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 Рвн=2А2, мощность восьми промежуточных символов амплитудно-фазовой диаграммы равна Рпр=10А2, и мощность четырех внешних символов амплитудно-фазовой диаграммы равна Рвн=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 Рполн будет равна 1. В нижеследующем описании предполагается, что А=0,3162, отдельный символ обозначается Sj, и мощность соответствующего символа обозначается <Sj>. 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, <Sd> 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=WdAdSd+WpApSp (1)
В уравнении (1) Wj - код Уолша, который является кодом расширения спектра, а именно, Wd - код Уолша, используемый для канала трафика, а Wp - код Уолша, используемый для пилот-канала. Далее, в уравнении (1) Aj - канальный коэффициент усиления, а именно, Ad - канальный коэффициент усиления для канала трафика, и Ap - канальный коэффициент усиления для пилот-канала. Кроме того, в уравнении (1) Sj - каждый из символов, образующих пакет, что указано выше, а именно, Sd - символ в канале трафика, и Sp - символ в пилот-канале. Однако для Sp 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 (<Sj>=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 <Sj> 480 символов оказывается равной 0,2 (<Sj>=0,2). Когда средняя мощность <Sj> 480 символов равна 0,2, принимающая сторона не может не оценить среднюю мощность <Sj> 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 <Sj> 480 символов окажется равной 1,8 (<Sj>=1,8). Аналогично, когда средняя мощность <Sj> 480 символов равна 1,8, принимающая сторона не может не оценить среднюю мощность <Sj> 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=Ad 2<Sd>=Ad 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 (Ad 2=0,9), средняя мощность <Sd> 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=WdAdSd+WpApSp+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.
Rxd=AdSd+N (3)
В уравнении (3), Rxd - принятый сигнал, в котором учитывается только сигнал канала трафика. Чтобы вычислить канальный коэффициент усиления Ad для канала трафика, накопленную среднюю мощность вычисляют следующим образом:
P=Ad 2<Sd>+<N> (4)
В уравнении (4), Р - накопленная средняя мощность, т.е. накопленная средняя мощность канала трафика. Если в уравнении (4) предположить, что <Sd>=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=Ad 2=0,9. Однако, если <Sd>=0,9 и <N>=0,2 согласно вышеизложенному предположению, то P=Ad 2<Sd>+<N>=1,01. В этом случае, P≠Ad 2, что не дает возможность правильно детектировать Ad 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·(WdAdSd+WpApSp)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 αАdSdе-iθ+N, а сигнал пилот-канала, выдаваемый блоком 310 сужения спектра, выражается как αАpSpе-iθ+N.
При этом, блок 330 оценки канала, в идеальном случае, детектирует Арαе-iθ посредством умножения сигнала пилот-канала на символ Sp*=1-i, комплексно-сопряженный к символу Sp=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:
(Apαe-iθ)* (6)
В результате сигнал (Apαe-iθ)*, выдаваемый блоком 330 оценки канала, является значением оценки пилот-канала с учетом явления замирания. Блок 330 оценки канала выдает (Apαe-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 (Apαe-iθ)*, выдаваемый блоком 330 оценки канала, и сигнал канала трафика, прошедший канальную компенсацию, выражается в виде
(αAdSde-iθ+N)x(Apαe-iθ)*=|α|2AdApSd+N′ (7)
Компенсатор 320 канала генерирует сигнал компенсации канала |α|2AdApSd+N′ посредством умножения сигнала αAdSde-iθ+N канала трафика с суженным спектром на сигнал (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала, и выдает сгенерированный сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала на детектор 340 отношения мощностей. Таким образом, сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, является сигналом, скомпенсированным по фазе путем умножения сигнала αAdSde-iθ+N канала трафика, выдаваемого блоком 310 сужения спектра, на сигнал (Apαe-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|2AdApSd+N′, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (Apαe-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|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемого компенсатором 320 канала. Накопленная средняя мощность сигнала |α|AdApSd+N′ компенсации канала выражается в виде
|α|4(AdAp)2<Sd>+<N′> (8)
Согласно уравнению (8), в идеальном случае, когда <Sd>=1 и <N′>=0, можно точно детектировать |α|4(AdAp)2. Однако, в реальной среде передачи радиоканала, <Sd>≠1 и <N′>≠0, поэтому уравнение (8) можно переписать в виде
(9)
Накопленная средняя мощность выражается в уравнении (9) как 
, поскольку при <Sd>≠1 и <N′>≠0 она отличается от накопленной средней мощности |α|4(AdAp)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 (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, что можно выразить в виде
(11)
Согласно уравнению (11), при <Sd>≠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 <Sd>≠1, предположим, что <Sd>=1+Δ<Sd>. Тогда выходной сигнал детектора 340 отношения мощностей можно выразить в виде
(12)
В уравнении (12) компонент ошибки равен 
.
