CN1194518A - 通信系统中信干比测量装置和方法以及发射功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测量信干比的技术,其中SIR的测量可以有较高的准确度,而不受快衰落环境或站间干扰或噪声环境的影响。一种信干比测量装置包括,多个干扰复制信号生成部分(1-1到1-n);多个减法器(2-1到2-n);一个干扰功率检测部分(3);一个信号功率检测信号(20);以及一个信干比计算部分(62)。
Description
本发明涉及码分多址通信系统中信号干扰功率比(信干比)测量装置和方法以及发射功率控制方法,适用于实施比如移动无线通信装置的发射功率控制,特别是采用多址访问方法CDMA(码分多址)的移动无线通信装置。
近些年,人们的注意力从用于无线通信的传输系统转移到码分多址(CDMA)系统,它是使用扩展频谱并显示高的频率利用率的多址访问系统。特别是在蜂窝DS/CDMA(直接序列/码分多址)移动通信中,为了在保持所需线路质量的同时提高用户容量,解决远/近问题的发射功率控制是一项重要技术。
图9显示了采用普通DS/CDMA通信系统的无线通信系统。参考图9,显示的无线通信系统100包括一个基站101和多个终端站(移动站)102-1到102-n(n是等于或大于2的整数),使得比如语音或数据信息从单一基站101传送到多个终端站102-1到102-n,或反之。
更特别地是,因为CDMA系统使用编码多路复用信息以便把信息从基站101传送到图9中的多个终端站102-1到102-n,送往所有终端站102-1到102-n的信号可以同时以相同频率传送。
实现图9中显示的无线通信系统中上述发射功率控制的方法之一是闭环发射功率控制,其中来自终端站102-1到102-n的接收信号的信干比(SIRs)由基站101测量,并且控制终端站102-1到102-n的发射功率,使其值保持稳定。
通常,作为一种信干比测量方法,其中瑞克接收机合并(延迟波合并)后的平均接收功率被视为接收功率(S),接收功率的漫射被计算为干扰功率(I)。需要注意的是,上面提及的瑞克合并在诸延迟波上实现,在它们互相同步之后作为具有不同延迟时间的多个接收波,然后进行反扩散处理和传输线路信道估算处理。
图10显示了一个SIR测量装置,它使用上述技术测量信干比(SIR)。参考图10,显示的信干比测量装置80包括一个象限检测部分80A,一个平均向量计算部分80B,一个平方计算部分80C,一个均方计算部分80D,一个减法部分80E和一个SIR计算部分80F。
象限检测部分80A检测瑞克合并之后接收信号向量的象限。特别地,通过分别计算接收信号向量的一个同相相位部分和一个正交部分的绝对值,象限检测部分80A把接收信号向量简化到单一象限。
平均向量计算部分80B计算象限检测部分80A的输出的平均向量,平方计算部分80C从来自平均向量计算部分80B的平均向量值计算接收功率(S)。计算所得接收值(S)输出到下面描述的SIR计算部分80F。
均方计算部分80D在瑞克合并输到其中之后计算接收信号的均平方。减法部分80E从均方计算部分80D的输出中减去平方计算部分80C的输出,以计算接收信号的漫射。减法部分80E的输出作为干扰功率(I)。
SIR计算部分80F基于平方计算部分80C的输出(S:接收功率)和减法部分80E的输出(I:干扰功率)计算SIR(S/I比率)。以此方法,在图10显示的SIR测量装置80中,使用平均向量计算部分80B计算的瑞克合并之后的接收信号向量平均值,为接收功率和干扰功率计算SIR。
但是,使用上述的SIR测量技术,在快衰落环境或站间干扰和噪声环境下,SIR测量的准确性有时会恶化。因此SIR测量技术需要得到解决,因为基于刚描述的环境下测量的SIR实现发射功率控制时,这种SIR测量准确性的恶化最终也会影响发射功率控制本身的准确性。
导致SIR测量准确性恶化的原因之一是,接收功率(S)和干扰功率(I)都使用一个接收信号向量平均值。接收信号功率是不稳定的,因为它在很大程度上被噪声或传输线路信道的估算准确度所改变。因此为保证高的准确度,需要在一个长的时间间隔内计算平均值。
另外,由于在没有设置传输线路信道的一个数据符号间隔中使用某值也能导致准确性的恶化,为保证SIR测量的高度准确,需要一种装置,高度准确地估算传输线路信道并在引导符号间隔之中只使用一个值。
通常,引导符号位于一个时隙的头端和尾端,中间是多个数据符号,为高度准确地估算传输线路信道,使用多个引导符号。
因此,还是在这种情形中,SIR的测量必须在一个长的间隔内进行(很多时隙),至少两个引导符号间隔,中间有多个数据符号,但不适用于快衰落环境中的应用。其结果,SIR测量和发射功率控制中的延迟都增加了,并且由于发射功率控制中的这种延迟,增加了控制错误,接收性能也明显恶化。
同时,在上述的DS/CDMA通信系统中,能减少其他用户干扰且来源于扩散码互相关性的干扰消除器的应用,也是一种重要技术。
