CN1370360A - 在电信系统中估计小区间干扰的方法 - Google Patents

Abstract

这里描述了一种方法,该方法通过识别其中没有信号的相关窗口中的某些或所有位置来获得接收机噪声加小区间干扰的估计,并对这些位置所做的测量取平均,以提供希望的估计。然后使用这些估计来允许更有效地实现动态信道分配(DCA)。

Description

在电信系统中估计小区间干扰的方法

本发明涉及移动电信中或者涉及移动电信的改进，更具体而言是涉及同信道干扰估计。

UMTS陆地无线接入(UTRA)-时分双工(TDD)系统是基于码分多址(CDMA)和混合时分多址(TDMA)和TDD的组合。(UMTS是本领域技术人员所理解的通用移动电信系统的缩写。)

由于UTRA TDD是蜂窝系统，所以采用空间再用方案，其中相同的频率被用于每个小区，但是来自TDMA结构的不同时隙被或者是在短期或者是在长期分配给不同小区。在3 GPP标准中，每个帧中有15个TDD/TDMA时隙。其中的一些被永久分配用于特定用途。其余的用于分配给小区。例如，如果时隙1到12可用，则三小区再用模式可以被建立，其中时隙1到4被分配给基站A，时隙5到8分配给基站B，时隙9到12分配给基站C。在每个分配中，一些时隙可以被分配给上行链路，而另外一些分配给下行链路操作。(众所周知，在一个电信小区中，上行链路操作指从移动台到基站的数据传送，下行链路操作指从基站到移动台的数据传送)。基站A、B和C的组可以是如本领域技术人员众所周知重复的小区的典型“群”。

尽管以这种方式分配时隙是可能的，但是它有一个缺点，即需要时隙分配的仔细规划。此外，由于随着业务量密度的改变而根据需要来改变时隙的分配是困难的，所以时隙分配是不灵活的。

为了克服这些缺点，在UTRA TDD中建议采用动态信道分配(DCA)，其中以趋于最佳性能的方式动态执行时隙的分配。为了实现DCA，需要对于系统中的各种设备，即基站和移动台执行各种测量。特别地，每个移动台需要测量小区间干扰的等级。同样，基站也需要测量小区间干扰的等级。

在UTRA TDD的TDMA/TDD结构内，每个时隙中的传输包括一个信号“字符组”，其包括三个部分，即第一数据域、中间漫步(midamble)域，该域含有用于提供训练序列的中间漫步码，还包括一个第二数据域。

应当理解，UTRA TDD还含有一个CDMA部分，其中几个扩频已调信号可以同时在任何给定时隙中。这样，例如，可以在一个给定时隙中发送其中的每一个使用一个不同扩展码的八个信号。每个信号包括其本身的唯一数据域和中间漫步码。这样，对于每个信号的第一个数据域被在对于每个信号的中间漫步码(每个中间漫步码是不同的)之后同时发送，之后是第二数据域。

在下行链路方向，在从基站节点发送之前，所有信号被加在一起。在上行链路方向，一个或多个移动台的每一个可以在一个给定时隙中发送一个或多个信号。

UTRA TDD使用对于中间漫步码的高度优化的结构。该结构已经被用来允许以这样一种方式从一个给定中间漫步码中获得信道估计，即基本上消除了来自在相同时隙发送的其它中间漫步码的干扰。在ETT，1994年1-2月，第5卷，第1期，第39-50页，Bernd Steiner和PeterJung的题为“Optimum and Suboptimum Channel Estimation for theUplink of CDMA Mobile Radio Systems with Joint Detection(用于CDMA移动无线系统的上行链路的具有联合检测的最佳和次最佳信道估计)”中描述了这个方法的细节。应当指出，尽管该论文的题目只指上行链路，但是其中所描述的技术也是有用的，并适用于UTRA TDD的下行链路。