Демодулятор 350 принимает сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и преобразует сигнал |α|2AdApSd+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|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала. Детектор 340-1 отношения мощности разделяет сигнал |α|2AdApSd+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 = (AdAp)A, 3A_term = (AdAp)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 отрезка в 16КАМ для практического применения изобретения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.5, в отсутствие шума или явления замирания в радиоканале все символы в одном пакете сортируют от минимального значения до максимального значения в соответствии с их амплитудами. Затем рассортированные значения делят на две равные части low_part и high_part. В этом случае, low_part содержит символы, имеющие амплитуду А, а high_part содержит символы, имеющие амплитуду 3А. Однако в реальной среде передачи радиоканала отсутствие шума или явления замирания маловероятно, а также возникает проблема неравной средней мощности. Термин «неравная средняя мощность», описанный в разделе «Предшествующий уровень техники», относится к средней мощности в ситуации, когда средняя мощность сигнала передачи, передаваемого передатчиком, приобретает значение, отличное от 1. Поэтому, когда все символы в одном пакете рассортированы от минимального значения до максимального значения в соответствии с их амплитудами, и затем рассортированные значения поделены на две равные части low_part и high_part, low_part включает в себя не только символы, имеющие амплитуду А, но также символы, имеющие амплитуду 3А. Символы, имеющие амплитуду 3А, из состава low_part представляют собой символы, сгенерированные вследствие проблемы неравной средней мощности. Конечно, на фиг.5 символы, представленные А, среди символов, содержащихся в low_part, могут иметь либо значение А, либо значение, приближающееся к А в реальной среде передачи радиоканала, а символы, представленные 3А среди символов, содержащихся в high_part, могут иметь либо значение 3А, либо значение, приближающееся к 3А в реальной среде передачи радиоканала.
Теперь опишем подробно эффективный отрезок, проиллюстрированный на фиг.5.
Во-первых, символы в одном пакете подразделяются на компоненты синфазного (I) канала и компоненты квадратурного (Q) канала. Компоненты канала I, в свою очередь, делятся на low_part и high_part в соответствии с их амплитудой, и компоненты канала Q также делятся на low_part и high_part в соответствии с их амплитудой, что выражено нижеприведенным уравнением (19).
sort(|I|)=(low_part)I+(high_part)I
sort(|Q|)=(low_part)Q+(high_part)Q (19)
В уравнении (19), когда параметры α(n) замирания канала, применяемые ко всем символам в одном пакете, идеально равны, и <Sd>=1, т.е. в отсутствие проблемы неравной средней мощности и шумового компонента, части low_part, т.е. (low_part)I и (low_part)Q можно представить членами А. Однако в реальной среде передачи радиоканала, поскольку параметры α(n) замирания канала, применяемые ко всем символам в одном пакете, не равны, и <Sd>≠1, возникает проблема неравной средней мощности, и присутствует шумовой компонент. Поэтому, в этом случае low_part состоит из большого числа членов А и малого числа членов 3А. Как и low_part, high_part также состоит из большого числа членов 3А и малого числа членов А, поскольку параметры α(n) замирания канала, применяемые ко всем символам в одном пакете, не равны, <Sd>≠1, и существует шумовой компонент.
Члены 3А частично входят в low_part по трем причинам.
Первая причина - это явление замирания. В этом случае предположим, что шумовой компонент и проблема неравной средней мощности отсутствуют.
Когда |α(n)|2AdAp<2/3, соответствующий символ входит в low_part, пересекая границу 2А, которая разделяет А и 3А на амплитудно-фазовой диаграмме. Таким образом, в идеальном случае должно выполняться условие |α(n)|2AdAp=1, но вследствие влияния параметра α(n) замирания канала в low_part входят члены 3А.
Вторая причина - это шумовой компонент. В этом случае предположим, что явление замирания и проблема неравной средней мощности отсутствуют.
Если рассматривать только шумовой компонент, то ввиду отсутствия явления замирания |α(n)|2AdAp=1. Когда шумовой компонент членов 3А равен NI′(n)<-A, соответствующий символ входит в low_part, пересекая границу 2А на амплитудно-фазовой диаграмме. Таким образом, в идеальном случае должно выполняться условие NI′(n)=0, но вследствие влияния шумового компонента NI′(n) в low_part входят члены 3А.
Третья причина - это проблема неравной средней мощности. В этом случае предположим, что явление замирания и шумовой компонент отсутствуют.
Опишем проблему неравной средней мощности с использованием внутренних символов (±A±iA) и внешних символов (±3A±i3A) на амплитудно-фазовой диаграмме, описанной со ссылкой на фиг.1.
(1) Проблема неравной средней мощности, когда количество внутренних символов в одном пакете больше количества внешних символов (количество членов А больше количества членов 3А): Когда количество внутренних символов больше количества внешних символов, поскольку члены 3А не входят в low-part, эта проблема не оказывает значительного влияния на вариант осуществления настоящего изобретения.