本发明的一个目标是提供一种信干比检测装置和方法,其中使用干扰消除器产生的信号,高度准确地测量SIR,不受快衰落环境或站间干扰或噪声环境的影响。
本发明的另一目标是提供CDMA通信系统中的一种发射功率控制方法,即使在快衰落的环境或站间干扰或噪声环境中,也能高度准确地进行发射功率控制。
为实现上述目标,根据本发明的一个方面,为基于CDMA通信系统的接收信号的处理装置提供一个信干比检测装置,包括多个干扰复制信号生成部分,实现产生于接收信号的输入信号的反扩散处理,实现有关输入信号的信息符号的暂时判决,在暂时判决之后再次进行输入信号的扩散处理,以及输出扩散处理得到的结果信号作为干扰复制信号;多个减法器,用于从接收信号中减去干扰复制信号生成部分产生的干扰复制信号;一个干扰功率检测部分,用于从诸减法器的输出中检测干扰功率信息;一个信号功率检测部分,基于接收信号中产生的并进行反扩散处理后的信号来检测信号功率,以及一个信干比计算部分,用于从干扰功率检测部分检测到的干扰功率信息和信号功率检测部分检测到的信号功率信息计算信干比。
对于该信干比测量装置,因为干扰功率信息是基于从接收信号中减去干扰消除器产生的干扰复制信号所得信号而检测的,其中干扰消除器用于移去扩散码之间的干扰,而信号功率信息是基于对产生于接收信号的信号进行反扩散处理所得信号而检测的,因此干扰功率信息和信号功率信息可以被分别检测到,SIR测量的准确性可以得到改善。
信干比测量装置可以这样建立,基于从干扰复制信号生成部分的一个中间处理阶段获得并对其已进行反扩散处理的信号,信号功率检测部分检测信号功率信息。
对于该信干比测量装置,由于可以基于从干扰复制信号生成部分的一个中间处理阶段获得的信号(对该信号已进行了反扩散处理)检测到信号功率信息,即使SIR测量使用一个数据符号间隔,也不会有明显的准确性恶化,即使在快长落的环境中,也可以保持SIR测量的高度准确性。相应地,能够以较少延迟进行SIR测量,其结果发射功率控制可以跟上如上所述的快衰落环境。
作为一个选择,信干比测量装置可以这样建立,基于反扩散处理获得的信号,信号功率检测部分对减法器的输出进行信号功率信息的检测。
对于该信干比测量装置,由于可以通过重复来自接收信号的所有用户信号的检测处理,以及从接收信号中减去所有这样产生的干扰复制信号,确定地把信号功率信息和干扰功率信息从接收信号中分开,能明显改善SIR测量的准确性,因此可以明显改善移动站发射功率控制的准确性。
根据本发明的另一方面,为基站提供一个信干比测量装置,它能对基于CDMA通信系统接收到的接收信号进行处理,包括串联提供的多个干扰复制信号生成部分,用于对产生于接收信号的输入信号进行反扩散处理,暂时判决有关输入信号的信息符号,在暂时判决之后再次对输入信号进行扩散处理,以及输出扩散处理的结果信号作为干扰复制信号;分别位于相应干扰复制信号生成部分输出端的多个减法器,用于从接收信号(已对其进行延迟处理)中减去干扰复制信号生成部分产生的干扰复制信号;一个干扰功率检测部分,用于从诸减法器的输出中检测干扰功率信息;一个信号功率检测部分,基于从任何一个干扰复制信号生成部分的一个中间处理阶段获得的信号(已对其进行了反扩散处理),检测信号功率信息,以及一个信干比计算部分,用于从干扰功率检测部分检测的干扰功率信息和信号功率检测部分检测的信号功率信息,计算信干比。
对于该信干比测量装置,由于干扰功率信息是基于从接收信号中减去干扰消除器产生的干扰复制信号所得到的信号被检测的,其中干扰消除器用于移去扩散码之间的干扰,同时信号功率信息是基于对从接收信号中生成的信号进行反扩散处理所得到的信号被检测的,因此干扰功率信息和信号功率信息可以被分别检测,改善了SIR测量的准确性。
根据本发明的又一方面,为基站提供一个信干比测量装置,处理基于CDMA通信系统接收的接收信号,包括串联提供的多个干扰复制信号生成部分,对产生于接收信号的输出信号进行反扩散处理,暂时判决有关输入信号的信息符号,在暂时判决后再次对输入信号进行扩散处理,以及输出扩散处理的结果信号作为干扰复制信号;分别位于相应干扰复制信号生成部分输出端的多个减法器,用于从接收信号(已对其进行延迟处理)中减去干扰复制信号生成部分产生的干扰复制信号;一个接收部分,用于在最后阶段接收某减法器的输出,作为输入其中的信号,并对输入信号进行反扩散处理;一个干扰功率检测部分,用于在最后阶段从某减法器的输出中检测干扰功率信息;一个信号功率检测部分,基于接收部分获得的信号检测信号功率信息;以及一个信干计算部分,用于从干扰功率检测部分检测的干扰功率信息和信号功率检测部分检测的信号功率信息,计算信干比。
对于该信干比测量装置,由于可以通过重复来自接收信号的所有用户信号的检测处理,以及从接收信号中减去所有这样产生的干扰复制信号,确定地把信号功率信息和干扰功率信息从接收信号中分开,能明显改善SIR测量的准确性,因此可以明显改善移动站发射功率控制的准确性。
