專利名稱：調(diào)節(jié)要達到的信號質(zhì)量目標的方法及相應(yīng)的收發(fā)信機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動無線通信系統(tǒng)并且更具體地涉及在碼分多址(CDMA)無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機上的功率控制程序中調(diào)節(jié)要被達到的信號質(zhì)量目標的一種方法。
功率控制程序通常在CDMA無線通信系統(tǒng)中被完成以便在一臺接收機上保證所需要接收的信號質(zhì)量具有一臺發(fā)射機發(fā)射的最小功率值。功率控制程序一方面包括內(nèi)環(huán)功率控制另一方面包括外環(huán)功率控制。內(nèi)環(huán)功率控制涉及的機理是要使發(fā)射機適應(yīng)它所發(fā)射的功率以便達到目前所需要的信號質(zhì)量目標。外環(huán)功率控制的目的是根據(jù)當(dāng)前的信號傳播條件和鏈接質(zhì)量要動態(tài)地調(diào)節(jié)所需要的信號質(zhì)量目標。
在下面的說明中，信號質(zhì)量借助于信號質(zhì)量指示符被估算并且要被達到的信號質(zhì)量目標被規(guī)定。信號質(zhì)量指示符以及信號質(zhì)量目標例如根據(jù)與頻譜噪聲強度有關(guān)的位能(Eb/No)被表示。換句話說，這些量的另一種表示可以是信噪比(SIR)。
信號最好承載有一個幀結(jié)構(gòu)，每個幀被分成時隙。同時考慮信號質(zhì)量，幀質(zhì)量。由于幀質(zhì)量指示符對于一個幀的幀質(zhì)量被估算并且要達到的一個幀質(zhì)量目標也被規(guī)定。幀質(zhì)量指示符以及幀質(zhì)量目標例如根據(jù)誤碼率(BER)或誤幀率(FER)被表示。誤碼率數(shù)目特別適宜數(shù)據(jù)傳輸而誤幀率與話音傳輸更相關(guān)。
在功率控制程序中調(diào)整要達到的信號質(zhì)量目標的一種通用方法在于以間斷的方式用固定的步長增加或減少信號質(zhì)量目標以便信號質(zhì)量目標盡可能接近的跟蹤變化的傳播條件。
如果信號質(zhì)量目標的調(diào)整依賴于對于每個幀所完成的循環(huán)冗余碼校驗(CRC)以檢測誤幀，則一個固定步長的方法可以被使用。因此，如果當(dāng)前所接收的幀的CRC是錯誤的，信號質(zhì)量目標通過一個第一預(yù)定的固定步長被增加并且如果當(dāng)前接收的幀的CRC沒有錯誤，則信號質(zhì)量目標通過一個第二預(yù)定步長被減少。該第一和第二預(yù)定步長可以是相同的或不同的。然而并由于它們的隨機特性，僅僅幀誤差不代表短期的傳播條件。一個基于誤差的判定方案從長期來看僅證明是可靠的。
在現(xiàn)有技術(shù)中所述的調(diào)整信號質(zhì)量目標的一個更準確的方法采用一個可變化步長大小的方法。在這種情況下，該調(diào)整是長期幀質(zhì)量估算的結(jié)果。該誤幀率由于經(jīng)過預(yù)定的足夠幀數(shù)的CRC計算被估算。調(diào)整信號質(zhì)量目標的步長大小根據(jù)幀誤差率的估算被選擇。在這種情況下，一個準確的幀質(zhì)量估算需要大量的幀，這導(dǎo)致在信號質(zhì)量目標調(diào)整上產(chǎn)生很多延遲。實際的缺點是這個方法很少響應(yīng)傳播條件的突變。
其另一個缺點就是這個方法僅適合于話音業(yè)務(wù)，在這里終端質(zhì)量足以由幀誤差率所描述。然而，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，誤碼率比幀誤差率更能表示要說明的終端質(zhì)量。
本發(fā)明的一個特殊目的是要依賴于一個短期幀質(zhì)量指示符而不是更多地依賴于CRC計算。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一種適合于話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的外環(huán)功率控制的方法。
