Устройство и способ детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала в системе мобильной связи

Устройство и способ детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала в системе мобильной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

1. Область применения изобретения

Настоящее изобретение, в целом, относится к системе мобильной связи и, в частности, к устройству и способу детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала в системе мобильной связи для высокоскоростной передачи данных.

2. Предшествующий уровень техники

Системы мобильной связи прошли путь развития от традиционной системы связи, ориентированной, в основном, на речевые службы, до усовершенствованной системы связи, ориентированной, в основном, на службы передачи данных с высокой пропускной способностью, такие как служба данных и служба мультимедиа. Таким образом, система мобильной связи превращается в систему высокоскоростной высококачественной пакетной связи, обеспечивающую передачу данных с высокой пропускной способностью. Например, высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (ниже именуемый ВСПДН, HSDPA), предусмотренный Проектом партнерства по системам связи 3-го поколения (3GPP), стандартом на асинхронную систему мобильной связи 3-го поколения, или технология Enhanced Variable-Data Voice (1xEV-DV), предусмотренная Проектом 2 партнерства по системам связи 3-го поколения (3GPP2), стандартом на синхронную систему мобильной связи 3-го поколения, представляет собой технологию, обеспечивающую высокоскоростную передачу данных с высокой пропускной способностью. Технология ВСПДН лежит в основе высокоскоростного совместно используемого канала нисходящей линии связи (далее именуемого ВС-СИКнН, HS-DSCH), который представляет собой канал данных нисходящей линии связи, поддерживающий высокоскоростную передачу пакетных данных, и связанные с ним каналы управления, предназначенные для устройства, системы и способа в широкополосной системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (ниже именуемой Ш-МДКР, W-CDMA).

В системе высокоскоростной передачи пакетных данных, для высокоскоростной передачи данных в ограниченной полосе частот был предложен способ регулировки схемы модуляции и схемы кодирования в соответствии с состоянием радиоканала. В частности, недавно была предложена адаптивная схема модуляции и кодирования (ниже именуемая АМК, АМС) для ВСПДН. Перейдем к описанию способа АМК.

АМК - это способ передачи данных, согласно которому схема модуляции и кодирования определяется в соответствии с состоянием канала между сотовой ячейкой или Узлом В (Node B) и пользовательским оборудованием (ниже именуемым ПО, UE). Таким образом, АМК повышает эффективность использования сотовой ячейки. АМК включает в себя множество схем модуляции и множество схем кодирования и позволяет модулировать и кодировать сигнал канала, комбинируя различные схемы модуляции и схемы кодирования. В частности, каждая комбинация схем модуляции и схем кодирования называется схемой модуляции и кодирования (далее именуемая СМК, MCS), и в соответствии с количеством схем СМК можно задать множество схем СМК с уровнями от №1 до №N. Способ АМК позволяет адаптивно определять уровень СМК в соответствии с состоянием канала между ПО и Узлом В, по которому осуществляется беспроводная связь между этими Узлом В и ПО, и, таким образом, повысить общую эффективность системы Узла В. АМК предусматривает использование таких схем модуляции как квадратурная фазовая манипуляция (КФМн, QPSK), восьмипозиционная фазовая манипуляция (8ФМн, 8PSK) и шестнадцатипозиционная квадратурная амплитудная модуляция (16КАМ, 16QAM), и схемы кодирования с различными скоростями кодирования от j до 1. Хотя для удобства пояснения нижеследующее описание приведено применительно к асинхронной системе связи ВСПДН, нижеследующее описание применимо также к другим системам связи для высокоскоростной передачи данных.

