CN101132200A

CN101132200A - 一种调整保护时隙的方法和系统

Info

Publication number: CN101132200A
Application number: CN 200610111572
Authority: CN
Inventors: 叶威; 蒋伯峰; 刘卫东; 甘洪文
Original assignee: Beijing Xinwei Telecom Technology Inc
Current assignee: Beijing Xinwei Telecom Technology Inc
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: CN101132200B

Abstract

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_t+τ，其中，T为最小保护时隙，m_t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。

Description

一种调整保护时隙的方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种调整保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T如图1a所示。为了避免基站间的相互干扰，必须保证保护时隙T所对应的同频基站间隔距离D＝c×T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1b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t。

当传输时延t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t₁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干扰的问题，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+m_t+τ，其中，T为最小保护时隙，m_t是前m个符号所占有的时间，τ为设定值且τ≥0。

其中，步骤b包括：

b1.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：e1.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，所述第二门限值为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，避免了由于采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。

附图说明

图1a是具有保护间隙的信号的时序图；

图1b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+τ，减少TDD保护时间。τ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干扰，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，但的降低了频谱利用率。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衡。

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+1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干扰现象，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+τ。其中τ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+τ，若s＞τa，则认为目前的TDD保护间隔过大，降低TDD保护间隔。τa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，并且周期性地检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干扰，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是根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n＝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340公里，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Pa1，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Pa1，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Pa1，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10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10个符号的功率值计算平均值P1，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P1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+m_t+τ，其中，T为最小保护时隙，m_t是前m个符号所占有的时间，τ为设定值且τ≥0。在本实施例中，m_t是10个符号所占的时间，设定值τ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-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是根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10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15×60×100＝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r1。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10个符号的15分钟内平均结果由基站上传到网管中心。

因此，在步骤303，将计算所得的r1与一个预先设定的第一门限进行比较，判断r1是否大于预先设定的第一门限值Pa1，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r1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r1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r1～r5计算平均值P1，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P1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+m_t+τ，其中，T为最小保护时隙，m_t是前m个符号所占有的时间，τ为设定值且τ≥0。

如果P1-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帧接入网络。

本领域技术人员应该理解，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。上述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P1，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用于根据设置保护时隙的长度。根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+m_t+τ，其中，T为最小保护时隙，m_t是前m个符号所占有的时间，τ为设定值且τ≥0。在本实施例中，m_t是10个符号所占的时间，设定值τ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。

Claims

1.一种调整保护时隙的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b包括：

b1.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.在广播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：

e1.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1-6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1-6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：

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。