這些目的，和下面顯示的其它目的，通過在CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機上調(diào)整信號質(zhì)量目標的方法被實現(xiàn)，該CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)正接收承載有一個幀結(jié)構(gòu)的信號，每個幀被分成時隙。該信號質(zhì)量目標的調(diào)整是要確定預(yù)定的幀質(zhì)量目標以功率控制程序被達到。這個方法包括一個根據(jù)在接收的幀內(nèi)的時隙級上所測量的信號質(zhì)量指示符為接收的幀計算幀質(zhì)量指示符的步驟。該方法進一步包括一個根據(jù)在幀質(zhì)量指示符和預(yù)定的幀質(zhì)量目標之間的差調(diào)整信號質(zhì)量目標的步驟。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是要獲得一個短期的幀質(zhì)量指示符，它能跟蹤傳播條件的突變并且例如保證立即響應(yīng)軟切換轉(zhuǎn)移。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點就是由于信號質(zhì)量目標的調(diào)整更快更準確，可防止CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機發(fā)射過大的功率并不斷增加CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的容量。
本發(fā)明也涉及根據(jù)權(quán)利要求6至9的CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機，以及根據(jù)權(quán)利要求10的無線網(wǎng)絡(luò)控制器。
本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點根據(jù)閱讀由非限制性說明的方式所給出的最佳實施方式的下列說明并由附圖將變得很清楚，其中

圖1表示一個典型的移動無線通信網(wǎng)絡(luò)；圖2表示在一個無線信道上發(fā)射的信號的幀和時隙結(jié)構(gòu)；圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明方法的二個實施方式的不同步驟的流程圖；圖4表示在根據(jù)本發(fā)明的CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用的一個收發(fā)信機的實施例。
圖1說明一個移動無線通信網(wǎng)絡(luò)，例如包括移動終端11,12，一個固定站10和一個無線網(wǎng)絡(luò)控制器13的一個CDMA無線通信系統(tǒng)。
移動終端11,12通過分別以發(fā)送功率P11,P12經(jīng)過無線信道發(fā)送一個信號與固定站10聯(lián)系。固定站10被連接到可能控制CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的其它固定站14的無線網(wǎng)絡(luò)控制器13。
發(fā)送功率P11和P12根據(jù)在固定站10上或在無線網(wǎng)絡(luò)控制器13上進行的質(zhì)量測量由于一個內(nèi)環(huán)功率控制程序，被動態(tài)地采用。改變值P11和P12的命令經(jīng)過在固定站10和移動站11,12之間的一個無線信令信道被發(fā)送。
內(nèi)環(huán)功率控制確保分別由移動終端11,12所接收的信號實現(xiàn)目前的信號質(zhì)量目標。在固定站10輸入的目前的信號質(zhì)量目標被確定以便在信號解碼后保證網(wǎng)絡(luò)所要求的預(yù)定的幀質(zhì)量目標。預(yù)定的幀質(zhì)量目標通常是從屬業(yè)務(wù)。對于語音服務(wù)電話它比如可能對應(yīng)于0.01的幀誤差率，而對于特種的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以對應(yīng)于10-5的誤碼率。
