CN1491491A - Cdma射频接收器中决定干扰功率之方法及cdma及cdma射频接收器 - Google Patents

Abstract

在CDMA无线接收器内决定干扰功率的方法中，一旦一接收的讯号已经去展频，去展频讯号的干扰功率就藉由比较带有接收器可辨识先验标记(导频)的接收标记，及带有接收器无法辨识先验的接收和决定资料标记(Data2)来决定。

Description

CDMA射频接收器中决定干扰功率之方法及CDMA 及CDMA射频接收器

本发明与一在CDMA射频接收器决定干扰功率之方法有关，及一具有决定干扰功率工具的CDMA射频接收器有关。

第三代行动无线网络—UMTS(全球行动电信系统)一系基于W-CDMA(宽频分码多重存取)调变方法，在W-CDMA中，所有的频道或被传送的电话用户讯号能使用全部可利用的频率范围，分码多任务是依照多重存取的需要，用来分离不同的频道。在本案例中，每一个频道(更精确的说：在频道中的每一个记号)具有一特定频道正交码序列调变于其上，其系帮助该接收器能从全部所有发送频道中分离建立无线联机所使用频道(或在该频道中之每一个别标记)。比喻来说，码序列就像指纹，其系适用于每个标记并让分辨该标记与其它频道的标记成为可能。

个别频道互相彼此干扰系由于所使用展频码的特性并不理想，此外，每一个频道更遭受多重路径的波及，这表示，对一个发送讯号来说，两个或多个接收的讯号版本抵达接收器时，会伴随着不同的功率等级和不同的时间延迟。为了让CDMA系统在操作并让可利用频道范围理想的使用，因此，对每个频道中的干扰功率最重要的就是，在接收器中理想地具有相同的强度，否则，一频道可能具有相对较高的干扰功率而遮蔽了其它频道，并且会令他们的侦测无效。就因为这个理由，每个CDMA系统都使用功率控制器。

CDMA系统的功率控制器是基于测量所有接收器中被侦测频道中有效功率与干扰功率之比(SINR：讯号与干扰加噪声之比)，接着接收器以发送功率控制命令的形式，发送该测量值回给在后频道的发送器，然后为了让接收器的所有频道达到一标准的SINR值，该发送器为每一个频道改写发送功率。在本案例中，一个有利的副作用是该功率控制器能补偿其内一定程度的限制，该限制系由于实体行动网络信道中摇动所造成的必然限制(慢速衰退)，如此一来就允许发送容量增加。很清楚的是，功率控制器在CDMA系统中扮演一个主要的角色，在系统的整体表现上有不可或缺的影响。

功率控制器就其本身而言是依各自的标准书而有详细说明。控制的可变因素是SINR，其系在被侦测的频道中有效功率与干扰功率之比，有效功率的测量相对地就比较简单，然而，这让干扰功率的测量增加了更多的困难，尽管这对于SINR的正确性有重大的影响，因为该因子在有效功率与干扰功率比中是在分母的位置。

UMTS标准书明定干扰功率该由导频标记决定，在接收的讯号去展频之后，该导频标记对接收器来说为可辨识先验(a-priori)标记。本案例之困难处是发生在于，无足够的导频标记用以精确的测量干扰功率在专用的频道中是常常发生的。举例来说，在UMTS案例中，在每个可利用做干扰功率测量的时槽中，可能只有两个导频标记，其系依据被选择的时槽结构而定。既然干扰功率测量也包含频道估计，其同样地也容易产生测量误差，在仅有少量的导频标记的评估中之该估计误差，也是CDMA系统整体表现明显衰弱的证据。

干扰功率测定的精确度可藉由使用越多可辨识的标记越好来测量以增进，此外，平均化法亦可使用来减少测量误差。然而，两种测量法都有缺点，因其增加了控制响应时间常数，如此一来造成系统在讯号传送时，对于功率波动的补偿效力造成不利的影响。

