CN102077632A

CN102077632A - 使用连续波频调的发射机覆盖标识

Info

Publication number: CN102077632A
Application number: CN2009801260573A
Authority: CN
Inventors: K·K·穆卡维里; R·克里希纳穆斯; 林福韵; B·A·塞迪; W·A·德林恩
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-05-25
Also published as: WO2010003029A1; US20100002781A1; KR20110026004A; TW201012097A

Abstract

使用单一CW频调提供一种用于单频网络的发射机标识的方法。频调可在发射机的活跃频带之外传送。通过恰适地拾取频调位置和功率，可在频调覆盖区与毗邻发射机的覆盖区之间达到相当多的交迭而不打扰操作。

Description

使用连续波频调的发射机覆盖标识

本申请要求2008年7月1日提交、被转让给高通公司的题为使用连续波频调的发射机覆盖标识的美国专利申请S/N.12/165,661的优先权。

背景

可使用正交频分复用(OFDM)的多播系统提供胜于经由其他方法发送内容的相当多的优点。这些优点包括在向用户提供内容时大相当多的容量。此内容包括实时和非实时多媒体服务。相比之下，通过例如蜂窝/PCS网络提供服务的单播系统必须采用指向特定用户的传输技术，这会对通信网络的可用容量造成显著负担。

OFDM将可用通信频谱划分成间距为1/(N)的N个正交副载波。N通常从644变动到8,192。可在跨可用带宽的N个等距隔开的正交副载波(频调)上提供数据，这些副载波充当数据流并提供通信信道以通过单频网络(SFN)进行传输。OFDM使用数据率为M/N码元/秒的N个副载波，而非使用数据率为M调制码元/秒的单个载波。码元可以是信息比特的集合。

在诸如与高通公司的MediaFLO^TM移动多媒体多播系统联用的唯前向链路(FLO)的OFDM广播系统中，传输被设想为在5、6、7和8MHz信道带宽的VHF/UHF/L频带频率上进行。在根据众所周知的QPSK或QAM调制(例如，16-QAM字母表)方案调制的FLO系统中通常采用4,096(4K)个副载波。在美国，对可应用频谱分配6MHz信道带宽，且联邦通信委员会(FCC)对所分配带宽外侧的边带施加极其严格的要求。副载波常常横跨比所分配的小的带宽。例如，4K个副载波可横跨5.55MHz带宽。在OFDM系统的发射机处实现快速傅里叶逆变换(IFFT)，而在OFDM接收机处实现快速傅里叶变换(FFT)。

由于所传送的通信信号沿着若干传播路径——例如归因于建筑物、地面和其他结构的反射的诸路径——信号的多个副本将以不同的强度、相位偏移量和延迟抵达接收机。这些信号副本将彼此相长或相消地干扰。当在不同时间抵达的多径信号的延迟扩展超过码元的时间跨度的相当一部分时，则在恢复所传送的信息时将遭遇困难。这种条件被表征为码元间串扰(ISI)。ISI会导致增大的比特误差率，且会降低可达成的信道数据率。

在FLO系统中设置保护区间以进一步降低ISI。如果保护区间被选择成使得其持续时间比最大信道延迟扩展长，则来自一个码元的多径分量将不会干扰毗邻码元。然而，必须考虑载波间干扰(即，两个不同的副载波之间的串扰或干扰)。当信号之间的正交性丧失且多径延迟变得比保护区间时间长时，发生这种情况。典型地，通过在保护区间期间使用藉由其将数据码元的最后部分的副本附加到码元的前头的循环前缀来实现对载波间干扰的消除。循环前缀起因于涉及将循环扩展的OFDM码元与其信道进行卷积的众所周知的考虑因素。循环前缀是OFDM码元的某一分数部分的复制。例如，循环前缀可代表OFDM码元的有用区间的1/8。前缀的长度被选择成使得先前码元的经延迟版本仅使OFDM码元的循环前缀而不会使实际数据部分产生畸变。多径延迟扩展必须小于循环前缀以便根据移除载波间干扰的方法来恰当地恢复信息。通过在接收机处丢弃作为冗余信息的循环前缀来移除因添加循环前缀而导致的码元间串扰。

除循环前缀和保护频带之外，称为码元频调的码元通常被插入OFDM码元。这有助于信道估计。导频信号和数据是通常与FLO系统联用的超帧结构的部分。例如，FLO超帧是用于与5到8MHz带宽联用的一秒持续时间。除导频信号之外，超帧包括用于描述媒体服务的数据以及广域和局域服务的数据的位置的开销信息码元(OIS)。