В случае применения АМК, для единиц ПО, имеющих хорошее состояние канала, например, единиц ПО, расположенных вблизи Узла В, т.е. единиц ПО, использующих каналы высокого качества, используется схема модуляции более высокого порядка, например, 8ФМн и 16КАМ, и высокая скорость кодирования. Напротив, для единиц ПО, находящихся на большом расстоянии от Узла В, единиц ПО, имеющих плохое состояние канала, например, единиц ПО, находящихся на границе сотовой ячейки, и единиц ПО, использующих каналы низкого качества, используется схема модуляции более низкого порядка, например, КФМн, и низкая скорость кодирования. В случае схем модуляции низкого порядка, в частности, КФМн, используемой в традиционной системе мобильной связи 3-го поколения, в каждом квадранте ее амплитудно-фазовой диаграммы располагается по одному символу, что позволяет осуществлять компенсацию канала, оценивания только фазу. Однако в случае схемы модуляции более высокого порядка, например, 8ФМн или 16КАМ, в каждом квадранте ее амплитудно-фазовой диаграммы располагается несколько символов, и несколько символов с отличающимися амплитудами могут иметь одну и ту же фазу, поэтому для компенсации канала требуется точная оценка не только фазы, но и амплитуды.

Согласно вышесказанному схема модуляции и скорость кодирования, применяемые в случае, когда в системе мобильной связи предусмотрена служба высокоскоростной высококачественной передачи данных, используются адаптивно в соответствии со средой передачи радиоканала. Кроме того, при передаче данных с применением схемы модуляции высокого порядка и низкой скорости кодирования в среде передачи канала между Узлом В и ПО обычно имеется основной фактор ухудшения приема. Среда распространения канала, ухудшающая прием данных, включает в себя аддитивный белый гауссовый шум (ниже именуемый АБГШ, AWGN), изменение мощности принимаемого сигнала по причине замирания, эффект Доплера вследствие перемещения ПО и изменения скорости перемещения ПО, и помехи, вызванные другими единицами ПО и многолучевыми сигналами. Поскольку исходный передаваемый сигнал до поступления на приемник претерпевает искажения, обусловленные средой передачи радиоканала, требуется устройство для компенсации искажения в принимаемом сигнале, чтобы приблизить его к передаваемому сигналу. Такое устройство называется «блок оценки канала».

В системе ВСПДН Узел В передает сигнал совмещенного пилот-канала (СПКн, CPICH) для оценивания канала, так что все единицы ПО могут принимать сигнал СПКн. Даже в синхронной системе стандарта 1xEV-DV базовая станция (БС, BS) передает сигнал пилот-канала (ПКн, PICH) для оценивания канала, и все мобильные станции (МС, MS) могут принимать сигнал ПКн. В нижеследующем описании, поскольку как сигнал совмещенного пилот-канала, так и сигнал пилот-канала используются для оценивания канала, будем для простоты обобщенно называть их «пилот-канал». Пилот-канал устанавливается между Узлом В и единицами ПО для передачи пилот-сигнала, и принимающая сторона, т.е. ПО, оценивает состояние канала, в частности явление замирания, между Узлом В и ПО, принимая сигнал пилот-канала. Оценка замирания канала используется при восстановлении принятого сигнала, искаженного вследствие явления замирания, до исходного сигнала, переданного передающей стороной. Кроме того, оценка замирания канала используется при оценивании отношения мощностей канала трафика и пилот-канала (отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала).

Оценивание отношения мощностей канала трафика и пилот-канала является необходимой процедурой для демодуляции сигнала, модулированного по схеме модуляции высокого порядка, например, 16КАМ или 64КАМ. Если информация об отношении мощностей канала трафика и пилот-канала поступает от передающей стороны, т.е. Узла В, на принимающую сторону, т.е. ПО, то оценивать отношение мощностей канала трафика и пилот-канала не нужно. Однако система высокоскоростной передачи пакетных данных, использующая 1xEV-DV или ВСПДН, в которой применяется схема модуляции 16КАМ или более высокого порядка, сконструирована так, что оценивание должно производиться принимающей стороной в целях устранения нагрузки в виде обмена сигналами. Способ оценивания отношения мощностей канала трафика и пилот-канала на принимающей стороне, именуемый «детектирование отношения мощностей вслепую», можно использовать вместо способа предоставления информации об отношении мощностей канала трафика и пилот-канала от передающей стороны принимающей стороне посредством обмена сигналами. Однако на принимающей стороне имеют место основные факторы ухудшения детектирования отношения мощностей «вслепую», при этом основные факторы ухудшения детектирования отношения мощностей «вслепую» в целом делятся на три фактора: шум канала, явление замирания и неравная средняя мощность.