上述论文描述了一种系统，其中对于一个给定基站，相同的基站代码被用于所有中间漫步码。随着对基站代码的扩展的循环位移，可以获得用于不同信号传输的不同中间漫步码。

在传统的接收机中，可以从中间漫步码中通过与其码相关而形成信道估计。不过，如果这样做，则将有来自其它信号中的其它中间漫步码的基本干扰，由于它们不理想的互相关特性。在上述论文中描述的方案中，执行对中间漫步码的循环相关。对于循环相关的参考是中间漫步基础码(base code)的“逆”。

该“逆”的获得或者是通过构成由基础码形成的托普雷茨(Toeplitz)矩阵的逆并将第一行的顺序倒置，或者是通过构成基础码的离散付立叶变换，取每个值的倒数，然后执行逆离散付立叶变换并将顺序倒置。对波形的逆的相关等价于卷积。一个码与其逆的卷积基本上生成一个脉冲。

基础码是通过计算机搜索以得到一个合理的均匀(flat)频谱，特别是避免幅度中将导致逆频谱中的波峰的深波谷。

提供中间漫步码的基础码中的位移被选择以超过最大延迟扩展加对于期望无线信道的不定性。这样，循环相关器的输出将是由位移分开的对于每个信号的一组脉冲响应。

但是，通过循环相关器输出的相当大数量的位置不含有信号功率。如果没有接收机噪声或小区间干扰，则忽略由趋于扩展到多径的响应的接收机和发送机滤波而引起的效应，“无信号”位置中的电平将等于零。这直接来自与对逆码的循环卷积。这样，通过形成在“无信号”位置中的模平方的能量测量提供了接收机噪声和不被小区内信号破坏的小区间干扰的测量。

因此，本发明的一个目的是提供一种识别其中没有信号的相关窗口中的一些或所有位置的方法。

本发明的另一个目的是提供一种方法，用于将所识别位置处所做的测量取平均以获得接收机噪声加小区间干扰的估计。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法，用于获得在一个移动电信系统中有一个或多个同时共信道小区内干扰信号的情况下，获得小区内干扰的估计，该移动电信系统包括多个小区，每个小区有一个基站和多个与之相关的移动台，所述方法包括在一个或多个小区和一个或多个基站或移动台中的步骤：

将信道估计窗口与小区间干扰测量互相干扰的一个或多个同时共信道小区内信号的每一个相关；

为每个信道估计窗口识别信号路径位置；

确定没有信号分量的信道估计窗口中的那些位置；以及

使用没有信号分量的位置中的测量来提供小区间干扰的估计。

有利地，通过执行对相邻小区的中间漫步码的循环相关，将可能获得干扰环境的更丰富特性，从而允许实现更有效的DCA。

为了更好地理解本发明，下面举例讨论附图，其中：

图1表示对于具有八个码的上行链路的一组码的幅度；以及

图2表示对于一组下行链路信道估计的脉冲响应。

图1表示具有八个码的示例上行链路。不过，应当指出，码8没有被发送。应当理解，所构成的估计是复数值，尽管为了清楚起见，图1中只示出了这些估计的幅度。

在下行链路中，路径对于所有中间漫步码都是相同的。不过，发送多个中间漫步码以提供关于在时隙中的每个信号中发送功率的信息仍然是不恰当的。对于每个信号，如果将与用于数据域相同的功率用于中间漫步域，则这是适用的。图2示出了一组下行链路信道估计。注意，既然是这样，所有脉冲响应都是可定标的拷贝。

下文涉及包括一个基站和至少一个移动台的一个电信小区中的下行链路。在每个帧中从每个基站在一个时隙中发送一个广播控制信道(BCCH)。因为其广播特性，该信号必须用足够的功率来发送以便到达小区中的每个位置。这样，自动发送功率控制并不适用于该信号。每个加入一个给定基站的移动台都应当能够接收其BCCH并且相关的中间漫步码应当是强壮的。