诸如FLO的多播系统的一个优点在于其使用有限数目个发射机。然而，在一些示例中，可通过实现附加发射机来改善系统性能。关于在哪里放置发射塔的确定应当包括信道延迟扩展应小于循环前缀这样的考虑因素。循环前缀通常为512个码片。虽然在延迟扩展超过512个码片的循环前缀持续时间的情形中FLO仍可以某些性能降级进行工作，但是性能降级取决于循环前缀之外的能量相比于循环前缀内所包含的能量的量。给定FLO性能对过量信道能量(循环前缀之外的信道能量)的灵敏度，重要的是要确保使FLO网络中的延迟扩展最小化以满足设计设想。另外，在操作一个以上的发射机时必须小心，以便避免由以上所讨论的延迟扩展导致的干扰问题。

存在若干可被采纳以管理FLO网络中的延迟扩展的技术。例如，通过在一个发射机处相对于另一发射机提前或推迟开始超帧传输，网络中给定点上的延迟扩展在因正常传播延迟而经历的延迟扩展之外可被增大或减小。类似地，可通过减小诸发射机之一的发射功率或者甚至改变发射波束的方向来管理延迟扩展。

以上所提及的任一种延迟扩展管理技术的实现有时可能需要在网络中的给定点处测量来自每个发射机的收到信号功率。诸如FLO网络等一些网络的单频网络(SFN)特征还出现在接收自从网络中的不同发射机的诸信号之间进行区分的问题。具体而言，局域是可使用FLO波形来区分发射机的最小粒度。因此，重点是寻求可被用于在存在来自其他发射机的信号的情况下测量来自网络中的个体发射机的信号功率的方法。在需要将新发射机添加到现有网络而不影响现有网络的覆盖时这样的方法在给定其效用下更重要。

附图简述

图1是描绘涉及在另一发射机的操作区域内联机地引入一个发射机的情景的示图。

图2图解了连接到接收机的接收滤波器。

详细描述

本文中描述了用于定位适于例如FLO网络的新发射机和/或操作多个现有发射机的单频调方法。单频调方法允许将发射机的传输彼此区分开。

参照图1，其分别图解了两个发射机Tx1和Tx2，发射机(例如，FLO发射机)的位置和发射功率定义了地理操作区域。发射机Tx1周围的地理操作区域定义了例如在其处接收机(例如，FLO接收机)可成功解码诸如来自该发射机的信号的信号。图1可描绘涉及在另一发射机的操作区域内联机地引入一个发射机的情景。例如，将结合现有活跃FLO发射机(Tx1)使用可代表发射机Tx2的FLO发射机以便扩展现有覆盖区。引入新发射机(Tx2)的过程涉及确定各个参数，诸如对应新发射机的超帧边界起始的延迟(或提前)，这将最小化Tx1的覆盖区中的干扰。为了执行这种最优化，重点是确定新发射机的覆盖区以及尤其是两个发射机的覆盖区的交迭。

实现新发射机的整个过程中的一个重要是考虑因素是，在引入第二(新)发射机Tx2时现有发射机Tx1的覆盖区中的用户应当经历最小影响(没有影响最好)。如果在引入新发射机时所用的默认参数并非最优的，则其将导致对现有用户的干扰。基于网络模型的预测还可能不会准确到足以提供用于部署新发射机的初始参数集。此外，如果引入具有FLO信号的新发射机，则在干扰的情形中因传输的单频特征而无法确定个体覆盖区。

本文提供了一种方法，其中来自新发射机(Tx2)的单一连续波(CW)频调被用于确定传播损耗和覆盖区。如参照图1所示的，在引入具有单一连续波频调的发射机Tx2的同时，发射机Tx1将继续发射波形(例如，FLO波形)，该单一连续波频调的位置和功率将在以下进行讨论。使用单一频调的优点在于，在存在信号(例如，FLO信号)时可隔离该频调，因此即使存在来自Tx1的信号也可测量来自Tx2的信号。可在现场使用调谐至频调频率的适度灵敏度频谱分析仪来检测和测量该频调在网络中各个点上频调的信号强度。该频调将使得能够将来自Tx1的传输与来自Tx2的那些区分开。

通过使用这种方法，引入发射机站点将包括以下步骤：

1.从Tx2发射CW频调，并在现场使用例如频谱分析仪测量在各个位置处接收到的频调功率。图1中配备有恰适监视装备的车辆4可被用于采集可应用数据。

2.所采集的现场数据在随后将被用于调谐对应于该特定地理区域的网络预测工具。

3.最后，经调谐的网络预测工具将被用于确定将被添加到现有网络的新站点(Tx2)的恰适发射机参数。

在允许恰适选取频调位置以及频调功率的考虑因素下最优化基于CW频调的方法。在确定频调位置和频调功率时存在两个需要计及的重要考虑因素。

应当计及频调对现有覆盖区中的用户的发射信号(例如，FLO信号)的干扰。强频调干扰可导致接收机(例如，FLO接收机)处的系统捕获和数据解调差错。频调干扰将限制可被使用的最大频调功率。