Опишем неравную среднюю мощность со ссылкой на фиг.1.

Фиг.1 представляет собой график, иллюстрирующий пример общей амплитудно-фазовой диаграммы для 16КАМ. Согласно фиг.1, в случае применения схемы модуляции высокого порядка, например, 16КАМ, соответствующие символы имеют разные уровни мощности. Например, мощность четырех внутренних символов, ближайших к точке (0,0) амплитудно-фазовой диаграммы, равна Р_вн=2А², мощность восьми промежуточных символов амплитудно-фазовой диаграммы равна Р_пр=10А², и мощность четырех внешних символов амплитудно-фазовой диаграммы равна Р_вн=18А². Таким образом, полная средняя мощность четырех внутренних символов, восьми промежуточных символов и четырех внешних символов равна , и если А=0,3162, то полная средняя мощность Р_полн будет равна 1. В нижеследующем описании предполагается, что А=0,3162, отдельный символ обозначается S_j, и мощность соответствующего символа обозначается <S_j>. В данном случае, j является идентификатором, предназначенным для идентификации канала данных и пилот-канала. Если j=d, то j указывает канал данных, а если j=p, то j указывает пилот-канал. Например, <S_d> обозначает мощность соответствующего символа в канале данных.

Символы данных передаются по каналу трафика, и канал трафика передается совместно с пилот-каналом. Сигнал передачи, переданный передающей стороной, т.е. Узлом В, выражается в виде

Tx=W_dA_dS_d+W_pA_pS_p (1)

В уравнении (1) W_j - код Уолша, который является кодом расширения спектра, а именно, W_d - код Уолша, используемый для канала трафика, а W_p - код Уолша, используемый для пилот-канала. Далее, в уравнении (1) A_j - канальный коэффициент усиления, а именно, A_d - канальный коэффициент усиления для канала трафика, и A_p - канальный коэффициент усиления для пилот-канала. Кроме того, в уравнении (1) S_j - каждый из символов, образующих пакет, что указано выше, а именно, S_d - символ в канале трафика, и S_p - символ в пилот-канале. Однако для S_p используется шаблон, заранее согласованный между передающей стороной, т.е. Узлом В, и принимающей стороной, т.е. ПО.

Система связи, в которой применяется ВСПДН, (ниже именуемая система связи ВСПДН) обеспечивает передачу сигнала в виде пакетов, и один пакет состоит из нескольких временных слотов. Единицей пакетной передачи является временной интервал передачи (ниже именуемый ВИП, TTI), и один ВИП состоит из трех временных слотов. Кроме того, количество символов, передаваемых в течение одного временного слота, является переменной величиной, зависящей от коэффициента расширения спектра (далее именуемого КРС, SF), применяемого к соответствующему временному слоту. В системе связи ВСПДН обычно используется КРС=16, т.е. в каждом пакете передается 480 символов. В результате, в каждом временном слоте передается 160 символов.

