專(zhuān)利名稱(chēng)：用于功率估計(jì)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和方法，更具體地說(shuō)涉及源于若干不同基站和白噪聲的接收信號(hào)功率的估計(jì)。
背景技術(shù)：
在蜂窩通信系統(tǒng)中，通過(guò)與基站通信來(lái)為若干用戶終端(通常為移動(dòng)臺(tái))提供到無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入。從用戶終端到基站的通信稱(chēng)為上行通信，而從基站到用戶終端的通信稱(chēng)為下行通信。
為蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)分配了一定頻譜，以便在用戶終端和基站之間進(jìn)行無(wú)線電通信。當(dāng)幾個(gè)用戶終端同時(shí)向系統(tǒng)請(qǐng)求無(wú)線服務(wù)時(shí)，必須采用在多個(gè)用戶之間共享可用頻譜的技術(shù)。存在幾種不同類(lèi)型的多址技術(shù)，如頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。
在CDMA系統(tǒng)中，擴(kuò)頻技術(shù)用于通過(guò)采用唯一的擴(kuò)頻碼調(diào)制數(shù)據(jù)調(diào)制載波信號(hào)來(lái)定義信道。擴(kuò)頻碼是一種將原數(shù)據(jù)調(diào)制的載波擴(kuò)展到已分配頻譜的一個(gè)很寬部分上的碼。擴(kuò)頻碼的每個(gè)值稱(chēng)為一個(gè)碼片，并具有與數(shù)據(jù)速率相同或比之更快的碼片速率。
在移動(dòng)通信中，多徑傳播是由反射(回波)產(chǎn)生的，這意味著傳輸信號(hào)在不同的批次中以不同的延遲到達(dá)接收器。多徑傳播會(huì)引起不需要的干擾噪聲，這些噪聲會(huì)降低用戶終端和基站之間無(wú)線電通信的質(zhì)量。降低無(wú)線電通信質(zhì)量的噪聲也可由其它基站和用戶終端的干擾以及熱噪聲引起。
為補(bǔ)償干擾的不利影響，已研制出幾種用于處理造成干擾的接收擴(kuò)頻信號(hào)的技術(shù)。隨著這些技術(shù)的發(fā)展，對(duì)CDMA接收器上的寬帶干擾和白噪聲進(jìn)行功率估計(jì)的需求正在逐漸增加。
國(guó)際專(zhuān)利中請(qǐng)WO 01/01595 A1討論了三種用于估計(jì)下行方向上CDMA接收器處的干擾和白噪聲的功率的不同方法。根據(jù)第一種方法，基站將正從該基站發(fā)射的所有信號(hào)的功率電平通知給移動(dòng)臺(tái)。移動(dòng)臺(tái)可采用常規(guī)裝置計(jì)算它所接收的功率的估計(jì)，隨后利用該基站信息來(lái)確定干擾的相關(guān)接收功率的估計(jì)。利用采用常規(guī)裝置獲得的干擾的相關(guān)功率的這一估計(jì)和總接收功率的估計(jì)，可得到噪聲功率(源于不同于在服務(wù)基站的其它基站和熱噪聲的干擾)的估計(jì)。
根據(jù)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO 01/01595 A1中提及的第二種方法，基站將小區(qū)中使用的有效信道化碼通知給移動(dòng)臺(tái)。隨后，移動(dòng)臺(tái)可采用常規(guī)裝置計(jì)算每個(gè)有效碼信道的接收功率的估計(jì)，并將它們加在一起，以確定干擾的接收功率的估計(jì)。利用采用常規(guī)裝置獲得的干擾的接收功率的這一估計(jì)以及總接收功率的估計(jì)，可得到噪聲功率(源于不同于在服務(wù)基站的其它基站的干擾和熱噪聲)的估計(jì)。
根據(jù)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO 01/01595 A1中提及的第三種方法，移動(dòng)臺(tái)盲檢測(cè)哪個(gè)碼信道有效，哪個(gè)無(wú)效。移動(dòng)臺(tái)隨后可以采用常規(guī)裝置計(jì)算每個(gè)有效碼信道的接收功率的估計(jì)，并將它們加到一起以確定干擾的接收功率的估計(jì)。利用采用常規(guī)裝置獲得的干擾的接收功率的這一估計(jì)和總接收功率的估計(jì)，可得到噪聲功率(源于不同于在服務(wù)基站的其它基站和熱噪聲的干擾)的估計(jì)。
存在多個(gè)與上述討論的三種方法相關(guān)的缺點(diǎn)。前兩種方法實(shí)際上是無(wú)效的，因?yàn)槟壳暗腤CDMA和CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)不支持這兩種方法所需的信令。此外，根據(jù)第三種方法，盲檢測(cè)碼使用狀態(tài)非常耗時(shí)，因?yàn)楸仨氁獧z查所有可能的碼(例如256或128個(gè)碼)。此外，所有這三種方法均假定只有正服務(wù)移動(dòng)臺(tái)的基站的信號(hào)非常強(qiáng)，而來(lái)自其它基站的信號(hào)非常弱，并可模型化為白噪聲。然而，這種假設(shè)在小區(qū)邊緣即在切換區(qū)域并不成立。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，用于估計(jì)源于若干基站的接收功率，以及根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還估計(jì)白噪聲的接收功率。