(2) Проблема неравной средней мощности, когда количество внутренних символов в одном пакете меньше количества внешних символов (количество членов А меньше количества членов 3А): Когда количество внутренних символов меньше количества внешних символов, поскольку члены 3А входят в low-part, члены 3А, входящие в low_part, действуют как шумовой компонент. Поэтому, настоящее изобретение предусматривает использование статистики по low-part только на эффективном отрезке, чтобы минимизировать влияние членов 3А, входящих в low_part, в качестве шумового компонента.
Теперь опишем эффективный отрезок.
Эффективный отрезок - это отрезок (или интервал), на котором берется статистика, и длина которого составляет менее половины символов в одном пакете, чтобы избыточные внешние символы, возникшие вследствие проблемы неравной средней мощности, не входили в low_part. Таким образом, эффективный отрезок - это отрезок, на котором вычисляют статистику, и длина которого меньше S длины символов в одном пакете. Таким образом, как показано на фиг.5, в качестве эффективного отрезка выбирают менее половины символов в одном пакете. Однако, когда эффективный отрезок удлиняется, случайность статистического процесса возрастает. Напротив, когда эффективный отрезок укорачивается, можно решить проблему неравной средней мощности, удаляя все избыточные внешние символы, число которых изменяется от пакета к пакету. Поэтому, эффективный отрезок следует задавать так, чтобы не уменьшать случайность статистического процесса, но, в то же время, удалять избыточные внешние символы.
Обозначим эффективный отрезок в low_part, описанной посредством уравнения (19), как low_partэфф. Таким образом, эффективный отрезок в (low_part)I и эффективный отрезок в (low_part)Q будет обозначаться (low_partэфф)I и (low_partэфф)Q, соответственно. Детектор 340-1 отношения мощностей берет среднее только по (low_partэфф)I и (low_partэфф)Q и делит результат на 2А, что отражено в нижеприведенном уравнении (20).
(20)
В уравнении (20) среднее делится на 2А потому, что рассматриваются компонент I и компонент Q. Кроме того, это делается для того, чтобы вычислить другие члены, кроме членов А, на основе среднего. Далее, в уравнении (20), E{(low_partэфф)I} имеет значение, которое почти совпадает с центральным значением (low_part)I. Аналогично, E{(low_partэфф)Q} имеет значение, которое почти совпадает с центральным значением (low_part)Q.
Детектор 340-1 отношения мощностей может регистрировать окончательное отношение мощностей канала трафика и пилот-канала путем деления значения 
, определенного путем усреднения только по (low_partэфф)I и (low_partэфф)Q, и деления среднего на 2А, как показано в уравнении (20), на квадрат сигнала (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, в соответствии с нижеприведенным уравнением (21).
(21)
Шумовой компонент, учтенный в уравнении (2), выражается в виде
(22)
В уравнении (22) выражение 
является компонентом ошибки.
В уравнении (22) можно предположить, что NA_term является шумовым компонентом, входящим в член А, показанный в уравнении (18), а N3A_term является шумовым компонентом, входящим в член 3А, показанный в уравнении (18). Согласно изобретению, поскольку шумовой компонент появляется в качестве компонента ожидания, а не компонента мощности, шумовой компонент можно минимизировать до значения, близкого к 0.
Теперь опишем внутреннюю структуру детектора 340-1 отношения мощностей со ссылкой на фиг.4.
Согласно фиг.4, детектор 340-1 отношения мощностей включает в себя генераторы 501 и 503 абсолютного значения, сортировщики 505 и 507, блоки 509 и 511 интегрирования и сброса, делители 513 и 515, сумматор 517, делитель 519, генератор 521 отношения мощностей и квадратор 523. Согласно вышеописанному сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, поступает на детектор 340-1 отношения мощностей, и детектор 340-1 отношения мощностей разделяет сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала на действительную часть или I-компонент канала и мнимую часть или Q-компонент канала, и выдает I-компонент канала 
на генератор 501 абсолютного значения, а Q-компонент канала i
- на генератор 503 абсолютного значения. Затем, генератор 501 абсолютного значения генерирует абсолютное значение I-компонента канала и выдает сгенерированное абсолютное значение на сортировщик 505. Аналогично, генератор 503 абсолютного значения генерирует абсолютное значение Q-компонента канала i
и выдает сгенерированное абсолютное значение на сортировщик 507.
Сортировщик 505 принимает абсолютные значения 
I-компонента канала, выдаваемые генератором 501 абсолютного значения, непрерывно сортирует абсолютные значения от минимального значения до максимального значения в соответствии с их амплитудой, а затем выдает отсортированные абсолютные значения на блок 509 интегрирования и сброса. Аналогично, сортировщик 507 принимает абсолютные значения 
Q-компонента канала, выдаваемые генератором 503 абсолютного значения, непрерывно сортирует абсолютные значения от минимального значения до максимального значения в соответствии с их амплитудой, а затем выдает отсортированные абсолютные значения на блок 511 интегрирования и сброса.
