专利名称：在数字蜂窝通信系统中估计干扰信号编码功率的方法
技术领域：
本发明涉及CDMA(码分多址访问)蜂窝系统，具体地说，涉及一种在采用时分和码分多址访问(CDMA)的数字蜂窝通信系统中估计干扰信号编码功率(ISCP)的方法。可以实施本发明的UMTS(通用移动电信系统)候选者如下·在中国无线电信标准(CWTS)下标准化的1.28Mcps的时分-同步码分多址访问(TD-SCDMA)无线系统，或TSM(TD-SCDMA系统移动站)；·在第3代伙伴项目(3GPP)下标准化的两种UTRA-TDD(UMTS陆地无线接入-时分双工)模式，即1.28Mcps的LCR(低码片率)TDD无线系统，和3.84Mcps的HCR(高码片率)TDD无线系统；·任何其它采用CDMA技术来发送划分为时间帧和时隙的信号、并利用无关联序列的通信系统，这些系统公知为连接无线电信道两端的实体，其目的是为了同步和/或估计对无线电信道的脉冲响应或其它目的。
背景技术：
图1非限制性地描述了TD-SCDMA无线电系统的帧结构。该帧结构同等地应用到LCR-TDD和TSM系统。该结构包括固定数量的时隙(9)，这些时隙的一部分用于从移动站(MS)至基站(BS)的上行链路发送，另一部分用于从基站至移动站的下行链路发送。称为DwPTS(下行链路导频时隙)的特定下行链路时隙包括96个码片(一个码片等于一个调制元素)的基本下行链路同步序列DwPCH。称为UpPTS(上行链路导频时隙)的特定上行链路时隙包括160个码片的基本上行链路同步序列UpPCH，它由MS从有限数量的序列(例如8个)中选出，用于随机接入网络。这两个特定时隙由96个码片长的保护期(GP)分开。
图1的帧结构描绘了由频率、时隙和代码三元组定义的物理信道集。每个业务时隙(即该帧的剩余时隙)包括一个中置序列和在两侧的两个数据脉冲串(burst)。每个数据脉冲串包括要经过信道化编码(扩展编码)的码元；在系统中适当提供相互正交的可变数量的扩频码(最大值N＝16)。时隙TS0至TS6或者被分配给按照专有方式输送业务和/或信令的发送信道，或者分配给输送由服务小区中的基站广播、或由MS发送的公用消息的发送控制信道，以请求接入网络服务。144码片的物理中置码(midamble)可以包括若干由唯一基本序列的不同循环移位产生的中置序列。在3GPPTS25.221中给出了帧和时隙结构的细节“物理信道和将发送信道映射到物理信道(TDD)”。
图2示出给定第j个载波频率的第i个时隙(下行链路)的可能结构。根据3GPP TS25.221，服务BS向移动站广播所谓的DMA(默认中置关联)指示，用于将N个扩频码分配到M个中置序列上。这些中置序列不会进行正交扩频编码，但仍然缺乏使K个用户信道相互区分的交叉相关。参考图2，对中置序列m(1)执行的信道估计用于对关联的信道化码1和2上的信息码元(数据)解码；同样的，对第m个中置序列执行的信道估计用于对(第n个-K)至第n个信道化码上的信息码元(数据)解码，等等。
将要公开的本发明的中心问题是，估计影响给定时隙和载波频率的干扰，特别是所谓的干扰信号编码功率(ISCP)。该干扰的产生是因为，尽管在同一时间间隔内发送的扩频/中置序列在开始时是相互正交/不相关的，但传播信道(即快速衰落)通常使这些序列畸变，从而使它们不再能完全正交地到达接收器。这对在上行链路中由K个用户发送K个信号来说尤其如此，这些信号在K个不同传播信道上经历不同的传播副作用，但是即使是正交性的最小损耗也会影响在下行链路中由基站向多个用户发送的K个信号。在后面的情况下，尽管每个MS沿着其自身的传播信道接收所有K个信号，但仍然可能由于噪声、选择衰落或其它副作用的影响而导致正交性的剩余损耗。由于正交性的损耗，多址干扰(Multiple Access Interference，MAI)影响重建的信号和诸如联合检测/估计的混杂技术，这些技术必须被实现为伪造质量降级。联合检测利用扩频码中的交叉相关来消除正交干扰。其它有意义的干扰源也由相邻小区产生。
