CN1672435A - 支持编码合成传输信道不同物理信道的等化信号干扰比 - Google Patents

Abstract

一种支持编码合成传输信道(CCTrCH)的数个物理信道的等化信号干扰比(SIRs)的系统及方法，包含计算新传输功率使该数个物理信道的信号干扰比不仅相等，亦使该编码合成传输信道的平均信号干扰比保持固定。

Description

支持编码合成传输信道不同物理信道的等化信号干扰比

技术领域

本发明是有关无线，时隙式通信系统。更特别是，本发明是有关一种支持编码合成传输信道不同物理信道的等化信号干扰比，而不必修改编码合成传输信道的平均信号干扰比的方法。

背景技术

有许多类共享无线通信网路，如被用于第三代(3G)蜂巢电话通信者。被用于共享网络的无线通信设备中的一技术，是包括配置通信传输功率于不同信道中。藉由有效控制传输功率，可降低总功率消耗，增加频宽使用并维持支持编码合成传输信道(CCTrCH)不同物理信道的适当值及信号干扰比(SIRs)。

特定电流无线系统中，用户必须传输或接收的不同类数据，是可被编码及多路传输于一个或更多编码合成传输信道中。多路传输被执行的方式，为接收错误传输块的机率型式的这些不同类数据服务品质(QoS)是可满足编码合成传输信道的被接收码元的信号干扰比相同值。此促成无线电资源的最适使用。这些系统可传输从如视讯及网际网络下载的高数据速率服务至如声讯的低数据速率服务的广泛服务。

参考图1，数个及各种用户服务是被图标为个别数据流。这些个别数据流是被指派至传输信道A，B及C，藉此该数据流是被编码及多路传输。各传输信道A，B及C是被指派特定编码速率及特定传输时间间隔(TTI)。各传输信道的编码速率可决定物理层的被传输位数，而传输时间间隔可界定被传输数据块的传递间隔。例如，传输时间间隔可为10，20，40或80毫秒。来自各传输信道的被编码位是被多路传输及交错以形成编码合成传输信道。编码合成传输信道的位接着被配对形成码元，其是经由被以时隙及展开因子型式界定的一个或数个物理信道来传输(展开后)。

物理信道上的传输是发生于传输信道已被多路传输至编码合成传输信道之后。被物理信道运载的码元(Ns)数是为物理信道编码的展开因子成反比。也就是说Ns＝Nc/G，其中Nc为展开时隙中码元的码片数，而G为展开因子。码片数Nc通常相同于支持编码合成传输信道的所有物理信道。

参考图2，各物理信道于发送器侧是以特定功率电平Pi被传输，其中指针i是于物理信道之上。于接收器侧，来自物理信道的信号是具有功率电平Ri＝Pi/L，其中L为路径损失。收敛后，被接收码元的功率是为Gi*Pi/L，其中Gi为物理信道的展开因子。因此，若被物理信道占据的时隙中的干扰电平为Ii，则码元电平处的此物理信道中的信号干扰比是被表示为方程式(1)：

$R_i=\frac{G_i{P}_i}{{\mathrm{LI}}_i}$ 方程式(1)

以接收传输块错误机率表示的编码合成传输信道接收品质是为被接收码元的信号干扰比函数。当被接收码元的信号干扰比均具有相同值时，此值为连接品质直接指针。然而，通常被接收码元的信号干扰比可能具有不同值。连接品质近似指针可藉由平均被接收码元的信号干扰比值来获得。本质上，信号干扰比平均值为 SIR，而码元的不均等信号干扰比的连接品质应近似相同于码元的等信号干扰比均等于 SIR的连接品质。

该平均可被线性或对数达成(也就是平均信号干扰比分贝值)。对数平均是永远低于线性平均，且可被视为更保守的连接品质指针。该计算可被用来提供线性或对数平均，作为编码合成传输信道的物理信道的不同功率电平函数。

位了执行线性平均，编码合成传输信道的平均信号干扰比( SIR_lin)是被计算如下：

各物理信道的信号干扰比是被码元数多路传输，其运载来计算编码合成传输信道的所有码元的平均。因为物理信道i的码元数是等于Nc/Gi，并以方程式(1)带入SIRi，则此成为：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{SIR}}}_{\mathrm{lin}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(N_c/G_i)\×(G_i{P}_i/L{I}_i)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(N_c/G_i)}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i}{I_i}}{L\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{G_i}}$ 方程式(3)

