TW437191B - Method and system for providing an estimate of the signal strength of a received signal - Google Patents

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4371 9 1 五、發明說明（1 ) 發明背景 I. 發明範_ 本發明係關於通訊。更別特地是本發明係關於在通訊系 統中用以提供接收信號之信號強度估測之方法及裝置。 II. 背景討論 在許多通訊系統中，系統資源之有效使用與準確地估測 通訊通道或是鏈結品質的能力有關。通道品質係關於已經 經由通道傳輸之接收信號之信號強度。通常，接收信號= 括所需信號以及雜訊β所需信號可以爲資訊傳輸信號或是 代表資訊傳輸之信號，如引示信號。所需信號之信號強度 可以被估測且此信號強度可以被用爲接收信號之信號強度 的估測。信號強度定義爲信號雜訊比SNR (所需信號能量除 以雜訊能量）或是信號與信號加雜訊比S/N〆所需信號能量 除以總接收能量）。 一通訊系統可以使用信號量測執行系統各種最佳化。第 一，系統可以依據信號強度量測而有效地分配資源。例如 ，系統可以分配更多資源至較差品質通道傳輸以維持—必 要位準或疋效说（例如’預定位元錯誤率）。另—方面，系 統可以分配較少資源至較差品質通道傳輸以保存資源。可 以決足這些傳輸爲系統資源無效率地使用，因爲相對於大 量花費的資源而只傳輸少量資訊。第二，信號強度量測可 以使用於調整傳輸速率以更有效地分配資源。例如，傳輸 速率可以在較高品質通道傳輸上增加且可以在較差品質通 道傳知上降低。弟二，彳έ號強度量測可以用以更有效地管 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公;g ) 1 *^1 I / I H· 1 ^^1 *IB 4 I « - - ^^1 It 1 ^^1 ^^1 c 1 ~ J 4 h^i n ^^1 ^^1 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4371 9 1 Λ7 ___B7_ 五、發明說明（2 ) 理通訊系統。例如，考量通訊系統支援軟式交遞。軟式交 遞代表由至少二起源裝置至目的裝置之冗餘傳輸，以提供 可以改善效能與可靠度之空間多樣性。系統可以使用信號 強度量測以有效地增加起源裝置至軟式交遞傳輸或是由軟 式交遞傳輸移除起源裝置。軟式交遞在1992年3月3丨曰發證 之美國專利案號爲第5,101,501號，取名爲·•在一 CDMA細胞 式電話系統中用以提供軟式交遞之方法以及系統（METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT 越區換手 ΓΝ COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)"以及之在1993年1 1月3 0日發證之美國專利案號 爲第5，2 6 7，2 6 1號，取名爲"在一 C D Μ A細胞式電話系統 中用以協助軟式交遞之行動台（MOBILE STATION ASSISTED SOFT越區換手 IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)” 之專利案中説明，二專利案皆發證給本發明之受讓人且以 提及之方式併入本文中。 在一典型通訊系統中，所需信號之信號強度甴所需信號 能量之量測與雜訊能量之量測計算。所需信號能量可以由 處理接收信號以移除雜訊以及計算剩餘所需信號能量而決 定3雜訊能量亦可以被決定以及計算。另一方面，雜訊能 量可以藉經由自動增益控制迴路（AGC )維持接收信號振幅 在預定位準而設定爲一預定値。 信號強度的準確量測因爲各種因素而爲困難的。第一， 通訊系統本質上在充滿雜訊的環境中運作。雜訊增加所需 信號能量量測以及雜訊能量量測之變化。量測之變化可以 -5- 本紙張尺度適用中國S家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裝 -1·1 ’ _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ' 4371 9 1 A7 ~~—----- 五'發明說明（3 ) 藉由將量測在較長時間週期平均而減低。然而，在平均量（ 或是錢）與回應時間之間做成折衷。第二，對行動通訊系 統而言，信號強度量測由於通訊裝置之行動性產生的通道 特徵變化而更加複雜。在地面環境中，傳輸信號可以經由 因爲傳輸路徑的人工因素造成的反射以及折射之至少一信 號路徑而到達-目的裝置。多數複製之接收信號可以在目3 的裝置建設性或是破壞性地增加。目的裝置位置之小位移 可以造成量測能量的大變化。此衰落現象可以造成信號強 度量測的大變化。且第三，信號強度量測具有—分佈密度 函數，該函數可能與信號結構與雜訊之靜力（例如，類比信 號或是正交移相鍵控Q P S Κ調變信號）以及通訊鏈結品質有 關。 由於則述之理由，可以提供通訊系統中接收信號之信號 強度準確估測的方法以及裝置在相關技藝中爲更加需要。 發明總钴 本發明爲用以提供通訊系統或是資料傳輸系統中接收信 號之信號強度準確估測之方法及裝置。信號強度可以量測 爲信號雜訊比（SNR)或是信號與信號加雜訊比（S/Nt)。 在目的裝置之接收信號包括所需信號與雜訊。接收信號 可以被處理以將所需信號由接收之具雜訊信號分離出來。 接收仏號能量被量測或是計算。雜訊能量亦可以被量測或 是汁算。另一方面，雜訊能量可以被近似爲接收信號能量 。所需信號之信號強度可以藉由將所需信號能量除以雜訊 能量而計算。在本發明之一具體實施例中，總接收信號之 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------- ，裝 *-------訂 **---.---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4371 9 1 A7 B7 _ 五、發明說明（4 ) 振幅被控制’如此接收信號之功率被維持爲近似常數。在 此具體K如例中’所需彳5號之量測信號強度與所需信號能 量成比例。 所需信號之量測信號強度適合於一分佈密度函數^此散 佈函數與各種情況有關，如信號傳輸類別以及所需信號之 實際彳5號強度。