CN1130450A - 在扩展谱通信网中模拟用户干扰的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种模拟通信系统(如无线和蜂窝通信系统)中信号干扰的方法和装置。方法包括在通信系统第一区域中建立一组模拟用户、判定混合信号功率、判定规范化数据速率以及根据信号功率和规范化数据速率产生干扰信号。装置包括：提供电噪声信号的装置、控制装置和调整装置。

Description

在扩展谱通信网中模拟 用户干扰的系统和方法

发明背景

I.发明领域

本发明总的说来涉及无线通信网，如蜂窝市话电话系统和个人通信系统。更具体地说，本发明涉及在移动蜂窝电话系统或卫星电话系统中，用扩展谱类型的通信信号进行信息交换的一种新颖的改进的系统和方法。

II.相关技术领域的描述

码分多址(CDMA)调制技术的使用是在具有大量用户的系统中便于进行通信的几种方法中的一种。其他的多址通信系统技术，如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和AM调制方案(如幅度展缩单边带)在本领域中是人们所熟知的。然而，CDMA扩展谱调制技术与其他用于多址通信系统的调制技术相比具有很多优点。在多址通信系统中应用CDMA技术见转让给本发明的受让人的、1990年2月13日授权的、题为“采用卫星或地面转发器的扩展谱多址通信系统(Spread Spectrum Multiple Access Communication System Us-ing Satellite Or Terrestrial Repeaters)”的美国专利4,901,307。

上述美国专利4,901,307中揭示了这样一种多址技术，其中的大量无线系统用户采用CDMA扩展谱通信信号，通过卫星转发器或地面基站进行通信，并且每一用户都具有一个收发装置。使用CD-MA通信技术时，频谱可以重复多次使用，从而增加了系统用户容量。比起采用其他多址技术来，采用CDMA技术可以获得高得多的频谱效率。

美国专利4,901,307中揭示的CDMA技术采用相当长的高速伪噪声(PN)序列，每一用户信道所分配的PN序列是各不相同的。对于所有非零时移来说，不同PN序列的互相关(cross—correlation)和一个PN序列的自相关(autocorrelation)都具有接近于零的平均值，从而可以区分接收时二者之间的不同的用户信号。

然而，因为这些PN信号是非正交信号，所以它们之间会产生互干扰噪声。由于对于如一个信息位长度或短时间间隔来说，互相关遵循二项式分布，所以尽管PN信号的互相关平均接近于零，也会产生干扰噪声。这样，用户信号相互发生干扰，非常类似于它们是在相同的功率谱密度下的宽带宽高斯(Gauss)噪声。因此，由于非正交用户信号而产生的互干扰噪声趋向于限制了可获取的系统容量。

在本文中引述供参考的、转让给本发明的受让人的、授权日为1992年4月7日、标题为“CDMA蜂窝电话系统中产生信号波形的系统和方法(System and Method for Generating Signal Waveformsin a CDMA Cellular Telephone System)”的美国专利5,103,459中，揭示了一种构筑PN序列的新的改进的方法，这种PN序列提供了使用者之间的正交性，从而减少了互干扰。互干扰的减小使系统容量更加提高，链路性能更好。因为采用正交PN码使互相关在预定时间间隔内为零，所以如果编码时帧相互对齐，则不会产生互干扰。

在上述专利描述的系统中，采用的最佳波形采用一种直接序列PN扩展谱载波。在一种较佳实施例中，PN载波的芯片速率(chiprate)选择为1.2288MHz。选择芯片速率的考虑的一个问题是应当使芯片速率可以精确地被系统中要采用的基带数据速率除。还应当使芯片速率为2的幂乘以基带数据速率。在该较佳实施例中，基带数据速率是每秒9600位，从而导致1.2288MHz，即为PN芯片速率为128(2⁷)乘以9600。

在蜂窝基站和不同移动单元之间进行通信时，用来扩展频谱的编码序列是由两种不同类型的序列构成的，每一序列具有不同的特性，给出不同的函数。有一个由一蜂窝区或区段(sector)中所有信号共享的外部码(outer code)，用来识别不同的多径信号。外部码还用来识别不同蜂窝区或区段向移动单元发送的信号之间的差别。还有一个用来识别同一蜂窝区段或区中发射的用户信号之间差别的内部码(inner code)。

能够向特定地理区域提供恰当服务的蜂窝CDMA系统的实施通常考虑系统性能的几个因素。例如，通常必须考虑现有频谱的范围，以及与其他邻近通信系统协调的潜力。另外，还应当考虑热噪声引起的限制和不同用户单位产生的干扰。由于无论在某一蜂窝区内的何处，用户单元发射的功率是在同一带宽内，所以CDMA系统中对干扰的估算是我们特别关心的问题。

当邻近蜂窝区内的用户单元采用相同的CDMA通信信道或射频信道时，或者当相同或不同的蜂窝区内的移动单元正采用相邻的CDMA信道时，或者与模拟蜂窝系统有关的移动单元靠近某一给定蜂窝区时，会发生用户对蜂窝区或蜂窝基站线路的干扰。这种类型干扰的电平和幅度直接影响了能够由一CDMA蜂窝系统容纳的最大用户数。具体说来，当每一移动用户的E_b/N_t比值(每一信息位的能量对总的噪声功率谱密度的比)处在保持所要求的信道信号对噪声比值所需的最小值时，可以得到最大容量。因为对基站接收的每一移动信号来说N_t值大体相同，所以对每一移动站发射机提供动态功率控制可以保持所要求的E_b/N_t比值。考虑到最大限度地减小用户对蜂窝线路的干扰，可以看出，这种类型的功率控制方案是最佳的。

为了确定CDMA系统的容量，估算相应于最大系统容量的干扰电平时，可以从基站起的不同距离上分布一选定数量的用户单元。然而，若要通过这样的现场测试来确定与最大系统容量对应的干扰电平，需要有一个完整的移动单元整体。当初始测试期间已有的移动单元数低于对应于最大系统容量的数量时，这会带来一个计算方法的问题，并需要进行完整的系统校正。

因此，本发明的目的是在CDMA通信系统中提供一种模拟因从用户单元向基站的信号传输而产生的干扰的系统。

发明概述

总的说来，本发明提供一种在诸如无线用户电话系统的多信道通信系统中模拟信号干扰的方法和装置。通信系统最好是这样一种类型，即，其中来自多个蜂窝区的用户相互间用至少一个基站和码分多址(CDMA)扩展谱类型的通信信号来进行信息信号的交换。基站具有至少一个基站接收机，并位于第一个蜂窝区内。

模拟蜂窝站或基站接收机接收的信号干扰功率的方法包括这样一个步骤，即，确定与第一组模拟用户发射的信号功率总和对应的第一混合信号功率，模拟用户通常位于第一蜂窝区内。判定也是针对混合信号传输的第一规范化数据速率(normalized data rate)进行的。随后，在根据第一混合信号功率和规范化数据速率确定的功率电平上产生第一干扰信号。在一种较佳实施例中，第一干扰信号的功率是按照闭环功率控制产生的平均功率涨落来调整的。第一干扰信号随后作为输入提供给基站接收机。

当通信系统的不同区域内已经分布有真实的远端用户时，可以从所要求的模拟用户数中减去已经存在的真实用户而得到的所需等效模拟用户数来进行判定。随后，用等效用户数发射的信号功率以及相关规范化数据速率的判定来确定混合信号功率。另外，可以监测实际的远端用户，来确定数量和实际干扰或通信业务量。

本发明还通过估算第一蜂窝区以外各蜂窝区内第二组模拟用户发射的信号功率之和来确定第二混合信号功率。对第二组模拟用户发射的信号功率下的第二规范化数据速率作类似的判定。这就使得可以根据第二混合信号功率和第二规范化数据速率产生第二干扰信号。第二干扰信号可以用来修正第一干扰信号。

第一干扰信号的产生通常包含对最好具有相当均匀的频谱密度的预定频带上的电噪声进行合成，然后按照第一混合信号功率和第一规范化数据速率的乘积值来调整该电噪声的功率电平。本发明还提供了一种用一随机变量序列(如高斯随机变量)来作为第一混合信号中偏差模型的技术。

