CN1479472A - Cdma接收器中预测sir估计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CDMA接收器中预测SIR估计的方法，预测因子Pf由(1)式给出：是经过根据D个PCG以后基站能量强度调整过的未来衰减估计值；预测因子的分子为所有FINGER的预测衰减

平方以后再求和，然后再平方，这个数字又被(α_k+D，BS)⁴所调整；预测因子的分母用同样的方法产生，除了当前衰减数据(不是预测的)。

Description

CDMA接收器中预测SIR估计的方法

技术领域：

本发明涉及一种CDMA接收器中预测SIR估计的方法，主要用于3G蜂移动通信系统。

背景技术：

在3G蜂窝移动通信系统CDMA2000中，移动站(终端)需要向基站发送PCBs(能源控制位)，这样基站就可以进行发射功率调整以遏制由于信号衰落导致接收到信号强度的变化，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，并将其估计值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；如果估计者低于预设值，则会发出功率提高命令。在CDMA系统中1.25兆秒间隔被称为PCGs；每一次PCG都会做一次SIR测定和相应的功率控制指令(ie.频率为800Hz)。因而这个封闭的循环系统能够尽快与功率控制联系(FLPC)。在这里揭示了一种大范围传播频道条件下增强FLCP的方法。

在电信学领域，SIR值等于所需信号的位能(E_b)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，其他蜂窝单元的干扰以及本蜂窝单元的干扰。在图一中，可以看到一个标准的终端RAKE接收器计算E_b/N_t执行FLCP。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解调的资源叫做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。

在我们这里所考虑的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台(终端)的复合信号的一部分。移动台(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。图一展示了一个RAKE接收器的FINGER，并且，只是FLCP系统相关的部分可以在图中看到，重要的是要注意到控制信号并不是被终端的功率控制。在cdma2000接收器，数据合成仪输出将通过一个Viterbi或者Turbo频道解码器重新获得用户数据，频道解码器并没有列在图一中。

图一中并未标示出输入原始I和Q数据是从一系列标准接收器电路获得：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。

继续看图一，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。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。信道估计模块的输出就是这些数据合成器的权系数。目前有许多种可能的复杂过滤器实现，每一种都会给出不同的权系数近似取值。这些相位旋转被Derotate data乘法(Walsh Decover电路的输出数据与数据合成器的权系数相乘)所消除。

一旦数据经过相位对齐以及时间对齐，从不同FINGER出来的信号就被合成起来。对于每个finger数据合成器有一个L输入。数据位能E_b是利用标准技术(图上是“compute E_b”)从数据合成器的输出中计算出来的。E_b从所有的复杂平方和(I信道和Q信道)被M除以得到E_b.整数M决定于数据比率和频道编码比率。

由于有E_b和N_t的估计，SIR被分配器计划，功率指令源于SIR估计与封闭的循环功率控制系统设置点。功率指令被送往基站，因而结束功率控制循环。

发明内容：

设计目的：PCG的结束延迟被用来在终端形成SIR估计，对于PCG在基站的开始，功率控制调整的结果依赖于一个叫Rev_Pwr_Cntrl_Delay的参数，参数取值范围为2到5PCGs，与相干时间比较对于传播频道的多项相关是十分重要的(最大的间隔，频道可以被看作静态的)。比如说，在一个私有的通信系统频道(PSC)，当终端以30KM/HR的速度旅行，频道的相干时间大约是1PCG。这意味着这段时间延迟里这种频道条件可能会有相当的变化在功率指令应用于信号前。

FLPC指对于信号衰弱的遏制，是一个连续的过程。因为它的连续性，可能预测信号的衰弱到某一个精确的程度。这样一个预测惯于用在对不远的未来SIR.我们揭示了一种将来预测SIR_Rev_Pwr_Cntrl_Delay PCGs的方法。通过这种方法基站应用实时功率调整，优于一个延迟，SIR预测。这种技术将提高FLPC系统的性能(终端速率的范围，适度精确的衰弱预测)。这种方法描述了线性预测，所以这种预测提前时间必定少于频道相干时间。对于PCS band，这项技术在终端速率低于30km/hr是非常有用。

设计方案：就如同在图2中所指出的一样，预测性SIR估计技术由以下几项组成：目前的SIR估计值与由信道估计模块输出的衰减波形而形成的预测因子相乘得到预测性SIR，以及发往基站的功率命令(因为它们也影响E_b)。我们不对噪声功率频谱密度进行预测，这样除法器的输出就是SIR的预测值。与以前一样，通过比较SIR的估计值(现在是预测值)与闭环功率控制预设值的大小形成了功率控制命令。此处我们所揭示的新想法在于”预测因子形成”模块以及如图2所示的预测因子的使用(与现有E_b相乘)。预测因子Pf由下式给出： $\mathrm{Pf}=\frac{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2}{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2}$ ${\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}={\mathrm{\α}}_{k+D,\mathrm{BS}}{\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fp}}$ 是经过根据D个PCG以后基站能量强度调整过的未来衰减估计值；预测因子的分子为所有FINGER的预测衰减