本发明是基于一目的，其系具体描述一高精确性的发法已以决定在CDMA无线接受器的干扰功率。本发明更进一步针对具体描述一CDMA无线接收器，其系设计具高精确性来测量去展频接收讯号的干扰功率。

基于本发明的目标是藉由独立项的特征来完成。

依照根据本发明的方法提供了无法辨识的先验标记于该无法辨识先验标记能在干扰功率决定时被考虑。功率的差距，例如可能随着多任务编码程序而发生，接收器并不会知道且因此必须藉由测量而决定。

在可辨识先验标记及无法辨识先验标记分别为一单一频道的导频标记及装载资料标记的情形下，该频道特别是与UMTS一致的专用DPCH频道，根据本发明的方法更有一优势在于，除了这些标记外，尚有从一或多个另外的频道而来的另外标记用来决定干扰功率，举例来说，该另外的频道可能为下行通路路径使用的共享导频频道。

本发明更一进步的优点皆于附属项详细描述。

本发明将会在下文中利用两示范性实施例以及与其相关的图标来描述。

第一图所示为关于下行通路路径方面的UMTS频道结构概要图标；以及

第二图所示为一根据本发明的CDMA无线接收器之基频部分的方块图。

第一图所示为关于下行通路路径方面的共享导频频道及多工专用频道DPCH(专用实体频道)之概要图标，水平部分同等于时间轴。专用频道DPCH是由两种多工专用频道DPDCH(专用实体数据频道)以及DPCCH(专用实体控制频道)所形成，DPCCH频道包含导频标记Pilot以及控制信息TPC及TFCI部分，DPDCH频道则包含装载资料，其系包含Data1及Data2部分。关于时槽i所示的数据结构在每一个时槽之前(i-1)及之后(i+1)都会重复发生。

在下行通路路径上，UMTS使用三个一般实体频道，其中之一(第一CCPCH(一般控制实体频道))包含一共享导频频道，该共享导频频道图标于第一图，且可被所有行动基地台所利用。

导频标记具有独特的特征，其系他们在接收器中皆为可辨识先验，更精确的说，在共享导频频道被发送的导频标记在每个发送基地台的无线区域行动基地台都是可辨识的，虽然在专用频道发送的导频标记在接收器中可被该接收器辨识是为了打算要与CDMA的编码一致。

常标记为SIR的讯号噪声比SINR，由如下方程序定义：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_{\mathrm{RSCP}}}{P_{\mathrm{ISCP}}}---\left(1\right).$

P_RSCP(RSCP：接收讯号编码功率)在这里是指有效功率，而P_ISCP(ISCP：干扰讯号编码功率)是指与芯片相关的侦测频道之干扰功率。

根据本发明之第一实施例，侦测频道的干扰功率P_ISCP，其系与芯片相关，利用下列方程式定义：

$P_{\mathrm{ISCP}}=R\·(\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{Data}2}}{\mathrm{\Σ}}}{|d\·r_k-P_a\·P_{\mathrm{Data}2,k}|}^2+\underset{k=N_{\mathrm{Data}2}+1}{\overset{N_{\mathrm{Data}2}+N_{\mathrm{Pilot}}}{\mathrm{\Σ}}}{|r_k-P_a\·P_{\mathrm{Pilot},k}|}^2)$

其中

$=\frac{1}{N_{\mathrm{Data}2}+N_{\mathrm{Pilot}}-1}---\left(2\right)$

在本式中，N_Pilot是指在导频部分内的时槽中，可利用的导频标记P_pilot，k之数量，而N_data2是指回馈决定资料标记P_data2，k之数量，这些可能包含在Data2部分的所有资料标记，否则就仅是在Data2部分的资料标记之一部分。r_k是指在接收器输出的接收标记，而P_a是指藉由频道估计所决定的频道脉冲响应之功率。

可变量d是指考虑导频标记与资料标记的发送功率间之任何可能差异的因子，因为功率差异如这些在接收器中无法辨识的先验，本发明提供了可变量d以下列关系式来估计：

$d=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{RSCP},\mathrm{Pilot}}}{P_{\mathrm{RSCP},\mathrm{Data}2}}}---\left(3\right)$

