移動通信系統中計算信道特性的相關因子的方法

2023-06-06 21:20:31

專利名稱：移動通信系統中計算信道特性的相關因子的方法
技術領域：
本發明涉及一種在TD-SCDMA移動通信系統中計算信道特性的相關因子的方法；更具體地說，涉及一種在TD-SCDMA移動通信系統中通過計算路徑損耗幹擾比或路徑延遲的相關因子，進而進行功率控制或路徑延遲控制的方法。
背景技術：
在TD-SCDMA等移動通信系統中，系統對信號的信道特性的改善至少包括了功率控制及路徑延遲控制等兩方面的內容。
功率控制對於消除幹擾以及節省用戶設備的能耗非常重要。在目前已有的功率控制方法中，採用了一種自適應的功控算法。該算法的核心是計算一個相關因子ρ以反映信道校正的結果。相關因子的作用表現在下式中SNRout＝(SNRins-SNRmean)ρ+SNRmean(1.1)當信道條件較差時，ρ可以取一個很小的值，此時信噪比的均值SNRmean起主要作用，決定了功控命令的走向。而當信道條件較好時，可以使ρ取一個較大的值(例如一個接近1的值)，SNRins值將主導功率控制的走向。
通常ρ值是通過下面的三個公式所體現的信號處理過程求得的XPL(n)＝XRXP(n)/XTXP(n)(1.2)XPLIR(n)＝XPL(n)/XIIP(n) (1.3)
(D,n)=E[XPLIR(n)XPLIR(n-D)]-E[XPLIR(n)]E[XPLIR(n-D)]VarPLIR(n)VarPLIR(n-D)---(1.4)]]>其中n為幀號，XRXP為基站一側的線性化的接收功率；XTXP為用戶設備一側的線性化的發射功率；XIIP為線性幹擾值；ρ(D，n)為第n幀的相關因子，其在信號通信方面的意義為兩個相距為D的幀之間的相關因子；E(·)表示求平均值；Var(·)為求協方差值。
從上式可見，路徑損耗直接反映了信道質量。也就是說，路徑損耗計算得越精確，相關因子ρ的值也相應地計算得越精確。
例如，根據TSM規範，XTXP的取值範圍為[-50dBm，33dBm]。一般來說，XRXP為一個不大的數值，例如為-100dBm，路徑損耗的範圍為[-50dB，-133dB]。通常，所實現的數據位的長度為32位。該長度位的數值只有支持一個96dB的數據範圍。也就是說，如果路徑損耗的範圍大於96dB，就無法用一個32位長度的數來表示。其次，如果線性路徑損耗值XPL太小(即路徑損耗太嚴重)，所計算出的結果的精度就會有問題，特別是計算均值、協方差值和方差值時更是如此。由上所述，採用通常的數據格式有時無法得到正確的路徑損耗值，進而無法得到正確的ρ值。這樣，功率控制就會出問題，導致掉線等故障。
另一方面，信道特性的另一方面，即信號路徑延遲的相關因子與上述的信號路徑損耗幹擾比的相關因子的情況類似。由於系統通常為信號的路徑延遲規定了一個32位的數值範圍，因此如果在某時信號實際的路徑延遲超出了該範圍，就無法正確地對該值進行描述和處理。
為解決這個問題，一種容易想到的方法是增加數據位的長度。例如，將數據位由32位增加到64位。這種64位的數據格式可以支持192dB的路徑損耗範圍。採用這種數據格式，基本上可以計算目前實際中的路徑損耗。
但是增大數據位的長度需要相應地加大基站處理信號所需內存，需要分配更多的時間來進行計算。這種方法更大的問題是，當路徑損耗過大(信號衰減過大)時，計算結果的精度會很低。

發明內容為解決已有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供計算信道特性的相關因子的方法，並通過這些相關因子來改善信號的功率控制和同步控制。
具體地說，本發明的一個目的是提供一種計算路徑損耗幹擾比的相關因子的方法，並用該相關因子進行功率控制。