模拟通信系统中通信信道间信号干扰的装置通常具有一个输出用作第一组所需数量的模拟用户发射的信号的第一混合信号功率的功率选择元件，和输出第一规范化数据速率的数据速率产生元件。与功率选择器和数据速率发生器相连的第一干扰信号发生器根据第一混合信号功率和规范化数据速率产生一具有信号功率的输出信号。

一种较佳的第一干扰信号发生器使用至少一个电噪声信号发生器，其一个输出功率密度可以按照控制信号输入调节。与噪声源发生器的控制输入端相连并且其自身具有与功率选择器和数据速率发生器相连的输入端的至少一个噪声强度控制器提供一控制信号，控制信号的值随模拟用户的信号功率和数据速率的变化而变化。可以采用至少一个第二功率选择器，它为第二组模拟用户发射的信号输出第二混合信号功率，噪声强度控制器被构筑成部分地根据其他模拟用户发射的信号功率产生基带信号。

附图简述

在结合附图对本发明作了详细描述以及从后文的权利要求书中可以更加清楚地理解本发明的其他目的和特征。

图1是按照本发明的能够采用噪声干扰模拟系统的典型蜂窝电话系统的方框图；

图2是典型蜂窝站设备的方框图；

图3是作为蜂窝区内用户负载的函数的、相对于热噪声的干扰值Xl和X2的和的变化图；

图4示出的是用来与模拟通话活动中使用的独立高斯随机过程的第一级数字噪声相关滤波器；

图5是采用本发明的干扰模拟装置较佳实施例的典型蜂窝站接收部分的简化方框图；

图6是本发明干扰模拟装置较佳实施例的方框图；

图7描述的是本发明产生干扰模拟信号的过程的流程图；

图8是在噪声校正系数序列中用来限制相继系数之间偏差的回转(slew)速率限制器较佳实施例的方框图；以及

图9是将本发明的噪声干扰发生器组合到一典型的蜂窝站接收机中去的方框图。

较佳实施例的详细描述

I.系统概述

在诸如上述美国专利5,103,459中描述的蜂窝电话系统的CD-MA无线通信系统中，每一蜂窝站(也称为基站)具有几个调制器-解调器单元或直接序列扩展谱调制解调器。第一调制解调器能够进行话音或其他如传真数据或计算机数据的数据通信。每一调制解调器由数字扩展谱发送调制器、至少一个数字扩展谱数据接收机和一个搜索器接收机组成。蜂窝站或基站处的每一调制解调器按需分配给一个用户单元，以便与分配的用户单元进行通信。用户单元构筑成直接序列扩展谱调制解调器，也能够将话音或其他数据传送给位于至少一个蜂窝站处的调制解调器。

可以将本发明的噪声干扰模拟系统组合在内的一个典型的蜂窝电话系统表示在图1中。图1所示的系统在进行系统用户单元或移动电话与蜂窝站之间的通信时应用了扩展谱调制技术。大城市的蜂窝系统可以具有几百个为成千上万个移动电话或其他用户单元服务的蜂窝站。与普通的FM调制型蜂窝系统相比，采用扩展谱技术(特别是CDMA)便于增大这样规模的系统中的用户容量。尽管本发明的描述是针对图1所示的移动蜂窝系统进行的，但是应当理解，本发明的原理同样适用于多个用户单元分散在一组固定点的CDMA通信系统。

正如下面描述的那样，本发明提供了一种模拟来自周围用户单元并由给定蜂窝站接收的信号干扰的效果的方法和设备。按照本发明，这样一种用户对蜂窝区的链路干扰是通过将具有预定统计参数的白高斯噪声注入到蜂窝站接收机(或几个接收机)来模拟的。当实际用户单元出现在蜂窝区内时，模拟的信号干扰被叠加到由从分散的用户单元接收的信号传输所引起的信号干扰上。这就可以在没有必须个数的用户单元的情况下模拟与最大蜂窝区容量对应的干扰电平。另外，在蜂窝站接收机的“实验室”测试期间，注入的噪声包含唯一的信号功率源和正被处理的干扰。

因为图1所示典型实施例中用户对蜂窝区或基站链路的信号传输的功率是各移动单元或用户单元接收的噪声功率的函数，所以向蜂窝站发射提供附加噪声信号会使模拟更加精确。本发明对用户对蜂窝区链路干扰模拟的典型应用包括：

(i)系统容量的验证，

(ii)在给定E_b/N_t比值下系统功率控制和性能的测试，以及

(iii)蜂窝站之间转移通信时采用的“免提(handoff)”算法的估算。

参见图1，系统控制器和交换机10(也称为移动电话交换局(MTSO))通常包括向蜂窝站提供系统控制的接口和处理电路。控制器10同时控制从公共交换电话网(PSTN)互适当蜂窝站用于适当移动单元或用户单元的传送的电话呼叫的路由选定。控制器10还控制从移动单元或用户单元通过至少一个蜂窝站至PSTN的呼叫的路由选定。由于用户单元通常相互间不直接进行通信，所以控制器10可以通过适当的蜂窝站连接用户单元之间的呼叫。

控制器10可以通过各种不同的装置(如图中示出的电话线、光纤链路或微波通信链路)与蜂窝站相连。图1中示出了两个典型的蜂窝站12和14和移动单元16和18，其中每一移动单元包括一个蜂窝电话。这里讨论的以及图中绘出的蜂窝站12和14被认为是向整个蜂窝区提供服务的。然而应当理解，一个蜂窝区可以在地理上划分成几个区段，每一区段向不同的覆盖区域提供服务。因此，在蜂窝区内的区段之间通常也需要免提，与蜂窝区之间一样，区段之间也可以实现分集性(diversity)。

图1中，带有各箭头的直线20a—20b和22a—22b，分别表示蜂窝站12与移动单元16和18之间可能的通信链路。同样，直线24a—24b和26a—26b分别表示蜂窝站14与移动单元18和16之间可能的通信链路。蜂窝站12和14用相等的功率进行定标发射。

蜂窝站服务区或蜂窝区的范围通常被设计成在地形上使得任何时候移动单元通常最靠近一个蜂窝站或基站，并且如果蜂窝区被划分成蜂窝小区时仅位于一个小区内。当移动单元空闲时，即没有正在进行的呼叫时，移动单元从每一邻近的蜂窝站以及如果蜂窝区被划分成小区时从一个蜂窝站恒定地监测导频信号(pilot signal)传输。如图1中所示，导频信号在输出或前向通信线路20a和26a上分别由蜂窝站12和14传送到移动单元16。移动单元16通过比较用于蜂窝站12和14发射的导频信号的相对信号强度来判定它处在哪一蜂窝区内。

在图1给出的例子中，移动单元16可以被认为最靠近蜂窝站12。当移动单元16发出一个呼叫时，一控制报文传送到最靠近的蜂窝站，在这里是蜂窝站12。最靠近的蜂窝站12在接收到呼叫请求报文以后，将被叫号码转发到系统控制器10。随后，系统控制器10通过PSTN将该呼叫与想要的收信人连接起来。

如果某一呼叫是在PSTN内发起的，则控制器10将呼叫信息传送到区域内所有的蜂窝站。各蜂窝站接着在各自覆盖的区域内发射一想要找到被叫接收移动用户的寻呼报文。当接收移动单元“听到”或接收到寻呼报文时，它用发送到最近的蜂窝区的控制报文作出响应。该控制报文向系统控制器发信号，表示该特定蜂窝站正与所要的移动单元进行通信。随后，控制器10通过该蜂窝站选定到移动单元的呼叫路由。如果移动单元16移动出始发蜂窝站(这里为12)中基站的覆盖范围之外，则通过另一蜂窝站，通过选定该呼叫的路由来继续呼叫。

在图1的典型系统中，通常具有固定长度的正交沃尔什(Walsh)函数被分配至蜂窝区对用户链路上的用户信道。在另一种实施例中，具有变化长度的正交沃尔什函数可以被分配至蜂窝区对用户链路上的用户信道。在变化长度沃尔什函数的情况下，对每一信道，根据信道数据速率，分配唯一一个具有某一长度的正交Walsh序列。在话音信道的情况下，每一话音信号的数字码元流被其分配的沃尔什序列相乘。然后，每一话音信道的沃尔什编码的码元流被外部PN编码的波形相乘。合成的扩展码元流随后被叠加起来，形成一混合波形。

