CN1334658A - 用于异步cdma通信系统中移动站的导频信道功率测量装置 - Google Patents

Abstract

一种功率测量装置,用于在利用分集技术的异步码分多址(CDMA)通信系统中由移动站测量基站的发射功率。该功率测量装置包括扰码发生器,用于产生分配给每个所述基站的扰码;乘法器,用于对由扰码扩频的所接收导频信道信号解扩;积分器,用于通过对导频码元每个时隙周期的解扩导频信道信号积分获得该信号幅度,并且在每个时隙周期结束时输出该幅度;平方器,用于通过对该幅度平方获得该信号功率数值;延时装置,用于将功率数值延时一个时隙周期;一个加法器,用于将所述平方器输出的功率数值与所述延时装置提供的功率数值相加;开关,用于在每两个时隙结束时连接到该加法器。

Description

用于异步CDMA通信系统中移 动站的导频信道功率测量装置

本发明总的涉及移动站的功率测量装置，用于测量异步码分多址(CDMA)通信系统中基站发射的导频信道信号的功率。更具体地，本发明涉及移动站的功率测量装置，用于当移动站接收与多个扩频导频信道信号组合的导频信道信号时，利用分集技术测量每个基站的发射功率，该信号在由分配给每个基站的扰码和多个天线码型扩频之后由每个基站的天线单独发射。

各种多址通信系统已经使用单一天线在基站与移动站之间传输数据。在这种情况下，如果传输信道遇到衰落，会出现的涉及通信质量下降的严重问题，造成几个数据组的破坏。所提出的问题已经通过利用发射分集技术解决，在该技术中数据或信息通过至少两个天线传输。即，由于衰落的不良影响引起的移动通信系统通信质量已经由分集技术改善。在第三代移动通信系统中，基站通过两个天线发射相同数据的发射分集技术已经被建议使数据发射和接收的容量最大。

由欧洲企业建议的第三代移动通信系统(称为3GPP)也已经要求基站使用分集技术使数据发射/接收容量最大。可是，由于尺寸太小不能结合两个天线，所以移动站不能利用分集技术。另一方面，即使移动站结合两个天线，因为两个天线之间的距离太短，分集增益太小。移动站利用分集技术的另一个缺点是移动站的尺寸和制造成本。考虑上述问题，一般只有基站能够利用分集技术。

图1表示一个移动通信系统，其中移动站16接收无线电移动通信系统中基站通过天线发射的信号。如图1所示，移动站16可以不仅接收移动站所在小区10中基站13发射的信号，而且接收相邻小区11和12中基站14、15分别发射的信号。通常，相邻小区11和12中基站14、15发射的信号强度比移动站16所在小区10基站的信号强度弱。可是，当移动站接近相邻小区11和12中基站14、15的边界时，移动站所在小区10基站13发射的信号强度越弱，相邻基站发射的信号强度越强。因此，移动站16必须经常不仅测量移动站位于的基站13发射的导频信号功率，而且测量相邻基站14、15的导频信号功率，以便确定执行切换的时间。

图2表示当基站通过两个天线发射相同导频信道信号时用于区别天线的天线码元码型结构。按照3GPP规范，一个物理信道的帧包括多个时隙(例如15个时隙)并且具有特定时间长度(例如10毫秒)。帧中每个时隙的数据由扰码发生器(未显示)产生的扰码扩频到多个码片上(例如256个码片)。每个导频码元也由扰码扩频到256个码片上。每个天线码元的扩频256个码片由天线码型码元扩频到导频信道上。第一天线码元码型包括15个符号全部相同的时隙，而第二天线码元包括每对两个时隙具有相反符号的15个熟悉。换句话说，时隙2、3、6、7、10、11、14和15与帧中其它时隙相比具有相反的符号。

图3表示了利用分集技术的基站通过两个天线同时发射由图2的天线码元码型扩频的导频信道信号。参照图3，由全部1组成的未调制的导频码元在乘法器301中由正交可变扩展系数码(OVSF)扩频。乘法器301输出的扩频的导频码元在乘法器302和303中由扰码发生器304产生的I/Q扰码扩频到每个码元256个码片。I/Q扰码是分配给每个基站的数字数据序列。乘法器302和303输出的每个扩频I/Q信号在分别在乘法器307和308中通过乘以第一天线码元码型发生器305提供的第一天线码元码型扩频到第一导频信道信号。乘法器302和303输出的每个扩频I/Q信号也在分别在乘法器309和310中通过乘以第二天线码元码型发生器308提供的第二天线码元码型扩频到第二导频信道信号上。对应第一天线码元码型扩频的扩频后I/Q信号的第一导频信道信号在加法器311中被合并，在调制器(未显示)中频率调制后通过第一天线313发射。对应第二天线码元码型扩频的扩频后I/Q信号的第二导频信道信号在第二加法器312中被合并，在调制器(未显示)中频率调制后通过第二天线314发射。

