专利名称：确定连接质量的方法及接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在无线系统的接收机中估算连接质量的方法，该方法利用维特比解码器通过格构图解码接收的信号，前述格构图由一组状态点组成，从该图的每一点可以迁移到下一列的两个点，并计算出该次迁移的状态迁移值。
在蜂窝无线系统中，基站和用户终端之间的连接质量不断变化。这种变化的起因是无线路径上的干扰以及无线电波随距离的衰减。例如，当用户终端移动到距离基站更远的位置，用户终端和基站之间连接的衰减增加。通常通过功率控制来补偿这种衰减。
但是功率测量本身不足以作为指示连接质量的参数。在数字蜂窝无线系统中通常采用的表示连接质量的变量是误码率(BER)，它表示了所有接收比特中错误接收的比特数。例如在GSM蜂窝无线系统中，基站和用户终端都在不断测量它们之间的连接的BER。测量结果被送到基站控制器，在需要时，基站控制器根据所进行的测量决定将连接越区切换到提供更好连接质量的信道。
连接质量的测量应当尽可能地精确，以优化使用蜂窝无线系统的资源并使得质量较差的连接数量达到最少。因此，GSM系统中BER测量的测量周期是480微秒，它等于全速率信道中104个TDMA时隙，半速率信道中52个TDMA时隙。
估算信道BER的传统方法称为pseudober测量。该方法通过在由接收机组成的信道解码器的输出端重新编码信号，并统计正确比特的数量来估算BER。但是，这种方法不是最佳的，因为无法保证信道解码器总是纠正错误比特。信道解码器也可能将一个正确比特改成了一个错误比特。此外，该方法的准确度取决于处理的比特序列的长度。比特序列，即测量周期应当足够长，从而使得在信道中偶尔出现错误比特时也能正确检测到BER。这在GSM系统中，尤其是比特数量少于全速率信道的半速率信道中很成问题。此外，pseudober方法的实现要求信号处理器的大量计算。
另一种估算BER的现有技术方法是在测量周期中根据每个业务信道的已知训练序列计算BER。因为在GSM系统的训练序列中有26个比特，测量周期中每个业务信道上的半速率信道具有52帧，所以仅能根据52*26个已知比特计算BER。这远不足以精确计算出BER估计。
因此，本发明的一个目的是实现一种估算连接质量的方法，该方法较为简单和精确，并且不需要大量计算。本发明的另一个目的是实现一种接收机，在该接收机中与解码处理相关的连接质量监控较为容易实现。
这通过前序中提出的方法实现，其特征在于，计算格构图的每一列中各点的两种迁移的最大值，确定计算出的最大值之差的绝对值，并在确定连接质量时利用所述绝对值。
本发明还涉及无线系统中的一种接收机，该接收机包括利用维特比方法通过由一组状态点组成的格构图解码接收信号的装置，计算格构图中每一点的两种可能迁移的状态迁移值的装置。按照本发明的接收机的特征在于，它包括计算格构图的每一列中各点的两种迁移的最大值，确定计算出的最大值之差的绝对值的装置，以及在估算连接质量时利用所述绝对值的装置。
这种创新方案提供了许多优点。它可以以一种较为简单的方式，例如通过ASIC电路实现，并且不需要存储器。当通过维特比逻辑实现时，必要的计算可以与维特比算法的实现并行执行。此外，该创新方法比已知方法更为精确。
下面结合附图中的例子详细描述本发明，在附图中，
图1示出了可以应用本发明的无线系统的例子；图2说明了按照本发明的接收机的结构的一个例子；以及图3示出了维特比解码器中采用的格构图的例子。
按照本发明的方法和接收机可以应用于任何数字无线系统。图1通过例子示出了典型蜂窝无线系统结构的必要部件。该系统包括基站100，一组通常具有到基站100的双向连接106-108的移动用户终端102-104。基站100将终端102-104的连接转接到系统的其它部件和固定网。
下面考察创新接收机结构的一个例子，由图2的框图示出。该接收机包括天线200，它接收传送到射频部件202的信号。射频部件将接收的信号转换成中频。转换后的信号204进一步传送到采样装置206，该装置将信号从模拟形式转换成数字形式。数字信号208还传送到均衡器210。在该均衡器中，传输信道，即无线路径所引起的信号失真被纠正。该信号从均衡器馈送到去交织装置212，该装置去交织发射级中交织的比特。交织在数字传送系统普遍采用。应当注意，按照本发明的方法也可以应用于没有采用交织的系统。以上提到的所有接收机部件都可以以本领域中技术人员所熟知的方式实现。
从去交织装置212接收的码元被馈送到卷积译码器214，该装置根据这些码元进行硬判决。编码字符串216和判决可靠性信息218在解码器214的输出端出现。卷积解码器通常利用维特比算法实现。在维特比算法中可以采用软判决，尽管这对本发明而言并不重要。
下面考察维特比算法的操作。图3说明了维特比算法所采用的典型的格构图。当解析维特比算法时，处理从格构图的左侧进行到右侧。确定格构图的大小，使得它具有N行和M+1列，其中N是可能的状态数量，M则表示比特数量。格构图的每一点可以通过两条不同的路径进入，即从前一列的两个点进入。
这样，每个点具有两种可能的迁移。第一迁移Tr1表示了比特1的迁移，另一迁移则表示比特0的迁移。通过将当前接收比特迁移基本元(metric)(F)与累积基本元值cum(.)相加形成。
Tr0(j)=cum(2*j)+F(2*j)；Tr1(j)=cum(2*j+1)+F(2*j+1).