平方以后再求和，然后再平方，这个数字又被(α_k+D，BS)⁴所调整；预测因子的分母用同样的方法产生，除了当前衰减数据(不是预测的)。

附图说明：

图1是用于闭合回路功率控制的PAKE接收器方框图。

图2是用于闭合回路功率控制SIR预测方框图。

图3是预测因子构成方框图。

图4是线性衰减预测模块框图。

具体实施方式：

图3描述了预测因子是如何被形成的。图2中信道估计模块的输出是经过滤的控制信号(象征比率信号symbol rate signal)每个PCG都需要一次预测，这样如图3所示信道估计在最初时被低取样(down-sampled)。我们把在当前时间k所取到的结果信号标记为α_k，fp，其中K以PCG为单位。α_k，fp表示了(实际上是与之成比例)信道衰减α_k，ch.这就为线性预测模块提供了输入。线性预测模块由L个图4中所示的线性衰减预测模块组成。为了向前预测D个时间单位，以前的衰减样本被从当前衰减样本中减去，并与D相乘。这个值被加到当前的衰减样本上： ${\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fp}}={\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fp}}+D({\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fp}}-{\mathrm{\α}}_{k-1,\mathrm{fp}}).$

延迟D等于参数Rev_Pwr_Cntrl_Delay。

为了从预测衰减值中得到预测因子，我们需要考虑到信道衰减α_k，ch与过滤后的控制信道成比例：

                        α_k，ch＝Cα_k，fp；此处C与时间无关。然而，数据信号的振幅由α_k，BSα_k，ch给出，此处 ${\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{BS}}={10}^{\mathrm{power}\_\mathrm{comman}{d}_k\·\mathrm{power}\_\mathrm{step}/20}$ 是基站对信号振幅的调整值。power_command_K(K时刻的功率控制命令)是第K个逆向链路的功率控制位，如果是功率增强命令则代表1，如果是功率降低命令则代表-1，功率步长(power_step)是网络可配置的参数，典型地被配置为0.5。

为了取得最优的解码性能，数据混合器的权值系数中还应该包含α_k，BS因子。但由于对于每个FINGER来说该值都是相同的，因此它可以被移到数据合成器的输出。当前(未经平均的)E_b值由调整过的数据合成器输出的平方给出： $E_{b,k}=C^2{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2;$

此处α_k，fptotal＝α_k，BSα_k，fp，并且我们把第i个路径用在右上角的I表示。从最后一个等式中我们可以推导出： ${\hat{E}}_{b,k+5}=E_{b,k}\mathrm{Pf};$

这里预测因子Pf由下式给出： $\mathrm{Pf}=\frac{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2}{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2}.$ ${\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}={\mathrm{\α}}_{k+D,\mathrm{BS}}{\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fp}}$ 是经过根据D个PCG以后基站能量强度调整过的未来衰减估计值。

从预测衰减中求出预测因子Pf的操作在图3中表示，并与上述等式相对应。为了形成预测因子的分子，所有FINGER的预测衰减

平方以后再求和，然后再平方。这个数字又被(α_k+D，BS)⁴所调整。该值是由对当前的功率控制命令应用”转换至线性和平方”模块(convert to linear andsquare block)而形成的。请注意，由于目前的功率控制代表会议直到D个PCG以后才会被基站所应用，当前的功率控制命令经过”转换到线性和平方”模块(convert to linear and square block)处理从而产生了未来的基站调整因子。applied to the present power command yields the future BSpower adjustment factor.”转换到线性和平方”模块(convert to linear andsquare block)实现了以下操作： ${10}^{\mathrm{power}\_\mathrm{comman}{d}_k\·\mathrm{power}\_\mathrm{step}/5}.$

预测因子的分母用同样的方法产生，除了当前衰减数据(不是预测的)。请注意，功率控制命令是在D个PCG以前形成的。因此利用power_command_k-D来针对当前的移动站(终端)数据进行基站功率调整。最后，分子和分母被送到除法器形成预测因子。

需要理解到的是：上述实施方案只是对本发明的说明，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内。

Claims (2)

1、一种CDMA接收器中预测SIR估计的方法，其特征是：预测因子Pf由下式给出： $\mathrm{Pf}=\frac{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2}{{\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^{*}{\mathrm{\α}}_{k,\mathrm{fptotal}}^i\right)}^2}$ ${\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fptotal}}={\mathrm{\α}}_{k+D,\mathrm{BS}}{\widehat{\mathrm{\α}}}_{k+D,\mathrm{fp}}$ 是经过根据D个PCG以后基站能量强度调整过的未来衰减估计值；预测因子的分子为所有FINGER的预测衰减

平方以后再求和，然后再平方，这个数字又被(α_k+D，BS)⁴所调整；预测因子的分母用同样的方法产生，除了当前衰减数据(不是预测的)。

2、根据权利要求1所述的CDMA接收器中预测SIR估计的方法，其特征是：功率控制命令是在D个PCG以前形成的，利用power_command_k-D来针对当前的移动站(终端)数据进行基站功率调整，其分子和分母被送到除法器形成预测因子。

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