方程式(3)将编码合成传输信道的线性平均信号干扰比( SIR_lin)表示为所有物理信道的传输功率电平(Pi)，干扰电平(Ii)及展开因子(Gi)及路径损失(L)的函数。

编码合成传输信道的对数平均信号干扰比( SIR_log)是遵循类似原理被定义如下：

$=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(N_c/G_i)\×\mathrm{lo}{g}_{10}(G_i{P}_i/{\mathrm{LI}}_i)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(N_c/G_i)}$

$=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1/G_i)\×\mathrm{lo}{g}_{10}(G_i{P}_i/{\mathrm{LI}}_i)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1/G_i)}$ 方程式(4)

方程式(4)将编码合成传输信道的对数平均信号干扰比表示为所有物理信道的传输功率电平(Pi)，干扰电平(Ii)及展开因子(Gi)及路径损失(L)的函数。

最新无线系统中，下行链路功率控制是为封闭回路。此意指基站必须在移动单元于上行链路传输(例如上行链路编码合成传输信道)所传送的上/下传输功率控制(TPC)指令基础上来调整每帧的传输功率。移动单元可藉由比较已试过的信号干扰比及特定信号干扰比耙材来决定该传输功率控制指令。然而移动单元的下行链路编码合成传输信道可能具有占据超过一个时隙以上的物理信道，所以每帧的多重传输功率控制指令仅于多重上行链路编码合成传输信道例子中才可行。然而，许多例子中，仅有单上行链路编码合成传输信道用于移动单元。此情况中，移动单元可传送来命令被一个时隙以上基站传输的功率是每帧仅一传输功率控制指令。

因为各下行链路时隙上的干涉信号编码功率(ISCP)是受到时间变异，所以下行链路编码合成传输信道可能受到不利影响。例如，假设物理信道于2时隙上，则超过特定时间间隔的第一时隙上的干涉信号编码功率可增加5分贝，而第二时隙上的干涉信号编码功率可降低3分贝。使用单传输功率控制指令来控制这两时隙上的传输功率，则移动单元不可能通知基站增加一时隙上的功率而降低另一时隙上的功率。结果，若基站严格遵循移动单元所传送的传输功率控制指令，则因为不论其是否占据该时隙，基站均必须施加相同传输功率控制指令至所有物理信道，所以占据不同时隙的下行链路编码合成传输信道的信号干扰比是非常可能逐渐疏远。

预期无线电资源的最适使用，是不同物理信道的信号干扰比于码元电平处尽可能相等。为了达成此，且因为不同时隙中的干扰情况随时间而变，所以系统必须随时调整，各时隙中的传输功率被配置至不同物理信道，使不同时隙中的物理信道的信号干扰比尽可能相等。此处理是已知为信号干扰比等化，且经由图3所示的处理来达成。

图3显示该处理被控制无线电网络控制器(CRNC)，基站及移动单元实施来执行信号干扰比等化。当决定各时隙的下行链路传输功率时，此处理可促成基站使用下行链路时隙干涉信号编码功率值。移动单元可针对正在接收信号的各时隙定期测量下行链路(DL)干涉信号编码功率，并将干涉信号编码功率测量传输至控制无线电网络控制器。控制无线电网络控制器传送下行链路功率时隙控制要求(DL POWER TIMESLOTCONTROL REQUEST)讯息，及为被物理信道占据用于相关编码合成传输信道的各时隙中的干扰电平的下行链路干涉信号编码功率值至基站。接收时，基站使用被控制无线电网络控制器传送的被标示下行链路时隙干涉信号编码功率来设定各时隙的下行链路传输功率。基站降可降低低干扰的无线电链路这些下行链路时隙中的下行链路传输功率；及增加高干扰的这些下行链路时隙中的下行链路传输功率，而使无线电链路中的总下行链路传输功率保持不变。

被基站遵循用于执行信号干扰比等化的程序30是被详绘于图4。程序30开始于接收来自包含干涉信号编码功率值的下行链路功率时隙控制要求(DOWNLINK POWER TIMESLOT CONTROL REQUEST)讯息(步骤32)。基站视各物理信道所占据的时隙而定将干扰电平Ii与不同物理信道产生关联，其中i为物理信道之上。干扰电平I对占据相同时隙的所有物理信道均相同(也就是若物理信道i及j位于相同时隙中，则Ii＝Ij)。因为基站负责传输信号至移动单元，所以其永远知道每个物理信道的最新被传输功率电平Pi及展开因子Gi。

