TW480846B - Method and apparatus for monitoring transmission quality - Google Patents

Description

480846 五、發明說明（1) 發明背景 丨I.發明領域 i

I I I 本發明係有關無線通訊網路。特別本發明係有關監視無 i :線通訊頻道傳輸品質之新穎改良方法。 I I.相關技術說明 於無線通訊監視通訊頻道的傳輸品質乃系統操作所必 丨- 丨需。若無正確的即時傳輸品質回授資訊則無法維持糸統彳呆 ί ! . ! ^作及性能。 ： 丨傳輸品質係以位元錯誤率（BER)測量。電信傳輸中，位 :元錯誤率為帶有錯誤的位元相對於傳輸中接收的位元總數 · |的百分比。位元錯誤率通常係以百分比表示。例如傳輸具 丨 |有BER 4%，表示傳輸的10 0位元中有4個位元接收錯誤。 目前並無理想方法來監視無線通訊系統的傳輸品質。已 知之監視方法涉及添加資訊至被傳輸信號單純用於監視目 的。此種監視傳輸品質之方法係經由將已知位元樣式插入

| I 被傳輸信號，以及比對接收得的位元樣式與真正被傳輸的 丨 位元樣式而求出位元錯誤率。另一項目前採用方法係增加

I i循環冗餘代碼（CRC)製備傳輸的信號。循環冗餘查核是一 !種查核已經於通訊連接鏈上傳輸的資料錯誤之方法。發送 i裝置施加16位元或3 2位元多項式至一區塊欲被傳輸的資料 · i i i以及將所得CRC附掛於該區塊。接收端應用相同多項式於 丨 |資料，且比對結果與發送者所附掛的資料。若CRC吻合， i則資料接收無誤。 任何增加已知位元樣式或CRC位元製備傳輸信號的傳輸

第4頁 480846 ;五、發明說明（2)

品質監視方法皆可降低該頻道的交通流量。此外，CRUS

I !指示區塊錯誤的存在而非真正量測位元錯誤率。 ! 發明概述 本發明為一種監視無線通訊傳輸頻道品質之新穎改良方 法，而未使用先前用於插入監視資訊的部分頻道資料通量 :百分比、能量及時間。本發明方法改良頻道的資料通量， |經由再度使用已經載於該頻道用於其它目的的資訊做真正 i位元錯誤率的更密切量測。經由利用已知資訊例如先導信 :號來計算位元錯誤率，本發明可監視傳輸品質而未佔用用 i务此項目的的頻道頻寬。 I 為了監視未知頻道品質而未真正測量錯誤，本發明由已 !知之頻道資訊形成代理快取位元錯誤率（proxy BER)。本 i發明經由以處理被監視頻道的相同方式處理已知頻道資訊 而產生代理快取位元錯誤率。 I 圖式之簡單說明 | 本發明之特色、目的及優點由後文陳述之詳細說明連同 i附圖將更為彰顯，附圖中類似的參考符號表示各圖中之對 i應部分以及附圖中： ! 圖1為無線通訊頻道之南階圖； | 圖2為反向連接鏈功率控制子頻道構造之略圖； | 圖3為由本發明方法採用以監視頻道品質之裝置之略 I圖； | I 圖4為本發明用以測定功率控制位元極性之方法之高階 丨流程圖；

第5頁 480846 五、發明說明（3) !發明之頻道品質監視方法之高階流程圖； i ^為=發明採用於控制功率控制子頻道的 :、准持又通頻道的錯誤率於不同比率之裝置之方塊圖'门 較佳具體實施例之說明 連基地台100與接達終端機102間之無線通訊 作_無線通訊系統中也稱 乍仃動D。基地台i00及接達終端機 ^，稱作正向連接鏈m及反向連接鏈1G6。 連接鏈1 0 4由基地台1 〇 〇送至接達故端 ° ° ⑽為正向連接鏈104的接收；達； :由接達終端機_至基地“。 鏈1 0 6的接收器。 為反向連接 、、於IS 2 0 0 0系統，反向連接鏈]〇6有4個頻道：反 迢，反向專用控制頻道，反向先導頻道以二^ y、 子頻道於華許頻道化以及=ΐϊ戳 入反向先¥頻迢。位元係以+1或七值戮入。工力 丨頻迢位兀對接達終端機102提供指令基地台1〇 :鏈m之，輸功率升高或下降的機構俾便達成對、向炊連接 j機102特疋接收的幀抹消率（FER)程度。基地台 ^ 丨達終端機10 2何種預定幀抹消率係用於正向連 ^後基地台100經由功率控制指令維持該程度或二巧:/ 丨於反向連接鏈106。於正向連接鏈1〇4達成預定幀1 讓無線it =系統儘量少使用基地台功帛，量送罔 ;路干擾，儘可能維持可接受的通訊品質。減少

