CN1051889C - 求出信号脉冲串质量数值的方法 - Google Patents

Abstract

一种在数字式移动无线电通信系统中在接收机中求出在信号脉冲串中所收到的信号矢量的质量数值的方法，该方法包括：求出信号矢量有用信号能量的第一估算值Es；求出信号矢量其余信号分量能量的第二估算值En；并按公式SQ＝K1Es/(K2+En)求出信号矢量的质量数值SQ，其中K1和K2是预定的常数。

Description

求出信号脉冲串质量数值的方法

本发明涉及一种在数字式移动无线电通信系统中由接收机收到的信号脉冲串中的数字信号矢量求出其质量数值SQ(即：qualitymeasure)的方法。

在1991年3月21日提交并获颁发给Telenokia 0y公司的芬兰专利86935公开了一种类似的技术。PCT申请WO/92/17005就与些芬兰专利相对应。该已有技术涉及的是对具有恒定频率的模拟信号的检测。芬兰专利涉及的是一种非常特别的情况，即信号的内容就是信号的频率。由于此频率在接收机端是已知的，这就可将所接收的信号与同样频率的信号相混合。在进行此操作时，产生和频率(倍频信号)的信号以及零频率的信号。这样就可以得到倍频的且通过滤除所接收信号的噪声而除去直流分量的信号。应当看到如果所接收的信号仅有一种已知的频率，则此过程就可实现，而当所接收的信号包括不同频率的几种语音信号时，则芬兰专利中的方法就不行了。

在芬兰的专利中，事实是具有一种已知频率的所接收的信号也被用于测量信号的电平。这样做之后，所接收的信号就被其中心频率约在已知频率处的滤波器滤波。滤波之后，就形成了所接收信号的信号强度的值，即在滤波器的通带之内信号加上噪声的强度。该方法将仅在所接收的信号具有一种恒定频率时才能有效。

在芬兰的专利中，最终形成了一个介于有用的信号加上噪声与噪声之间的系数。

可以获得仅一个噪声/噪声系数的错误频率的接收机中的混合信号。

在数字式移动无线电通信系统中，接收机所收到的信号的各种形式的质量数值被用来确定例如该信号的有效性。被称之为访问脉冲串(access bursts)的有效性例如是在基站进行测试的。这类脉冲串由与访问有关的移动站发送。在此情况下，重要的一点是能够判断所收到的信号脉冲串是否确实为访问脉冲串，或者该信号为相似于访问脉冲串的干扰。

但实践证明，现行的质量数值不够稳定，基站会把某些特殊形式的干扰判断错，把这些干扰判断为正当的访问脉冲串，从而使整个基站由于这些干扰而不能进行通信。

因此，本发明的目的是提供一种确定所收到信号的信噪比的质量数值SQ是否稳定的方法。本发明形成一个对所接收信号矢量的有用信号能量的估计值，也就是说，噪声是从此估计值中估算出来的。此外，还会形成信号矢量的信号分量(噪声)的其余部分的值。最后形成一个信号矢量的质量值SQ。在本发明的技术方案中定义了此SQ值的公式。当K₁＝0且K₂＝0时，公式中将有SQ＝E_s/E_n，由于该值代表介于有用信号的能量与噪声能量之间的系数，则本发明的数值将与上述芬兰专利中的有所不同。

按照本发明，上述目的是用本说明书开端所述方法加以实现的，该方法的特征在于：

(a)求出所述信号矢量的有用信号的能量的第一估算值Es；

(b)求出所述信号矢量中其余信号分量的能量的第二估算值En；

(c)按下式求出信号矢量的质量数值SQ： $\mathrm{SQ}=\frac{K_1{E}_S}{K_2+E_n}$ 其中K1和K2为预定的常数。

实践证明，这个数值与接收机中均衡器后面各部分的原始位错率(bit error rate)密切相关，且在很大程度上与干扰的类型无关。

通过使用SQ值，可以获得所接收信号的信/噪比的稳定的质量值，从而防止因某种干扰而引起基站的误判断。这种误判断有可能将干扰判断为正确的存取脉冲串，从而断开正常的通讯。