基站接着采用这些组值(I₁，I₂，…，P₁，P₂，…，P_N，G₁，G₂，…，G_N)，其中N为支持编码合成传输信道的物理信道数，并计算物理信道的传输功率电平的新组值(P₁’，P₂’，…，P_N’)(步骤36)。等化目的是使所有物理信道的信号干扰比均相同。于是；

$\mathrm{SI}{R}_i^{\′}=\frac{G_i{P}_i^{\′}}{L{I}_i}=K$ 方程式(5)

方程式(5)中，SIR’I代表等化后物理信道i的信号干扰比，而K为等化后物理信道的信号干扰比值，其对所有物理信道必须相同。一先前技术系统中，此值K是依据下列来计算：

$K=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i}{L\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{G_i}}$ 方程式(6)

将方程式(6)代入方程式(5)中，新组传输功率值(P₁’，P₂’，…，P_N’)新此可藉由下列方程式来计算：

$P_i^{\′}=\left[\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{G_i}}\right]\frac{I_i}{G_i}$ 方程式(7)

应用方程式(7)之后，物理信道的信号干扰比立即完全相同。此外，可验证传输功率总合于信号干扰比等化前后均相同 $(\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}{P^{\′}}_i=\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}{P}_i).$ 这些新功率值(P₁’，P₂’，…，P_N’)接着被施加至物理信道(步骤38)。

当图4所示且被详述于方程式7的处理等化不同物理信道的信号干扰比时，其具有主要的缺点。虽然，所有物理信道的功率总合于信号干扰比等化前后均相同，但依据方程式(3)(线性平均)或方程式(4)(对数平均)，施加新组传输功率值P_i’后的物理信道的信号干扰比明显不同于等化前所有物理信道的平均信号干扰比。结果，接收品质可能遭受突然及猛烈降级，直到功率控制最后重新储存平均信号干扰比至其原始电平为止。

因此，具有既存等化处理不保持平均信号干扰比固定的例子。例如，编码合成传输频可被两相等展开因子(如G₁＝G₂＝16)的物理信道支持。等化前物理信道的传输功率电平为P₁＝P₂＝1mW。对应干扰电平为：I₁＝1×10^-9mW及I₂＝8×10^-9mW。路径损失为L＝1×10^-9。信号干扰比等化前，物理信道的信号干扰比因此为：SIR₁＝16而SIR₂＝2。依据方程式(3)，平均信号干扰比(线性)为 SIR_lin＝9。平均信号干扰比(对数)为SIR_log＝5.7。信号干扰比等化后，方程式(7)显示新传输功率电平为：P₁’＝0.22mW而P₂’＝1.78mW，且两物理信道的信号干扰比(及平均信号干扰比，线性或对数)是等于 SIR_lin＝ SIR_log＝SIR₁＝SIR₂＝3.56。明显地，此低于信号干扰比等化程序前的线性或对数平均信号干扰比。若线性或对数平均信号干扰比位于服务品质(QoS)刚好满足此编码合成传输信道的电平，此降低会导致品质降低直到功率控制重新储存该平均信号干扰比至其原始电平为止。此行为是非预期。

发明内容

依据本发明，物理信道的信号干扰比是被等化于编码合成传输信道中。新传输功率电平是被计算用于多重物理信道使得不仅物理信道的信号干扰比被等化，编码合成传输信道的平均信号干扰比亦可保持固定。依据本发明，编码合成传输信道的总传输功率不必如先前技术安排而保持固定。