如上所述，基站通过两个天线分别发射由两个天线码元码型扩频的扩频导频信道信号。因此，当移动站利用IS-95的方法测量导频信道信号功率时，移动站必须所接收导频信道信号分成第一和第二导频信道信号。这是因为由移动站所接收的导频信道信号包括第一天线码元码型扩频的第一导频信道信号和第二天线码元码型扩频的第二导频信道信号。移动站累计至少两个时隙周期的所接收导频信道信号，以便分开第一和第二导频信道信号。当测量基站第一天线发射的第一导频信道信号功率时，移动站对帧中每两个时隙的所接收导频信道信号解扩，例如图2中第一天线码元码型的时隙对AA，以便移动站能够从收具有合并的第一和第二导频信道信号的所接收导频信道信号中消除基站第二天线发射的第二导频信道信号。可是，该方法不测量基站第二天线发射的第二导频信道信号的功率。因此，即使基站第二天线发射的导频信道信号具有比第一天线更高的功率，移动站可能根据第一天线发射的第一导频信道信号功率作出错误的切换决定。

如图5所示，在接收了组合基站扩频的第一和第二导频信道信号的导频信道信号之后，移动站可以通过用第一或第二天线码元码型乘以所接收导频信道信号将第一或第二导频信道信号从所接收导频信道信号中分开。由移动站所接收的I/Q导频信道信号在乘法器501和506中由乘法器502和507产生的信号解扩，以便从解扩的导频信道信号中分开第一导频信道信号。乘法器502和507产生的信号通过将扰码发生器505产生的扰码乘以第一天线码元码型获得，而第一天线码元码型在移动站第一天线码元码型发生器510中产生。所接收I/Q导频信道信号也在乘法器504和509中由乘法器503和508产生的信号解扩，以便从解扩导频信道信号中分开第二导频信道信号。乘法器503和508产生的信号通过将扰码发生器505产生的扰码乘以第二天线码元码型获得，而第二天线码元码型在移动站第二天线码元码型发生器511中产生。利用上述方法，移动终端通过天线所接收的导频信道信号被分别分成第一和第二导频信道信号。每个分开的第一和第二导频信道信号在积分器512、513、514、515中每两个时隙进行积分。积分器输出的数值在平方器520、521、522、523中相乘，分别在相异合并器524、525中相异合并。即，获得基站两个天线发射的每个导频信道信号的功率。结果，在加法器526中合并两个天线每个导频信道信号的功率，因此不论在每两个时隙中每个天线接收功率的比值如何，移动站可以测量基站导频信道信号的整个功率。可是，该方法必须使所接收导频信道信号分成第一和第二导频信道信号，因为通过移动终端天线所接收的导频信道信号是第一和第二导频信道信号的组合。因此，这些例如产生两个天线码元码型和对所接收信号解扩的步骤是移动站的硬件结构更复杂。积分器512、513、514和515必须积分对应一个码元周期的512个码片(即，两倍的256码片)，所以设计电路中的限制导致对例如衰落、频率误差等条件下功率测量的不良影响。