第6頁 480846 五、發明說明（4) 功率及干擾其它接達終端機可增加系統能为。 基地台1 0 0遵從來自接達終端機1 〇 2的功率控制指令而提 高（+ 1 )或降低（-1 )正向連接鏈1 〇 4的功率，依據接達終立山 機1 0 2接到的位元錯誤率係高於或低於基地台i 〇 〇設—、、而 定位元錯誤率而定。替代具體實施例中，功D 二二人預 元可為含有要求調整功率量的多位元指令。 曰々位 I反向功率控制子頻道未攜 i攜帶有關傳輸品質資訊於正向連接鏈丨確實 |率控制指令或回授。反向功率控制子頻道為功 丨通位το。其目的係用於正向連接鍵i Q 4的1者交 丨功率控制子頻道的品質㈣進行監視否則未上'。:向 ^反向功率控制子頻道品質而未經由使用代=明監 或外插方法（說明於後圖）插入監視資訊。 、取伺服器 =於由已知頻道資訊對未知頻道資訊形成理 I曰=^，故業界人士瞭解用於具體實施例之反向連位元 視品質之方法可應用至任何無線通訊頻道。D 鏈監 j j通訊規定於「cdma2〇。。展頻 曰私車」，併述於此寻供參考。本發明提供一種汽體 測試於「cdmUOOO展頻系統之實體層標準」定義的冓用以 ^S、- 2 0 0/0實體層性能之機構。須瞭解本發明同等適用 匕通Λ系統，以及本發明非僅限於〗S_ 2 〇 〇 〇 ;其 圍且可應用至其它無、線通訊系統。 MM'统之範 圖2顯不具體實施例之反向連接鏈功率控制子頻 之略圖。每1. 25毫秒一功率控制組（pcG) 2〇4傳輸於造 、久向 480846 I " ------ --1.. ----- ----------- I五、發明說明（5)

I先導頻道。每個PCG 20 4中，3/4信號為反向先導頻道200 i以及1/4信號為反向功率控制子頻道202。先導頻道20 0為 丨未載有任何資訊的恆定+1值信號。反向功率控制子頻道 2 0 2為接達終端機1 〇 2產生的正向功率控制位元指令+ 1或一 1 的重複。CDMA技術中，時間經常係以片段（Chip)單位量 測。於IS-200 0系統之展頻速率1，CDMA片段率為每秒 丨1.2 2 8 8百萬片段，1片段=1/(12 2 8 8百萬片段/秒）=813.8 i毫微秒。PCG 2 0 4含有3 8 4個先導信號片段2 0 0及12 8個功率 |控制片段2 0 2。

I

I具體實施例中，於一 PCG内部於反向先導頻道上送出的 |全部片段皆於名目相等功率位準傳輸，表示先導信號片段 i 2 0 0及功率控制片段2 〇 2具有相等振幅，總持續時間比為 | 3 : 1 °業界人士瞭解本發明可延伸至信號間的其它關係之 |例’本發明產生一種代理快取位元錯誤率，其類似反向功 i率子，道中未知資訊的真實位元錯誤率。 本發明提供一種監視頻道位元錯誤率之方式，其具有萃 些已知特料7 ^ 、5利如先導符號或先導頻道，而未使用而未使用 丄、、 何其匕將已知位元樣式插入位元流本身。經 由注；〖見由p / ^ ^ 知特徵如先導頻道產生的側面資訊，可間接對

