CN1617462B - 在码分多址蜂窝系统中的同步检测的方法和装置 - Google Patents

在码分多址蜂窝系统中的同步检测的方法和装置 Download PDF

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Abstract

为了以高速、高精度和高可靠性执行同步检测，并且为了以高精度和高效率测量通信质量(传播特性)，移动站包括：同步检测部分，检测测量信道的同步码片定时；同步码片定时信息部分，聚集检测的同步码片定时的信息；相关检测部分，获得测量信道的扩展码，与接收信号之间的相关值，用于执行与基站的通信，并且将检测的同步码片定时作为接收码片定时，执行通信质量的测量；时间序列产生部分，在相关检测后产生接收信号矢量的时间序列数据；和通信质量计算部分，从产生的时间序列数据中计算通信质量。

Description

在码分多址蜂窝系统中的同步检测的方法和装置
本申请是中国专利发明申请号为01122112.7，申请日为2001年4月6日，题为“码分多址系统中通信质量测量的方法与装置”的申请案的分案申请。
本申请根据在日本于2000年4月6日提出的专利申请第2000-105485号、2000年4月6日提出的专利申请第2000-105486号和2001年2月27日提出的专利申请第2001-53033号，在此结合其内容作为参考。
技术领域：
本发明通常涉及在使用CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，测量通信质量方法和装置。更特别地，本发明涉及用于测量作为通信质量的所需信号功率、干扰信号功率、SIR和发射机与接收机之间的传播路径的方法和设备。本发明还涉及用于来检测同步的方法和系统，其中同步适于使用相对长的已知扩展码扩展的信道，来测量通信质量，而已知的扩展码从安装的基站中持续地传输。
背景技术：
在CDMA蜂窝系统中，需要检测测量信道的同步码片定时，即通信质量的传统测量中的接收码片定时(传输特性)。应该注意，在通信有效的时间，提出接收码片定时作为与发射机与接收机之间的位置匹配的前提。下面，用于设置被称为接收码片定时的指针的相关检测器，用于从相关值中获得接收码片定时中的接收信号矢量。
图1表示了获得所需信号功率和干扰信号功率的过程。上面陈述的信号矢量，是所需信号与干扰信号的和。因此，在某一给定周期(通常大约3到5个码元)内得到的接收信号矢量被相加并平均以便将得到的矢量作为所需信号矢量。获得所需信号功率作为所需信号矢量的功率。将所需信号矢量作为参考，从接收信号矢量的方差中得到干扰信号矢量。这里，相关中使用的码片长度被称为一个码元。
发射机与接收机之间的有效路径，通常在城区大约表现出三到五条路径(这里，码片速率大约为4Mcps)。由此，为了得到对于所有有效路径的所需信号功率、干扰信号功率和SIR，相应数量的指针需要无效。另一方面，在测量过程中包括矢量平均，用于平均的码元是“可以被认为具有与所需信号矢量相同相位的码元”，这是必要的。通常在时间中使用连续码元。然而，当传输分集应用于测量信道时，条件是不同的。
例如，在应用传输分集时，当测量信道作为公共导频信道时，首先，相关检测后的接收信号矢量，被前面和后面的码元相加和相减，来分成每个发射天线的接收信号矢量。下面，通过执行前面每个接收信号矢量的计算，来获得所需信号功率和干扰信号功率。通过结合所需信号功率与每个发射天线得到的干扰信号功率，获得使用传输分集中的所需信号功率和干扰信号功率。
在这个过程中，用于每个发射天线的接收的信号矢量，可以只在每两个码元周期得到。由此，平均中使用的样本数量，即接收信号矢量的数量，与不应用传输分集的情况相比变得较小，使每个发射天线的测量精度恶化。当样本数量设置为不应用传输分集的相同数量时，由于衰减而导致的所需信号矢量的相位方差变得不能忽略。自然地，每个发射天线的测量精度降低，最终结合后的测量精度也降低。
另一方面，当测量系统安装在测量移动中通信质量的移动测量车上时，发射机与接收机之间的路径位置，随着移动测量车的移动而移动。由此，在测量中，接收码片定时的检测必须持续执行，并且指针的位置必须更新。当相对于路径的移动的更新速度低时，接收码片定时和路径位置可以偏移。这样，得到的测量值不会是正确的。
作为检测同步码片定时的方法，即移动设备在前面的阶段，检测与连接基站同步，而执行通信质量测量的方法，在宽带CDMA(此后被称为W-CDMA)蜂窝系统中，使用了所谓的3步信元搜索方法。更特别地，所谓的3步信元搜索方法，是使用从基站中传输的PSCH(主同步信道)、SSCH(次同步信道)和CPICH(公共导频信道)三个信道，来执行同步检测的方法。由3步信元搜索方法使用三个信道的原因是，从基站中传输的信道码(扰频码)是未知的。
然而，在测量系统中，其中基站作为测量目标(目标扰频码)，3步信元搜索方法不能是有效的同步检测方法。例如，当从基站中传输的CPICH用作测量信道时，可以通过只使用扰频码来执行同步检测，其中作为测量目标的基站的CPICH被传输。
另一方面，在同步检测后，不必立即在基站与移动设备之间执行通信时，并且当可以确定同步码片定时具有某一范围时，不需要完整的同步检测。而且，通过在实际安装基站前安装伪基站，能够执行业务区域的测量。在这种情况下，通过用于测量的虚拟基站，传输相应于PSCH、SSCH和CPICH的三个信道，是无效的。
通过传统方法，用于以高精度测量通信质量(传输特性)，以相应于路径的数量，提供称为指针的相关检测器，并且每个指针的安装位置(接收码片定时)，必须与路径的位置适当匹配。同样，在每个接收码片定时获得所需信号功率和干扰信号功率时，样本数量和取样间隔的限制条件是无效的。
另一方面，根据是否应用传输分集，而使样本数量和取样间隔不同，这是无效的。
再则，在传统方法中，在执行测量信道的同步检测时，除了被测量信道以外的其它信道都是需要的，因此同步检测无效。
发明内容：
本发明已经克服了上面陈述的问题。这样，本发明的目的是提供通信质量测量方法和设备，通过取出在预先的测量步骤中检测到的接收码片定时中设定的范围中的所有的码片定时，并且从在某一给定的周期内得到的相同码片定时的接收信号矢量中产生具有时间差的若干个周期的两个时间序列，以高精度和高效率测量通信质量(传输特性)。
本发明的另一个目的是提供同步检测方法和设备，可以以高速、高精度和高可靠性，执行测量的同步检测。
本发明进一步的目的是提供同步检测方法和装置，当应用传输分集时，可以以高速、高精度和高可靠性执行用于测量的同步检测。
为了实现上述目的，根据第1发明，检测测量信道的接收码片定时，并且测量通信质量的CDMA蜂窝系统中的通信质量测量方法，包括：时间序列产生步骤，产生两个数据序列，该两个数据序列由检测值的时间序列数据，和关于检测值变为相同的接收码片定时，延迟一个、两个或更多个周期的时间序列数据组成；矩阵计算步骤，获得两个序列数据的协变矩阵，其中两个序列的数据在时间序列产生步骤中产生；第一功率计算步骤，从协变矩阵的特征值中获得在该接收码片定时的所需信号功率和干扰信号功率；SIR计算步骤，从所需信号功率和干扰信号功率中获得在该接收码片定时的SIR。利用这种方法，可以不受序列中样本数量和取样间隔的限制，而测量所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第2发明，检测测量信道的接收码片定时，并且测量通信质量的CDMA蜂窝系统中的通信质量测量方法，包括：时间序列产生步骤，产生两个数据序列，该数据序列由检测值的时间序列数据，和关于检测值变为相同的接收码片定时，延迟一个、两个或更多个周期的时间序列数据组成；相加步骤，当时间序列产生步骤中产生的两个序列的数据，变为特定的相关值时，从靠近接收定时的两点之间的接收信号矢量的和中，获得和矢量；相减步骤，从靠近接收定时的两点之间的接收信号矢量的差中，获得差矢量；第二功率计算步骤，通过平均和矢量与差矢量，获得所需信号功率和干扰信号功率；和SIR计算步骤，在该接收码片定时，从所需信号功率和干扰信号功率中获得SIR。使用这种方法，可以不受序列中样本数量和取样间隔的限制，而简单地并且精确地测量所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第3发明，在第1和第2发明中，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量方法进一步包括：第三功率计算步骤，通过在给定的周期执行平均，从所需信号功率和干扰信号功率中，获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，其中所需信号功率和干扰信号功率在第一功率计算步骤和第二功率计算步骤中得到，并且在SIR计算步骤中，从平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率中获得SIR。