使用恰适设备(诸如频谱分析仪)进行准确频调功率测量将要求频调功率显著强于背景噪声和干扰(包括热噪声以及发射机感应干扰)。这个条件决定可被用于发射的最小功率。

将重点基于FLO网络给出以下内容。然而，可设想其他网络，特别是其他SFN网络。

CW频调相对于通信频谱的位置影响从频调进入传输信号(例如，FLO信号)的干扰以及从传输信号(例如，FLO)进入频调功率测量的干扰两者。例如，在以较低700MHz频带中的载波频率(例如，719MHz)为中心的6MHz频谱上工作且FFT带宽为5.55MHz的FLO波形，基带上的等效数字为3MHz的总FLO带宽，以及2.775MHz的FFT带宽。然而，其中传送信息的FLO的活跃带宽仅为5.41992MHz(或者基带上为2.7099MHz)。FLO接收机不使用活跃频带之外的频谱，并且接收机处理将此频带中超过初始4K FFT计算的副载波消零。此外，FLO频谱在2.7088MHz与3MHz之间急剧滚降。对于频调的位置，存在两种可能性：

1)对于FLO信号而言，在带内(频调频率小于2.7099MHz)

2)对于FLO而言，在带外(频调频率在2.7099MHz与3MHz之间)

如果频调被置于FLO活跃工作频带之内，则从该频调进入FLO信号或反向进入的干扰是最大的。另一方面，如果频调被置于FLO工作频带之外，则频道检测会从FLO信号的频谱滚降获益。FLO滚降将有助于减小干扰，且其将导致检测到弱得多的频调功率电平。FLO操作也将从位于工作频带之外的频调——相比于带内频调——获益。带外频调对FLO接收机的影响如下。频调被接收机中的前端滤波器衰减(大部分衰减源自σ-ΔA/D转换器中的数字滤波器)，并在随后被混叠回FLO FFT频带内。FLO信号在f_s＝5.55MHz上被采样，以使得在位置f_频调上的频调以频率f_频调-f_s被带内混叠。f_频调可被选择成使f_频调-f_s在活跃FLO频带之外，以使对FLO性能的影响最小化。另外，将从接收机滤波器对频调的衰减获得减少来自频调的干扰这一益处。

在一个方面，带外CW频调位置可在频谱的保护频道区域内发生。

应当注意：CW频调可与通常的导频信号区分开，因为导频信号通常既非旨在是连续的，也非旨在在保护频带内传送。

除频调位置之外，另一个重要的方面是频调功率，可发射该频调功率以提供对应该频调的充分覆盖区而不影响现有FLO网络的性能。

以下是关于CW频调所感兴趣的。

频调位置：f_频调

如以上所述的，建议将频调置于保护频带内。在接收机处，假定以零为中心的信号具有例如5.55MHz的频谱(即，从-2.775MHz到2.775MHz)，频调被置于保护频带内的例如f_频调＝2.8MHz或-2.8MHz上。

频调功率：P_频调

这是在不存在任何干扰的情况下在感兴趣的位置上在频谱分析仪的分辨率带宽中测得的信号功率。

FLO功率：P_FLO

P_FLO对应于接收机处在副载波频带(例如，5.55MHz)中测得的FLO信号功率。

FLO带宽：W

对于美国的FLO部署，W为5.55MHz。

频调位置上的FLO频谱滚降：α

α度量频调位置上相对于FLO频带的边缘的频谱滚降。对于f_频调＝2.8MHz，α＝40dB

频调位置上的接收机滤波器(未示出)增益：G_Rx

参照图2，连接到接收机8的FLO接收滤波器6(SAW滤波器、模拟基带滤波器和数字滤波器的组合)衰减在带外的频调，此衰减取决于频调的位置。对靠近频带边缘的频调位置的衰减大部分来自数字滤波器。频谱分析仪分辨率带宽：RBW

存在多普勒弹性和信号电平灵敏度的权衡，这可在经由频谱分析仪带宽获得的频调检测中达成。为了实现车速达120千米/小时上(或700MHz载波频率下的80Hz)的频调检测，分辨率带宽应当至少80Hz。允许一些额外空间，我们推荐RBW＝300Hz注意：大多数频谱分析仪允许10ⁿHz或3×10ⁿHz形式的分辨率带宽，其中n为整数。