合成的混合波形随后被调制到正弦载波上，被带通滤波，被转换成所要求的运行频率，被放大并由天线系统辐射出去。本发明的另一些实施例可以交换这些运行的某些顺序，以形成蜂窝站发射的信号。例如，在将所有信道信号叠加起来由天线辐射之前，最好将每一话音信道乘以外部PN编码的波形，并进行滤波。本领域中人们已经熟知的是，可以交换线性运算的次序，以获取各种实施优点和不同的设计。

蜂窝设施较佳实施例的波形设计采用蜂窝区对用户链路的导频载波方法，正像美国4,901,307中所描述的那样。所有的蜂窝区用具有相同32,768长度序列，但具有不同定时偏差发送导频载波，以防止相互干扰。

正像下文中将作更详细描述的那样，特定蜂窝用户的码元流，用分配给该用户的沃尔什序列，在第一“异或”运算组合起来。沃尔什函数通常以1.2288MHz的速率来定时，然而在包括有话音、传真(Fax)和高/低速数据信道的典型可变数据速率系统中，信息码元速率可以从近似为75Hz变化到76,800Hz。合成的编码波形用二进制PN序列，在第二“异或”运算中组合起来，并也用1.2288MHz来定时。相同的二进制PN序列用来对蜂窝系统覆盖区域的特定区段内的每一用户信道编码。由于沃尔什编码序列的正交性，每一序列可以用在与这样一个区段相关连的单一一个RF信道上，而不会在该区段中的用户之间引入干扰。

每一信道携带的信号可以进一步被卷积编码，重复并参差在一起，从而提供检错和纠错功能使系统能在更低的信噪比和干扰比下运行。卷积编码、重复以及参差技术在本领域中是人们熟知的。随后，通常将合成信号调制到射频载波上，并与其他话音载波一起与导频载波(pilot carrier)和设置载波(setup carrier)叠加在一起。叠加可以在被与特定蜂窝区内的信道相关的PN序列乘之前或之后，在处理过程中的不同点处完成，例如在IF频率处，或者在基带频率处。

每一话音载波还可以被一相对于其他话音载波的功率的发射功率的值相乘。这一功率控制性能使得功率可以分配到那些由于处在相当不利的地方的接收者而需要更高功率的链路上。向报告他们接收的信噪比的用户提供能够将功率设定在某一电平上而提供恰当性能但不浪费能量的装置。如果能保持时间对准的话，沃尔什函数的正交特性不会受使用不同话频载波的不同功率电平而受到干扰。

图2以方框图的形式描绘了蜂窝站设备的典型实施例。蜂窝站处采用两个接收机系统，每一系统有一个用作空间分集接收的独立天线和模拟接收机。在每一个接收机系统中，对用户对蜂窝区链路信号进行相同的处理，直至信号经历一分集组合处理。虚线内的元件与蜂窝站基站和一个用户单元之间的通信中使用的元件对应。模拟接收机的输出也提供给与其他用户单元进行通信中使用的其他元件。

图2中，第一接收机系统包含天线30、模拟接收机32、搜寻器接收机34和数字数据接收机36A—36N，以及附加搜寻器接收机和数字数据接收机(未图示)。搜寻器接收机34和数字数据接收机36A-36N用来处理来自用户单元的信号，该信号通常经历多路径传播。搜寻器接收机34用来使数字数据接收机36A-36N中的每一个对单一一个用户单元信号的各个多径传播进行解调。第一接收机系统的天线30和模拟接收机32也可以用于其他搜寻器接收机和数字数据接收机(未图示)，这些接收机同样也与数字数据接收机分配以及其他用户单元信号的解调相关联。

第二接收机系统有相似的构造，包括天线40、模拟接收机42、搜寻器接收机44和数字数据接收机46A-46N，以及附加搜寻器接收机和数字数据接收机(未图示)。搜寻器接收机44和数字数据接收机46A-46N的配置用来处理来自一个用户单元的多路径信号。搜寻器接收机44也用来分配数字数据接收机46A-46N中的每一个对一个用户单元信号的各个多路径传播进行解调。第二接收机系统的天线40和模拟接收机40也用于其他搜寻器接收机和数字数据接收机(未图示)，这些接收机同样也与数字数据接收机分配及其他用户单元信号的解调相关联。

蜂窝站也包括蜂窝站控制处理器48它耦合到搜寻器接收机34和44、数据接收机36A-36N以及46A-46N上。控制处理器48在其他功能中还提供如下操作，如信号处理；定时信号产生和控制；信号功率控制；和对免提、分集、与MTSO的信号组合接口连接的控制。在一较佳实施例中，控制处理器48还包括一个用作用户单元分配的正交沃尔什编码序列表。

二接收机系统还通过数据接收机36A-36N和46A-46N与分集组合器和译码器电路50相连。数字链路52的连接用来接收分集组合10和译码器电路50的输出。数字链路52也与控制处理器48、蜂窝站发送调制器54和MTSO数字交换机相连(图1)。数字链路52在控制处理器48的控制下，在应用蜂窝站发射调制器54或电路50的MTSO之间进行信号的通信。

要传送到一个用户单元的信号通过数字链路52提供给发射调制器54，在此被调制成扩展谱信号。随后，扩展谱信号被转发到发射功率控制电路56，在控制处理器48的控制下，设定信号的发射功率。功率受控信号接着又与其他信号叠加在一起，在加法器58中的信道中传输，其输出被提供至模拟发射机60和天线62。II.用户对蜂窝区链路信号干扰的概述

从特定用户单元接收信号时，蜂窝站接收机将经受来自同一蜂窝区内其他用户单元以及相邻蜂窝区内用户单元的干扰。在计算来自同一蜂窝区内作为该蜂窝站接收机的用户单元的干扰时，我们假设干扰谱密度是均匀(白色)的，且正比于用户(即用户单元)数。均匀谱密度的假设是按照中心极限定理(central—limit theorem)，根据蜂窝区内存在大量用户(即6个或以上)而作出的。例如，参见M.-Schartz、W.R.Bennett和S.Stein在纽约McGraw Hill(1966)出版的“通信系统和技术(Communication System and Techniques)”。为了描述的方便，也假定每一蜂窝区内的用户数相同，每一蜂窝区包括通常为均匀的用户分布。

正如在发明背景中所指出的那样，当每一用户的Eb/Nt比值处在保持所要求的信道信噪比所需的最小值时，可以获得最大系统容量。这一结果是通过为每一用户站或单元发射机提供动态功率控制来实现的，从而导致用户对蜂窝区链路上的干扰的最小化。因此，下述模拟方法采用了这样一种功率控制方案。

对于一个包括有N个用户单元的蜂窝区，如果每一用户单元以C瓦的功率发射信号到蜂窝站接收机上，则接收的干扰X₁可以按照下面的关系来确定：

X₁＝(N－1)Cn    (1)其中，参数n对应于一平均用户话音活动因子(average user voiceactivity factor)。

与此类似，由于周围蜂窝区内来自用户单元的发射而在特定蜂窝站接收机处建立起来的干扰X₂可以按照下述关系来确定：

$X_2=(\frac{1}{F}-1)\mathrm{NCn}-----\left(2\right)$ 这里，附加参数F指的是正被模拟的CDMA系统蜂窝区之间频率重复使用效率(frequency re—use efficiency)。重复使用效率(F)被定义为来自给定蜂窝区内用户单元的干扰对所有蜂窝区内用户单元产生的混合干扰之比。

在典型的CDMA系统中，用户对蜂窝区链路上RF信号功率按照四次幂传播律衰减。在这样一个典型系统中，作为时间函数的信号功率的统计变化(即信号衰落)可以用具有近似为8dB的标准偏差的对数正态随机变量作为模型。假设典型通信系统中用户为均匀分布，则下面的讨论表明，其他蜂窝区中用户产生的干扰近似为给定蜂窝区(F＝0.6)内用户产生的干扰的66％。