根据第4发明，在第1和第2发明中，当测量的信道是多个，并且只有一个相关检测器有用时，以时分执行多个信道的相关检测，用于每个信道产生在相同的接收码片定时产生的两个序列。
根据第5发明，在第四发明中，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量方法进一步包括：第四功率计算步骤，通过平均给定的周期，从所需信号功率和干扰信号功率中，获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，其中所需信号功率和干扰信号功率，在第一功率计算步骤和第二功率计算步骤中得到，并且在SIR计算步骤，从平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率中获得SIR。
根据第6发明，在第三发明中，当测量的信道是多个，并且只有一个相关检测器有用时，在第三功率计算步骤中，以时分获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，并且在SIR计算步骤中，以时分获得多个信道的SIR。
根据第7发明，在第一和第二发明中，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量方法进一步包括：路径检测步骤，从SIR计算步骤中得到的SIR值中，获得发射机与接收机之间通信有效的路径。使用这种方法，根据测量的SIR值，从测量中判断测量的接收码片定时是否与通信有效的路径位置匹配。另一方面，当包括检测的接收码片定时的测量窗口中的所有的码片定时作为测量的目标时，可以从每个码片的SIR值中可以获得有效路径。
根据第8发明，用于检测测量信道的接收码片定时，并且测量通信质量的CDMA蜂窝系统中的通信质量检测设备，包括：时间序列产生装置，产生两个数据序列，该数据序列由检测值的时间序列数据，和关于检测值变为相同的接收码片定时，延迟一个、两个或更多个周期的时间序列数据组成；矩阵计算装置，获得两序列数据的协变矩阵，其中两个序列的数据在时间序列产生装置中产生；第一功率计算装置，在接收码片定时，从协变矩阵的特征值中获得所需信号功率和干扰信号功率；和SIR计算装置，在接收码片定时，从所需信号功率和干扰信号功率中获得SIR。使用这种方法，可以不受序列中样本数量和取样间隔的限制，而测量所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第9发明，检测测量信道的接收码片定时，并且测量通信质量的CDMA蜂窝系统中的通信质量检测设备，包括：时间序列产生装置，产生两个数据序列，该数据序列由检测值的时间序列数据，和关于检测值变为相同的接收码片定时，延迟一个、两个或更多个周期的时间序列数据组成；相加装置，当时间序列产生步骤产生的两个序列的数据，变为特定的相关值时，从靠近接收定时的两点之间的接收信号矢量的和中，获得和矢量；相减装置，从靠近接收定时的两点之间的接收信号矢量的差中，获得差矢量；第二功率计算装置，通过平均和矢量与差矢量，获得所需信号功率和干扰信号功率；SIR计算装置，在接收码片定时，从所需信号功率和干扰信号功率中获得SIR。使用这种方法，可以不受序列中样本数量和取样间隔的限制，而简单地并且精确地测量所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第10发明，在第8和第9发明中，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量设备进一步包括：第三功率计算装置，通过在给定的周期执行平均，从所需信号功率和干扰信号功率中，获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，其中所需信号功率和干扰信号功率在第一功率计算装置和第二功率计算装置中得到。
根据第11发明，在第8和第9发明中，当测量的信道是多个，并且只有一个相关检测器有用时，时间序列产生装置以时分获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，并且SIR计算装置以时分获得多个信道的SIR。
根据第12发明，在第11发明中，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量设备进一步包括：第四功率计算装置，通过平均给定的周期，从所需信号功率和干扰信号功率中，获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，其中所需信号功率和干扰信号功率，在第一功率计算装置和第二功率计算装置得到。
根据第13发明，在第10发明中，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量设备包括：第三功率计算装置，通过在给定的周期执行平均，从所需信号功率和干扰信号功率中，获得平均的所需信号功率和平均的干扰信号功率，其中所需信号功率和干扰信号功率，在第一功率计算装置和第二功率计算装置中得到。
根据第14发明，CDMA蜂窝系统中的通信质量测量设备进一步包括：路径检测装置，从SIR计算装置得到的SIR值中，获得发射机与接收机之间通信有效的路径。使用这个结构，可以从测量的SIR值测量的接收码片定时轻易地判断，，是否与通信有效的路径位置匹配。同样，当包括检测的接收码片定时的测量窗口中的所有的码片定时作为测量的目标时，可以从每个码片的SIR值中可以获得有效路径。
根据第15发明，通过重复地传输已知形式的传输码元序列，检测测量信道的接收码片定时，并且执行通信质量的测量的通信质量测量方法，包括：相关检测步骤，使用码序列扩展测量的信道，来执行接收信号的相关检测；延迟步骤，在传输码元序列之间的相互相关是1，并且传播路径的影响可以认为相同的范围内，将相关检测步骤中检测的一个接收序列，延迟一个、两个或更多个码元周期；矢量计算步骤，在相关检测步骤检测的其它接收序列，和延迟步骤中的延迟提供的接收序列中，从相同接收码片定时的各自的接收信号矢量的差值与和值中，计算差矢量与和矢量；和通信质量计算步骤，从矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR。使用这种方法，在传输码元序列之间的相关是1，并且传播路径的影响可以认为相同的范围内，通过提供时间差，可以轻易地并且精确地测量所需信号功率，干扰信号功率和SIR。
根据第16发明，在使用传输分集时，通过使用不同天线的公共扩展码，重复地传输各自不同的已知形式的传输码元序列，而检测测量信道的接收码片定时，并且执行通信质量的测量的通信质量测量方法，包括：相关检测步骤，使用码序列扩展测量的信道，执行接收信号的相关检测；延迟步骤，在不同天线的传输码元序列之间的相互相关是1，并且传播路径的影响可以认为相同的范围内，将相关检测步骤中检测的一个接收序列，延迟一个、两个或更多个码元周期；矢量计算步骤，在相关检测步骤检测的其它接收序列，和延迟步骤中的延迟提供的接收序列中，从相同接收码片定时的各自的接收信号矢量的差值与和值中，计算差矢量与和矢量；和通信质量计算步骤，从矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR。使用这种方法，可以精确地并且轻易地测量被测量信道的所需信号功率，干扰信号功率和SIR，并应用传输分集。
根据第17发明，在第15发明中，通信质量测量设备进一步包括：矢量选择步骤，当传输码元序列之间的相互相关小于1时，在矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，只选择在接收码元的相同接收码片定时计算的结果，与不同天线各自的传输码元匹配。
根据第18发明，在第16发明中，通信质量测量设备进一步包括：矢量选择步骤，当不同天线中传输码元序列之间的相互相关小于一时，在矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，只选择在接收码元的相同接收码片定时计算的结果，与不同天线各自的传输码元匹配。
