专利名称：一种调整保护时隙的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种调整^f呆护时隙的方法和系统。
背景技术：
在时分双工(TDD)无线通信系统中，下行链路和上行链路使用相 同的频率，工作在不同时隙。但当同频基站之间有一定距离时，由于信 号的延迟，基站之间的上行-下行信号在时隙上会有一定的交叠，从而 会产生干扰。为了防止不同基站的上行、下行信号的相互干扰，需要在 下行时隙和上行时隙之间设置保护时隙，保护时隙r如图la所示。为了避免基站间的相互干扰，必须保证保护时隙r所对应的同频基站间隔 距离D=cxr以外的基站到达本基站的信号强度足够小，不足以对本基站的工作造成影响。因此，保护时隙的大小和同频基站的间隔距离有关。通常理论认为甚高频无线信号只能沿直线传播，而且在一定距离以外信号衰减会急剧增加，因而不构成对其他信号的干扰。在工程上通常将70公里作为传输极限距离，对应的保护时隙大约为233微秒。所 以，在现有的时分双工通信系统中采用的是具有固定保护时隙的上行-下行时隙进行传输的方法，在建网时，基站间距离也都设置在预定范围 之内。由于理论上远处同频基站的信号到达本地基站时信号幅度已经衰 减到很小，所以采用上述方法在多数情况下可以满足需求。但在特殊地 形和气候条件所产生的大气波导效应的条件下，电磁波可以低衰减地超 远距离传输，传输距离能够达到300公里以上。在电磁波超视距传输的情况下，由于传输距离很远，信号的延迟较 大，信号的延迟通常会大于预定的保护时隙。因此在时分双工通信系统 中，在远方基站的信号经常会对本地基站的上行信号造成干扰。图lb是具有固定保护时隙的上行-下行时隙的时序图。图中分别表
示基站A和基站B的时序。其中，当基站A是远方基站，基站B是本 地基站。在大气波导效应的作用下，A的下行信号传输到另一个基站B 的天线口，由于距离遥远，A的下行信号比B的时序滞后了时间L当传输时延f大于保护时隙时，基站A的下行时隙与基站B的上行 时隙在时间上重合^时段,造成该时段内的接收信号受到基站A的干扰。 同样，基站A的上行信号与基站B的下行时隙也有时间上的重合，因 此，基站A的上行信号也会受到基站B的下行信号的干扰。从上面的描述可以知道，采用固定时隙的信号传输在遇到某些偶然 出现时，例如大气波导效应的情况，会出现一方基站的上行信号受到另 一方基站下行信号干扰的情况，严重影响信号质量。而如果采用较大的 保护间隙，又会给系统造成严重的频率资源浪费。发明内容为了克服现有时分双工系统中特定条件下出现的远程基站之间信 号相互千扰的问题，本发明提出一种能够对干扰自动判断以调整传输时 隙的通信方法和系统。本发明提供了一种调整保护时隙的方法，所述方法包括a. 计算由基站上报的上行信道前n个符号组成的符号组中每个符号的功率；b. 当所述符号组中的第一个符号的功率大于第一门限值时，计算从 该符号开始连续n个符号的功率值的统计量，所述n个符号中包括 前m个功率大于门限值的符号，其中n〉m;c. 当所述前m个符号功率的统计量与后n-m个符号功率的统计 量之差大于第二门限值时，将保护时隙的长度设置为T+mt+T ,其中， T为最小保护时隙，mt是前m个符号所占有的时间，T为设定值且T >0。其中，步骤b包4舌bl.计算前m个符号功率的平均值；b2.计算后n-m个符号功率的平均值。本发明所提供的方法还包括d.在广播信道发送包含保护时隙长度