對該具體實施例而言，其中量測信號強产 與k號與彳s號加雜訊比（S / N t)成比例，分佈密度函數可以 表示爲f(y|〇〇，其中y爲所需信號之量測信能量，α爲實際 仏號強度’而^乂丨^^爲一既定0C之y函數。__呈所需作號之 量測信能量y被計算且分佈密度函數f(yla)被決定時，所需 信號之信號強度可以在一些具體實施例t之一具體實施例 中估測。接收信號之估測信號強度爲所需信號之信號強度 的估測= 在第-具體實施例中’所需信號之信號強度被估測爲信 號強度a之最大可能性估測。最大可能性估測a可以藉由將 分佈密度函數"“…對以作偏微分'設定偏微分爲零並對 既定y解a而決定。相對應於既定丫而形成，表示爲… ，爲cc之最大可能性估測並代表所需信號之信號強度的準° 確佑測。 在第二具體實施例中’所需信號之信號強度依據 含 號能量之條件平均估測，或是E{y|a}。條件平均爲均= 測内隨機參數之最佳估測。在此具體實施例中，万感 、 j ^ ^ y I ct ^ ^ 所需信號能量之第一估測。在此具體實施例中， 广__ 信號之功率由增益控制迴路維持在近似常數，信號強口 可 本紙張疋度適用t S國家標苹（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4371 9 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __________B7_________ 五、發明說明（5 ) 以估測爲E { y | α丨/ c ’其中c爲與增益控制迴路特徵、積分 週期長度以及數位増益相關的常數α 而在第二具體實施例中，所需信號之信號強度依據 Ε ί y |α }之條件平均估測且考量—預定偏差。在此具體實施 例中，E{y丨α}起初如上述計算。信號強度之非加偏差估測 因此計算爲E {y |a} / c_丨_N，n爲所需信號能量以及接收能 量之能量的積分週期。 使用上述任一種具體實施例之所需信號之信號強度估測 可以一般化以涵蓋任何分佈密度函數f (y丨α )。對—既定α 而έ ’信號強度之分佈密度函數f(y|a)可以數學方式、依 據場量測之實驗方式或是經由模擬決定。對此f( y I a )而言 ，信號強度可以估測爲a之最大可能性估測或是依據如上 述方式之條件平均y。 接收信號t估測信號強度爲所需信號之信號強度的指示 =各種傳輸信號如引示、交通、同步或是近接通道信號可 以用以估測接收信號之信號強度爲在本發明範疇内。甚至 ，本發明可以應用於由起源裝置至目的裝置之任何信號 輸。 圖式之簡孽説明_ 本發明態樣、目的以及優點將由下文陳述之詳細説明與 附圖結合時而變得更明顯，其中類似參考文字在整個附圖 中相對應地識別，其中： θ 圖ί爲本發明信號強度估測器之方塊圖： 圖2爲包括與用户台通訊之多數基地台的通訊系統圖： -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X四7公髮） — — — . I -1111!! I V 05r-1-5 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

437 彳 9 1 五、發明說明（6 ) 圖3爲用户台内信號處理之方塊圖； 圖4爲一接收器之簡化方塊圖； 圖5爲一PN解展開器之方塊圖； 圖6爲解調變器内搜尋器之方塊圖； 圖7爲各種實際信號強度之QPSK調變信號量測能量之分 佈密度函數圖形；以及 圖8爲估測引示強度„或是Ec/It相對於最大可能性估 測以及(X之先前技藝估測之量測引示能量乂的繪圖。 圖式之詳細説明 I. k號強度之估測 在本發明之一具體實施例中，所需信號之信號強度爲依 據接收信號之量測信號強度估測。該接收信號包括所需信 號以及雜訊。所需信號可以爲由—起源裝置傳輸至目的裝 置以協助目的裝置執行各種系統功能之參考信號^所需信 號亦可以爲資訊傳輸信號（例如，—交通通道信號）。所需 號之量測彳5號強度定義爲所需仏號之估測能量除以雜訊 疋估測能量。在一些應用中，信號強度定義爲所需信號之 估測能量除以總接收能量。 本發明之一具體實施例之信號強度估測器5 0之方塊圖解 釋於圖1中。接收信號提供至信號處理器5 2以及能量計算 器56。信號處理器52處理接收信號以移除雜訊並由接收信 號掏取所需信號。信號處理器52可以執行接收信號之濾波 =獲得所需信號。另一方面，信號處理器52可以藉由執行 L號處理擷取所需信號，例如，正交通道解調變。由信號 本紙張家標準（CNS)A4規格（210 X 297公ί ) ^^1 ^^1 n t ^^1 14 ^^1 »n ^^1 ^1« · · I 11 1* 1 ^^1 i^i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 蛵濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 4371 9 Ί A7 B7 五、發明說明（7 ) 處理器52執行之處理有接收信號之特徵有關3用於分碼多 路近接（CDMA)通訊信號;之信號處理器52在下文中説明^ 所需信號提供至計算所需信號能量之能量計算器M:類似 地是，計算接收信號能量之能量計算器“可以用以計算雜 訊能量。所需信號能量以及雜訊能量之量測提供至信號強 度計算器58度計算器58可以提供各相對應接收化 號以及雜訊能量量測組之所需信號之信號強度的话測。 因爲通訊通道内的雜訊，接收信號包括所需信號以及雜 訊。通道雜訊形成能量量測之不確定性。例如，通道雜訊 可以建設性地加入至傳輸信號並形成所需信號能量之較高 量測。另一方面，通道雜訊可以破壞性地加入至傳輸信號 並形成所需信號之較低量測。爲提供更可靠之量測，能量 計算器5 4以及5 6在一預定時間間隔中分別計算所需信號以 及接收信號之能量。在一較長時間間隔平均降低能量量測 之變化量。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------------裝--------訂 <請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 本發明之一具體實施例中’接收信號之振幅受控制；如 此’接收信號之功率由自動增益控制（AGC)迴路維持爲近 似常數。AGC迴路量測接收信號之功率、將量測功率與預 定功率作比較且調整目的裝置内接收器之增益元件；如此 ，AGC迴路之輸出維持在一功率定限。