在本式中，P_RSCP，Pilot是指在专用频道DPCH中导频标记之讯号功率，而P_RSCP，data2是来自专用频道DPCH的Data2部分的资料标记之讯号功率。

值得注意的是，P_ISCP之估计精确度是一方面取决于频道估计的品质，另一方面则是受到N_data2+N_Pilot数量的影响，考虑到整体已决定干扰功率之标记数量越大，则决定P_ISCP之估计精确度就越好。

根据特别有关于RAKE接收器，其干扰功率的决定之本发明第二实施例，如同已经提及的，行动无线内的无线讯号容易遭受多重路径的波及，这表示说在接收器会因为在波及路径上不同阻碍物造成发送无线讯号反射、散射和绕射，而有二个或多个接收的讯号版本发生，且这些会随时间彼此相移，并且会减弱至不同的程度。RAKE接收器的操作原理是基于一个构想，首先，分开评估二或多个这些接收的讯号版本，接着在正确时机将他们迭置以便达成侦测的取得，该侦测取得是越高越好。在本案例中所提的RAKE使用了一些比喻般的叙述来描述接收器的结构，例如RAKE的尖齿代表了RAKE指件，RAKE的把手表示在输出端所制造迭置的接收讯号。

根据本发明之第二示范实施例，在j-th RAKE指件(有关芯片)的干扰功率P_ISCP，j是由以下关系式决定：

$P_{\mathrm{ISCP},j}=R\·(\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{Data}2}}{\mathrm{\Σ}}}{|d\·x_{k,j}-a_j\·P_{\mathrm{Data}2,k}|}^2+\underset{k=N_{\mathrm{Data}2}+1}{\overset{N_{\mathrm{Data}2}+N_{\mathrm{Pilot}}}{\mathrm{\Σ}}}{|x_{k,j}-a_j\·P_{\mathrm{Pilot},k}|}^2)$

$R=\frac{1}{N_{\mathrm{Data}2}+N_{\mathrm{Pilot}}-1}---\left(4\right)$

在本案例中，N_Pilot又一次是指在时槽中，可利用的导频标记P_pilot，k之数量，而N_data2是指回馈决定资料标记P_data2，k之数量。x_k，j分别是指在RAKE指件j的输出端之接收标记(也就是说在同步化和去展频之后，以及接收的讯号版本在组合器结合在一起之前)，以及d，如果需要的话，又一次利用方程式(3)计算。a_j是指在每个接收路径被考虑的复合路径加权数，其系由频道估计来决定。在本案例中：

$P_a=\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{Finger}}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_j\right|}^2.$

在来自个别RAKE指件j的讯号路径下行传送讯号中，所测得的独特路径干扰功率P_ISCP，j接着依照基本的组合器定理组合以形成被考虑频道之总干扰功率P_ISCP：

$P_{\mathrm{ISCP}}=\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{Finger}}}{\mathrm{\Σ}}}({\left|a_j\right|}^2\·P_{\mathrm{ISCP},j})---\left(5\right)$

N_Finger是指在RAKE接收器里激活状态指件的数量。频道相关的干扰功率P_ISCP是由路径相关的干扰功率P_ISCP，j经由复合路径加权数大小的均方来加权，该复合路径加权数系在频道估计期间所决定，接着把所有在激活状态的RAKE指件全部加总起来(也就是指路径)。

一个能达成更进一步改善干扰功率的决定系藉由在一或更多频道做P_ISCP的计算来考虑干扰功率测量，此乃因为P_ISCP仅依赖抵达所有频道接收器的功率P_RSSI，但不取决于被考虑频道的发送功率。

P_RSSI是高度依赖时槽结构及每一个发送实体频道的功率，当大量的实体频道互相迭置时，P_RSSI的变异数就会较小，而在一时槽期间总讯号强度的平均值就会展示良好估计的P_RSSI。P_ISCP与P_RSCP之间缺乏关系式意味着组合不同实体频道n的评估干扰功率P_ISCP(n)是有可能的：