上述目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的裝置以及根據(jù)權(quán)利要求12的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的實(shí)施例利用了與若干周?chē)镜亩鄰叫诺榔ヅ洌源_定下行干擾功率的估計(jì)的濾波器。匹配濾波器用于區(qū)分源于不同基站的接收功率。
白噪聲可模型化為經(jīng)過(guò)單射線(single-ray)信道的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，接收噪聲功率可根據(jù)匹配濾波器的輸出信號(hào)和總接收信號(hào)進(jìn)行估計(jì)。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種功率估計(jì)裝置。該裝置適合于估計(jì)接收器中接收的一組信號(hào)的功率。該組信號(hào)是來(lái)自一組基站的信號(hào)。來(lái)自這些基站的每個(gè)信號(hào)已經(jīng)過(guò)了空中接口的一條多徑信道。該裝置包括一組各自用于對(duì)接收的總信號(hào)濾波的濾波器。每個(gè)濾波器與所述基站中相應(yīng)的一個(gè)基站的一條多徑信道的標(biāo)準(zhǔn)化模型(normalized model)匹配。該裝置還包括用于基于這組濾波器的輸出信號(hào)計(jì)算源于這組基站中的各基站的接收功率的估計(jì)的部件。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了用于估計(jì)接收器中接收的一組信號(hào)的功率的方法。這組信號(hào)是來(lái)自一組基站的信號(hào)。來(lái)自這些基站的每個(gè)信號(hào)已經(jīng)過(guò)了空中接口的一條多徑信道。該方法包括通過(guò)一組并聯(lián)濾波器來(lái)對(duì)接收的總信號(hào)濾波的步驟。每個(gè)濾波器與所述基站中相應(yīng)的一個(gè)基站的一條多徑信道的標(biāo)準(zhǔn)化模型匹配。該方法還包括基于這組濾波器的輸出信號(hào)計(jì)算源于這組基站中各基站的接收功率的估計(jì)的步驟。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，與以上討論的現(xiàn)有技術(shù)解決方案不同，它不要求對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)如CDMA標(biāo)準(zhǔn)作任何修改，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的方法和裝置不要求任何增加的信令來(lái)產(chǎn)生功率估計(jì)。因此，本發(fā)明不會(huì)為得到干擾功率和噪聲功率的估計(jì)而造成任何增加的信令負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，它并不像以上討論的現(xiàn)有技術(shù)方法之一一樣耗時(shí)，因?yàn)樗恍枰獧z查大量信道化碼的狀態(tài)。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，它允許甚至在來(lái)自幾個(gè)基站的信號(hào)可能具有相對(duì)高且相當(dāng)強(qiáng)度的小區(qū)邊緣上也可得到對(duì)干擾功率的良好估計(jì)。
在結(jié)合附圖閱讀如下詳細(xì)說(shuō)明后，可清楚本發(fā)明實(shí)施例的其它優(yōu)點(diǎn)和目的。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是說(shuō)明移動(dòng)接入網(wǎng)小區(qū)以及位于其中的移動(dòng)臺(tái)和基站的示意框圖。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器的示意框圖。
圖3是說(shuō)明將本發(fā)明用于估計(jì)有效干擾加噪聲功率的示意框圖。
詳細(xì)說(shuō)明下面將參照附圖更全面地說(shuō)明本發(fā)明，附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明也可以許多種不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)解釋為受限于這里陳述的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例的目的是使本公開(kāi)內(nèi)容透徹而完整，以及向本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在這些圖中，類(lèi)似的標(biāo)號(hào)指類(lèi)似的單元。