藉由維持接收信號 之功率爲近似常數，所需信號之量測的信號強度與所需信 號能量成比例。 所需信號之能量量測與一分佈密度函數一致。分佈密度 函數之圖形通常與信號結構以及處理類形有關。例如，一 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4371 9 ϊ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（8 ) 類比調變信號可以形成與高斯散佈函數—致之能量量測而 正交移相鍵控（QPSK)調變信號可以形成與非集中式卡方^ 佈函數一致之能量量測。由接收信號之信號成分的小心模 式化，分佈密度函數之圖形可能更進一步與通訊鏈結（或是 所而彳3號之實際k號強度）之品質有關3此情形在圖7中解 釋，其中各種實際信號強度（0，aa，2aa，…5aa)tQpSK調變 信號量測能量之分佈密度函數被描繪。注意類似高斯函數 t散佈函數爲較高通道品質（例如5ota)而非集令式卡方函數 爲較低通道品質（例如aa)。既定一組條件（例如，既定之信 號傳輸類形以及一既定通道品質）之散佈函數可以由多種方 法之一方法決定，如經由實驗量測或是經由系統模擬。因 此’分佈密度函數f(y|a)爲既定實際信號強度以之所需信 號之量測能量y的函數。 在本發明第一具體實施例中，所需信號之信號強度估測 爲實際信號強度a之最大可能性估測。a之最大可能性估測 可以由將分佈密度函數f(y丨a)對a作偏微分、設定偏微分 爲零並對既定y解a而決定。相對應於既定y而形成的a，表 示爲aQ爲a之最大可能性估測並代表所需信號之信號強度 的準確佑測。以不同方式説明此具體實施例，各實際信號 強度〇12相當於一分佈密度函數f(y|az)。此分佈密度函數 f(y|az)在一特定y或是yz具有一峰値。對此yz而十，相 當於函數f(y |az)之a之最大可能性估測在yz具有—峰値。 因此介於特定yz與a之最大可能性估測之間具有—對一對 應。此第一具體實施例中，各能量量測y被视爲對應函數 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公f ) 1 n 1— [ I I H 1 ·1 · I * n n - l 一OJ-^1 n n I d I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .r 437191 A7 B7 五、發明說明（9 f(y|«)之特定y，在此量測能量y具有一峰値。此函數 f(ylaz)之相對應以爲以之最大可能性估測3 在第二具體實施例中，所需信號之信號強度爲依據所需 信號之量測能量之條件平均估測或是爲。在此具體 實施例中，E{y|a}啓初爲由所需信號yz能量平均量測估測 。因此仏唬強度可以估測爲y/e，e爲與增益控制迴路特徵 、積分週期長度以及數位增益有關之常數。 而在第三具體實施例中，所需信號之信號強度爲依據乂之 條件平均估測並考量一預定偏差。在此具體實施例中，y/c 啓初如上述作計算。因此信號強度之非偏差估測計算爲 y / c - 1 /N，N爲計算所需信號能量以及接收能量之能量之積 分週期。 本發明此具體實施例尤其適合於在展頻通訊系統中估測 信號強度。一種此類系統爲分碼多路近接（CDMA)系統， 其中信號量測爲用以分配資源並用以控制多數基地台之間 的用户台之越區換手。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 ------------ --t--------訂 {請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁> 決足一接收仏號之強度亦有用於測距系統。一種測距系 統爲全球足位系統（GPS )。在這些測距系統中，信號強度 乏估測被用於最佳地碉整取得以及追蹤信號處理常式之參 數。搜尋（或是思考）時間可以由強度信號之小於1微秒變化 至弱信號之數十微秒^爲了將搜尋時間減低至最小，搜尋 苇式可以使用估測信號強度之資訊而因此調整搜尋時間。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 ^&(2l〇x297~i-^ )

V 4371 9 1 A7 B7 五、發明說明（1〇 本發明可以使用於具有接收器之任何通訊系統中，接收 器包括-組具有共同輸入並在相關輸出提供—同相以及正 交成分之關聯器。 II.本發明應用至一CDΜA通訊系統之具體實施例 本發明具體實施例之接收信號的信號強度估測說明可以 經由CDMA通訊系統中的製作而更進一步闡明。圖2代表如 本發明具體實施例之通訊系統。該系统包括多數與用户台6 通訊之基地台4(爲了簡化只有顯示一用户台）。系統控制器 2連接至：（1 )通訊系統中的所有基地台4，功用交換電 話網路（PSTN) ’（3)其他通訊系統之系統控制器。系統控制 器2協調連接至PSTN或是其他系統或是用户台6之使用者之 間的通訊。由基地台4至用户台6之通訊經由路徑1〇而發生 在前向鏈結上且由用户台6至基地台4之通訊經由路徑】2而 發生在反向鏈結上。信號路徑可以爲直線路經如信號路徑 Ϊ Oa，或是可以爲反射路徑1 〇d。當基地台“傳輸之信號 由反射源1 6反射時，反射路徑〖〇 d被建立；並經由與直線 路徑不同之路徑到達用户台6。雖然在圖2解釋爲一方塊， 反射源16爲環境中的一種人爲因素，其中用户台6正在運 作；該人爲因素例如爲大樓或是其他建築q 用户台内信號處理之簡化方塊圖顯示於圖3 3基地台内信 號處理類似於圖3所顯示，差異在於單獨方塊圖之製作可以 和基地台不同，原因爲那些熟知相關技藝之人士所瞭解。 基地台接收各種資料流（例如，語音資料流、呼叫訊息以及 引示資料流）、使用相關的編碼格式將各資料流編碼、使用 13 本紙張尺度適用1ί1國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） (請先閱讀背面之法急事項再填寫本頁) -裝 .n n n n H^δ'' t* prt n < -- - n 1 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 r 4371 9 1 A7 _B7_ 五、發明說明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 相關的調變格式將各編碼的資料流調變以及將調變資料組 合以提供展開信號。