CN102088423A - 时分双工系统参考信号接收功率测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法和装置。所述方法对同步信号的功率进行测量，并对参考信号进行信道估计，计算参考信号的接收功率，通过对所得到的各种信号功率值进行加权平均，得到最终的参考信号接收功率测量值。本发明有效地避免了时分双工系统由于下行时隙不连续、参考信号测量数量偏少带来的参考信号接收功率测量误差，提高了测量精度，从而提高了时分双工OFDM系统对移动性的支持。

Description

时分双工系统参考信号接收功率测量方法和装置

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种时分双工(TDD)正交频分复用系统(OFDM)终端的参考信号接收功率(RSRP)的测量方法和装置。 

背景技术

移动通信系统的无线资源管理(RRM，Radio Resource Management)旨在为用户提供移动体验，在无需用户介入的情况下无缝连接UE和网络。为提供对移动性的支持，用户终端(UE，User Equipment)必须能够进行小区搜索、测量、重选和切换。 

长期演进(LTE，Long Tern Evolution)系统是一种典型的基于OFDM的移动通信系统。其终端通过对主同步信号(PSS，Primary synchronization signal)和副同步信号(SSS，Secondary synchronization signal)进行检测实现小区搜索，获得同步。然后，终端对参考信号(RS，Reference Signal)进行测量，得到参考信号接收功率(RSRP，Reference Signal Received Power)，做出是否进行小区重选的判决，或上报eNode B作为是否进行小区切换的参考。 

PSS、SSS是按照特定规则生成的已知序列，由eNode B在中心6个资源块(RB，Resource Block)处发送。以正常循环前缀为例，如图1所示，在LTE FDD系统中，PSS位于第1与第11时隙的最后一个OFDM符号处，SSS位于PSS前的一个OFDM符号处；如图2所示，在LTE TDD系统，即TD-LTE系统中，PSS位于第3与第13时隙的第3个OFDM符号处，SSS位于PSS前第3个OFDM符号处。 

RS是按照特定规则生成的伪随机序列，由eNode B根据不同的天线配置，在特定频率、时间位置进行发送。以正常循环前缀为例，RS在资源块中的分布方式如图3所示，图3中0表示由天线端口0发送的RS信号，图3中1表示由天线端口1发送的RS信号。RSRP是待测频率和时间范围内，RS功率的线性平均。通常根据天线端口0发送的RS信号进行RSRP测量。UE必须能够对其服务小区和所能检测到的相邻小区进行RSRP测量。 

对于TD-LTE系统，其无线帧存在7种不同的上下行配置(如图4所示)，图4中D表示下行子帧，U表示上行子帧，S表示特殊帧。由于其下行频谱在时间上的不连续性，导致TD-LTE系统UE在相同时间、带宽条件下，能够测量 的RS信号数少于LTE FDD系统。在TDD帧的某些上下行配置情况下，TD-LTE系统UE能够测量的RS数量仅为LTE FDD系统的25％。因此，导致相同测量条件下，TD-LTE RSRP的测量准确度低于LTE FDD系统。 

发明内容

本发明的目的是为了提供一种时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法和装置，以提高TDD系统终端测量准确度。 

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下： 

本发明提供了一种时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法，包括如下步骤： 

A、对接收到的PSS/SSS进行功率计算； 

B、对接收到的RS进行信道估计； 

C、对接收到的RS进行功率计算； 

D、对得到的功率计算结果进行加权平均。 

上述的测量方法，步骤A中，采用如下公式计算PSS/SSS的功率： 

$P_{\mathrm{PSS}}=\frac{1}{I}\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{P}}_i\right|}^2,1\≤i\≤I$

$P_{\mathrm{SSS}}=\frac{1}{J}\underset{j}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{S}}_j\right|}^2,1\≤j\≤J$

其中，P_PSS表示PSS的接收功率计算值，I表示PSS符号占用的子载波数，i表示PSS符号所处的子载波， 

表示第i个子载波处接收到的PSS信号幅度；P_SSS表示SSS的接收功率计算值，J表示SSS符号占用的子载波数，j表示SSS符号所处的子载波位置， 

表示第j个子载波处接收到的SSS信号幅度；|·|表示求模运算。 

上述的测量方法，步骤C中，采用如下公式计算RS的功率： 

$P_{\mathrm{RS}}=\frac{1}{\mathrm{NM}}\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_{n,m}{\hat{R}}_{n,m}\right|}^2$

其中，P_RS表示RS的接收功率计算值，N表示RS符号占用的子载波数，M表示RS符号占用的OFDM符号数，a_n，m表示与信道特性相关的系数， 

表示在频域上第n个子载波、时域上第m个OFDM符号处接收到的RS符号的信道估计幅度。 

上述的测量方法，步骤D中，采用如下公式进行功率数据加权平均： 

其中，P_RSRP表示对功率数据进行加权平均处理之后得到的RSRP；η表示PSS与RS的发射功率比， 

表示SSS与RS的发射功率比；α、β和γ分别表示P_PSS、P_SSS和P_RS的加权系数，0≤α＜1，0≤β＜1，0＜γ≤1且α+β+γ＝1。 

本发明提供了一种时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量的装置，包括： 

PSS/SSS功率计算模块，用于对接收到的PSS/SSS进行功率计算； 

信道估计模块，用于对接收到的RS进行信道估计； 

RS功率计算模块，用于根据RS的信道估计结果进行RS的功率计算； 

数据处理模块，用于对得到的功率计算结果进行加权平均； 

测量控制模块，用于确定数据处理模块的加权系数并对测量过程进行自适应控制。

本发明的时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法和装置通过引入对同步信号PSS/SSS的功率测量，有效地避免了时分双工系统由于下行时隙不连续、RS测量数量偏少带来的RSRP测量误差，提高了测量精度，从而相应提高了时分双工OFDM系统对移动性的支持。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是LTE FDD系统，正常循环前缀情况下，PSS与SSS信号的时域位置示意图。 