，Λ如反向功率控制決定位元錯誤率。 C D Μ Α通 q 4石、、， > 、，止、..L頻'迢之其它已知資訊例如先導符號。先導符號 仏以先導頻道的相同方式處理。 圖 3顯干；^ 车餅；'邱、承發明採用以監視頻道品質以及測試無線通訊 ’、、貝私層的性能之裝置之具體實施例之略圖。顯示裝置

480846 丨五、發明說明（6) : ;將先導頻道及功率控制頻道由合併接收信號分開。片段被 分開，故可相干地加總，俾產生先導頻道之人工位元錯 :誤，而用作為功率控制位元之位元錯誤率的代理快取伺服 ί器。圖3顯示僅通過本發明使用的硬體而監視信號品質之

I I i該接收信號的路徑。 天線3 0 0為換能器，其將RF (射頻）場轉成AC(交流），或 - :反之亦然。接收天線截取射頻能且輸送交流電至電子設 備。接收的類比信號到達間天線元件300，且由接收解調 | ! i器元件3 0 2向下轉換成基頻類比信號。 I 於向下轉換30 2後，反向功率控制子頻道可由信號中的 _ 1其它頻道分開。 接收的頻道藉乘法器3 0 4a及3 0 4 b斷成其合規相位（I )成 分以及正交（Q )成分，產生複合數流。 解展頻器元件3 0 6乘出虛擬隨機（PN )序列或分離出片 |段。虛擬隨機序列為用於無線通訊於基地台接收器用以分 i開用戶信號的虛擬亂數。解展頻器30 6產生原先信號的I及 | i Q試樣，而原先信號的全部頻道仍然組合在一起。 i ； 反向先導頻道及反向功率控制子頻道藉乘法器30 8及加 法器3 1 0由原先信號分開。乘法器3 0 8藉將各頻道乘以該頻 道的華許代碼而將個別頻道由組合信號分開，也稱作去除 · |華許蓋。華許代碼是一種用於無線通訊分開頻道的正交序 列。 加法器元件310隨著時間的經過以相干性方式組合分開 I頻道之片段或片段樣本或加總作為複合數。 __11 ___ 第9頁 480846 :五、發明說明（7) 分開頻道片段流於1.2 5毫微秒PC G時間的1/4切換31 2之 功率控制位元向量加法器元件3 1 4，該1 / 4時間為反向功率 :控制子頻道信號存在時間。功率控制位元向量加法器元件 i 3 1 4之輸出為接收的功率控制位元向量。 分開的頻道片段流於1.2 5毫秒PC G時間的3/4亦即存在有 丨反向先導頻道信號時間，切換31 2至先導濾波加法器元件 31 6以及人工位元向量加法器元件318。先導濾波加法器元 件31 6的輸出為先導頻道片段之產生先導濾波參考向量的 丨 I t i滑動窗總和。人工位元向量加法器元件31 4為本發明之新 穎特徵。人工控制位元向量加法器元件31 4輸出為先導濾 :波參考向量之被擷取節段，其代表一種人工功率控制位元 向量。 決射取 而投快 量量理 向向代 考元成 參位形 波制元 濾控位 導率制 先功控 至工率 量人功 向，知 元理未 位同對 制。而 控性量 率極向 功元考 射位參 投制波 明控濾 發率導 本功先 定至 率C 誤元 錯位 元制 位控 器率 服功 伺 間 期 性 干 相 B C P 於 β, 立口 全 總 加 由 經 係 數 合 複 或 量 向 G的 段道 片頻 的子 出 取 中 形 波 和 總 合 複 為 作 " 信 道 頻 導 先 制選 控間 率時 功定 向指 反一 由於 而由 經 想子 &二 IUJ ίί亲 最控 得率 獲功 件向 條反 等由 退而 衰段 曼片 。 及部號 快全信 如總道 例加頻 件由導 條經先 道，出 頻内取 同間中 不時形 對的波 於值的 用考道 擇參頻 本測 ，接 量間 向的 的率 生誤 產錯 和上 總道 性頻 干制 相控 之率 段功 片的 道量 頻測 導接 先直 於法 用無 使推 由外 經明 發