展開信號被濾波、向上轉換、放大以 及在前向鏈結上傳輸。 如本發明之一具體實施例，前向鏈結信號處理如歸屬於 本發明受讓人之美國專利案號爲第4,901,307號，取名爲"使 用衛星或是地面中繼站之展頻多路近接通訊系統（SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATTELUTE OR TERRESTRIAL REPEATERS)"以及美 國專利案號爲第5,103,459號，取名爲"在CDMA細胞式通訊 系統用以產生信號波形之系統及方法（SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)"之專利文獻詳細説 明的方式執行，該專利文獻以提及的方式併入本文中。本 發明具體實施例亦可以應用至其他通訊系統如1 1 /3 / 9 7申 請歸屬於本發明受讓人之美國專利申請序號爲第08/963，386 號，取名爲”用於高速率分封資料傳輸之方法及裝置 (METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION) ”之系統，並以提及的方式併入本文中。調 變器122在下文中更詳細説明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考圖4，在用户台上前向鏈結信號由天線1〇2接收，經 由雙工器104路由並提供至接收器1〇6。在接收器〗06内，前 向鏈結信號提供至將接收信號放大之自動增益控制（AGC) 放大器212，如此無論接收信號功率爲多大，由類比數位轉 換器（ADC)220產生之量化基頻信號的振幅皆維持爲近似常 -14- 本紙張尺度適用中國國家幃準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 4371 9 ί Α7 Β7 五、發明說明（12 ) 數。放大器212產生之增益控制信號提供至將帶外雜訊過減 之帶通濾波器2〗4。在一具體實施例中，帶通遽波器214爲 一具有與接收信號相當之頻寬的表面聲波（SAW)遽、波器。 由帶通遽波器214產生之;慮波後信號提供至將將收/^號由 RF頻率向下轉換爲近似於基頻之向下轉換器216。在—具 體實施例中，向下轉換器216爲一正交向下轉換器，將減波 後信號以一同相與正交正弦曲線向下轉換以分別提供—同 相以及一正交信號。向下轉換器216可以包括單一向下轉換 級（直接向下轉換）或是多數轉換級。向下轉換器216產生之 同相以及正交信號分別提供至可以提供增益及/或緩衝之緩 衝器（BUF)218a以及218b。緩衝器218aa及2〗8b之緩衝信號 分別提供至將信號取樣以提供I與Q基頻信號之ADC 220a以 及220b。在圖4顯示之接收器爲一顯示基本信號處理功能之 簡化方塊圖。在本發明其他具體實施例中，其他執行由此 說明之接收洛可以另外方式使用。 在圖5中顯示一短p n解展開器320的方塊圖。I組Γ>多頻作 號&供至可以將其中之一信號或是二信號交換及/或反向以 考量在向下轉換器216(參考圖4 )内下轉換正弦曲線之j目每 誤差的IQ極性控制器352。IQ極性控制器352產生之相位校 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------，裝--------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 正信號提供至可以提供信號濾波及/或十進制的十進制運算 • — · 器354。在一具體實施例中，十進制運算器354產生之十進 制後的信號具有每位元一樣本之取樣率。例如，假使接收 信號以每位元八樣本之取樣率作取樣時，十進制運算器3 54 以八比一因數將信號作十進制。十進制運算器354產生之十 -15- 本紙張尺度通用中國國豕標準<CNS)A4規格（21〇 ?< 297公：§ ) 43719 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^ A7 B7 五、發明說明（13) 進制後的信號提供至分別將信號以短PNI以及PNQ順序解展 開之乘法器356a以及356b。短p N解展開爲在基地台内的相 對應凋變器的短P N展開器執行之展開的反相。乘法器3 56a 以及3 56b輸出包括解展開I與q資料α 參考圖3 ’在一具體實施例中’控制處理器114連接至接 收器106、私調變器1 〇8以及顯示器丨16。控制處理器1 1 4接 收解調變器108之信號並估測接收信號之信號強度。估測之 t號強度可以提供至顯示器116，將資訊以各種形式顯示3 估測之信號強度亦可以提供至編碼器12〇、調變器122或是 發射器124以傳輸回至基地台。資訊可以用以協助基地台執 行越區換手及/或其他系統功能。控制處理器n4亦可以提 供增盈控制化號至接收器106以調整adc 220產生之量化基 頻彳S號之振巾曰，如此热論接收信號之功率爲多大，接收信 號之總功率維持爲近似於常數。控制處理器1丨4可以製作爲 —微控制器、微處理器、數位信號處理器（DSP)晶片或是程 式化爲執行由此説明之功能的特定應用積體電路（ASIC)。 上述之硬體爲許多具體實施例之一種，可以由用户台使 用以接收以及解調變由多數基地台來的傳輸。其他硬體架 構亦可以設計爲執行由此說明之功能。這些不同的各種架 構爲在本發明範嘴内。 111.接收信號之信號強度估測 由單一基地台之傳輸可以經由至少—路徑接收。甚至， 在軟式交遞時用户台可以由至少二基地台接枚隻_输。參考 圖6，用户台内的搜尋器3 12搜尋超越—預定搜定限之 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 . . n n .^1 I— l^i n - - I « —R n - i J ， n n it I . I 46* {請先閲讀背面之;i意事項再填寫本頁) 4371 9 1 A7 B7 五、發明說明（14 ) 強度信號路徑的接收信號且不指定至一關聯器。在—具體 實施例中，強度信號路徑爲依據估測的引示強度決定。因 此，在大拖數時間内，在關聯器指定於強度信號路徑。 裝 訂-----，-----d 搜尋器3 12之方塊圖顯示在圖6中。接收器j 〇6產生之數位 化I與Q基頻信號提供至搜尋器312内之短p N解展開器3 ? 〇 a 。