$P_{\mathrm{ISCP}}=\underset{n}{\overset{\mathrm{channels}}{\mathrm{\Σ}}}(w_n\·P_{\mathrm{ISCP}}\left(n\right))---\left(6\right)$

可变量W_n在本案例中是指加权因子，其系考虑到在不同频道内的估计品质，举例来说，这表示其依赖标记的数量，该标记是用来在个别频道做P_ISCP(n)的估计。

第二图所示为一根据本发明的RAKE接收器之基频部分的方块图。

该接收资料讯号的模拟同相(I)讯号组件及模拟正交(Q)讯号组件于基频部分的输出处提供。

该模拟I和Q讯号组件各自通过一模拟低通滤波器aTP，接着在模拟/数字转换器ADC中数字化，他们通常使用过多的样本做数字化，其系与芯片速度有关。数字化的I和Q资料讯号组件可被模拟/数字转换器ADC的输出端所利用。

从模拟/数字转换器ADC发射出的I和Q数字讯号会提供给数字低通滤波器dTP使用。频率校正单位AFC可能在来自数字低通滤波器dTP中的每个讯号路径下行传送中安排好，且自动对接收数字讯号做频率校正。举例来说，频率校正使得补偿产生于接收线圈中之局部振荡器的温度依赖频率偏移成为可行。

来自频率校正单位AFC的讯号路径下行传送可包含讯号速率缩减站DC，奇细缩减在I路径和Q路径的讯号速率。

在缩减讯号速率的I和Q数字讯号会提供给在CDMA无线接收器中的RAKE接收器的RAKE部分使用，RAKE接收器的RAKE部分为在第二图中用虚线界定的部分。

RAKE接收器的RAKE部分具有N_Finger个并联的RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger每个在图标范例中的RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger皆被设计给两种频道(I和Q路径)，如同在讯号路径中用双向箭头指示一般。

在输入端，每个RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger具有时间变异内插器TVI，而在输出端，其具有相关器C。

RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger的输出提供给最大有理数组合单位MFC，其系组合I/Q输出以形成总资料讯号，一个总RAKE接收讯号会在MRC单位MRC的输出端产生，接着在解调器DMOD上解调。如果在发送结束时发生交错，解调的总RAKE接收讯号就会利用去交错器DIL进行去交错，接着在频道编码器KDCOD进行频道编码。

CDMA无线接收器也具有CDMA编码内存CDMA-C-S以及变频编码内存VC-S。CDMA编码内存CDMA-C-S能储存一些CDMA码，而变频编码内存VC-S则能储存一些变频码，每个变频码对于特定基地台都是一个识别子。

一个控制单位ST能从该CDMA编码内存CDMA-C-S选择一个特定的CDMA码，及从该变频编码内存VC-S选择一个特定的变频码，且能加载这些码至RAKE接收器的RAKE部分。该两种码在相关器C中使用，其系为了在个别RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger中讯号的去展频以及去信道化，于RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger中之该讯号首先会藉由时间变异内插器TVI，利用芯片精确性互相做同步化。

为了根据本发明决定干扰功率P_ISCP，接收器具有一个SINR评估器SINR-EST。该SINR评估器SINR-EST一方面提供复合路径加权数a_j，其已经藉由频道评估器KE决定，该频道评估器KE系为了RAKE接收器的RAKE部分之每一路径或RAKE指件R₁、R₂....RN_Finger。另一方面，SINR评估器SINR-EST的一输入端连接于门槛值决定器DEC的一输出端，而门槛值决定器DEC的一输入端则与MRC单位的一输出端连接。门槛值决定器DEC会执行一个严厉的判断程序以在数值范围内决定资料标记P_Data2，k，举例来说，来自每个资料值的[±1±j]会由接收器发送。这些已经做过严厉的判断程序的被侦测资料标记，会递回以做干扰功率测量，这表示说，他们是被用来计算根据方程式(2)或方程式(4)的干扰功率P_ISCP。再本案例中干扰功率P_{ISCP_}的决定是基于接收的标记(不是r_k就是x_k，j)与发送标记(导频标记或是专用数据标记)做比较，其系基于评估频道所预测。