这样，与BCCH相关的信道估计窗口应当是识别信号路径位置的有效手段。这可以通过为测量应用一个阈值来实现。该阈值可以用两种方法之一确定。

在一种方法中，如果测量窗口比所预期的延迟扩展宽，则界限(margin)可以用于小区间干扰加接收机噪声的测量。如果该界限足够大以提供足够多的测量，则不需要采取进一步的操作。不过，另一方面，如果界限不足够大，则可以使用从界限中的测量获得的小区间干扰加接收机噪声的相对差的估计来设置阈值等级。阈值等级可以被设置在所测量小区间干扰加噪声的某个恰当的倍数。然后，另外的测量被对阈值等级比较，并且那些超过阈值等级的被指定为含有信号分量。

注意，通过在几个帧上取测量的平均，整个过程可以在更少的误导信号分量和更少的错误检测的纯噪声(noise-only)分量方面进行得更有效。

一个替代方法需要识别当没有“界限”时适用的信号分量。该方法包括步骤：

i)按照幅度的降序来排列所测量的能量，并选择N个最强的能量作为含有信号分量。对于N的恰当值例如可以是3到12。

不过，如果有少于N的实际信号分量，则纯噪声分量将被错误地指定为含有信号分量。这可以通过执行一个两步过程来克服，其中第一个阶段被用于确定一个阈值等级，如上所述，信号能量被与该阈值等级相比较以识别信号分量，第二步是将所测量的能量按幅度的降序排列。

ii)使用其中没有找到信号分量的位置来形成小区间干扰加接收机噪声的测量。然后，该测量被用来与上述识别信号分量相同的方式来设置阈值等级。

一旦信号分量的精确列表被获得，它就可以被用来从当没有找到信号分量时的位置中的测量获得小区间干扰。对于前面的方法，通过将测量在多个帧上取平均，该过程可以被进行得更有效。

在所描述的方法中，信号分量被在特定位置识别。实际上，必须理解，每个码片对信号滤波和抽样一次。如果抽样发生在滤波器响应的峰值，则对于一个特殊的多径分量来说，除了峰值响应位置之外的位置，名义上是零响应。这是真实的，因为发送机和接收机滤波器响应的组合典型地被选择来提供一个整体奈奎斯特响应。

不过，如果在任何其它位置进行抽样，则将在周围位置有非零电平的响应。例如，如果抽样精确地在峰值响应位置之间的一半处进行，则将有两个相等的幅度响应，伴随着关于中心响应对称分布的附加响应。如果发送和接收机滤波器响应都是频域中平方根升余弦，具有对于UTRATDD规定的0.22的超额带宽因子，则相对于中心响应的这些响应的幅度将是：

编号                      等级(分贝)

 1                         -10.8

 2                         -18.1

 3                         -26.4

 4                         -41.2

 5                         -40.9

 6                         -37.6

 7                         -39.9

 8                         -47.5

 9                         -59.8

 10                        -47.8

检测到的高于阈值等级的响应可能有低于阈值的相关响应。这个问题可以通过在所检测响应周围设置一个窗口来解决，其中将不进行小区间加接收机噪声测量。这可以为了简单起见用固定宽度窗口的形式来进行，也可以用由幅度确定的窗口来进行。

在由幅度确定的窗口的情况下，测量信号响应对小区间干扰加接收机噪声的大约比率。然后，从测量中排除最坏情况抽样将导致小区间干扰加接收机噪声电平之下10分贝多的响应的任何位置。

进一步的精确是寻找相邻的峰值响应对。根据相对幅度，相关响应的大约等级将被预测。

假设信号多径分量的位置由与BCCH时隙中的BCCH相关的中间漫步码的测量来识别。不过，应当理解，所接收的信号功率和小区间干扰加接收机噪声的等级随不同的时隙而变化。因为BCCH是广播发送，所以它应当被以最大功率发送。这样，从绝对信号功率的观点来看，对于基于BCCH测量的信号分量的位置的窗口设置对于其它时隙也是恰当的。不过，如果小区间干扰在其它时隙中更低，则在破坏测量方面出现的信号效应将更严重。在这种情况下，有两个选择：