下面参见图3，图中示出的是干扰值X₁和X₂的和是如何作为蜂窝负荷的函数而相对于热噪声而变化的。特定蜂窝区的负荷与运行用户的数量和蜂窝区中能够提供服务的最大用户数之间的比值对应。最大用户数决定于蜂窝区或区段的Eb/Nt值、平均话音活动因子n和频率重复使用效率F。CDMA处理增益W/Rb(这里W和Rb分别代表用户对蜂窝区链路上信号传输的带宽和数据速率)也影响最大用户数N_max。举例来说，采用Eb/Nt＝6dB，n＝0.4，F＝0.6以及W/Rb＝128，则从关系式N_max＝F(W/Rb)/n(Eb/Nt)得出最大用户数为48。图3中，根据具有噪声数为5dB的蜂窝站接收机计算热噪声。另外，图3表示蜂窝区负荷为50％与这样一种情况对应，即，信号干扰功率等于热噪声的功率，也就是说，接收信号功率的一半为热噪声。III.用户对蜂窝区链路信号干扰的分析

用户对蜂窝区链路的信号干扰包括一对不相关的组分，即：被模拟的蜂窝区(即模拟蜂窝区)中N_u个用户单元产生的干扰噪声和K个周围蜂窝区产生的干扰噪声。每一周围蜂窝区中的用户数用N_ocj表示，这里j＝1，2，…，K。模拟蜂窝区与这样一个蜂窝区对应，即，其中的蜂窝站接收机中引入了模拟干扰信号。

按照本发明，代表与N_eq个模拟用户等效的模拟干扰信号被施加到模拟蜂窝区中的蜂窝站接收机。这一干扰信号的功率和数据速率与遍布模拟蜂窝区和K个周围蜂窝区的N_eq个模拟用户的平均功率和规范化数据速率分对对应。被模拟的等效N_eq个用户可以表达为：

$N_{\mathrm{eq}}=N_u-N_r+\frac{\mathrm{\α}}{K}\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{ocj}}-----\left(3\right)$ 这里，N_r表示模拟蜂窝区内模拟过程中实际分布的“真实”用户数，而α是常数，代表周围蜂窝区中用户单元干扰的效果。在特定的典型实施例中，α由统计估计约为2/3，这一值已通过数字模拟和现场测试得以证实。

等效N_eq个模拟用户产生的平均干扰信号功率由下述关系式给出：

C＝X_eqr_eq    (4)这里，X_eq表示N_ep个模拟用户发射的信号功率，r_ep代表这些信号传输的规范化数据速率。

由于由蜂窝站基站施加到用户单元的功率控制信号，模拟用户单元发射的标称功率值S_nom中会存在涨落X_eq。S_eq可以表示成：

S_eq＝S_nomX_eq                                   (5)其中，S_nom值依赖于模拟用户数N_eq，以及模拟蜂窝区中蜂窝站接收机接收的每一信息位的能量对噪声能量的给定比值，即E_b/N_o。

如果模拟用户数N_eq大于或等于引用中心极限定理所需的数量，即N_eq＝6或以上，则r_eq和X_eq可以按照下面两关系式表述成高斯随机变量：

$r_{\mathrm{eq}}=\frac{1}{N_{\mathrm{eq}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{eq}}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{ri}-----\left(6\right)$

$X_{\mathrm{eq}}=\frac{1}{N_{\mathrm{eq}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{eq}}}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i-----\left(7\right)$ 离散随机变量r_i代表从第i个模拟用户的信号传输的速率。随机变量组r_i(i＝1至N_eq)被假定为是独立和相同分布(i.i.d)的。当来自模拟用户的信号传输携带有语言信息时，随机变量r_i代表各用户的语音活动。

典型的实施例中，该语音活动是通过定义随机变量r_i而使r_i∈[1.0，0.5，0.25，0.125]来给出其模型的，这里，r_i＝1.0对应于最大速率(全速率，例如9.6Kbps)下的语音传输，而r_i＝0.5，0.25和0.125分别代表最大速率的二分之一、四分之一、和八分之一的速率(例如分别是4.8Kbps、2.4Kbps和1.2Kbps)下的语音传输。一由经验确定的概率向量P(这里P＝[P₁，P₂，P₃，P₄])分别表示最大、二分之一、四分之一和八分之一速率下的语音传输几率。在一个特定实施例中，已经发现，语音活动的分布可以用向量P精确地表示成：P[P1，P2，P3，P4]＝[0.4028，0.0464，0.0702，0.4806]    (8)

随机变量组X_i(i＝1到N_eq)也被假定为能如下统计表征的独立且相同分布(i.i.d)的对数正态随机变量。当模拟用户数N_eq小于引用中心极限定理所需的数目时，随机变量r_i和X_i将通常按照经验确定的分布来定义。IV.用户对蜂窝区链路干扰的统计特征

按照中心极限定理，随机变量r_eq可以用平均E{r_eq}的高斯随机变量和偏差var{r_eq}来近似，这里：

E{r_eq}＝E{ri}                    (9)

$\mathrm{Var}\left\{r_{\mathrm{eq}}\right\}=\frac{1}{N_{\mathrm{eq}}}\mathrm{var}\left\{r_i\right\}$ 其中：

E{r_i}＝P₁＋0.5P₂＋0.25P₃＋0.125P₄    (10)

$E\left\{r_i^2\right\}=P_1+0.25P_2+0.0625P_3+0.015625P_4-----\left(11\right)$

$\mathrm{var}\left\{r_i\right\}=E\left\{r_i^2\right\}-{\left(E\right\{r_i\left\}\right)}^2-----\left(12\right)$

变量X_i可以进一步用一阶矩和二阶矩来表征

E{X_i}＝10^s2/20a                      (13)

$E\left\{X_i^2\right\}={10}^{2s2/10a}-----\left(14\right)$ 这里：

a＝10log e                       (15)

中心极限定理的类似引用使得变量X_eq可以被表述成具有下述平均值和偏差的高斯随机变量：

E{X_eq}＝E{X_i}                    (16)

$\mathrm{var}\left\{X_{\mathrm{eq}}\right\}=\frac{1}{N_{\mathrm{eq}}}\mathrm{var}\left\{X_i\right\}-----\left(17\right)$

如上所述，当M足够大，从而满足中心极限定理的要求(即M＞6)时，一组M个对数正态随机变量的和的分布接近高斯分布。如果对数正态随机变量X_i不是独立且相同分布的，则每一个对数正态随机变量通常可以用另一个对数正态随机变量而不是高斯随机变量来近似。合成的等效正态分布将通常具有与表征精确和的相同的一阶矩和二阶矩，并对定义r_eq和X_eq的精确和作出最好的近似，用作其中间值。

可以预期，典型语言活动的相关函数特征可以用二重指数函数的形式来表示：

R(t)＝exp{－|τ/τ_v|}，                     (18)这里，τ_v表示语言活动的相关时间。参见图4，上面定义的独立高斯随机过程r_eq可以以这种方式使其通过第一级数字噪声相关滤波器100而相关。特别是，将时间取样非相关的高斯序列r_eq(n)施加到相关滤波器100按照下述时域输入/输出关系产生一输出序列r′_eq(n)：

r＇_eq(n)＝αr＇_eq(n－1)＋(1－α)r_eq(n)，    (19)这里，参数α是以下述方式确定的。通过这种方式，用序列r′_eq(n)的相关来近似典型语言活动的二重指数相关。

假设典型语言活动的相关时间τ_v是200ms的数量级，则滤波器100应当被设计成具有3dB模拟截止频率ω₁，为2π/τ_v＝10π弧度/秒，这与3dB数字截止频率对应：

可以预期，滤波器100将在50Hz的取样频率f_s1下运行，这在典型的实施例中等于蜂窝站接收机处理的话音数据帧(时间长度为20ms)的重复速率。滤波器100的Z域转移函数可以写为：

$H_1\left(z\right)=\frac{1-\mathrm{\α}}{1-\mathrm{\α}{z}^{-1}}-----\left(21\right)$ 这里，DC增益(z＝0)为：

H(0)＝1                                     (22)对于3dB的截止频率0.2π，需要定义|H₁(0.2π)|²＝0.5。

因此，

$\frac{{(1-\mathrm{\α})}^2}{{(1-\mathrm{\α}\cos 0.2\mathrm{\π})}^2+{\left(\mathrm{\α}\sin 0.2\mathrm{\π}\right)}^2}=\frac{1}{2}-----\left(23\right)$ 其产生值：α为0.54411322。