В 16КАМ один символ состоит из 4 битов, поэтому для каждого пакета произвольным образом генерируется 1920 битов, а в КФМн один символ состоит из 2 битов, поэтому для каждого пакета произвольным образом генерируется 960 битов. В случае 16КАМ при передаче одного пакета передается 480 символов, и, если 480 символов равномерно генерируются как 120 внутренних символов, 240 промежуточных символов и 120 внешних символов, то средняя мощность 480 символов в одном пакете будет равна 1 (<S_j>=1). Однако в общем случае, вследствие особенностей данных в одном пакете не происходит вышеуказанного равномерного генерирования 480 символов как 120 внутренних символов, 240 промежуточных символов и 120 внешних символов. Например, в случае генерирования всех 1920 битов, образующих 480 символов, равными 0, на амплитудно-фазовой диаграмме по фиг.1 каждый из 480 символов будет представлять собой внутренний символ A+iA (i - мнимая единица). Таким образом, средняя мощность <S_j> 480 символов оказывается равной 0,2 (<S_j>=0,2). Когда средняя мощность <S_j> 480 символов равна 0,2, принимающая сторона не может не оценить среднюю мощность <S_j> как 0,2 даже в отсутствие шума или искажения. Напротив, в случае генерирования всех 1920 битов, образующих 480 символов, равными 1, на амплитудно-фазовой диаграмме по фиг.1 каждый из 480 символов будет представлять собой внешний символ 3А+i3A, так что средняя мощность <S_j> 480 символов окажется равной 1,8 (<S_j>=1,8). Аналогично, когда средняя мощность <S_j> 480 символов равна 1,8, принимающая сторона не может не оценить среднюю мощность <S_j> как 1,8 даже в отсутствие шума или искажения. Неоднородную среднюю мощность сигнала передачи, которая не равна 1, называют «неравной средней мощностью».

Теперь опишем характеристику неравной средней мощности со ссылкой на фиг.2.

Фиг.2 представляет собой график, иллюстрирующий пример общей характеристики неравной средней мощности в случае применения 16КАМ. В частности, фиг.2 иллюстрирует функцию плотности вероятности (ниже именуемой ФПВ, PDF) для средней мощности пакета передачи в случае, когда на канал трафика приходится 90% мощности передачи, в предположении, что полная мощность передачи равна 1. В случае равномерного генерирования 480 символов как 120 внутренних символов, 240 промежуточных символов и 120 внешних символов при передаче одного пакета, средняя мощность р канала трафика оказывается равной 0,9 (P=A_d ²<S_d>=A_d ²=0,9). Однако, как отмечено выше, случай идеально равномерного генерирования 480 символов в виде 120 внутренних символов, 240 промежуточных символов и 120 внешних символов при передаче одного пакета встречается весьма редко. В целом, ФПВ представляет собой характеристику распределения с математическим ожиданием m=0,9 и средним квадратическим отклонением σ=0.0232.

Если мощность передачи, выделенная для канала трафика, составляет 90% полной мощности передачи (A_d ²=0,9), средняя мощность <S_d> символов канала трафика равна не 1, а 0,9, и принимающая сторона принимает символы канала трафика совместно с АБГШ, имеющим мощность 0,2 (<N>=0,2), то отношение мощностей канала трафика и пилот-канала детектируется способом накапливания с усреднением для канала трафика, который представляет собой общий способ детектирования отношения мощностей «вслепую», следующим образом. Здесь <N> - средняя мощность шума. Опишем процедуру детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала способом накаливания с усреднением.

Если предположить, что канал смешивается с АБГШ, то принимающая сторона принимает сигнал, который можно представить в виде

Rx=W_dA_dS_d+W_pA_pS_p+N (2)

Если из принятого сигнала Rx, выраженного уравнением (2), выделить сигнал канала трафика, то выделенный сигнал канала трафика выражается нижеприведенным уравнением (3). Чтобы выделить сигнал канала трафика из принятого сигнала Rx, принимающая сторона просто умножает принятый сигнал Rx на тот же код Уолша, который применялся к каналу трафика, для сужения спектра.