短PN解展開器32〇a將I與Q信號以具有斑在烛 號路徑匹配之偏差的短P N順序解展開。短p N解展開爲在 基地台内的相對應調變器的短PN展開器執行之展開的反相 。短PN解展開器320a輸出包括分別提供至增益元件 (G)414a以及4Hb的解展開I與Q信號。增益元件414a以及 414b分別將相關的解展開信號以定標度因數G加以定標度並 fc供度後的彳5號至連貫積分器416a以及416b。在連貫積 分器416内，正積分的定標度後的解展開1與（？信號之旋轉相 位誤差（以產生接收引示信號）藉由以恢復的引示信號執行 PNI以及PNQ信號的内積而移除。 經濟部智楚財產局員工消費合作社印製 接著，相位校正的I與Q信號各在N位元積分以提供接收 之引示信號。積分解恢復引示信號（在一具體實施例中以沃 爾什碼0涵蓋）五將信號由非引示碼通道移除s在一具體實 施例中’ N相當於整數之沃爾什符號（例如在〗s _ 9 5系統中 之8沃爾什符號之N=512)。連貫積分器416亦可以因數k提 供定標度。例如，假使至連貫積分器416之輸入包括1 3位元 且連貫積分器416之輸出包括8個最有故位元，因此運作等 於除以3 2。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4峴格（210x297公《 > 4371 9 1 Α7 ---- Β7 五、發明說明（15 I入Q引示彳s號分別提供至將信號平方之平方器4丨8a以及 418b。由平方器418平方後之輸出提供至將信號相加之加法 器420以心供—能量量測。該量測提供至能量計算器422，其 在一具體實施例中，在一M量測上計算引示信號能量爲： \2 + Σδ· Λ2 ΐ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 目的爲利用一個或是一些觀察^，」=1，2，…，ρ估測所需信 號之強度。各觀察代表一随機變數。在一些案例中，合理 的估測器可以在直覺基準上發現，但是各種的一般方法已 經爲導出更有效的估測器而產生。本發明較佳地使用經常 引導擁有所需性質之估測器的方法。想法是使用相當於觀 察資料之最大”似然’’値爲信號強度之估測。Ρ随機變數y i , y 2,…，yp之聯合密度函數’ f(y i ,y 2，…，yp|a)視爲似然函 數。對一固定yi，y2,…，yp而言，似然函數爲a之函數且 經常標視_爲L ( a)。估測之最大私然原理爲選擇a之估測， 對一组既定觀察而言，觀察組資料的値爲最似然發生。也 就是説’假使當a = ex s時觀察一组既定觀齊1之似然橡a = a 2 爲高時’那麼選擇a i爲估測而非a 2是合理的。—般而言， 假使L ( a)可微分並假設所有可能^空間的最大時，那麼最 大可能性估測將是下列等式之解 d_ da (2) (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) '11 — 訂---,---- -18- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS)A4規格（210 X 297公釐） d_ da (3) 丨 43了191 A7 _____B7 五、發明說明（16) 假使上述等式有至少一解時，必須驗證有哪些是最大化 L (tx)。亦注意最大化L (a)的任何値亦將最大化對數-似然 ，1 n L ( a);所以爲了計算方便，最大似然另一形式之等式 .爲下列等式 hxL(a) = 0 在一具體實施例中，接收信號之信號強度由接收引示信 號或是引示強度估測。引示強度定義爲每位元引示能量相 對於總干擾密度E c / N t之比率。由此，引示強度表示爲"α 11 。對一既定ex而言，I與Q引示信號爲獨立的隨機變數。適 當地在任何一刻量測之能量的量在一範圍値變化如圖7所示 。所需信號缺乏時，跨越可能値的能量分佈通常與高斯分 佈一致。 信號呈現時，y之條件機率密度函數爲具有非集中式卡方 分佈函數的隨機變數，由此視爲f(y|ot)，定義爲：

Af-1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 2σ~ Μμ (4) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印敦 其中： y > 0 ; 〔（丫丨㈤二既定01値之量測引示能量y的分佈密度函數，μ爲 α之函數，定義如下； [Μ-ι() =第一類之第（Μ-1)階修正貝索（Bessel)函數：且 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐> 4371 9 1 Α7 Β7 五、發明說明（17 μ- = μ^+μς = ca, (5) 其中 μι =引示信號I成分的期望値， 引示信號Q成分的期望値， c =t爲與增益控制迴路特徵、積分週期以及數位 増益有關的常數，如此： c = 2a N2G2 *=~ (6) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 其中 N ==連貫積分的位元數或是連貫積分週期的期間 G =增益元件414的信號處理增益，而 k =連貫積分器4丨6的定標度因數。 通常，接收信號振幅由自動增益控制（AGC)電路控制 如此在AGC電路輸出的接收信號總功率，無論在AGC電 調整之前的功率位準爲多大，皆被維持爲近似於常數。 増益控制迴路有效地設定功率位準Nt爲一已知値Nt = 2 σ 。定標度因數（Ν，G以及k)包含在等式（4)的c計算以考 在週期（p)所取的量測次數（N)、增益元件414執行的信號 理增益（G)以及連貫積分器4 16執行的定標度（k)。 由等式（2)可以看出M=1時有一散佈曲線家族，各曲線 有與α値相關的不同形狀。顯示oc之6個不同値的f (y丨α) -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 訂---.---- 蛵濟部智慧財產局員X消費合作社印製 4371 9 1 A7 _____B7____ 五、發明說明（18 ) 圖爲顯示於圖7中。對於《之較高値（例如α_6 = 6α；))而言， f(y|〇U)類似高斯分佈。相及地，釉於以之較低値（例如〜） 而言’ f(y|aa)爲更失眞或是類似以以时機率分佈函數。 在第一具體實施例中，α之估測爲依據α之最大可能性估 測。