滤波器100的噪声带宽为：

$B_{\mathrm{\α}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\underset{-\mathrm{\π}}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}|H\left(\mathrm{\ω}\right){|}^2\mathrm{d\ω}=\frac{{(1-\mathrm{\α})}^2}{1-{\mathrm{\α}}^2}-----\left(24\right)$ 为了保持序列r＇_eq(n)和r_eq(n)的功率谱之间的一致性，将偏差r＇_eq(n)用噪声带宽的值来除，该噪声带宽值是通过将参数α替换到等式(24)内得到的。参见图4，这样的功率谱规范化可以用本领域中人们熟知的微处理机、硬件除法器之类的元件，在元件110中进行。

与此类似，功率控制过程是通过使功率涨落随机过程X_eq通过特征为3dB的模拟截止频率ω₂的低通滤波器来模拟的。假定功率控制产生的涨落的相关时间τ_p为数量级12.5msec，则功率控制低通滤波器应当被设计成ω₂＝2π/τ_p＝160π弧度/秒。这等效于数字截止频率为ω₂T₂＝2π/800τ_p＝0.2π弧度。V.干扰模拟的装置

如上所述，本发明提供了一种模拟从周围用户单元由多址通信系统的给定蜂窝站接收的信号干扰效果的方法和装置。按照本发明，这样的用户对蜂窝区链路干扰是通过在蜂窝站接收机中引入具有预定统计参数的噪声信号来模拟的。另一种方法是，噪声信号可以由一个或多个用户单元发送到测定下的蜂窝站，以便模拟其他用户单元的干扰效果。在后一种情况下，可以确定测试下产生蜂窝站和用户之间传输路径上传播效果的注入的信号。因此，本发明可以在网络的配置之前，通过模拟将在正常运行期间经受的干扰电平，来测定给定多址通信系统的性能。适用本发明原理的多址系统包括，如时分多址的美国版(USTDMA)、移动通信的泛欧全球系统(GMS)和CDMA通信系统。

现在来看图5，图中示出的是被修改成包括本发明干扰模拟装置的较佳实施例的典型蜂窝站接收部分110的简化方框图。接收部分110包括一蜂窝站接收机112以及一干扰模拟装置114，干扰模拟装置114用来模拟各蜂窝区中用户单元产生的干扰，所述各蜂窝区靠近其中含有正在测试的蜂窝站的蜂窝区。模拟装置114产生的干扰信号与分别从蜂窝站天线120和122接收的信号一起在加法器内组合在一起。合成的混合信号随后用普通的方法由蜂窝站接收机112处理。

模拟装置114包括一噪声源126，用来产生具有预定谱密度且通常为白高斯噪声信号的干扰噪声。来自噪声源126的噪声信号随后通过带通滤波器128，并提供至控制单元130。噪声滤波器128的通带中心频率被选择成与用户单元对蜂窝站(即正被模拟)的上行链路、信道)的中心频率相同。与此类似，滤波器128的带宽选择为大体与测试下多址系统使用的业务信道的带宽。例如，为了模拟USTD-MA系统中的干扰，滤波器128的带宽最好在30KHz的数量级。通过类似的方法，GSM蜂窝通信系统的模拟期间将采用近似为200KHz的滤波器带宽。

再参见图5，控制单元130根据滤波器128产生的信号，向加法器116和118提供一干扰信号。例如，在一种典型的实施例中，控制单元130可以通过一可调节衰减器来实现，以按照测定下的系统的各方面提供一干扰电平。例如，必要的干扰电平通常受下面一些因素的影响；预计会产生接收信号干扰的相邻用户单元数、这些用户单元相对于测定下的蜂窝站的地点以及这些用户单元和蜂窝站之间通信链路的传播特征。对CDMA通信系统的模拟装置的更详细描述将参见图6，作如下描述。

图6是根据本发明的原理构筑并运行的干扰模拟装置150的较佳实施例方框图。模拟装置150包括一随机噪声源160，在中心位于约70MHz的100MHz带宽内提供功率约为5dBm的白(即频谱平坦的)噪声。噪声源160产生的电噪声具有一个约为5的峰值因子(取样波形的最大值与rms值之比)，并在提供到3路功率分配器180之前由放大滤波网络170处理。

滤波网络170最好包括一放大器、具有与噪声相关滤波器100大体相同的传递函数的数字滤波器，以及用来进行如图4中元件110的功率谱规范化运行的装置。滤波网络170将具有带宽限制在1.3MHz、谱密度近似为—81dBm/Hz的相关噪声能量提供给功率分配器180。如图6所示，功率分配器180与第一和第二接收机衰减路径190和200以及发射机衰减路径210相连。衰减路径190和200产生的衰减噪声能量分别引入第一和第二蜂窝站接收机(未图示)内，而发射机衰减路径210产生的噪声能量被提供至模拟蜂窝区内的蜂窝站发射机(未图示)。

功率分配器180将—59dBm/Hz的噪声能量提供给接收机衰减路径190和200，将—59dBm/Hz的噪声能量提供给发射机衰减路径210。为了对提供给第一和第二接收机衰减路径190和200的噪声能量解相关，第一路径190包括表面声波(SAW)滤波器220和放大器230的组合。滤波器220使衰减路径190中的噪声能量相对于衰减路径200中的噪声能量延时，从而二路径相互独立。为了保持蜂窝站接收机之间的接收分集性，这样的路径独立是必须的。放大器230通过提供约3dB的净增益来补偿滤波器220引起的损耗。

第一和第二衰减路径190和200以及发射机衰减路径210分别包括第一、第二和第三手动衰减器配置240、250和260。每一个这样的配置最好通过含有几个手动控制的RF功率衰减器，能够提供近80dB的衰减。另外，可以调节普通类型的数字控制的RF功率衰耗器270、280和290，以提供近63.5dB的衰减。为了便于校准，可以在数字衰耗器270、280和290的输出端连接定向耦合器(示图示)。

如图6中所示，干扰发生器中的数字衰耗器270、280和290的设置是由控制器300来调节的。数字控制的衰耗器270、280和290与手动衰耗器240、250和260一起配合，调整分别提供给蜂窝站接收机对和峰窝站发射机的模拟RF信号干扰。控制器300可以采用微处理机之类的装置，在一种典型实施例中，用可以用在12.5MHz的有效时钟速率下运行的80C188型微处理机来实现。VI.干扰模拟信号的研制

现在参见图7，图中示出的是用来产生本发明的干扰模拟信号中采用的过程的流程图400。特别是，图7中勾划的过程提供了调整数字衰耗器270、280和290的设置(图6)中控制器300所使用的信号干扰控制信息。通过这种方式保持对提供给蜂窝站接收机和发射机的干扰模拟信号幅度的控制。

图7所示的过程是根据一CDMA系统来产生的，其中：

(i)被模拟的用户数据速率能够用独立的、同等分布的离散随机变量来表示；

(ii)来自被模拟用户的信号传输的功率电平适宜用独立的、对数正交分布的随机变量来表示；

(iii)模拟蜂窝区内和周围蜂窝区内用户的信号传输是互不相关的，并且与邻近CDMA系统的传输也是不相关的，以及

(iv)模拟用户信号传输的数据速率涨落和功率电平是不相关的。

如图7所示，过程400的第一和第二处理子程序410和420提供定义数字速率系数r_eq和功率涨落系数X_eq的值的数字序列。这些序列一起在步骤430中相乘，产生的积用来调制在步骤440中提供且具有所要求的恒定信噪比信号(C_c/N)的信号源电平。这一运算产生通常表示成C/N的随时间变化的信噪序列。恒定的C_c/N信号正比于模拟用户数N_eq，并按照下式定义：

“要求的设定点”

其中， S表示蜂窝区内接收的一个用户的信号功率，r表示期望规范化数据速率，W代表被模拟CDMA系统的带宽，而N₀表示环境热噪声的能量。

过程400还包括一第三子程序450，用来产生从蜂窝站接收使用的自动增益控制(AGC)信号得到的噪声校准信号N_cal。噪声校准信号N_cal用来将调制信号C/N转换成引入到蜂窝站基站接收机内的模拟干扰信号电平C。信号C与手动衰耗器240、250和260的设定以及噪声发生器155的功率一起(图6)，在计算或转换步骤455中产生要提供到控制器300的数字衰耗器设定。

再参见图7，第一子程序410包括产生频率为50Hz的随机高斯序列的步骤460。即，每隔20ms产生一个标准高斯随机变量。合成序列G1在滤波步骤470中按照相关参数α，经低通滤波，产生滤波后的序列G1f，其中，滤波器带宽B_n1是由关系式26来定义的。

