[发明专利]精确预告信号与干扰噪声比以提高通信系统性能的系统和方法

说明书

                           发明背景

I.发明领域

本发明涉及通信系统。本发明尤其涉及预告所接收信号的信号与干扰噪声比，以促进在无线通信系统中的数据速率控制的系统。

II.现有技术的描述

在包括搜救以及商业应用等多种需要的应用中使用无线通信系统。此外，在办公网络和互联网应用中，使用无线通信系统来传递计算机数据日益增长。这些应用需要有效的和可靠的通信系统，可以在电衰落和噪声环境中有效地工作，并可以处理高数据传递速率。

蜂窝通信系统的特征是，在与一个或多个基站进行通信时，采用多个移动站(例如，蜂窝电话或无线电话)。从基站到移动站的通信链路是前向链路。从移动站到基站的通信链路是反向链路。

移动站发送的信号由基站接收，并且经常中继到移动交换中心(MSC)。MSC接着把信号通过选择路由传递到公用电话交换网(PSTN)，或传递到另一个移动站。同样，经常把信号从公用电话交换网经由基站和移动交换中心传递到移动站。每个基站管理一个小区，在这个区域中，移动站可以经由基站进行通信。

在典型的移动通信系统中，对信息进行编码、调制，并经过信道发送，以及通过接收机接收、解调和解码。在诸如码分多址(CDMA)蜂窝网络之类的许多现代通信系统中，为了信道噪声、容量和数据安全性等原因，对信息进行数字化编码。卷积编码器或Turbo编码器通常执行信息的编码。

如在本技术领域中众所周知的那样，卷积编码器根据输入序列与其本身或其它信号的卷积把输入数据位序列转换成码字。使用码速率和生成多项式来定义卷积码。数据的卷积编码与维特比解码器相结合是一种众所周知的技术，用于提供数据的纠错编码和解码。Turbo编码器使用Turbo码，它是诸如卷积码之类的两个或多个组成码(constituent code)的串行或并行链接。

通过接收机相对于发射机的运动，或反之，给出移动通信系统的特征。在移动通信系统中，发射机和接收机之间的通信链路是一个衰落信道。具有在空间飞船上的发射机和基于地面的车辆上的接收机的移动卫星通信系统、蜂窝电话系统以及地面微波系统是衰落通信系统的例子。衰落信道是严重降质的一种信道。从多种效应导致降质，包括多径衰落，严重的衰减是由于所发送信号在大气中和表面上从目标和结构反射而经由多个路径的接收引起的，以及从通信系统的其它用户引起的干扰。损害衰落信道的其它影响包括由于接收机相对于发射机的运动而引起的多普勒频移以及加性噪声(additivenoise)。

通常，首先把信息信号转换成适合于通过信道有效发送的形式。信息信号的转换或调制包括根据信息信号如此地改变载波参数，从而把所产生的经调制载波的频谱限制在信道带宽内。在用户位置处，从在经过信道传播之后接收到的经调制载波的形式再现原始的消息信号。一般通过使用源发射机所采用的调制过程的相反过程来得到这种再现。

在CDMA系统中，同时把所有频率资源分配给蜂窝网络的所有用户。每个用户使用占据整个频率分配的一个噪声状的宽频带信号。编码器使得在每个发送帧中能够对所必须的冗余数据进行编码，以利用整个频率分配的优点，并且能够以逐帧为基础，进行可变速率发送。

对于话音通信而言，通过使每个用户只按需要发送那么多的数据而使CDMA系统的容量最大。这是因为每个用户的发送大大增加了CDMA通信系统中的干扰。降低每个用户对容量的负担而不降低对用户的服务质量的一个极有效的手段是借助于可变速率发送。通过当没有要发送的有用语音时删除不必要的发送，采用可变速率通信信道来降低相互干扰。

由于话音通信的特征，一般在CDMA系统中利用功率控制来保证每个用户有一条可靠的链路，用于某些固定的数据速率。使用1995年5月9日的，题为“Variable Rate Vocoder”的美国专利5,414,796中描述的技术，声码器可以提供语音数据的可变速率源编码。一旦声码器以某一速率产生信息位序列，功率控制就会尝试把用户调节到以可以支持该速率，但是尽可能小的功率发送。因此，通过抑制每个用户对于总干扰的贡献，功率控制使得CDMA话音系统具有最大容量，即，工作用户的数目最多。