根据3GPP TS25.225“TDD测量”，在TD-CDMA无线电系统中的ISCP干扰的传统估计通过指向该ISCP估计中涉及的无线电实体(MS或者是BS)开始，给定时隙和载波频率内的可用中置序列可用于该目的。术语“可用”的特定含义是指对任何无线电连接都没有由BS使用的、并因此而没有被发送的中置码。所述无线电实体将在空闲中置码的物理信道中接收的信号与该空闲中置码序列相关联，并且相关的结果表明哪个干扰影响了时隙。中置码的物理信道表示在以给定载波频率发送的信号的给定时隙中的对应序列的时间窗。需要提醒的是，在对应的未发送的中置码的相关处理中删除了与有用信号正交的干扰部分，由此不会影响接收器。相反，ISCP参数代表不与有用信号正交的干扰部分，我们称之为“平行”，因此不能在接收器中消除。
ISCP测量允许估计在测量无线电实体中所察觉到的质量，由此该测量可以用于触发小区内或小区间的切换过程，或用于计算信号干扰比(SIR)，或决定资源分配策略。
用于测量ISCP干扰的传统方法的主要问题在于，对于ISCP测量的整个持续时间，都需要在所属的时隙和载波频率内不发送至少一个中置码，这对资源分配原则提出了限制。事实上，特别是在繁忙的时间内，可能发生网络不能释放中置码的情况，而在该情况下，ISCP测量由于错误的结果而无法用于系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种对TD-CDMA无线电系统执行ISCP测量的方法，而无需对于测量的整个持续时间都保持一个特定时隙和载波频率这的空闲中置序列。该目的等同于提供一种在向执行该测量的实体发送中置序列时也可以执行ISCP测量的方法，这允许可靠估计由特定无线电实体(例如MS)察觉、或向任何其它无线电实体发送的干扰，而对在对等实体(例如BBS)中的无线电资源分配没有任何限制。
为了达到该目的，本发明定义了一种用于在蜂窝电话系统中估计影响无线电信道的ISCP干扰的方法。该类干扰包括分别由小区内剩余(M-1)个活跃中置序列引起的“小区内”干扰和来自相邻小区的“小区间”干扰组成的平行干扰部分；和附加白高斯噪声(AWGN)。
本方法的要点在于1)由移动站估计路径损耗并向基站发送该信息；2)在对应时隙和载波频率(为该测量选择的中置码以该频率被BS发送)内接收的信号和选择的中置序列(其为连接在无线电信道两端的两个实体已知)之间进行相关联。
在本方法的第一实施例中，执行该关联的无线电实体是移动站，在这种情况下，该相关的结果和所估计的路径损耗与后面完成的ISCP计算一起被发送到基站。
在本方法的第二实施例中，执行相关的无线电实体是基站；在这种情况下，只将移动站估计的路径损耗发送到基站。
由移动站估计的路径损耗有助于由基站以恒定的参考功率发送信标信道。在这种情况下，由移动站测量涉及该信标信道的如下两个参数接收的信号强度指示符(RSSI)和接收的信号编码功率(RSCP)，第一个参数涉及物理信标信道(时隙和载波频率)，而第二个参数涉及逻辑信标信道(编码序列)。此外，下面将要解释的“平行”小区内干扰的特定假设，允许直接从两个上述测量的线性组合中获得路径损耗。信标信道存在于所有蜂窝系统中，从而所表明的路径损耗估计有很高的一般性。
此外，对给定时隙和载波频滤的RSSI参数的测量表明从以该载波频率在该时隙中活跃的中置序列的接收的平均功率。平行和正交的小区间干扰，与AWGN噪声一起影响该测量。根据已知的路径损耗和在所有M个有效中置码发送的总功率，可以从RSSI测量中估计小区间的干扰和噪声。此外，可以将该干扰的两个组成部分，即小区内和小区间干扰，与先前对ISCP的估计分开。