根据本发明的再一方面,为一个装置提供一种信干比测量方法,该装置处理基于CDMA通信系统接收的接收信号,该方法包括以下步骤:基于从接收信号中减去由干扰消除器(用于移去扩散码之间的干扰)产生的干扰复制信号得到的信号来检测干扰功率信息;基于通过对产生于接收信号的信号进行反扩散处理得到的信号来检测信号功率信息;以及从干扰功率信息和信号功率信息计算信干比。
对于该信干比测量方法,由于干扰功率信息是基于从接收信号中减去由干扰消除器(用于移去扩散码之间的干扰)产生的干扰复制信号所得的信号被检测的,同时信号功率信息是基于对从接收信号中产生的信号进行反扩散处理所得信号被检测的,因此干扰功率信息和信号功率信息可以被分别检测,改善了SIR测量的准确性。
根据本发明的另一方面,为在基站与多个移动站之间通信使用的CDMA通信系统提供一种发射功率控制方法,包括以下由基站进行的步骤:基于从由基站接收的接收信号中减去由干扰消除器(用于移去扩散码之间的干扰)产生的干扰复制信号所得的信号,检测干扰功率信息;基于对从接收信号中产生的信号进行反扩散处理所得的信号,检测信号功率信息;从干扰功率信息和信号功率信息计算信干比;以及控制基站的传输功率,使信干比能有一个预定值。
对于用于CDMA通信系统的该发射功率控制方法,由于从由干扰消除器的输出得到的干扰功率信息和信号功率信息计算SIR值而改善了SIR值的准确性,可以使用该SIR值控制移动站的发射功率,在噪声环境或当很多用户同时通信时存在站间干扰情况下,也能在保持必需的线路质量的同时改善发射功率控制特性。
从下面结合附图的详细描述中,可以明显看出本发明的进一步目标、特性和优势,图中相似的部分或元素由相似的参考符号表示。
图1显示了一个无线通信系统的结构的方框图,其中使用了根据本发明的第一优选实施方式的信干比测量装置;
图2显示了本发明的第一实施方式的信干比测量装置的干扰消除器和信噪比计算部分的方框图;
图3显示了图2所示干扰消除器的干扰复制信号生成部分的内部结构方框图;
图4说明了图1所示信干比测量装置进行的模拟中使用的各种组成部分的具体例子;
图5说明了图1所示信干比测量装置进行的模拟的示例图;
图6是一个方框图,显示了根据本发明的第二优选实施方式的信干比测量装置的干扰消除器和信干比计算部分;
图7是一个方框图,显示了根据本发明的第二优选实施方式,信干比测量装置的干扰复制信号生成部分的结构;
图8是一个方框图,显示了根据本发明的第二优选实施方式,信干比测量装置的接收部分的内部结构;
图9是显示使用了普通DS/CDMA通信系统的无线通信系统的图解说明;
图10是一个方框图,显示了在瑞克合并后使用一个信号测量信干比的SIR测量装置的结构。
首先参考图1,显示了一个方框图,是采用根据本发明的第一优选实施方式的信干比测量装置的无线通信系统的结构。所示无线通信系统110采用DS/CDMA通信系统,包括为每位用户提供的一个移动站50和基站60,它可以通过无线线路容纳多个这样的移动站50。
基站60包括一个干扰消除器61和一个SIR计算部分62,根据第一实施方式构成信干比测量装置120。基站60还包括一个译码器63,一个传输帧生成部分64和一个比较电路65。
干扰消除器61具有这样的功能,它能移去当移动站彼此不同步时导致的扩散码之间的干扰,还具有另一功能,测量干扰功率(I)和接收功率(S),下面将作介绍。
SIR计算部分(信干比计算部分)62从由上面所述干扰消除器61的干扰功率和接收功率计算信干比(SIR)。同时,译码器63对干扰消除器61已经处理过的信号进行译码。应当注意,干扰消除器61、SIR计算部分62和译码器63组成一个接收部分6B,它从移动站59接收信号。
比较电路65比较SIR计算部分62测量的每个用户的SIR值和一个事先设定的SIR值,并输出比较结果作为发射功率控制位(TPC位)。
传输帧生成部分64把来自比较电路65的TPC位插入到每个用户的传输帧的一个时隙内,为该用户生成传输帧,这样生成的传输帧被从基站60传送到诸移动站50(每个用户)。应当注意,传输帧生成部分64和比较电路65组成一个传输部分6A,它把信号从基站60传送到诸移动站50。
每个移动站(终端站)50包括一个调制器51,一个传输放大器52,一个译码器53和一个瑞克解调部分54。调制器51对移动站50中的数据进行调制。传输放大器52将调制器51的输出放大并向基站60输出,并且它由下面描述的瑞克解调部分54调整。应当注意,调制器51和传输放大器52组成一个传输部分5A,它把移动站50的信号传送到基站60。
瑞克解调部分54从基站60的输出中接收一个传输帧作为接收帧,并对接收帧中包含的TPC位进行译码,基于译码的TPC位,通过传输放大器52调整一个信号的放大处理。
译码器53对来自瑞克解调部分54的信号进行译码。应当注意,译码器53和瑞克解调部分54组成一个接收部分5B。
