专利名称：测量信道质量的移动终端和方法
技术领域：
本发明涉及一种移动终端，并且具体地，涉及一种基于正交频分多址(0FDMA )的移动终端和在基于0FDMA的移动终端中使用的用于测量接收信道 质量的方法。
背景技术：
正交频分复用(0F画)是使用大量相近正交子载波的多载波调制技术。 子载波的正交性导致零串扰。这些子载波离的很近以至于它们的频谱重叠， 因此OFDM相对于频分多路复用(FDM)具有高频语效率。因为OFDM码元长度比信道的脉冲响应长，所以其对于多径衰落效应是鲁 棒的。同样，扩展的码元长度使得OFDM适合于高速数据传送。OFDM系统由OFDM发射才几和OFDM接收才几组成。OFDM发射4几利用原始(raw) 数据生成OFDM码元，并以射频发送OFDM码元，并且OF函接收机从接收到的 OFDM码元中恢复出原始^:据。因为OFDM使得可以通过各个子载波发送数据，因此OF函可以适应多址。 正交频分多址(OFDMA)是一种多址技术并且是OF画技术的多用户版本。因为移动终端的信道环境是随时间变动的，基站根据从移动终端发送的 载波对干扰和噪声比(CINR)选择预设的调制和编码技术(MCS )级之一。通过 链路适应处理而确定MCS级，并且下行链路(DL)自适应调制和编码(AMC) 技术用于高效的下行链路数据传送。为了执行该DL AMC,移动终端测量接收 CINR并将CINR发送至基站。在传统的移动通信系统中，在假设导频子载波和其邻近的数据子载波具 有相似的特征并且它们的CINR彼此相同的情况下，移动终端通过在星座图 (constellation graph)中测量导频信号的偏移量来测量接收CINR。然而，这样的假设只有当导频子载波与数据子载波之间的间隙小于相干 带宽时才能被允许。同样，在OFDMA系统中，扇区或小区的信道的相干带宽 不是规则的，因此在一些情况下，数据子载波和相邻导频子载波的信道特征变得彼此相当不同，由不能期待此准确的DL AMC。例如，如果数据子载波的 CINR比在导频子载波上测得的CINR低，则移动终端不能利用基站中使用的 AMC级来^L行解调。图1A和1B是示出在传统移动通信系统中的信道频谱的图。如图1A所示，如果信道的相干带宽大于导频子载波之间的间距，则与导 频子载波邻近的数据子载波将具有类似于导频子载波的特征。反之，如果信道的相千带宽小于导频子载波之间的间距，则如图1B中所 示，导频子载波和邻近数据子载波之间的关联性变弱。在这种情况下，在导 频子载波上测得的CINR和数据子载波的实际CINR之间存在相当大的差异， 因此DL AMC的准确度变得不可靠，导致系统吞吐量的下降。也就是说，传统的0F函A系统的信道质量测量方法有如下缺点，其中， 通过测量具有与数据子载波的信道特性不同的信道特性的导频子载波的CINR 来估计信道质量，从而DL AMC不可靠，导致系统吞吐量的下降。发明内容本发明致力于解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种移动终 端和在移动终端中使用的测量信道质量的方法，能够提高信道质量测量的准确度。本发明的另 一个目的是提供一种移动终端和在移动终端中使用的测量信 道质量的方法，能够改善下行链路吞吐量。本发明的另 一个目的是提供一种移动终端和在移动终端中使用的测量信 道质量的方法，能够通过直接测量数据子载波的CI皿而获得信道质量。本发明的另 一个目的是提供一种移动终端和在移动终端中使用的测量信 道质量的方法，能够使用新颖的下行链路帧格式来改善信道质量测量性能。根据本发明的一个方面，由一种移动终端实现上述和其他目的。该移动 终端包括用于与基站交换频率信号的收发机；以及用于使用通过收发机接收 的下行链路帧的第二前同步码计算数据子载波的载波对干扰和噪声比(CINR) 的控制单元。根据本发明的 一 个方面，通过移动终端的信道状态估计方法实现上述和 其他目的。该信道状态估计方法包括基于下行链路帧的第二前同步码计算 数据子载波的平均偏移量；以及使用该平均偏移量计算数据子载波的CINR。根据本发明的一个方面，上述和其他目的通过使用下行链路帧的正交频分多址(0FDMA)的信道状态估计方法实现，该下行链路帧包括用于执行帧同 步和频率偏移量估计的第一前同步码、承载用于执行信道估计和计算数据子 载波的CINR的导频和数据子载波期望传输值的第二前同步码、以及用于承载 数据的数据区。该信道状态估计方法包括如果接收到第一前同步码，则执 行帧同步和频率偏移量估计；如果接收到第二前同步码，则计算数据子载波 的平均偏移量；以及如果接收到数据区，则计算数据子载波的CINR。