Rx_d=A_dS_d+N (3)

В уравнении (3), Rx_d - принятый сигнал, в котором учитывается только сигнал канала трафика. Чтобы вычислить канальный коэффициент усиления A_d для канала трафика, накопленную среднюю мощность вычисляют следующим образом:

P=A_d ²<S_d>+<N> (4)

В уравнении (4), Р - накопленная средняя мощность, т.е. накопленная средняя мощность канала трафика. Если в уравнении (4) предположить, что <S_d>=1 и <N>=0, т.е., если средняя мощность и мощность шума символов в пакете, переданном по каналу трафика, равны 1 и 0, соответственно, то накопленную среднюю мощность можно детектировать как P=A_d ²=0,9. Однако, если <S_d>=0,9 и <N>=0,2 согласно вышеизложенному предположению, то P=A_d ²<S_d>+<N>=1,01. В этом случае, P≠A_d ², что не дает возможность правильно детектировать A_d ².

Далее со ссылкой на фиг.3 приводится описание общей структуры приемника в системе мобильной связи.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример общей структуры приемника в системе мобильной связи. Согласно фиг.3, сигнал Rx приема, принятый приемником после прохождения канала с замиранием, т.е. после возникновения явления замирания, можно выразить в виде

Rx=α·(W_dA_dS_d+W_pA_pS_p)e^-iθ+N (5)

В уравнении (5), αe^-iθ выражает искажение амплитуды и фазы, которое вносит канал с замиранием. В частности, α выражает амплитудное искажение, а e^-iθ выражает фазовое искажение. Другие компоненты уравнения (5) идентичны тем, которые описаны в связи с уравнением (1).

Сигнал Rx приема, выраженный уравнением (5), поступает на блок 310 сужение спектра, и блок 310 сужения спектра сужает спектр сигнала Rx приема эффективным кодом расширения спектра с целью разделения сигнала Rx приема на сигнал канала трафика и сигнал пилот-канала и выдает сигнал канала трафика на компенсатор 320 канала, а сигнал пилот-канала - на блок 330 оценки канала. То есть, блок 310 сужения спектра сужает спектр сигнала Rx приема с использованием того же кода расширения спектра, который применялся к каналу трафика на передатчике, для выделения сигнала канала трафика из сигнала Rx приема и выдает сигнал канала трафика на компенсатор 320 канала. Кроме того, блок 310 сужения спектра сужает спектр сигнала Rx приема с использованием того же кода расширения спектра, который применялся к пилот-каналу на передатчике, для выделения сигнала пилот-канала из сигнала Rx приема и выдает сигнал пилот-канала на блок 330 оценки канала. Сигнал канала трафика, выдаваемый блоком 310 сужения спектра, выражается как αА_dS_dе^-iθ+N, а сигнал пилот-канала, выдаваемый блоком 310 сужения спектра, выражается как αА_pS_pе^-iθ+N.

При этом, блок 330 оценки канала, в идеальном случае, детектирует А_рαе^-iθ посредством умножения сигнала пилот-канала на символ S_p*=1-i, комплексно-сопряженный к символу S_p=1+i пилот-канала, что заранее согласовано между передатчиком и приемником, и нормирования результата умножения, после чего выдает комплексно-сопряженное значение канала с замиранием, и это комплексно-сопряженное значение выражается следующим образом:

(A_pαe^-iθ)^* (6)

В результате сигнал (A_pαe^-iθ)^*, выдаваемый блоком 330 оценки канала, является значением оценки пилот-канала с учетом явления замирания. Блок 330 оценки канала выдает (A_pαe^-iθ)^* на компенсатор 320 канала и детектор 340 отношения мощностей. Детектор 340 отношения мощностей выступает в роли детектора отношения мощностей канала трафика и пилот-канала для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала.

