专利名称：一种基于视觉认知的功率控制方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域。
背景技术：
功率控制可以用于调整发射信号功率，使得发射信号具有足够的功率去抵消衰落 对接收信号的影响，保持接收信号功率的稳定。实用的CDMA系统中，功率控制命令必须最 小化，典型的是用1个比特表述功率控制命令。在现有的CDMA系统中，基于信干比(Signal tolnterference Ratio, SIR)测量的功率控制，可以定义为ρ (t+Ι) = ρ (t) + δ sign ( Y t (t) - Y (t))其中，p(t)为发射功率，Yt(t)为目标SIR，y (t)为测量SIR，δ为固定调整步 长。如果测量SIR小于目标SIR，则增大发射功率；如果测量SIR大于目标SIR，则减小发射 功率。由于缺少衰落的先验信息，及其环路延时的存在，这种功率控制方法总是在信号被破 坏后才调整功率。一旦出现深阴影衰落，SIR将会急剧下降，从而出现误码率上升，甚至通 信中断。这种由未知深衰落带来的性能损失在传统方法中往往不可避免。本发明正是为解 决这一问题，提出一种基于视觉认知的功率控制方法，基站可以预先知道深衰落的位置，从 而进行提前补偿，弥补了传统功率控制方法的缺陷。本发明提出的功率控制方法基于视觉认知功能，这种视觉认知能力来源于天线的 成像技术。众所周知，天线阵列通过电磁成像技术可以获取环境信息，典型的有雷达成像， 红外成像等。这种成像获取技术是一种高速的电子计算过程，同时，移动台的运动是一种机 械运动。机械运动速度远小于电子运行速度，二者是不可比拟的。从而，基站可以通过天线 阵列成像，观测到移动台的实时运动环境，获取无线信道的视觉场景信息。本发明正是利用 这种视觉图像认知进行功率控制。
发明内容
本发明给出了一种基于视觉认知的功率控制方法。采用本发明，能解决传统功率 控制方法总是在信号受到影响后才调整功率所导致的信号衰减或者功率浪费。本发明给出的一种基于视觉认知的功率控制方法，基站端的处理过程如图1所 示1.首先基站获取无线信道的视觉场景信息，所谓的场景信息就是通信环境实时图 像，图像中涵盖了无线环境的全景多维信息。其中，基站获取无线信道的视觉场景信息的方 式有以下3种①由布置在覆盖范围内的专用视频采集设备(光学成像、红外成像设备)构建的 网络，通过多方位多角度对目标区域进行实时追踪拍摄获取。②由雷达成像技术获取一些特定区域(被遮蔽范围、禁区等)的视觉图像信息。③利用移动通信的多天线阵列获取视觉信息。多天线阵列获取视觉信息的方法可 以采用主动式也可以是被动式的成像技术。其中，主动式成像方法有实孔径成像、合成孔径
3成像、实孔径与合成孔径混合成像；被动式成像方法有辐射计。2.基站对获得的图像信息进行目标图意的识别，并提取地理位置信息或传播环境 信息。目标图意的识别由预处理、特征提取、识别三个主要步骤组成。地理位置信息对应的 高山、建筑物等。预处理的目的是削弱或抑制背景杂波的影响，过程主要包括对原始图像进行滤 波、分割等，以去除背景杂波、提取出感兴趣的目标(或目标及其阴影)区域。特征提取是 模式识别领域中的一个关键步骤，它对分类器的设计及性能有很大的影响。其基本任务是 如何从样本中提取出最有效的特征。目标识别是在得到了视觉图像目标的特征(特征向量 或特征矩阵)以后，与识别数据库样本比对，进行判决。3.从图像识别与提取的传播环境信息，采用射线跟踪或者几何光学域等电磁计算 理论，计算出噪声干扰、阴影衰落、多径属性和遮蔽属性等，至少包括山体、建筑物、汽车、火 车等带来的功率损耗的计算。4.基站功率控制器根据视觉认知得到的功率损耗程度，以及基站通信预先确定的 目标通信质量(如背景介绍中的目标SIR)、基站实时测量出来的实际通信质量(如背景介 绍中的实测SIR)，按照一定的策略对移动台发出实时功率调整指令，使得通信双方的功率 能抵抗衰落带来的影响。基站功率控制可以采用的策略至少包括变步长的功率调整和变步长的功率调整。本发明的有益效果通过本发明的视觉认知方法，使基站可以更加得到准确传播环境信息，从而判断 出准确的传播衰减程度，使功率控制更加精准。同时对功率衰减信息的提前获取，使得功率 控制具有实时性，有效的解决了传统功率控制方法总是在信号受到影响后才调整功率所导 致的信号衰减或者功率浪费。
