專利名稱：導頻信息增益控制方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及無線通信系統(tǒng)，更具體地涉及這種系統(tǒng)中使用的導頻信息。
背景技術(shù)：
使用導頻信息的無線通信系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的。導頻信息通常用于方便接收方對無線信道的估計。通過提供具有已知特性的導頻信息，接收機可以利用它所知道的應該接收的導頻信息和它實際上接收的導頻信息之間的差異(例如幅度和相位差)的知識，來確定和補償由信道引起的變化，從而促進對該接收機也經(jīng)那個信道接收的其他信息的更準確恢復。同時，導頻信息還用于實現(xiàn)其他的目的。
不幸的是，當把導頻信息與用戶負載結(jié)合起來時有通常公認的各種折衷。這些折衷通常以不同方式影響信道的可用帶寬或用戶負載吞吐能力。例如，在利用正交可變擴展因子代碼以允許區(qū)分許多數(shù)據(jù)信道的碼分復用無線通信系統(tǒng)中，包括導頻信息的控制信道還將具有或共享這樣的代碼。在這種系統(tǒng)的情況中，這意味著必須為控制信道/導頻信息分配全部可用功率的一部分。但是，當使用比在任何給定時刻所需要的功率少的功率來支持導頻信息時，對用戶信息吞吐能力有負面影響。
相反地，當然還可能發(fā)生相反情況。給與導頻信息的功率也可能比克服信道目前的變化所需要的功率多。因此，可用于用戶負載的功率較少，并且這又可能導致接收機正確解碼該用戶負載的能力降低。
一種現(xiàn)有方法依靠對于一組給定條件(例如，用于數(shù)據(jù)負載的給定數(shù)據(jù)速率和服務開銷)的信道仿真研究。運行仿真可以導出和數(shù)據(jù)/控制信道一起使用的一組相應的增益因子。通過在一個查找表中提供這些結(jié)果，可以在通常操作期間恢復和使用相應于給定數(shù)據(jù)速率和服務的增益因子。該方法的一個明顯缺點在于，對于無論由于什么原因必須使用在查找表中沒有表示的數(shù)據(jù)速率的無線通信單元來說，該技術(shù)沒有任何幫助。因為新的數(shù)據(jù)速率是通常并且頻繁發(fā)生的事情，因此這對于有效使用形成了相當大的障礙。


通過提供在下面的詳細說明中描述的導頻信息增益控制方法和設備，至少可以部分滿足上述需要，尤其是當結(jié)合附圖研究時，在附圖中圖1包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的無線通信系統(tǒng)的框圖表示；圖2包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的信道編碼的框圖/示意圖；圖3包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的控制信道的示意圖；圖4包括根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例配置的復用數(shù)據(jù)信道的示意圖；圖5包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的流程圖；圖6包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的詳細流程圖；圖7包括表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的導頻信息增益與全部數(shù)據(jù)恢復的關(guān)系曲線圖；圖8包括表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例配置的導頻信息增益與全部數(shù)據(jù)恢復的關(guān)系曲線圖。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應該認識到，附圖中的元件說明是為了簡化和清楚而示出，不需要按照比例來畫。例如，在附圖中一些元件的尺寸可能相對于另一些元件被放大，以幫助增進對本發(fā)明各種實施例的理解。還有，在商業(yè)上可行的實施例中有用或需要的那些通用但是充分理解的元件通常沒有示出，以便使本發(fā)明的這些不同實施例的視圖較清楚。
具體實施例方式
通常來講，當使用多個不同導頻信息功率發(fā)射值的每一個時，各種實施例才為多個數(shù)據(jù)信道確定可能的信道性能特性。然后至少部分地基于這些信道性能值來選擇特定功率發(fā)射值。這種配置可以在為導頻信息和為用戶數(shù)據(jù)負載分配的功率之間取得一個更有效的折衷。此外，該方法很容易適應新的數(shù)據(jù)速率和新的服務。該方法例如還與單獨的擴展碼區(qū)分的數(shù)據(jù)信道或者數(shù)據(jù)信道中的至少一些本身被時間復用的情況相兼容。