信息的消息。本发明所提供的方法还包括el.根据保护时隙的长度，对上行时 隙的数目进行调整。本发明所提供的方法还包括e2.根据保护时隙的长度，对上行时 隙的进行压缩。根据本发明提供的方法，所述第二门P艮值为5db。根据本发明提供的方法，步骤a为，所述的上行业务前n个符号组 成的符号组，由基站按每帧进行上报。根据本发明提供的方法，步骤a为，所述的上行业务前n个符号组 成的符号组，由基站在预定时间内对若干帧计算所述符号组中每个符号 的功率平均值后进行上报。本发明还提供了 一种调整保护时隙的系统，所述系统包括功率计算单元，用于计算基站上行信道接收的符号组中每个符号的功率；功率比较单元，接收功率计算单元和功率统计单元的输出，对计算 出的符号功率值与第一门限值进行比较，并且对符号功率值的统计量之差与第二门限值进行比较；功率统计单元，接收功率计算单元和功率比较单元的输出，计算符号组中符号的功率值的统计量；时隙设置单元，接收功率比较单元和功率统计单元的输出，并根据 所述输出设置保护时隙的长度。根据本发明提供的系统，所述功率统计单元用于分别计算符号组中 前m个符号功率的平均值和第n - m个符号功率的平均值。采用本发明提供的调整保护时隙的方法和系统，能够有效地识别来 自远程的干扰信号，通过改变保护时隙，使远程干扰方的下行时隙不会 于本地的上行时隙重叠，从而避免了干扰。由于本发明可以周期性地对上行信号不断测量，从而实现了对保护 时隙的动态调整，避免了由于釆用固定的大保护时隙所造成的对系统频 率资源的浪费，节约了系统资源。
图la是具有保护间隙的信号的时序图；图1 b是远程下行干扰信号与本地基站上行信号具有保护间隙的 信号的时序图；图2是根据本发明第 一 实施例的保护时隙调整方法的流程图； 图3是根据本发明第二实施例的保护时隙调整方法的流程图； 图4是根据本发明实施例的保护时隙调整系统的结构示意图； 图5是根据本发明实施例基站对保护时隙进行调整后的时隙图。
具体实施方式
为了解决远距离同频基站间的干扰，同时提高频率利用率，本发明 提出的方法，根据网管检测TDD上行信道受干扰情况，动态调整TDD 保护时隙。包括1. 基站物理层统计上报上行业务信道前n个符号每个接收符号的功 率，2. 网管系统统计基站业务信道前n个符号的功率分布，如果发现前 m个符号功率明显大于后面n-m个符号的功率，并且大于某一固 定门限Pa,则判定存在远距离同频干扰；3. 设正常工作时最小保护时隙为T， mt为m个符号所占用的时间， 如果当前TDD保护时隙低于T+mt ,增加TDD保护时隙；4. 若目前TDD保护时隙大于T+mt+r ,减少TDD保护时间。r为 设定的一个时间间隔。5. 若网管根据物理层上报信息检测到上行n个符号功率相同并且都 低于某一门限Pa，则认定目前不存在远距离同频基站干扰，恢复 基站TDD保护时隙为T。6. 网络周期性广播下行-上行保护时隙，终端必须接收到有效的下 行-上行保护时隙后才能发起接入，正在通话的终端可以根据随 路信令的控制改变下行-上行保护时隙。在时分双工宏蜂窝无线通信网络中，TDD保护间隔设置很重要，TDD 保护间隔过小会导致相隔较远的基站之间的相互千扰，TDD保护间隔 设置过大会导致频谱利用效率降低。通常TDD保护间隔设置要求能够 造成干扰的两个基站之间的传输损耗足够大，即使远处基站到达本基站 信号偏移超过TDD保护时隙，由于功率已经非常低，不会造成干扰。 因此，TDD保护间隔与传播损耗，特别是大尺度传输衰落关系很大。 多数情况下，70公里是视距传输的极限，超过70公里由于地球曲率影 响，信号衰落严重，远处基站的信号不足以对本地基站造成干扰。由于 无线信号传播与地形、气候因素相关，在特定地区的特定时间段，由于 大气波导等效应会导致无线信号超视距传输，此时需要保留更长的下行 -上行保护间隔，但的降低了频镨利用率。本发明在提高频谱利用率的 同时，可以消除发生超视距传输情况下远距离同频干扰问题，达到了效 率和性能的平tf。基站实时统计物理层接收信号的前n个符号的功率，并上报网管系 统，由网管系统统一对多个基站的功率进行统计。