根据第19发明，通过重复地传输已知形式的传输码元序列，检测测量信道的接收定时，并且执行通信质量的测量的通信质量测量设备，包括：相关检测装置，使用码序列扩展测量的信道，执行接收信号的相关检测；延迟装置，在传输码元序列之间的相互相关是1，并且传播路径的影响可以认为相同的范围内，将相关检测步骤检测的一个接收序列，延迟一个、两个或更多个码元周期；矢量计算装置，在相关检测步骤检测的其它接收序列，和延迟步骤中的延迟提供的接收序列中，从相同接收码片定时的各自的接收信号矢量的差值与和值中，计算差矢量与和矢量；和通信质量计算装置，从矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR。使用这种方法，在传输码元序列之间的相关是1，并且传播路径的影响可以认为相同的范围内，通过提供时间差，可以轻易地并且精确地测量所需信号功率，干扰信号功率和SIR。
根据第20发明，在使用传输分集时，通过使用不同天线的公共扩展码，重复地传输各自不同的已知形式的传输码元序列，而检测测量信道的接收码片定时，并且执行通信质量的测量的通信质量测量设备，包括：相关检测装置，使用码序列扩展测量的信道，执行接收信号的相关检测；延迟装置，在不同天线的传输码元序列之间的相互相关是1，并且传播路径的影响可以认为相同的范围内，将相关检测步骤中检测的一个接收序列，延迟一个、两个或更多个码元周期；矢量计算装置，在相关检测步骤检测的其它接收序列，和延迟步骤中的延迟提供的接收序列中，从相同接收码片定时的各自的接收信号矢量的差值与和值中，计算差矢量与和矢量；和通信质量计算装置，从矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR。使用这种方法，可以更精确地测量所需信号功率，干扰信号功率和SIR。使用这种方法，可以精确地并且轻易地测量被测量信道的所需信号功率，干扰信号功率和SIR，并且应用传输分集。
根据第21发明，在第19发明中，通信质量测量设备进一步包括：矢量选择装置，当传输码元序列之间的相互相关小于一时，在矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，只选择在接收码元的相同接收码片定时计算的结果，与不同天线各自的传输码元匹配。使用这种结构，可以更精确地测量所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第22发明，在第19发明中，通信质量测量设备进一步包括：矢量选择装置，当不同天线中传输码元序列之间的相互相关小于一时，在矢量计算步骤计算的差矢量与和矢量中，只选择在接收码元的相同接收码片定时计算的结果，与不同天线各自的传输码元匹配。通过这个结构，可以更精确地测量所需信号功率，干扰信号功率和SIR。
根据第23发明，在一种在CDMA蜂窝系统中的同步检测方法，在采用CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，为了测量移动接收站的通信质量，使用了以扩展码来扩展的并且从基站持续发射的信道，其特征在于，该方法包括以下步骤：在所述移动接收站中，在执行所述同步检测之前，预先设置平均周期和取样周期；通过在一个匹配的滤波器中顺序地重写该码，以在每个所述的取样周期在被测量的扩展码与接收信号之间检测部分检测值；和根据通过平均在所述的平均周期内已检测的多个部分相关值而获得的值，来确定被测量信道的同步码片定时。使用这种方法，由于从测量信道的扩展码与接收信号之间获得部分相关值，不需更三个信道用于同步检测。
根据第24发明，在第23发明中，在检测特定相关值时，使用匹配的滤波器，并且通过在匹配的滤波器中顺序地重写入该码，而检测测量信道的同步码片定时。使用这种方法，可以以高速、高精度和高可靠性执行使用特定相关值的同步检测。
根据第25发明，在第23和第24发明中，在执行同步检测前，预先设置平均周期和取样周期，并且在平均周期中，通过在每个设置的取样周期检测该部分检测值，根据检测的多个部分相关值的平均获得的值，确定测量信道的同步码片定时。
根据第26发明，在第25发明中，在检测到的多个部分相关值的平均过程中，通过由功率平均过程或矢量平均过程预先计算该平均值，使用平均值，确定测量信道的同步码片定时。
根据第27发明，在第26发明中，通过允许多次设置平均过程的过程，并且使用利用每个过程中的相同或不同平均方法，多次平均过程获得的平均值，确定测量信道的同步码片定时。
根据第28发明，执行如第23到第27的任一项发明所定义的同步码片定时检测过程步骤多次，并且判断是使用多个定时值的平均值和标准偏差值，确定测量信道的同步码片定时，还是关于提供给定的范围确定测量信道的同步码片定时，还是再次执行同步检测。使用这种方法，可以轻易地判断检测的同步码片定时的正确性。同样，在使用测量窗口执行通信质量的测量时，可以确定窗口的位置和宽度。
根据第29发明，一种在CDMA蜂窝系统中的同步检测设备，在采用CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，为了测量移动接收站的通信质量，使用了以扩展码来扩展的并且从基站持续发射的信道，其特征在于，包括：第一装置，用于在执行所述同步检测之前预先设置平均周期和取样周期；第二装置，用于通过在所述的取样周期内在一个匹配的滤波器中顺序地重写该码来检测被测量的扩展码与接收信号之间的部分检测值；和第三装置，用于根据在所述的平均周期内平均已检测的多个部分相关值而获得的值来确定被测量信道的同步码片定时。使用这种方法，由于在测量信道的扩展码与接收信号之间获得部分相关值，不需要三个信道用于同步检测。
根据第30发明，在第29发明中，该装置包括：匹配的滤波器，其中在检测部分相关值时使用了匹配的滤波器，并且通过在匹配的滤波器中顺序地重写入该码，而检测测量信道的同步码片定时。使用这种结构，可以以高速、高精度和高可靠性执行同步检测，其中同步检测使用特定相关值。
根据第31发明，在第29和第30发明中，在执行同步检测前，该装置预先设置平均周期和取样周期，并且在平均周期中，通过每个设置的取样周期检测部分检测值，根据检测的多个特定相关值的平均获得的值，确定测量信道的同步码片定时。
根据第32发明，在第31发明中，在检测的多个特定相关值的平均过程中，该装置通过由功率平均过程或矢量平均过程预先计算该平均值，使用平均值，确定测量信道的同步码片定时。
根据第33发明，在第32发明中，通过允许多次设置所述平均过程的过程，并且使用由利用每个过程中相同或不同平均装置的多次平均过程获得的平均值，确定测量信道的同步码片定时。
根据第34发明，CDMA蜂窝系统中的同步检测设备包括：多次执行如在第29到第33中任一发明中所定义的同步码片定时检测过程，并且判断是使用多个定时值的平均值和标准偏差值，确定测量信道的同步码片定时，是以提供给定的范围确定测量信道的同步码片定时，还是再次执行同步检测的装置。使用这种方法，可以轻易地判断检测的同步码片定时的正确性。同样，在使用测量窗口执行通信质量的测量时，可以确定窗口的位置和宽度。
根据第35发明，在使用传输分集用于测量被测量移动站的通信质量过程中采用使用从移动通信系统的基站持续传输的公共导频信道的CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，同步检测设备包括：该移动站，通过在码元前后执行相加与相减，将每个码元的接收信号的相关检测得到的接收信号矢量，分离成每个发射天线的接收信号矢量，并且根据功率中接收信号矢量相加获得的值，确定同步码片定时。使用这种方法，由于在测量信道的扩展码与接收信号之间获得部分相关值，不需要三个信道用于同步检测。
根据第36发明，在第35发明中，根据通过平均多个发射天线中的每个天线的接收信号矢量获得的平均矢量相加得到的值，确定同步码片定时，其中多个发射天线在多个周期中得到，其中多个周期具有从多个发射天线发射的信号的码元形式在天线之间变为正交的单元。
根据第37发明，CDMA系统中的同步检测方法，根据多次执行同步码片定时检测过程，并且执行得到的多个功率的相加获得的值，确定同步码片定时，其中同步码片定时检测过程在第35和第36发明中定义。