Блок 509 интегрирования и сброса классифицирует значения, определенные путем сортировки абсолютных значений, выдаваемых сортировщиком 505, т.е. абсолютных значений I-компонента канала, от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величинами на (low_part)I и (high_part)I, учитывает только (low_part)I, берет эффективный отрезок (low_partэфф)I, имеющий эффективную длину в (low_part)I, осуществляет интегрирование и сброс на эффективном отрезке (low_partэфф)I, после чего выдает результат интегрирования и сброса на делитель 513. Блок 511 интегрирования и сброса классифицирует значения, определенные путем сортировки абсолютных значений, выдаваемых сортировщиком 507, т.е. абсолютных значений Q-компонента канала, от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величинами на (low_part)Q и (high_part)Q, учитывает только (low_part)Q, берет эффективный отрезок (low_partэфф)Q, имеющий эффективную длину в (low_part)Q, осуществляет интегрирование и сброс на эффективном отрезке (low_partэфф)Q, после чего выдает результат интегрирования и сброса на делитель 515. Делитель 513 делит значение, выданное блоком 509 интегрирования и сброса на длине N эффективного отрезка, и выдает результат деления на сумматор 517. Делитель 515 делит значение, выданное блоком 511 интегрирования и сброса на длине N эффективного отрезка, и выдает результат деления на сумматор 517. Сумматор 517 генерирует среднюю мощность, E{(low_partэфф)I}+E{(low_partэфф)Q}, эффективного отрезка, для которого были учтены I-компонент канала и Q-компонент канала, прибавляя выходное значение делителя 513 к выходному значению делителя 515, и выдает сгенерированную среднюю мощность на делитель 519.
Делитель 519 делит среднюю мощность E{(low_partэфф)I}+E{(low_partэфф)Q} эффективного отрезка, выданную сумматором 517, на 2А, после чего выдает результат деления на генератор 521 отношения мощностей. Делитель 519 делит среднюю мощность E{(low_partэфф)I}+E{(low_partэфф)Q} эффективного отрезка, выданную сумматором 517, на 2А, потому что, как указано выше, рассматриваются I-компонент и Q-компонент. Кроме того, это делается для того, чтобы вычислять другие члены, кроме членов А, на основе средней мощности эффективного отрезка. Квадратор 523 берет абсолютное значение сигнала (Apαe-iθ)* оценки канала, выданного блоком 330 оценки канала, возводит в квадрат абсолютное значение и выдает квадрат абсолютного значения на генератор 521 отношения мощностей.
Генератор 521 отношения мощностей принимает сигнал 
, выданный делителем 519, и сигнал |α|2Ap 2, выданный квадратором 523, и, наконец, детектирует отношение 
мощностей канала трафика и пилот-канала путем деления 
на |α|2Ap 2.
В результате, отношение мощностей канала трафика к мощности пилот-канала, детектированное детектором 340-1 отношения мощностей, равно значению отношения мощностей, детектированному способом накопления с усреднением для канала трафика, который является общим способом детектирования отношения мощностей «вслепую», описанным в разделе «Предшествующий уровень техники». Однако изобретение имеет преимущество в смысле точности, поскольку при детектировании отношения мощности канала трафика к мощности пилот-сигнала учитывается только эффективный отрезок. Это будет подробно описано ниже.
(1) Минимизация эффекта замирания
Согласно описанному выше выходной сигнал общепринятого детектора 340-1 отношения мощностей согласно способу накопления с усреднением для канала трафика представляет собой 
(где компонент ошибки равен 
, см. уравнение (12)), а выходной сигнал нового детектора 340-1 отношения мощностей, согласно настоящему изобретению, равен 
(см. уравнение (22)). В случае уравнения (12), поскольку выходной сигнал детектора 340-1 включает в себя шумовой компонент <N′> мощности, и шумовой компонент мощности всегда имеет положительное значение, член 
непосредственно представляет эффект замирания. Однако, в случае уравнения (22), отвечающего настоящему изобретению, выходной сигнал детектора 340-1 отношения мощностей не подвержен эффекту замирания. Поэтому, изобретение позволяет лучше осуществлять детектирование отношения мощностей «вслепую» на канале с быстрым замиранием.
(2) Минимизация шумового компонента
Согласно описанному выше, согласно способу детектирования отношения мощностей «вслепую», основанному на способе накопления с усреднением для канала трафика, шумовой компонент мощности входит в накопленную среднюю мощность, что описано со ссылкой на уравнение (8), так что положительный шумовой компонент всегда входит в статистику для детектирования отношения мощностей «вслепую». Поэтому, если бы не осуществлялась процедура раздельного удаления шумового компонента мощности, то по мере увеличения шумового компонента также возрастала бы ошибка статистики при детектировании отношения мощностей «вслепую». Однако согласно способу детектирования отношения мощностей «вслепую», соответствующему изобретению, поскольку среднее значение шумового компонента входит в статистику, что описано со ссылкой на уравнение (18), если предположить, что среднее значение шумового компонента близко к 0, то имеется очень малая вероятность того, что шумовой компонент будет действовать как ошибка статистики при детектировании отношения мощностей «вслепую». Кроме того, согласно варианту осуществления изобретения, детектирование отношения мощностей «вслепую» осуществляется только с использованием low_part, и поскольку каждый пиковый шумовой компонент входит в high_part, имеется очень малая вероятность того, что шумовой компонент статистики будет действовать как ошибка.