以此方式,使用基于干扰消除器61的输出值(干扰功率(I)和接收功率(S))获得的SIR值,该无线通信系统110进行发射功率控制。
在图1所示具有上述结构的无线通信系统110中,干扰消除器中测量的每个用户的SIR值与比较电路65指定的一个SIR值进行比较,比较结果作为发射功率位(TPC位)插入到每个用户传输帧的时隙内,并从基站60传送到诸移动站50。
然后,在每个为单个用户设置的移动站50,从基站60接收一传输帧作为接收帧,瑞克解调部分54对包含在接收帧内的TPC位进行译码,译码结果输出到传输放大器52。传输放大器调整其输出,作为对来自瑞克解调部分54的TPC位的响应。
特别地,以一个合适的放大因子对来自调制器51的传输信号进行放大并传输到基站60。因此,能在基站60侧控制所有用户的接收SIR值,使它们能与目标SIR值相等,并保持所需的线路质量。
图2的方框图中显示了根据第一实施方式组成信干比测量装置120的干扰消除器61和SIR计算部分62。参考图2,所示干扰消除器61包括干扰复制生成单元1-1到1-n,减法器2-1到2-n,一个干扰功率测量部分3,一个接收器4和延迟电路5-1到5-n。
干扰复制生成单元1-i,减法器2-i和延迟电路5-i(i是1到n的自然数)组成第i级计算单元,因此当从接收器4构成最后一级计算单元时,就组成了总共n级计算单元。应当注意在图2中,为方便解释而省略了干扰复制生成单元1-3到1-n,减法器2-3到2-n和延迟电路5-3到5-n。
首先干扰复制生成单元(干扰复制信号生成部分)1-i对来自接收信号的输入信号进行反扩散处理,然后从输入信号中暂时判决一个信息符号,然后它再次进行扩散处理并输出扩散处理的结果作为干扰复制信号。这种干扰复制生成单元1-1到1-n以串行提供。
特别地,相邻的干扰复制生成单元1-i(i-1和i级干扰复制生成单元)相互连接,以形成一个多级型的干扰消除器。进一步,符号复制信号从每个干扰复制生成单元1-i(除干扰复制生成单元1-n以外)输出到下一级干扰复制生成单元1-(i+1),来自干扰复制生成单元1-n的符号复制信号被输出到接收器4。
应当注意,每个干扰复制生成单元1-i具有的单元数(ICU用户)1-1-1到1-1-n,…,1-n-1到1-n-n(以后表示为1-1-i,…,1-n-i)等于基站60所能容纳的用户数(移动站50的数目)。从每个干扰复制生成单元1-i输出的干扰复制信号代表来自相应于每个用户的诸单元的干扰复制信号的总和。下面参考图3详细描述干扰复制生成单元1-I的详细构成。
减法器2-i从原始接收信号中减去干扰复制生成单元1-i产生的干扰复制信号。更确切地说,减法器2-i从延迟电路5-i(下面将描述)的一个输出中减去来自干扰复制生成单元1-i串的干扰复制信号,并提供给干扰复制生成单元1-i输出端。减法器2-i的一个输出作为剩余信号(来源于接收信号的信号)输出给下一级。
干扰功率测量部分(干扰功率检测部分)3检测来自减法器2-i的输出的干扰功率(I)。在第一实施方式中,干扰功率测量部分3检测从第二级减法器2-2输出的剩余信号的干扰功率(I)。干扰功率(I)被输出到SIR计算部分62。
接收器(接收部分)4接收在第n级(最后一级)干扰复制生成单元1-n输出端提供的减法器2-n的输出,作为其输入信号,并对输入信号进行反扩散处理。更确切地说,接收器4使用瑞克合并后的一个信号对输入信号进行维特比(Viterbi)译码。进一步,接收器4作为上述干扰消除器61的最后一级提供,接收器4包括的接收单元(Rec用户)4-1到4-n数目也等于用户数。
延迟电路(Delay)5-i对来源于接收信号输入其中的信号延迟一预定时间,并具有连接到上述减法器2-i的输出。这样,减法器2-i如上所述从干扰复制信号中减去该延迟信号。
简言之,来自减法器2-i的剩余信号是所有用户的所有信号成分与接收信号的差,并对应于一个干扰成分信号。
这里结合单元1-2-i在下面详细描述图2所示为每个用户建立诸单元1-1-i,…,1-n-i。特别地,单元1-2-i包括,例如如图3所示,一个反扩散处理部分10,一个加法器11,个信道估算电路12,一个乘法器13,一个瑞克合并部分14,一个硬判决电路15,另一个乘法器16,一个减法器17,一个重新扩散处理部分18,一个信号合并部分19和一个接收测量部分20。
应当注意,上述扩散处理部分10、加法器11、信道估算电路12和乘法器13的处理以及乘法器16、减法器17和重新扩散处理部分18的处理,对多个延迟波进行,为此,为每个部件提供的单元个数等于延迟波个数(图3中分别为3个延迟波提供3个单元)。根据测量的需要,安装的这种单元的个数可以适当改变。
进一步,图3所示的干扰复制生成单元1-i表示在第二级干扰复制生成单元1-2中提供的用于多个用户的单元1-2-1到1-2-n之一,为简化描述,下面详细描述干扰复制生成单元1-2,作为干扰复制生成单元1-i。