根据第38发明，在使用传输分集用于测量被测量移动站的通信质量过程中采用使用从移动通信系统的基站持续传输的公共导频信道的CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，同步检测装置包括：移动站，通过在码元前后执行相加与相减，将每个码元的接收信号的相关检测得到的接收矢量分离，并且根据功率中接收信号矢量相加获得的值，确定同步码片定时。使用这种方法，由于在测量信道的扩展码与接收的信号之间获得部分相关值，不需要三个信道用于同步检测。
根据第39发明，在第38发明中，该装置根据通过平均多个发射天线中的每个天线的接收信号矢量获得的平均矢量相加得到的值，确定同步码片定时，其中多个发射天线在多个周期中得到，其中多个周期具有从多个发射天线发射的信号的码元形式在天线之间变为正交的单元。
根据第40发明，CDMA系统中的同步检测装置，根据多次执行同步码片定时检测过程，和执行得到的多个功率的相加获得的值，确定同步码片定时，其中同步码片定时检测过程在第38和第39发明中定义。
根据第41发明，在使用传输分集用于测量被测量移动站的通信质量过程中采用使用从移动通信系统的基站持续传输的公共导频信道的CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，通信质量测量方法包括：在移动站中，通过在码元前后执行相加与相减，将每个码元的接收信号的相关检测得到的接收信号矢量，分离成每个发射天线的接收信号矢量，并且通过获得每个发射天线的两个接收信号矢量的和矢量与差矢量，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR，其中每个发射天线的两个接收信号矢量隔开多个码元周期。使用这种方法，当在两个码元获得和矢量与差矢量的码元周期时，由于两个码元周期内的衰减，当所需信号矢量的相位方差可以被忽略时，测量精度可以与样本数成比例地提高。
根据第42发明，在第41发明中，从一个发射天线的接收信号矢量获得和矢量与差矢量，并且通过相加预定相关值，获得所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第43发明，在第42发明中，平均所需信号功率与干扰信号功率，并且通过相加预定相关值，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第44发明，在使用传输分集用于测量被测量移动站的通信质量过程中采用使用从移动通信系统的基站持续传输的公共导频信道的CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，通信质量测量设备包括：移动站，包括装置，通过在码元前后执行相加与相减，将每个码元的接收信号的相关检测得到接收的信号矢量，分离成每个发射天线的接收信号矢量，并且通过获得每个发射天线的两个接收信号矢量的和矢量与差矢量，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR，其中每个发射天线的两个接收信号矢量隔开多个码元周期。使用这种方法，当在两个码元获得和矢量与差矢量的码元周期时，由于两个码元周期内的衰减，当所需信号矢量的相位方差可以被忽略时，测量精度可以与取样数成比例提高。
根据第45发明，在第44发明中，该装置从一个发射天线的接收信号矢量获得和矢量与差矢量，并且通过相加预定相关值，获得所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
根据第46发明，在第45发明中，该装置平均所需信号功率与干扰信号功率，并且通过相加预定相关值，计算所需信号功率、干扰信号功率和SIR。
如上面所陈述的，根据本发明，通过在相同的接收码片定时，产生接收信号矢量的时间序列数据，可以以高精度测量通信质量(传播特性)，其中接收码片定时在某一给定周期得到，并且时间序列数据在时间上将数据移动几个周期。同样，通过使用测量窗口执行通信质量测量，不依靠实际环境中产生的发射机与接收机之间的路径改变，以高精度和高效率测量移动测量通信质量变得可能，并且可以精确地测量路径数及其位置。
另一方面，根据本发明，由于只使用了测量的信道，可以以高速、高精度和高可靠性进行测量的同步检测。而且，在使用测量窗口的通信质量测量的前提下，在同步检测的情况中，只需要测量窗口的位置和窗口宽度。因此，不需要完整的同步检测。
进一步，根据本发明，即使应用传输分集，也可以以高速、高精度和高可靠性执行同步检测。同样，可以以高速和高效率进行高精度的通信质量测量。
结合附图，从后面其优选实施例的描述中，本发明上面和其它的目的、效果、特点和优点将变得更明显。
附图说明：
图1是表示获得所需信号功率和干扰信号功率的过程的例图；
图2是应表示用了本发明的W-CDMA型移动通信系统的整个结构的方块图中；
图3是表示CPICH的帧结构的例图；
图4是表示根据本发明的同步检测方法第一实施例的操作原理的例图；
图5是在匹配的滤波器用于应用了本发明的移动站的相关检测部分中的情况下，操作的解释性说明；
图6是表示根据本发明的同步检测方法第二实施例的操作原理的例图；
图7是表示在同步检测方法第二实施例中，作为等效过程的功率平均过程的情况的例图；
图8是表示作为等效过程的功率平均过程后的接收信号功率分布的例图；
图9是表示通过功率平均过程的同步码片检测过程的流程图，；
图10是在同步检测方法的第二实施例中，矢量平均过程作为等效过程执行的情况的例图；
图11是表示执行作为等效过程的矢量平均过程后的分布的例图；
图12是表示通过矢量平均过程的同步码片定时检测过程的流程图，；
图13是表示根据本发明的同步检测方法第三实施例的操作原理的例图；
图14是表示在同步检测方法第三实施例中的同步码片检测过程的流程图，；
图15是表示根据本发明的同步检测方法第四实施例的操作原理的例图；
图16是表示在使用传输分集情况下，CPICH和接收信号的帧结构的例图；
图17是说明，表示了根据本发明的同步检测方法第五实施例的操作原理；
图18是表示在同步检测方法第六实施例中的同步码片定时检测过程的流程图；
图19是表示应用了本发明移动站的整个结构的方块图；
图20是表示根据本发明的通信质量测量方法第一实施例的操作原理的例图；
图21是表示根据本发明的通信质量测量方法第二实施例的操作原理的例图；
图22是表示通信质量测量方法的第二实施例中的模拟结果的例图；
图23是表示根据本发明的通信质量测量方法第三实施例的操作原理的例图；
图24是表示通信质量测量方法的第三实施例中的模拟结果的例图；
图25是表示根据本发明的通信质量测量方法第四实施例的操作原理的例图；
图26是表示根据本发明的通信质量测量方法第五实施例的操作原理的例图；
图27是表示根据本发明的通信质量测量方法第六实施例的操作原理的例图；
图28A和28B是表示通信质量测量方法的第五实施例中的模拟结果的例图；
图29是表示应用传输分集的移动通信系统的整个结构的方块图；
图30是说明本发明的一个实施例中的相关检测处理的例图；
图31是用于解释本发明一个实施例中的相关检测处理的例图；
图32是用于解释本发明一个实施例中的延迟过程的例图；
图33是用于解释本发明一个实施例中的矢量计算过程的例图；
图34是用于解释本发明一个实施例中的矢量选择过程和通信质量计算过程的例图；
图35是表示在使用W-CDMA系统的移动通信系统中，使用传输分集时的CPICH的例图；
图36是根据本发明当应用传输分集时，表示通信质量测量方法第一实施例的操作原理的例图；
图37是表示根据本发明，当应用传输分集时，通信质量测量方法第二实施例的操作原理的例图；
图38是表示在使用W-CDMA系统的移动通信系统中，不使用传输分集时的CPICH的例图；
图39是表示根据本发明，当使用传输分集时，通信质量测量方法第三实施例的操作原理的例图；
图40是表示当使用传输分集时，通信质量测量方法第三实施例中的模拟结果的例图；
图41是表示根据本发明，当应用传输分集时，通信质量测量方法第四实施例的操作原理的例图；
图42是表示当使用传输分集时，通信质量测量方法第四实施例中的模拟结果的例图。
具体实施方式：
首先，将解释作为检测同步码片定时的方法的同步检测，然后将解释通信质量的测量。
(1)同步检测方法
图2表示应用了本发明W-CDMA型移动通信系统的整个结构。移动通信系统构成有基站201和移动站202。移动站202包括：同步检测部分221，检测测量信道的同步码片定时，用于与基站通信，并且测量通信质量；同步码片定时信息部分225，用于聚集检测同步码片定时的信息；相关检测部分222，用于获得测量信道的扩展码与接收信号之间的相关值，用于与基站通信，并且测量通信质量；时间序列产生部分223，用于在相关检测后，产生接收信号矢量的时间序列数据；和通信质量计算部分224，用于从产生的时间序列数据中计算通信质量。同步检测部分221包括：同步定时选择产生部分2210，用于建立所有可以同步的码片定时的块，并且产生同步定时选择；部分相关检测部分2211，以接收信号获得部分相关，用于同步定时选择；和同步码片定时确定部分2212，用于从各自选择定时的部分相关值中，确定同步码片定时。