(3) Решение проблемы неравной средней мощности
Способ детектирования отношения мощностей «вслепую», соответствующий изобретению, решает проблему неравной средней мощности за счет непрерывной сортировки абсолютных значений I-компонента канала и абсолютных значений Q-компонента канала от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величинами, классификации рассортированных абсолютных значений на low-part и high_part, выбора только low_part и выбора только эффективного отрезка с целью минимизации влияния неравной средней мощности даже в low_part.
Теперь, со ссылкой на фиг.6, опишем процедуру детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет собой логическую блок-схему, иллюстрирующую пример процедуры детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.6, на этапе 611 детектор 340-1 отношения мощностей принимает сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала, после чего переходит к этапу 613. На этапе 613 детектор 340-1 отношения мощностей разделяет сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала на действительную часть или I-компонент канала и мнимую часть или Q-компонент канала, после чего переходит к этапу 615. На этапе 615 детектор 340-1 отношения мощностей берет абсолютные значения отделенного I-компонента канала 
и отделенного Q-компонента канала 
, после чего переходит к этапу 617. На этапе 617 детектор 340-1 отношения мощностей принимает абсолютные значения I-компонента канала и абсолютные значения 
Q-компонента канала, непрерывно сортирует абсолютные значения от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величинами, после чего переходит к этапу 619.
На этапе 619 детектор 340-1 отношения мощностей классифицирует рассортированные абсолютные значения I-компонента канала и рассортированные абсолютные значения Q-компонента канала на low_part и high_part, учитывает только эффективный отрезок, детектирует среднюю мощность эффективного отрезка, после чего переходит к этапу 621. На этапе 621 детектор 340-1 отношения мощностей суммирует среднюю мощность эффективного отрезка I-компонента канала и среднюю мощность эффективного отрезка Q-компонента канала, чтобы детектировать среднюю мощность эффективного отрезка с учетом обоих, I и Q, компонентов канала, после чего переходит к этапу 623. На этапе 623 детектор 340-1 отношения мощностей окончательно детектирует отношение 
мощности канала трафика к мощности пилот-канала путем деления средней мощности эффективного отрезка, где были учтены оба, I и Q, компонента канала, на значение, определенное возведением в квадрат абсолютного значения сигнала (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, после чего заканчивает процедуру.
Теперь, со ссылкой на фиг.7, опишем структуру устройства детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 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 в настоящем изобретении 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, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения, обеспечивает эффективное детектирование отношения мощностей. 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. Детектор 340-2 отношения мощностей, показанный на фиг.7, включает в себя генераторы 701 и 703 абсолютного значения, сортировщики 705 и 707, селекторы 709 и 711, сумматор 713, делитель 715, генератор 717 отношения мощностей и квадратор 719.
Генераторы 701 и 703 абсолютного значения и сортировщики 705 и 707 функционируют точно так же, как генераторы абсолютного значения 501 и 503 и сортировщики 505 и 507, описанные со ссылкой на фиг.4, поэтому, для простоты, мы не будем описывать их подробно. Селектор 709 классифицирует значения, полученные путем сортировки абсолютных значений I-компонента канала, выдаваемых сортировщиком 705, от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величинами на (low_part)I и (high_part)I, учитывает только (low_part)I, выбирает центральное значение (low_part)I в качестве средней мощности эффективного отрезка и выдает выбранную среднюю мощность на сумматор 713. Центральное значение (low_part)I выбирают в качестве средней мощности эффективного отрезка (low_partэфф)I потому, что E{(low_partэфф)I} имеет значение практически совпадающее с центральным значением (low_part)I, что описано со ссылкой на уравнение (20). Таким образом, поскольку среднюю мощность конкретного отрезка (low_partэфф)I можно аппроксимировать центральным значением соответствующего конкретного отрезка, среднюю мощность можно приближенно выразить в виде
E{(low_partэфф)I} ≈ ceter_of_low_part (23)
В уравнении (23), поскольку low_part содержит значения, полученные посредством классификации от минимального значения, значения, ранее последовательно рассортированные от минимального значения до максимального значения, если учитывать, что к членам А добавлен шумовой компонент с нулевым средним, то центральное значение low_part равно среднему значению low_partэфф. Кроме того, селектор 711 классифицирует значения, полученные посредством сортировки абсолютных значений Q-компонента канала, выдаваемых сортировщиком 707, от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величиной на (low_part)Q и (high_part)Q, учитывает только (low_part)Q, выбирает центральное значение (low_part)Q в качестве средней мощности эффективного отрезка и выдает выбранную среднюю мощность на сумматор 713. Центральное значение (low_part)Q также выбирают в качестве средней мощности эффективного отрезка (low_partэфф)Q, потому что E{(low_partэфф)Q} имеет значение практически совпадающее с центральным значением (low_part)Q, что описано со ссылкой на уравнение (20). После этого, сумматор 713 суммирует значение center_of_partI, выдаваемое селектором 709, и значение center_of_partQ, выдаваемое селектором 711, и выдает результат сложения на делитель 715. Делитель 715, генератор 717 отношения мощностей и квадратор 719 действуют точно так же, как описано со ссылкой на фиг.4, поэтому для простоты мы не будем подробно их описывать.