在解碼后對應(yīng)于所要求的幀質(zhì)量目標的當(dāng)前合適的信號質(zhì)量目標的確定是外環(huán)功率控制的目的并且基本上取決于傳播條件。
圖2說明了分別從移動終端11,12發(fā)送到固定站10的信號的結(jié)構(gòu)。該信號由連續(xù)幀20,21,22構(gòu)成并且每個幀20,21,22被分成時隙201,…,204,211,…,214,221,…,224。在幀中的時隙大小，時隙數(shù)量以及幀的大小是系統(tǒng)參數(shù)。一個時隙或一幀的基本實體是一個比特或片。在空中信道上被發(fā)送以前，這個信號被調(diào)制并且最好以PN序列擴展。該信號在無線信道上被發(fā)送以前最好也以預(yù)定的交織期間被交織。交織期間包括一個預(yù)定數(shù)目的時隙而且可以與作為系統(tǒng)參數(shù)規(guī)定的幀持續(xù)時間不同。然而假設(shè)對于這個發(fā)明一幀必須被認為是一個預(yù)定數(shù)目的時隙。因此，除了規(guī)定為系統(tǒng)參數(shù)的幀以外，交織期間必須被認為是幀。在固定站10的無線上接收后，信號被去擴展(despread)和解調(diào)。
圖3A說明了調(diào)整信號質(zhì)量目標以確保預(yù)定的幀質(zhì)量目標被保證用于當(dāng)前使用的服務(wù)的方法的一個實施例。用于每個信號幀的步驟31i至36i被執(zhí)行。
步驟31i在于在當(dāng)前接收的稱為幀i的幀中的時隙級上測量信號質(zhì)量指示符。例如，對于幀20，對于幀20的每個時隙201,…214測量與頻譜噪聲強度有關(guān)的每比持的能量Eb/No1,…Eb/No4。
步驟32i至36i說明了在時隙級上信號質(zhì)量指示符如何被用于推導(dǎo)出用于當(dāng)前接收的幀的幀質(zhì)量指示符。
步驟32i在于在解碼前在一個時隙質(zhì)量指示符的時隙級上轉(zhuǎn)換每個信號質(zhì)量指示符。例如，在解碼前，時隙質(zhì)量指示符可能是解碼前的一個原始誤碼率。該轉(zhuǎn)換依賴于一個預(yù)定的非線性關(guān)系。該預(yù)定的非線性關(guān)系是信道獨立的并且完全取決地去擴展特性和解調(diào)過程。對于一個給定的網(wǎng)絡(luò)配置，該關(guān)系是唯一的并且不受移動終端11,12的任何移動的影響。這個關(guān)系最好通過仿真被獲得并且最好也通過由給出下列關(guān)系的多項式函數(shù)P所表示的一個多項式曲線內(nèi)插raw BER(slot)=P(Eb/No(slot))。
因此，在解碼前一組時隙質(zhì)量指示符raw BER(slot)由在時隙級上一組信號質(zhì)量指示符Eb/No(slot)產(chǎn)生。
步驟33i在于計算在當(dāng)前接收的幀中測量的時隙級上的與信號質(zhì)量指示符的變化有關(guān)的一個值。這個值可以是標準偏差值，方差或表示在一幀內(nèi)的時隙級上測量的信號質(zhì)量指示符的任何變化的值。不是測量與在時隙級Eb/No(slot)上信號質(zhì)量指示符的標準偏差有關(guān)的一個值，而是在解碼raw BER(slot)以前關(guān)于時隙質(zhì)量指示符的標準偏差的一個值也可以被使用。
步驟34i在于在沿著時幀解碼raw BER(slot)之前產(chǎn)生時隙質(zhì)量指示符的平均值。這個步驟能使它擺脫交織的影響并在解碼前將單個幀質(zhì)量值與當(dāng)前接收的幀相關(guān)。在這個例子中，假設(shè)幀如同交織期間那樣長。
在解碼前幀質(zhì)量指示符和解碼后獲得的幀質(zhì)量指示符之間的關(guān)系被發(fā)現(xiàn)是由與在時隙級上信號質(zhì)量指示符的標準偏差有關(guān)的一個值所參數(shù)化的曲線網(wǎng)。曲線網(wǎng)的每條曲線最好由多項式曲線近似，其系數(shù)由與在接收的時幀內(nèi)的時隙級上測量的信號質(zhì)量指示符的標準偏差有關(guān)的值被參數(shù)化。多項式曲線和系數(shù)可以通過仿真被獲得。
