CN101163315B - 一种构造非对称信道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种构造非对称信道的方法，应用于无线通信系统领域，该方法包括如下步骤：确定所需构造的非对称信道类型；选择信道参数作为构造所述非对称信道的参数；对所选定的信道参数预设初值；验证所构造的非对称信道。采用上述方案，本发明通过在对称信道的基础上通过调节信道的相关参数，构造出一种非对称的上下行信道，从而消除了上下行信道之间的反向信道干扰影响，便于实现上下行信道的独立研究和测试，使得研究更加深入细致、测试更加充分完整、结果更加准确可靠。

Description

一种构造非对称信道的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种构造非对称信道的方法。

背景技术

无线通信系统的信号在无线环境传播中会受到众多噪声和其他信号的干扰，而信号本身在无线环境下又具有多径效应，随着环境的变化，或者信号的发射端或接收端，例如手机终端的移动，还会引起信号的快慢衰落变化和多普勒频移等，这些都给信号的接收解调带来麻烦。通过针对无线环境的信道估计等相关技术，可以有效地解决这些问题。研究无线环境的特性，并在信号的调制发射、传输、接收解调中加以利用，对提高无线通信系统的性能具有重要作用。

无线通信系统在网络规划初期，可用专门的工具对无线传播模型进行测试和校正，通常这只针对下行的无线传播模型，即信号从基站天线口发射到终端天线口的无线信道，而上行的无线传播模型，即信号从终端天线口发射到基站天线口的无线信道，一般而言与下行的无线信道是等价的，但如果系统的基站采用智能天线而终端采用全向天线，上下行无线信道将会有所差异，例如TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultipie Access，时分-同步码分多址接入)系统，如果上下行无线信道的噪声和干扰不一样，差异就将更大，TD-SCDMA系统也有此现象存在。另外，实际网络中影响通信性能的不仅仅是无线信道，还包括了发射端从调制部分到天线口的发射信道，以及接收端从天线口到解调部分的接收信道。参考附图1，发射端将编码器输出的比特送入发射信道进行调制，然后通过天线发射到无线信道中，接收端将天线收到的信号送入接收信道进行解调，然后将解调输出的比特送至解码器，发射信道、无线信道和接收信道，三者在这里构筑并定义成为一个广义信道，这个广义信道既可表示从基站发射端到终端接收端的下行信道，也可以表示从终端发射端到基站接收端的上行信道。如果要对无线通信系统的信道进行充分完整的研究，就需要对基于真实系统的广义信道进行测试，且应该对上行信道和下行信道分别进行测试，而不只是对下行无线信道进行测试。

无线通信系统的上下行通信链路，一般都是基于某种原则设计成平衡的，即广义信道被设计成对称的。这种对称信道的设计能使系统中的基站和终端的能力协调，都达到最大利用率，但这种设计有时也会给系统的研究和测试带来麻烦。例如，当需要分别研究上下行信道的特性时，由于信道对称的特点，下行信道的恶化情形将会影响到上行信道的测试，而上行信道的恶化情形也将会影响到下行信道的测试，这样就不利于准确和充分地研究广义信道的特性。况且，对于某些设计成上行受限或下行受限的无线通信系统，也会因为上行先受限而影响到对下行信道的测试，或因为下行先受限而影响到对上行信道的测试。

TD-SCDMA作为第三代移动通信三大标准之一，基站采用智能天线，通过估计上行信号的DOA(Direction OfArrival，波达方向)来确定下行信号BF(Beam forming，波束赋形)的发射方向，如果上行信道出现受限情形，即上行信号恶化，则基站对上行信号的DOA估计将出现偏差，影响到下行BF的准确性，这样一来就会影响到对具有BF的下行信道准确、充分地研究和测试。另外，由于采用了闭环控制的机制，例如功率控制、同步控制等，TD-SCDMA的上下行信道具有相互控制的功能，当出现下行信道受限时，下行信号携带的控制信息将会出现解码错误，影响到上行信号的功率调整以及同步调整，甚至可能引起上行信号的恶化，出现上下行交替恶化的连锁反应。如何在一定程度上有效消除上下行信道之间的反向信道干扰影响，将对TD-SCDMA系统上下行信道的独立研究和测试创造前提条件。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种构造非对称信道的方法，该方法是在现有对称信道的基础上，通过调节信道的相关参数，构造出一种非对称的上下行信道，便于实现上下行信道的独立研究和测试。

