专利名称：无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统中的信号检测方法，更具体地说涉及一种无线移动通信系统中闭环功率控制(Closed Loop Power Control)时延的检测方法。
背景技术：
在第三代移动通信系统CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)、WCDMA(Wide band Code Division Multiple Access)和TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)等无线移动通信系统中，闭环功率控制过程是一种很重要的物理层(Physical Layer或Layer1)过程，用于在无线信号的物理层传输过程中，基站(BSBaseStation)或者用户设备(UEUser Equipment)根据无线传播环境的变化，使用闭环控制的方法，周期性的控制其对端的用户设备或者基站调整发送信号的功率，以使所述发送信号的功率适应于无线传播环境的变化，从而控制并减小所述系统中小区内部(Intra-cell)及小区之间(Inter-cell)的干扰电平，保证系统稳定工作，同时增大系统容量，改进系统性能。在所述的闭环功率控制过程中，由基站对其对端用户设备的发送信号功率进行控制的闭环控制过程称为上行链路(ULUplink)闭环功率控制，由用户设备对其对端的基站的发送信号功率进行控制的闭环控制过程称为下行链路(DLDownlink)闭环功率控制。
在无线信号的物理层传输过程中，无线传播环境的变化包括无线信道衰落(Channelfading)特性的时时变化以及所述来自于本小区或其它小区的干扰电平的变化。为了反映所述无线传播环境的变化，在闭环功率控制过程中使用了信扰比(SIRSignal to Interference Ratio)的测量值作为闭环功率控制的依据。在上行链路闭环功率控制中，基站在接收到其对端用户设备发送的上行链路无线信号之后，对所述接收信号的信扰比进行测量；根据测量所得的信扰比，基站生成上行功率控制命令并将其通过下行链路无线信号发送给所述用户设备；所述用户设备依照所述上行功率控制命令对所述上行链路无线信号的发送功率进行调整。在下行链路闭环功率控制中，用户设备在收到其对端基站发送的下行链路无线信号之后，对所述接收信号的信扰比进行测量；根据测量所得的信扰比，用户设备生成下行功率控制命令并将其通过上行链路无线信号发送给所述基站，所述基站依照所述下行功率控制命令对所述下行链路无线信号的发送功率进行调整。
由于在闭环功率控制过程中，基站或用户设备接收到所述的上行链路无线信号或下行链路无线信号的时刻，相比于用户设备或基站依照所述上行功率控制命令或下行功率控制命令对其发送信号功率进行调整的时刻总会有所提前，即所述接收信号信扰比的测量值并不能真正反映所述发送信号功率调整时刻的无线传播环境状况，因此在闭环功率控制过程中进一步使用了信扰比的预测值(Prediction)对所述信扰比测量值加以改进。例如，在TD-SCDMA第三代移动通信系统中，在节点B(Node B)对其对端用户设备的发送信号功率进行控制的上行链路闭环功率控制中，节点B在接收到其对端用户设备发送的上行链路无线信号之后，首先测量并记录当前所述接收信号的信扰比；然后，根据当前所述接收信号的信扰比测量值，以及之前记录的所述接收信号的信扰比测量值，节点B对所述用户设备进行发送信号功率调整时刻的信扰比进行预测，在所述信扰比的预测过程中可使用线性预测(Linear Prediction)算法或者更高阶(Higher Order)的预测算法；根据所述信扰比的预测值，节点B生成上行功率控制命令并将其通过下行链路无线信号发送给所述用户设备；所述用户设备依照所述上行功率控制命令对所述上行链路无线信号的发送功率进行调整。
在闭环功率控制过程中，从基站或用户设备接收到其对端用户设备或基站发送的无线信号，到基站或用户设备据此生成相应的功率控制命令，再到所述的对端用户设备或基站相应依照所述的功率控制命令对发送信号的功率进行调整，这个过程的时间延迟将与各厂家通信设备的具体硬件及软件实现相关，例如，在TD-SCDMA第三代移动通信系统中，各厂家的通信设备具体实现时的所述时间延迟为1个子帧(Subframe)到4个子帧不等。在上述基于信扰比预测值的闭环功率控制中，基站或用户设备对所述信扰比进行预测时所设定的时间延迟为经系统配置的一个固定值，所述系统配置的固定值并不能总是与各个通信设备真实的时间延迟保持一致，由于这种不一致性会带来信扰比预测时2dB至4dB的性能损失，从而造成闭环功率控制性能的损失，因此在所述的闭环功率控制中，使所述设定的时间延迟与真实的时间延迟保持一致是保证闭环功率控制性能的重要因素之一。但是如何检测所述闭环功率控制中真实的时间延迟是在现有技术中未曾见到过的。