第10頁 480846 丨五、發明說明（8) I量值。外推方法細節說明於以下各圖。 圖4為本發明用以決定功率控制位元極性之方法之高階 i流程圖。功率控制位元於傳輸時係於+1或-1之值。接收器 i必須決定位元極性（+ 1或-1)。接收的信號裡的雜訊可能造 i成接收器顛倒位元，或選擇接收的功率控制位元之不正確 i極性。由於功率控制位元傳輸時不含錯誤偵測資訊，故接 i收器無法瞭解其位元錯誤率。換言之，接收器無法得知其 | I選擇不正確極性的頻率。功率控制位元極性決定方法用以 I ； |說明未知資訊，本發明對該未知資訊提供一代理快取伺服 !器位元錯誤率。 _ 位元極性決定始於方塊400，經由相干性加總先導頻道 |片段而形成具有+1值的片段的參考向量，亦即先導信號的 i已知值。向量為多個先導頻道片段之和。加總的先導頻道 i片段愈多，則先導頻道向量變成愈大至頻道維持穩定的程 |度。式樣的隨機雜訊成分彼此抵消，同時先導向量於同一 方向變大。產生帶有高信號對雜訊比（S/N)之穩定具有+1 值的參考向量，對此可由接收器判定功率控制位元極性。 於方塊402，該指定功率控制位元之PC G的全部功率控制 片段被相干性加總而產生一 PCB向量。 | 於方塊404，取兩個向量的内積。内積投射功率控制位 _ 元向量至先導頻道參考向量。内積結果獲得帶有正負號的 數值，指示極性。 i | 功率控制位元之極性於方塊40 6經由查核内（或點）積的 i符號決定。若符號為正或角度小於9 0度角，則判定接收的

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第11頁 480846 丨五、發明說明（9) 功率控制位元為+1或對準已知+1參考值。若符號為負或角 |度大於9 0度，則判定接收的功率控制位元為-1，或相反對 準已知+1參考值。 | I 位元錯誤率或處理由於雜訊而故障頻率無法由接收器未 :經本發明之品質監視方法得知。 ! 圖5為本發明之頻道品質監視方法之高階流程圖。 - \ \ , 本發明之具體實施例中，於先導頻道產生人工位元錯 丨 誤，人工位元的位元錯誤率用作為代理快取位元錯誤率用 i 丨於功率控制子頻道位元錯誤率。代理快取位元錯誤率可使 丨 丨用的原因在於二頻道的錯誤率就統計上而言相等。 _ 於方塊5 0 0，先導頻道參考向量係以用以決定功率控制 I ' |位元極性相同方式形成（圖4方塊400)。本發明使用先導頻 I道經常具有相同極性、不帶有信號且為恆定之性質。由於 丨 I先導頻道為恆定，故可提取出一段向量（一段持續時間）來 表示人工位元。業界人士瞭解使用頻道的已知性質可延伸 至任何具有已知樣式的先導頻道或先導符號。

I 於方塊502，由先導頻道向量提取片段而形成一段向 | 量。被提取的先導頻道向量節段的片段相干性加總而形成 i 一複合數（向量）來表示人工功率控制位元，也稱作回授位 |元。該向量用作為彷彿功率控制位元。由於功率控制位元 _ 係以反向連接鏈上的先導頻道之類似方式傳輸，故可提取 i 出一段先導向量且作為測試信號（或人工位元）處理，俾測 | 試極性為正確（+1)或不正碟（-1)。 | 一小段PCG向J:信號係於先導向量其餘部分的相同方向