为了解决上述技术问题，本发明方法采用如下技术方案：

A、确定所需构造的非对称信道所需类型，所述非对称信道类型包括上行信道先受限的非对称信道和下行信道先受限的非对称信道；

B、选择信道参数作为构造所述非对称信道的参数；

C、对所选定的信道参数预设初值；

D、验证所述非对称信道；

E、验证通过后，可基于所述非对称信道进行相关的研究和测试。

所述方法，其中，所述信道参数包括扩频增益、功率增益、智能天线增益及噪声功率。

所述方法，其中，构造所述非对称信道所需的信道参数为所述信道参数中的一个或多个信道参数的组合。

所述方法，其中，步骤C包括：通过增加所述信道参数的取值，预设不同的信道参数初值。

所述方法，其中，步骤C包括：通过减少所述信道参数的取值，预设不同的信道参数初值。

所述方法，其中，步骤D中，所述验证标准采用通信协议中的上下行信号的恶化标准。

所述方法，其中，当构造出上行信道先受限的非对称信道时，验证标准就是当出现信号受限的时候，上行信号的误块率持续T秒钟超过恶化值E，而下行信号的误块率基本保持为零，其中T和E与信号对应的业务类型有关。

所述方法，其中，步骤E中，若验证不通过，继续对所述选定的信道参数的取值进行调整，或选择其他的信道参数进行相应设置。

采用上述方案，本发明通过在对称信道的基础上通过调节信道的相关参数，构造出一种非对称的上下行信道，从而消除了上下行信道之间的反向信道干扰影响，便于实现上下行信道的独立研究和测试，使得研究更加深入细致、测试更加充分完整、结果更加准确可靠。

附图说明

图1为现有技术无线通信系统的广义信道结构示意图；

图2是本发明方法的实现流程。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

本发明设计原理：在对称信道的基础上，通过调节信道的相关参数，构造出一种非对称的上下行信道，使得在所构造的非对称信道基础上可分别对上下行信道进行相对独立的研究和测试。例如，构造出一个上行先受限的非对称信道来研究上行信道，这样就不会因为下行先受限而影响到对上行信道的独立研究和测试了，同理，构造出一个下行先受限的非对称信道来研究下行信道。

下面以TD-SCDMA系统为例，来详细介绍本发明方法的实现过程。

TD-SCDMA系统中影响上下行广义信道的参数包含发射信道的参数、接收信道的参数以及无线信道的参数，具体说来，有上下行信号的频率、时隙、小区码组参数、码道、功率增益、智能天线模式、噪声和干扰信号的功率，及包括天线高度等在内的无线传播模型参数等。其中，小区码组参数包括扰码、Midamble码(训练序列)、上下行同步码；码道就是扩频(Spreading Frequency，简写为SF)码，不同扩频因子的扩频码对应不同的扩频增益，例如相对扩频因子为1的扩频码(即没有扩频作用的码字)，扩频因子为N的扩频码带来的扩频增益是10*Log₁₀N(单位为dB)；功率增益在这里指基站的发射端在发射信道给下行信号的功率增益以及基站的接收端在接收信道给上行信号的功率增益，它包含了对基带信号的增益、中频信号的增益和射频信号的增益；智能天线模式在这里指基站的智能天线(SmartAntenna，简写为SA)使用多少个天线通道进行发射，使用多少个天线通道进行接收，发射是采用波束赋形发射还是全向发射，接收是采用波束赋形接收还是全向接收，不同的使用模式带来不同的增益，使用通道数越多，增益越高，而使用波束赋形比全向将增加一个波束赋形增益，例如相对单天线通道，M个天线通道的全向发射带来的增益是的10*Log₁₀M(单位为dB)，而M个天线通道的波束赋形发射带来的增益是的20*Log₁₀M(单位为dB)；噪声在这里指基站处叠加到发射端下行信号的下行高斯白噪声和叠加到接收端上行信号的上行高斯白噪声。