结合附图参阅下面的说明可以更好地理解本发明以及它的其它目的和优点，附图中示出了本发明计算质量数值SQ的方框图。

图1示出了本发明计算质量数值SQ的方框图。接收机收到的复合信号(图中的复合信号用双线表示)分量X(K)传送给相关器10，在相关器10中按周知的方式与训练序列d(K)中的信号分量进行相关。该序列由训练序列发生器12产生。在例如在GSM标准中，该训练序列访问脉冲串的长度为41位，正常脉冲串的长度为26位。同一个序列还由发射机发送，在GSM标准中，该序列位于访问脉冲串的起始部分和正常信号脉冲串的中间部分。在信道估算器14中，信道估算值是借助于来自相关器的相关值求出的。该估算值可以由例如在发生器10所产生的相关序列能量密集的部分附近的5个相关值h(i)组成。确定这五个相关值的过去周知的方法有各种各样，例如在瑞典专利申请9200079-3中就介绍了一种合适的方法。信道估算值可以由五个以上或以下的分量h(i)构成。

来自信道估算器14的信道估算值传送到能量计算器16，在计算器16中按例如下式计算出信道估算值： $E_S=\underset{i=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h\left(i\right)\right|}^2$

来自信道估算值的相关分量h(i)也用作滤波器18的滤波系数，在滤波器18中训练序列发生器12所产生的序列d(k)被滤波，以便按下式求出样值估算序列Y(K)： $Y\left(K\right)=\underset{i=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}d(k-i)h\left(i\right)$

当信道估算值h(i)精确地描述了无线电信道时，该样值估算序列Y(K)表示接收机应收到的训练序列。

在计算单元(20)中求出经滤波的信号Y(K)与实际收到的信号X(K)之间的差别信号，然后例如按下式求出该差别信号能量的数值： $E_n=\underset{k=1}{\overset{41}{\mathrm{\Σ}}}{|y\left(K\right)-X\left(K\right)|}^2$

上式适用于访问脉冲串。在正常脉冲串中，求和则是在5与26之间进行的。在此情况下，之所以在5处开始求和是因为以前的Y(K)值取决于所收到的训练序列外的X(K)值，因而都是未知的(见上面Y(K)的式子)。但在访问脉冲串中，脉冲串的8个首位(在训练序列的前面)也是已知的(所谓拖尾)。因而求和在访问脉冲串中可在1处开始。

最后，在计算单元22中按下式求出质量数值SQ： $\mathrm{SQ}=\frac{K_1{E}_S}{K_2+E_n}$

在此最后一个式子中，K1是在整数应用情况下用以调节动态特性的一个常数。上述访问脉冲的K1值可例如取32768，而正常信号脉冲串的合适的K1值则为8192。

K2是用以保证当Es和En的值都很小时使SQ趋近于零的常数。

K2是用以保证当Es和En的值都很小时使SQ趋近于零的常数。因此K2最好大于0。K2的合适值约为1000。

以上，本发明主要是结合所谓访问脉冲加以说明的。但不言而喻，本发明的方法也适宜求出正常数据脉冲串的质量数值。此外，该方法是结合欧洲GSM系统加以说明的。但不言而喻，上述同样的原理也可用在其它数字式移动无线电通信系统中，例如用在根据IS-54标准的美国系统中。

熟悉本技术领域的人们都知道，在不脱离本发明在本说明书所附权利要求书中所述的精神实质和范围的前提下是可以对本发明进行种种修改和更改的。

Claims (9)

1.一种在数字式移动无线电通信系统中求出接收机所收到的信号脉冲串的信号矢量的质量数值的方法，其特征在于：

(a)求出所述信号矢量的有用信号能量的第一估算值Es；

(b)求出所述信号矢量中其余信号分量能量的第二估算值En；并

(c)按下式求出信号矢量的质量数值SQ： $\mathrm{SQ}=\frac{K_1{E}_S}{K_2+E_n}$ 其中K1和K2为预定的常数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过计算所述信号脉冲串的复合信道估算值(h(i))的总能量求出所述第一估算值Es，该估算值h(i)是事先在所述接收机中计算出来的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信道估算值由在所收到的信号脉冲串的训练序列与所述接收机中内部产生的真正训练序列(d(k))之间的预定数目的连续相关值(h(i))组成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述信道估算值由5个相关值(h(i))组成。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，通过计算差值信号矢量的能量求出所述第二估算值En，该差值信号矢量是所收到的信号脉冲串的训练序列(X(K))所形成的矢量与通过用所述信道估算值(h(i))所形成的滤波器对内部产生的训练序列滤波而形成的样值估算矢量之差。

6.根据以上任一权利要求所述的方法，其特征在于，K2大于0。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，K2约为1000。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，K1＝32768。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，K1＝8192。

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