本發明的另一個目的是提供一種計算信道的路徑延遲的方法，並通過所述的路徑延遲來改善信號的同步狀況。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種TD-SCDMA移動通信系統中進行功率控制的方法，包括計算出路徑損耗幹擾比的相關因子，並用該相關因子對通信信號的信噪比做出修正，再用修正後的信噪比值進行功率控制，其特徵在於(1)根據以往的經驗值或實驗值，由基站確定一個不變的常數Ncon，用於對任一個第n幀的路徑損耗均值XPL進行如下改變XPL＝XPL′/Ncon；(2)按照下式計算路徑損耗與幹擾比的相關因子(D,n)=E[XPLIR(n)XPLIR(n-D)]}-E[XPLIR(n)]E[XPLIR(n-D)]VarPLIR(n)VarPLIR(n-D)]]>(3)根據下式對信號的信噪比做出修正SNRout＝(SNRins-SNRmean)ρ(D，n)+SNRmean(4)基站再根據通信信號當前的信噪比值，對基站及用戶設備的信號發射功率做出維持不變或調整的決定。
根據本發明的另一個方面，本發明還提供了一種TD-SCDMA移動通信系統中進行信號同步控制的方法，包括計算出信道路徑延時的相關因子，並用該相關因子對信號路徑延時做出修正，其特徵在於(1)根據以往的經驗值或實驗值，由基站確定一個不變的常數Ncon，用於對任一個第n幀的路徑延遲均值XDELAY進行如下改變XDELAY＝XDELAY′/Ncon；(2)按照下式計算路徑延遲的相關因子(D,n)=E[XDELAY(n)XDELAY(n-D)]}-E[XDELAY(n)]E[XDELAY(n-D)]VarDELAY(n)VarDELAY(n-D)]]>(3)根據下式對信道的路徑延遲做出修正DELAYout＝(DELAYins-DELAYmean)ρ(D，n)+DELAmean(4)基站再根據通信信號當前的路徑延遲值，對用戶設備信號的發射時間做出維持不變或調整的決定。
具體地說，根據本發明的方法中處理信號路徑損耗的一個方面，上面的公式(1.2)可以表示為下面的形式XPL＝XPL′/Ncon(2.1)XPL′(n)＝XRXP(n)/[XTXP(n)/Ncon]＝XRXP(n)/XTXP′ (2.2)其中，Ncon為一個恆定的補償值。
根據上式，我們可以得到XPLIR(n)＝XPL(n)/XIIP(n)＝XPL′(n)/XIIP(n)Ncon＝XPLIR′/Ncon(2.3)
(D,n)=E[XPLIR(n)XPLIR(n-D)]-E[XPLIR(n)]E[XPLIR(n-D)]VarPLIR(n)VarPLIR(n-D)]]>=E{[XPLIR(n)/Ncon][XPLIR(n-D)/Ncon]}-E[XPLIR(n)/Ncon]E[XPLIR(n-D)/Ncon]VarPLIR(n)VarPLIR(n-D)/Ncon4]]>=E[XPLIR(n)XPLIR(n-D)]}-E[XPLIR(n)]E[XPLIR(n-D)]VarPLIR(n)VarPLIR(n-D)---(2.4)]]>從上式中我們知道，如果我們用Ncon來處理XTXP(n)/Ncon，即把XTXP(n)變換為與之有一定量偏移的XTXP(n)/Ncon時並把它作為用戶設備的發射功率時，我們所得到的相關因子與真實的XTXP(n)的情形一樣。
如果適當地選擇Ncon，我們可以用32位的數據來表示處理後的路徑損耗XPL′。由於XPL′可以比XPL大得多，與現有技術的方法相比，路徑損耗新的計算值的誤差要小得多。
例如，我們可以選擇一個Ncon值，使XTXP′比XTXP降低50dbM。把這種處理用於上面的例子中，處理後的路徑損耗的新範圍就變為
。這樣，路徑損耗值就可以用一個32位的數據來表示，並且XPL′比XPL大得多。
通過採用這種新方法，在基站中還需要記錄此新的參數XTXP′，該參數與用戶設備真實的發射功率值有著一個大小固定的偏差。XTXP′與用戶設備真實的發射功率值XTXP總是保持固定的間隔。也就是說，如果用戶設備的發射功率值改變1dB，XTXP′值也相應同向地改變1dB。
本發明用於信號的路徑延遲的方法與上述內容相似。