发明内容本发明的目的在于提出一种无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，针对所述闭环功率控制过程中，各厂家的通信设备具体实现时的真实时间延迟进行检测，从而使在进行所述信扰比预测时所设定的时间延迟与所述通信设备真实的时间延迟保持一致，保证所述信扰比预测的性能，进而保证所述闭环功率控制的性能。
上述的发明目的是通过以下的方法实现的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在基于信扰比预测值的上行链路闭环功率控制中，包括步骤如下a)根据接收到的对端用户设备发送的上行链路无线信号，基站依次检测所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量；b)基站截取一段其发送给所述用户设备的上行功率控制命令序列，并将此截取的上行功率控制命令序列与其检测的所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较；所述的上行功率控制命令序列中包括至少一个所述的上行功率控制命令；c)基站在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。
根据本发明的一个方面，在所述步骤a)中进一步包括如下步骤a.1)基站依次测量其接收到的所述用户设备上行链路无线信号的功率Pul(i)，i表示上行链路闭环功率控制周期的序号；a.2)基站依次将所述用户设备前后两个上行链路无线信号接收功率的测量值相比Aul(i)=10log10[Pul(i)Pul(i-1)];]]>a.3)基站依次计算所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量 当|Aul(i)|≤Δul时，PC^ul(i)=Aul(i);]]>否则，PC^ul(i)=sign[Aul(i)]·Δul;]]>其中Δul表示所述上行链路闭环功率控制中的功率调整步长。
根据本发明的一个方面，在所述步骤b)中，基站在将所述的上行功率控制命令序列与所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，比较结果为二者之差的方差。
根据本发明的一个方面，在所述步骤b)中，当所述的上行功率控制命令序列中包括L个所述的上行功率控制命令时，L≥2，基站在将所述的上行功率控制命令序列与所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，在所述各个时延处的比较结果为所述序列中L个比较结果的均值。
无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在基于信扰比预测值的下行链路闭环功率控制中，包括步骤如下a)根据接收到的对端基站发送的下行链路无线信号，用户设备依次检测所述基站对其下行链路无线信号发送功率的调整量；b)用户设备截取一段其发送给所述基站的下行功率控制命令序列，并将此截取的下行功率控制命令序列与其检测的所述基站不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较；所述的下行功率控制命令序列中包括至少一个所述的下行功率控制命令；c)用户设备在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。
根据本发明的一个方面，在所述步骤a)中进一步包括如下步骤a.1)用户设备依次测量其接收到的所述基站下行链路无线信号的功率Pdl(i)，i表示下行链路闭环功率控制周期的序号；a.2)用户设备站依次将所述基站前后两个下行链路无线信号接收功率的测量值相比Adl(i)=10log10[Pdl(i)Pdl(i-1)];]]>a.3)用户设备依次计算所述基站对其下行链路无线信号发送功率的调整量 当|Adl(i)|≤Δdl时，PC^dl(i)=Adl(i);]]>否则，PC^dl(i)=sign[Adl(i)]·Δdl;]]>其中Δdl表示所述下行链路闭环功率控制中的功率调整步长。
根据本发明的一个方面，在所述步骤b)中，用户设备在将所述的下行功率控制命令序列与所述基站不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，比较结果为二者之差的方差。
根据本发明的一个方面，在所述步骤b)中，当所述的下行功率控制命令序列中包括L个所述的下行功率控制命令时，L≥2，用户设备在将所述的下行功率控制命令序列与所述基站不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，在所述各个时延处的比较结果为所述序列中L个比较结果的均值。