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于在CDMA接收器中分別對(duì)源于周?chē)竞桶自肼暤慕邮展β蔬M(jìn)行估計(jì)的功率估計(jì)器。
圖1是CDMA系統(tǒng)中移動(dòng)接入網(wǎng)20的小區(qū)C1-C7的示意性圖示。每個(gè)小區(qū)由一個(gè)基站BS1-BS7服務(wù)。位于小區(qū)C1內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)MS1由基站BS1服務(wù)。然而，移動(dòng)臺(tái)MS1也可檢測(cè)來(lái)自其它基站如基站BS2、BS3和BS7的信號(hào)，這些其它基站分別服務(wù)位于小區(qū)C2、C3和C7中的移動(dòng)臺(tái)MS。來(lái)自其它基站的信號(hào)是造成移動(dòng)臺(tái)MS1所受干擾的因素。從基站到移動(dòng)臺(tái)MS1的由于反射引起的信號(hào)包括沿不同路徑傳播的信號(hào)分量，即該信號(hào)經(jīng)過(guò)了多徑信道。本發(fā)明涉及用于在CDMA接收器中確定和區(qū)分源于若干基站和白噪聲的接收信號(hào)功率的裝置和方法。CDMA接收器可以是移動(dòng)臺(tái)MS1的接收器，移動(dòng)臺(tái)MS1可以是任何類(lèi)型的移動(dòng)臺(tái)，如移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、PDA等。
在CDMA系統(tǒng)中，由于來(lái)自發(fā)送器的接收信號(hào)已經(jīng)過(guò)多徑信道，因此它實(shí)際上是有色的。
對(duì)于CDMA上行鏈路，可以假設(shè)基站BS1-BS7上接收的總信號(hào)是白信號(hào)，因?yàn)樗蓙?lái)自許多不同移動(dòng)臺(tái)MS的分量組成，并且由于功率控制的作用，這些功率大致彼此相當(dāng)。
對(duì)于CDMA下行鏈路，可依據(jù)接收的總信號(hào)的組成作出不同的假設(shè)。
如果移動(dòng)臺(tái)上接收的總信號(hào)包括來(lái)自許多基站的分量，并且不同分量的功率大致彼此相當(dāng)，則可假設(shè)接收的總信號(hào)是白信號(hào)。然而此假設(shè)在實(shí)際的蜂窩系統(tǒng)中并不有效。
如果移動(dòng)臺(tái)上接收的總信號(hào)主要來(lái)自一個(gè)基站，則該接收的總信號(hào)顯然是有色的。如果接收的總信號(hào)的剩余部分來(lái)自許多基站，并且它們的功率大致彼此相當(dāng)，則可假設(shè)該信號(hào)的剩余部分是白信號(hào)。這后一種情況對(duì)應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)位于小區(qū)中心附近的情形。
如果移動(dòng)臺(tái)上接收的總信號(hào)主要來(lái)自幾個(gè)基站，并且它們的功率大致彼此相當(dāng)，則接收的總信號(hào)顯然是有色的。如果接收的總信號(hào)的剩余部分來(lái)自許多基站，并且它們的功率大致彼此相當(dāng)，則可假設(shè)接收的總信號(hào)的剩余部分是白信號(hào)。這后一種情況對(duì)應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)處于切換區(qū)域中小區(qū)邊緣附近的情形。
應(yīng)當(dāng)注意，白信號(hào)可模型化為經(jīng)過(guò)單射線信道的信號(hào)。
假設(shè)接收的總信號(hào)主要來(lái)自J個(gè)基站(其中J＝1-3或4)?；镜亩鄰叫诺赖拿}沖響應(yīng)可表示為hj(n)=Σl=1Ljαji·δ(n-(l-1)),j=1,...,J---(1)]]>其中n是用碼片表示的時(shí)間，Lj是第j條多徑中射線的數(shù)量，而ajl是第j多徑信道的第1條射線的復(fù)射線加權(quán)(complex ray weight)。
假設(shè)單位功率增益ghj=Σn||hj(n)||2=Σl=1Lj||αjl||2=1,j=1,...,J---(2)]]>如果實(shí)際多徑信道的功率增益不是單位一，則將多徑信道標(biāo)準(zhǔn)化，使得標(biāo)準(zhǔn)化的多徑信道具有單位功率增益。如下將會(huì)說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，只有標(biāo)準(zhǔn)化多徑信道才應(yīng)當(dāng)用于功率估計(jì)器功能塊中。多徑信道可通過(guò)采用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于多徑信道估計(jì)的技術(shù)來(lái)進(jìn)行估計(jì)。這些技術(shù)可能涉及在RAKE接收器的每個(gè)耙指上將公共或者專(zhuān)用導(dǎo)頻符號(hào)解擴(kuò)，隨后對(duì)一定時(shí)間內(nèi)的連續(xù)量值取平均。有關(guān)多徑信道的更多信息可參見(jiàn)1995年由Addison-WesleyWireless Communications出版、由Viterbi，Andrew J.所著的“CDMA擴(kuò)頻通信原理”一書(shū)第4.4章。