当测量的无线电实体在与选择的中置序列相关的、执行ISCP测量的信道(载波频率、时隙和扩频码)上激活时，本发明的方法允许获得对ISCP和SIR的估计，它们确实影响在与该选择的中置序列相关的所有特定扩频码上的该无线电实体。
参考下面结合只是为非限制的解释性目的而给出的附图对实施例的详细描述，可以理解本发明及其其它目的和优点，其中图1如上所述示出TD-SCDMA帧结构；图2如上所述示出图1的帧的第i个下行链路时隙的编码大小，其表示中置码和扩频码之间的默认相关。
具体实施例方式
图2示出在用高亮显示的第i个时隙上，由基站以给定的载波频率在向着M个移动站的下行链路方向上分配到M个中置序列的N个扩频码。在可能的中置序列中，已为ISCP评价选择了第m个中置序列。在发射器端，用Pt表示BS对总数为M的有效中置序列发送的平均功率，它遵循Pt=Σm=1MPm---(1)]]>其中Pm是用于第m个中置序列的发送功率。
在接收器端，MS在为通过相关处理的干扰计算适当选择(默认分配或由BS发信号)的第m个中置序列上测量RSCPm。该相关在第m个中置码的物理信道上的接收信号和有关序列之间执行，从而RSCPm＝[A·Pm]+ISCPmm∈[1，M] (2)其中·A是MS和BS之间的衰减因子，或是路径损耗L的倒数；该因子∝1/L。
·ISCPm是影响由MS无线电实体察觉的第m个中置序列、并且不能在接收器消除的干扰信号编码功率；它包括分别由“小区内”干扰和“小区间”干扰组成的平行干扰部分和附加白高斯噪声(AWGN)，该“小区内”干扰由剩余的(M-1)的有效中置序列产生，而“小区间”干扰来自相邻小区。根据所计算的ISCPm和测量的RSCPm，可以获得由测量MS察觉的特定的第m个中置序列上(因此也用于关联的K个扩频码)的信号干扰比。
·Pm是由BS无线电实体对第m个中置序列发送的功率。
假设已知路径损耗值L，并因此也已知衰减因子A和第m个中置序列上发送的功率Pm，则可以从关系式(2)推导出影响第m个中置序列(和关联的K个扩频码)的干扰ISCPk。考虑以下几点·通过测量由BS以恒定参考功率级发送的下行链路信道、即所述“信标信道”，可以在MS更好地估计路径损耗以及由此的衰减因子A，以及·在依据来自连接的MS的功率控制命令而可以容易地跟踪功率调整的BS中，更好地了解一个中置序列发送功率Pm或总发送功率Pt，本发明的优选实施例在于，MS向BS报告所测量的RSCPm和所计算的路径损耗L或衰减因子A；BS利用关系式(2)推导出ISCPm的值。
考虑TD-SCDMA无线电系统(例如TSM或LCR TDD)，但不仅限于此，计算MS的路径损耗L(或衰减因子A)，该TD-SCDMA无线电系统具有以MS已知的恒定参考功率级发送的信标信道，即下行链路导频信道DwPCH。考虑到在DwPTS时隙上基站只发送DwPCH序列，即在该时隙上没有码分多址访问，MS测量从该DwPTS接收的总功率RSSIDwPTS。所测量的值可以表达为RSSIDwPTS＝A·PDwPCH+X (3)其中A是MS和BS之间待估计的衰减因子；PDwPCH是BS在DwPCH上发送的功率；X是该DwPTS上的总小区间干扰加上AWGN。
MS还通过相关处理测量在DwPCH上接收的功率RSCPDwPCH。所测量的值可以表达为RSCPDwPCH＝A·PDwPCH+X//(4)其中X//是DwPTS上不能由相关处理消除的小区间干扰或平行干扰加上AWGN。