频谱分析仪噪声指数：N_f

N_f的典型量值约为20dB。

噪声频谱密度：N_o

25C上的噪声频谱密度由-173.86dBm/Hz给定

显示平均噪声电平：DANL

在20dB噪声指数下，DANL结果为-153.86dBm/Hz。

频调检测所需的载波干扰(C/I)：

为了确保频调检测以及频调功率测量准确，要求

在用于频调检测的分辨率带宽中大于或等于10dB。在此情形中，干扰源自热噪声和进入频调频带的FLO功率漏泄。

FLO检测所需的C/I：

例如在发射机Tx2处在保护频带中发射的连续波频调会受到正发射例如FLO信号的发射机Tx1的正常工作的不利影响。频调的存在以两种方式影响FLO。接收机处基于TDM1检测的FLO捕获在存在诸如频调等窄带扰乱时受到影响，由此导致接收机处的错误捕获。

接收机处的FLO解调也因频调导致的干扰而受到影响，从而导致数据分组中的擦除。假定FLO频谱在FLO活跃频带中相对平坦，频带边缘上的频谱密度由

给定。给定频调位置处αdB的滚降，频调位置处的FLO频谱密度由

给定。

频谱分析仪的分辨率带宽中的总热噪声和来自FLO信号的干扰在随后由

给定。

由

参照图1，这个比率提供了对正在发射CW频调的发射机Tx2从正在正常工作(例如，传送FLO信号)的发射机Tx1所见的度量。

除来自发射机Tx1的信号(例如，FLO信号)影响对来自发射机Tx2的CW频调的接收之外，来自Tx2的CW频调可不利的影响来自发射机Tx1的信号(例如，FLO信号)。兴趣在于来自TX1的FLO信号的接收机的基于CW频调的衰减——该衰减归因于接收机中的前端滤波器——的载波干扰比按如下计算：

频调接收机(或频谱分析仪)相比于FLO接收机在接收机灵敏度或可被检出的最小频调功率方面具有优势。可被频调接收机检出的最小频调功率由以下给定：

其中P_FLO为频调的所需覆盖边缘上来自毗邻站点的FLO信号功率。

必须被辐射以确保与全功率下的FLO信号等效的覆盖的频调功率由以下给定：

所指示的所有发射频调功率量值对应于从天线辐射的频调功率。FLO发射链通常包括通过发射滤波器的发射波形，并在随后通过天线被辐射。发射机的输出处的功率被称为TPO。发射滤波器的输出处的功率为TPOF。在频调的情形中，通过发射滤波器将有显著衰减，因为频调被置于FLO工作频带之外。因此，频调的TPOF将显著低于TPO。最后，在将所辐射信号与TPOF作比较时，应当计及从滤波器到天线的电缆损耗和天线增益两者。

频调位置将受到发射滤波器的衰减的控制。2.8MHz上归因于发射滤波器的衰减可能将过高，由此导致对应所需TPOF的大TPO。在此类情形中，频调位置将必须被移至更靠近频带边缘以降低所需的TPO。这种向频带边缘移位的结论将仅涉及FLO性能而不涉及频调检测能力。

提供了以上对所公开的实施例的描述是为了使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他实施例而不会脱离本发明的精神或范围。由此，本发明并非旨在被限定于本文中示出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最广义的范围。

Claims

1.一种标识发射机的发射机参数的方法，包括：

在频谱的保护频带内从所述发射机传送连续波频调。

2.如权利要求1所述的标识发射机的发射机参数的方法，其特征在于，所述发射机参数包括所述发射机的网络覆盖。

3.如权利要求1所述的标识发射机的发射机参数的方法，其特征在于，传送所述频调的所述发射机与在单频网络中传送OFDM信号的一个或多个其他发射机在交迭的覆盖区中操作。

4.如权利要求1所述的标识发射机的发射机参数的方法，其特征在于，所述频谱具有5.5MHz的带宽。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱具有小于8MHz的带宽。

6.一种用于标识发射机参数的方法，包括以下步骤：

对应于CW频调在所述发射机的保护频带中的传输从所述发射机接收所述CW频调；

在各个地理位置测量所述收到频调的功率；

基于对所述收到CW频调的测量确定所述发射机的发射机参数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述CW频调功率是使用频谱分析器来测量的。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所测得的CW频调功率被用于调谐将用来规划OFDM广播网络的网络覆盖的网络预测工具。

9.一种标识发射机的发射机参数的方法，包括：

在所述发射机的活跃频带之外传送连续波频调。

10.一种用于标识发射机参数的方法，包括以下步骤：

对应于CW频调在所述发射机的活跃频带之外的传输从所述发射机接收的所述CW频调；

在各个地理位置测量所述收到频调的功率；

11.一种用于标识发射机的方法，包括：

在所述发射机的活跃频带之外传送频调。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述频调是连续波频调。