本发明选择部分适合用于构造非对称信道的信道参数，如表1所示；

表1构造非对称信道的信道参数表

信道参数	上行取值	下行取值	备注
				扩频增益	Gain<sub>SF，UL</sub>	Gain<sub>SF，DL</sub>	上下行可使用不同扩频增益的扩频码，
功率增益	Gain<sub>Power，UL</sub>	Gain<sub>Power，DL</sub>	上下行可分别设置相应的功率增益
				智能天线增益	Gain<sub>SA，UL</sub>	Gain<sub>SA，DL</sub>	上下行可使用不同的智能天线模式，

[0033]

			不同模式带来不同的智能天线增益
				噪声功率	Power<sub>Noise，UL</sub>	Power<sub>Noise，DL</sub>	上下行可分别加入不同功率的噪声

为了确保所构造的非对称信道能有效满足系统研究和测试要求，必须通过一些合理的流程和约束条件来实现它。为此，本发明提供了一种构造非对称信道的方法，请参阅附图2，其实现流程图包括如下步骤：

110、针对信道研究测试的内容和特点确定所需构造的非对称信道类型，例如，是上行信道先受限的非对称信道还是下行信道先受限的非对称信道；

120、选择合适的信道参数，作为构造非对称信道的参数，它可以是单个参数，也可以是多个参数的组合；

130、根据所选定的信道参数，对非对称信道的上下行取值范围分别设置合适的数值；

140、对所构造的非对称信道进行验证；

150、验证是否通过，如果通过，则转至步骤160，否则返回步骤120，继续选择相同的信道参数进行调整，或选择其他的信道参数进行相应设置；

160、验证通过，可基于所述非对称信道进行相关的研究和测试。

其中，对于所述步骤120，在构造非对称信道时，基于表1所示，可以选择单个参数或多个参数组合进行调整来实现，比如，在构造某个方向受限的信道时，可以选择功率增益这一个参数进行调整，也可以选择功率增益和噪声功率这两个参数同时进行调整。

其中，步骤130中，主要是通过增加或减少上下行信道的信道参数的取值，在对称信道的基础上构造非对称信道。比如，可以选择信号的功率增益来构造非对称信道，假设对称信道的上下行功率增益设置分别是Gain_Power，UL和Gain_Power，DL，那么如果要构造一个上行先受限的非对称信道，可以在原来的设置上减小Gain_Power，UL，或者增大Gain_Power，DL。

为了更好的解释本发明，下面给出基于广义信道的通信链路表达式

Power_RX＝Power_TX+Gain_TX-Pathloss_s+Gain_RX    (1)

式(1)中，Power_RX为接收端接收信道输出信号的功率(通常为Eb/No，即每比特的信号能量与噪声功率谱密度的比值，单位为dB)，Power_TX为发射端发射信道输入信号的功率(对应也是Eb/No)，Gain_TX为发射信道的增益，在基站处存在下式

Gain_TX＝Gain_SF，DL+Gain_Power，DL+Gain_SA，DL-Power_Noise，DL    (2)

式(2)中，Pathloss_s为无线信道的路损，Gain_RX为接收信道的增益，且在基站处存在下式

Gain_RX＝Gain_SF，UL+Gain_Power，UL+Gain_SA，UL-Power_Noise，UL    (3)

又定义广义信道的路损如下

Pathloss＝Pathloss_s-Gain_TX-Gain_RX    (4)

则由式(1)、(2)、(3)、(4)所得

Power_RX＝Power_TX-Pathloss    (5)

所以，任何广义信道相关参数调整的影响都可以归结到广义信道路损的变化里。

例如，在采用减小上行功率增益Gain_Power，UL来构造上行先受限的非对称信道时，如果Gain_Power，UL减小6dB，那么上行广义信道的路损Pathloss就相当于增加6dB，而其他参数的具体调整值也可以等价转换成广义信道路损的变化值。这是现有技术，在此不再赘述。