本发明的一实施例中，线性平均信号干扰比是于信号干扰比等化后保持固定。另一实施例中，对数平均干扰比保持固定。

附图说明

图1为被传输于数个物理信道上的被结合入编码合成传输信道中的先前技术个别数据流框图。

图2为被传输于空气接口的先前技术物理信道图。

图3为先前技术针对信号干扰比等化发送控制无线电网络控制器，基站及移动单元程序信号的流程图。

图4为被执行于基站的先前技术信号干扰比等化程序的流程图。

图5为依据本发明的信号干扰比等化程序的流程图。

图6为依据本发明制成的基站框图。

具体实施方式

本发明将参考附图说明，其中遍及相同数字代表相同组件。

参考依据本发明图5所示的程序40，基站接收来自控制无线电网络控制器的下行链路功率时隙控制要求(DL POWER TIMESLOTCONTROL REQUEST)讯息，及被受到信号干扰比等化的支持编码合成传输信道的物理信道使用的所有时隙中的干扰电平(步骤41)。基站因此知道与每个支持编码合成传输信道的物理信道相关的干扰电平(I₁，I₂，…，I_N)，(其中N为物理信道数)。于是，基站知道每个物理信道的最新传输功率电平(P₁，P₂，…，P_N)及其展开因子(G₁，G₂，…，G_N)(步骤42)。如熟练技术人士所知，管理传输功率电平的实体(也就是图6所示的功率控制管理者)是被放至于基站中。当展开因子接收来自正在设立连接的控制无线电网络控制器知此信息时，其亦被基站知道。

使用每个物理信道的干扰电平(I₁，I₂，…，I_N)，最新传输功率电平(P₁，P₂，…，P_N)及其展开因子(G₁，G₂，…，G_N)时，基站是执行代表平均信号干扰比及路径损失乘积的函数(f)(步骤43)。函数(f)可被建立于物理信道的信号干扰比的码元加权线性平均或对数平均基础上。

平均信号干扰比的线性定义被用于方程式(3)的例子中，函数(f)是被计算如下：

$f=L{\stackrel{\‾}{\mathrm{SIR}}}_{\mathrm{lin}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i}{I_i}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{G_i}}$ 方程式(8)

本质上，针对各物理信道，物理信道的传输功率Pi及其展开因子Gi间的比率是被计算。接着，所有物理信道的比率是被加总，且此总和是除以所有物理信道的展开因子反向和。

平均信号干扰比的对数定义被用于方程式(4)的例子中，函数(f)是被表示如下：

$f=L{\stackrel{\‾}{\mathrm{SIR}}}_{\log }=\mathrm{Lex}{p}_{10}\left[\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1/G_i)\×\mathrm{lo}{g}_{10}(G_i{P}_i/L{I}_i)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1/G_i)}\right]={\left[\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Π}}}{\left[\frac{G_i{P}_i}{I_i}\right]}^{\frac{1}{G_i}}\right]}^{\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{G_i}}}$ 方程式(9)

注意，展开因子均等(G₁＝G＝…，＝G_N＝G)的特殊例中，如UTRA的分时双工(TDD)(3.84Mcps)，方程式(9)是被简化为：

$f=G{\left[\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Π}}}\frac{P_i}{I_i}\right]}^{1/N}$ 方程式(10)

其中G为所有物理信道的展开因子。

本质上，针对各物理信道，物理信道的传输功率Pi及其干扰电平Ii间的比率是被计算。接着，所有物理信道的比率乘积的第N根是被计算(如若N＝2的平方根，如若N＝3的立方根等等)，其中N为物理信道数，而该结果是乘上展开因子G。可替代是，各比率的第N根可被计算且接着被相乘。熟练技术人士应知道，任何可获得相同结果的函数类型均可被包含于本发明范围内。

计算函数(f)后，基站使用下列方程式计算新传输功率电平(P₁，P₂，…，P_N)以指派物理信道(步骤44)：

$P_i^{\′}=\frac{I_i}{G_i}f$ 方程式(11)

最后，基站指派新传输功率电平(P₁，P₂，…，P_N)至编码合成传输信道的物理信道(步骤45)。

如上述，本发明达成下列两目标；1)所有物理信道的码元电平信号干扰比彼此相等；及2)编码合成传输信道的平均信号干扰比(线性或对数)与信号干扰比等化前是相等。

因为等化后的每个物理信道的码元电平信号干扰比均相等，所以应了解方程式(11)满足两情况：

${\mathrm{SIR}}_i^{\′}=G_i\frac{P_i^{\′}}{I_i}\frac{1}{L}=\frac{f}{l}=\stackrel{\‾}{\mathrm{SIR}}$ 方程式(12)

熟练技术人士应知道，除了被本文明确定义的两者(线性及对数)外，编码合成传输信道的平均信号干扰比其它定义亦可使用。

当依据另一定义维持平均信号干扰比固定时，除了函数(f)被修改以对应路径损失及被挑选平均信号干扰比定义间的乘积的外，等化物理信道的信号干扰比的替代方法是相同于上述者。

使用依据本发明方法施加新传输功率不会改变编码合成传输信道的平均信号干扰比，其对此编码合成传输信道服务品质有助益。此外，当等化信号干扰比时，移动单元不必做任何特别的事；反之移动单元会于等化信号干扰比使所有物理信道的信号干扰比均相同。