图1是一种基于视觉认知的功率控制方法的系统框2是本发明的实施例的场景示意3是本发明的实施例的场景具体尺寸4是本发明的实施例的衰减信息结果其中1是基站，2是建筑物，3是移动台，4无线通信链路。具体实施说明结合附图2、图3、图4，介绍一种具体的基于视觉认知的功率控制方法。功率控制场景如图2，一个单用户的通信系统，基站1位于建筑物2的一边，移动 台3在建筑物2的另一边运行。基站首先获取到这个场景的视觉信息，然后进行地理位置 信息的图像识别，获得如图3所示的位置信息基站和移动台等高，建筑物非常高；建筑物 的长度为25米，建筑物的宽度为10米，建筑物距离移动台10米，建筑物距离基站为20米。同时，对图像进行电磁信息的识别，根据图像信息可以分析出建筑物的介电常数、 衰减系数。假定通信双方的频率为1. 9GHz、介电常数为5、衰减系数为2. IdB/米，采用几何 光学域的方法分析移动台运行路径下由建筑物带来的功率衰减信息。其分析结果为图4所 示，可以看出，在X轴为0时，通信链路会存在一个24dB的衰落。
在获取了功率衰减信息后，基站提前做好准备。如果采用固定步长的功率控制方 法，假定步长为3dB，环路延时为1个功率控制周期，则提前(1+24/3) =9个功率控制周期， 开始增加移动台的功率。如果采用变步长的功率控制方法，环路延时为1个功率控制周期， 则提前1个功率控制周期，发出命令到移动台，要求其在下一个发射功率增加24dB的发射功率。这样，在深衰落发生的时刻，通信链路的质量不会下降或者中断通信。而传统方法 下，出现24dB的衰落，很有可能会导致通信链路中断。
权利要求
一种基于视觉认知的功率控制方法，其特点在于首先基站获取无线信道的视觉场景信息，然后对获得的图像信息进行目标图意的识别和传播环境信息提取，并判断出信道环境的功率损耗程度，然后根据功率损耗程度按照一定的策略实时对移动台发出功率调整指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉认知的功率控制方法，其特征是，基站获取无 线信道的视觉场景信息的方式是由布置在覆盖范围内的专用视频采集设备构建的网络，通 过多方位多角度对目标区域进行实时追踪拍摄获取。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉认知的功率控制方法，其特征是，基站获取无 线信道的视觉场景信息的方式是由雷达成像技术获取一些特定区域。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉认知的功率控制方法，其特征是，基站获取无 线信道的视觉场景信息的方式是利用移动通信的多天线阵列获取视觉信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉认知的功率控制方法，其特征是，多天线可以 采用主动式或被动式的成像技术。
6.根据权利要求1、2、3、4、5之一所述的一种基于视觉认知的功率控制方法，其特征 是，功率调整可以是固定步长的改变。
7.根据权利要求1、2、3、4、5之一所述的一种基于视觉认知的功率控制方法，其特征 是，功率调整可以是变步长改变。
全文摘要
本发明提供了一种基于视觉认知的功率控制方法。首先，基站获取无线信道的视觉场景信息，然后对获得的图像信息进行目标图意的识别提取，得到信道环境的功率损耗，并根据功率损耗实时的对移动台用户进行功率控制。采用本发明的方法，可以提前调整功率以适应环境的变化，具有实时性，有效的解决了传统功率控制方法总是在信号受到影响后才调整功率所导致的信号衰减或者功率浪费。
文档编号H04W52/04GK101917756SQ20101022792
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者周娟, 唐友喜, 夏金祥, 邵士海 申请人:电子科技大学