Компенсатор 320 канала осуществляет канальную компенсацию в канале трафика, используя сигнал (A_pαe^-iθ)^*, выдаваемый блоком 330 оценки канала, и сигнал канала трафика, прошедший канальную компенсацию, выражается в виде

(αA_dS_de^-iθ+N)x(A_pαe^-iθ)^*=|α|²A_dA_pS_d+N′ (7)

Компенсатор 320 канала генерирует сигнал компенсации канала |α|²A_dA_pS_d+N′ посредством умножения сигнала αA_dS_de^-iθ+N канала трафика с суженным спектром на сигнал (A_pαe^-iθ)^* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала, и выдает сгенерированный сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала на детектор 340 отношения мощностей. Таким образом, сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, является сигналом, скомпенсированным по фазе путем умножения сигнала αA_dS_de^-iθ+N канала трафика, выдаваемого блоком 310 сужения спектра, на сигнал (A_pαe^-iθ)^* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала. Детектор 340 отношения мощностей детектирует отношение мощностей канала трафика и пилот-канала, используя прошедший канальную компенсацию сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (A_pαe^-iθ)^* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала.

Опишем работу детектора 340 отношения мощностей.

Детектор 340 отношения мощностей сначала детектирует накопленную среднюю мощность сигнала |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала, выдаваемого компенсатором 320 канала. Накопленная средняя мощность сигнала |α|A_dA_pS_d+N′ компенсации канала выражается в виде

|α|⁴(A_dA_p)²<S_d>+<N′> (8)

Согласно уравнению (8), в идеальном случае, когда <S_d>=1 и <N′>=0, можно точно детектировать |α|⁴(A_dA_p)². Однако, в реальной среде передачи радиоканала, <S_d>≠1 и <N′>≠0, поэтому уравнение (8) можно переписать в виде

(9)

Накопленная средняя мощность выражается в уравнении (9) как , поскольку при <S_d>≠1 и <N′>≠0 она отличается от накопленной средней мощности |α|⁴(A_dA_p)² в идеальном случае. Квадратный корень из накопленной средней мощности, представленной уравнением (9), выражается в виде

(10)

Детектор 340 отношения мощностей детектирует отношение мощностей канала трафика и пилот-канала, вычисляя квадратный корень из накопленной средней мощности, указанной в уравнении 10, и квадрат сигнала (A_pαe^-iθ)^* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, что можно выразить в виде

(11)

Согласно уравнению (11), при <S_d>≠1 и <N′>≠0 выходной сигнал детектора 340 отношения мощностей содержит не только отношение мощностей канала трафика и пилот-канала, но также компонент ошибки. Кроме того, поскольку <S_d>≠1, предположим, что <S_d>=1+Δ<S_d>. Тогда выходной сигнал детектора 340 отношения мощностей можно выразить в виде

(12)

В уравнении (12) компонент ошибки равен .

Демодулятор 350 принимает сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и преобразует сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала согласно нижеприведенному уравнению (13).

(13)

Прежде чем реально демодулировать сигнал канала трафика, демодулятор 350 разделяет сигнал компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, на сигнал канала трафика и шумовой компонент путем деления сигнала компенсации канала на сигнал, выдаваемый детектором 340 отношения мощностей, и это можно выразить следующим образом:

(14)

В уравнении (14) N′′ - шумовой компонент.

Затем демодулятор 350 осуществляет побитовую демодуляцию сигнала, выраженного уравнением (14), используя амплитудно-фазовую диаграмму, описанную со ссылкой на фиг.1, и выдает результат демодуляции на турбодекодер 360. Турбодекодер 360 декодирует выходной сигнал демодулятора 350 по схеме турбодекодирования, соответствующей схеме турбокодирования, применяемой на передатчике, и выводит биты исходной информации.

Согласно описанному выше, когда не удается удалить мощность шума, примешанного к принятому сигналу, общий способ детектирования отношения мощностей «вслепую», в частности, способ детектирования отношения мощностей «вслепую», основанный на способе накопления с усреднением, испытывает трудности в осуществлении точного детектирования отношения мощностей «вслепую» по причине мощности шума. То есть из-за наличия шумового компонента в сигнале, выдаваемом детектором 340 отношения мощностей в качестве компонента мощности, что явствует из уравнения (12), возникают затруднения в удалении этого шумового компонента. Кроме того, способ накопления с усреднением может непосредственно сталкиваться с проблемой неравной средней мощности и является чувствительным к явлению замирания, что затрудняет детектирование отношения мощностей «вслепую». При передаче сигнала с использованием схемы модуляции высокого порядка в системе связи ВСПДН, общий способ детектирования отношения мощностей «вслепую», в частности, способ накопления с усреднением, испытывает трудности в модуляции передаваемого сигнала.