$\mathrm{Bnl}=\frac{{(1-\mathrm{\α})}^2}{(1-{\mathrm{\α}}^2)}-----\left(26\right)$ 滤波后的序列G1f随后由混合数据速率r_eq的平均值和偏差进行功率规范化或定标，r_eq的计算在步骤480中，计算如下：

μ_req＝μ_ri                        (27)

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{req}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{eq}}\mathrm{Bnl}}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ri}}^2-----\left(28\right)$ 这里，

m_ri＝P₁＋0.5P₂＋0.25P₃＋0.125P₄    (29)

$E\left\{r_i^2\right\}=P_1+0.25P_2+0.625P_3+0.15625P_4-----\left(30\right)$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{req}}^2=E\left\{r_i^2\right\}-{\left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ri}}\right)}^2-----\left(31\right)$ 平均值和方差用来通过应用计算后的平均项的乘法步骤和应用方差项的求和步骤500来对滤波序列G1f定标，因而：

r_eq＝σ_reqG1f＋μ_req               (32)随后，数据速率系数r_eq的合成序列在步骤510中被截断于0≤r_eq≤1.0的范围内。

再参见图7，系数X_eq以大体相似的方式由第二子程序420产生。首先，在步骤530，每隔1.25ms，即在800Hz的频率下产生一标准高斯随机变量G2。在步骤540，序列G2按照滤波器参数β经低通滤波，产生滤波后的序列G2f，这里，滤波器带宽B_n2是按照下述关系式33定义的：

$\mathrm{Bn}2=\frac{{(1-\mathrm{\β})}^2}{(1-{\mathrm{\β}}^2)}-----\left(33\right)$ 滤波后的序列G2f随后用与随机过程X_eq相关的平均值和方差，进行功率规范化或定标，X_eq在步骤550中以下述方式计算：

μX_eq＝μ_Xi            (34)

${\mathrm{\σ}}_{X_{\mathrm{eq}}}^2=\frac{1}{N_{\mathrm{eq}}\mathrm{Bn}2}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Xi}}^2-----\left(35\right)$

$E\left\{X_i\right\}={10}^{({\mathrm{\μ}}_x+{\mathrm{\σ}}_x^2/2\mathrm{\α})/10}-----\left(36\right)$

$E\left\{X_i^2\right\}={10}^{({2\mathrm{\μ}}_x+{2\mathrm{\σ}}_x^2/\mathrm{\α})/10}-----\left(37\right)$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Xi}}^2=E\left\{X_i^2\right\}-{\left(E\right\{X_i\left\}\right)}^2-----\left(38\right)$ 这里，α＝10log(e)         (39)所以，平均值和方差通过应用计算的平均项的乘法步骤560和应用方差项的求和步骤570对滤波后的序列G2f定标，从而：

X_eq＝σ_XeqG₂＋μ_Xeq    (40)合成的数据速率系数X_eq序列在步骤580中被截断，从而X_eq＞0。

如上所述，含有数据速率序列和功率涨落序列的系数r_eq和X_eq随后在步骤430数字相乘。在本较佳实施例中，由于数据速率序列和功率涨落序列的频率分别是50Hz和800Hz，每一数据速率系数r_eq将被800/50(即16)个不同的功率涨落系数X_eq调制。产生的800Hz的调制数据速率系数序列随后在步骤590转换成分贝(dB)表述，并用在求和步骤600上。求和步骤600中，C_c/N序列的组合和调制数据速率系数序列的组合产生序列C/N。

再参见图7，在第三子程序450中由步骤610产生信号N_cal，其中产生的指数值I_N与噪声校准查寻表一起用在步骤620中。指数值I_N是根据接收机AGC信号和噪声系数，并按照模拟用户数N_eq产生的。在初始系统校准期间，数字衰耗器270和280(图6)例如以0.5dB的增量，从零递增到63.5dB。每一次递增衰耗以后，蜂窝站接收机R₁和R₂产生的AGC控制电压值被记录在查寻表中。查寻表中的栏目将依赖于手动衰耗器240和250提供的衰耗电平，在典型实施例中，其被调整，以提供30dB的标称衰耗。

另外，外部干扰信号的存在可以通过使指数值I_N递增来模拟，用来在步骤620中选定噪声校准查询表的地址。

如图7中所示，提供给查询表的指数I_N序列在步骤630产生将提供给回转速率限制器的噪声校准系数N₀序列。回转速率限制器通过将连续校准系数N₀之间的幅度偏差限制在预定范围内产生系数N₀＇的受限序列。步骤630中回转速率限制器的输出在步骤640中转换成分贝表述，随后在求和步骤650中用来对序列C/N调制。这样，回转速率限制就防止了在序列C＇中因接收机AGC信号的突然变化而出现急剧幅度变化。例如，干扰信号之类的信号突发引入到蜂窝站接收机上引起AGC信号幅度的瞬时变化。这一幅度变化反映在指数I_N序列的相应变化，因此也引起噪声较准系数N₀序列的相应变化。回换速率限制步骤630确保被限制的序列N＇₀中因此也在以分贝表述的N_cal中的偏差不超过能够由序列C/N跟踪的偏差。

图8是用来实施限制步骤630的回转速率限制器较佳实施例的方框图。示出的回转速率限制器660包括一限制器电路670，用来根据前一系数N₀的幅度将每一系数N₀与上限阈值电平和下限阈值电平比较。如图8中所示，上限阈值电平是由第一乘法器680给出的乘积gN₀定义的，而下限阈值是由第二乘法器685给出的乘积hN₀定义的。系数g和h是根据系数N＇₀序列变化的所要求的最大速率来选择的，并确定输出寄存器690中顺序锁存的每一系数N＇₀的值。因此，回转速率限制器660可以用下述非线性输入/输出方程来描述：

求和步骤650的输出给出C_int值序列，与引入到一个或两个典型蜂窝站基站内的干扰模拟信号幅度对应。可以从图5明显看出，需要由数字衰耗器270、280提供以便使路径190、220产生所需干扰序列C_int序列的衰耗范围即取决于噪声发生器155的输出功率，也取决于手动衰耗器240、250提供的衰耗。因此，计算提供到数字衰耗器270和280的衰耗电平的步骤455需要判定各入射白噪声的功率Z₁和Z₂。所以

Z₁＝N_w－A                    (42)

Z₂＝N_w－B                    (43)式中，A和B代表手动衰耗器240和250提供的衰耗(dB)，而N_w与噪声发生器155产生的噪声功率对应。同时，由数字衰耗器270和280提供的所需衰耗Y₁和Y₂的电平(以dB表示)可以表述为：

Y₁＝Z₁－C_int                 (44)

Y₂＝Z₂－C_int                 (45)对于衰耗器270和280具有近似为0.5dB的分辨率的情况，衰耗电平Y₁和Y₂可以近似如下：

$Y_1=\frac{\mathrm{Int}\{2*[Y_1+0.5\left]\right\}}{2}-----\left(46\right)$

$Y_2=\frac{\mathrm{Int}\{2*[Y_2+0.5\left]\right\}}{2}-----\left(47\right)$

Y₁和Y₂值在被转发到控制器300之前通常被转换成二进制格式。如图5中所示，控制器300可以用来按照Y₁和Y₂的值，通过控制线292和294，调整衰耗器270和280的数字衰耗设定。

下面参见图9，图中示出的是将噪声干扰发生器150与蜂窝站或基站接收机R1组合在一起的较佳方法和装置的方框图。接口模块700包括与一个通信信道相关或用在一个通信信道中的自动增益控制(AGC)电路720。这里，AGC电路720的输出与和一开环AGC电路710相关的开关715的一个触点相连，也与一AGC控制信道C相连。具体说来，用AGC控制信道C将AGC电路720产生的第一控制电压提供给系统校准期间编译的数字衰耗值查询表内。

在接收信道(R)上将第二控制电压提供到接收机R₁的IF电子线路740上。通常，尽管要求提供一独立的AGC电路，但IF电子线路740也包括第二AGC电路742。AGC电路742和IF电子线路740提供的电压信号被转送到CDMA处理器750，进行如上所述的通常处理。