根据本发明的一个方面，进行所述信扰比预测时所使用的初始时间延迟值由系统设定。
根据本发明的一个方面，所述的无线移动通信系统为第三代移动通信系统。
(四)具体实施例仍以所述TD-SCDMA第三代移动通信系统中基于信扰比预测值的闭环功率控制为例，在节点B对其对端用户设备的发送信号功率进行控制的上行链路闭环功率控制中，根据本发明的方法，节点B检测所述闭环功率控制时延的步骤如下d)根据接收到的对端用户设备发送的上行链路无线信号，节点B依次检测所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量；e)节点B截取一段其发送给所述用户设备的上行功率控制命令序列，并将此截取的上行功率控制命令序列与其检测的所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较；所述的上行功率控制命令序列中包括至少一个所述的上行功率控制命令；f)节点B在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。
按照上述检测步骤所确定的时延值，节点B对所述用户设备进行发送信号功率调整时刻的信扰比进行预测；所述信扰比可使用信号功率与干扰功率比或信号比特能量与干扰功率谱密度比等本领域内的技术人员所常用的度量值(Metric)表示；在所述信扰比的预测过程中，本领域内的技术人员可使用任何现有的线性预测算法或者更高阶的预测算法；根据所述信扰比的预测值，节点B生成上行功率控制命令并将其通过下行链路无线信号发送给所述用户设备；所述用户设备依照所述上行功率控制命令对所述上行链路无线信号的发送功率进行调整。
在所述步骤a)中，所述节点B进一步通过如下步骤检测所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量a.1)节点B依次测量其接收到的所述用户设备上行链路无线信号的功率Pul(i)，i表示上行链路闭环功率控制周期的序号；a.2)节点B依次将所述用户设备前后两个上行链路无线信号接收功率的测量值相比Aul(i)=10log10[Pul(i)Pul(i-1)],]]>其中log10()表示取常用对数操作；a.3)节点B依次计算所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量 当|Aul(i)|≤Δul时，PC^ul(i)=Aul(i);]]>否则，PC^ul(i)=sign[Aul(i)]·Δul;]]>其中sign()表示取符号操作，Δul表示所述上行链路闭环功率控制中的功率调整步长。
设所述节点B基于所述用户设备接收信号信扰比的预测值生成的上行功率控制命令序列为PCul(i)；截取其中一段长为L的序列，L≥1，所述节点B将所述上行功率控制命令序列PCul(i)与所述不同时延处的发送功率调整量序列 依次相比，s≥1；其中s表示无线信号在物理层传输过程中的最小信号发送单元数量，在TD-SCDMA系统中，s表示子帧的数量，在不同通信设备厂家的硬件及软件实现下，通常s≤5；因此在本实施例中，设i＝0，...，L-1；s＝1，2，3，4，5；所述信扰比预测时所使用的初始时间延迟值由系统设定，在本实施例中TD-SCDMA系统中设定的初始时间延迟值为2个子帧。所述PCul(i)与 的比较结果采用二者之差的方差(Variance)进行度量；当L≥2时，所述PCul(i)与 的比较结果为L个方差的平均值。
在本实施例中，设TD-SCDMA系统中所述上行链路闭环功率控制中真实的时间延迟值为3个子帧，Δul＝3dB，仿真中采用移动速度为3km/h的步行无线信道模型。则当所述L分别取10，50和100时，所述PCul(i)与
的比较结果分别如表1所示表l
由表1所示的比较结果可以看出，当s＝3时，所述PCul(i)与
之差具有最小的方差值，也即此时所述PCul(i)与
的差别最小，因而s＝3即为通过本发明方法中的检测步骤所确定的时延值，此检测到的时延值与所述上行链路闭环功率控制中真实的时间延迟值相符。同时由表l所示的比较结果还可以看出，L的不同取值对于检测性能的影响并不显著，在本实施例中，当L＝10时已经可以获得可靠的检测结果，因此在实现的过程中，对于缓存区容量的要求并不高，通常使用各厂家通信设备中现有的硬件或软件单元即可实现本发明的方法。
