专利名称：用于估计在通信系统中所传送的数据的误比特率的装置及相关方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于对使用通信站(例如蜂窝或其它无线
电通信系统的移动站)进行传送的数据的误比特率(BER)进行估计 的方式。更具体地，本发明涉及一种使用软判决值来形成估计的装置 及相关方法。该软判决值表示对在通信站处所接收的检测符号的值所 作的判决的置信度。
对低置信度的软判决值的计数是对所估计的误比特率的决定因 素。当该计数指示较高百分比的软判决值具有低置信度时，所估计的 误比特率相对高。此外，当该计数指示较低百分比的软判决值具有高 置信度时，所估计的误比特率相对低。
背景技术：
已经开发并使用了利用数字通信技术的多种不同类型的通信系 统。与使用模拟技术传送数据相比，数字通信系统(即，利用数字通 信技术的通信系统)通常能够以较高的数据速率和较少的差错来传送 数据。
例如，当前所使用的蜂窝通信系统通常利用数字通信技术。虽然 该系统主要用于语音通信，但是日益增加地用于实现数据密集型的数 据服务。能够在可操作于蜂窝通信系统的通信站之间传送文本、影像 以及其它数据文件。其中使用典型地具有允许由用户车载的大小和重 量的移动站来发起或终止传送数据的通信服务。将语音数据以及前述 其它类型的数据传送至可操作于这种蜂窝通信系统的移动站，以及由 可操作于这种蜂窝通信系统的移动站来传送语音数据以及前述其它类 型的数据。
在蜂窝通信系统中传送数字数据的操作期间，使用了各种度量来
对所传送的数据或基于其传送数据的通信信道的质量进行量化。例如，
误比特率(BER)是这种度量之一。误比特率是对于在通信信道上传 送数据时或者在接收机处接收到数据后对数据的处理期间引入数据中 的比特误差的基于时间的量化。较大的误比特率有时指示较差的信道 条件。然而，无论原因是什么，较高的误比特率使得对于所传送的数 据的恢复变得更加困难。有时可以进行补偿以校正所传送的数据中的 比特误差。或者有时丢弃包括过多比特误差的数据分组或帧，并重新 发送该数据。将对误比特率的量化用于附加目的，例如，用于选择调 制方案以及选择何时切换通信。在某些系统实施方式中，当通信条件 良好时，选择调制方案以增加数据吞吐量，而当通信条件较差时，选 择调整方案以增加成功传送数据的可能性。并且，当用于选择何时请 求通信切换时，对不断增加的误比特率的测量指示了潜在的通信切换 将导致通信的改进。
此外，作为示例，在GSM/EDGE(全球移动通信系统/增强型GPRS 演进数据)蜂窝通信系统中，移动站需要定期向该通信系统的网络部 分报告对误比特率的量化。将该误比特率用作接收信号质量测量
(RXQUAL)。将该误比特率用于系统中，例如作为针对通过CRC(循 环冗余码)比较的不良语音帧的假警报减少的手段。
虽然在传统中利用各种误比特率估计方案，这种传统的估计器的 估计精度典型地呈现出很大的偏差，例如取决于信道传播曲线
(profile)、编码方案以及均衡类型。BER估计有时基于已知的训练序 列(TS)值与对接收数据值的确定之间的比较。基于该训练序列的值 的估计导致了基于相对小(例如26个符号长度)的序列的估计，从而 导致了潜在地较高的估计偏差。换言之，该BER估计并不一定反映了 整个数据突发中的平均误比特率。其它误比特率估计方案呈现了其它 缺点。在信道解码之后的基于SNR-BER (信噪比-误比特率)映射的 BER估计以及其它传统的方案都导致了在特定通信条件下的或然性 估计。
如果可以提供用于执行误比特率估计的改进方法，则将可以改进 通信系统的通信性能。
根据与数字通信相关的背景信息，发展了本发明的重要改进。
发明内容
因此，本发明有利地提供了一种用于估计使用数字无线电或其它 通信系统的通信站所传送的数据的误比特率的装置及相关方法。