当发现前m个符号的 功率比第m+l到n个符号功率明显大，并且大于某一绝对门限时，认 为此时发生了远距离同频千扰现象，并且时域干扰深度为T+mt。其中， T为正常TDD保护间隔，mt为m个符号所占用的时间。网管根据当前 干扰深度改变TDD保护间隙为T+mt+r 。其中r为系统设定的一个保护 余量。如果网管根据基站上报信息发现目前受到干扰的时域深度为mt,而 实际系统的TDD保护间隔为mt+s+r ,若s〉ra，则二〖人为目前的TDD保 护间隔过大，降低TDD保护间隔。ra为系统设定的一个门限。在本发明的实施例中，在大多数情况下，时分双工无线通信系统采 用一个正常的下行-上行保护时隙，并且周期性地4全测底层符号接收功 率情况，根据这些数据判断是否存在远距离下行信号对本地基站上行信 号的千扰，如果发现存在这种干扰，则增大基站的下行-上行保护间隔。图2是才艮据本发明第一实施例的保护时隙调整方法的流程图。如图 所示，在TD-SCDMA系统中首先在步骤201，由特定的计算单元(如基站物理层)计算基站上行 信道中符号组的符号的功率值，所述对功率的计算可以根据不同的通信 系统利用多种本领域技术人员公知的算法进行，例如计算符号幅值的平
方来获得符号的功率。
在步骤202，由基站向网管中心上报一个符号组的功率，优选地，该 符号组由预定个数的上行业务信道中按时间顺序的前n个符号组成，在 本实施例中，选择80个符号作为一个符号组，即11=80。对应80个符号 的时间大约为1.075ms，对应的保护距离为322.5公里。
其中，关于上述n的确定与实际传电波播环境有关。例如，在特定 地域，经过大规模的测试，发现电波传输距离可以达到340公里左右， 因此对应传播时间为340/0.3=1133微秒，因此确定n个符号的时间是1133 微秒左右。
在TD - SCDMA中，符号周期为12.5微秒，80个符号对应1000微 秒，考虑到TD - SCDMA目前工作在2GHz频段，因此实际电波传播距 离会稍低于3407>里，因此在本实施例中，n-80就够了。
本领域技术人员应该理解，对符号功率的计算可以如本实施例在基 站物理层完成，也可以在其它计算单元(如网管中心)中完成。
然后，在步骤203，将计算所得的符号功率值与一个预先设定的第一 门限进行比较，判断第 一个符号的功率值是否大于预先设定的第一门限 值Pal，以确定是否存在对该基站干扰信号。
如果第一个符号的功率值不大于第一门限值Pal,则认为不存在对该 基站的干扰信号，因此系统不改变保护时隙，并且继续接收基站发送来 的符号组；如果第一个符号的功率值大于第一门限值Pal，则认为存在对 该基站的干扰信号，则继续计算第一个符号之后的与之连续的其他符号 的功率值，以便找到功率大于第一门限值的连续m个符号。在本实施例 中，发现前IO个符号的功率均大于第一门限值，即m-10。
在步骤204,对所述前IO个符号的功率值计算平均值PI，以确定前 10个符号的功率值；并且在步骤205计算符号组中后一段符号的功率平 均值P2，在本实施例中，则是计算80-10=70个符号的功率平均值。本领 域技术人员应该理解，本发明不排除采用其他统计量来替代均值作为上 述两段符号的功率值的其他实施例。
在步骤206，对前10个符号的功率平均值Pl和后70个符号的功率 平均值P2进行比较。设置第二门限值，例如5db，如果P1-P2大于第二