同理，在用户设备对其对端节点B的发送信号功率进行控制的下行链路闭环功率控制中，根据本发明的方法，用户设备检测所述闭环功率控制时延的步骤如下1)根据接收到的对端基站发送的下行链路无线信号，用户设备依次检测所述节点B对其下行链路无线信号发送功率的调整量；2)用户设备截取一段其发送给所述节点B的下行功率控制命令序列，并将此截取的下行功率控制命令序列与其检测的所述节点B不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较；所述的下行功率控制命令序列中包括至少一个所述的下行功率控制命令；3)用户设备在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。
同样的，在上述步骤1)中，所述用户设备可中进一步通过如下步骤对所述节点B下行链路无线信号发送功率的调整量进行检测
1.1)用户设备依次测量其接收到的所述节点B下行链路无线信号的功率Pdl(i)，i表示下行链路闭环功率控制周期的序号；1.2)用户设备站依次将所述节点B前后两个下行链路无线信号接收功率的测量值相比Adl(i)=10log10[Pdl(i)Pdl(i-1)];]]>1.3)用户设备依次计算所述节点B对其下行链路无线信号发送功率的调整量 当|Adl(i)|≤Δdl时，PC^dl(i)=Adl(i);]]>否则，PC^dl(i)=sign[Adl(i)]·Δdl;]]>其中Δdl表示所述下行链路闭环功率控制中的功率调整步长。
设所述用户设备基于所述节点B接收信号信扰比的预测值生成的下行功率控制命令序列为PCdl(i)；截取其中一段长为L的序列，L≥1，所述用户设备将所述下行功率控制命令序列PCdl(i)与所述不同时延处的发送功率调整量序列 依次相比，s≥1；所述PCdl(i)与 的比较结果采用二者之差的方差进行度量；当L≥2时，所述PCdl(i)与 的比较结果为L个方差的平均值；所述信扰比预测时TD-SCDMA系统所设定的初始时间延迟值为2个子帧。
由于在所述的下行链路闭环功率控制中，出于节点B设备最大信号发送功率的限制以及各下行链路发送信号功率平衡的考虑，有时所述节点B可能会对所述用户设备发送的下行功率控制命令加以调整，从而在所述下行链路闭环功率控制时延的检测过程中，需要选取较大的L值以获得可靠的检测结果，本领域内的技术人员可根据其经验确定L的取值，这与本发明方法的思路并不相违背。
按照上述检测步骤所确定的时延值，用户设备对所述节点B进行发送信号功率调整时刻的信扰比进行预测；根据所述信扰比的预测值，用户设备生成下行功率控制命令并将其通过上行链路无线信号发送给所述节点B；所述节点B依照所述下行功率控制命令对所述下行链路无线信号的发送功率进行调整。
因此，通过以上实施例中所说明的本发明的方法，针对所述闭环功率控制过程中各厂家的通信设备实现时的真实时间延迟进行检测，使在进行所述信扰比预测时所设定的时间延迟与所述通信设备真实的时间延迟保持一致，从而保证所述信扰比预测的性能，进而保证所述闭环功率控制的性能。同时，由于本发明方法中所述的检测步骤均由所述节点B或用户设备自行完成，不需要额外的信令支持，从而可在现有的无线移动通信系统中，如本实施例中的TD-SCDMA第三代移动通信系统，在不改变其现有信令体系的基础上加以实现。
权利要求
1.无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在基于信扰比预测值的上行链路闭环功率控制中，包括步骤如下a)根据接收到的对端用户设备发送的上行链路无线信号，基站依次检测所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量；b)基站截取一段其发送给所述用户设备的上行功率控制命令序列，并将此截取的上行功率控制命令序列与其检测的所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较；所述的上行功率控制命令序列中包括至少一个所述的上行功率控制命令；c)基站在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。
2.如权利要求1所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在所述步骤a)中进一步包括如下步骤a.1)基站依次测量其接收到的所述用户设备上行链路无线信号的功率Pul(i)，i表示上行链路闭环功率控制周期的序号；a.2)基站依次将所述用户设备前后两个上行链路无线信号接收功率的测量值相比Aul(i)=10log10[Pul(i)Pul(i-1)];]]>a.3)基站依次计算所述用户设备对其上行链路无线信号发送功率的调整量 当|Aul(i)|≤Δul时，P^Cul(i)=Aul(i);]]>否则，PC^ul(i)=sign[Aul(i)]·Aul;]]>其中Δul表示所述上行链路闭环功率控制中的功率调整步长。