將接收的總信號(hào)的剩余部分模型化為白噪聲。為一致起見(jiàn)，假設(shè)該信號(hào)經(jīng)過(guò)了具有如下脈沖響應(yīng)的單射線信道hJ+1(n)＝δ(n)， (3)因此單射線信道具有單位功率增益ghJ+1＝1，如果x(n)代表多徑信道的輸入信號(hào)矢量，則每條多徑信道的輸出信號(hào)表示為yj(n)＝hj(n)*xj(n) j＝I，...，J+1 (4)其功率為
Ij＝E[‖yj(n)‖2]＝E[‖xj(n)‖2]＝Pjj＝1，...，J+1 (5)，其中Pj＝E[‖xj(n)‖2]， j＝1，...，J+1 (6)為每條多徑信道前的發(fā)射功率。
因此在接收器前端上接收的總信號(hào)可表示為y(n)=Σj=1J+1yj(n)=Σj=1J+1(hj(n)*xj(n)),---(7)]]>其中xj(n)是獨(dú)立且恒等的分布，并且接收的總信號(hào)的功率是Itot=E[||y(n)||2]=Σj=1J+1Ij---(8).]]>根據(jù)本發(fā)明，提供了一種功率估計(jì)器，其適合于分別估計(jì)出源于J個(gè)基站的接收功率以及白噪聲的功率，即“Ij”，其中j＝1、...、J+1。I1是源于第一基站的接收功率，I2是源于第二基站的接收功率等等，IJ+1是源于白噪聲的接收功率。
在CDMA接收器上，假設(shè)信道估計(jì)功能已經(jīng)估計(jì)了所有J條多徑信道的脈沖響應(yīng)，并且hJ+1(n)＝δ(n)對(duì)于接收器而言總是已知的。根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器包括一組匹配濾波器，這些濾波器與多徑信道匹配，使得濾波器的脈沖響應(yīng)是相應(yīng)多徑信道的脈沖響應(yīng)的時(shí)間逆的共軛。令rj(n)表示與信道j匹配的濾波器j的脈沖響應(yīng)，則rj(n)=hj*(-n),j=1,...,J+1---(9)]]>其中h*(n)是h(n)的共軛，即h*(-n)＝Re(h(-n))-j·Im(h(-n))。
匹配濾波器模型化為抽頭延遲線。如果多徑信道的脈沖響應(yīng)是h(n)=Σl=1Lαl·δ(n-τl)---(10)]]>其中L是多徑信道中射線的數(shù)量，al是第1條射線的復(fù)射線加權(quán)，而τl是第1條射線的射線時(shí)延，則相應(yīng)匹配濾波器是r(n)=Σl=1Lconj(αl)·δ(n+τl)---(11)]]>
每個(gè)匹配濾波器的輸出信號(hào)表示為ryj(n)＝rj(n)*y(n)=Σi=1J+1(rj(n)*hi(n)*xi(n))]]>=Σi=1J+1(ehji(n)*xi(n)),j=1,...,J+1---(12)]]>其中ehji(n)＝rj(n)*hi(n)=hj*(-n)*hi(n),i,j=1,...,J+1]]>其中運(yùn)算符“*”表示線性卷積運(yùn)算。每個(gè)匹配濾波器的輸出信號(hào)的功率是Prj＝E[||ryj(n)||2]=Σi=1J+1(gehji·Pi)]]>=Σi=1J+1(gehji·Ii)j=1,...,J+1---(13)]]>其中g(shù)ehji=Σn||ehji(n)||2=gehji,i,j=1,...,J+1,]]>尤其是PrJ+1＝E[‖ryJ+1(n)‖2]＝E[‖y(n)‖2]＝Itot(14)這是因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)化單射線信道的模型匹配的濾波器對(duì)應(yīng)于全通線(full pass line)，即濾波器的輸出正好與輸入相同。
在(13)中，gehji是第I條多徑信道的級(jí)聯(lián)濾波器和第j個(gè)匹配濾波器的功率增益。
(13)中的線性等式組可用矩陣形式表示為Pr＝geh·I (15)其中Pr是帶有元素Prj的(J+1)乘1的列矢量，I是帶有元素Ij的(J+1)乘1的列矢量，geh是帶有元素gehji的(J+1)乘(J+1)的矩陣。等式(15)的解為I＝geh-1·Pr(16)
因此，根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器需要能夠使矩陣geh倒置，以便導(dǎo)出I的解，I由源于J個(gè)基站的接收功率和白噪聲的功率構(gòu)成。因此，根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器包括矩陣除法運(yùn)算塊。
只要功率Prj和信道脈沖響應(yīng)hj(n)的估計(jì)足夠準(zhǔn)確，便可以相當(dāng)好的精度估計(jì)出源于基站j的接收功率Ij。