α之最大可能性估測爲一具有最小可能變化値之有效 估測且以等式滿足Cramer-Rao界限=α之最大可能性估測可 以藉由將L ( α)對α作偏微分而決定、設定偏微分導式爲零 並對既定y解α。因此α之解爲α之最大可能性估測或是α。 。因爲yi，y2,…，yp代表f(y|a)分佈之喊機取棒，那麼 = Πa) (7) 户1 應用等式（3 )所顯示的微分至等式（7 )所顯示的似然函數 L(o〇、設定導式爲零並解a以獲得^之最大可能性估測或是 α〇，導出下式： 其中 ^ = :且 I Μ - 2 Ο、I Μ - 1 ()以及1 Μ ()分別爲第—類 之第（Μ - 2 )階、第（Μ - 1 )階以及第（Μ )階修正貝索 (B e ssel)函數； -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :4371 9 1 A7 _____B7____五、發明說明（19 ) 對M= 1之案例而言，等式（1)之引示信號能量可以簡化爲 x = I2 + Q2。X之機率密度函數由此之後視爲f(x|a)，可以定 義爲： /(x|a) = ^J 其中： (9) x>_〇 < f ( x丨a )=既定a値之量測引示能量的分佈密度函數 ，卩爲01之函數，定義如上；且 1〇0 =第一類之第0階修正貝索（Bessel)函數。 由等式（9 )對M= 1而言，a之最大可能性估測，多數觀察 減低爲： (10) (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) )-____I I — I ;π·-— I I.~ 1---( 其中 yjccexj 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 a之最大可能性估測滿足等式（10)。因爲等式0)不是 以閉合形式明顯地設定，a之最大可能性估測可以用相關 技藝已熟知的任何數目數値地解》數値計算可以由微處理 器、微控制器或是其他相關技藝已熟知使用的計算裝置户斤 執行的微碼加以執行。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 、4371 9 1 A7 _____B7_____ 五、發明說明（20 ) 使用等式（ίο) ’ 一翻譯表可以用以計算X的各種不同値。 參考圖6，此翻譯表可以載入一唯讀記憶體、随機存取記憶 體或是其他儲存裝置中，該表顯示爲表424。在正常運作 中’一旦引示能量被計算時α之最大可能性估測可以被提 及0 一列出X的各種不同値之α之最大可能性估測的翻譯表顯 示於表1中。表1爲既定下组參數而產生：2σΏ2 = 18， N = 512，G = 2 ’ k = 32，p=l以及M=1 °請注意表1中的量 測引示能量X値爲線性項目而α之最大可犯性估測爲分貝 (dB )。類似表可以對不同系統參數產生且是在本發明的範 疇内。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本ΐ) -壯衣 « I ] til. 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 23 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 43Ή 9 1 Α7 Β7 五、發明說明（21 ) 表 1 N=512 ，G=2，k=32，M=1以及p=l之能量萆 h換爲Ec/Nt 能量 Ec/Nt 能量 Ec/Nt 能量 Ec/Nt 能量 Ec/Nt 13468 0 2939 -8 481 -16 94 -24 16464 -0.5 2622 -8.5 431 -16.5 86 -24.5 14677 -1 2339 -9 386 -17 80 -25 13085 -1.5 2086 -9.5 346 -17.5 74 -25.5 11780 -2 1861 -10 311 -18 69 -26 10383 -2.5 1661 -10.5 279 -18.5 65 -26.5 9256 -3 1482 -11 251 -19 61 -27 8251 -3.5 1323 -11.5 226 -19.5 57 -27.5 7356 -4 1181 -12 203 -20 55 -28 6558 -4.5 1055 -12.5 183 -20.5 52 -28.5 5847 -5 942 -13 166 -21 50 -29 5213 -5.5 842 -13.5 150 -21.5 48 -29.5 4648 -6 752 -14 136 -22 47 -30 4144 -6.5 672 -14.5 123 -22.5 46 -30.5 3696 -7 601 -15 112 -23 44 -31 3296 -7.5 538 -15.5 103 -23.5 43 -31.5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 α之最大可能性估測相對於量測引示能量亦繪圖於圖8中 ，以實線顯示。亦且繪圖於圖8中的是先前技藝之X估測相 對於量測引示能量X，以虛線線類示。需注意地是二圖形實 質上在X値爲高値時類似（例如，X値相對應α介於-1 〇與 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公《 ) 437t 91 A7 B7 五、發明說明（22 ) 0 dB之間）。在X値爲低値時，二圖形實質上爲差異。例如 ’ X = 7 2時’ ex之最大可能性估測爲_ 2 3 _ 0 d B且α之先前技藏 估測爲_ 27_ 0 d Β，形成差異爲4,0 d Β。此差異實質上且可 顯著地衰減通訊系統功能。 在第二以及第三具體實施例中’接收信號之條件平均咬 是平均値用以估測接收信號之信號強度。由等式（〗），_既 定α之y期望値E{y|a}可以計算爲： E(x|a} = ^+Q2=^+^+2〇2=ca+^ an (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -'裝--- 將等式（11)之項目重新安排可以等於下式： Ε^Ξί = α+1 C Ν (12) 假使ρ個樣本爲用以估測平均接收能量時，那麼（1 2)可 寫爲： 以 訂'---·-----: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (13) 在用户台上’ x之期望値可以由量測引示能量X以及常數c 估測。在—具體實施例中，e爲已知，因爲接收信號之總功率 由增益控制迴路維持爲近似於常數 。所以，比率x/c可以用 爲引示強度a之估測。然而，請注意x/c形成a之偏差估測 ° a I非偏差估測可以藉由將項目丨/N由X / c減去而獲得。 25· 本紙張尺度邮10 0 格⑵0 x 297公爱） 4371 9 1 A7