Сущность изобретения

Итак, задачей настоящего изобретения является предоставление устройства и способа детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала в системе мобильной связи для высокоскоростной передачи данных.

Другой задачей настоящего изобретения является предоставление устройства и способа детектирования отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала для минимизации проблемы неравной средней мощности в системе мобильной связи для высокоскоростной передачи данных.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление устройства и способа детектирования отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала для минимизации ошибки, обусловленной шумовым компонентом, в системе мобильной связи для высокоскоростной передачи данных.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление устройства и способа детектирования отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала для минимизации ошибки, обусловленной каналом с замиранием, в системе мобильной связи для высокоскоростной передачи данных.

Для решения этих и других задач изобретение предоставляет устройство для детектирования отношения мощностей первого канала и второго канала в системе мобильной связи. Устройство содержит блок оценки канала для генерирования первого сигнала путем осуществления оценки канала с использованием сигнала первого канала; компенсатор канала для генерирования второго сигнала путем канальной компенсации сигнала второго канала с использованием первого сигнала; и детектор отношения мощностей для генерирования абсолютных значений мощностей символов, составляющих второй сигнал, выбора абсолютных значений на эффективном отрезке после сортировки абсолютных значений по величине, вычисления среднего значения выбранных абсолютных значений, вычисления квадрата абсолютного значения первого сигнала и генерирования отношения мощностей с использованием отношения среднего значения к квадрату абсолютного значения первого сигнала.

Для решения вышеозначенных и других задач, изобретение предоставляет способ детектирования отношения мощностей первого канала и второго канала в системе мобильной связи. Способ содержит этапы, на которых генерируют сигнал первого канала посредством оценивания канала с использованием сигнала первого канала; генерируют второй сигнал путем канальной компенсации сигнала второго канала с использованием первого сигнала; и генерируют абсолютные значения мощностей символов, составляющих второй сигнал, выбирают абсолютные значения на эффективном отрезке после сортировки абсолютных значений по величине, вычисляют среднее значение выбранных абсолютных значений, вычисляют квадрат абсолютного значения первого сигнала и генерируют отношение мощностей, используя отношение среднего значения к квадрату абсолютного значения первого сигнала.

Перечень фигур чертежей

Вышеозначенные и другие задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания, приведенного в сочетании с прилагаемыми чертежами, в которых:

фиг.1 - график, иллюстрирующий пример общей амплитудно-фазовой диаграммы для 16КАМ;

фиг.2 - график, иллюстрирующий пример общей характеристики неравной средней мощности в случае применения 16КАМ;

фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая пример общей внутренней структуры приемника в системе мобильной связи;

фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая пример внутренней структуры устройства детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая пример эффективного отрезка в случае 16КАМ для практического применения изобретения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - логическая блок-схема, иллюстрирующая пример процедуры детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая пример внутренней структуры устройства детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая другой пример внутренней структуры устройства детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - логическая блок-схема, иллюстрирующая пример процедуры детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - логическая блок-схема, иллюстрирующая другой пример процедуры детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - график, иллюстрирующий пример частоты появления ошибочных кадров в случае применения способа детектирования отношения мощностей канала трафика к мощности пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Опишем более подробно несколько вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Для простоты, мы не станем подробно описывать известные функции и конфигурации.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример внутренней структуры устройства детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Следует заметить, что согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.4, применяется та же структура приемника, что и общая структура приемника, описанная со ссылкой на фиг.3, за исключением того, что структура детектора 340 отношения мощностей модифицирована в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения для обеспечения эффективного детектирования отношения мощностей, т.е. детектирования отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала. Поэтому, следует заметить, что входные/выходные сигналы блока 310 сужения спектра, компенсатора 330 канала и блока 330 оценки канала по существу идентичны входным/выходным сигналам, описанным в разделе «Предшествующий уровень техники». Хотя для удобства объяснения «слепой» детектор отношения мощностей, соответствующий изобретению, обозначен той же позицией, что и детектор 340 отношения мощностей, описанный в разделе «Предшествующий уровень техники», они функционируют по-разному.

