CN1445955A - 电信系统和接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在CDMA系统中估算功率的方法，在该方法中由接收信号构成一个抽样组(300)。建议的方法重复下列步骤(302到312)，直到执行了一个预定的结束条件：通过抽样组元素的绝对值构成一个绝对值组(302)，设置一个门限值(304)，将门限值与绝对值组的均值相乘计算出一个参考值(306)；将绝对值组中的元素与参考值比较(308)，且通过从抽样组中删除超过参考值的元素构成一个第二抽样组(312)；执行结束条件，根据剩余抽样组估算功率(314)。

Description

电信系统和接收机

技术领域

本发明涉及CDMA电信系统及其使用的用于功率估算的接收机和方法。

背景技术

在CDMA(码分多址)电信系统中估算接收功率很重要，例如在功率控制和切换决定时。在优化调整系统参数时估算信号的平均功率非常重要。从切换算法角度考虑信号功率估算也很重要。

尤其是，例如环境中由于多径传播引起的快速的脉冲式的干扰影响接收信号的质量，准确估算功率就很重要。脉冲干扰用于估算功率的方法，因此，功率估算会失败。用于CDMA电信系统中的功率估算算法力图滤除接收信号中的快速脉冲，并理想化认为他们是简单的。

越来越普遍地使用所谓稳健方法，即控制-加权方法消除电信系统中的脉冲式干扰。该稳健方法对各个观测值中大的变化不敏感，如接收信号中类似脉冲式的干扰。以前技术中的稳健方法利用所谓的顺序统计，其基本的思路是检测并消除根据以变量值为基础设置的观测组的有关特性观测到的干扰。一种前面技术中的稳健方法是所谓的中值型滤波。对于这种用于估算功率的前面技术的中值型滤波已经作过非常详尽的描述，例如，2001年3月20-23日在台湾桃园召开的第三次IEEE关于无线通信中信号处理先进方法的信号处理研讨会中，C.Tepedelenlioglu和N.Sidiropoulos和G.B.Giannakis发表的《移动通信系统中用于功率估算的中值滤波》第229页至231页。

前面技术中的解决方案存在一个缺点，就是为了能够检测出正确的干扰脉冲需要干扰信号中上的一个预告信息。前面技术中的解决方案在较高的脉冲干扰频率时效果不理想，因此它们不能有效估算。另外，前面技术中的解决方案在实际中难于实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和一个实现该方法的接收机，以便减少与关于前面技术中的缺点。在CDMA电信系统中的一种估算功率的方法已经实现了该目的，在该方法中构成一个接收信号抽样组。在本发明的方法中，重复下述步骤直到执行了一个预定的结束条件：由抽样组元素的绝对值构成一组绝对值；设置一个门限值；用门限值乘以绝对值组的均值计算出一个参考值；将绝对值组的元素与参考值作比较，并且通过从抽样组中删除超过参考值的元素构成一个第二抽样组；执行结束条件，根据剩余的抽样组估算功率。

本发明还涉及一个接收机，该接收机包括从接收信号构成抽样组的装置。通过该装置，本发明的接收机将重复下列步骤直到执行了预定的结束条件：由抽样组元素的绝对值构成一组绝对值，设置一个门限值，用门限值乘以绝对值组的均值计算出一个参考值；将绝对值组中的元素与参考值比较，并且从抽样组中删除超过参考值的元素构成一个第二抽样组，当执行结束条件后，接收机进一步根据剩余的抽样组估算功率。

在独立的权利要求书中揭示了本发明的优选实施例。

本发明的方法和系统具有几点优势。可以获得一种有效估算并且便于实现的解决方案。建议的解决方案不需要干扰的任何预告信息。建议的解决方案还具有一个优点是在脉冲式干扰频率非常高时该方法仍然有效。

附图说明

下面将对本发明连同优选实施例作详尽的描述，参考所附的框图，其中

图1所示是根据提议的解决方案的一个电信系统的例子；

图2所示是根据提议的解决方案的一个接收机的例子；

图3所示是根据本发明的一种功率估算方法的方框图。

具体实施方式

本发明的优选实施例可以应用于CDMA电信系统，其中包括一个或多个基站，和与一个或多个基站通信的大量终端设备。一个基于CDMA的系统中的设备最重要的功能之一是发射功率控制。随着距离的增加，信号强度衰减，一个基站附近的移动台站的信号功率会强于更多的远端基站。系统的最佳工作状态要求移动台站调整它们的发射功率，以便到达基站的信号在功率上尽可能相等。基站也必须按照正确的顺序发送它们的数据，如果不这样它们会在时间上发生偏差。