讯号噪声比SINR接着在SINR评估器SINR-EST中使用方程式1做计算，SINR值被用来产生功率控制命令TCP，其系被发送至用来控制发送功率的基地台。

值得注意的是，根据本发明的方法能普遍地使用，这表示说其适用于下行通路路径以及上行通路路径。

Claims (10)

1.一在CDMA无线接收器中决定干扰功率的方法，其在接收的讯号去展频后系藉由下列步骤而实施：

决定去展频讯号的干扰功率(P_ISCP)，其系来自比较带有接收器可辨识先验之接收标记(x_k，j；r_k)与带有接收器无法辨识先验的接收和决定的资料标记(P_Data2，k)。

2.如申请专利范围第1项所述之方法，其特征系在于：

干扰功率在讯号路径下游内决定，其系来自该接收器(RAKE，MRC)，特别是一RAKE接收器。

3.如申请专利范围第1项所述之方法，其特征系在于：

该接收器是一带有二或多个RAKE指件(R₁、R₂....RN_Finger)的RAKE接收器(RAKE，MRC)，以及来自该RAKE指件之下游一组合器(MRC)；以及

该干扰功率系在组合器(MRC)之前藉由测量每一RAKE指件(R₁、R₂....RN_Finger)的个别路径干扰功率(P_ISCP，j)，以及藉由计算来自测量路径干扰功率之干扰功率(P_ISCP，j)来决定。

4.如任一前述专利范围所述之方法，其特征在于：

决定其系可辨识先验之接收标记的功率，及其系无法辨识先验之接收决定资料标记的功率；以及

在考虑这两项已决定的功率下计算该干扰功率。

5.如任一前述专利范围所述之方法，其特征在于：

其系可辨识先验之该标记为导频标记，及其系无法辨识先验之该标记为承载数据标记，其系对一个别实体频道而言，特别是符合UMTS标准的专用DPCH频道。

6.如申请专利范围第5项所述之方法，其特征系在于：

对一或多个其它实体频道，特别是共享导频频道而言，除了可辨识先验的个别实体频道标记且/或无法辨识先验的个别实体频道标记之可辨识先验的标记及无法辨识先验的标记之外，尚用来决定该干扰功率。

7.如任一前述专利范围所述之方法，其特征在于：

决定的干扰功率系被用于下行传送路径中，讯号噪声比的特定频道控制。

8.一用来接收展频码标记讯号的CDMA无线接收器，该标记系经由一发送频道发送，其具有：

一用来去展频该接收讯号之单位；

一用来替发送频道决定频道参数的频道评估器(KE)；

一接收器(RAKE，MRC)；

一资料标记决定器(DEC)，其系连接于该接收器(RAKE，MRC)的输出端；以及

一装置(SINR-EST)用来决定该接收、去展频讯号的干扰功率给被提供给由频道评估器(KE)所决定的频道参数，以及由资料标记决定器(DEC)所决定的资料标记，且其中

该用来决定干扰功率的装置(SINR-EST)是设计来决定去展频讯号的干扰功率，该去展频讯号系来自比较接收资料标记与在接收器可辨识先验的标记及在接收器无法辨识先验的资料标记，且藉由资料标记决定器(DEC)决定。

9.如申请专利范围第8项所述之CDMA无线接收器，其特征在于：

该用来决定该干扰功率的装置(SINR-EST)系藉由接收器(RAKE，MRC)接收侦测标记。

10.如申请专利范围第8项所述之CDMA无线接收器，其特征在于：

该接收器是一带有二或多个RAKE指件(R₁、R₂....RN_Finger)的RAKE接收器(RAKE，MRC)及一组合器(MRC)，该RAKE指件的输出端与组合器的输入端连接在一起。

该用来决定干扰功率的装置(SINR-SET)接收接收的标记，其系在RAKE指件的输出端产生。

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