Вышеприведенное подробное описание опиралось на предположение о том, что передатчик использует один каналообразующий код при передаче пакета по каналу трафика. Когда передатчик использует несколько каналообразующих кодов при передаче пакета по каналу трафика, поскольку каждый каналообразующий код можно использовать при передаче одного пакета, можно одновременно передавать несколько разных пакетов. Поэтому сигналы канала данных, принимаемые приемником, оказываются сигналами, которые имеют одно и то же отношение мощностей между каналами данных и прошли одну и ту же трассу. Однако, поскольку между каналами данных может возникнуть проблема неравной средней мощности, можно дополнительно повысить точность, усреднив отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала, детектированные для каждого канала данных. Напротив, с учетом сложности оборудования, можно использовать отношение мощности канала трафика к мощности пилот-канала, детектированное в одном конкретном канале, для всех остальных каналов данных вместо того, чтобы усреднять отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала, детектированные для каждого канала данных.
Теперь, со ссылкой на фиг.8 опишем структуру устройства детектирования отношения мощностей для детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 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. Согласно фиг.8 детектор 340-3 отношения мощностей включает в себя генераторы 801 и 803 абсолютного значения, блоки 805 и 807 интегрирования и сброса, делители 809 и 811, сумматор 813, делитель 815, генератор 817 отношения мощностей и квадратор 819. Согласно вышеописанному, сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, поступает на детектор 340-3 отношения мощности, и детектор 340-3 отношения мощностей разделяет сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала на действительную часть или I-компонент канала и мнимую часть или Q-компонент канала, и выдает I-компонент канала на генератор 801 абсолютного значения, а Q-компонент канала i - на генератор 803 абсолютного значения. Затем, генератор 801 абсолютного значения генерирует абсолютное значение I-компонента канала и выдает сгенерированное абсолютное значение на блок 805 интегрирования и сброса. Аналогично, генератор 803 абсолютного значения генерирует абсолютное значение Q-компонента канала i и выдает сгенерированное абсолютное значение на блок 807 интегрирования и сброса. В данном случае, генераторы 801 и 803 абсолютного значения генерируют абсолютные значения кадр за кадром, т.е. через каждые N символов.
Блок 805 интегрирования и сброса осуществляет интегрирование и сброс на значениях I-компонента канала, выдаваемых генератором 801 абсолютного значения, и выходной сигнал блока 805 интегрирования и сброса поступает на делитель 809. Аналогично, блок 807 интегрирования и сброса осуществляет интегрирование и сброс на абсолютных значениях Q-компонента канала, выдаваемых генератором 803 абсолютного значения, и выходной сигнал блока 807 интегрирования и сброса поступает на делитель 811. Делитель 809 делит выходной сигнал блока 805 интегрирования и сброса на количество N символов, составляющих кадр, и выдает результат деления на сумматор 813. Делитель 811 делит выходной сигнал блока 807 интегрирования и сброса на количество N символов, составляющих кадр, и выдает результат деления на сумматор 813. В данном случае, делители 809 и 811 делят выходные сигналы блоков 805 и 807 интегрирования и сброса на N, чтобы произвести покадровое усреднение мощности.
При этом, поскольку согласно вышесказанному, 
, в отсутствие шума |I| и |Q| всегда являются положительными числами, |I| и |Q| выражаются следующим образом:
(24)
В отсутствие шума, согласно уравнению (24), среднее значение соответствующих абсолютных значений действительной части и мнимой части представлено членом 2А. Поэтому деление среднего значения пополам, т.е. вычисление среднее/2, действует так же, как вышеописанная сортировка. Среднее/2 выражается в виде:
(25)
При этом сумматор 813 суммирует выходной сигнал делителя 809 и выходной сигнал делителя 811 и выдает результат сложения на делитель 815. Делитель 815 делит выходной сигнал сумматора 813 на 4А, чтобы вычислить среднее/2, и выдает результат деления на генератор 817 отношения мощностей. Квадратор 819 берет абсолютное значение сигнала (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, возводит в квадрат абсолютное значение, после чего выдает квадрат абсолютного значения на генератор 817 отношения мощностей.
Генератор 817 отношения мощностей принимает сигнал |α|2AdAp, выданный делителем 815, и сигнал |α|2Ap 2, выданный квадратором 819, и, наконец, детектирует отношение мощностей канала трафика и пилот-канала путем деления |α|2AdAp на |α|2Ap 2. Такое детектирование отношения мощности канала трафика к мощности пилот-канала с использованием среднее/2 для сигнала, прошедшего канальную компенсацию, позволяет детектировать отношение мощности канала трафика к мощности пилот-канала с минимальной сложностью.