因此，本发明目的是提供一种功率测量装置，用于在异步码分多址(CDMA)通信系统中由移动站测量基站发射的导频信道信号功率。

本发明的另一个目的是提供一种移动站功率测量装置，用于接收多个导频信道信号组成的导频信道信号，利用分集技术测量每个基站发射的功率。

本发明的又一个目的是提供一种装置，用于确定基站是否使用分集技术。

按照本发明的一个方面，提供一种用于异步码分多址(CDMA)通信系统中移动终端的功率测量装置。每个基站在分配给每个基站的扰码上扩频导频信道码元，和由多个天线码元码型将扩频的导频码元扩频到多个导频信道信号上。基站通过多个天线分别发射多个导频信道信号，其中至少一个导频信道信号被扩频到第一天线码元码型上，该码型由符号全部相同的个时隙组成，至少另一个导频信道信号被扩频到另一个天线码元码型多上，该码型是多个时隙组成的帧，其中每对时隙的两个时隙具有相互相反的符号。当移动站接收被扩频的多个导频信道信号组成的导频信道信号时，用于测量每个基站发射功率的功率测量装置包括：多个扰码发生器，用于产生分配给每个上述基站的扰码；多个乘法器，用于对扰码扩频的所接收导频信道信号解扩；多个积分器，用于通过对每个时隙周期导频码元的解扩导频信道信号积分获得信号幅度，并且在每个时隙周期结束时输出该幅度；多个平方器，用于通过对幅度平方获得信号功率数值；一个延时器，用于对一个时隙周期的功率数值延时；一个加法器，用于将所述平方器输出的功率数值与所述延时器提供的功率数值相加；和开关，用于在每两个时隙结束时连接到所述加法器。

当结合附图阅读下列详细说明时，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更明显，图中：

图1表示一个移动通信系统，其中基站利用发射分集技术发射信号给移动站；

图2表示区别两个天线的天线码元码型结构；

图3表示方框图，表示现有技术由基站通过两个天线产生和发射的导频信道信号；

图4表示方框图，表示码分多址(CDMA)通信系统中移动站结构；

图5表示方框图，表示现有技术的功率测量装置结构；

图6表示方框图，表示按照本发明的功率测量装置结构。

下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。在下列说明中，提出指定细节的号码提供对本发明的更彻底的理解。可是应当清楚，对于本领域技术人员可以脱离这些特定细节实现本发明。在其它例子中，没有描述公知的功能和结构，以便不使本发明混乱。

图6表示了按照本发明优选实施例的测量导频信道信号功率的功率测量装置结构。图6的功率测量装置被包含在图4的每个数字数据接收机404、405和406中。

参照图4和6，移动站通过天线401接收第一和第二导频信道信号组成的导频信道信号。所接收导频信道信号通过RF处理器402和A/D转换器403转换为I/Q数字信号，如图4所示。被转换的I/Q信号被施加到图6描述的结构的每个数字数据接收机中。如图6所示，在乘法器610和602中由扰码发生器605产生的I/Q扰码对I/Q信号进行扩频。由第一天线码元发生器606产生的第一天线码元码型在单元611的乘法器603和604中扩频之后，来自乘法器601和602的每个扩频后I/Q信号被提供给积分器607和608。积分器612的积分器607和608在对应每个导频码元的每个时隙周期对解扩的I/Q信号积分256个码片，然后输出代表导频信道信号幅度的I/Q信号。积分器607和608输出的I/Q信号通过开关614和615分别被提供给平方器613的平方器609和610，该开关在每个时隙周期的结束时连接。为获得每个时隙周期的导频信道信号功率，由积分器607、608提供的信号幅度由平方器613的平方器609和610相乘并且由加法器616相加。由加法器616输出的一个时隙周期的导频信道信号的功率数值在延时装置617中被延迟到下个时隙。加法器618将加法器616提供的下个时隙导频信道信号功率数值与延时装置617延时一个时隙并且输入的功率数值相加。加法器(616)提供的代表两个时隙周期功率数值的信号或信息被开关(619)提供给处理器(未显示)，该开关在每两个时隙结束时连接，然后发射给基站。即，本领域技术人员容易理解，相异加法器618输出的信息对应每个导频信道信号两个功率数值的组合，该导频信道信号由基站的两个天线分别通过两个时隙发射。

另外，本领域技术人员也应当理解，可以不用第一天线码元码型发生器606和乘法器603、604实现本发明。

按照本发明的优选实施例，现在将说明移动站测量基站两个天线发射的导频信道信号功率的测量步骤。

假设，基站两个天线发射的总功率数值是1，由移动站所接收的每个导频信道信号的功率比描述为1－x∶x。因此，功率数值x的范围可以是0到1之间。如果x＝0，基站只在单一天线上发射信号或没有利用分集技术。