门限值Pa2,则认为干扰信号对本地基站的上行信号有显著影响，则在步 骤207,将保护时隙的长度设置为T+mt+T,其中，T为最小保护时隙， mt是前m个符号所占有的时间，T为设定值且T》0。在本实施例中， mt是10个符号所占的时间，设定值t是为了在增加的保护时隙的基础上 再增加一个余量，以便进一步消除远距离同频干扰。如果Pl-P2不大于第二门限值，则认为干扰信号对本地基站的上行 信号没有显著影响，则在步骤208，判断当前保护时隙长度是否为最小保 护时隙T，如果当前保护时隙长度不等于T,则在步骤209将保护时隙的 长度设置为最小保护时隙T,否则在步骤210保持当前保护时隙长度。图3是才艮据本发明第二实施例的保护时隙调整方法的流程图。在本 实施例中，在改变保护时隙长度后，网络范围内的所有基站在某个确定 时刻改变该区域内所有基站的下行-上行保护时隙。基站收到网管中心 改变下行-上行保护时隙命令后，通过广播信道周期性广播这一消息。 小区内的移动终端在接收到正确的下行-上行保护时隙广播消息后才能 发起接入。正在通话的用户需要基站提前L帧通过随路信令的方式通知 终端在某一帧开始，改变保护时隙。本实施例可以在SCDMA系统中实现。在SCDMA系统中， 一个符 号是78.125微秒，因此，最多上行会有14.5个符号收到干扰。SCDMA 的下行-上行保护时隙有4个符号的时间，因此需要在上行开始以后最 多再保留IO个符号就可以了，因此n-10。在步骤301,由特定的计算设备(如基站物理层)计算符号组中的第 一个符号的功率值，所述对功率的计算可以根据不同的通信系统利用多 种本领域技术人员公知的算法进行。由于基站要向网管中心上报一个符号组，可以是每帧上报一次，也可 以是在一定时间间隔内上报一次。具体地，基站物理层可以连续将由n 个信号组成的每帧符号组上报，但这样可能会加重基站的负荷，因此也 可以每隔一定时间进行上报，例如，在本实施例中可以每15分钟上报一 次符号组。这样就要求对预定时间(如15分钟)内所有检测结果由基站 物理层统计求平均，即所有15x60x100=9万帧接收数据(即9万个符号 组)中，第一个符号功率有9万个采样点，对这9万个采样点取平均值
得到rl。然后对9万帧中所有第二个符号功率取平均得到r2，以此类推， 然后对9万帧中的n个符号的采样点求平均。在本实施例中，选择10个符号作为一个符号组。在步骤302，由基站向网管中心上报一个符号组，优选地，该符号组 由预定个数的上行业务信道中按时间顺序的前n个符号组成。再笨实施 例中，将计算得到的IO个符号的15分钟内平均结果由基站上传到网管 中心。本领域技术人员应该理解，对符号功率的计算可以如本实施例在基 站物理层完成，也可以在其它计算单元(如网管中心)中完成。因此，在步骤303，将计算所得的rl与一个预先设定的第一门限进 行比较，判断rl是否大于预先设定的第一门限值Pal，以确定是否存在 对该基站干扰信号。如果第一个符号的功率值平均结果rl不大于第一门 限值，则认为不存在对该基站的干扰信号，因此系统不改变保护时隙， 并且继续接收基站发送来的符号组；如果第一个符号的功率值平均结果 rl大于第一门限值，则认为存在对该基站的干扰信号，则继续计算第一 个符号之后的与之连续的其他符号的功率值平均结果r2……rm,以便找 到功率大于第一门限值的连续m个符号。在本实施例中，发现前5个符 号的功率均大于门限值，即m-5。在步骤304,对所述rl r5计算平均值Pl，以确定前5个符号的功率 值；并且在步骤305，计算符号组中后一段r6 r10的平均值P2，本领域 技术人员应该理解，本发明不排除采用其他统计量来替代均值作为上述 两段符号的功率值的其他实施例。在步骤306，对前10个符号的功率平均值Pl和后70个符号的功率 平均值P2进行比较。设置第二门限值，例如5db，如果P1-P2大于第二 门限值，则认为干扰信号对本地基站的上行信号有显著影响，则在步骤 307，将保护时隙的长度设置为T+mt+T ，其中，T为最小保护时隙，mt 是前m个符号所占有的时间，T为设定值且T》0。如果P1 ^2不大于第二门限值，则认为干扰信号对本地基站的上行 信号没有显著影响，则在步骤308，判断当前保护时隙长度是否为最小保 护时隙T，如果当前保护时隙长度不等于T，则在步骤309将保护时隙的