步驟35i在于，對應(yīng)于與在步驟33i獲得的幀內(nèi)的時隙級上測量的信號質(zhì)量指示符的標準偏差有關(guān)的值，選擇曲線網(wǎng)的曲線。
步驟36i在于通過在解碼前將在步驟34i獲得的幀質(zhì)量指示符應(yīng)用于在步驟35i所選擇的多項式函數(shù)，計算幀質(zhì)量指示符。
該方法的另一些步驟說明信號質(zhì)量目標如何根據(jù)在導(dǎo)出的時幀i的幀質(zhì)量指示符和預(yù)定的幀質(zhì)量目標之間的差被調(diào)整。
在本發(fā)明的第一實施例中，對于時幀i一旦幀質(zhì)量指示符已被估算，它與幀質(zhì)量目標比較，如果必要引起所要求的信號質(zhì)量目標的調(diào)整。步驟37i在于將幀質(zhì)量指示符的平均值與預(yù)定的幀質(zhì)量目標比較。如果平均值小于目標值，信號質(zhì)量目標減少值STEP UP，如果它更高，信號質(zhì)量目標增加值STEP DOWN。值STEP UP和STEP DOWN最好與平均幀質(zhì)量指示符和幀質(zhì)量目標之間的差成正比。
在圖3B上所表示的本發(fā)明的另一個實施例中，一個包含N幀的更新期間被考慮。N最好是無不合適的使信號質(zhì)量目標的調(diào)整延遲太多的小數(shù)目。步驟300至320說明調(diào)整的程序。
步驟300在于根據(jù)步驟31i至36i產(chǎn)生對N幀中的每幀所估計的幀質(zhì)量指示符的一個平均值。
步驟301在于產(chǎn)生對于N個所考慮的幀的幀質(zhì)量指示符的平均值。
步驟302在于確定要用于信號質(zhì)量目標的調(diào)整。如果平均幀質(zhì)量指示符低于幀質(zhì)量目標，信號質(zhì)量目標減少STEP UP值，如果它更高，信號質(zhì)量目標增加STEP DOWN值。STEP UP和STEP DOWN值最好與平均幀質(zhì)量指示符和幀質(zhì)量目標之間的間隔成正比。
圖4是屬于根據(jù)本發(fā)明的一個CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機40的一個實施例的總圖。收發(fā)信機40最好對應(yīng)于圖1所示的移動終端11或移動終端12。
收發(fā)信機40包括一個天線41以接收無線電信號。天線41被連接到一個信號質(zhì)量估計器42以在時隙級上對所接收信號的一幀的每個時隙測量信號質(zhì)量指示符。信號質(zhì)量估計器42被連接到第一濾波器43和第二濾波器44上。第二濾波器44被連接到一個曲線選擇模塊45。第一濾波器43和曲線選擇模塊45被連接到幀質(zhì)量估計器46，它依次被連接到調(diào)整信號質(zhì)量目標值的調(diào)整估計器47。
信號質(zhì)量估計器42被設(shè)計成為一個當(dāng)前接收的幀的每個時隙測量一個信號質(zhì)量指示符。這個信號質(zhì)量指示符最好是與頻譜噪聲強度有關(guān)的每比特的能量(EB/No)。也可能是信噪比(SIR)。
在時隙級上測量的信號質(zhì)量指示符是第一濾波器43的輸入，它被設(shè)計成，在解碼前在時隙級通過使用實際上存儲于第一濾波器43可存取的存儲器中的命名為P的預(yù)定非線性函數(shù)，轉(zhuǎn)換每個信號質(zhì)量指示符Eb/No(i)為時隙質(zhì)量指示符，并在解碼前平均在幀期間獲得的時隙質(zhì)量指示符，由此獲得記為raw BER的原始幀質(zhì)量指示符。濾波器函數(shù)的數(shù)學(xué)表示是rawBER=1MΣi=1MP(EB/No(i))]]>M對應(yīng)于一幀中時隙的數(shù)目。
在當(dāng)前接收的幀中所測量的時隙級上的信號質(zhì)量指示符也被輸入給第二濾波器44，它在時隙級上在幀期間估算信號質(zhì)量指示符的變化。該變化最好通過在時隙級上計算時幀期間測量的信號質(zhì)量指示符的標準偏差被估計。可供選擇地，方差也可以被使用。計算的變量通過曲線選擇模塊被使用以在由變量所參數(shù)化的一組曲線中選擇一個合適的曲線。該組曲線中的曲線實際上通過曲線選擇模塊被存儲于可存取的存儲器中。