第12頁 480846 :五、發明說明（ίο) |傳輸。但因具有有限時間，該段時間可能足夠讓雜訊將其 反相。故取該節段之和獲得新向量或人工功率控制位元。 此種人工位元表示功率控制位元，即使反向先導頻道片段 |非如此傳輸亦可。功率控制位元之代理快取位元錯誤率可 :藉決定人工的極性產生。因已知當發現人工位元的極性為 | :-1時結果不正確。故-1極性結果定義為位元錯誤。可決定 ! , 多長算出不正確結果。此種計算為人工位元的位元錯誤率 測量值，統計上係等於功率控制位元之真正BER。兩種BER 於統計上相等，原因在於存在有功率控制位元的1 / 4時間 !與存在有先導頻道的3 /4時間存在的雜訊統計數字相等。 本發明使用此種方法，測試一已知信號其具有與未知信號 相等的S/N比俾外推該位置資訊的BER。 本發明之人工產生的功率控制位元可與反向連接鏈上解 調功率控制位元平行監視而產生即時代理快取位BER。 | 本發明之代理快取B E R由無線通訊糸統用以維持傳輸品 質，固定傳輸品質於一特定位準，確保個別頻道具有個別 品質位準，以及測試系統的實體層。 於方塊504，取先導向量及人工位元向量的内積。内積 投射人工功率控制位元向量至先導頻道向量。内積結果獲 得有正負號的結果指示極性。 人工功率控制位元極性於方塊5 0 6經由查核内（或點）積 的正負號決定。若符號為正或角度小於9 0度，則判定人工 功率控制位元為+ 1或對正已知+ 1先導信號。此種結果定義 為正確。若符號為負或角度大於9 0度，則判定人工功率控

第13頁 480846 五、發明說明（11) 制位元為-1或相反對正已知+ 1先導向量。人工位元的-1極 i性定義為不正確。 i ! 於方塊508，由人工位元的BER計算功率控制子頻道的代 ί , :理快取BER，且對其擷取來源的先導頻道校準頻道特徵。 本發明校準代理快取BER俾經由調整長度或加總時間而 i補償頻道條件的變化。若頻道為穩定，則信號向量保持同 - i向。相干性加法永遠於同向產生較長的向量。此乃以平均 ! : :高斯白雜訊（AWGN)決定特徵的頻道。AWGN頻道中，頻道特 j ' |徵不會隨著時間改變。真正雜訊可見各向量為獨立，及 i S/N比高。加總更多試樣產生更穩定的參考向量。 _ | 但若頻道隨著時間改變或隨著時間衰退，則參考先導向 I量於不同角度藉由變長或縮短而改變。此種情況下太長時 ； ! |間的加法將導致向量彼此抵消。 丨 於衰退頻道，此處長時間加法無法產生更穩定的參考

I |值，本發明校準先導參考向量的加法時間。 ί 本發明經由於測試環境分類頻道類型，以及送出已知資 訊樣試給接收器呈現各類型例如慢衰退、快衰退、無衰退 (AWGN)等以及比對代理快取BER與真正BER(由測試器可利 用的已知樣式決定）而形成校準表。接收器經由查驗此等 資訊作為先導信號的變化以及鎖住接收器指數目而歸類頻 . 道環境。接收器根據頻道分類使用校準表。例如具體實施 例之校準表顯示為：

第14頁 480846 五、發明說明（12) 代理快取BER 1乂10指數-1 IX 10指數 -1 至-3 1 X 10指數 -3 至-5 無衰退 +0.001% 0.002% ......... -0.001% 慢衰退 +0.005% +0.004% +0.003% 快衰退 +0.007% +0.008% +0.009% 丨分 I本 '修 本 加 丨至 I 丨率 |先 向 率 子 連 鏈 接收器使用表做細微頻道分類及校正，或做出更為大略 類且使用校正值的平均值。於頻道類型無法分類之 务明使用校準表平均來修正變化中的頻道條缺 正置回代理快取BER計算當中。 …、傻將 向連接鏈1嶋 :二可應用至正向連接鏈頻道以及經* 於正向連接鏈頻道調整未知功 反向連接鏈頻道。 a外步恥而應用 於正向連接鍵上，功率控制位开失於參道 位準戳入正Θ^ 制位兀未於先V向量的相等功 導：ί位=接鏈功率控制子頻道内部。正向連接鏈 ^比功率控制位元更強。功率抻生丨a - #工 先導頻道間之功圭a炎拉丨力羊控制位兀與正 通常占胞元功率的二 态所未知◦。正向先導頻道功 頻道功率位準也敏^ ^比（約2 〇%)。正向功率控制 接鏈的先導參考；或”道。本發明對正向 的代理快取BER, : 乂旦的加法恰間，當對正向連接 Μ形成向置日守，產生與功率控制位元相等