每个反扩散处理部分10对来自接收信号的输入信号进行反扩散处理。特别地,反扩散处理部分10对从第一级干扰复制生成单元1-1输出的,并经由减法器2-1接收的一个信号(剩余信号)进行反扩散处理。在此例中,反扩散处理部分10把接收到的剩余信号转换为一个符号率。
每个加法器11把经相应反扩散处理部分10进行反扩散处理获得的一个信号,与在上一级中由干扰复制生成单元1-1输出的一个信号(符号复制信号)相加。
每个信道估算电路12使用输入到其中的信号的引导符号来估算传输线路信道。特别地,信道估算电路12只使用某时隙头端的引导符号来进行这种估算。因此,第一和第二级单元1-1-i和1-2-i只产生n个符号的处理延迟,直到SIR被测量前的处理延迟可以被减小。
反之也可以使用第三及以后诸级中时隙端的引导符号,以更高的准确性来进行传输线路信道估算,使干扰消除器本身的特性恶化得到抑制。
每个乘法器13把相应加法输出乘以来自相应信道估算电路12的一个估计信道值的复数共扼。
瑞克合并部分14从上述乘法器13的延迟波输出中进行最大比合并(能获得最大SIR的合并处理)。硬判决电路15进行信息符号的临时判决。更确切地说,硬判决电路15基于瑞克合并部分14进行最大比合并所获信号,确定干扰复制生成单元1-2的诸信号的大概位置。
接收功率测量部分(信号功率检测部分)20基于对来自接收信号的诸信号进行反扩散处理得到的信号,检测接收功率(S)。更确切地说,接收功率测量部分20基于任意一个干扰复制生成单元1-i的中间处理级(第一实施方式中是第二级)中所获得的经过反扩散处理的信号,检测接收功率(S)。这样检测到的接收功率被输出到SIR计算部分62。
简言之,因为上述由接收功率测量部分20检测到的接收功率(S)和由干扰功率测量部分3检测到的干扰功率(I)能被分别检测,所以SIR计算部分62可以高度准确地计算SIR值。
应该注意,上述每个接收功率(S)由计算瑞克合并部分14的输出的均平方而被检测到,即使SIR测量使用一个数据符号间隔也不会引起准确性的明显恶化。因此,即使在快衰落环境中不仅能保持SIR的高度准确性,而且SIR测量可以以较小的延迟进行,其结果能改进发射功率控制特性。
进一步,硬判决电路15的输出(临时判决值)在乘法器16处被分开,使得以后它能沿着各个延迟波的诸路径被处理,图3所示的每个乘法器16把硬判决电路15的输出乘以相应信道估算电路12的输出(估计信道值)。乘法器中6的输出被连接到下述的相应减法器17。进一步,乘法器16的输出也作为符号复制信号(硬判决结果)输出,后者在重新扩散之前在每条路径被分解到对应于单元1-2-i的下一级中的单元1-3-i。每个减法器中7从相应乘法器16的输出中减去由对应单元1-2-i的前一级单元1-1-I产生的相应符号复制信号。
每个重新扩散处理部分18对相应减法器17的输出进行重新扩散处理。信号合并部分19进行重新扩散处理部分18的输出的合并。信号合并部分19的输出作为一个干扰复制信号被输出到减法器2-2。
然后,减法器2-2从延迟电路5-2的输出中减去来自每个用户的干扰复制信号,并把减法结果输出到下一级,即第三级。
因此在第一实施方式中,通过从每级的接收信号中重复减去来源于接收信号的输入信号产生的干扰复制信号,可以确切地从接收信号中分离出接收功率(S)和干扰功率(I)。进一步,因为能控制每个用户的移动站50的发射功率,使得测量的SIR可以是预定值,所以能维持必要的线路质量。
应当注意,其它级中的单元1-1-i,1-3-i,…,1-n-i具有与单元1-2-i基本类似的结果,只是它们不包括接收功率测量部分20。进一步,加法器11和减法器17不必提供在第一级干扰复制生成单元1-1,因为第一级干扰复制生成单元1-1不接收符号复制信号作为对其的输入。但是,另外提供的加法器11和减法器17,它们加和减“0”。
进一步在第一实施方式中,第二级单元1-2-i测量接收功率,接收功率测量处理可以选择由第一级单元1-1-i来实现。
在根据本发明的第一实施方式,具有上述结构的、采用SIR测量装置120的无线通信系统中,当接收到每个移动站50的信号后,该接收信号被输入到延迟电路5-1和干扰消除器61中的第一级干扰复制生成单元1-1,见图1和2。
然后,第一级干扰复制生成单元1-1的单元1-1-i为每个用户产生一个干扰复制信号和一个符号复制信号,所有为单个用户产生的干扰复制信号复制信号,所有为单个用户产生的干扰复制信号被输出到减法器2-1。然后减法器2-1从延迟电路5-1的输出中减去干扰复制信号,减法处理结果作为剩余信号从减法器2-1输出到第二级干扰复制生成单元1-2的单元1-2-i。同时来自单个单元1-1-i的符号复制信号也被输出到第二级干扰复制生成单元1-2的相应单元1-2-i。