a)识别在相关时隙中的路径；或

b)使用具有一个适当规定的固定窗口的BCCH时隙。

应当理解，尽管参考BCCH时隙中的测量和对于识别信号路径位置的中间漫步码的使用描述了本发明，但是本发明同样适用于关于其它码和/或其它时隙的测量。

一旦已经识别了对于小区同干扰加接收机噪声的测量的可用位置，则可以在或者是在工作中或者是被分配给下行链路操作的基站的一个小区的任何时隙中执行这种测量。不需要使用所有的测量位置。以增加的测量方差为代价，通过采用更少的测量抽样，可以减小计算复杂度。此外，不需要在每个帧的每个时隙中执行测量。

此外，在移动台能够确定在一个指定时隙中的一个特定码未在使用中时，对于该码的通过测量窗口的所有相关器位置都是可用的。当测量没有被分配给移动台附属的基站的时隙中的小区间干扰加接收机噪声时，可以执行不需要对基站码的逆取相关的测量，因为在这种情况下没有小区内干扰要被消除。

如前面提到的，对于DCA方案的进一步改进可以通过使移动台使用其相邻基站的逆中间漫步码来相关而获得。这可以用两个不同方法来被使用。

一个方法是测量相邻小区的BCCH中的信号能量。已知在其BCCH信号上基站的发送功率，这将给出对于相邻基站的路径损耗的测量。当移动台将该信息发信号回网络时，已知在所有被分配的码上的所有其下行链路时隙中的相邻基站的发送功率，后者将能够在移动台预测来自相邻基站的干扰等级。

另一个替代方法是安排移动台来使用前面描述的任何技术测量小区间干扰加接收机噪声，除了逆中间漫步码是相邻小区的中间漫步码之外。既然是这样，移动台在测量小区间干扰，好像它属于相邻小区一样。这样，所测量的小区间干扰将不同于在通常情况下测量的，因为它不含有应归于相邻基站的分量，而是含有通常被认为是小区内干扰的分量。既然是这样，在这两种情况下的测量可以被相减以提供小区内信号功率与来自所选择相邻小区的小区间干扰分量之间的差。由于可以容易地测量小区内信号功率，所以可能计算来自所选相邻小区的小区间干扰的分量。

如果对于对应于重要相邻基站的多个中间漫步码执行上述过程，则系统操作中涉及的无线路径的完整特性将是可能的。

Claims (8)

1.一种在一个移动电信系统中有一个或多个同时共信道小区内信号的情况下，获得小区间干扰的估计的方法，所述移动电信系统包括多个小区，每个小区有一个基站和多个与之相关的移动台，所述方法包括在一个或多个小区和一个或多个基站或移动台中的如下步骤：

a)将一个信道估计窗口与一个或多个同时共信道小区内信号的每一个相关，所述同时共信道小区内信号与小区间干扰的测量互相干扰；

b)识别对于每个信道估计窗口的信号路径位置；

c)确定没有信号分量的信道估计窗口内的那些位置；

d)使用没有信号分量的位置中的测量来提供小区间干扰的估计。

2.根据权利要求1的方法，其中步骤b)包括将一个阈值应用到每个信道估计窗口中的测量。

3.根据权利要求2的方法，其中阈值被在所测量小区间干扰加噪声的一个倍数。

4.根据权利要求1的方法，其中步骤b)包括测量信道估计窗口中的能量，将所测量的能量按幅度的降序来排列，并选择预定数量的最强的所测量能量作为含有信号分量，其余能量涉及其中没有信号分量的位置。

5.根据权利要求1到4的任何一个的方法，其中信道估计窗口是一个固定宽度窗口。

6.根据权利要求1到4的任何一个的方法，其中信道估计窗口是由幅度确定的。

7.根据权利要求6的方法，还包括步骤：测量信号响应与小区间干扰加接收机噪声的比率以排除来自测量的信号位置。

8.根据权利要求6或7的方法，还包括步骤：确定峰值响应的相邻对的相对幅度作为低于阈值的相关响应的指示。

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