CN1242578C - 宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置及估计方法 - Google Patents

宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置及估计方法 Download PDF

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CN1242578C CNB021118884A CN02111888A CN1242578C CN 1242578 C CN1242578 C CN 1242578C CN B021118884 A CNB021118884 A CN B021118884A CN 02111888 A CN02111888 A CN 02111888A CN 1242578 C CN1242578 C CN 1242578C
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Abstract

本发明公开了一种宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置及估计方法，包括：测量长度控制单元，它完成对本装置信噪比测量长度的控制，通过调整信噪比测量的长度，满足不同的精度和速度要求；信号功率估计单元，它完成接收信号中用户信号功率的测量；干扰加噪声强度估计单元，它完成接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量；一阶滤波器单元，它利用干扰加噪声强度估计单元的输出，完成干扰和背景噪声平均强度的估算；信噪比计算单元，它利用信号功率估计单元和一阶滤波器单元的输出，完成信噪比的估算。本发明可以根据硬件速度和测量精度两方面的需要灵活选取测量长度，使信噪比估计装置的适应性得以增强。

Description

宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置及估计方法
技术领域
本发明涉及移动通信***，用于基站一侧；具体涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信***上行链路信噪比(SIR)估计装置及估计方法。
背景技术
宽带码分多址(WCDMA)是第三代移动通信***标准化组织(3GPP)提出的无线传输技术(RTT)方案。与GSM、CDMA等第二代移动通信制式相比，WCDMA具有如下优势：更大的***容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率、更强的抗衰落能力、更好的抗多径性能(从而能够应用于更高速度的移动终端)。而且WCDMA能够从GSM***进行平滑过渡，可以保证运营商的投资，为3G运营提供了良好的技术基础。
WCDMA***是自干扰***，存在着远近效应这一问题。如果各移动台都以相同的功率发射信号，则信号到达基站时，靠近基站的移动台的信号功率要比远离基站的移动台的信号强，如果强弱相差很大，则远离基站的移动台的信号将被完全淹没，这就是远近效应。同时，在移动通信***中，无线信道的传播条件是不断变化的，即衰落。其中，快衰落主要由多径传播引起；慢衰落主要是由于无线传播环境中存在着引起额外衰减的因素(如建筑物等)。上行链路闭环功率控制的目的就是通过合理调整移动台的发射功率，使得各移动台的信号在经过无线传播环境，抵达基站时的强度尽可能的相等，从而解决远近效应的问题。同时，在满足性能要求的前提下，使各移动台的发射功率尽可能的低，从而尽可能地降低干扰，保证小区容量。
在WCDMA***中，上行链路闭环功率控制的实现方式如下：***网络通过将接收到的信号的质量与***服务质量要求相比较，实时设定目标SIR，传递给基站。基站估测接收信号的SIR，并与目标SIR相比较，从而确定传输功率控制(TPC)指令，通过下行链路传递给移动台。移动台依据从下行信道接受到的功率控制指令，升高或降低发射功率。在保证一定的信道质量的前提下，尽可能的降低发射功率，减少对***内其他用户的干扰。
在功率控制***中，SIR估测装置对功率控制的性能有着很大的影响。
一方面，功率控制延迟对功率控制的性能，有着非常重要的影响。如果功率控制延时过长，在移动台从下行信道中接收到基站发送的功率控制指令时，无线信道的条件有可能已经发生了变化，如果此时在依据接收到的功率控制指令对发射功率进行调整，很可能适得其反，非但不能改善***性能，反而会使***性能进一步恶化。移动台的移动速度越高，性能的恶化就越明显。SIR估测所使用的接收信号越长，运算量就越大，需要的时间也越长。同时考虑到上、下行信道之间的偏移，有可能影响到功率控制延迟。
另一方面，SIR估测的准确性是保证功率控制良好性能的基础。SIR估测在使用已知的导频符号的同时，在信道条件比较良好的情况下，还可以附加使用一些额外的信道解调符号提高SIR估测的准确性。SIR估测所使用的接收信号程度越长，估测就越准确。
在每个时隙中，SIR估测所利用的接收信号的长短，将直接影响到估测精度与运算量。估测长度长，则估测精度高，运算时间长；估测长度端，则估测精度低，运算时间短。
现有的固定测量长度的SIR估测装置，缺乏足够的灵活性。不易于根据实际情况，调整SIR估测所使用的接收信号长度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以灵活改变测量长度的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置及其估计方法，可以根据硬件速度和测量精度两方面的需要灵活选取测量长度，使信噪比估计装置的适应性得以增强。