應(yīng)當(dāng)注意，為使本發(fā)明的功率估計(jì)器能夠利用匹配濾波器區(qū)分不同基站的接收功率，來(lái)自不同基站的信號(hào)不可能具有相同的功率頻譜。換言之，等式(16)要求hj(n)≠hi(n)orhi*(-n),forj≠iandj,i=1,...,J+1]]>即 (17)‖Hj(m)‖≠‖Hi(m)‖，for j≠i and j，i＝1，...，J+1這是本發(fā)明的缺點(diǎn)。然而，如果來(lái)自兩個(gè)基站的相應(yīng)多徑信道的輸出信號(hào)yj和yi具有相同的相關(guān)特征，則從應(yīng)用的觀點(diǎn)來(lái)看，估計(jì)源于兩個(gè)基站的接收功率之和Ij+II應(yīng)當(dāng)是令人滿意的，并且，根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器也可以估計(jì)出此和。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明，設(shè)在CDMA接收器2中的功率估計(jì)器1的原理框圖。CDMA接收器接收總信號(hào)y(功率為Itot)，該總信號(hào)由來(lái)自J個(gè)基站的接收信號(hào)分量y1(功率為I1)、...、yj(功率為Ij)、...、yJ(功率為IJ)和假設(shè)為白噪聲的噪聲信號(hào)分量yJ+1(功率為IJ+1)組成。來(lái)自J個(gè)基站的接收信號(hào)分量源于已經(jīng)過(guò)J條多徑信道3的發(fā)射信號(hào)x1(功率為P1)、...、xj(功率為Pj)、...、xJ(功率為PJ)。將這些多徑信道3模型化為具有脈沖響應(yīng)h1(n)、...hj(n)、...hJ(n)。由于假設(shè)噪聲信號(hào)分量是白噪聲，因此此信號(hào)分量可模型化為經(jīng)過(guò)脈沖響應(yīng)為hJ+1(n)＝δ(n)的單射線信道4的發(fā)射信號(hào)xJ+1(n)。根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器包括信道估計(jì)器塊5，其適合于利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的算法來(lái)估計(jì)J條多徑信道的脈沖響應(yīng)。功率估計(jì)器1還包括一組匹配濾波器6，這些濾波器與J條多徑信道3和單射線信道4匹配。這組匹配濾波器需要能夠區(qū)分總接收信號(hào)中源于不同基站和白噪聲的不同信號(hào)分量的功率。匹配濾波器的輸出信號(hào)的功率用于功率估計(jì)器1的矩陣除法運(yùn)算塊7，以導(dǎo)出J個(gè)不同基站的接收功率和白噪聲的功率。
如上所述，存在幾種用于在CDMA系統(tǒng)中執(zhí)行信道估計(jì)的技術(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器中使用的信道估計(jì)器5由此可采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方案，如IS-95系統(tǒng)中應(yīng)用的信道估計(jì)器硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。信道估計(jì)的質(zhì)量對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的信道估計(jì)器的性能是至關(guān)重要的。需要支持軟切換的CDMA移動(dòng)臺(tái)來(lái)為活動(dòng)集內(nèi)的所有基站提供多徑信道估計(jì)。因此，本發(fā)明可利用這種移動(dòng)臺(tái)的現(xiàn)有信道估計(jì)功能，并將估計(jì)出的信道脈沖響應(yīng)輸出到根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器。因此，對(duì)于本發(fā)明的功率估計(jì)器，并不需要專(zhuān)用的信道估計(jì)器。
匹配濾波器組6可實(shí)現(xiàn)為具有解擴(kuò)序列“1”的特殊RAKE接收器。因此，可將標(biāo)準(zhǔn)CDMA塊用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器的匹配濾波器組。
矩陣除法運(yùn)算塊7的實(shí)現(xiàn)可能需要新硬件和/或軟件，但它也可采用普通CDMA接收器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)處理器算法來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能塊，從而不需要任何新硬件，而只需要對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行少量修改。
根據(jù)以上討論可清楚，當(dāng)在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CDMA接收器中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)，唯一增加的硬件可能是匹配濾波器組。由此說(shuō)明書(shū)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然會(huì)清楚，可以如何利用已知硬件和軟件，通過(guò)適當(dāng)修改來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的另一方面是功率估計(jì)器要估計(jì)源于其的接收功率的基站的數(shù)量，即J。移動(dòng)臺(tái)適合于連續(xù)搜索信號(hào)質(zhì)量足夠好的基站，以便進(jìn)行切換。J是由移動(dòng)臺(tái)所發(fā)現(xiàn)的可檢測(cè)基站的數(shù)量。J可以變化，本發(fā)明并不局限于J的任何特定值。