移动站通过天线接收第一和第二信道信号组成的导频信道信号；所接收导频信道信号被分成I/Q信号，和在图6的乘法器610、602中用扰码解扩为256个码片。解扩I/Q信号在积分器612中对每个时隙周期积分，以获得导频信道信号的幅度。通常，由于P(功率)∝A²(幅度)和第一和第二导频信道信号组成的导频信道信号，对应帧中1、4、5、8、9、12和13时隙的信号幅度数值描述为·1－x＋·x。时隙周期2、3、6、7、10、11和14每个的信号幅度是·1－x－·x，因为第二导频信道信号具有与上述时隙相反的符号。通常，由于15时隙周期的幅度不使用对应帧中15时隙的256个码片，可以不解扩。平方器613平方积分器612提供的幅度以便获得导频信道信号的功率。因此，代表1、4、5、8、9、12和13每个时隙功率的数值对应1＋2·x(1－x)，而代表2、3、6、7、10、11和15每个时隙功率的数值对应1－2·x(1－x)。因此，平方器613的每个平方器609和610以及延时器617输出的两个功率数值的组合数值等于2，即1＋2·x(1－x)＋1－2·x(1－x)＝2。结果，无论基站两个天线发射的功率比如何，移动站测量每个第一和第二导频信道信号的功率。因此，移动站任何基站的总功率，而不论任何基站的发射形式或移动站所接收两个天线的功率比如何。

提供优选实施例的上述说明使本领域技术人员制造或利用本发明。对于本领域技术人员来说，对优选实施例的各种修改是显而易见的，在此定义的总原理可以应用于其它实施例中。例如，第一天线码元码型发生器可以替代第二天线码元码型发生器。另外，扩频所接收导频信道信号的扰码发生器和天线码元码型发生器的位置可以改变。另外，即使天线码元码型的数量大于3，移动站也可以通过利用本发明的装置测量任何基站的总功率。因此，本发明不人为地限制在所示的实施例中，而是由权利要求书的范围和精神所限定。

Claims (12)

1.在利用分集技术的异步码分多址(CDMA)通信系统中，一种用于移动站测量基站发射功率的功率测量装置包括：

多个扰码发生器，用于产生分配给每个所述基站的扰码；

多个乘法器，用于对由该扰码扩频的所接收导频信道信号解扩；

多个积分器，用于通过对导频码元每个时隙周期的解扩导频信道信号积分获得导频信号信号幅度，并且在每个时隙周期结束时输出每个幅度；

多个平方器，用于通过对每个幅度平方获得导频信道信号的功率数值；

一个延时装置，用于将功率数值延时一个时隙周期；

一个加法器，用于将所述平方器输出的功率数值与所述延时装置提供的功率数值相加；和

至少一个开关，用于在每两个时隙结束时连接所述加法器。

2.在异步码分多址(CDMA)通信系统中，其中每个基站将导频信道码元扩频到分配给每个基站的扰码上，而每个所述扩频的导频信道码元被多个天线码元码型扩频到多个导频信道信号上，和其中每个基站通过多个天线分别发射扩频的多个导频信道信号，其中至少一个包括符号全部相同的多个时隙组成的帧的导频信道信号由第一天线码元码型扩频，而至少有另一个包括每对时隙的两个时隙具有一个相反符号的多个时隙组成的帧的导频信道信号由第二天线码元码型扩频，当移动站接收包括扩频的多个组合的导频信道信号的导频信道信号时，用于测量基站发射功率的一个功率测量装置包括：

多个扰码发生器，用于产生分配给每个所述基站的扰码；

多个乘法器，用于对由该扰码扩频的所接收导频信道信号解扩；

多个积分器，用于通过对导频码元每个时隙周期的解扩导频信道信号积分获得导频信号信号幅度，并且在每个时隙周期结束时输出每个幅度；

多个平方器，用于通过对每个幅度平方获得导频信道信号的功率数值；

一个延时装置，用于将功率数值延时一个时隙周期；

一个加法器，用于将所述平方器输出的功率数值与所述延时装置提供的功率数值相加；和

至少一个开关，用于在每两个时隙结束时连接所述加法器。

3.权利要求2的功率测量装置，进一步包括位于所述积分器和平方器之间的多个开关，用于在一个时隙的结束时连接。

4.权利要求2的功率测量装置，进一步包括位于所述扰码发生器和所述积分器之间的天线码元码型发生器，用于产生第一天线码元码型和第二天线码元码型。

5.权利要求2的功率测量装置，其中所述导频信道码元由扰码扩频到256个码片上。

6.权利要求2的功率测量装置，其中所述积分器累计解扩的导频信道信号的256个码片。

7.权利要求2的功率测量装置，其中所述天线码元码型是15时隙组成的一帧。

8.权利要求2的功率测量装置，其中第一天线码元码型是时隙全部具有相同符号的15个时隙组成的一帧，而所述第二天线码元码型是2、3、6、7、10、11、14、15时隙具有和剩余时隙相反符号的15个时隙组成的一帧。