五、發明說明（23 ) ----------- 裝--------訂. C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖…二疋非偏差估測爲α之較佳估測，但對於特別(量 測)而言，非偏差估測仍然可以爲α之次佳估測。例如，养 偏差估測可以爲具有大變化之分佈密度函數f ( y | ot)之次佳 估測，因馬非偏差估測亦具有大變化。 對α之低値而έ，估測接收引示信號之ε 〇 /N t爲依據y之 期主値或疋E { X | α }，可以形成可能衰減通訊系統效能之次 佳估測1別是’依據Ε{χ|α}估測α可以形成《之梢高估 測而形成系統資源之次佳使用。例如，假使實際引示強度 爲-14 dB但估測之引示強度爲_12犯時，相對應於此引示之 基地台可能在不需要加入時加入至用户台軟式交遞，而因 此形成不需要之系統資源較高度使用3 參考圖6，搜尋器312包括増益元件414、連貫積分器4〗ό、 平方器420、能量計算器422以及翻譯表424。至少一個這些 功能可以位於控制處理器丨丨4中以將所需硬體最小化α例如 ’可以更有效地將能量計算器422以及翻譯表424納入控制 處理器114中而爲一特別的系統設計。甚至，翻譯表424如 需要時可以藉由執行等式（8)或0)或（丨2)而加以刪除。 搜尋器3 12以及控制處理器114的這些製作可以預期且是在 本發明範蜂内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳具體實施例的前述説明爲使任何熟知相關技藝之人 士能夠製作或是使用本發明。這些體實施例的各種修正將 對那些熟知相關技藝之人士會變得明顯，且由此定義之通 用原理不需要使用發明性設施就可以應用於其他具體實施 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210>< 297公S ) 4371 9 ί Α7 _Β7 五、發明說明（24 ) 例中。因此，本發明不局限於由此顯示之具體實施例但視 爲與由此揭示之原理以及態樣一致的最廣泛範®壽。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨）

Claims (1)

1. 2· 3 · 5· 1— 9 A BCD 經濟部中央摞準扃負工消費合作社印製 6 . 申讀專利範圍 /種用以提供一接收信號強度之一估測的方法，包括下 列爭驟： ^ 接收—信號；該接收信號包括一所需信號； 責測所需信號之能量以提供一量測能量；以及 依據量測能量以估測所需信號之一信號強度； 其中估測信號強度係表示接收信號強度。 如申清專利範圍第1項之方法，其中該量測步躁包括下 列爭碟： 在—第一預定間隔上積分所需信號以提供量測能量。 如申请專利範園第2項之方法，其中該積分步驟以—已 恢很引示信號連貫地執行。 如申請專利範圍第2項之方法’其中該第一預定間隔爲 用以解恢復接收信號之沃爾什順序之η個沃爾什符號。 如申清專利範圍第1項之方法，其中該量測步驟尚包括 f列步驟： 在第一預定間隔第一積分該所需信號以提供—平均能 責：以及 在弟一預定間隔第二積分該平均能量以提供—量測能 景。 如申请專利範圍第5項之方法，其中該第二積分步驟爲 弈連貫地執行。 如中請專利範圍第1項之方法，其中該估測步驟包括下 列步驟： 計算量測能量期望値之估測；且 -28 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ί〇Χ297公兼） --------_^------訂，--r----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央榡隼局貝工消費合作社印製 其中信號強度爲依據量測能量期望值估測。 8- 如申請專利範圍第7項之方法，其中該估測步锻尚包括 下列步驟： ’Q匕 由量測能量期望値之估測減去_偏#。 攝聂以知供量測能量 期望値之非偏差估測；且 其中信號強度爲依據量測能量期望値之非偏差估測。 9- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該估測步驟包括下 列步驟： 依據量測说量计算實際 k號強度之最大可能性估測； 且 其中彳a號強度爲依據取大可能性估測。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中該計算步騍以一翻 譯表執行® 11 _如申請專利範圍第1項之方法’其中該所需信號爲一引 示信號。 1 2 如申請專利範圍第1項之方法’其中該所需信號爲一資 訊信號。 1 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中.該所需信號爲一展 頻信號。 14, 如令請專利範圍第丨項之方法，其中該接收信號之振幅 維持爲近似常數。 15. —種用以提供於一通訊系統中一接收信號之一信號強度 估測之信號強度估測器，包括： 本紙張尺度逍用t國國家標準（CNS 7a4^， 29· 210X297 公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) fn n ITUS I— 1 - I I I \ tr ^ ^^^1 ^^^1 I i —LI HL· i im 1 -va&· 4371 9 1 A8 B8 C8 ^___DS___ 、申請專利範圍 —用以提供一接收信號之接收器，該接收信號包括所 需信號； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 ~連接至接收器之信號處理器，用以接收該接收信號 以及提供一所需信號； —連接至信號處理器之能量計算器，用以接收該所需 信號以及提供一量測能量； —連接至能量計算器之信號強度估測器，用以接收該 量測能量’以及依據量測能量提供所需信號之一信號強 度估測；以及 其中信號強度係顯示接收信號之信號強度。 