通过结合附图的如下详细描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将变得更清楚，在附图中图1A和1B是示出在传统移动通信系统中信道频i普的图；图2是示出根据本发明示范实施例的移动终端的配置的框图；图3是示出根据本发明示范实施例的在信道质量测量方法中使用的下行链路帧的帧格式的图；图4是示出根据本发明示范实施例的测量信道质量的方法的流程图；以及图5是示出根据本发明另 一示范实施例的测量信道质量方法的流程图。
具体实施方式
参照附图详细描述本发明的示范实施例。在整个附图中使用同样的参考标记来表示相同或相似的部分。省略在此并入的公知功能和结构的详细描述，以避免混淆本发明的主题。图2是示出根据本发明示范实施例的移动终端的配置的框图。参照图2,移动终端200包括用于与基站交换无线电信号的收发机210和用于使用下行链路帧的前同步码来估计数据子载波的CINR的控制单元220。优选地，该基站是使用正交频分多址(OFDMA)的基站。 该控制单元220使用下行链路帧的前同步码来计算数据子载波的CINR。 图3是示出根据本发明示范实施例的信道质量测量方法中使用的下行链 路帧的帧格式的图。在该实施例中，除了传统下行链路帧的前同步码之外，还提供附加前同步码。如图3所示，下行链路帧300包括用于帧同步和频率偏移量估计的第一 前同步码310、用于信道估计和数据帧CINR计算的第二前同步码320、以及 用于承载数据3 30的数据区。第一前同步码310和第二前同步码320包括它们各自的伪噪声(PN)码 (Pk)。第二前同步码320包含第一前同步码310没有提供的附加信息，使得 移动终端200能够计算数据子载波的CINR。例如，如果PN码集为{-1, 1， 1, 1, -1, 1， 1， 1， 1， -1， ...}并且第一前同步码 310的PN码为{-1, 0， 0， 1, 0, 0, 1, 0, 0,-1, ..},则依照PN码集(-1, 1， 1， l,-l, 1, 1, 1， 1，-1, ...}确定第二前同步码320的PN码，使得第一前同步码310的PN 码为空值(vacant value)。也就是说，第二前同步码320承载导频和数据子 载波的所有期望值。更优选地，PN码Pk是复数。为了简化说明，数据子载波的PN码被称作Dk,而导频子载波的PN码被 称作Hk。 Dk表示在数据子载波的位置上指派的发送值，而Hk表示第k子载波 的信道估计值。数据区330包含将要被发送的数据，即导频和数据子载波。 数据子载波的CINR根据下面的等式(1)计算。C纖=-^- ( 1 )iV + / + o,e/.deg其中C是接收信号的功率电平，I是接收电平的干扰电平，N是接收信号 的噪声电平。C、 N和I的值可以根据第一前同步码310或第二前同步码 计算。可利用数据区330中的导频信号计算C、 N和I的值。也就是说，C是 在前同步码或导频信号持续期间的功率电平，N是在前同步码或导频信号持 续期间的噪声电平，I是在前同步码或导频信号持续期间的干扰电平。值offset, deg是数据子载波的平均偏移量，并表示数据子载波的估计 CINR与真实CINR之间的差，即由于信道估计误差而恶化的值。数据子载波的平均偏移量(offset, deg)根据下面的等式(2)计算 ".deg = ￡[q^".deg4] (2)也就是说，数据子载波的平均偏移量(offset, deg)是数据子载波的偏 移量(offset. degk)的平均值。每一数据子载波的偏移量(offset. degk)可以根据下面的等式(3)计算(3)其中Hk是第k子载波的信道估计值，Dw是发射机处的第k数据子载波 的传输值，即由发射机发送的PN码值(Pk)。 D^是在接收机处测得的第k数 据子载波传输值，即由移动终端200接收的失真传输值。k是子载波索引。在等式(3)中，通过计算传输值和补偿之后接收的传输值之间的差而获 得第k数据子载波的偏移量。可以基于下行链路帧300的第二前同步码320计算Hk、 Dk,rjpDra,tx。在计算数据子载波的CINR之后，控制单元220通过收发机HQ向基站发 送CINR值。如果接收到CINR值，则基站基于该CINR值表示的信道质量来执 行功率控制。移动终端200还包括用于存储数据的存储单元230、用于提供操作屏幕 的显示单元240、以及用于接收用户输入的输入单元250。移动终端200包括以下中的至少一个用于插入外部存储介质(如存储 卡)的槽、相机模块、广播接收器模块、音频输出部件(如扬声器)、音频输 入部件(如麦克风)、用于使得可与另一外部数字设备交换数据的连接端口、 充电接口、以及数字音频播放器(如MP3模块)。虽然未描述可集中到移动手 持设备中的所有数字设备，但是可连接到移动手持设备的其他数字模块及其 等价物也可以集成到移动手持设备中。