通常，移動(dòng)臺(tái)上接收的總信號(hào)主要來(lái)自1到4個(gè)基站，因此J的一般范圍從1到4。J的合適值取決于移動(dòng)臺(tái)在小區(qū)內(nèi)的位置。例如，在小區(qū)中心位置，J一般等于1，而在小區(qū)邊緣(在軟切換期間)，J通常在2到4的范圍內(nèi)?？啥x閾值，以便在功率估計(jì)器中提供對(duì)源于特定基站的功率的估計(jì)。例如，所述閾值可設(shè)為3dB，使得僅當(dāng)基站的公共導(dǎo)頻信道(CPICH)接收信號(hào)碼功率(RSCP)高于任何基站的最高CPICH RSCP減去3dB閾值時(shí)，才估計(jì)源于特定基站的接收功率。然而，也存在確定J的其它方法，本發(fā)明不限于用于確定J的任何特定方法。
以上我們假設(shè)，除了來(lái)自J個(gè)強(qiáng)基站的信號(hào)分量以外，總接收信號(hào)還包括白噪聲的信號(hào)分量。此噪聲分量由來(lái)自弱基站(即不同于上述J個(gè)強(qiáng)基站的其它基站)的信號(hào)和熱噪聲構(gòu)成。如果可以確定噪聲分量非常小，且可以忽略，則可確定源于J個(gè)基站的接收功率，同時(shí)無(wú)需再計(jì)算從白噪聲接收的功率。在這種情況下，可以省去與標(biāo)準(zhǔn)化單射線信道的模型匹配的濾波器。
估計(jì)的干擾功率，即源于不同基站的估計(jì)的接收功率可以許多種方式應(yīng)用于CDMA系統(tǒng)中。
估計(jì)的干擾功率可用于計(jì)算幾何因子(GF)GFj=IjItot-Ij,j=1,...J---(18)]]>幾何因子是源于移動(dòng)臺(tái)在服務(wù)基站的接收功率和源于所有其它基站的接收功率之間的比率。通常，幾何因子測(cè)量移動(dòng)臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)中的位置。高的幾何因子值意味著移動(dòng)臺(tái)非常接近在服務(wù)基站或小區(qū)中心，而低的幾何因子值意味著移動(dòng)臺(tái)接近小區(qū)邊界。估計(jì)的幾何因子可用于控制移動(dòng)臺(tái)的參數(shù)，例如濾波器參數(shù)和確定小區(qū)搜索執(zhí)行頻度的參數(shù)。該幾何因子也可發(fā)送到無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，以用于無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)診斷目的。
功率控制意圖使有效干擾加噪聲功率是所關(guān)心的，這可采用由根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器提供的功率估計(jì)來(lái)計(jì)算。
假設(shè)基站j是在服務(wù)基站，并且移動(dòng)臺(tái)正在接收來(lái)自它的信號(hào)。解擴(kuò)后有效干擾加噪聲功率可計(jì)算為，Var(rudestred)=1SF(E(||ry(n)||2)-Ij·||eh0||2)---(19)]]>
其中eh(n)＝r(n)*hj(n)and(20)eh0=eh(0)=Σn(r(-n)·hj(n))---(20)]]>hj(n)是相應(yīng)于基站j′的標(biāo)準(zhǔn)化多徑脈沖響應(yīng)，而Ij是基站j的接收功率。Rudesired是期望用戶的恢復(fù)數(shù)據(jù)符號(hào)，SF是此用戶的擴(kuò)頻因子。eh0是零時(shí)刻時(shí)多徑信道的級(jí)聯(lián)濾波器和接收器濾波器的復(fù)抽頭加權(quán)。期望用戶的數(shù)據(jù)符號(hào)在此抽頭上被恢復(fù)。r(n)可以是任何通用片級(jí)濾波器(chip-level filter)，例如在RAKE接收器的情況下是匹配濾波器，而在G-RAKE接收器(通用RAKE接收器)的情況下是MMSE(最小均方誤差)均衡器。3GPP中定義的干擾信號(hào)碼功率(ISCP)可計(jì)算為ISCP=1||eh0||2·E(||ry(n)||2)-Ij---(21)]]>通常將接收器濾波器標(biāo)準(zhǔn)化，使得eh0＝1圖3說(shuō)明可如何估計(jì)解擴(kuò)信號(hào)的有效干擾加噪聲功率。接收的總信號(hào)y饋送給接收器濾波器r(n)，隨后由SCj*解擾，SCj*是復(fù)加擾碼SC的共軛。之后，通過(guò)CC將該信號(hào)解擴(kuò)，CC是分配給期望用戶的信道化編碼，即IS-95系統(tǒng)中的Walsh碼或WCDMA系統(tǒng)中的OVSF碼。這樣，期望用戶的數(shù)據(jù)符號(hào)得以恢復(fù)。如塊10所示，根據(jù)本發(fā)明，隨后可通過(guò)應(yīng)用源于基站的估計(jì)干擾功率來(lái)計(jì)算有效干擾加噪聲功率，其中INnb是解擴(kuò)運(yùn)算之后測(cè)量的有效干擾加噪聲功率，而INwb是解擴(kuò)運(yùn)算之前的等效寬帶干擾加噪聲功率。
此外，由本發(fā)明提供的功率估計(jì)還在構(gòu)造G-RAKE接收器或MMSE均衡器時(shí)有用。構(gòu)造G-RAKE接收器或MMSE均衡器需要有關(guān)接收的總信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的知識(shí)。此函數(shù)可由標(biāo)準(zhǔn)化多徑信道hj(n)和接收功率Ij如下導(dǎo)出
