CN1479470A - Cdma接收器中利用控制信号进行sir估计的方法 - Google Patents

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Abstract

CDMA接收器中利用控制信号进行SIR估计的方法，主要用于CDMA通信系统。特点：将控制信号与数据信号以相同的方法进行合成，而从合成的信号中取得精确的SIR估计值，即SIR＝Eb/Nt。优点：避免了背景技术中的不足之处，实现了从合成的信号中取得精确的SIR估计值，解决了人们长期以来想要解决而没有解决的技术难题。

Description

CDMA接收器中利用控制信号进行SIR估计的方法
技术领域：
本发明涉及一种SIR的精确估计方法，主要用于CDMA通信系统。
背景技术：
在3G蜂窝移动通信系统CDMA2000中，移动站(终端)需要向基站以800HZ的频率发送PCBS(能源控制位)，这样基站就可以进行FPC调整以调整其发射功率，PCB的二进制值对应于功率提高或功率降低命令。为了确定发功率提高或是发功率降低命令，移动站(终端)会对入局信号传输进行SIR(信号干扰比)估计，并将其估计者与一预设值进行比较，如果该估计值高于预设值，则会向基站发出功率降低命令；反之，如果把估计者低于预设值，则会发出功率提高命令。
在电信中大家知道，SIR值等于所需信号的位能(Eb)除以干扰信号的频谱密度，干扰信号频谱密度包括了所有对信号造成损害的因素：接收机前端的热噪，其它蜂窝单元的干扰以及本蜂窝单元的干扰。传统的方法是：每个FINGER获得一个SIR估计值，然后对各个SIR求和从而取得最终SIR估计。
发明内容：
设计目的：将控制信号与数据信号以相同的方法进行合成，从合成的信号中取得精确的SIR估计值。
标准的移动站(终端)是一种RAKE接收器，这样的接收器对入局信号进行多次时间偏移(路径偏移)的解调，其中每个时间偏移都与信号到达接收器的路径相关。接收器对某一特定时间偏移进行调解的资源叫做FINGER。通常一个接收器有3或4个FINGER，这些FINGERS的最后输出已时序对齐，并最后合成为一个SIR值比单个FINGER输出要高得多的信号。
在CDMA系统中，每一个基站都会不间断地向移动站(终端)发送控制信号，在该基站服务区的移动站(终端)的接收器利用这些控制信号来帮助解调过程，控制信号层叠在有用的信号上，成为按一定路径到达移动站(终端)的复合信号的一部分，移动站(终端)的每一个FINGER都会将控制信号抽取出来，并将其用于不同FINGER输出信号的相位对齐，这样FINGER的输出就可以一致地合成到一起。
FINGER在将入局信号分离为控制信号以及数据信号以后，就可以用标准技术对数据信号进行Eb+Nt测量；然而由于数据信号是由未知数据调制而成，因此反Eb从Eb+Nt分离出来是困难的，类似的，标准技术还可被用于测量控制信号的能量+Nt，然而由于控制的形态已知，Nt就可以简单地从能量+Nt测量中分离出来。知道了Nt和Eb+Nt以后，很简单地以SIR＝Eb/Nt的公式计算出SIR值来。在以前的做法中，接收器的整体SIR是每一个FINGER的SIR的和。
当Nt值在不同的路径中有显著不同时，以前的近似取值方法表现不好，导致不准确的SIR估计，从而使快速前向功率控制算法的效率下降。如果SIR被低估，控制算法就会使得基站向有问题的用户发出过高的功率。由于在CDMA中同一个射频段由所有用户至上共享，于是就会造成对其它用户的过度干扰。另一方面，如果SIR被高估，基站没有向有问题的用户发出相应功率，语音/数据传输的质量就会降低。
其技术方案：CDMA接收器中利用控制信号进行SIR估计的方法，将控制信号与数据信号以相同的方法进行合成，而从合成的信号中取得精确的SIR估计值，即SIR＝Eb/Nt。原始I和Q数据首先通过一个求积器(QDS)把CDMA PN卷积码(spreading code)从信号中剔除，结果信号分成两路，一路送往Walsh Decover电路，取出有噪声的数据信号版本，另一路送往Pilot Deeover电路，取出有噪声的控制信号版本；WalshDecover电路的输出数据与MRC权系数相乘剔除数据信号中的相位旋转，Pilot Decover电路的输出数据与MRC权系数相乘剔除控制信号中的相位旋转；数据信号及控制信号经过相位对齐及时间对齐，从不同FINGER出来的信号经数据合成器和控制合成器被合成起来；控制合成器的输出被送往extract Q Stream电路以隔离只携带干扰信号的控制信号，所有的平方和再除以N(样本数)，使compute Eb模块的计算时间与compute Nt模块的计算时间相同，最后得SIR＝Eb/Nt。
本发明与背景技术相比，将控制信号与数据信号以相同的方法进行合成，避免了背景技术中的不足之处，实现了从合成的信号中取得精确的SIR估计值，解决了人们长期以来想要解决而没有解决的技术难题。
附图说明：
图1是CDMA电信接收器的模块示意图。
具体实施方式：
图1是CDMA电信接收器的模块图，该图介绍如何精确估计SIR的方法。图上只有1个FINGER，而且也只有与形成SIR估计值相关的部分被描述出来。