图3表示了CPICH(common pilot channel，即公共导频信道)的帧结构。在一帧中包括一百五十个码元。一帧是10msec的周期。在表示的实施例中，作为测量的信道，使用了从每个基站持续传输的CPICH。即在只使用测量信道的同步检测方法中，获得测量信道的扩展码与接收的信号之间部分相关，和部分相关变为最大的峰值，用于检测同步码片定时。这里，使用了匹配的滤波器，用于相关检测，并且以顺序改变写入的码获得特定相关值，用于实现高速同步码片定时。
当在后面解释其它实施例时，通过在每个给定的间隔平均得到的相关值，并且检测同步码片定时，可以实现相关检测精度的提高。进一步，可以通过重复几次同步码片定时的检测，并且使用同步码片定时的检测值，确定同步码片定时成为测量的目标，以提供适当范围确定同步码片定时，或通过判断是否再次执行同步检测，来提高可靠性。
另一方面，在后面解释的同步检测的实施例中，为了简化，同步定时的时间分辨率假设为一个码片长度。然而，当更具体地检测同步定时时，可以将取样速度设置为整个取样的一个码片长度的X倍，执行根据本发明的同步检测方法。
图4表示了根据本发明的同步检测方法第一实施例的操作原理。在第一实施例中，部分相关的目标设置在256个码片的长度，当CPICH作为测量的信道时，同步可以建立码片定时为38400。开始，在每个码元将码片定时分块。然后，作为同步定时，参考帧前导端，产生150个选择。此后，同步定时选择的每个码与接收信号之间的部分相关，如图4所示的顺序获得，而得到每个同步定时选择的功率延迟行。最后，检索码片定时，将得到的定时作为测量信道的同步码片定时，其中在各自得到的功率延迟轮廓的选择中，选择具有最大的峰值。
在W-CDMA系统中，多个信道以相同频率传输，测量的信道以外的所有信道，变为干扰信道。考虑过程增益，对用与普通相关检测的码片长度，限制干扰信号的功率。在图4表示的实施例中，在256个码片长度(1个码元＝256个码片)执行部分相关，过程增益为256，并且干扰信号的平均功率变为1/256。
在同步检测方法的第一实施例中，在其它定时，当码片定时的接收信号功率高于或等于接收信号功率时，其中码片定时与通信有效的路径位置匹配，同步码片定时的检测成功。由此，通过对部分相关设置更长的码片长度(用于分块的信元)，在同步码片定时的检测中，成功的概率更高。
图5是在应用了本发明的移动站的相关检测部分中，使用匹配的滤波器的情况下，操作的解释性说明。匹配的滤波器用于部分相关的计算，而在匹配的滤波器中，每1/15msec将码重写入。如图5所示，将写入码重写入匹配的滤波器中，包括从150个定时选择#1到#150中提取的256个码片。
通过第一实施例，检测同步码片定时所需的周期可以为10msec。
下面，将解释同步检测方法的第二实施例。在第二实施例中，将描述图2表示的同步检测部分211的等效过程。在移动通信系统中，接收信号(相关检测值)的功率显著地波动，这通常由多路径衰减影响。同样，由于部分相关用于相关检测，相关检测精度不总是高的。
图6表示了根据本发明的相关检测方法第二实施例的操作原理。在第二实施例中，在给定的周期内，每个同步定时选择的部分相关值被平均，而使用得到的平均值检测同步码片定时。由此，假设在等效周期内，各自定时选择的样本数为N，同步码片定时的故障(fir)检测所需的周期为N＊10msec。作为平均方法，有执行功率平均过程的方法，和执行矢量平均过程的方法。
图7表示了在同步检测方法的第二实施例中，执行功率平均过程作为等效过程的情况。在码元中，在同步定时选择#i的定时t和它的码片数k，接收信号矢量假设为(Ii_k(t)，Qi_k(t))，均衡后的同步定时选择为#i，而在它的码元中，码片数k的功率假设为Pi_k。
在功率平均过程中，从每个同步定时选择的接收信号矢量中，计算瞬时接收信号功率，然后，在每个同步定时选择将计算的接收信号功率的数N平均。通过因此得到的均衡后的功率值，确定测量信道的同步码片定时。功率平均过程的特点在于，当样本数N增加时，在真实同步码片定时以外的定时，接收信号功率的标准差变得更小(注意，平均值保持不变)。
图8表示了在执行作为均衡过程的功率平均过程后，接收信号功率的分布。在部分相关的检测后，对于256个码片长度的某一扰频码，和在样本数5、10和15的平均功率，图8表示了在真实同步码片定时以外的定时，接收信号功率值的分布。然而，衰减不被相加。可以从图8中发现，当样本数N增加时，在真实同步码片定时中，接收信号功率值的标准差变得更小。结果，同步检测成功的概率变高。
图9表示了功率平均过程中的同步码片定时检测过程。在步骤S1中，同步检测初始化。在步骤S2中，设置同步定时选择(i＝0)。在步骤S3中，执行部分相关计算。在步骤S4中，计算接收信号功率。在步骤S5中，执行检测是否满足i＜max i。在步骤S6中，i递增。在步骤S7中，执行检测是否满足k＜N。在步骤S8中，k递增。在步骤S9中，在所有同步定时选择或所有码片定时，执行功率平均。在步骤S10中，对所有同步定时选择或所有码片定时，执行接收信号的最大功率检索。在步骤S11中，确定同步码片定时。在步骤S12中，终止同步检测。
图10表示了在同步检测方法的第二实施例中，作为等效过程的矢量平均过程的情况。在矢量平均过程中，各自在I侧和Q侧，平均每个同步定时选择的接收信号矢量(数为N)。然后，从平均后的I值和Q值中计算接收信号功率，确定测量信道的同步码片。因为矢量平均过程为前提，其中由于平均周期中的衰减，所需信号矢量的相位旋转可以被忽略，在图10表示的例子中，每一个同步定时选择的取样间隔设置为1/15msec。
在前面的矢量平均过程中，通过增加平均的样本数，真实同步码片定时以外的接收信号功率的平均值变小(标准差不变)。
图11表示了在执行矢量平均过程，作为等效过程后，接收信号功率的分布。对256个码片长度的某一扰频码，和样本数5、10和15的平均功率，在其部分相关检测后，图11表示了在真实同步码片定时以外的定时，接收信号功率值的分布。然而，衰减不被相加。可以从图11中发现，当样本数N增加时，在真实同步码片定时，接收信号的功率平均值变得更小。结果，同步检测的成功概率变高。
图12表示了矢量平均过程中的同步码片定时检测过程。在步骤S21中，同步检测初始化。在步骤S22中，设置同步定时选择(i＝0)。在步骤S23中，执行部分相关计算。在步骤S24中，执行检测，是否满足k＜N。在步骤S25中，k递增。在步骤S26中，对所有同步定时选择#i的码片定时，获得矢量平均。在步骤S27中，对所有同步定时选择#i的码片定时，计算功率值。在步骤S28中，执行检测，是否满足i＜max i。在步骤S29中，i递增。在步骤S30中，对所有同步定时选择或所有码片定时，执行接收信号的最大功率检索。在步骤S31中，确定同步码片定时。在步骤S32中，终止同步检测。
图13表示了根据本发明的同步检测方法第三实施例的操作原理。同步检测方法的第三实施例，是前面叙述的第二实施例的进一步提高。即等效过程的过程可以设置多次。甚至在每个过程中，使用相同或不同平均方法多次平均得到的平均值，确定测量信道的同步码片定时。
在第三实施例中，平均操作重复两次。在平均的第一阶段，每个同步定时选择执行矢量平均过程的数N1。然后，在矢量平均后，从接收信号矢量获得功率值，用于获得平均值的数N2。在第二阶段，对测量信道的同步码片定时，检测平均后接收信号功率变得最大的码片定时。
在第三实施例中，首先，通过在第一阶段平均，对于样本数N1，在真实同步码片定时以外的同步码片定时，接收信号功率的平均值变小。然后，通过在第二阶段平均，标准差变得小于样本数N2。结果，与一次平均操作的情况相比，同步检测成功的概率进一步变得更高。在第三实施例中，同步检测所需的周期为(N1×N2×10)msec。