由于AWGN噪声和小区间干扰的无偏性，可以假设X≅2·X//---(5)]]>从该式MS得知BS采用的PDwPCH值，MS可以容易地由关系式(3)、(4)和(5)的线性组合推导出衰减因子A。具体地说下式成立L=1A=PDwPCH2RSCPDwPCH-RSSIDwPTS---(6)]]>一旦估计了ISCPm，就应当有机会在影响第m个中置序列的小区内和小区间干扰之间加以区别。为此，MS还测量从所有有效中置序列接收的总平均功率RSSI，它可以表达为RSSI＝[A·Pt]+X (7)其中，X＝I小区间+NI小区间是在该特定时隙和载波频率上来自相邻小区的平行和正交干扰。
N是在该特定时隙和载波频率上的AWGN噪声。
Pt和A是分别在关系式(1)和(2)中定义的相同参数。
假设已知路径损耗L，并因此也已知衰减因子A和在所有M个有效下行链路中置序列上发送的功率Pt，则可以根据关系式(7)计算小区间干扰加上AWGN。然后根据由表达式(7)推导出的干扰X和由表达式(2)推导出的干扰ISCPm，可以将影响所选择的第m个中置序列和关联码的小区内干扰与小区间干扰区分开来。
只是为了完整性的缘故，下面解释在特定时隙和载波频率中只分配一个有效中置序列(M＝1)的情况。在这种情况下，可以在该唯一有效中置序列(和在关联的K个扩频码上)上进行ISCP1估计，而无需计算路径损耗L值。对于上述的一般情况，MS在该唯一有效中置序列上为通过相关处理的干扰计算测量RSCP1，从而RSCP1＝[A·P1]+ISCP1(8)其中；A是MS和BS之间的衰减因子，或是路径损耗L的倒数；该因子∝1/L；ISCP1是由MS无线电实体察觉的影响该唯一有效中置序列、并且不能在接收器消除的干扰信号编码功率；它包括由来自相邻小区的“小区间”干扰组成的平行干扰部分和AWGN噪声；P1是由BS无线电实体在该唯一有效中置序列上发送的功率。
MS还测量从适应该唯一有效中置序列的物理信道(时隙和载波频率)接收的总平均功率RSSI，它可以表达为RSSI＝A·P1+X (9)其中X＝I小区间+NI小区间是在特定时隙和载波频率上，来自相邻小区的、关于该唯一有效中置序列的平行和正交干扰；N是在该特定时隙和载波频率上的AWGN噪声；P1和A是分别在关系式(8)和(9)中定义的相同参数。
然后，将关系式(9)与(8)相减，得到RSSI-RSCP1＝[A·P1+X]-[A·P1+ISCP1]＝X-ISCP1(10)由于AWGN噪声和小区间干扰的无偏性，可以假设
X≅2·X//≅2·ISCP1---(11)]]>其中X//是在该唯一有效中置序列上不能由相关处理消除的小区间干扰或平行干扰加上AWGN。该因子恰好等于上述ISCP1参数。采用关系式(10)和(11)，在该唯一有效中置序列上所需要的ISCP1估计计算如下RSSI-RSCP1≅ISCP1---(12)]]>
权利要求
1.一种用于估计影响建立在蜂窝电话系统中的无线电信道的干扰的方法，该无线电信道用于在基站和在载波频率上传送划分为时间帧和时隙中帧的信号的移动站之间进行通信，其中每个时隙都包括由码分(码1，...，码N)访问的业务数据脉冲串和给定的不相关码元序列，该码元序列即中置序列，其事先由连接在所述信道两端的同等无线电实体已知，并用于时间同步和/或估计有关无线电信道的脉冲响应，其特征在于，该蜂窝电话系统的、连接到同一蜂窝电话系统的服务基站的移动站执行步骤a)将从传送由服务基站发送的中置序列中选出的一个(第m个)对应序列的对应物理信道接收的基带信号与该对应序列(第m个)相关；b)估计该无线电信道的路径损耗，并将有关值和该相关的结果一起发送到基站；以及所述基站执行步骤c)将事先已知的该选择的中置序列(第m个)的发送功率除以路径损耗的值，然后从所述相关结果中减去该商，获得小区内干扰和小区间干扰以及附加白高斯噪声，此后称其为AWGN噪声，它们不能在移动站接收器中被消除。