图4是示出根据本发明示范实施例的测量信道质量的方法的流程图。在该实施例中，使用下行链路帧300的第二前同步码320计算数据子载 波的平均偏移量(offset, deg )，接下来基于该平均偏移量估计数据子载波的 C服。该信道质量测量方法可包括使用帧的第 一前同步码310来执行帧同步和 估计频率偏移量。参照图4，在步骤S410,接收下行链路帧300的第一前同步码310,在 步骤S420,移动终端200基于第一前同步码310中包含的信息来执行帧同步 和估计频率偏移量。接下来，在步骤S430，移动终端200接收下行链路帧300的第二前同步 码320，接着在步骤S440,根据等式(3),基于在第二前同步码320中包含的信息来计算每个数据子载波的偏移量(offset. degk )。接下来在步骤S450， 移动终端200根据等式(2 )计算数据子载波的平均偏移量(offset, deg )， 然后，在步骤S460,根据等式(l),使用子载波的平均偏移量、功率电平(C)、 噪声电平(N),和干扰电平(I)来计算数据子载波的CINR。因而，移动终 端2 00向基站发送所计算的CINR。从而，基站基于从移动终端200接收的CINR来估计信道质量，并基于信 道质量执行功率控制。图5是示出根据本发明另 一 示范实施例的测量信道质量方法的流程图。在该实施例中，帧包括用于帧同步和频率偏移量估计的第 一前同步码 310、承载用于估计信道和计算数据子载波的CINR的导频和数据子载波的传 输值的第二前同步码320、以及承载有效载荷的数据区330。移动终端200基于在第一前同步码310中包含的信息来执行帧同步和频 率偏移量估计，并基于在第二前同步码320中包含的信息来计算数据子载波 的平均偏移量，并基于平均偏移量来计算数据区330中的数据子载波的CINR。参照图5,在步骤S510,移动终端200接收帧的第一前同步码310，并 在步骤S520,基于第一前同步码310中包含的信息来执行帧同步和估计频率 偏移量。接下来，在步骤S530，移动终端200接收来自帧300的第二前同步码320， 接着在步骤S540，基于在第二前同步码320中包含的信息根据等式(3)计 算每个数据子载波的偏移量(offset. degk)。接下来在步骤S550,移动终端 200根据等式(2)计算数据子载波的平均偏移量(offset.deg)。然后，在 步骤S560，移动终端接收帧300的数据区330,并在步骤S570,根据等式(1)， 使用子载波的平均偏移量、功率电平(C)、噪声电平(N)和干扰电平(I) 来计算数据子载波的CINR。如上所述，在本发明中提出一种使得能够使用在下行链路帧中提供的第 二前同步码中包含的信息来计算数据子载波的CINR的移动终端和用于为该 移动终端测量信道质量的方法，由此该移动终端可向基站提供更可靠的信道 质量信息，从而避免了通信质量的下降并改善了系统吞吐量。虽然在上文中详细描述了本发明的示范实施例，但是应该明确，本领域 技术人员可清楚的、在这里讲解的基本创造性概念的许多变化和/或修改仍将 落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种移动终端，包括收发机，用于与基站交换频率信号；以及控制单元，用于计算通过所述收发机接收的下行链路帧的数据子载波的载波对干扰和噪声比(CINR)。
2. 如权利要求l所述的移动终端，其中所述基站是基于正交频分多址( 基于0F画A)的基站。
3. 如权利要求l所述的移动终端，其中所述下行链路帧包括 第一前同步码，用于执行帧同步和频率偏移量估计； 第二前同步码，用于执行信道估计和计算所述数据子载波的CINR;以及 数据区，用于承载数据。
4. 如权利要求3所述的移动终端，其中所述第二前同步码包含根据PN码 集被排除在第一前同步码中包含的PN码之外的伪噪声(PN)码值(Pk)。
5. 如权利要求4所述的移动终端，其中所述PN码值(Pk)是第k数据子载 波的传输值(Dk)。
6. 如权利要求4所述的移动终端，其中所述PN码值(Pk)是第k导频子载 波的信道估计值(Hk)。
7. 如权利要求l所述的移动终端，其中所述控制单元根据下式计算数据 子载波的CINR:<formula>formula see original document page 2</formula>其中C是接收信号的功率电平，I是所述接收电平的千扰电平，N是所述 接收信号的噪声电平，以及offset, deg是所述数据子载波的平均偏移量。
8. 如权利要求7所述的移动终端，其中所述数据子载波的平均偏移量 (offset, deg)通过下式计算<formula>formula see original document page 2</formula>其中offset, degk是第k数据子载波的偏移量。