Теперь, со ссылкой на фиг.9, опишем процедуру детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала в устройстве детектирования отношения мощностей, изображенном на фиг.8.
Фиг.9 представляет собой логическую блок-схему, иллюстрирующую пример процедуры детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.9, на этапе 911 детектор 340-2 отношения мощностей принимает сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала, после чего переходит к этапу 913. На этапе 913 детектор 340-3 отношения мощностей разделяет сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала на действительную часть или I-компонент канала и мнимую часть или Q-компонент канала, после чего переходит к этапу 915. На этапе 915 детектор 340-3 отношения мощностей берет абсолютные значения отделенного I-компонента канала i и отделенного Q-компонента канала , после чего переходит к этапу 917. На этапе 917 детектор 340-3 отношения мощностей принимает абсолютные значения I-компонента канала и абсолютные значения Q-компонента канала, детектирует среднюю мощность I-компонента канала и среднюю мощность Q-компонента канала, после чего переходит к этапу 919.
На этапе 919 детектор 340-3 отношения мощностей детектирует значение S средней мощности, для которой учтены средняя мощность действительной части или I-компонента канала и средняя мощность мнимой части или Q-компонента канала, после чего переходит к этапу 921. В данном случае детектируют значение S средней мощности потому, что значение S средней мощности представлено членом А, что отмечено выше. На этапе 921 детектор 340-3 отношения мощностей окончательно детектирует отношение мощности канала трафика к мощности пилот-канала путем деления значения S средней мощности на значение, определенное возведением в квадрат абсолютного значения сигнала (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, после чего заканчивает процедуру.
Теперь, со ссылкой на фиг.10, опишем процедуру детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала в устройстве детектирования отношения мощностей, изображенном на фиг.7.
Фиг.10 представляет собой логическую блок-схему, иллюстрирующую пример процедуры детектирования отношения мощностей канала трафика и пилот-канала согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.10, на этапе 1011 детектор 340-2 отношения мощностей принимает сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала, выдаваемый компенсатором 320 канала, и сигнал (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемый блоком 330 оценки канала, после чего переходит к этапу 1013. На этапе 1013 детектор 340-2 отношения мощностей разделяет сигнал |α|2AdApSd+N′ компенсации канала на действительную часть или I-компонент канала и мнимую часть или Q-компонент канала, после чего переходит к этапу 1015. На этапе 1015 детектор 340-2 отношения мощностей берет абсолютные значения отделенного I-компонента канала и отделенного Q-компонента канала i, после чего переходит к этапу 1017. На этапе 1017 детектор 340-2 отношения мощностей принимает абсолютные значения I-компонента канала и абсолютные значения Q-компонента канала, непрерывно сортирует абсолютные значения от минимального значения до максимального значения в соответствии с их величинами, после чего переходит к этапу 1019.
На этапе 1019 детектор 340-2 отношения мощностей классифицирует рассортированные абсолютные значения I-компонента канала и рассортированные абсолютные значения Q-компонента канала на low_part и high_part, детектирует центральное значение low_part, после чего переходит к этапу 1021. На этапе 1021 детектор 340-2 отношения мощностей суммирует центральное значение low_part I-компонента канала и центральное значение low_part Q-компонента канала, вновь детектирует среднюю мощность, для которой учтены оба, I и Q, компонента канала, после чего переходит к этапу 1023. На этапе 1023 детектор 340-2 отношения мощностей окончательно детектирует отношение мощности канала трафика к мощности пилот-канала путем деления средней мощности, для которой учтены оба, I и Q, компонента канала, на значение, определенное возведением в квадрат абсолютного значения сигнала (Apαe-iθ)* оценки канала, выдаваемого блоком 330 оценки канала, после чего заканчивает процедуру.
Теперь, со ссылкой на фиг.11, опишем частоту появления ошибочных кадров согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 представляет собой 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. На фиг.11 по вертикальной оси отложена частота появления ошибочных кадров (ниже именуемая ЧПОК, FER), а по горизонтальной оси - отношение Ior/Ioc. В отношении Ior/Ioc Ior представляет суммарную передаваемую мощность, а Ioc представляет суммарную принимаемую мощность, включающую в себя мощность помех и мощность шума. В результате, отношение Ior/Ioc означает практически то же, что отношение «сигнал/шум» (С/Ш, SNR). На фиг.11 показана ЧПОК в случае, когда среда передачи радиоканала имеет один канал данных, т.е. канал трафика, канал с замиранием длиной 120 км и 4 трассы многолучевого распространения, в качестве схемы модуляции используется 16КАМ, и скорость кодирования турбокодера равна S.