图6为依据本发明制成的基站60。基站60接收来自控制无线电网络控制器62的用户数据64(来自核心网络)，及发送如用于信号干扰比等化处理的下行链路功率时隙控制要求(DL POWER TIMESLOT CONTROLREQUEST)讯息的讯息66。无线电网络接口68负责译码及编译来自控制无线电网络控制器62的发送信号讯息。因此，其可控制被实施于用户数据64上的物理层处理单元72中的各种参数。

功率控制管理者70负责提供在调制器76中的调制及经由天线78传输这些物理信道的前传输功率电平至物理信道功率单元74，其中来自各物理信道的信号是依据其个别功率电平而被加权。

当信号干扰比等化发生时，下行链路功率时隙控制要求(DLPOWER TIMESLOT CONTROL REQUEST)讯息是被无线电网络接口68接收，接着其转传被相关编码合成传输频使用的各时隙中的干扰电平至功率控制管理者70。如本发明上述，功率控制管理者70接着计算该新传输功率电平以施加至相关编码合成传输频的物理信道。物理层处理单元72处理用户数据64，并转传该物理信道至物理信道功率单元74。功率电平是被物理信道功率单元74用来适当设定各物理信道的功率。该信道接着被调制器76调制且经由天线78被传输。

本发明及本申请已依据第三代(3G)系统说明音讯及数据使用。然而，该第三代系统仅可当作例子使用，本发明可被应用至其它无线通信系统，其数据可被传输于可或不可被相同传输功率控制指令控制功率且干扰可以不同的多重信道上。

虽然本发明已以较佳实施例型式作说明，但熟练技术人士应知道以权利要求概括的本发明范围内的其它变异。

Claims (10)

1.一种等化数个物理信道的信号干扰比(SIRs)的方法，各物理信道具有第一传输功率电平，该方法包含：

决定各该数个物理信道的该信号干扰比；

决定该数个物理信道的该信号干扰比基础上的第一平均信号干扰比；及

计算各该数个物理信道的新传输功率电平；藉此该新传输功率电平的该计算包括：

确保该数个物理信道的该新信号干扰比彼此相等；及

确保该数个物理信道的该新平均信号干扰比实质相同于该第一平均信号干扰比。

2.如权利要求1所述的该方法，其中该第一平均是为线性加权平均。

3.如权利要求1所述的该方法，其中该第一平均是为对数加权平均。

4.一种等化数个(i)物理信道的该信号干扰比(SIRs)的方法，各物理信道具有第一功率电平Pi，该方法包含：

决定该数个(i)物理信道的第一平均信号干扰比；

针对各该数个(i)物理信道：

决定该电流传输功率电平Pi；

决定该电流干扰电平Ii；及

决定该展开因子Gi；及

针对各该数个(i)物理信道：

计算新传输功率电平Pi′；藉此该新传输功率电平满足两情况：1)该数个物理信道的该新信号干扰比彼此相等；及2)该数个物理信道的该新平均信号干扰比实质相同于该第一平均信号干扰比。

5.如权利要求4所述的该方法，进一步包括施加该新传输功率电平Pi至该数个(i)物理信道。

6.如权利要求4所述的该方法，其中该计箅步骤进一步包括决定物理信道的该传输功率Pi及其干扰电平Ii的比率。

7.如权利要求6所述的该方法，其中该计箅步骤进一步包括加总所有该数个(i)物理信道的该比率以提供第一总和。

8.如权利要求7所述的该方法，其中该计箅步骤进一步包括加总所有该数个(i)物理信道的该展开因子的取反以提供第二总和。

9.如权利要求8所述的该方法，其中该计箅步骤进一步包括以该第二总和除该第一总和。

10.一种于数个物理信道上通信的通信单元，各物理信道具有第一传输功率电平，该单元包括：

可于该数个物理信道上传输数个信号的信号处理器；及

可控制各该物理信道的功率的电路；藉此该电路可等化该数个物理信道的信号干扰比(SIRs)，藉由：

决定各该数个物理信道的该信号干扰比；

决定该数个物理信道的该信号干扰比基础上的第一平均信号干扰比；及

计算各该数个物理信道的新传输功率电平；藉此该新传输功率电平的该计算包括：

确保该数个物理信道的该新信号干扰比彼此相等；及

确保该数个物理信道的该新平均信号干扰比实质相同于该第一平均信号干扰比。

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