其中，对于步骤140，验证标准可以参考相关通信协议中的上下行信号的恶化标准，对所构造出的非对称信道进行验证。例如，构造出上行信道先受限的非对称信道，判定标准就是当出现信号受限的时候，上行信号的BLER(Block Error Ratio，误块率)持续T秒钟超过恶化值E，而下行信号的BLER应该仍然基本保持为0，那么这个构造出来的非对称信道就可认为是满足要求的。这里的T和E与信号对应的业务类型有关，例如对于TD-SCDMA系统中的CS(Circuit Sevice，电路域业务)12.2K的语音业务，T和E可设置为7和5％，对于CS64K的可视电话业务，T和E可设置为7和3％，对于PS(Packet Sevice，数据域业务)业务，T和E可设置为7和10％。对于构造出下行信道先受限的非对称信道的验证标准也是一样的。

其中，所述步骤150中，当采用减小上行功率Gain_Power，UL来构造一个上行先受限的非对称信道时，一开始可以减小6dB进行尝试，如果验证通不过，那么可在原来的上行功率Gain_Power，UL的基础上再减小3dB，直至找到一个满足构造要求的取值，如果调整过大，也可以往回调整，直至找到一个可以刚好满足构造要求的合适取值。

其中，在所述步骤160中，基于所构造的非对称信道，可以作许多无线信道方面的研究，如上下行无线传播模型的测试和校正、上下行业务覆盖的对比、上下行业务容量的对比、上下行业务质量的对比；也可以作发射信道或者接收信道方面的研究，如上下行链路平衡参数的优化、上下行解调能力的对比、上下行调制解调参数的优化、上下行功控算法的性能对比、上下行联合检测算法的性能对比、上下行智能天线赋形算法的性能验证、上行同步算法的性能验证，等等。

举个例子，在优化上下行链路平衡参数的时候，最好能确切获取上下行信号各自的变化趋势。为了在研究下行信号变化趋势的时候，不会因为上行受限而受到影响，我们可在通过系统仿真出来的上下行链路平衡的初始参数基础上，选择合适的信道参数进行调整，构造出一个下行先受限的非对称信道，那么，就不会出现因为上行受限而影响到下行信道的研究和测试了。反过来，研究上行信号的变化趋势也可通过构造上行先受限的非对称信道来实现。这样，通过构造非对称信道的方式，我们就可以准确而充分地获取真实系统在各种无线环境下的上下行链路变化的详细信息，给设计和优化上下行链路平衡提供可靠依据。毕竟，系统仿真出来的参数只是初始值，由于预设置条件的局限，难免存在偏差，而且，对各种不同的无线环境也可能会不具有通用性，通过真实系统下真实、典型环境的研究和测试，可以更好地优化这些参数。

本文提出的方法也可推广并适用于所有具有双向信道的通信系统。

综上所述，本发明方法基于非对称信道对单个方向的信道进行研究和测试，从而消除了上下行信道之间的反向信道干扰影响，便于实现上下行信道的独立研究和测试，使得测试更加充分完整，结果更加准确可靠。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种构造非对称信道的方法，该方法包括如下步骤：

A、确定所需构造的非对称信道类型，所述非对称信道类型包括上行信道先受限的非对称信道和下行信道先受限的非对称信道；

B、选择信道参数作为构造所述非对称信道的参数；

C、对所选定的信道参数预设初值；

D、验证所述非对称信道；

E、验证通过后，可基于所述非对称信道进行相关的研究和测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道参数包括扩频增益、功率增益、智能天线增益及噪声功率。

3.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构造所述非对称信道所需的信道参数为所述信道参数中的一个或多个信道参数的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C包括：通过增加所述信道参数的取值，预设不同的信道参数初值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C包括：通过减少所述信道参数的取值，预设不同的信道参数初值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中，所述验证标准采用通信协议中的上下行信号的恶化标准。

7.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当构造出上行信道先受限的非对称信道时，验证标准就是当出现信号受限的时候，上行信号的误块率持续T秒钟超过恶化值E，而下行信号的误块率基本保持为零，其中T和E与信号对应的业务类型有关。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤E中，若验证不通过，继续对所述选定的信道参数的取值进行调整，或选择其他的信道参数进行相应设置。