2.一种估计影响建立在蜂窝电话系统中的无线电信道的干扰的方法，该无线电信道用于在基站和在载波频率上传送划分为时间帧和时隙中帧的信号的移动站之间进行通信，其中每个时隙都包括由码分(码1，...，码N)访问的业务数据脉冲串和给定的不相关码元序列，该码元序列即中置序列，其事先由连接在所述信道两端的同等无线电实体已知，并用于时间同步和/或估计有关无线电信道的脉冲响应，其特征在于，该蜂窝电话系统的、连接到同一蜂窝电话系统的被服务移动站的基站执行步骤a)将从传送由被服务移动站发送的中置序列中选出的一个(第m个)对应序列的对应物理信道接收的基带信号与该对应序列(第m个)相关；b)接收由发送该选择的中置序列(第m个)的所述被服务移动站估计的路径损耗值；c)将事先已知的该选择的中置序列(第m个)的发送功率除以该路径损耗值，然后从所述相关结果中减去该商，获得小区内干扰和小区间干扰以及附加白高斯噪声，此后称其为AWGN噪声，它们不能在基站接收器中被消除。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述移动站计算路径损耗的步骤如下c1)将从对应物理信标信道(DwPTS)接收的、由基站以恒定参考功率发送的基带信号与有关的码元序列(DwPCH)相关；c2)测量从所述信标序列(DwPCH)接收的总功率；c3)将所述恒定参考功率除以子步骤c1)的结果减去子步骤c2)的结果的2倍，以获得路径损耗值。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述移动站执行步骤-测量从基站发送的所有有效中置序列接收的总功率，并向基站报告该测量值；所述基站执行步骤-将发送到移动站的所有有效中置序列的已知发送功率相加，并将该和除以从移动站接收的路径损耗值；-从移动站接收的总功率值中减去上一步骤的结果，获得影响该测量的小区间干扰以及AWGN噪声值；-将上一步骤的结果与在步骤c)计算的、不能在接收器中消除的干扰进行线性组合，从而只获得影响所选择的中置序列和关联信道化码的小区内干扰。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择的中置序列(第m个中置序列)用于测量无线电实体，而所估计的干扰提供恰好对该特定中置序列(第m个中置序列)和关联信道化码(码1，...，码N)所察觉的质量的指示。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述相关结果除以不能由接收器消除的干扰，从而获得信号与在所述特定中置序列(第m个中置序列)和关联信道化码(码1，...，码N)上察觉的干扰加上AWGN噪声之比。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所选择的中置序列(第m个中置序列)不用于测量无线电实体，而所估计的干扰提供指示来支持基站上的资源分配策略。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择的中置序列是预先定义的。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择的中置序列由基站发送到移动站。
全文摘要
本发明涉及估计TD－SCDMA型蜂窝系统干扰信号编码功率(ISCP
文档编号H04B1/707GK1578496SQ20041005495
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月26日 优先权日2003年7月24日
发明者马西莫·卡帕乔利, 罗塞拉·德贝尼迪蒂斯 申请人:西门子移动通讯公司