基本上一个电信系统的结构如图1所示。该电信系统包括一个基站100和多个普通移动用户基站102至106，它们通过双向连接108至112与基站100相连。基站100交换终端设备102至106与基站控制器114的连接，这样将它们转送到系统的其他部分和一个固定网络。基站控制器114控制一个或多个基站的工作。基站控制器114监视无线信号的质量和发射功率，并且处理移动台站的切换。除无线通信发射和接收所需的电器元件外，基站100还包括信号处理器，ASIC电路和多用途处理器，用于处理到达基站控制器114的发射数据，同时控制基站100的运行。基站100可以包括一个或多个发射机/接收机单元。建议的方案中的接收机连同基站100或移动用户电台102至106都可以被替换。

图2是根据建议的解决方案的接收机200的示例。接收机包括一个A/D转换器202，一个功率估算模块204，一个自适应滤波器206和一个控制单元208。接收机还可以包括其他完成接收机工作的装置，如语音信道编码器，调制器和RF部分。另外，该设备包括一个天线201，通过它信号被发射和接收。

接收机200的所有操作都受到控制单元208的控制，典型的是通过一个微处理器和软件或通过单独的组件完成的。A/D转换器202将接收机200接收的连续信号转换为数字形式。自适应滤波器206是一个特殊的滤波器，能够使所需信号仅以非常小的衰减通过并且阻拦所有的其他波形(包括噪声)。在自适应滤波器206之前信号为码片级，通过滤波器后为码元级。功率估算模块204是通过ASIC电路或微处理器和软件实现的。在建议的解决方案中，还可以替换功率估算模块204与自适应滤波器206之间的其他组成部分。

在图2中，由控制单元208控制的A/D转换器202中的抽样是通过在给定的时间间隔上读取连续信号的值来实现的。在每个信号的数字化过程中该抽样间隔一般是恒定的。在对信号数字化后，控制单元208控制功率估算模块204执行操作。在所给例子中，首先，构成来自A/D转换器202的接收信号的一个抽样组，并且由抽样组元素的绝对值构成一组绝对值。功率估算模块204中还要确定一个参考值，这个参考值是由绝对值组的均值和一个预定的门限值产生的。接下来，在估算模块203中将绝对值组元素的值与参考值比较，然后估算模块204删除抽样组中超过上述参考值的元素。估算模块204重复上述步骤，直到绝对值组中没有超过参考值的元素，或估算模块204执行了预定次数的重复循环。然后，在估算模块204中根据剩余的抽样组完成功率估算。

图3是根据建议的解决方案的一种功率估算方法的框图。在步骤300中，构成接收信号的抽样组。接收信号包括热噪声和干扰脉冲。本方法的目的是在确定接收信号功率之前去掉接收信号的脉冲式干扰。它的实现是通过门限值将接收的码片级抽样分成有用组和干扰组。这样有用组就是保留的抽样组，从而去处干扰。假定在步骤300中构成的抽样组是零均值的高斯型，由此抽样序列的幅度是瑞利分布的。在多用户DS-CDMA系统中会达到这种状态，功率控制有效。然而，如果仅有少数用户，或功率控制失效，变量的均值将偏离零，由此幅度成为莱斯分布。

在步骤300中构成抽样组后，进入步骤302，在此由抽样组的绝对值构成一个绝对值组。由于假定所需码片级抽样组是零均值高斯形的，因此通过有用组的绝对值构成的绝对值组是瑞利分布的。事实上，有用组并不是精确的高斯型，但是通过这种假定可以简化方法。所谓稳健方法的目的不是要找到一个可调系统的真实模型本身，而是整体上要达到系统足够好的功能。例如，如果抽样组包括DS信号和热噪声，这些抽样的绝对值就是莱斯分布的。在这种情况下建议的方法仍然能够使用。

在步骤304中，设置门限值，这是在下一步骤306中计算参考值所需的。参考值所要求的门限值是从瑞利分布中得到的。例如，如果要删除抽样组元素的0.1％，门限值最好是2.97。但是，如果要删除抽样组元素的1％，门限值最好是2.42。有用组是零均值高斯型的假定足以用来确定门限值。门限值2.97是不依赖于高斯组方差的全部所需情况都能接受的一个值。在无干扰的情况下门限值2.97导致有用组抽样值的0.1％被误选为脉冲。

在步骤304中完成门限值设置后，进入步骤306，在此通过绝对值组的均值与上述预先确定的门限值相乘计算出一个参考值。接下来，在步骤308中将绝对值组的元素与参考值比较。在步骤310中检查是否执行了一个给定的结束值。这一步的实现是通过，例如，查找绝对值组的元素值中是否有超过参考值的。如果没有找到超过参考值的值，执行结束条件并且进入步骤314估计功率值。然而检测出在步骤310中，绝对值组中有超过参考值的值，不执行结束条件并且继续步骤312，在此将超过上述参考值的元素从抽样组中删除。从步骤312处理过程继续回到步骤302，由此计算剩余抽样组的绝对值组。此后，处理过程又再次顺序执行，直到在步骤310中找不到超过参考值的元素值，或者直到步骤302，304，306，308，310和312已经重复执行了预定的次数。这样，就可以执行结束条件了，例如，当再也找不到超过参考值的元素值，或者步骤302，304，306，308，310和312已经重复执行了预定的次数。