入局的原始I和Q信道数据是通过图上所没有显示的一系列标准接收器电路取得的：天线，接收放大器，射频到中频混合器，接收通频(BANDPASS)过滤器，接收自动增益控制电路，IF-to-baseband混合器以及输出原始I和Q数据的模拟数据转换器。这些数据都由FINGER利用标准时间跟踪机制进行时序对齐，所有这些数据都是标准技术，不是CDMA所特有。附图1，原始I和Q数据首先通过一个求积器(QDS)把CDMA PN卷积码(spreading code)从信号中剔除，结果信号分成两路，一路送往Walsh Decover电路，取出有噪声的数据信号版本，另一路送往Pilot Decover电路，取出有噪声的控制信号版本。QDS、Walsh Decover和Pilot Decover电路在CDMA领域都是耳熟能详的，可以通过适当的实验制成。在信道估计模块中，控制信号经过过滤、形成复杂的conjugate。目前有许多种可能的复杂过滤器实现，每一种都会根据常见的MRC技术给出不同的权系数近似取值。信道估计模块的输出就是这些权系数。
基站的发射器一般把独立的数据放到I和Q信道中。然而，信道干扰使得这些信号相互干扰混合，Walsh Decover电路的输出数据据说是相位旋转的。这些相位旋转被标以“derotate data”名称的乘法所消除：Walsh Decover电路的输出数据与MRC权系数相乘。同样的，PilotDecover电路的输出数据与MRC权系数相乘也剔除了控制信号中的相位旋转。
蜂窝CDMA系统的一个关键性质是控制信号只在I信道中传输，因此在解除相位旋转以后，所有需要的控制信号重又只在I信道中传输。从统计角度来说，信道干扰与损害对I信道与Q信道的影响是均等的，对数据信道以及控制信道也是如此。因此，消除相位旋转以后的控制信号Q信道就是数据信号所受干扰的精确表述。
一旦数据以及控制信号经过相位对齐以及时间对齐，从不同FINGER出来的信号就可以被合成起来，这个合成是通过叫”数据合成器”和”控制合成器”的电路完成的。数据位能Eb是利用标准技术(图上是“compute Eb”)从数据合成器的输出中计算出来的。如同图上等式所表示的，所有的复杂平方和(I信道和Q信道)被M除以得到Eb(这样就取得了M位流间隔内的平均值)。
控制合成器的输出被送往“extract Q stream”电路以隔离那些只携带干扰信号的控制信号。干扰的能量用与计算Eb相类似的方法得出：所有的平方和再除以N(样本数).M和N被合理选择从而使得“computeEb”模块的计算时间与“compute Nt”模块的计算时间相同。在CDMA系统中这个时间值是1.25毫秒。最后，一个除法电路计算出Eb/Nt，这个值就是所需的SIR估计值。
本发明要声明的是这个计算Nt的新方法，换句话讲，图1上标记为“derotate pilot”、“pilot combiner”、“extract Q stream”和“computeNt”的模块图组成了CDMA系统中一个移动台(终端)对基站信号干扰的精确估计的新方法。本发明的主要改进是：传统做法是每个FINGER获得一个SIR估计值，然后对各个SIR求和从而取得最终SIR估计；而我们的方法是将控制信号与数据信号以相同的方法进行合成，而从合成的信号中取得精确的SIR估计值。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的叙述，但只是说明性的，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种CDMA接收器中利用控制信号进行SIR估计的方法，其特征是：将控制信号与数据信号以相同的方法进行合成，而从合成的信号中取得精确的SIR估计值，即SIR＝Eb/Nt。
2、根据权利要求1所述的CDMA接收器中利用控制信号进行SIR估计的方法，其特征是：原始I和Q数据首先通过一个求积器(QDS)把CDMAPN卷积码(spreading code)从信号中剔除，结果信号分成两路，一路送往Walsh Decover电路，取出有噪声的数据信号版本，另一路送往PilotDecover电路，取出有噪声的控制信号版本；Walsh Decover电路的输出数据与MRC权系数相乘剔除数据信号中的相位旋转，Pilot Decover电路的输出数据与MRC权系数相乘剔除控制信号中的相位旋转；数据信号及控制信号经过相位对齐及时间对齐，从不同FINGER出来的信号经数据合成器和控制合成器被合成起来；控制合成器的输出被送往extract QStream电路以隔离只携带干扰信号的控制信号，所有的平方和再除以N(样本数)，使compute Eb模块的计算时间与compute Nt模块的计算时间相同，最后得SIR＝Eb/Nt。
3、根据权利要求1或2所述的CDMA接收器中利用控制信号进行SIR估计的方法，其特征是：derotate pilot、pilot combiner、extract Q stream和compute Nt模块电路构成了CDMA系统中一个移动站(终端)对基站信号干扰的精确估计。
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