因此，本發明的方法中至少包括處理系統中信號特性的兩個方面的相關因子，即路徑損耗幹擾比的相關因子以及信號路徑延遲的相關因子。這兩個方面的共同點是根據經驗值分別選定一個常數N，使N分別對該兩類量進行處理，計算出相應的相關因子，並分別把有關的相關因子用於對信噪比或路徑延遲做出修正，以便由基站做出調整或維持用戶設備的發射功率或發射時間的決定，以改善信號傳輸。
具體實施方式
下面給出本發明用於TD-SCDMA系統時計算路徑損耗幹擾比的相關因子的兩個例子。
實施例1在基站開始進行功率控制時，根據以前的經驗值和模擬值確定一個參數XTXP′。該參數與用戶設備真實的發射功率值總是保持一個固定大小的間隔。如果用戶設備的發射功率提高或降低1dB，XTXP′也相應地提高或降低1dB。採用XTXP′值和上面的公式(1.4)來計算相關因子ρ。
實施例2採用本發明的方法可以在同步控制的過程中計算相關因子，以提高同步控制的精度。
在開始進行同步控制時，根據經驗值或以前的模擬值來確定一個參數XDELAY′。該值與真實的用戶時間提前量總是保持一個固定大小的間隔。如果用戶設備的時間提前量增加或降低若干個碼片，由XDELAY′也相應地增加或降低若干個碼片長度。採用XDELAY′來計算相關因子ρ。該方法的優點在於，採用XDELAY′所計算出的相關因子ρ與採用XDELAY所計算出的相關因子ρ是相同的。
本領域的技術人員不難根據以上敘述，理解本發明方法的各個方面。
權利要求
1，一種TD-SCDMA移動通信系統中計算信道特性的相關因子的方法，包括計算出路徑損耗幹擾比的相關因子，並用該相關因子對通信信號的信噪比做出修正，再用修正後的信噪比值進行功率控制，其特徵在於(1)根據以往的經驗值或實驗值，由基站確定一個常數Ncon，用於對任一個第n幀的路徑損耗均值XPL進行如下改變XPL＝XPL′/Ncon；(2)按照下式計算路徑損耗與幹擾比的相關因子(D,n)=E[XPLIR(n)XPLIR(n-D)]}-E[XPLIR(n)]E[XPLIR(n-D)]VarPLIR(n)VarPLIR(n-D)]]>(3)根據下式對信號的信噪比做出修正SNRout＝(SNRins-SNRmean)ρ(D，n)+SNRmean(4)基站再根據通信信號當前的信噪比值，對基站及用戶設備的信號發射功率做出維持不變或調整的決定。
2，一種TD-SCDMA移動通信系統中計算信道特性的相關因子的方法，包括計算出信道路徑延時的相關因子，並用該相關因子對信道的路徑延時做出修正，以便對用戶設備的發射時間進行控制，其特徵在於(1)根據以往的經驗值或實驗值，由基站確定一個不變的常數Ncon，用於對任一個第n幀的路徑延遲均值XDELAY進行如下改變XDELAY＝XDELAY′/Ncon；(2)按照下式計算路徑延遲的相關因子(D,n)=E[XDELAY(n)XDELAY(n-D)]}-E[XDELAY(n)]E[XDELAY(n-D)]VarDELAY(n)VarDELAY(n-D)]]>(3)根據下式對信道的路徑延遲做出修正DELAYout＝(DELAYins-DELAYmean)ρ(D，n)+DELAYmean(4)基站再根據通信信號當前的路徑延遲值，對用戶設備信號的發射時間做出維持不變或調整的決定。
全文摘要
本發明公開了一種TD－SCDMA移動通信系統中計算信道特性的相關因子的方法，可用於計算路徑損耗幹擾比的因子和信道路徑延遲的相關因子這兩個量，包括根據以根據以往的經驗值或實驗值，由基站確定一個不變的常數，用於對路徑損耗均值或路徑延遲均值進行如下改變，然後計算路徑損耗與幹擾比的相關因子或信號路徑延遲的相關因子，再對信號的信噪比或信道的路徑延遲做出修正，以便對用戶設備的信號發射功率或發射時間進行控制。
文檔編號H04J13/00GK1744454SQ20041007537
公開日2006年3月8日 申請日期2004年8月31日 優先權日2004年8月31日
發明者肖磊, 黃浩學 申請人:西門子(中國)有限公司