执行步骤314中的功率估算，例如，通过使用一个所谓的经典功率估算器，由此使用公式(1)根据所需剩余抽样组的元素的绝对值的平方的均值，或者使用公式(2)根据所需剩余抽样组的绝对值组的元素的平方的均值实现功率估算： $P_{\mathrm{clas}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|y_i\right|}^2---\left(1\right)$ $P_{\mathrm{clas}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2---\left(2\right)$

其中：

P_clas是功率，

N是元素的个数，

|y_i|是所需剩余抽样组的元素的绝对值，

x_i是所需剩余抽样组的绝对值组的一个元素。

在步骤314中的功率估算也可以通过一种基于瑞利分布的方法实现，由此通过公式(3)完成功率估算： $P_{\mathrm{ray}}=\frac{4}{\mathrm{\π}}{\left(\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2---\left(3\right)$

其中：

P_ray是功率且已在步骤306中计算出括号中所示的绝对值组的元素的均值。

所建议方法的嵌入特性和已经计算出的均值，使得该方法与常规的方法比较更大地简化了功率估算。该方法假定有用组构成了零均值的高斯分布。另外，确定门限值不需要知道有用组的变化。这样，该有用组可以是，例如一个直接的序列信号湮没在零均值的高斯噪声(热噪声)下。这种情况出现在，例如，扩展频谱系统中，其中信噪比处于码片级小于零分贝。通过自适应滤波器206后，依赖于扩展码的长度即检测放大，信噪比提高了。然而，该方法不需要干扰的任何预告信息。

建议的解决方案在脉冲干扰频率非常高时仍能有效工作，例如频率值为0.5。脉冲干扰频率越低。功率估算误差小于总的脉冲功率的30％并且总脉冲频率的误差小于0.2。上述方法在无干扰的情况下也能有效工作。建议的解决方案的工作效果越好，脉冲噪声的频率越低，可以忽略脉冲噪声的功率。这样，该方法也能去掉低频干扰。甚至在干扰脉冲高达抽样的50％时该方法也能工作。

尽管参考所附框图的例子已对本发明做了描述，很明显本发明并不局限于此，在同时提供的权利要求的发明思路的范围内可以做改动。

Claims (12)

1.一种用于在CDMA通信系统中估算功率的方法，在该方法中，由接收信号构成一个抽样组(300)，其特征在于，在该方法，重复下列步骤(302到312)直到执行一个预定的结束条件：

根据抽样组元素的绝对值构成一个绝对值组(302)；

设置一个门限值(304)；

通过将该门限值和该绝对值组的均值相乘来计算出一个参考值(306)；

将该绝对值组中的元素与该参考值比较(308)；且

通过将抽样组中超过该参考值的元素删除构成一个第二抽样组(312)；

执行结束条件，根据剩余抽样组估算功率(314)。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据瑞利分布设置该门限值。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(302到312)重复一个预定的次数后，执行结束条件。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，当抽样组中不包括超过该参考值的元素值时，执行所述结束条件。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据剩余抽样组元素绝对值的平方的均值估算功率。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据瑞利分布的方法估算功率。

7.一种接收机(200)，包括用于由接收信号构成抽样组的装置(201，202，208)，

其特征在于，通过装置(204，208)将该接收机设置成重复下列步骤，直到执行了一个预定的结束条件：

根据抽样组元素的绝对值构成一个绝对值组，

设置一个门限值，

将该门限值与该绝对值组的均值相乘计算出一个参考值，

将该绝对值组中的元素与该参考值比较，且

通过将该抽样组中超过参考值的元素删除构成一个第二抽样组，

当执行了结束条件时，进一步将该接收机设置成根据剩余抽样组估算功率。

8.根据权利要求7的接收机，其特征在于，包括通过瑞利分布设置一个门限值的装置(204，208)。

9.根据权利要求7的接收机，其特征在于，为该接收机设定的结束条件包括执行重复的预定次数。

10.根据权利要求7的接收机，其特征在于，为该接收机设定的结束条件包括为接收机设定的一个比较，在该比较中，发现没有超过该参考值的元素值。

11.根据权利要求7的接收机，其特征在于，包括根据抽样组元素绝对值的平方的均值来估算功率的装置(204，208)。

12.根据权利要求7的接收机，其特征在于，包括通过瑞利分布的方法估算功率的装置(204，208)。

Images