ac(τ)=Σj=1J+1ac(τ)j=Σj=1J+1(Ij·(hj*(-n)*hj(n)))]]>and(22)τ＝-(K-1)，...，(K-1)，K＝max{Lj，j＝1，...，J從上述討論，顯而易見(jiàn)的是，由根據(jù)本發(fā)明的功率估計(jì)器提供的功率估計(jì)可以許多種方式應(yīng)用于CDMA系統(tǒng)中。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的干擾功率估計(jì)的方法和裝置相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置將不需要對(duì)當(dāng)前CDMA標(biāo)準(zhǔn)作任何修改，并且不會(huì)造成任何增加的信令負(fù)擔(dān)。
在附圖和本說(shuō)明書(shū)中，已公開(kāi)了本發(fā)明的典型的優(yōu)選實(shí)施例，雖然使用了特定的術(shù)語(yǔ)，但它們只在一般的、說(shuō)明性的意義上使用，不是為了進(jìn)行限制，本發(fā)明的范圍在如下權(quán)利要求中闡明。
權(quán)利要求
1.一種用于功率估計(jì)的裝置(1)，所述裝置適合于估計(jì)接收器(2)中接收的一組信號(hào)(y1(I1)，yj(Ij)，yJ(IJ))的功率(I1，Ij，IJ)，該組信號(hào)來(lái)自一組基站(BS1-BS7)，其中每個(gè)所述信號(hào)經(jīng)過(guò)了空中接口的一條多徑信道(3)，其特征在于所述裝置包括一組各自用于對(duì)接收的總信號(hào)(y(Itot))濾波的濾波器(6)，所述濾波器組的每個(gè)濾波器與所述基站中的一個(gè)相應(yīng)基站的多徑信道之一的標(biāo)準(zhǔn)化模型匹配；以及計(jì)算部件(7)，其用于基于所述濾波器組的所述輸出信號(hào)計(jì)算源于所述基站組中各基站的接收功率的估計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述計(jì)算部件還適合于基于所述濾波器組的所述輸出信號(hào)和所述接收的總信號(hào)計(jì)算源于所述基站中各基站的接收功率和源于白噪聲的接收功率的所述估計(jì)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述計(jì)算部件適合于通過(guò)求解如下給出的等式系統(tǒng)計(jì)算源于所述基站組中各基站的接收功率和源于白噪聲的接收功率的所述估計(jì)I＝geh-1·Pr，其中I是以源于所述基站中各基站的接收功率和源于白噪聲的接收功率的所述估計(jì)為元素的列矢量，geh-1是以與所述濾波器組的相應(yīng)匹配濾波器級(jí)聯(lián)的相應(yīng)一個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)化多徑信道模型的功率增益為元素的矩陣的逆，以及Pr是以所述濾波器組的所述輸出信號(hào)的功率和所述總接收信號(hào)的功率為元素的矢量。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述濾波器組(6)中的每個(gè)濾波器與相應(yīng)的多徑信道(3)匹配，使得所述濾波器的脈沖響應(yīng)是所述標(biāo)準(zhǔn)化多徑信道的脈沖響應(yīng)的估計(jì)的時(shí)間逆的其軛。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括信道估計(jì)器(5)，其用于估計(jì)所述多徑信道(3)的脈沖響應(yīng)。
6.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述濾波器由解擴(kuò)序列等于1的RAKE接收器實(shí)現(xiàn)。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述裝置適合于估計(jì)源于公共導(dǎo)頻信道上的接收信號(hào)碼功率高于預(yù)定閾值的基站(BS1-BS7)的接收信號(hào)功率。
8.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述裝置是移動(dòng)臺(tái)(MS1)的CDMA接收器(2)的一部分。
9.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括用于基于源于所述基站的接收功率的估計(jì)來(lái)計(jì)算幾何因子的部件。
10.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括用于基于源于所述基站的接收功率的估計(jì)計(jì)算有效干擾加噪聲功率的部件。
11.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括用于基于源于所述基站的接收功率的估計(jì)來(lái)計(jì)算所述接收的總信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的部件。