由上式计算的Tr0(j)和Tr1(j)表示了通过格构进入该特定点j的路径的概率对数。格构点中累积基本元cum可以认为表示了通过格构进入前一列中该点的概率对数。F值表示了考虑了格构状态(即以前比特)的当前比特迁移的概率对数。在计算该点的累积基本元时，每一点中状态迁移的最大值等于下一列中状态迁移。
在以上式计算时，可以得到计算格构时使基本元最大的基本元值。该格构也可以通过使误差概率最小来实现。这在本例中不予以描述，但是本发明也可以应用于该情况。
下面描述通过以上状态迁移值确定连接质量的创新方法。计算格构图的每一点的状态迁移值Tr0和Tr1。逐列考察格构图。在每一列中，定义该列各点的状态迁移值Tr0和Tr1的最大值Tr0max和Tr1max。换句话说，搜索进入该列中该点的比特值1的最可能路径，以及相应的进入比特值0的最可能路径。通过这种方式，可以通过计算最大值之差的绝对值来估计比特0和1之间进行的判决的可靠性d=｜Tr1max-Tr0max｜.
以上变量与一个比特相关联，因而其可靠性不是最佳。更可靠的值可以通过确定若干列上所述绝对值，即多个比特的累积和，并在确定连接质量时利用该累积和来得到。这可以表示成D=Σi=sjend|max(Tr1(j))-max(Tr0(j))|,]]>其中j=状态数，j=0,1,…,N-1,st=开始比特(列)数end=结束比特(列)数利用这样计算出的数字可以可靠地估算接收信号帧的可靠性。
下面考察创新接收机的结构，如图2框图所示。该创新接收机包括计算格构图的每一列中各点的两种迁移的最大值Tr0max和Tr1max，确定计算出的最大值之差的绝对值的装置，以及在确定连接质量时利用所述绝对值的装置。利用所确定的绝对值，装置(214)检测可能的坏信号帧，并且为了得到更可靠的结果，确定多于一列的所述绝对值，在确定连接质量时利用该累积值。
在按照本发明的优选实施例的一种方案中，计算在与计算维特比相关的卷积译码器214中进行。借助信号处理器或通用处理器，或者独立部件通过软件实现该创新卷积译码器较为有利。
尽管以上结合附图中的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，在权利要求书的创新思想范围内可以有多种变化。
权利要求
1．一种在无线系统的接收机中估算连接质量的方法，该方法利用维特比解码器通过格构图解码接收的信号，前述格构图由一组状态点组成，从该图的每一点可以迁移到下一列的两个点，并计算出该次迁移的状态迁移值(Tr0,Tr1)，其特征在于，计算格构图的每一列中各点的两种迁移的最大值(Tr0max,Tr1max)，以及确定计算出的最大值之差的绝对值，以及在确定连接质量时利用所述绝对值。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，利用确定的绝对值检测可能的坏信号帧。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，每一点中可能的状态迁移(Tr0,Tr1)对应于比特选择0和1，在确定计算出的最大值之差时，在比特选择1的最大值(Tr1max)中减去比特选择0的最大值(Tr0max)。
4．根据权利要求3的方法，其特征在于，确定若干列上的所述绝对值的累积和，在确定连接质量时利用该累积和。
5．无线系统中的一种接收机，该接收机包括利用维特比方法通过由一组状态点组成的格构图解码接收信号的装置(214)，计算格构图中每一点的两种可能迁移的状态迁移值(Tr0,Tr1)的装置(214)，其特征在于，它包括计算格构图的每一列中各点的两种迁移的最大值(Tr0max,Tr1max)，确定计算出的最大值之差的绝对值的装置(214)，以及利用所述绝对值估算连接质量的装置(214)。
6．根据权利要求5的接收机，其特征在于，包括利用确定的绝对值检测可能的坏信号帧的装置(214)。
7．根据权利要求5的接收机，其特征在于，包括确定若干列上的所述绝对值的累积和，和利用该累积和确定连接质量的装置(214)。
全文摘要
本发明涉及在无线系统中确定连接质量的一种方法及一种接收机，该接收机包括利用维特比方法通过由一组状态点组成的格构图解码接收信号的装置(214)，计算格构图中每一点的两种可能迁移的状态迁移值(Tr0，Tr1)的装置(214)。为了较有利地确定发射机和接收机之间的连接质量，该创新接收机包括计算格构图的每一列中各点的两种迁移的最大值(Tr0
文档编号H03M13/41GK1227682SQ97197187
公开日1999年9月1日 申请日期1997年8月11日 优先权日1996年8月9日
发明者奥尔利·皮莱宁 申请人:诺基亚电信公司