进一步,在第二级,当在前一级中来自减法器2-1的剩余信号被输入后,干扰复制生成单元1-2的单个单元1-2-i类似地产生干扰复制信号和符号复制信号,并且单个用户的接收功率(S)由接收功率测量部分20检测。
下面结合图3描述此例中干扰复制生成单元1-2的处理。
特别地,在单元1-2-i,反扩散处理部分10对经过减法器2-1得到的、来自第一级干扰复制生成单元1-1的信号(干扰复制信号)进行反扩散处理,加法器11把这样扩散处理得到的信号和来自相应于单元1-2-i的单元1-1-i的符号复制信号相加,然后信道估算电路12估算传输线路信道。
然后乘法器13把加法器11的输出乘以估计信道值的一个复数共扼,瑞克合并部分14进行最大比合并。然后接收功率测量部分20用均平方计算从瑞克合并部分14的最大比合并输出中测量接收功率(S),并输出这样测量的接收功率(S)到SIR计算部分62。
同时,瑞克合并部分14的输出被硬判决电路15临时判决,该临时判决的信号和来自信道估算电路12的估计信道值被乘法器16相乘。然后,结果值作为符号复制信号输出到第三级干扰复制生成单元1-3。
进一步,减法器17从乘法器16的输出中减去来自第一级的符号复制信号,重新扩散处理部分18对减法器17的输出进行重新扩散处理。然后,重新扩散处理部分18的输出被信号合并部分19组合,并作为干扰复制信号输出到减法器2-2。
然后,减法器2-2从减法器2-1接收被延迟线路5-2延迟后的干扰复制信号,并从对应于所有用户的单元1-2-1至1-2-n接收干扰复制信号。然后,减法器2-2从来自减法器2-1的干扰复制信号中减去来自单元1-2-1到1-2-n的干扰复制信号的总和,并将结果值作为一个剩余信号向第三级干扰复制生成单元1-3输出。
进一步,干扰功率测量部分3基于从减法器2-2输出的剩余信号来检测干扰功率(I),并把该干扰功率(I)输出到SIR计算部分62。然后,SIR计算部分62从来自接收功率测量部分20的接收功率(S)和来自干扰功率测量部分3的干扰功率(I)来测量单个用户的SI比率信息。
比较线路65比较由上述SIR计算部分62测量的SIR值与一个希望的SIR值,通过传输帧生成部分64传送比较结果,对每个移动站50实施发射功率控制。
进一步,在第三和以后的每级中都和上述级中类似,从接收信号中重复减去来源于接收信号的输入信号产生的诸干扰复制信号。然后,作为最后一级的接收器4对来自最后一级1-n的干扰复制信号进行反扩散处理,译码器63对来自移动站50的单个用户的信号进行译码。
这里描述上述第一实施方式的SIR测量装置120其功能的详细实例(模拟)。在该模拟中进行闭环控制,其中移动站50的发射功率由时隙±1dB的步长控制,使得测量的SIR值可以与事先设定的SIR相等。应当注意,该模拟是基于图4说明的各种单元而实现的,这里的用户数设为32。
进一步,在模拟的系统中使用三级的多级型干扰消除器,两个干扰复制生成单元1-1和1-2串行连接,接收器4在第三级(最后一级)中,与干扰复制生成单元1-2的级相邻。
进一步,SIR值的测量是基于接收功率(S:信号功率信息)和干扰功率(I:干扰功率信息),前者是第二级干扰复制生成单元1-2在一个时隙上的瑞克合并之后,由平均信号功率获得的,后者是类似地在一个时隙上由平均剩余信号获得的。
更进一步,因为干扰复制生成单元1-i的信道估算是使用某时隙头端的一个引导符号来实现的,只有n个符号的处理延迟到达第二级,但是由于最后一级中的接收器4也使用该时隙末端的一个引导符号来以高度准确性进行信道估算,所以引起长于1个时隙的延迟。
特别地,在第二级中由干扰复制生成单元1-2测量接收功率(S)时,发射功率控制引起的延迟(TPC延迟)是1Tp(Tp:引导周期),当接收功率(S)由最后一级中的接收机4测量时,TPC延迟是2Tp。
图5根据普通衰落频率(fdTp)说明了TPC错误和SIR控制错误,当使用图2所示的三级结构SIR测量装置120时,符号(“○”“●”)表示TPC延迟是1Tp,符号(“□”“■”)表示TPC延迟是2Tp,当使用上面参考图10描述的SIR测量技术时,用符号(“△”“▲”)表示。
应当注意,TPC错误(参见图5的箭头A)表示接收功率与理想TPC的标准偏差,SIR控制错误(参见图5的另一箭头B)表示接收SIR与指定SIR的标准偏差。
使用上面结合图10描述的SIR测量技术时,SIR的测量使用第二级干扰复制生成单元1-2在一个时隙间隔上的瑞克合并后接收信号的平均值,作为接收功率(S),使用一个漫射作为干扰功率(I)。进一步,在单个事例中,通过设定期望SIR来实现计算,使得当fdTp是0.05时,平均错误率可能是1×10-3。
其结果,发现当使用具有图3所示3级结构的SIR测量装置120以及TPC延迟设为1Tp(“○”“●”)时,TPC错误和SIR控制错误显示最佳值,因此可以说,此例中的情形可以应用到快衰落环境中。同时,从该模拟的结果明显看出,通过减少延迟时间可以减小发射功率。