长度设置为最小保护时隙T,否则在步骤310保持当前保护时隙长度。
在步骤311,基站在下行广播消息中增加一条消息，该消息中包括保 护时隙的长度信息，并且优选地基站对该消息进行周期性广播，通知所 有移动终端改变后的下行-上行保护间隙长度。
移动终端必须在接收到此消息后才能发起接入请求。正在通话的用 户需要基站提前L帧采用随路信令通知移动终端在特定时刻改变保护时 隙。在步骤312,移动终端根据消息在指定巾贞接入网络。
本领域4支术人员应该理解，在TD-SCDMA系统中，同样可以采用对 一段时间内的符号功率进行平均的方式采集符号的样本功率，实现步骤 类似于图3所示的实施例的步骤。
图4是根据本发明实施例的保护时隙调整系统的结构示意图。如图 所示，所述保护时隙调整系统410包括功率计算单元401、功率比较单 元402、功率统计单元403和时隙设置单元404。上迷单元可以通过所有 能够完成相应计算的软件模块或硬件逻辑单元实现。
功率计算单元401可以通过基站的物理层实现，用于计算符号组中 每个符号的功率，对功率的计算可以根据不同的通信系统利用多种本领 域技术人员公知的算法进行，例如计算符号幅值的平方来获得符号的功 率。
功率比较单元402可以由网管中心的软硬件单元实现，功率比较单 元402用于比较符号的功率与门限值，并且对符号功率值的统计量进行 比较。判断每一个符号的功率值是否大于预先设定的门限值，以确定是 否存在对该基站干扰信号。如果第 一个符号的功率值不大于第一门限 值，则认为不存在对该基站的干扰信号，因此系统可以不改变保护时隙， 并且继续接收基站发送来的符号组；如果第一个符号的功率值大于第一 门限值，则认为存在对该基站的干扰信号。
功率统计单元403用于计算符号组中符号的功率值的统计量。在本 发明的实施例中，对所述前m个符号的功率值计算平均值Pl,以确定前 m个功率大于设定值的符号的功率值；并且计算符号组中后一段符号的 功率平均值P2，本领域技术人员应该理解，本发明不排除采用其他统计 量来替代均值作为上述两段符号的功率值的其他实施例。
时隙设置单元404用于4艮据i殳置保护时隙的长度。才艮据功率比较单 元和功率统计单元计算的结果，如果P1与P2之差大于第二门限值，则 认为干扰信号对本地基站的上行信号有显著影响，将保护时隙的长度设 置为T+mrh:,其中，T为最小保护时隙，mt是前m个符号所占有的时间， T为设定值且T^)。在本实施例中，mt是10个符号所占的时间，设定值T 是为了在增加的保护时隙的基础上再增加一个余量，以便进一步消除远 距离同频干扰。如果P1与P2不大于第二门限值，则认为干扰信号对本 地基站的上行信号没有显著影响，则将保护时隙的长度设置为最小保护 时隙T或保持不变。图5是根据本发明实施例基站对保护时隙进行调整后的时隙图。如 图所示，A为本地基站工作时隙。其中下行时隙用实线表示，上行时隙 用虚线表示，RA为随机接入时隙。B为远方基站信号到达本地基站天线口信号的时序图，由于距离导 致的信号滞后，信号的时序整体后移了一段时间。在利用本发明的上述 方法检测到干扰并且对本地基站的保护时隙的长度做了调整后，如图中C 所示，上行时隙整体后移了一个时段，这样将导致本地基站的第三个上 行时隙与下行时隙重合，因此基站关闭了一个上行时隙。可替换地，在 其他实施例中，如果不希望由于关闭上行时隙而降低容量，可以压缩每 个上行时隙，在业务帧上打孔。尽管通过上述优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人 员应该理解在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明做不 同的变化和修改。