Согласно фиг.4 детектор 340-1 отношения мощностей, описанный со ссылкой на фиг.3, принимает сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (A_pαe^-iθ)^* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала. Детектор 340-1 отношения мощности разделяет сигнал |α|²A_dA_pS_d+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, на действительную часть (синфазный компонент I) и мнимую часть (квадратурный компонент Q), что выражается в виде

(15)

На основании уравнения (15) действительную часть и мнимую часть можно записать так:

(16)

В случае применения 16-позиционной квадратурной амплитудной модуляции (16КАМ) все символы на амплитудно-фазовой диаграмме, описанной со ссылкой на фиг.1, имеют амплитуды А и 3А. Таким образом, поскольку действительная часть и мнимая часть каждого символа удовлетворяют условию , они также удовлетворяют условию . Хотя настоящее изобретение можно применять на практике с использованием других схем модуляции более высокого порядка, например, 64КАМ, не выходя при этом за рамки объема изобретения, для удобства объяснения изобретение будет описано применительно к 16КАМ.

В случае 16КАМ действительная часть и мнимая часть сигнала компенсации канала могут принимать значение А или 3А, что выражается следующим образом:

A_term = (A_dA_p)A, 3A_term = (A_dA_p)3A (17)

Поэтому, когда абсолютные значения действительной части и мнимой части сигнала компенсации канала, описанные в связи с уравнением (16), вычисляют, а затем классифицируют на А и 3А, что описано уравнением (17), они выражаются следующим образом:

(18)

Абсолютные значения действительной части и мнимой части сигнала компенсации канала согласно уравнению (18) вычисляют потому, что при вычислении абсолютных значений на амплитудно-фазовой диаграмме все символы можно классифицировать на А и 3А. В уравнении (18), n выражает порядок соответствующего символа среди символов, составляющих один пакет, и n принимает значение от 1 до количества символов, составляющих пакет, например, от 1 до 480. Количество символов, составляющих один пакет, предполагается равным 480, потому что система связи, применяющая высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (ниже именуемая «система связи ВСПДН»), которая является системой связи для высокоскоростной передачи данных, обычно передает 480 символов на пакет с использованием коэффициента расширения спектра (КРС) КРС=16. Кроме того, поскольку количество символов, составляющих один пакет, равно 480, в каждом временном слоте передают 160 символов. Передача 160 символов в каждом временном слоте объясняется тем, что в системе связи ВСПДН один временной интервал передачи (ВИП) состоит из 3 временных слотов. Когда и действительную часть, и мнимую часть, выраженные в уравнении (18), непрерывно раздельно сортируют от их минимального значения до максимального значения, а затем рассортированные значения делят на две равные части, рассортированные значения можно разделить на меньшие значения и большие значения. Опорная точка, относительно которой рассортированные значения делятся пополам, является точкой, где количество символов в одном пакете оказывается равным S от общего их числа в пакете. Таким образом, поскольку изобретение применяется к системе связи ВСПДН, опорной точкой оказывается граничная точка между 240-м символом и 241-м символом среди 480 символов. Кроме того, при разделении рассортированных значений на две равные части, часть, содержащую меньшие значения, будем обозначать «low_part», а часть, содержащую большие значения, будем обозначать «high_part».

Опишем low_part и high_part со ссылкой на фиг.5.

Фиг.5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример эффективного отрез