幀質(zhì)量估計器46通過使用在曲線選擇模塊45中選擇的曲線轉(zhuǎn)換由第一濾波器43所計算的原始幀質(zhì)量指示符，以獲得用于當(dāng)前接收的幀的幀質(zhì)量指示符。調(diào)整估計器47根據(jù)在幀質(zhì)量指示符和預(yù)定的幀質(zhì)量目標之間的差，確定信號質(zhì)量目標的調(diào)整。
在CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路中，一個外環(huán)功率控制程序也必須在圖1所示的固定站10上被執(zhí)行。本發(fā)明也應(yīng)用于固定站。固定站最好只包含信號質(zhì)量估計器42，第一濾波器43和第二濾波器44，曲線選擇模塊45以及位于無線網(wǎng)絡(luò)控制器中的調(diào)整估計器46。固定站最好在解碼前在第一濾波器42中計算的幀質(zhì)量指示符和在時隙級上將在第二濾波器43中計算的信號質(zhì)量指示符的變化通過信令信道發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)控制器。
無線網(wǎng)絡(luò)控制器包括，用于從信令信道提取這二個值，并將表示信號質(zhì)量指示符的變化的值提供給曲線選擇模塊45及在解碼前將幀質(zhì)量指示符提供給調(diào)整估計器46的裝置。在固定站和無線網(wǎng)絡(luò)控制器之間不同模塊(第一濾波器43，第二濾波器44，曲線選擇模塊45和調(diào)整估計器46)的任何其它排列可以在固定站和無線網(wǎng)絡(luò)控制器之間交換信息的條件下被進行。
權(quán)利要求
1．一種在碼分多址(CDMA)無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機(10、11,12)上調(diào)整信號質(zhì)量目標的方法，所述的收發(fā)信機(10,11,12)接收承載有一個幀結(jié)構(gòu)(20,21,22)的信號，每個幀(20,21,22)被分成時隙(201,204,211,…,214,221,…,224)，所述的信號質(zhì)量目標確保在功率控制程序中要被達到的預(yù)定的幀質(zhì)量目標，所述的方法其特征在于包括下列步驟-根據(jù)在所述接收的幀(20,21,22)的時隙級上測量的信號質(zhì)量指示符，為接收的幀(20,21,22)計算一個幀質(zhì)量指示符；及-根據(jù)在所述幀質(zhì)量指示符和所述的預(yù)定幀質(zhì)量目標之間的差調(diào)整所述的信號質(zhì)量目標。
2．如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于所述的幀質(zhì)量指示符依賴于在所述接收幀(20,21,22)中的時隙級上測量的所述信號質(zhì)量指示符的變化，所述的變化由在所述的接收幀(20,21,22)中的時隙級上測量的與所述信號質(zhì)量指示符的標準偏差有關(guān)的一個值所表示。
3．如權(quán)利要求1或2中任一個所述的一種方法，其特征在于所述的幀質(zhì)量指示符進一步依賴于在解碼前時隙質(zhì)量指示符的平均值，在解碼前，每個時隙質(zhì)量指示符由于預(yù)定義的非線性關(guān)系從在所述幀(20,21,22)中的時隙級上測量的所述信號質(zhì)量指示符的一個中產(chǎn)生。
4．如權(quán)利要求1至3中任一個所述的一種方法，其特征在于在解碼前在所述幀質(zhì)量指示符和所述的時隙質(zhì)量的平均值之間的關(guān)系是一個多項式，其系數(shù)為在所述接收幀(20,21,22)中的時隙級上與測量的所述信號質(zhì)量指示符的標準偏差有關(guān)的所述值參數(shù)化。
5．如權(quán)利要求1至4中任一個所述的一種方法，其特征在于所述的幀被選擇的象交織的期間那樣大。