通过本发明的实施例的操作，提供了使用软判决的误比特率估 计，该软判决与对所接收的数据序列的符号值的检测相关联。软判决 或值表示正确识别所接收的数据符号的置信度。当正确地进行该符号 值判决的置信度较低时，该软判决值相对低。此外，当正确地判决该 符号值判决的置信度较高时，该软判决值相对高。因此，直观地，当 接收到的数据序列的判决符号值具有与之相关的指示该判决的正确性 的低置信度的大量软判决时，所传送的数据的误比特率可能较高。相 反地，当软判决指示大量的软判决具有高置信度时，所传送的数据的 误比特率可能较低。
因此，在本发明的一个方面，提供了一种BER估计器，该BER 估计器响应于对与指示该判决的低置信度的判决符号值相关联的软判 决的数量的确定，形成了误比特率估计。当大量确定符号值与所确定 的值的正确性的低置信度相关联时，该误比特率估计值较大。相反地， 当大量确定符号值与所确定的符号值的正确性的高置信度相关联时， 该误比特率估计值较小。
在本发明的另一方面中，维持对与所判决的符号值相关联的具有 低置信度的软判决的计数。该计数用于对误比特率的估计的确定。例 如，该计数由累加器提供，每当与所判决的符号相关联的软判决具有 较低值时，该累加器加l。 BER估计值与该计数值成正比。
在本发明的另一方面中，将表示置信度的选择的值提供给比较 器。这些比较器将软判决值与阈值进行比较。根据比较的结果，确定 是否相信关联的所判决的符号值是正确的。如果软判决是指示该软判 决具有低可靠性的值，则将该计数加1。否则不增加该计数。由此， 基于逐个符号地产生、调整和维持该计数。
在本发明的另一方面中，比较器所使用的用来与软判决值进行比
较的阈值是可选的。例如，基于在先仿真或者任何其它适当的基础(例 如在先结果)来选择该阈值。
在本发明的另一方面中，可以每隔所选间隔或者响应于数据接收 的开始或结束来对在累加器处所累加或维持的计数值进行重新设置。
在本发明的另一方面中，将确定误比特率估计值的计数值与响应 于在维持该计数期间所操作的符号或比特的总数的值相结合。例如， 将该计数值除以所接收到的比特或符号的总数，其结果形成了误比特 率估计。
快速形成误比特率的估计，而不需要大量的处理计算。例如，对 误比特率的估计不局限于训练序列，而是(如果期望的话)可以基于 接收符号的长序列来形成。此外，由于该估计是基于所判决的符号值 的置信度，所以可能导致实际误比特率过高的较差的信道条件或其它 条件相应地导致所估计的误比特率过高。
因此，在这些和其它方面中，提供了一种用于接收数字数据序列 的接收机的装置及相关方法。检测器适用于接收对与所检测的数字数 据序列的值相关联的置信度的指示。将该检测器配置用于检测该置信 度是否超过所选阈值。累加器适用于接收对检测器所进行的检测的指 示。将该累加器配置用于对具有超过所选阈值的置信度的所检测的序 列值的计数进行累加。该计数确定了对与数字数据序列相关联的数据 通信的误比特率估计。
图1示出了本发明的实施例可操作于其中的通信系统的功能方框
图2示出了构成了图1所示的通信系统的一部分的误比特率 (BER)估计器的功能方框图3示出了依据对比较器阈值(依据本发明的实施例的操作所使 用的)的选择所使用的估计误比特率与实际误比特率之间的示例性关 系的图示；
图4示出了表示本发明的实施例的操作的方法的方法流程图。
具体实施例方式
首先参照图1，总体上示为10的通信系统用于一组通信站之间的 数据通信。这里，该通信站组包括发送站12和接收站14。这里发送 站12示为网络站，具体是用于EDGE (增强型GPRS演进数据)通信 服务的GSM (全球移动通信系统)系统的基站收发机(BTS)。此外， 通信站14表示操作用于通过无线电空中接口 16与蜂窝通信系统的网 络部分的通信站(例如BTS12)进行通信的移动站。更一般地，该通 信站表示在其中由发送站向接收站传送数据的通信站的任意集合。