6 ·如申請專利範圍第1 5項之信號強度估測器，其中該信號 處埋器包括： —積分器；用以接收該所需信號以及在第一預定間隔 第一積分該所需信號以提供量測能量。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之信號強度估測器，其中該積分 器爲連貫積分器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之信號強度估測器，其中該第一 預定間隔爲用以解恢復接收信號之沃爾什順序之η個沃 爾什符號。 19‘如申請專利範圍第15項之信號強度估測器，其中該信號 處理器尚包括： —第一積分器；用以接收該所需信號以及在第一預定 間隔第一積分該所需信號以提供平均能量：以及 _______-30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉八4規格（210Χ297公釐） 4371 9 1 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 —連接至第一積分器之第二積分器；用以接收該平均 能量並在第二預定間隔積分以提供量測能量。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之信號強度估測器，其中該第二 該積分器爲連貫積分器。 21 .如申請專利範圍第15項之信號強度估測器，其中該信號 強度估測器包括： 用以計算量測能量期望値估測之裝置；且 其中信號強度爲依據量測能量期望値估測。 22 .如申請專利範園第2 1項之信號強度估測器，其中該信號 強度估測器尚包括： 用以由量測能量期望値估測減去一偏差以提供量測能 量期望値非偏差估測之裝置；且 ，其中信號強度爲依據量測能量期望値之非偏差估測。 2 3.如申請專利範園第1 5項之信號強度估測器，其中該信號 強度估測器包括： 依據量測能量用以計算實際信號強度最大可能性估測 之裝置；且 其中信號強度爲依據最大可能性估測。 2 4.如申請專利範圍第23項之信號強度估測器，其中用以計 算之該裝置爲一翻譯表。 2 5 .如申請專利範園第1 5項之信號強度估測器，其中該所需 信號爲一引示信號。 2 6 ·如申請專利範園第1 5項之信號強度估測器，其中該所需 信號爲一資訊信號。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐J ----------裝------訂_--·----.沐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 2 7 =如申請專利範圍第1 5項之信號強度估測器’其中該所需 信號爲一展頻信號。 2 8 .如申請專利範圍第1 5項之信號強度估測器’其中該接收 信號之振幅維持爲近似常數° 2 9 1 —種用以量測鏈結信號強度之方法，在一能夠由至少一 基地台提供傳輸給至少一用户台之通訊系統中，包括下 列步踩： 由至少一基地台傳輸一所需信號至一用户台； 在用户台上接收該所需信號以提供一量測能量；以及 依據該量測能量估測該接收之所需信號之一信號強度。 3 〇 .如申請專利範圍第2 9項之方法尚包括下列步驟： 傳送該接收信號之估測信號強度至至少一基地台。 3 1.如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該估測步躁包括下 列步騍： 依據該量測能量計算實際信號強度之最大可能性估測 ;且 其中信號強度爲依據最大可能性估測。 3 2 .如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該計算步驟以—翻 譯表執行。 3 3 .如申請專利範園第2 9項之方法，其中該估測步驟包括下 列步驟： 計算該量測能量期望値之估測；JL 其中信號強度爲依據量測能量期望値之估測。 -32- 本紙铢尺度適用宁國國家禕率（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ---------裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- I冰 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智葸財產局員工消費合作社印製 4371 91 A8 B8 C8 DS ---* —- ___^ —___ 六、申請專利範圍 3 4 _如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該估測步驟尚 下列步驟： 由量測能量期望値估測減去—偏差以提供量測能量 望値非偏差估測；且 ^ 其中信號強度爲依據量測能量期望値之非偏差估測。 35. —種用以選擇軟式交遞傳輸之方法，在一能夠由至少一 基地台提供軟式交遞傳輸給至少一用户台之通訊系统中 ，包括下列步驟： 由至少一基地台傳輸一所需信號至一用户台； 在用户台上起初接收該所需信號以提供—量測能量； 依據該量測能量估測該接收之所需信號之一信號強度 傳送該接收信號之估測信號強度至至少一基地二· 其次接收该接收b 之估測信號強度；以及 其中該軟式交遞傳輸係依據該接收之估測信號強度而 選擇。 3 6 .如申請專利範圍第3 5項之方法，其中該估測步碟包括下 列步驟： 依據該量測能量計算實際信號強度之最大可能性估測 :以及 其中信號強度爲依據最大可能性估測。 3 7 .如申請專利範圍第3 5項之方法，其中該估測步驟包括下 列步驟·· 計算量測能量期望値之估測：以及 其中信號強度爲依據量測能量期望値之估測。 ______-33- 本紙張尺度適用中國國家樣率（CNS ) Α4規格（21〇X29?公釐） ----------¾---I--,η ι------^ > Η (請先閎讀背面之注意事碩再填寫本頁) ABCD 4371 9 T 々、申請專利範圍 3 8 ,如申請專利範圍第_3 7項之方法，其中該估測步騍尚包括 下列步驟： 由量測能量期望値估測減去一偏差以提供量測能量期 望値非偏差估測；以及 其中信號強度爲依據量測能量期望値之非偏差估測。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -34- 本紙張尺度適用中國國家#率（CNS ) Α4規格（2〖0X297公釐） • -- - - - --------