___ mwm 480846 :五、發明說明（13) i的能量位準。 為了由先導參考向量提取出正確量的片段來讓二頻道試 i樣上的能量相等，本發明使用下列方法：查看先導頻道及 :功率控制頻道試樣接收的S / N比；測量二頻道試樣之振幅 差異；以及藉運算決定S / N比。由此等運算可產生相對準 確校準修正。本發明也使用得自基地台的訊息中含有的有 I · 關S/N比的資訊來校準正向連接鏈的BER。 I 圖6說明控制功率控制子頻道之錯誤率同時維持交通頻 丨道錯誤率於不同比率之裝置。虛擬隨機解除展頻資料供給 交通解調器6 0 0，解調器根據預定交通華許序列（W t)解調 _ 解除展頻資料。具體實施例中，解調符號供給循環冗餘查 |核（CRC)元件602，其決定解調後的符號是否被正確接收。 | CRC查核結果供給控制處理器6 0 4。 此外，功率控制位元向量、先導參考向量及人工位元向 量供給控制處理器604。控制處理器60 4如前述運算功率控 制子頻道的位元錯誤率。控制處理器60 4對交通頻道及功 i 率控制子頻道二者計算錯誤率。 ! 具體實施例中，基地台1 0 0發送請求接達終端機1 0 2增高

I 或降低先導頻道與交通頻道之傳輸能間的傳輸能差異之訊 息。此項操作另外可藉獨立控制先導頻道及交通頻道傳輸 參 能進行。 具體實施例中，訊息產生器6 0 6產生一般上/下指令來控 制一般性接達終端機1 0 2的傳輸能；此外，產生一訊息指 示改變先導頻道與交通頻道之傳輸能間的能量關係。

第16頁 480846 丨五、發明說明（14) I 訊息供給解調器60 8且經調變用於傳輸。調變後的符號 ， i供給發射器610，其向上轉換、放大及濾波符號用於經由 i天線6 1 2傳輸。 ! 前述較佳具體實施例之說明讓業界人士可製作及利用本 :發明。對業界人士顯然易知對此等具體實施例做多種修 |改，以及此處定義之一般性原理可應用至未使用本發明之 i技巧的其它具體實施例。如此本發明絕非意圖限於此處顯 i示的具體實施例，反而係由符合此處揭示之原理及新穎特

I 色之最寬廣範圍界定。

第17頁 480846 I圖式簡單說明

Claims (1)

1. 480846 丨六、申請專利範圍 1. 一種於一無線通訊頻道監視未知資訊品質之方法，包 丨含下列步驟： ; 1 由已知頻道資訊產生一代理快取位元錯誤率；以及 | I ; : 應用該代理快取位元錯誤率至未知頻道資訊。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中並無任何資訊插 入用於品質監視目的之傳輸信號。 I 3.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含下述步 I ： 丨驟： | s 由已知頻道資訊產生人工位元而生成該代理快取位元 :錯誤率。 攀 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該產生人工位元 I之步驟包含下列步驟： i 加總已知資訊之傳輸片段；以及 | 其中該人工位元係投射至一已知參考向量上俾產生該 ί代理快取位元錯誤率。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該生成代理快取 i ί 位元錯誤率之步驟包含下述步驟： | 對頻道特徵校準該位元錯誤率。 ! . ;6.如申請專利範圍第1項之方法，其中該位元錯誤率係 m !用於資訊品質監視目的。 ， 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該位元錯誤率係 用於實體層測試目的。 I 8.如申請專利範圍第1項之方法，其中位元錯誤率係用 . i i i於維持傳輸品質。

   第19頁 480846 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該位元錯誤率係 用於固定傳輸品質於一特定位準。 1 0 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該位元錯誤率提 供個別頻道傳輸品質位準。

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