为了描述关于本发明的实施例的示例性操作，下列说明将描述关 于示例性实现的操作，在其中基站收发机构成发送站并且移动站14 构成接收站。可以描述关于其它类型的通信系统的类似操作。因此， 下列说明仅仅是示例性的而非限定性。
这里另外示出的通信系统的网络部分包括无线接入网(RAN) 部分18，基站收发机12构成了无线接入网部分18的一部分；以及分 组数据网络(PDN) 22 (例如互联网骨干网)，通信终端(CE) 24表 示在通信系统的操作期间所传送的数据的最终通信源或目的地。
由基站收发机基于无线电空中接口 16所传送的数据是由数据符 号构成的，每个符号由一个或多个比特值所定义。例如，在8-PSK(8 相移键控)方案中，由3比特的组来表示该符号，其值定义了 PSK符 号的值。这里可以时常互换地使用术语符号和比特。本发明的实施例 的操作是类似的，而与用于构成数据符号的数据比特的数量(一个或 多个)无关。
当由发送站12基于无线电空中接口 16传送并由接收站14接收 及操作时，有时对所传输的值引入了失真，使得该值改变。如果未校 正，则该失真值将干扰所传输的数据信息的信息内容的恢复。此外， 如上文所指出的，形成对误比特率(BER)的估计，并将其用于对所 传送的数据中引入的差错进行量化。也如上文所述，将其值用于在误 比特率变得过高时进行校正活动。然而，仍如上文所指出的，在传统 意义上所进行的估计有时并不能精确地表示所传送的数据的整个序列中的真实误比特率。
构成接收站14的移动站包括收发机电路，该收发机电路包括接 收部分32和发射部分34。该接收部分的元件包括RF/IF (射频/中频) 元件38、解旋元件42、 DARP处理器44、均衡器46、软判决校正器 48、信道FEC解码器52、信道估计器54、以及本发明的实施例中的 USDC (不可靠软判决计数)BER估计器56。
元件38以传统的方式操作用于对在接收部分处所接收到的信号 进行下变频和调制，并向解旋器42提供I/Q采样。该解旋器对提供给 解旋器的采样进行解旋，并向DARP (下行链路先进接收性能)处理 器44和信道估计器54提供解旋值。该处理器对解旋数据执行处理操 作，接着将该数据提供给均衡器46。信道估计器54操作用于对传送 数据所基于的信道进行估计。使用该信道估计器所提供的信道估计值 对该数据执行均衡，并将均衡值提供给软判决校正器48。
由校正器48进行软判决，该软判决包括接收数据的判决符号值 以及与该判决值相关的置信度。将该判决符号值提供给信道FEC (前 向纠错码)解码器52，由该解码器执行解码操作以便在线62上形成 解码后的比特。此外，将该软判决置信度值提供给构成本发明的实施 例的装置64的一部分的USDC BER估计器56。这里还示出了装置64 包括阈值选择器66。
在线68上产生由该估计器所进行的估计。由移动站根据各种操 作(例如包括RXQUAL (接收信号质量测量)报告的产生)中的任一
操作来使用所产生的误比特率的估计。
接着参照图2，再次示出了装置64。这里，示出了估计器56由 绝对值发生器74、比较器76、累加器78以及除法器82构成。在功能 上示出了可以以任何方式实现(包括部分地或全部地通过处理电路可 执行的算法来实现)的该装置的元件。
将(图1所示的)软判决校正器48所产生的软判决提供给绝对 值(即量值(magnitude))发生器74。该绝对值发生器形成用于标识 与连续的比特或符号值相关联的置信度的软判决值的绝对值。将该绝 对值提供给比较器76。
比较器操作用于将该软判决的绝对值与阈值(这里是由这些阈值