12.一種用于功率估計(jì)的方法，所述方法涉及估計(jì)接收器(2)中接收的一組信號(hào)(y1(I1)，yj(Ij)，yJ(IJ))的功率(I1，Ij，IJ)，該組信號(hào)來(lái)自一組基站(BS1-BS7)，其中每個(gè)所述信號(hào)經(jīng)過(guò)了空中接口的一條多徑信道(3)，所述方法的特征在于下列步驟通過(guò)一組并聯(lián)的濾波器(6)對(duì)接收的總信號(hào)(y(Itot))濾波，其中所述濾波器組的每個(gè)濾波器與所述基站中的一個(gè)相應(yīng)基站的多徑信道之一的標(biāo)準(zhǔn)化模型匹配；以及基于所述濾波器組的所述輸出信號(hào)計(jì)算源于所述基站組中各基站的接收功率的估計(jì)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述計(jì)算步驟包括基于所述濾波器組的所述輸出信號(hào)和所述接收的總信號(hào)計(jì)算源于所述基站中各基站的接收功率和源于白噪聲的接收功率的估計(jì)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于可通過(guò)求解如下給出的等式系統(tǒng)計(jì)算源于所述基站組中各基站的接收功率和源于白噪聲的接收功率的估計(jì)I＝geh-1·Pr，其中I是以源于所述基站中各基站的接收功率和源于白噪聲的接收功率的估計(jì)為元素的列矢量，geh-1是以與所述濾波器組的相應(yīng)匹配濾波器級(jí)聯(lián)的相應(yīng)一個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)化多徑信道模型的功率增益為元素的矩陣的逆，以及Pr是以所述濾波器組的所述輸出信號(hào)的功率和所述總接收信號(hào)的功率為元素的矢量。
15.如權(quán)利要求12-14中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述濾波器組(6)中的每個(gè)濾波器與一個(gè)相應(yīng)多徑信道(3)匹配，使得所述濾波器的脈沖響應(yīng)是所述標(biāo)準(zhǔn)化多徑信道的脈沖響應(yīng)的估計(jì)的時(shí)間逆的共軛。
16.如權(quán)利要求12-15中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括下列步驟估計(jì)所述多徑信道(3)的脈沖響應(yīng)以及基于所述多徑信道的估計(jì)脈沖響應(yīng)確定所述濾波器的特征。
17.如權(quán)利要求12-16中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括確定要估計(jì)源于其的接收功率的基站(BS1-BS7)的步驟，其中，如果某個(gè)基站的公共導(dǎo)頻信道上的接收信號(hào)碼功率高于預(yù)定閾值，則確定要估計(jì)源于該基站的接收功率。
18.如權(quán)利要求12-17中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述接收器是移動(dòng)臺(tái)(MS1)的CDMA接收器(2)。
19.如權(quán)利要求12-18中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括基于源于所述基站的接收功率的估計(jì)計(jì)算所述幾何因子的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述方法還包括基于所述計(jì)算的幾何因子控制移動(dòng)臺(tái)的終端參數(shù)的步驟。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述方法還包括基于所述計(jì)算的幾何因子導(dǎo)出無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)診斷的步驟。
22.如權(quán)利要求12-21中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括基于源于所述基站的接收功率的估計(jì)計(jì)算有效干擾加噪聲功率的步驟。
23.如權(quán)利要求12-22中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括基于源于所述基站的接收功率的估計(jì)計(jì)算所述接收的總信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于估計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)中下行鏈路寬帶干擾功率和噪聲功率的設(shè)備(1)和方法。通過(guò)利用與若干基站的多徑信道(3)匹配的濾波器(6)，可區(qū)分并計(jì)算來(lái)自這些基站的接收功率(I
文檔編號(hào)H04B1/707GK1742495SQ03826001
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月22日
發(fā)明者H·王 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司