图14表示了同步检测方法第三实施例中的同步码片定时检测程序。在步骤S41中，同步检测初始化。在步骤S42中，设置同步定时选择(i＝0)。在步骤S43中，执行部分相关计算。在步骤S44中，执行检测，是否满足k1＜N1。在步骤S45中，k1递增。在步骤S46中，对所有同步定时选择#i的码片定时，获得矢量平均。在步骤S47中，对所有同步定时选择#i的码片定时，计算功率值。在步骤S48中，执行检测，是否满足i＜max i。在步骤S49中，i递增。在步骤S50中，执行检测，是否满足k2＜N2。在步骤S51中，k2递增。在步骤S52中，对所有同步定时选择或所有码片定时，执行功率平均。在步骤S53中，对所有同步定时选择或所有码片定时，执行接收信号的最大功率检索。在步骤S54中，确定同步码片定时。在步骤S55中，终止同步检测。
进一步，将解释同步检测方法的第四实施例。通过多次执行前面第一到第三实施例的同步码片定时检测过程，并且使用多个同步码片定时值的平均值和标准偏差值，第四实施例确定测量信道的同步码片定时。由此，在第四实施例中，执行检查，检测的同步码片定时是否合理。
图15表示了根据本发明的同步检测方法第四实施例的操作原理。准备平均后检测的同步码片定时数M。然后，检查作为测量目标的同步码片定时。应该注意，在第四实施例中，不需要完整的同步检测，而只需要具有落入某一范围内(测量窗口)的值。
第四实施例被作为前提，其中在同步检测后，执行测量窗口中所有码片定时的测量。首先，检测的同步码片定时数M1的平均值。然后，使用这样获得的平均值，获得标准差。作为集中在测量窗口获得的平均值，获得的标准偏差值落入测量窗口的宽度内，测量变得能够使检测成功。另一方面，当获得标准差不落入测量窗口内时判断，检测的失败概率高，而再次使同步检测初始化。
下面，在传输分集应用于CPICH中的情况下，对同步检测方法给出解释。
图16表示了CPICH的帧结构，和传输分集应用情况下的接收信号。α1是根据基站到移动站的发射天线#1的传播路径的矢量方差量，α2是根据基站到移动站的发射天线#2的传播路径的矢量方差量。根据移动站位置的移动，这些变量不时改变。另一方面，从基站的每个天线发射的信号，被提供每个码元A或-A的模式。这个形式单独地确定。应该注意，当传输分集不应用时，码元模式的形式与天线#1的相同。
从天线#1和天线#2传输的CPICH被每个传播路径影响。在移动站中，以连接的形式接收信号。由此，从基站传输的码元#0的信号，在移动接收站接收，由后面的等式这样表示：
R(0)＝(√Pt1)α1(0)·A+(√Pt2)α2(0)·A+N(0)    ...(1)
其中，R(0)是相关检测后的接收信号矢量，Pt1和Pt2是各自发射天线中，CPICH的传输功率，N(0)是干扰信号矢量。
在移动接收站中，同步检测是码元#0位置的检测。应该注意，在使用传输分集时，通信质量测量由所需信号功率获得，其中传输分集将在后面讨论，所需信号功率这样表示：
<Pt1|α1|2+Pt2|α2|2>    ...(2)
而干扰功率这样表示：
<|N|2>    ...(3)
其中<>表示平均。
下面，由前面的表达式(1)表达的连接的接收信号矢量，将从每个发射天线分离成接收信号矢量。对于分离，使用了两个连续的码元。假设第(i)个码元作为参考的码元(其中i是偶数)，每个天线的接收信号矢量r1和r2这样表达：
r1(i)＝(R(i+1)+R(i))/(2A)＝(√Pt1)α1(i)+(N(i+1)+N(i))/(2A)
r2(i)＝(-1)i/2+1(R(i+1)-R(i))/(2A)＝(√(Pt2))α2(i)+(-1)i/2+1(N(i+1)-N(i))/(2A)    ...(4)
前面的等式(4)使用近似和
图17表示了个根据本发明的同步检测方法第四实施例的操作原理。同步检测从接收信号检测CPICH的前导位置(同步码片定时)进行检测。图17中的#0到#149，是同步定时选择，由图2表示的同步定时选择产生部分2210产生。应该注意，分块的单元是一个码元。通过在同步定时选择#0到#149中提取目标码元数，并且使用相应于码元数的扩展码(256个码片的长度)，执行接收信号的相关计算。
例如，假设矢量的平均数为N1，从同步定时选择#i中，从2(N1+1)中选择序列的码元数2N1+1，用于相关计算。当匹配的滤波器用于相关计算时，对于所有同步定时选择，完成相关计算的定时为T1＝10×(2N1+1)[ms]。
下面，从得到的接收信号矢量R(i)和R(i+1)中，使用前面的等式(4)，从每个发射天线分离接收信号矢量。这里，在属于相同同步定时选择的分离后，接收信号矢量数是每一个发射天线的数N1。每个发射天线平均的接收信号矢量的这些数N1，和最终得到的两个平均矢量，在功率中相加。图17表示了矢量平均数N1是2的情况。实际中，对所有的256个码片执行前面的计算。另一方面，以一个码元X倍的整个取样执行前面的计算，对于256×X的样本数执行计算。通过码元中具有最大功率值和码片数的同步定时选择，确定同步码片定时。
图18表示了同步检测方法第六实施例中的同步码片定时检测程序。在表示的实施例中，除了计算所需的周期，从同步检测开始到其结束的周期，是T1＝10×(2N1+1)×N2[ms]。
在步骤S61中，同步检测初始化。在步骤S62中，设置同步定时选择(i＝0)。在步骤S63中，执行部分相关计算。在步骤S64中，执行检测，是否满足k1＜2N1+1。在步骤S65中，k1递增。在步骤S66中，关于所有同步定时选择的码片定时，分离每个天线的接收信号矢量。在步骤S67中，获得接收信号矢量的矢量平均。在步骤S68中，平均的接收信号矢量转换成每个天线的功率，然后各自天线的功率值被相加。
在步骤S69中，执行检测，是否满足i＜max i。在步骤S70中，i递增。在步骤S71中，k1重置为0。在步骤S72中，执行检测，是否满足k2＜N2。在步骤S73中，k2递增。在步骤S74中，k1重置为0。在步骤S75中，在所有同步定时选择或所有码片定时，执行功率平均。在步骤S76中，对所有同步定时选择或所有码片定时，执行接收信号的最大功率检索。在步骤S77中，确定同步码片定时。在步骤S78中，终止同步检测。
(2)通信质量测量方法
下面，将解释通信质量的测量方法。图19表示应用了本发明的移动站的整个结构。移动站202具有与图2相同的结构。通信质量计算部分224包括：矩阵计算装置2301，用于从接收信号矢量的两个时间序列数据中获得协变矩阵，并且执行特征值的计算，其中接收信号矢量在时间序列产生部分223中产生；功率计算装置2302，用于使用方差值，计算所需信号功率和干扰信号值；和SIR计算装置，用于获得SIR。
另一方面，使用控制部分2304作为移动通信系统的部件，使用SIR计算装置中获得的SIR值，获得发射机与接收机之间通信有效的路径，来控制同步码片定时信息部分225，用于实现更精确值的测量。
在表示的实施例中，参考同步检测部分得到的同步码片定时，某一范围内的所有码片定时作位测量的目标。即使用测量窗口执行通信质量测量。
图20表示了根据本发明的通信质量测量方法第一实施例的操作原理，执行相关检测的码片长度和测量窗口的宽度用作一个码元。这里，对测量窗口中出现的码片定时k加以考虑。为了在码片定时k获得所需信号功率和干扰信号功率，通过在某一给定的周期(平均周期)中，安排码片定时1的接收信号矢量，来建立序列1，并且由接收信号矢量的时间序列数据，建立序列2，其中接收信号矢量与序列2隔开几个码元。
下面，获得序列1和序列2的协变矩阵，来计算其特征值。通过使用这样获得的特征值执行图20表示的操作，在码片定时k，可以获得所需信号功率和干扰信号功率，作为平均周期内的平均值。应该注意，只当两个序列之间的相关相对高时，用于从图20表示的特征值中获得功率的操作才有效。换句话说，相对于由于多路径衰减的所需信号矢量的方差，只有当两个序列之间的时间差足够小时，前面的操作才有效。在表示的实施例中，取样间隔(一个序列中的数据间隔)和样本数(一个序列中的数据数)没有限制。
应该注意，在平均周期的结果内，较大的样本数是真实值的接近值。另一方面，可以从得到的所需信号功率和干扰信号功率的比中，获得码片定时k中的SIR。另一方面，在不使用测量窗口的通信质量测量的情况下，可以测量同步码片定时，作为码片定时k，其中同步码片定时由同步检测部分得到。
图21表示了根据本发明的通信质量测量方法第二实施例的操作原理。当两个序列之间相关时，即当相关值大于或等于0.85时，可以从相对于接收信号矢量的和矢量与差矢量中，获得所需信号功率和干扰信号功率，其中接收信号矢量具有时间序列之间彼此接近的接收定时。更好地，在相关值大于或等于0.9时，以相比于图20的第一实施例的精度，获得所需信号功率和干扰信号功率。进一步有利地，在相关值大于或等于0.95时，以相比于图20的第一实施例的精度和更简单的计算方法，获得所需信号功率和干扰信号功率。