选择器66所提供)进行比较。该比较器将向其所提供的软判决值与阈 值电平进行比较，并根据该软判决是大于或小于所选阈值电平来产生 逻辑输出。在示例性实施方式中，利用正逻辑，并且如果该软判决值 大于阈值电平，则由该比较器产生逻辑l。否则产生逻辑0。
将该比较器的输出值提供给累加器78。这里，每次向该累加器提 供逻辑值l，该累加器加1。因此，该累加器维持表示具有关于所确定 的符号的正确性的低置信度的确定符号值的计数，并形成计数器。例 如使用反馈回路84来为累加器提供时钟。所累加的值也是可以重新设 置的(例如在数据传输的终点或在数据传输开始之前)。
将所累加的值提供给除法器82。此外，还将对所处理的比特或符 号的总数的指示提供给该除法器，这里通过线86来指示。该除法器在 线68上形成表示该除法的结果的值。该除法的结 果形成了误比特率估 计。该误比特率估计与指示接收数据中具有增加的误差可能性的相应 所选值的软判决数量成正比。该估计并不局限于基于训练序列或者传 送数据的其它较小的部分进行估计，还可以使用相对较少的操作(如 图2的功能方框图中的较少功能块所示)来计算该估计值。
对施加给比较器并且在比较器处用于比较的阈值的选择是由阈 值选择器来进行的。在一个实施方式中，该阈值选择器简单地形成了 存储值，该存储值永久地形成了通信站14的电路的一部分并且用于比 较器操作用以执行比较操作时。在一个实施方式中，通过通信仿真来 获得最佳逼近于误比特率的值。在另一实施方式中，可选择的阈值是 可变的或者可更新的。
图3示出了估计误比特率相对于实际误比特率所绘制的曲线的示 例性图示，这里，传送8-PSK突发。在各种信道条件下形成曲线92 的变形。虽然没有分别编号，各个曲线标识了针对静态AWG (平均 白高斯噪声)、TU50噪声、RA130噪声、静态DTS-1、 TU50 DTS-1 以及RA 130 DTS-1条件的估计误比特率与实际误比特率之间的示例 性关系。例如，示例性实验和仿真的结果指示了在GSM/EDGE接收 机中适当的阈值是0.074GMSK (高斯频移键控)突发和0.0848-PSK 犬友。
图4示出了总体如所示表示本发明的实施例的操作方法的方法流 程图。该方法对与在接收机处接收到的数据通信相关联的误比特率进 行估计。
首先，如框104所示，检测对与所检测的在接收机处接收到的数 据值相关的置信度的指示。然后，如框106所示，对具有小于所选阈 值的置信度的检测值的计数进行累加。
然后，如框108所示，响应于该计数，形成误比特率估计值。
因此，提供了误比特率估计。该估计是基于不可靠的软判决计数 并且是相对简单且易于实现的。相对于传统估计，还提供了具有较少 的BER估计偏差的改进精度。
上述说明是用于实现本发明的优选示例，本发明的范围不应为上 述说明所限定。本发明的范围由所附权利要求所限定。
权利要求
1、一种用于接收来自发送站(12)的数字数据序列的接收机(32)的装置(64)，所述数据由所述接收机(32)在接收之前所不知道的符号组成，所述装置包括检测器(76)，适用于接收对与数字数据序列的检测值相关联的置信度的指示，将所述检测器(76)配置用于检测所述置信度是否低于所选阈值；以及累加器(78)，适用于接收对所述检测器(76)所作的检测的指示，将所述累加器(78)配置用于对具有低于所选阈值的置信度的序列的检测值的计数进行累加，所述计数确定了对与所述数字数据序列相关联的数据通信的误比特率估计。
2、 根据权利要求1所述的装置(64)，其中所述检测器(76) 包括比较器，将所述比较器配置用于将对置信度的指示与所选阈值进 行比较，以及形成表示所述比较器所作的比较的比较器结果值。
3、 根据权利要求2所述的装置(64)，其中所述检测器(76) 还包括量值计算器(74)，所述量值计算器(74)适用于接收符号、计 算接收符号的绝对值、以及将接收符号的绝对值转发给检测器(76)。