在一個實施例中，控制信道包含導頻信息。如果期望的話，上面確定的功率發(fā)射值可以用于整個控制信道或者僅僅其一部分(假定所選擇的部分包括導頻信息)。當確定可能的信道性能值時，可以考慮信噪比，并且在一個優(yōu)選實施例中，使用信號與干擾加噪聲的比值。在一個優(yōu)選實施例中，對于和導頻信息一起使用的特定功率發(fā)射值的選擇至少部分基于相應于信道性能值的加權(quán)求和的最大比值合并(max-ratio combination)。
這種功率發(fā)射值可以在基站無線電(base radio)或移動/便攜無線電確定，并且可以進一步在確定的源處使用或者發(fā)送到其他地方供遠程使用。
現(xiàn)在參照附圖，尤其是附圖1，典型的無線通信系統(tǒng)10包括一個或多個基站單元11和多個移動單元12和13。為了提供詳細說明的目的，系統(tǒng)10被假定為碼分多址系統(tǒng)，該碼分多址系統(tǒng)使用正交可變擴展因子代碼(例如，沃爾什碼(Walsh code))，以便當不同的信道在一個選擇的無線頻率傳輸信道上共同發(fā)送時，幫助將它們彼此區(qū)分。這種系統(tǒng)通常是公知的，并且除非對幫助進一步理解這些實施例的一個或多個方面有用的情況，這里不提供其他說明。
現(xiàn)在參照圖2，在這種系統(tǒng)10內(nèi)的給定基站單元典型地能容納多個信息信道。在該實施例中，這些信道包括一個控制信道20和多個數(shù)據(jù)信道(例如第一數(shù)據(jù)信道21)。這種控制信道能夠支持以例如15千比特/秒的速率編碼，并且優(yōu)選地(但是并非必需)包括功率控制信息(為了除導頻信息增益控制之外的目的)、數(shù)據(jù)分組信息，當然還有如圖3所示的導頻信息31。(在該實施例中，只為了說明的目的，根據(jù)充分理解的現(xiàn)有技術(shù)，導頻信息由七個連續(xù)的導頻碼元組成。還有，如圖3所示，導頻碼元顯示位于控制信道幀的報頭。這個位置只是為了說明的目的。在本領(lǐng)域中充分理解，導頻碼元可以作為一組處于任何地方或可以彼此分開并且與該幀中的其他數(shù)據(jù)元素交錯。)每個數(shù)據(jù)信道典型地包括數(shù)據(jù)負載和相應的數(shù)據(jù)速率或其他確保與給定通信服務兼容的其他特點。為了說明的目的，假定用于數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)速率可以達到并包括大約2兆比特/秒。如圖2所示，每個數(shù)據(jù)信道代表單個數(shù)據(jù)負載。但是如果期望，這些數(shù)據(jù)信道的一個或多個本身可以如圖4通常表示的那樣進行時間復用。例如，單個數(shù)據(jù)信道40可以關(guān)于時間進行復用以便產(chǎn)生兩個數(shù)據(jù)時隙41和42(為了簡化的目的，在圖4中只表示了兩個這種時隙；本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可以根據(jù)期望和/或適于給定應用提供更多的這種時隙)。此外，每個這種時隙可以適應數(shù)據(jù)速率或其他服務特點，而該數(shù)據(jù)速率或服務特點與用于其他數(shù)據(jù)時隙的不同。還有，這種配置在本領(lǐng)域中是已知的，因此不需要在此提供更多細節(jié)。(應該意識到，對于許多現(xiàn)有的系統(tǒng)，時間復用信道往往是前向鏈路的特征，而如圖2所建議的非時間復用信道往往是反向鏈路的特征。)使用相應的唯一擴展碼以已知的方式處理每個信道(包括控制信道和數(shù)據(jù)信道)，在該例中擴展碼例如是沃爾什碼。例如，使用第一擴展碼處理22控制信道20，并且使用第二擴展碼處理23第一數(shù)據(jù)信道21，這樣一來每個信道用單獨的代碼處理。如已知的，通過使用彼此正交的代碼，編碼的不同信道能夠被組合24并且經(jīng)通用傳輸信道發(fā)射機28發(fā)射，然后在接收時再很容易地被區(qū)分。
按照該實施例，每個數(shù)據(jù)信道和控制信道具有相應的增益。例如，控制信道20具有第一增益26，并且第一數(shù)據(jù)信道21具有第二增益27(在優(yōu)選實施例中，所有的數(shù)據(jù)信道使用相同的增益因子)。整個體系結(jié)構(gòu)包括一種實現(xiàn)差分增益放大器的方式，該放大器響應于功率控制器的控制消息提供功率給控制信道，該功率與提供給一個或多個數(shù)據(jù)信道的功率有差別。如下面所作的更清楚描述，功率控制器提供特定的差分功率控制信息，該控制信息是(至少部分地)每個(或至少大部分)數(shù)據(jù)信道的可能信道性能的函數(shù)，這些可能信道性能是對導頻信息本身的各種增益因子所確定的。實際上，許多發(fā)射機單元已經(jīng)具有改變上述增益的能力，并且還表示了一個相對靈活并且強大的可編程處理平臺。因此，在此將不給出基本單元硬件方面的更多描述以有利于其編程操作的更詳細描述。