在表示的实施例中，从邻近码元之间的接收信号相量，时间序列之间的时间差(延迟时间差)作为一个码元，获得和矢量与差矢量。首先，在平均周期内使用差矢量数N，由图21表示的操作获得干扰信号功率。下面，使用平均周期内的和矢量数N，和已经获得的干扰信号功率，获得所需信号功率。从获得的所需信号功率和干扰信号功率的比中，可以获得平均周期中的SIR。甚至在表示的实施例中，相似于图20表示的第一实施例，对于取样间隔和取样数基本没有限制。
在表示的实施例中，在图19表示的时间序列产生部分223中，除了产生接收信号矢量的两个时间序列数据，也执行了产生和矢量与差矢量的时间序列数据。应该注意，在表示的实施例中，由于不需要特征值，图19中表示的矩阵操作变得不必要了。
图22表示了通信质量测量方法的第二实施例中的模拟结果。即图22表示了在模拟获得的测量窗口内，所需信号功率和干扰信号输出结果的例子。在模拟中，假设两个信号以5码片的延迟到达，其中扩展了某一码。即第一路径的位置是第十码片，而第二路径的位置是第十五码片。在第二路径到达的信号作为第一路径的干扰信号，而在第一路径到达的信号作为第二路径的干扰信号。平均周期为1500个码元，而取样间隔为1个码元。应该注意，与在第一路径到达的信号功率相比，在第二路径到达的信号功率设置为低5dB。以256码片长度的整个取样的四倍，执行相关检测。
图23表示了根据本发明的通信质量测量方法第三实施例的操作原理。在表示的实施例中，通过平均所需信号功率和干扰信号功率，可以得到更稳定的值(平均值)，其中在前面的第一和第二实施例中，获得所需信号功率和干扰信号功率。在表示的实施例中，首先，使用第一和第二实施例中的方法(主要平均)，在平均周期的每个码片数N1中，获得所需信号功率和干扰信号功率的平均值。然后，作为次要平均，所需信号功率和干扰信号功率的数N2，在功率中平均，其中所需信号功率和干扰信号功率由主要平均得到。应该注意，从获得的所需信号功率与干扰信号功率的比中，获得平均周期中的SIR。
图24通过通信质量测量方法的第三实施例，表示了模拟的结果。除了平均方法，模拟条件与图22中的那些相同。在主要平均中，平均样本数为5，而在次要平均中，平均样本数为300。总的平均周期为1500个码元。与图22表示的结果相比，应该发现可以得到更稳定的值。
图25表示了根据本发明的通信质量测量方法第四实施例的操作原理。在表示的实施例中，测量信道数假设为M。相同信道连续用于两个码元的原因，是在第一和第二实施例中，两个序列数据为平均方法所需要。如图25所示，以两个码元作为设置，取样周期内其它信道的测量变得可能了。在某一给定周期，可以实质相同地得到多个信道的测量数据。在使用相量平均的现有技术中，因为限制“由于平均周期中的多路径衰减，所需信号矢量的相位方差应该被忽略。”由此，当测量的信道数为大数，并且平均周期相对长时，在取样周期内，其它信道的时间多路复用是困难的。
图26表示了根据本发明的通信质量测量方法第五实施例的操作原理。在表示的实施例中，在一个信道的取样周期内，通过其它信道的时间多路复用，可以获得主要平均。然后，从主要平均得到的结果中，执行次要平均(功率平均)。
图27表示了根据本发明的通信质量测量方法第六实施例的操作原理。在表示的实施例中，首先，每一个信道执行主要平均，并且在次要平均周期内，多路复用其它信道，而在各自信道的次要平均后得到值。
图28A和28B表示了通信质量测量方法第五实施例中的模拟结果。图28A是得到的接收信号功率的轮廊，以图22和24的相同条件执行模拟。平均方法只执行每个码片的功率平均。图28B是每个码片的SIR的轮廓，其中使用从图22中得到所需信号功率和干扰信号功率，获得每个码片。传统地，如图28所示，通过在图19表示的同步检测部分221中，获得每个码片的接收信号功率，从功率变得最大的峰值中，检测通信有效的路径位置，作为同步码片定时。
在图28A中，由于所需信号功率设置得比干扰信号功率相对高，可以从其峰值中轻易地检测路径位置。然而，根据干扰信号功率的增加，难于判断峰值是否是实际路径位置。另一方面，不能由功率的峰值，区别峰值是路径出现的结果，还是峰值是噪声波动的结果。在同步检测部分221中，当误差出现在同步码片定时中时，在通信质量测量部分224中，由于在不同于通信有效位置的码片定时执行测量，测量精度恶化。
另一方面，在表示的实施例中，在同步检测部分221得到的同步码片定时，作为接收码片定时，而由第一和第二实施例测量SIR。在图19表示的控制部分2304中，从测量的SIR值中进行判断，接收码片定时是否从通信有效的路径位置偏离。如果进行判断，接收码片定时从路径位置偏离，则控制图19中表示的同步码片定时信息部分225，来调整同步码片定时。
另一方面，在通信质量测量被测量窗口为前提的情况下，对于测量窗口中的所有码片定时，测量所需信号功率、干扰信号功率和SIR。由此，得到图28B中表示的轮廓。在图28B中，在路径不出现的位置，适当建立SIR＜0；而在路径出现的位置，适当建立SIR＞0。在图19表示的控制部分2304中，检测建立SIR＞0的峰值，来检测通信有效的路径位置。
当进行判断时，测量窗口的位置和窗口宽度不适当时，通过控制图19的同步码片定时信息部分225，执行测量窗口位置和窗口宽度的调整。通过这样的控制，即使通过移动站的移动，使发射机与接收机之间的路径位置移动，也随着路径的移动调整窗口的位置。结果，可以实现通信质量的移动测量，而不会促使精度恶化。
(3)使用传输分集时的通信质量测量方法
图29表示了应用传输分集的移动通信系统的整个结构。移动站202具有图2中表示的相同结构。时间序列产生部分223构成有：延迟电路3301，在相关检测后，将接收信号矢量延迟预定的延迟码元数；矢量计算部分3302，从接收信号矢量的差与和中，获得差矢量与和矢量；和矢量选择部分3303，选择执行计算的矢量，其中通过通信质量计算部分224执行计算。
当应用传输分集执行通信，作为测量信道时，假设信道，其中信道通过使用公共扩展码，从无线基站的两个不同天线中，重复传输各自不同形式的已知码元序列。当不应用传输分集执行通信时，假设信道，其中信道重复传输已知传输码元序列。当无线基站的两个天线彼此靠近定位时，设置天线的距离，而使空间相关相关变小。在服务区的接收点，信号到达，作为独立传播路径影响的信号。当与空间中的矢量结合时，从两个天线发射的信号在接收点被天线接收。
图30是说明，用于解释过程，其中过程用于解释本发明一个实施例中的相关检测过程。通常，天线#1的发射序列s1(t)和天线#2的发射序列s2(t)，受到各自独立的衰减c1(t)和c2(t)。在空间结合后，接收这两个序列。由此，忽略传输延迟，接收序列变为r(t)＝c1(t)×s1(t)+c2(t)×s2(t)。这里，考虑传播路径的影响被认为相同的时间范围，衰减可以认为是常数，c1(t)＝c1，而c2(t)＝c2。由此，接收序列变为每个发射序列s1(t)和s2(t)结合的给定值。
例如，当天线#1的发射序列在某一定时的码元假定为A，而天线#1的发射序列在某一定时的码元假定为A时，接收序列变为X。当天线#1的发射序列在某一定时的码元假定为A，而天线#1的发射序列在某一定时的码元假定为B时，接收序列变为Y。如上所陈述的，在传播路径的影响被认为是常数的时间范围中，只依靠发射序列确定接收序列。
在这样的情况下，在发射序列中，如果周期地并且重复地传输常规的形式，则在接收序列的相同周期重复某一序列形式。此时，当获得接收序列与延迟的接收序列之间的相关值时，其中延迟的接收序列延迟常规序列形式的周期，获得的值变为1。即延迟的接收序列与接收序列完全匹配，其中延迟的接收序列延迟常规序列形式的周期，并且序列之间的相互相关变为1。这里，在传输侧，已知序列形式重复多次的信元，被定义为帧。
图31表示了在本发明一个实施例中的相关检测过程。相关信元将tj+1+iΔτ作为接收序列r`(t)前导端，作为相关信元的码元，假设为r`(tj+1+iΔτ)，并且通过相关检测器，如匹配的滤波器，设置码m(tj+1+iΔτ)，传输各自的相关码元，执行相关检测过程，在相关后可以得到接收信号矢量序列r(tj+1+iΔτ)。这样，接收信号矢量假设为rk(tj+1+iΔτ)。应该注意，Δτ是一个码元长度的周期，j是一帧中序列形式的重复数，i是形式中的码元数，k是码元中的重复码片定时。另一方面，假设已经已知了测量的信道帧的前导端位置、码元位置等信息。
图32表示了本发明一个实施例中的延迟过程。以预先设置的延迟码元数I，通过在相关检测后，将接收信号矢量序列延迟一个延迟码元数I，产生延迟的接收信号矢量序列。延迟码元数I设置为发射序列形式的重复周期的整数倍。