从数字衰耗值查询表中取出与第一控制电压相关连的衰耗值，从而可以对蜂窝站接收的信号功率进行估算。这一估算是根据查询表中存储的衰耗值和递增调整数字衰耗器270和280而进行校准期间产生的模拟接收信号功率之间存在的反比关系来进行的。随后，可以按照输入信号功率的估算调整数字衰耗器270和280的值，从而调整节提供给蜂窝站接收机R₁和R₂的功率(图5)。

如图9所示，第一蜂窝站接收机R₁用一对开关722和724，通过接口模块700，与噪声干扰发生器150进行电通信。这是通过将开关724和726设置或闭合到第一位置P₁上来完成的。在该位置上，蜂窝站处接收的信号能量在由接收机R₁内的RF放大和滤波网络728处理以后，从天线726传送到噪声干扰发生器。另一种方法是，当想要切断接收机R₁与干扰发生器150的连接并阻止从天线726输出信号时，将开关722和724设置或闭合在第二位置P₂上。

当开关722和724设置在第一位置P₁上时，接口模块700通常提供或使得可以使用四种不同的操作方式。在关断(OFF)模式下，开关732闭合，而开关734和736打开，且开关715处在开环(OPEN LOOP)连接位置。因此，在这一OFF运行模式下，调整开关设置，从而防止噪声干扰信号被引入到接收机R₁的IF电子线路740内。作为一种预防措施，当处在OFF操作方式下时，通常控制器300采用数字方式将衰耗器280设置在最大衰耗电平或最大衰耗量上。

在“校准(CALIBRATION)”模式下，开关732闭合，而开关715处在CALIBRATION(CAL)触点位置，开关734和736中的每一个交替地打开和闭合，完成与每一开关相应的信号信道的较准。即，打开和闭合开关732和734中的每一个，通过在控制信道C和接收信道R上转发功率，来分别校准控制信道C和接收信道R。

在典型的“CALIBRATION”模式序列期间，数字衰耗器280提供的衰耗以0.5dB的增量在0和63.5dB之间变化。图8中包括的衰耗块730代表由于功率分配和传输损耗而由衰耗器280产生的信号所经历的衰耗。在每一衰耗增量电平下，对信道控制线或测试端738上出现的、由AGC电路710产生的控制电压进行取样并记录。这样，以数字衰耗为函数，产生AGC电压的四个校准表(每一校准表对应二接收机的每一信道)。这些表中的数字衰耗值用在“闭环(CLOSED LOOP)”期间估算蜂窝站接收机的天线(例如接收机R₁的天线726)接收的功率。

在“开环(OPEN LOOP)”模式下，可以独立于背景干扰电平的涨落，来模拟通信系统中其他用户单元产生的干扰。在OPENLOOP模式下，开关732和734闭合，开关736打开，开关715设置在OPEN LOOP位置。在该模式下，施加到AGC电路720上的信号干扰功率由模拟蜂窝区内天线726从N_r个实施用户接收的信号功率和从相应于N_eq个模拟用户的噪声干扰发生器150处产生的干扰信号的组合组成。OPEN LOOP AGC电路提供与N_r实际用户数、蜂窝站接收机的噪声指数以及背景热噪声成正比的OPEN LOOP控制电压。

在“模拟(SIMULATION)”模式下，开关732和734闭合，而开关736打开，开关715处在CLOSED LOOP位置。在“模拟”模式下，AGC电路710产生的AGC控制电压通过开关715传送到控制器300，用作相应校准表(如上述编译的)中的指数值。根据这一指数值，控制器300从由实际用户数N_r的校准表取出一估计值，这里，天线726从N_r个实际用户接收信号。随后，这一估算值用来确定需要进行模拟以便接收机R₁可以在要求的容量水平下工作的用户数。像上面参照图6所描述的那样，控制器300调整衰耗器280，从而必要的干扰信号功率被引入到接收机R₁的IF电子线路740内。

前面提供的较佳实施例的描述使得本领域的技术人员可以制作或使用本发明。本领域的技术人员可以对这些实施例作各种变更，并将基本原理应用于其他实施例，而无需发明专家的帮助。因此，本发明并非仅限于这些实施例，而可推广到与在此揭示的原理和新特征相一致的最大范围。

Claims (45)

1.一种在多个通信信道上传送信息信号的通信系统中模拟信号干扰的方法，其特征在于，它包含下述步骤：

在所述通信系统的第一区域中建立分布的第一组模拟用户，所述通信系统的第一区域包含所要求的发射信号的用户数；

判定与所述第一组模拟用户发射的信号的信号功率之和对应的第一混合信号功率；

判定所述第一组模拟用户发射的所述信号的第一规范化数据速率；以及

根据所述第一混合信号功率和第一规范化数据速率，产生具有一信号功率的第一干扰信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：

建立在所述通信系统的第二区域内分布的第二组模拟用户，所述第二区域包含第二个发射信号的所要求的用户数；

判定与所述第二组模拟用户发射的信号的信号功率之和对应的第二混合信号功率；

判定所述第二组模拟用户发射的所述信号的第二规范化数据速率；以及

根据所述第二混合信号功率和第二规范化数据速率，修正所述第一干扰信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生第一干扰信号的所述步骤包含下述步骤：

在预定频带上产生电噪声；

在所述第一混合信号功率和第一规范化数据速率之间产生一乘积；以及

根据所述乘积值调整所述电噪声的功率电平。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，判定第一混合信号功率的所述步骤包含下述步骤：

判定所述第一区域中实际出现的真实用户数；

通过从所述第一组中的要求的模拟用户数中减去所述真实用户数，来确定要在所述第一区域中模拟的等效用户数；

根据所述等效用户数，确定标称第一信号功率；以及

用一随机变量函数，产生所述标称第一信号功率的偏差。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定第一规范化数据速率的步骤包含建立一组用作所述第一组模拟用户的数据速率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定第一混合信号功率的步骤包含下述步骤：

将所述第一组模拟用户发射的所述信号的所述信号功率偏差表述成一高斯随机变量；以及

形成所述第一组模拟用户和所述高斯随机变量的标称信号功率的乘积。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立第一组模拟用户的步骤包含下述步骤：

确定所述通信系统要求的整体容量；

确定所述第一蜂窝区中用户们所期望的平均各用户通信业务负荷或数据转发量；以及

按照可以根据所述第一蜂窝区的区域中期望的用户通信业务支持的用户数，选择一平均使用负载。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包含发射至少一个第二干扰信号的步骤，所述第二干扰信号对应于不是从所述第一区域的其他区域开始的模拟发射。

9.一种用包括一个基站接收机和多址通信信号的至少一个基站，在用户间交换信息信号的无线通信系统中，模拟所述基站接收机接收的信号干扰功率的方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：

确定第一混合信号功率，所述第一混合信号功率与所述第一基站服务的预定第一组模拟用户发射的信号的信号功率之和相对应；

为所述第一组模拟用户发射的所述信号确定一第一规范化数据速率；以及

根据所述第一混合信号功率和第一规范化数据速率，产生一具有一信号功率的第一干扰信号。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，它还包含向所述基站接收机提供作为一输入的所述第一干扰信号的步骤。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述产生第一干扰信号的步骤包含下述步骤：

在预定频带上产生电噪声；以及

按照所述第一混合信号功率和所述规范化数据速率之积，调整所述电子噪声的功率。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述远端用户用简称为CDMA的码分多址扩展谱型通信信号进行通信，且所述基站和用户位于该通信系统中的第一蜂窝区内，确定第一混合信号功率的步骤包括下述步骤：

确定一等效待模拟远端用户数，所述等效待模拟远端用户数与所述第一组中预定远端用户总数和所述第一蜂窝区中实际出现的真实远端用户数之间的差相对应；以及

通过估算所述等效模拟远端用户数发射的信号功率总和，确定一混合信号功率。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述确定第一规范化数据速率的步骤包含确定所述等效个数的模拟远端用户发射的所述信号功率下的第一规范化数据速率的步骤。

14.一种操作具有多个蜂窝区的无线通信系统的方法，其中，多个远端用户用至少一个基站和简称为CDMA的码分多址的扩展谱型通信信号交换信息信号，一个基站位于第一蜂窝区内并具有一基站接收机，其特征在于，它包含下述步骤：