为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案是：
宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比(SIR)估计装置，其特点是，包括：
测量长度控制单元，它完成对本装置信噪比(SIR)测量长度的控制，通过调整信噪比(SIR)测量的长度，可以满足不同的精度和速度要求；
信号功率估计单元，它完成接收信号中用户信号功率的测量；
干扰加噪声强度估计单元，它完成接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量；
一阶滤波器单元，它利用干扰加噪声强度估计单元的输出，完成干扰和背景噪声平均强度的估算；
信噪比(SIR)计算单元，它利用信号功率估计单元和一阶滤波器单元的输出，完成信噪比(SIR)的估算。
上述宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置，其中，所述的测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；所述的测量精度估计分单元根据接收端对接收信号质量统计的结果估计信噪比测量的精度；所述的测量长度调整分单元，根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整。
宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其特点是，包括以下步骤：
a、瑞克接收机将接收到的信号分别送到信号功率估计单元和干扰加噪声强度估计单元；
b、测量长度控制单元根据接收端对接收信号质量统计的结果估计信噪比测量的精度，然后根据测量精度估计的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整；再根据接收到的判断结果和当前的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元；
c、信号功率估计单元在测量长度控制单元的控制下，利用导频符号和软判决符号估计接收信号的功率，完成接收信号中用户信号功率的测量，并将测量结果送到SIR计算单元；
d、干扰加噪声强度估计单元对接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量，并将测量结果送到一阶滤波器单元；
e、一阶滤波器单元对干扰加噪声强度估值进行平均，完成干扰和背景噪声平均强度的估算，然后将结果送达SIR计算单元；
f、SIR计算单元将信号功率估计单元和一阶滤波器单元输出的结果进行计算，得出最终的信噪比SIR估值。
上述宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其中，步骤b所述的测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；其中：测量精度估计分单元根据接收端对接收信号质量统计的结果估计信噪比测量的精度；测量长度调整分单元根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整；测量精度估计分单元根据接收到的判断结果和当前的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元。
上述的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其中，步骤b所述的测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；测量精度估计分单元根据循环冗余译码器译码得出的循环冗余译码器校验结果，统计误帧率，将统计结果与门限误帧率相比较，并结合一定时间内测得的误帧率的标准差，判断信号功率估计单元的测量长度是否足够，并将判断结果传递给测量长度调整分单元；测量长度调整分单元根据接收到的判断结果和当前信号功率估计单元的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元。
上述的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其中，步骤c所述的接收信号功率的估计方法是通过对接收到的导频符号和软判决符号求模，并在测量长度内求平均值得出。
上述宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其中，步骤d所述的干扰加噪声强度估计单元干扰加噪声的瞬时强度是通过对接收到的导频符号求平方，并在测量长度内求方差得出。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明可变测量长度WCDMA上行链路SIR估计装置的结构方框图。
图2是图1中的测量长度控制单元的方框图。
具体实施方式
请参见图1。本发明宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置位于移动台一侧，具***于RAKE(瑞克)接收机之后，功率控制指令生成单元之前。其包括：
测量长度控制单元，它完成对本装置信噪比(SIR)测量长度的控制，通过调整信噪比(SIR)测量的长度，可以满足不同的精度和速度要求；该测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；所述的测量精度估计分单元根据接收端对接收信号质量长期统计的结果估计信噪比测量的精度；所述的测量长度调整分单元，根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整。