現(xiàn)在參照圖5，整個處理從提供50導頻信息和多個數(shù)據(jù)信道(例如，如上所述)開始。初始化51與導頻信息一起使用的功率發(fā)射值(例如，通過把功率發(fā)射值設定到一個預定的已知值，例如用于該值的最低可能設置)。然后當使用用于該導頻信息的初始功率發(fā)射值時，對數(shù)據(jù)信道中的至少一些并且最好全部進行關(guān)于相應的可能信道性能的確定52。該確定可以只相對于該系統(tǒng)內(nèi)的給定支路(leg)來進行，或者可以根據(jù)用戶期望包括多個支路。然后例如通過確定可能的信噪比值，或在優(yōu)選實施例中通過確定可能的信號與干擾加噪聲比值來估計信道性能。根據(jù)一個實施例，可以想到這種值能夠通過適當訪問一個查找表來實現(xiàn)。因為必需的計算不是特別復雜或者不是處理資源密集型的，因此對于大部分應用，可以根據(jù)需要用一個優(yōu)選的方法來計算這些值。
直到該處理完成53，把導頻功率發(fā)射值增加54一個預定量，并且對于新的導頻功率發(fā)射值重復上面的處理。當所有候選導頻功率發(fā)射值都以這種方式被測試并且得到數(shù)據(jù)信道的多個相應的可能信道性能值時，該處理完成53。然后至少部分地基于這些可能的信道性能值選擇55特定的導頻功率發(fā)射值。例如，根據(jù)一個實施例，人們可以簡單地識別最可能的信道性能值并且選擇相應于所識別的那個信道性能值的導頻功率發(fā)射值。然后能夠以各種方式使用那個選擇的導頻功率發(fā)射值。例如，當發(fā)送數(shù)據(jù)和導頻信息時，識別平臺可以立即使用它。作為另一個例子，它可以被識別平臺發(fā)送或提供給位于遠程的發(fā)射機，該發(fā)射機然后在發(fā)送數(shù)據(jù)和導頻信息時使用該值。作為另一個例子，它可以被存儲供稍后使用。
現(xiàn)在參照圖6，給出一個更具體的實施例。該實施例部分地用于解釋，所描述的技術(shù)通過使來自每種服務的加權(quán)信號與干擾加噪聲比值的求和最大化而對復用的服務起作用。該特點特別有用，因為在這種復用情況中用于每種服務的速率匹配的碼元的數(shù)量可能明顯地隨著指定的相應服務質(zhì)量要求而改變。這種改變是許多現(xiàn)有方法不完全令人滿意的原因的一部分(例如，服務和速率匹配參數(shù)的可能組合的龐大(sheer)數(shù)量只不過使得基于表格的方法變得很難)。
在該具體實施例中，該無線通信系統(tǒng)是所謂的第三代通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)寬帶碼分多址系統(tǒng)。在該實施例中，處理從初始化60開始。除了把導頻功率發(fā)射值β設置為最低可能值(在該實施例中，為0)并且把信號與干擾加噪聲的參數(shù)SINRmax和計數(shù)變量C(這里，計數(shù)變量相應于候選導頻功率發(fā)射值的總數(shù))初始化為0，該步驟還負責計算每一功率控制組的用于每個傳輸信道的速率匹配碼元的數(shù)量K(注意，在復用服務的情況中，每種服務通常映射到不同的傳輸信道)。K可以計算為
這里I是時間復用服務的數(shù)量，Ni，j是在相應的傳輸信道上與傳輸格式組合j速率匹配之前的無線幀中的比特數(shù)量，ΔNi，j是在每個無線幀中將被重復或穿孔的比特數(shù)量，NP是無線幀中功率控制組的數(shù)量。(Ni，j和ΔNi，j的計算在本領(lǐng)域中充分理解，因此在此將不提供對它們確定的更多描述。)檢查計數(shù)值C以確定61是否已經(jīng)試驗了所有候選導頻功率發(fā)射值。當為否時，該處理繼續(xù)經(jīng)關(guān)系式計算62控制信道功率對總功率的比值αα=(βc/151+βc/15)2]]>導頻功率發(fā)射值βc然后增加到下一個候選值供該處理循環(huán)的下一次迭代使用。
接著，如下計算64相應的信號與干擾加噪聲比值。首先計算用于每個傳輸信道的信號與干擾加噪聲的比值SINRi=(1-α)αKiα(Ki-1)+1,i=1,...,I]]>然后如下對所有傳輸信道的加權(quán)信號與干擾加噪聲比值求和以便得到期望的信號與干擾加噪聲的比值SINRSINR=Σi=1Iwi×SINRi]]>然后一個比較確定65得到的典型的信號與干擾加噪聲的比值SINR值是否大于前一個SINR值，該前一個SINR值代表到目前為止從該迭代過程得到的最大SINR值。當為真時，把目前的SINR值指定67為新的SINRmax值(并且類似地把相應的導頻功率發(fā)射值βc指定為新的βc，max)。然后增加66循環(huán)計數(shù)C并且重復上述的處理，直到類似地測試了所有候選導頻功率發(fā)射值為止。
當如上所述測試了所有候選導頻功率發(fā)射值時，就把最好的功率電平識別68為βc，max。如果需要，可以計算69相應的功率偏移值(例如，發(fā)射機被配置為在改變功率電平時應用一個偏移值的情況下)。然后如果合適，就提供和/或使用70得到的功率信息。如果期望，也可以把這些結(jié)果存儲71在存儲器中。