3.如权利要求1所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在所述步骤b)中，基站在将所述的上行功率控制命令序列与所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，比较结果为二者之差的方差。
4.如权利要求1或3所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在所述步骤b)中，当所述的上行功率控制命令序列中包括L个所述的上行功率控制命令时，L≥2，基站在将所述的上行功率控制命令序列与所述用户设备不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，在所述各个时延处的比较结果为所述序列中L个比较结果的均值。
5.无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在基于信扰比预测值的下行链路闭环功率控制中，包括步骤如下a)根据接收到的对端基站发送的下行链路无线信号，用户设备依次检测所述基站对其下行链路无线信号发送功率的调整量；b)用户设备截取一段其发送给所述基站的下行功率控制命令序列，并将此截取的下行功率控制命令序列与其检测的所述基站不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较；所述的下行功率控制命令序列中包括至少一个所述的下行功率控制命令；c)用户设备在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。
6.如权利要求5所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在所述步骤a)中进一步包括如下步骤a.1)用户设备依次测量其接收到的所述基站下行链路无线信号的功率Pdl(i)，i表示下行链路闭环功率控制周期的序号；a.2)用户设备站依次将所述基站前后两个下行链路无线信号接收功率的测量值相比Adl(i)=10log10[Pdl(i)Pdl(i-1)];]]>a.3)用户设备依次计算所述基站对其下行链路无线信号发送功率的调整量 当|Adl(i)≤Δdl时，P^Cdl(i)=Adl(i);]]>否则，PC^dl(i)=sign[Adl(i)]·Δdl;]]>其中Δdl表示所述下行链路闭环功率控制中的功率调整步长。
7.如权利要求5所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在所述步骤b)中，用户设备在将所述的下行功率控制命令序列与所述基站不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，比较结果为二者之差的方差。
8.如权利要求5或7所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于在所述步骤b)中，当所述的下行功率控制命令序列中包括L个所述的下行功率控制命令时，L≥2，用户设备在将所述的下行功率控制命令序列与所述基站不同时延处的发送功率调整量序列进行比较时，在所述各个时延处的比较结果为所述序列中L个比较结果的均值。
9.如权利要求1或5所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于进行所述信扰比预测时所使用的初始时间延迟值由系统设定。
10.如权利要求1或5所述的无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，其特征在于所述的无线移动通信系统为第三代移动通信系统。
全文摘要
本发明提出了一种无线移动通信系统中闭环功率控制时延的检测方法，针对所述闭环功率控制过程中，各厂家的通信设备具体实现时的真实时间延迟进行检测。其中在基于信扰比预测值的上行链路或下行链路闭环功率控制中，根据接收到的被控端设备发送的无线信号，控制端设备依次检测所述被控端设备对其无线信号发送功率的调整量，截取一段其发送给所述被控端设备的功率控制命令序列，将此截取的功率控制命令序列与其检测的所述被控端设备不同时延处的发送功率调整量序列依次进行比较，在所述各时延处的比较结果中选取具有最小差别的比较结果，并将其对应的时延值作为进行所述信扰比预测时应使用的时间延迟值。从而使在进行所述信扰比预测时所设定的时间延迟与所述通信设备真实的时间延迟保持一致，保证所述信扰比预测的性能，进而保证所述闭环功率控制的性能。
文档编号H04B7/005GK1862986SQ20051006943
公开日2006年11月15日 申请日期2005年5月10日 优先权日2005年5月10日
发明者李克, 宋爱慧, 李向宁 申请人:西门子(中国)有限公司