信号功率估计单元，它完成接收信号中用户信号功率的测量；该信号功率估计单元包括：专用导频符号发生器、DPCCH判决单元以及功率测量单元；所述的专用导频符号发生器产生用于信号功率估计的DPCH导频符号；所述的DPCCH判决单元，根据测量长度控制单元输入的控制指令，从每个时隙中抽取一定数量的控制比特进行判决；所述的功率测量单元，利用专用导频符号发生器的输出和DPCCH判决单元的输出，测量用户信号的功率。
干扰加噪声强度估计单元，它完成接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量；
一阶滤波器单元，它利用干扰加噪声强度估计单元的输出，完成干扰和背景噪声平均强度的估算；
信噪比(SIR)计算单元，它利用信号功率估计单元和一阶滤波器单元的输出，完成信噪比(SIR)的估算。
本发明进行上行链路信噪比估计的方法，包括以下步骤：
a、瑞克接收机将接收到的信号分别送到信号功率估计单元和干扰加噪声强度估计单元；
b、测量长度控制单元根据接收端对接收信号质量长期统计的结果估计信噪比测量的精度，然后根据测量精度估计的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整；再根据接收到的判断结果和当前的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元；该测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；其中：测量精度估计分单元根据接收端对接收信号质量长期统计的结果估计信噪比测量的精度；测量长度调整分单元根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整；测量精度估计分单元根据接收到的判断结果和当前的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元。
c、信号功率估计单元在测量长度控制单元的控制下，利用导频符号和可能需要的软判决符号估计接收信号的功率，完成接收信号中用户信号功率的测量，并将测量结果送到SIR计算单元；该接收信号功率的估计方法是通过对接收到的导频符号和软判决符号求模，并在测量长度内求平均值得出。
d、干扰加噪声强度估计单元对接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量，并将测量结果送到一阶滤波器单元；该干扰加噪声强度估计单元干扰加噪声的瞬时强度是通过对接收到的导频符号求平方，并在测量长度内求方差得出。
e、一阶滤波器单元对干扰加噪声强度估值进行长时间的平均，完成干扰和背景噪声平均强度的估算，然后将结果送达SIR计算单元；
f、SIR计算单元将信号功率估计单元和一阶滤波器单元输出的结果进行计算，得出最终的信噪比SIR估值。
下面结合实施例和附图进一步说明本发明。
请参阅图1。本发明宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置位于移动台一侧，具***于RAKE(瑞克)接收机10之后，功率控制指令生成单元20之前。其包括：测量长度控制单元1，信号功率估计单元2，干扰加噪声强度估计单元3，一阶滤波器单元4，信噪比(SIR)计算单元5。其中：
测量长度控制单元1，它完成对本装置信噪比测量长度的控制，通过调整信噪比测量的长度，可以满足不同的精度和速度要求；
信号功率估计单元2，在测量长度控制单元1的控制下，利用导频符号和可能需要的软判决符号(如果指定的测量长度超过每个时隙中的导频符号的长度)估计接收信号的功率S(k)。接收信号功率的估计方法是通过对接收到的导频符号和软判决符号求模(下行链路DPCH(专用物理信道)采用QPSK(四相相移键控)调制)，并在测量长度内求平均值得出的。
干扰加噪声强度估计单元3，利用导频符号估计干扰加噪声的瞬时强度I(k)。干扰加噪声的瞬时强度是通过对接收到的导频符号求平方，并在测量长度内求方差得出的。
一阶滤波器单元4，对干扰加噪声强度估值进行长时间的平均。实际的递推关系如下： I(k)＝α I(k-1)+(1-α)I(k)，其中，0＜α＜1为滤波器系数。通常应当选取较大的滤波器系数。
SIR计算单元5，计算得出最终的SIR估值，计算方法为SIR＝10log10(S(k)/ I(k))。
在本装置中，SIR估计所利用的接收信号长度是由测量长度控制单元1确定的。整个装置在测量长度控制单元1的控制下协同工作，可以灵活地调整SIR测量长度，在满足精度要求和速度要求的前提下进行SIR估计。
本装置中的测量长度控制单元的结构如图2所示。上述宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置中的测量长度控制单元1包括：测量精度估计分单元11和测量长度调整分单元12；所述的测量精度估计分单元11根据接收端对接收信号质量长期统计的结果估计信噪比测量的精度；所述的测量长度调整分单元12，根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整。
测量精度估计分单元11根据CRC(循环冗余译码器)译码得出的CRC校验结果，统计误帧率(或误块率)，将统计结果与门限误帧率(或误块率)相比较，并结合一定时间内的测得误帧率(或误块率)的标准差，判断信号功率估计单元2的测量长度是否足够，并将判断结果传递给测量长度调整分单元12。测量长度调整分单元根据接收到的判断结果和当前信号功率估计单元的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元。
本发明可以根据硬件速度和测量精度两方面的需要灵活选取测量长度，使信噪比估计装置的适应性得以增强。