图33表示了本发明一个实施例中的矢量计算过程。在相关后的接收信道矢量序列r(t)，和延迟一个码元数I的延迟的接收信号矢量序列r(t-IΔτ)的两个时间序列数据中，可以获得差矢量与和矢量，和码元的接收码片定时k中的并且从接收信号矢量序列的rk(tj+1+iΔτ-IΔτ)中的接收信号矢量rk(tj+1+iΔτ)，即相同接收码片定时的rk(tj+iΔτ)，其中序列延迟的码元I。和矢量变为αi_k(tj)＝rk(tj+1+iΔτ)+rk(tj+iΔτ)而差矢量变为βi_k(tj)＝rk(tj+1+iΔτ)-rk(tj+iΔτ)。
图34表示了本发明一个实施例中的矢量选择过程和通信质量计算过程。矢量选择选择矢量计算过程的输出，通过预先设置的矢量选择设置信息seli_k(tj)，即差矢量与和矢量，而输入导通信质量计算过程中。矢量选择信息是每个码元的信息ON＝1和OFF＝0。
通信质量计算使用输入的和矢量α`i_k(tj)与差矢量β`i_k(tj)。从差矢量的平均中，获得干扰信号功率，而从和矢量的平均与差矢量的平均中，获得所需信号功率。从所需信号功率与干扰信号功率的比中，获得SIR。
图35表示了在使用W-CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，使用传输分集时的CPICH。CPICH包括每一帧150个码元，包括四个码元(A、A、A、A)的码元序列从天线#1传输，而包括四个码元(A、B、B、A)的码元序列从天线#2传输。由于一旦每一帧重置传输码元序列，则在帧边界，四帧码元周期的规律不连续。由此，为了得到传输码元序列的相关变为1的序列，延迟周期必须设置在一帧。然而，在提供这样的长延迟的序列，应该超过传播路径的影响为常数的范围的情况下，而难于获得正确的和矢量与差矢量。
为了避免这样，有一种方法，用于通过设置延迟周期为四个码元，来避免帧边界，从而只选择正确的和矢量与差矢量，延迟周期码元作为一个码元，和以一个码元作为延迟周期码元，只选择每隔一个码元出现的正确的和矢量与差矢量的另一种方法。
图36表示了根据本发明，使用传输分集时的通信质量测量方法第一实施例的操作原理。以四个码元作为延迟周期，计算同步检测。在一帧的150个码元中，146个码元与序列2的码元匹配，帧边界的4个码元不与序列2的码元匹配。由此，序列1和序列2的相关值不能为1。由于这难于获得和矢量与差矢量，在矢量选择过程中，通过设置帧边界中部分不匹配码元的矢量信息，可以在通信质量计算过程中得到正确计算的结果。
图37表示了根据本发明，使用传输分集时的通信质量测量方法第二实施例的操作原理。以一个码元作为延迟周期，计算通信质量。在序列1中，除了帧前导端的第一码元，奇数顺序码元与序列2中的码元匹配，但帧前导端的偶数顺序码元不匹配。由此，序列1和序列2的相关值不变为1。通过保留，可以计算正确的和矢量与差矢量。由此，通过对帧前导端的第一和偶数序列码元，设置矢量信息为off＝0，可以在通信质量计算过程中得到正确的计算结果。
图38表示了在使用W-CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，当不应用传输分集时的CPICH。导频信道包括一帧的150个码元。以四个码元作为一个周期，包括四个码元(A、A、A、A)的码元序列只从天线#1重复传输。当每一帧重置传输码元序列时，由于码元是常数，在帧边界不产生非连续性。由此，通过应用任何延迟周期，传输码元序列的相关变为1。由此，在传播路径的时间相关变小的任意延迟周期，可以获得正确和矢量与差矢量。
当不应用传输分集时，使用或者如图36所示，以四个码元作为延迟周期的计算通信质量的方法，或者如图37所示，以一个码元作为延迟周期的计算通信质量的方法，这说明了所需信号功率与干扰信号功率的正确测量性能。由此，即使出现应用传输分集的基站和不应用传输分集的基站，改变计算方法变得不必要了，并且计算方法普通地使用。
图39表示了根据本发明，使用传输分集时的通信质量测量方法第三实施例的操作原理。在使用传输分集时，通过以CPICH作为测量的信道，说明了通信质量测量方法，其中通信质量测量方法不需要图29表示的矢量选择部分223。通过同步码片检测部分221检测，并且聚集在同步码片定时信息部分225中的同步码片定时，作为接收码片定时。然后，以调整参考信号的扩展码，适应接收信号的码元数，来执行相关检测。从前面的等式(4)中，使用通过相关检测得到接收信号矢量，计算每个发射天线的接收信号矢量。
下面，每个发射天线产生和矢量与差矢量。在使用传输分集时，从每个天线的和矢量与差矢量中，获得所需信号功率与干扰信号功率。在图39中，获得所需信号矢量和干扰信号矢量的N，是每个发射天线的和矢量或差矢量的样本数。例如，当平均周期为150个码元(在一帧中的码元数)时，例如，N变为74。另一方面，在图39中，为了简化，从帧前导端执行相关检测，没有必要从前导端执行相关检测。
图40表示了在使用传输分集时，通信质量测量方法第三实施例中的模拟结果。在使用测量窗口的同步质量检测的前提下，对码片定时执行4倍的整个取样点。执行模拟，将所需信号的接收功率设置在0dBm(每个天线-3dBm)，将干扰信号的接收功率设置在-100dBm，并且在测量窗口的第十码片，设置发射机与接收机之间的路径位置。从图40中，在发射机与接收机之间设置的路径位置，可以以高精度计算所需信号功率与干扰信号功率。
图41表示了根据本发明，使用传输分集时的通信质量测量方法第四实施例的操作原理。在应用传输分集时，以CPICH作为测量的信道，将解释通信质量测量方法，其中通信质量测量方法不需要图29的矢量选择过程。在表示的实施例中，从相关检测得到的接收信号矢量中，从前面的等式(4)只获得一个发射天线的接收信号矢量。这里，选择的发射天线或者是天线#1或者是天线#2。选择天线#1时计算简单。在图41中，选择天线#1作为选择的发射天线。
下面，对于一个发射天线中得到的接收信号矢量，产生和矢量与差矢量。在使用传输分集时，从和矢量与差矢量中，计算所需信号功率与干扰信号功率。在图41中，获得所需信号功率与干扰信号功率的N，是每一个发射天线的和矢量与差矢量的样本数。例如，当平均周期为150个码元(一帧中的码元数)时，例如，N变为74。另一方面，在获得所需信号功率与干扰信号功率时，(Pt1+Pt2)/Pt1是相关值，它是已知值。这里，Pt1和Pt2是每个发射天线中CPICH的传输功率。应该注意，在图41中，为了简化，从帧前导端执行相关检测。然而，可以不必要从前导端执行相关检测。
图42表示了在使用传输分集时，通信质量测量方法第四实施例中的模拟结果。模拟条件与图40的相同。图42表示了传输功率前的修正值。在发射机与接收机之间的路径位置，可以发现以低于设置值-3dB，计算所需信号功率与干扰信号功率。另一方面，修正值为(Pt1+Pt2)/Pt1＝2(3dB)。由此，通过相加3dB的修正值，可以正确地测量所需信号矢量与干扰信号矢量。

Claims (4)

1.在一种在CDMA蜂窝系统中的同步检测方法，在采用CDMA蜂窝系统的移动通信系统中，为了测量移动接收站的通信质量，使用了以扩展码来扩展的并且从基站持续发射的信道，其特征在于，该方法包括以下步骤：
在所述移动接收站中，在执行所述同步检测之前，预先设置平均周期和取样周期；
通过在一个匹配的滤波器中顺序地重写该码，以在每个所述的取样周期在被测量的扩展码与接收信号之间检测部分相关值；和
根据通过平均在所述的平均周期内已检测的多个部分相关值而获得的值，来确定被测量信道的同步码片定时。
2.根据权利要求1所述的在CDMA蜂窝系统中的同步检测方法，其特征在于，在所述的已检测的多个部分相关值的平均过程中，通过由功率平均过程或矢量平均过程预先计算平均值，使用所述平均值来确定被测量信道的同步码片定时。
3.根据权利要求2所述的在CDMA蜂窝系统中的同步检测方法，其特征在于，通过允许多次设置所述平均过程的过程，并且使用每个过程中的相同或不同平均方法，使用多次平均过程所获得的平均值来确定被测量信道的同步码片定时。
4.一种在CDMA蜂窝系统中的同步检测方法，其特征在于，包括：多次执行如权利要求1到3中任一项所定义的同步码片定时检测过程的步骤，并且判断为使用通过多次执行所述同步码片定时检测过程的步骤获得的多个同步码片定时值的平均值和通过所述多个同步码片定时值和所述平均值获得的标准偏差值来确定被测量信道的同步码片定时。
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