圖7表示當使用十五個候選導頻功率發(fā)射值βc中的任一個時得到的各個SINR值。特別是，可以看出，當根據(jù)不同服務(尤其是，提供12.2kbps、32kbps、64kbps和144kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率的數(shù)據(jù)服務)的函數(shù)推導時得到不同的SINR值。該曲線圖有助于認識到，對于任何給定服務，存在一個產(chǎn)生最大可達到的信號與干擾加噪聲比值的導頻功率傳輸電平(例如，標號81和82表示的電平)，并且進一步地可以看出，小于或大于最佳電平的功率值往往導致SINR值降低。因為所描述的處理在定期和動態(tài)的基礎上提供導頻功率傳輸電平的重新計算(與僅僅采用靜態(tài)查找表相對)，因此該處理能夠容易地適應新引入的服務，并且該處理特別是能夠識別最佳導頻功率發(fā)射值供支持這些服務時使用。
圖8表示當使用這些候選導頻功率發(fā)射值和各種復用的服務時得到的各種SINR值，復用的服務例如是UMTS所支持的那些服務。在該實例中，在每一幀中以不同的相應比例復用三種不同的服務(分別具有12.2kbps、64kbps和144kbps的數(shù)據(jù)速率)。例如，對于一組給定的服務得到第一系列結(jié)果81，這里12.2kbps的服務表示250RM(注意，速率匹配屬性RM無單位(unit-less))，64kbps表示23RM并且144kbps服務表示23RM。另外，在此描述的實施例很容易適合與這些服務的寬泛的不同組合一起使用，這樣一來又能夠相應地計算和使用實質(zhì)上最佳的導頻功率發(fā)射值。
如所配置的，所述的處理和設備利用導頻增益因子選擇技術(shù)來自動分配功率給導頻信息，以此作為預定分析的函數(shù)。該分析基于最大化在接收機處接收的信號與干擾加噪聲的比值(因為信號與噪聲加干擾的比值與誤幀率成反比，因此最大化信號與噪聲加干擾的比值將有助于最小化系統(tǒng)的誤幀率)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以相對于上述實施例進行大量的各種修改、變化和組合，并且這些修改、變化和組合應該看作在本發(fā)明概念的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括提供多個數(shù)據(jù)信道；提供導頻信息；對于相應于所述導頻信息的多個功率發(fā)射值的每一個，為所述多個數(shù)據(jù)信道中的至少多個確定可能的信道性能值，從而提供多個相應的信道性能值；選擇與所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該功率發(fā)射值至少部分地作為所述多個相應信道性能值的函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供多個數(shù)據(jù)信道包括提供多個碼分多址(CDMA)數(shù)據(jù)信道，其中每個數(shù)據(jù)信道具有相應的正交可變擴展因子碼。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供該導頻信息包括提供控制信道。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述提供控制信道包括提供至少一個導頻碼元。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述控制信道具有相應的正交可變擴展因子碼。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供多個數(shù)據(jù)信道包括提供至少一個時間復用的數(shù)據(jù)信道。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定可能的信道性能值包括確定信號與干擾加噪聲的比值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述確定信號與干擾加噪聲的比值包括為數(shù)據(jù)信道中的至少一些確定信號與干擾加噪聲的比值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇與所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該功率發(fā)射值至少部分地作為所述多個相應信道性能值的函數(shù)，包括選擇與所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該功率發(fā)射值最接近地相應于一個功率發(fā)射值，而后者相應于可能的信道性能值中的最好一個。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述選擇與所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該功率發(fā)射值至少部分地作為所述多個相應信道性能值的函數(shù)，包括使用加權(quán)求和的最大比值合并。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括當發(fā)送所述導頻信息和多個數(shù)據(jù)信道時使用所選擇的功率發(fā)射值。