9. 如权利要求8所述的移动终端，其中所述第k数据子载波的偏移量通过 以下等式计算<formula>formula see original document page 3</formula>其中Hk是第k子载波的信道估计值，以及Dk,tx是发射机处的第k数据子载波 的传输值，D^是在接收机处测量的第k数据子载波的传输值，以及k是子载波索引。
10. 如权利要求l所述的移动终端，其中所述控制单元向所述基站传输所 述CINR。
11. 如权利要求l所述的移动终端，其中所述控制单元根据所计算的CINR 控制传输功率和调制。
12. —种用于移动终端的信道状态估计方法，包括 基于下行链路帧计算数据子载波的平均偏移量；以及 使用所述平均偏移量计算所述数据子载波的CINR。
13. 如权利要求12所述的信道状态估计方法，其中所述下行链路帧包括 第一前同步码，用于执行帧同步和频率偏移量估计； 第二前同步码，用于执行信道估计和计算所述数据子载波的CINR;以及 数据区，用于承载数据。
14. 如权利要求13所述的信道状态估计方法，其中所述数据子载波的所 述平均偏移量由以下等式计算其中offset. degk是第k数据子载波的偏移量。
15. 如权利要求14所述的信道状态估计方法，其中第k数据子载波的偏移 量由以下等式计算<formula>formula see original document page 3</formula>其中Hk是第k子载波的信道估计值，以及Dk,"是发射机处的第k数据子载波的传输值，Dk,rx是在接收机处测量的第k数据子载波的传输值，以及k是子载波索引。
16. 如权利要求15所述的信道状态估计方法，其中所述数据子载波的CINR 由以下等式计算<formula>formula see original document page 3</formula>其中C是接收信号的功率电平，I是所述接收电平的干扰电平，以及N 是所述接收信号的噪声电平。
17. 如权利要求13所述的信道状态估计方法，进一步包括如果接收到 所述第 一前同步码，则执行帧同步和频率偏移量估计。
18. 如权利要求12所述的信道状态估计方法，进一步包括向基站发送 所计算的CINR。
19. 一种使用下行链路帧的正交频分多址(0FDMA)通信系统的信道状态 估计方法，该下行链路帧包括用于执行帧同步和频率偏移量估计的第一前同 步码、承载用于执行信道估计和计算数据子载波的CINR的导频和数据子载波 的期望传输值的第二前同步码、以及用于承载数据的数据区，该信道状态估 计方法包括如果接收到所述第 一前同步码，则执行所述帧同步和所述频率偏移量估计；如果接收到所述第二前同步码，则计算所述数据子载波的平均偏移量；以及如果接收到所述数据区，则计算所述数据子载波的CINR。
20. 如权利要求19所述的信道状态估计方法，其中所述子载波的平均偏 移量(offset, deg)由下式计算其中offset, degk是第k数据子载波的偏移量。
21. 如权利要求20所述的信道状态估计方法，其中所述第k数据子载波 的所述偏移量由下式计算<formula>formula see original document page 4</formula>其中Hk是第k子载波的信道估计值，以及Dk,tx是发射机处的第k数据子 载波的传输值，Dk,^是在接收机处测量的第k数据子载波的传输值，以及k 是子载波索引。
22.如权利要求21所述的信道状态估计方法，其中所述数据子载波的 CINR由下式计算<formula>formula see original document page 4</formula>其中C是接收信号的功率电平，I是所述接收电平的干扰电平，以及N 是所述接收信号的噪声电平。
全文摘要
提供一种基于正交频分多址(OFDMA)的移动终端以及在基于OFDMA的移动终端中使用的测量接收信道质量的方法。移动终端包括用于与基站交换频率信号的收发机以及用于使用通过收发机接收的下行链路帧的第二前同步码来计算数据子载波的载波对干扰和噪声比(CINR)的控制单元。提出一种移动终端和使得移动终端能够使用在下行链路帧中提供的第二前同步码中包含的信息来计算数据子载波的CINR的测量信道质量的方法，由此移动终端可向基站提供更可靠的信道质量信息，从而避免了通信质量的下降并改善了系统吞吐量。
文档编号H04L25/02GK101242385SQ200710306258
公开日2008年8月13日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年2月6日
发明者宋圣奎, 尹勉基, 金俊赫, 高成润 申请人:三星电子株式会社