监测所述第一蜂窝区中出现的所述用户数；

确定所述第一蜂窝区中出现预定个数的用户时所述基站接收机接收的信号干扰功率的电平；

确定与所述预定个数和所述第一蜂窝区中出现的所述用户数之间的差相对应的等效模拟用户数；以及

向所述基站接收机提供第一干扰信号，所述干扰信号的功率依赖于所述等效模拟用户数。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，提供第一干扰信号的所述步骤包含下述步骤：

通过估算与所述等效模拟用户数相关的混合信号功率，建立一混合信号功率；以及

建立所述混合信号功率的规范化数据速率。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标称信号发射功率与根据平均模拟用户话音活动因子而产生的信号发射功率对应。

17.一种模拟通言系统中通信信道之间信号干扰的系统，其中，用户相互间在多个这样的通信信道上交换信息信号，其特征在于，它包含：

提供电噪声信号的装置；

根据位于所述通信系统的第一区域中的模拟用户发射的信号功率的确定而产生一噪声强度受控信号的控制装置；以及

根据所述噪声强度受控信号调整所述噪声信号的功率的装置。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述控制装置还包括确定第一规范化数据速率的装置，所述模拟用户在所述第一规范化数据速率下发射所述信号功率，并且所述控制器装置是这样构成的，它还可部分地根据所述的确定来产生所述噪声强度受控信号。

19.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述控制器装置包含确定由所述通信系统中位于其他地方的模拟用户发射的信号功率的装置，并且所述控制器装置是这样构成的，它还可部分地根据所述其他模拟用户发射的所述信号功率来产生所述噪声强度受控信号。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，它还包含发射第二干扰信号的装置，从而模拟所述第一区域以外的区域产生的发射。

21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述通信系统包含一无线电话/数据通信系统，其中，远端用户位于多个蜂窝区内，并用简称CDMA的码分多址扩展谱型通信信号，将信息信号传送到具有一个接收机并位于第一蜂窝区内的至少一个基站。

22.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述提供电噪声的装置包含产生噪声的装置，所述噪声在一预定带宽内具有相当均匀的谱密度。

23.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述控制器装置被构筑成用预选速率下产生的随机高斯受控变量产生所述噪声强度受控信号。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述控制器装置包含：

产生第一二进制序列的第一装置，所述第一二进制序列与一个预选速率下的高斯随机变量对应；以及

根据所述发射信号功率携带的数据信号的估算相关时间，对所述第一二进制序列进行滤波的装置。

25.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述控制器装置包含：

产生第二二进制序列的第二装置，所述第二二进制序列与第二预选速率下的高斯随机变量对应；以及

根据一平均功率涨落对所述第二二进制序列进行滤波的装置。

26.一种模拟蜂窝通信系统中基站接收的信号干扰功率的系统，其中，多个蜂容区相互间用具有一个基站接收机的第一蜂窝区中的至少一个基站交换信息信号，其特征在于，所述包含：

提供一电噪声信号的装置；

控制装置，用来根据所述基站服务的第一组模拟用户所发射的第一混合信号功率的判定，产生一噪声强度受控信号；以及

按照所述噪声强度控制信号调整所述电噪声信号的功率的装置。

27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述第一组模拟用户位于所述第一蜂窝区内。

28.如权利要求26所述的系统，其特征在于，它还包含：

通过确定其他基站服务的第二组模拟用户发射的信号功率之和来确定第二混合信号功率的装置；

确定第二规范化数据速率的装置，所述信号功率是在所述第二规范化数据速率下由所述第二组模拟用户发射的；以及

根据所述第二混合信号功率和所述第二规范化数据速率产生第二干扰信号的装置。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述第二组模拟用户在所述第一蜂窝区以外的蜂窝区内操作。

30.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述控制器装置包含一个根据所述第一混合信号功率和发射所述信号功率的第一规范化数据速率来产生一噪声强度受控信号的控制网，并且所述调整装置包括一发射机调整网，所述发射机调整网与所述噪声源和控制网连接，根据所述噪声强度控制信号调整所述电噪声的所述功率电平。

31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述控制器装置包含一确定所述混合信号功率的电子处理器元件。

32.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述控制器装置还包含一电子处理器元件，用来确定非位于所述第一区域内第二组模拟用户发射的信号功率之和的第二混合信号功率，并且所述发射机调整网还根据所述第二混合信号功率和第二规范化数据速率产生第二干扰信号。

33.一种在通信系统中模拟通信信道之间信号干扰的装置，在所述通信系统中，用户在多个通信信道上交换信息信号，其特征在于，所述装置包含：

确定第一混合信号功率的装置，所述第一混合信号功率与分布在所述通信系统第一区域中第一组所要求个数的模拟用户发射的信号的信号功率之和相对应；

确定所述第一组模拟用户发射的所述信号的第一规范化数据速率的装置；以及

根据所述第一混合信号功率和第一规范化数据速率产生具有某一信号功率的第一干扰信号的装置。

34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，它还包含：

确定第二混合信号功率的装置，所述第二混合信号功率与所述第二组模拟用户发射的信号的信号功率之和对应；

确定所述第二组模拟用户发射的所述信号的第二规范化数据速率的装置；以及

根据所述第二混合信号功率和第二规范化数据速率修改所述第一干扰信号的装置。

35.如权利要求33所述的装置，其特征在于，所述产生第一干扰信号的装置包含：

在预定频带上运行的电噪声源；

在所述第一混合信号功率和第一规范化数据速率之间形成一乘积的装置；以及

根据所述乘积值调整所述电噪声的功率电平的装置。

36.如权利要求32所述的装置，其特征在于，所述确定第一混合信号功率的装置包含：

确定所述第一区域中分布的真实用户数的装置；

通过从所述第一组中要求的模拟用户数中减去所述真实用户数来确定所述第一区域中要被模拟的等效用户数的装置；

根据所述等效用户数确定一标称第一信号功率的装置；以及

用一随机变量函数产生所述标称第一信号功率的偏差的装置。

37.一种在通信系统中模拟通信信道之间信号干扰的装置，在所述通信系统中，用户在多个通信信道上交换信息信号，其特征在于，所述装置包含：

输出第一混合信号功率的功率选择器，所述第一混合信号功率与所述通信系统中分布的第一组要求个数的模拟用户发射的信号的信号功率之和对应；

输出所述第一组模拟用户发射的所述信号的第一规范化数据速率的数据速率发生器；以及

与所述功率选择器和所述数据速率发生器连接的第一干扰信号发生器，根据所述第一混合信号功率和第一规范化数据速率，产生具有某一信号功率的信号。

38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述第一干扰信号发生器包含：

至少一个电噪声信号发生器，所述电噪声信号发生器的输出功率强度可以按照控制信号输出来调整；以及

至少一个噪声强度控制器，所述噪声强度控制器的控制信号输出端与所述噪声源发生器的控制输入端连接，而输入端则与所述功率选择器和数据速率发生器连接，所述控制信号的值按照模拟用户的所述信号功率和数据速率的变化而变化。

39.如权利要求38所述的装置，其特征在于，它还包含至少一个输出第二混合信号功率的第二功率选择器，所述第二混合信号功率与所述通信系统中分布的第二组要求个数的模拟用户发射的信号的信号功率之和对应，所述噪声强度控制器还接收来自所述第二功率选择器的输入，并部分地根据所述其他模拟用户发射的所述信号功率产生信号。

40.如权利要求39所述的装置，其特征在于，所述第二组用户位于与所述第一组用户不同的区域内。

41.如权利要求37所述的装置，所述通信系统是一个蜂窝通信系统，其中，多个蜂窝区内的用户用至少一个包括在第一个所述蜂窝区内并具有一基站接收机的基站，相互间进行信息信号的交换。

42.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述通信系统包含一无线电话/数据通信系统，其中，远端用户位于多个蜂窝区内，并用简称为CDMA的码分多址扩展谱型通信信号将信息信号传送到具有一接收机并位于第一蜂窝区内的至少一个基站。

43.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述功率和信号速率是用预选速率下产生的随机高斯受控变量来产生的。

44.如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述噪声强度控制器包含：

在一预选速率下产生高斯随机变量的第一二进制序列发生器；以及

根据所述发射的信号功率携带的数据信号的估计相关时间来接收和滤波所述第一二进制序列的第一序列滤波器。

45.如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述噪声强度控制器包含：

在第二预选速率下产生高斯随机变量的第二二进制序列发生器；以及

根据平均功率涨落接收并滤波所述第二二进制序列的第二序列滤波器。

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