4、 根据权利要求3所述的装置(64)，其中将由所述量值计算 器(74)所计算的指示的绝对值提供给所述比较器(76)，以及其中所 述比较器(76)将所述指示的绝对值与所选阈值进行比较。
5、 根据权利要求2所述的装置(64)，其中当所述置信度大于 所选阈值时所述比较器结果值为第一值，当所述置信度小于所选阈值 时所述比较器结果值为第二值。
6、 根据权利要求1所述的装置(64)，还包括阈值选择器(66)， 将所述阈值选择器(66)配置用于选择所选阈值，所述所选阈值由所 述检测器(76)用于检测所述置信度是否超过所选阈值。
7、 根据权利要求6所述的装置(64)，其中，所述阈值选择器 (66)所作的选择是基于对误比特率的仿真近似和实验测量值。
8、 根据权利要求1所述的装置(64)，其中所述累加器(78)对具有小于所选置信度的置信度的序列的检测值的计数进行累加。
9、 根据权利要求1所述的装置(64)，还包括误比特率计算器 (82)，所述误比特率计算器(82)适用于接收由所述累加器(78)所累加的计数，将所述误比特率计算器(82)配置用于计算误比特率， 所述误比特率部分地取决于所述计数。
10、 根据权利要求9所述的装置(64)，其中所述误比特率计算 器(82)还适用于接收与数据相对应的数据长度的指示，由所述检测 器检测所述数据的置信度指示，将所述误比特率计算器配置用于计算 所述误比特率，所述误比特率还部分地取决于所述数据长度。
11、 根据权利要求10所述的装置(64)，其中所述误比特率计 算器(82)包括将所述计数除以所述数据长度的除法器。
12、 根据权利要求l所述的装置(64)，还包括软判决器(48)， 将所述软判决器(48)配置用于形成与序列的每个检测值相关联的置 信度。
13、 一种用于估计与在接收机处所接收到的数据通信相关联的 误比特率的方法(102)，所述数据由所述接收机在接收之前所不知道 的符号组成，所述方法包括以下步骤检测对与在所述接收机处接收到的数据的检测值相关联的置信度的指示(104);对具有小于所选阈值的置信度的接收数据的检测值的计数进行累加(106);以及响应于在所述累加操作期间所累加的计数，形成误比特率估计(108)。
14、 根据权利要求13所述的方法(102)，还包括在所述检测操 作(104)之前形成与所述检测值相关联的置信度的操作。
15、 根据权利要求13所述的方法(102)，还包括选择所述所选 阈值的操作。
16、 根据权利要求13所述的方法(102)，其中，在所述形成操 作(108)期间所形成的所述误比特率估计与在所述累加操作期间所累 加的计数成正比。
17、 根据权利要求13所述的方法(102)，其中，在所述形成操 作(108)期间所形成的所述误比特率估计对应于与在所述累加操作期 间所累加的计数相关联的数据。
18、 根据权利要求17所述的方法(102),其中，所述形成操作 (108)包括将所述计数除以所述数据长度。
19、 根据权利要求13所述的方法(102)，其中，重复地执行所 述检测(104)、累加(106)以及形成(108)操作。
全文摘要
本发明提供了一种用于估计向诸如GSM/EDGE蜂窝通信系统之类的数字通信系统的接收站所传送的数据的误比特率的装置及相关方法。通过比较器将指示正确地判决了所判决的值的置信度的软判决值与阈值进行比较。由计数器来对计数进行累加，该计数器所计数的值表示所确定的数据值，该数据值具有与之相关的指示所确定的值的正确性的低置信度水平。将该计数值用于BER估计的公式化。
文档编号H04Q7/38GK101198176SQ200710196638
公开日2008年6月11日 申请日期2007年11月29日 优先权日2006年11月30日
发明者欢 吴, 西恩·塞门斯 申请人:捷讯研究有限公司