6．一種碼分多址(CDMA)無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機(40)部件，所述的收發(fā)信機接收承載有一個幀結(jié)構(gòu)的信號，每個幀(20,21,22)被分成時隙(201,…,204,211,…,214,221,…,224)，其特征在于所述的收發(fā)信機包括-在幀(20,21,22)中的時隙級上測量信號質(zhì)量指示符的信號質(zhì)量估計器(42)；-在解碼前，計算在時隙級上由使用預(yù)定義的非線性關(guān)系從所測量的所述信號質(zhì)量指示符所產(chǎn)生的時隙質(zhì)量指示符的平均值的一個第一濾波器(43)；-計算在所述幀中的時隙級上與所測量的所述信號質(zhì)量指示符的變化有關(guān)的一個值的第二濾波器(44)。
7．如權(quán)利要求6所述的一種收發(fā)信機(40)，其特征在于所述的收發(fā)信機進一步包括-選擇出自一組預(yù)定義關(guān)系中某一關(guān)系的一個曲線選擇模塊(45)，該組預(yù)定義關(guān)系由在所述幀(20,21,22)中的時隙級上與測量的所述信號質(zhì)量指示符的變化有關(guān)的所述值所參數(shù)化；-為所述的幀(20,21,22)估計一個幀質(zhì)量指示符的一個幀質(zhì)量估計器(46)；及-根據(jù)在所述幀質(zhì)量指示符和預(yù)定義的幀質(zhì)量目標之間的差，調(diào)整信號質(zhì)量目標的一個調(diào)整估計器(47)。
8．如權(quán)利要求6和7中任一個所述的一種收發(fā)信機(40)，其特征在于所述的收發(fā)信機(40)是一個CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的移動站(11,12)。
9．如權(quán)利要求6所述的一種收發(fā)信機(40)，其特征在于所述的收發(fā)信機(40)是CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的一個固定站(10)。
10．一種碼分多址(CDMA)無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)控制器(13)部件，所述的無線網(wǎng)絡(luò)控制器調(diào)整一個信號質(zhì)量目標以確定預(yù)定目標幀質(zhì)量，其特征在于所述無線網(wǎng)絡(luò)控制器(13)包括-接收對應(yīng)于在幀(20,21,22)中信號質(zhì)量指示符的變化一個參數(shù)的輸入接收器；-選擇出自一組預(yù)定關(guān)系中某一關(guān)系的一個曲線選擇模塊(45)，該組關(guān)系由在所述幀(20,21,22)中的時隙級上與測量的所述信號質(zhì)量指示符有關(guān)的所述值所參數(shù)化；-為所述幀(20,21,22)估算幀質(zhì)量指示符的一個幀質(zhì)量估算器(46)；及-根據(jù)在所述幀質(zhì)量指示符和所述預(yù)定幀質(zhì)量目標之間的差調(diào)整所述信號質(zhì)量目標的一個調(diào)整估計器(47)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機上調(diào)整信號質(zhì)量目標的方法,該收發(fā)信機正接收承載有每個幀依次被分成時隙一個幀結(jié)構(gòu)的信號。信號質(zhì)量目標的調(diào)整確保預(yù)定的幀質(zhì)量目標在功率控制程序被達到。該方法在于根據(jù)在所述接收的幀的時隙級上測量的信號質(zhì)量指示符,為接收的幀計算一個幀質(zhì)量指示符。該方法進一步包括根據(jù)在幀質(zhì)量指示符和預(yù)定義的幀質(zhì)量目標之間的差調(diào)整信號質(zhì)量目標的一個步驟。
文檔編號H04B7/005GK1310530SQ0110467
公開日2001年8月29日 申請日期2001年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月21日
發(fā)明者克里斯托弗·科迪埃, 皮埃爾·魯克斯, 阿萊詹德·德霍茨加西亞－貝利多, 錫德里克·布谷林 申請人:阿爾卡塔爾公司