9.权利要求2的功率测量装置，其中所述导频信道信号帧中的第15时隙不扩频。

10.在异步码分多址(CDMA)通信系统中，其中基站将导频信道码元扩频到分配给每个基站的扰码上，并且通过至少两个天线发射第一和第二导频信道信号，在导频信道信号中扩频的导频信道码元被第一和第二天线码元码型分别扩频，其中第一天线码元码型是时隙全部具有相同符号的15个时隙组成的一帧，而第二天线码元码型是每对时隙的两个时隙具有相互相反符号的15个时隙组成的一帧，一种功率测量装置，用于当移动站天线接收其中来自基站的扩频第一和第二导频信道信号被组合的导频信道信号时，测量每个所述基站的发射功率，该功率测量装置包括：

多个扰码发生器，用于产生分配给每个所述基站的扰码；

多个乘法器，用于对由该扰码扩频的所接收导频信道信号解扩；

多个积分器，用于通过对导频码元每个时隙周期的解扩导频信道信号积分获得解扩导频信号幅度，并且在每个时隙周期结束时输出每个幅度；

平方器装置，用于通过对幅度平方获得解扩信号的功率数值；

一个延时装置，用于将所述平方器装置输出的功率数值延时一个时隙周期；

一个加法器，用于将所述平方器装置输出的功率数值与来自所述延时装置的功率数值相加；和

开关装置，用于在每两个时隙结束时刻切换到所述加法器。

11.在异步码分多址(CDMA)通信系统中，其中基站将导频信道码元扩频到分配给每个基站的扰码上并且通过至少两个天线发射第一和第二导频信道信号，在导频信道信号中扩频的导频信道码元被第一和第二天线码元码型分别扩频，其中第一天线码元码型是时隙全部具有相同符号的15个时隙组成的一帧，而第二天线码元码型是每对时隙的两个时隙具有相互相反符号的15个时隙组成的一帧，一种功率测量装置，用于当移动站接收其中来自基站的扩频第一和第二导频信道信号被组合的导频信道信号时测量每个所述基站的发射功率，该功率测量装置包括：

至少一个扰码发生器，用于产生分配给每个所述基站的扰码；

至少一个乘法器，用于对由I/Q扰码扩频的所接收导频信道信号解扩；

至少一个积分器，用于通过对对应每个导频码元的每个时隙周期的解扩I/Q导频信道信号积分，并且在每个时隙周期结束时刻输出所获得的幅度；

至少一个平方器装置，用于对至少一个所述积分器输入的I/Q信号的积分数值平方；

一个第一加法器，用于通过将每个所述I/Q信号的平方数值相加获得I/Q信号的功率数值；

一个延时装置，用于将所述第一加法器输入的功率数值延时一个时隙周期；

一个第二加法器，用于将所述第一加法器输出的功率数值与所述延时装置延时一个时隙的功率数值相加；和

开关装置，用于在每两个时隙结束时刻切换到所述第二加法器。

12.在包含利用分集技术的基站的异步码分多址(CDMA)通信系统中，所述基站将导频信道信号由天线码元码型扩频，在天线码元码型中至少一个天线码元码型具有全部相同的符号而另一个天线码元码型由具有相互相反符号的多个码元对组成，所述基站通过至少两个天线发射毒品的导频信道信号，一种用于移动站通过利用导频信道信号测量每个基站总功率的功率测量装置，包括：

扰码发生器，用于产生分配给每个所述基站的扰码；

乘法器，用于通过将导频信道信号与扰码相乘对所接收导频信道信号解扩成为I/Q信号；

积分器，用于通过对对应每个导频码元的每个时隙周期的解扩I/Q导频信道信号积分，并且在每个时隙周期结束时刻输出所获得的幅度；

平方器装置，用于对所述积分器输入的I/Q信号的积分数值平方；

延时装置，用于将所述平方器装置输入的功率数值延时一个时隙周期；

一个加法器，用于将所述平方器装置输出的功率数值与所述延时装置提供的功率数值相加；和

开关装置，用于在每两个时隙结束时刻切换到所述加法器。

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