权利要求
1、一种调整保护时隙的方法，其特征在于，包括a.计算由基站上报的上行信道前n个符号组成的符号组中每个符号的功率；b.当所述符号组中的第一个符号的功率大于第一门限值时，计算从该符号开始连续n个符号的功率值的统计量，所述n个符号中包括前m个功率大于门限值的符号，其中n＞m；c.当所述前m个符号功率的统计量与后n-m个符号功率的统计量之差大于第二门限值时，将保护时隙的长度设置为T+mt+τ，其中，T为最小保护时隙，mt是前m个符号所占有的时间，τ为设定值且τ≥0。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b包括bl.计算前m个符号功率的平均值； b2.计算后n-m个符号功率的平均值。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括d. 在广纟番信道发送包含保护时隙长度信息的消息。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括el.根据保护时隙的长度，对上行时隙的数目进行调整。
5、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括 e2.根据保护时隙的长度，对上行时隙的进行压缩。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二门限值为 5db。
7、 根据权利要求l-6之一所述的方法，其特征在于步骤a，所述的 上行业务前n个符号组成的符号组，由基站按每帧进行上报。
8、 根据权利要求l-6之一所述的方法，其特征在于步骤a，所述的 上行业务前n个符号组成的符号组，由基站在预定时间内对若干帧 计算所述符号组中每个符号的功率平均值后进行上报。
9、 一种调整保护时隙的系统，其特征在于，包括 功率计算单元，用于计算基站上行信道接收的符号组中每个符号的 功率；功率比较单元，接收功率计算单元和功率统计单元的输出，对计算 出的符号功率值与第一门限值进行比较，并且对符号功率值的统计 量之差与第二门限值进行比较；功率统计单元，接收功率计算单元和功率比较单元的输出，计算符 号组中符号的功率值的统计量；时隙i殳置单元，接收功率比4交单元和功率统计单元的输出，并才艮据 所述输出设置保护时隙的长度。
10、根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述功率统计单元 用于分别计算符号组中前m个符号功率的平均值和后n-m个符号 功率的平均值。
全文摘要
本发明提供一种调整保护时隙的方法，包括计算由基站上报的上行信道前n个符号组成的符号组中每个符号的功率；当基站上行业务的符号组中的第一个符号的功率大于第一门限值时，计算从该符号开始连续n个符号的功率值的统计量，所述n个符号中包括前m个功率大于门限值的符号，其中n＞m当所述前m个符号的功率与后n-m个符号的功率之差大于第二门限值时，将保护时隙的长度设置为T+m<sub>t</sub>+τ，其中，T为最小保护时隙，m<sub>t</sub>是前m个符号所占有的时间，τ为设定值且τ≥0。还提供了一种调整保护时隙的系统，包括功率计算单元、功率比较单元、功率统计单元和时隙设置单元。本发明可以通过周期性地对上行信号不断测量，实现了对保护时隙的动态调整。
文档编号H04Q7/34GK101132200SQ20061011157
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者刘卫东, 威 叶, 甘洪文, 蒋伯峰 申请人:北京信威通信技术股份有限公司