以此方式,根据本发明的第一实施方式,因为干扰功率(I)的检测是基于从接收信号中减去用于移去扩散码之间的干扰的干扰消除器61产生的干扰复制信号所得信号,同时接收功率(S)的检测是基于对来源于接收信号的诸信号进行反扩散处理所得信号,所以干扰功率(I)和接收功率(S)可以相互分别检测,其优点是可以改善SIR测量的准确性。
进一步,根据本发明,因为从来自干扰消除器61的输出的干扰功率(I)和接收功率(S)计算SIR值改善了SIR值的准确性,其优点是可以使用该SIR值控制移动站50的发射功率,同时在噪声环境或当多个用户同时通信时存在站间干扰情形中,在维持必需的线路质量时可以获得传输功率特性的改进。
更进一步,根据本发明,因为接收功率(S)的检测可以基于干扰复制生成单元1-i的一个中间处理阶段中获得的诸信号(已经对其进行了反扩散处理),即使SIR测量使用一个数据符号间隔,也不会发生准确性的明显恶化,即使在快衰落的环境中,也能维持SIR测量的高度准确性。同时可以用较少的延迟来实现SIR测量,其结果,发射功率控制能够跟上上述的快衰落环境。
图6的方框图中显示了根据本发明的第二优选实施方式,信干比测量装置的构成。图6所示信干比测量装置(SIR测量装置)130包括一个干扰消除器61A和一个SIR计算部分62。
与上述第一实施方式中类似,干扰消除器61A包括干扰复制生成单元1-i,减法器2-i,一个干扰功率测量部分3A,一个接收器4A和延迟电路5-i。特别地,该第二实施方式中每个干扰复制生成单元1-i所包括的诸如单元1-1-i,…,1-n-i,(如图7所示)的单元个数,也等于基站60所能容纳的用户个数。
图7所示单元1-1-i,…,1-n-i在结构和功能上与图3所示干扰复制生成单元1-2类似,只是它们不包括图3的干扰复制生成单元1-2中位于瑞克合并部分14和硬判决电路15之间的接收功率测量部分20。
干扰功率测量部分3A从减法器2-i的输出中检测干扰功率信息(I)。特别地,在图6所示干扰消除器61A中,干扰功率测量部分3A从第n级(最后一级)的减法器2-n的输出中检测干扰功率信息。
接收器(接收部分)4A接收在第n级(最后一级)干扰复制生成单元1-n的输出端提供的减法器2-n的输出(剩余信号),作为对其的输入,并对剩余信号进行反扩散处理,作为干扰消除器61A最后一级提供。接收器4A的输出被输出到译码器63并被其译码。
接收器4A还包括接收单元4A-1到4A-n(Rec用户),其个数等于用户数。如图8所示,每个接收单元4A-1到4A-n包括反扩散处理部分10,加法器11,信道估算电路12,乘法器13,一个瑞克合并部分14和一个接收功率测量部分21。应当注意,这里为避免冗余而省略了第二实施方式中与第一实施方式相同或类似的部件的描述。
接收功率测量部分(信号功率检测部分)21基于接收器4A获得的诸信号(已对其进行了反扩散处理)检测接收功率(S),特别是从瑞克组合部分14的输出中检测接收功率(S)。特别地,在第二实施方式中,接收功率测量部分21提供在接收器4A中,被接收功率测量部分21检测的接收功率(S)被输出到SIR计算部分62。
更确切地说,在干扰消除器61A的干扰复制生成单元1-i中,当顺序经过诸级时,从剩余信号中分解出信号成分(干扰功率I下降),因此接收信号成分可以以较高的准确性被检测(信号功率S上升)。于是从第二实施方式的干扰消除器61A,可以获得非常准确的干扰信号成分。
然后在第二实施方式中,干扰功率测量部分3A测量干扰功率(I)并从接收器4A的接收功率测量部分21测量接收功率(S),然后从该干扰功率和该接收功率测量SI比率。
根据具有上述结构的本发明的第二实施方式,在SIR测量装置130中,如果多移动站50接收到信号,则设置于干扰消除器61A的第i级中的干扰复制生成单元1-i、延迟电路5-i和减法器2-i的接收信号产生干扰复制信号和符号复制信号。
然后,从最后一级中的干扰功率测量部分3A的第n级输出的干扰复制信号检测出干扰功率(I),从该干扰复制信号和上述接收器4A的符号复制信号检测出接收功率(S)。应当注意,接收器4A的其它输出被输出到译码器63,使来自单个用户的信号被译码。
然后,由干扰消除器61A检测的干扰功率(I)和接收功率(S)被输出到SIR计算部分62,它测量单个用户的SI比率。
以此方式的本发明的第二实施方式,由于可以通过重复来自接收信号的所有用户的信号检测处理,并从接收信号中减去所有这样产生的干扰复制信号,来确定地从接收信号中分离出接收功率(S)和干扰功率(I),所以SIR测量的准确性得到明显改进,因此移动站50的发射功率控制准确性得到明显改进。
尽管上面详细描述的实施方式中干扰消除器61或61A的级数与用户数相等,它们并不必须相等,它们可以根据安装条件等自然变化。
另外,尽管上面详细描述的实施方式中包括同时处理多用户信号的并行类型干扰消除器,本发明也可以用于串行类型的干扰消除器,它串行进行干扰移去处理的顺序从具有相对高接收级别的用户开始,或者用于包括串行类型和并行类型干扰消除器的组合的抗干扰器类型。