Claims (6)

1、宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置，包括：
测量长度控制单元，它完成对本装置信噪比测量长度的控制，通过调整信噪比测量的长度，满足不同的精度和速度要求；
信号功率估计单元，它完成接收信号中用户信号功率的测量；
干扰加噪声强度估计单元，它完成接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量；
一阶滤波器单元，它利用干扰加噪声强度估计单元的输出，完成干扰和背景噪声平均强度的估算；
信噪比计算单元，它利用信号功率估计单元和一阶滤波器单元的输出，完成信噪比的估算；
其特征在于，所述的测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；所述的测量精度估计分单元根据接收端对接收信号质量统计的结果估计信噪比测量的精度；所述的测量长度调整分单元，根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整。
2、宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、瑞克接收机将接收到的信号分别送到信号功率估计单元和干扰加噪声强度估计单元；
b、测量长度控制单元根据接收端对接收信号质量统计的结果估计信噪比测量的精度，然后根据测量精度估计的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整；再根据接收到的判断结果和当前的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元；
c、信号功率估计单元在测量长度控制单元的控制下，利用导频符号和软判决符号估计接收信号的功率，完成接收信号中用户信号功率的测量，并将测量结果送到信噪比计算单元；
d、干扰加噪声强度估计单元对接收信号中干扰和背景噪声瞬时强度的测量，并将测量结果送到一阶滤波器单元；
e、一阶滤波器单元对干扰加噪声强度估值进行平均，完成干扰和背景噪声平均强度的估算，然后将结果送达信噪比计算单元；
f、信噪比计算单元将信号功率估计单元和一阶滤波器单元输出的结果进行计算，得出最终的信噪比估值。
3、根据权利要求2所述的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其特征在于，步骤b所述的测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；其中：测量精度估计分单元根据接收端对接收信号质量统计的结果估计信噪比测量的精度；测量长度调整分单元根据测量精度估计分单元的输出和最低时延要求，对测量长度进行调整；测量精度估计分单元根据接收到的判断结果和当前的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元。
4、根据权利要求2所述的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其特征在于，步骤b所述的测量长度控制单元包括：测量精度估计分单元和测量长度调整分单元；测量精度估计分单元根据循环冗余译码器译码得出的循环冗余译码器校验结果，统计误帧率，将统计结果与门限误帧率相比较，并结合一定时间内测得的误帧率的标准差，判断信号功率估计单元的测量长度是否足够，并将判断结果传递给测量长度调整分单元；测量长度调整分单元根据接收到的判断结果和当前信号功率估计单元的测量长度，生成新的测量长度，作为指令传递给信号功率估计单元。
5、根据权利要求2所述的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其特征在于，步骤c所述的接收信号功率的估计方法是通过对接收到的导频符号和软判决符号求模，并在测量长度内求平均值得出。
6、根据权利要求2所述的宽带码分多址移动通信***上行链路信噪比估计装置进行上行链路信噪比估计的方法，其特征在于，步骤d所述的干扰和背景噪声的瞬时强度是通过对接收到的导频符号求平方，并在测量长度内求方差得出。
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