算，当E^b/I⁰ 为3时，可以得到此码型的比特误码率上界大约为0.004。也就是说，在这种情况下，按照前文提出的信道质量估算方法，其估算结果与实际结果的偏差小于0.4％。当然，这只是最简单的一种卷积码，一般都不用在实际的通信系统中，在移动通信系统中常用的一些卷积码都要比这种卷积码还要好很多。例如GSM系统采用k=5，r=1/2或1/3，CDMA采用k=7或9，r=1/2或1/3的卷积码。所以说，利用这种信道质量估算方法估算出的结果与实际情况相比十分接近。

为使估算出的信道误码率更接近于实际值，对误码率的计算已不同于本专利申请人提出的另一个同样主题的发明申请中提到的法尔码估算误码率的方法，而是采用权值比较方法，这将使估算结果更接近于实际情况。因为软判决维特比译码的核心思想是在译码判决之前，对输入序列M做一次Q电平量化(Q＞2)，以得到相应码元对应的权值，比如，权值可以分别是-5、-4、-3、-2、-1、1、2、3、4、5，每-种可能的权值将与二进制码元1和0分别有一个对应的比特度量，这些比特度量和码元对应的权值即是进行软判决维特比译码的依据，在这里对软判决的过程不作具体详述。译码完成后，通过对译码结果再做一次编码即可得到我们所需要的比较序列N(实际上，对译码结果再做一次编码是多余的，在译码判决完成后已经可以知道我们所需要的序列N了)，因为预先的假设是序列N所有码元都是正确的，所以序列N的每一个码元的权值就都应是最高值(码元“0”对应的权值为5、码元“1”对应的权值为-5，或者反过来定义)，此时我们就可以估算无线信道的误码率了，其公式表示如下：

本发明提出的一种估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，不仅适用于GSM通信系统，而且适用于各种数字通信系统的无线信道的误码率估算。

Claims

1、一种估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于包括以下步骤：对收到的信道数据进行解调得到译码输入序列M，对译码输入序列M进行译码，对译码结果进行编码，得到编码输出序列N，计算译码输入序列M的各码元权值Mwi的绝对值之和为A，计算编码输出序列N的各码元权值Nwi的绝对值之和为B计算无线信道误码率为(1-A/B)*100％。

2、根据权利要求1所述的估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于，所述对译码输入序列M进行译码包括以下步骤：对译码输入序列M进行Q(Q大于2)电平量化以得到相应码元对应的权值MWi以及相应的二进制码元的比特度量，根据上述权值和比特度量，进行软判决维特比译码。

3、根据权利要求1或2所述的估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于，所述对译码结果进行编码是指进行卷积编码。

4、根据权利要求2所述的估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于所述编码输出序列N在所述软判决维特比译码过程中得到。

5、根据权利要求2所述的估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于，所述编码输出序列N各码元权值Nwi这样计算，对码元“0”、“1”分别规定其权值为Q电平量化绝对值最大、符号相反的两个数值。

6、根据权利要求1或2所述的估算数字通信系统中无线信道误码率的方法，其特征在于，所述对译码结果进行编码可以是各种编码多项式的卷积编码。