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括發(fā)送所選擇的功率發(fā)射值以便供接收單元隨后使用。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定可能的信道性能值包括計算該可能的信道性能值。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述對于相應于所述導頻信息的多個功率發(fā)射值的每一個，為所述多個數(shù)據(jù)信道中的至少多個確定可能的信道性能值，從而提供多個相應的信道性能值，包括對于相應于所述導頻信息的多個功率發(fā)射值的每一個，為所述多個數(shù)據(jù)信道的每一個確定可能的信道性能值，從而提供多個相應的信道性能值。
15.一種設備，其包括無線發(fā)射機；差分增益放大器，可操作地耦合到所述無線發(fā)射機；至少第一和第二數(shù)據(jù)信道，可操作地耦合到所述無線發(fā)射機；導頻信息源，可操作地耦合到所述無線發(fā)射機；功率控制器，可操作地耦合到所述差分增益放大器，并且被安排和配置用于提供可變功率給來自所述導頻信息源的導頻信息，該可變功率至少部分地作為所述無線發(fā)射機發(fā)射時的數(shù)據(jù)信道的每一個的可能信道性能的函數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的設備，其中，所述功率控制器包括用于以下的裝置對于相應于所述導頻信息的多個功率發(fā)射值的每一個，為所述多個數(shù)據(jù)信道的每一個確定可能的信道性能值，以提供多個相應的信道性能值；選擇與所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該功率發(fā)射值至少部分地作為所述多個相應信道性能值的函數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的設備，其中，所述信道性能值包括信號與干擾加噪聲的比值。
18.如權(quán)利要求15所述的設備，其中，所述設備包括便攜無線通信裝置。
19.一種方法，包括提供多個碼分多址數(shù)據(jù)信道；提供具有導頻信息的碼分多址控制信道；對于相應于至少所述導頻信息的多個功率發(fā)射值的每一個，為所述多個數(shù)據(jù)信道的每一個確定可能的信道性能值，以提供多個相應的信道性能值；選擇與至少所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該發(fā)射功率值作為所述多個相應信道性能值的函數(shù)，從而提供選擇的功率發(fā)射值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多個碼分多址數(shù)據(jù)信道中的至少一個本身包括多個復用的數(shù)據(jù)信道。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述確定可能的信道性能值包括確定可能的信噪比值。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述確定可能的信噪比值包括確定可能的信號與干擾加噪聲比值。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括當發(fā)射導頻信息時使用所選擇的功率發(fā)射值。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述當發(fā)射導頻信息時使用所選擇的功率發(fā)射值包括當發(fā)射所述控制信道的至少一些部分時使用所選擇的功率發(fā)射值。
25.一種方法，包括提供便攜無線通信裝置；提供多個碼分多址數(shù)據(jù)信道；提供具有導頻信息的碼分多址控制信道；在所述便攜無線通信裝置，對于相應于至少所述導頻信息的多個功率發(fā)射值的每一個，為所述多個數(shù)據(jù)信道的每一個確定可能的信道性能值，以提供多個相應的信道性能值；在所述便攜無線通信裝置，選擇與至少所述導頻信息一起使用的功率發(fā)射值，該功率發(fā)射值至少部分地作為所述多個相應信道性能值的函數(shù)，從而提供選擇的功率發(fā)射值。
全文摘要
使用用于導頻信息(31)的各種增益因子來為多個數(shù)據(jù)信道(20，21，24)(和/或服務)確定多個相應的可能信道性能值(52)。使用所得到的信息來選擇特定的增益因子，以便當發(fā)射該導頻信息(55)時應用。在一個實施例中，使用與最高的信號與干擾加噪聲比值相關(guān)的增益因子。
文檔編號H04B7/005GK1672342SQ03817913
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者肖維民, 羅匹帕·羅特蘇, 阿米塔瓦·高希 申請人:摩托羅拉公司