Согласно фиг.11, кривая характеристики ЧПОК, полученная при осуществлении соответствующего изобретению способа детектирования отношения мощностей «вслепую» на уровне временного слота, практически совпадает с кривой характеристики ЧПОК в идеальной среде. Кроме того, видно, что кривая характеристики ЧПОК, полученная при осуществлении детектирования отношения мощностей «вслепую» способом накопления с усреднением для канала трафика, который является общепринятым способом детектирования отношения мощностей «вслепую», является наихудшей кривой характеристики ЧПОК. Кривая характеристики ЧПОК, полученная при осуществлении соответствующего изобретению способа детектирования отношения мощностей «вслепую» на уровне кадра, т.е. пакета, хуже, чем кривая характеристики ЧПОК, полученная новым способом детектирования отношения мощностей «вслепую», осуществляемым на уровне временного слота, но значительно лучше, чем кривая характеристики ЧПОК, полученная при осуществлении детектирования отношения мощностей «вслепую» способом накопления и усреднения для канала трафика. Кривая характеристики ЧПОК изменяется в соответствии с изменением единицы детектирования отношения мощностей «вслепую», так как поскольку разброс выходного сигнала блока 330 оценки канала в среде распространения с быстрым замиранием велик, более точный результат получается, если выводить на генераторы 521 и 717 отношения мощностей среднее значение короткого отрезка, чем если выводить на генераторы 521 и 717 отношения мощностей среднее значение длинного отрезка. Таким образом, поскольку в системе связи ВСПДН три временных слота составляют один кадр, детектирование отношения мощностей «вслепую» на основе временного слота имеет в три раза более высокую частоту детектирования, чем детектирование отношения мощностей «вслепую» на основе кадра, и, поскольку для детектирования отношения мощностей «вслепую» можно использовать более точное выходное значение блока 330 оценки канала, результат оказывается более точным, о чем свидетельствует более хорошая характеристика ЧПОК.
Способ детектирования отношения мощностей «вслепую», соответствующий изобретению, был описан применительно к случаю применения схемы модуляции 16КАМ в системе связи ВСПДН. Однако в схеме модуляции более высокого порядка, например, 64КАМ, поскольку ее амплитуда имеет 4 значения, а именно 
, эти значения сортируют таким же образом, как и в случае 16КАМ, после чего разделяют на четыре равные части, и отношение мощностей определяют на основе члена А, который является самой нижней частью этих значений. Другие процессы применяют таким же образом, как в случае 16КАМ.
Согласно описанному выше, изобретение предусматривает задание эффективного отрезка в соответствии с абсолютным значением каждого из символов, составляющих сигнал компенсации канала, с последующим детектированием отношения мощностей канала трафика и пилот-канала путем детектирования средней мощности только для эффективного отрезка. Поэтому, новый способ детектирования отношения мощностей «вслепую», соответствующий изобретению, как и общепринятый способ детектирования отношения мощностей «вслепую», в особенности, детектирование отношения мощностей «вслепую», основанное на способе накопления с усреднением, устраняют ошибку детектирования отношения мощностей «вслепую», обусловленную мощностью шума, примешанного к принимаемому сигналу. Кроме того, новый способ детектирования отношения мощностей «вслепую» устраняет ошибку детектирования отношения мощностей «вслепую», обусловленную проблемой неравной средней мощности, посредством вычисления средней мощности с учетом только эффективного отрезка, и также устраняет ошибку детектирования отношения мощностей «вслепую», обусловленную проблемой неравной средней мощности, посредством устранения влияния явления замирания, тем самым способствуя улучшению качества функционирования системы. В результате, новый способ детектирования отношения мощностей «вслепую» минимизирует частоту появления ошибочных кадров, тем самым обеспечивая максимальную общую пропускную способность системы.
Хотя изобретение было представлено и описано применительно к определенным вариантам его осуществления, специалисты в данной области могут предложить различные изменения, касающиеся формы и деталей, не выходя за рамки сущности и объема изобретения, заданных прилагаемой формулой изобретения.
Изобретение относится к системам мобильной связи. Технический результат заключается в обеспечении детектирования отношения мощностей канала графика и пилот-канала для высокоскоростной передачи данных. Устройство способно генерировать второй сигнал путем осуществления оценки канала с использованием сигнала второго канала и генерировать первый сигнал путем канальной компенсации сигнала первого канала с использованием второго сигнала. Кроме того, устройство способно генерировать абсолютные значения символов, составляющих первый сигнал, выбирать абсолютные значения на эффективном отрезке после сортировки абсолютных значений по величине, вычислять среднее значение выбранных абсолютных значений, вычислять квадрат абсолютного значения второго сигнала и генерировать отношение мощностей с использованием отношения среднего значения к квадрату абсолютного значения второго сигнала. 12 с. и 27 з.п. ф-лы, 10 ил.
| US 5619524 А, 08.04.1998 | |||
| US 6137788 А, 24.10.2000 | |||
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПОДВИЖНОЙ СТАНЦИИ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ, ПЕРЕДАННЫХ ОТ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ | 1999 |
|
RU2181529C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЗАПАСОМ ЛИНИИ СВЯЗИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2163051C2 |