本发明不局限于特别描述的实施方式,可以在不脱离本发明范围的前提下进行变化和修改。
Claims (7)
1.一种信干比测量装置,用于处理基于CDMA通信系统被接收的信号的装置,其特征在于它包括:
多个干扰复制信号生成部分(1-1到1-n),用于对来源于接收信号的输入信号进行反扩散处理,进行有关输入信号的信息符号的暂时判决,在暂时判决后对输入信号再次进行扩散处理,以及输出扩散处理的结果信号作为干扰复制信号;
多个减法器(2-1到2-n),用于从接收信号中减去由所述干扰复制信号生成部分(1-1到1-n)产生的干扰复制信号;
一个干扰功率检测部分(3),用于从所述减法器(2-1到2-n)的输出中检测干扰功率信息;
一个信号功率检测部分(20),用于基于来源于接收信号的并且已对其进行了反扩散处理的信号,检测信号功率信息;以及
一个信干比计算部分(62),用于从由所述干扰功率检测部分(3)检测的干扰功率信息和由所述信号功率检测部分(20)检测的信号功率信息,计算信干比。
2.权利要求1中提出的信干比测量装置,其特征在于,所述信号功率检测部分(20)基于从所述干扰复制生成部分(1-1到1-n)的一个中间处理级获得的并且已对其进行了反扩散处理的信号,来检测信号功率信息。
3.权利要求1中提出的信干比测量装置,其特征在于,所述信号功率检测部分(20)基于对所述减法器(2-1到2-n)的输出进行反扩散处理得到的信号,来检测信号功率信息。
4.一种用于基站的信干比测量装置,处理基于CDMA通信系统接收的接收信号,其特征在于它包括:
多个串行提供的干扰复制信号生成部分(1-1到1-n),用于对来源于接收信号的输入信号进行反扩散处理,临时判决有关输入信号的信息符号,在临时判决之后对输入信号再次进行扩散处理,以及输出扩散处理的结果信号作为干扰复制信号;
多个减法器(2-1到2-n),每个位于所述干扰复制信号生成部分(1-1到1-n)中相对应的一个的输出端,用于从已对其进行了延迟处理的接收信号中减去由所述干扰复制信号生成部分(1-1到1-n)产生的干扰复制信号。
一个干扰功率检测部分(3A),用于从所述减法器(2-1到2-n)的输出中检测干扰功率信息;
一个信号功率检测部分(21),基于从任意一个所述干扰复制信号生成部分(1-1到1-n)的一个中间处理级获得的并且已对其进行了反扩散处理的信号,检测信号功率信息;以及
一个信干比计算部分(62),从由所述干扰功率检测部分(3A)检测的干扰功率信息和由所述信号功率检测部分(21)检测的信号功率信息,计算信干比。
5.一种用于基站的信干比测量装置,处理基于CDMA通信系统接收的接收信号,其特征在于它包括:
多个串行提供的干扰复制信号生成部分(1-1到1-n),用于对来源于接收信号的输入信号进行反扩散处理,临时判决有关输入信号的信息符号,在临时判决之后再次对输入信号进行扩散处理,以及输出扩散处理的结果信号作为干扰复制信号;
多个减法器(2-1到2-n),每个位于所述干扰复制信号生成部分(1-1到1-n)中的相应一个的输出端,用于从已对其进行了延迟处理的接收信号中减去由所述干扰复制信号生成部分(1-1到1-n)产生的干扰复制信号;
一个接收部分(4A),用于接收最后一级中所述减法器(2-1到2-n)之一的输出,作为输入到其中的信号,并对该输入信号进行反扩散处理;
一个干扰功率检测部分(3A),用于从最后一级中所述减法器(2-1到2-n)之一的输出中检测干扰功率信息;
一个信号功率检测部分(21),基于从所述接收部分(4A)获得的信号,检测信号功率信息;以及
一个信干比计算部分(62),从由所述干扰功率检测部分(3A)获得的干扰功率信息和由所述信号功率检测部分(21)获得的信号功率信息,计算信干比。
6.一种信干比测量方法,用于一个处理基于CDMA通信系统接收的接收信号的装置,其特征在于:
干扰功率信息的检测是基于通过从接收信号中减去用于移去扩散码之间干扰的干扰消除器产生的干扰复制信号而得到的信号,以及
信号功率信息的检测是基于对来源于接收信号的信号进行反扩散处理所获得的信号,然后
从干扰功率信息和信号功率信息计算信干比。
7.一种发射功率控制方法,用于一个基站和多个移动站之间通信所使用的CDMA通信系统,其特征在于:
所述基站对干扰功率信息的检测是基于,从所述基站接收的接收信号中减去用于去除扩散码之间干扰的干扰消除器产生的干扰复制信号所得到的信号,以及
基于对来源于接收信号的信号进行反扩散处理所得的信号,检测信号功率信息,然后
从干扰功率信息和信号功率信息,计算信干比,然后
所述基站控制所述移动站的发射功率,使得信干比可以具有一个预定值。
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