图2是TD-LTE系统，正常循环前缀情况下，PSS与SSS信号的时域位置示意图。 

图3是正常循环前缀且发射天线数等于2的情况下RS信号在资源块内的分布示意图。 

图4是TD-LTE系统，无线帧上下行配置示意图。 

图5是本发明实施例的时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量装置结构示意图。 

图6是本发明实施例的时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法流程图。 

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下参照附图对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

参照图5，本发明实施例的时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量装置包括：PSS/SSS功率计算模块，信道估计模块，RS功率计算模块，数据处理模块和测量控制模块。 

PSS/SSS功率计算模块 

PSS/SSS功率计算模块，用于对接收到的PSS/SSS进行功率计算，具体为： 

$P_{\mathrm{PSS}}=\frac{1}{I}\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{P}}_i\right|}^2,1\≤i\≤I$

$P_{\mathrm{SSS}}=\frac{1}{J}\underset{j}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{S}}_j\right|}^2,1\≤j\≤J$

其中，P_PSS表示PSS的接收功率计算值，I表示PSS符号占用的子载波数，i表示PSS符号所处的子载波， 

表示第i个子载波处接收到的PSS信号幅度；P_SSS表示SSS的接收功率计算值，J表示SSS符号占用的子载波数，j表示SSS符号所处的子载波位置， 

表示第j个子载波处接收到的SSS信号幅度；|·|表示求模运算。 

信道估计模块 

信道估计模块，用于对接收到的RS进行信道估计。该模块可使用多种信道估计方法。需要说明的是，不同的信道估计方法，具有不同的估计误差和复杂度。通常估计误差越小的方法复杂度越高，而复杂度的提高会导致终端功耗的提升，降低终端的使用时间。因此，在一定估计误差水平下，应尽量选取复杂度低的信道估计方法。 

RS功率计算模块 

RS功率计算模块，用于根据RS的信道估计结果进行RS的功率计算，具体为： 

$P_{\mathrm{RS}}=\frac{1}{\mathrm{NM}}\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_{n,m}{\hat{R}}_{n,m}\right|}^2$

其中，P_RS表示RS的接收功率计算值，N表示RS符号占用的子载波数，M表示RS符号占用的OFDM符号数，a_n，m表示与信道特性相关的系数， 

表示在频域上第n个子载波、时域上第m个OFDM符号处接收到的RS符号的信道估计幅度。 

数据处理模块 

数据处理模块，用于对得到的功率计算结果进行加权平均，具体为： 

其中，P_RSRP表示对功率数据进行加权平均处理之后得到的RSRP；η表示PSS与RS的发射功率比， 

表示SSS与RS的发射功率比；α、β和γ分别表示P_PSS、P_SSS和P_RS的加权系数，0≤α＜1，0≤β＜1，0＜γ≤1且α+β+γ＝1。 

测量控制模块 

测量控制模块，用于确定数据处理模块的加权系数并对测量过程进行自适应控制。

1、控制数据处理模块选取加权系数的方法，具体为： 

可以根据前一次测量过程中，PSS/SSS功率计算模块和RS功率计算模块得到的功率数值 

和 

计算当前测量过程使用的加权系数，具体为： 

$\mathrm{\α}=\frac{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}}{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}$

$\mathrm{\β}=\frac{{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}}{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}$

$\mathrm{\γ}=\frac{{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}$

可以根据测量带宽中PSS、SSS、RS符号数进行加权系数的计算，具体为： 

$\mathrm{\α}=\frac{I}{I+J+\mathrm{NM}}$

$\mathrm{\β}=\frac{J}{I+J+\mathrm{NM}}$

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{NM}}{I+J+\mathrm{NM}}$

2、控制信道估计模块使用不同的信道估计方法，具体为： 

当前RSRP测量结果低于前次测量结果3dB以上时，控制模块对信道估计模块进行调整，使用精确度更高的信道估计方法，以减少因信道估计精度不高带来的RSRP测量误差。 

当前RSRP测量结果与前两次测量结果相差小于3dB时，控制模块对信道估计模块进行调整，使用复杂度较低的信道估计方法，以降低终端功耗。 

3、控制RS功率计算模块使用不同的测量带宽，具体为： 

当待测小区具有不同带宽时，选取全部带宽的最小值作为测量带宽，进行各个小区的RSRP测量，以减少因测量带宽不同导致的小区间RSRP测量误差。 

当待测小区具有相同带宽时，根据信道状况调整测量带宽： 

当前RSRP测量结果低于前次测量结果3dB以上时，控制模块对RS功率计算模块进行调整，使用当前测量带宽的2倍作为下一次的测量带宽，以减少频率选择性带来的RSRP测量误差。需要说明的是，如果当前测量带宽等于小区带宽，或当前测量带宽的2倍大于小区带宽，则使用小区带宽作为下次测量带宽。 

当前RSRP测量结果与前两次测量结果相差小于3dB时，控制模块对信道估计模块进行调整，使用当前测量带宽的一半作为下一次的测量带宽，以降低终端功耗。需要说明的是，如果当前测量带宽等于1.4MHz，或当前测量带宽的一半小于1.4MHz，则使用1.4MHz作为下次测量带宽。 

参照图6，本发明实施例的时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法，包括如下步骤： 

步骤601：对接收到的PSS/SSS进行功率计算，具体为： 

$P_{\mathrm{PSS}}=\frac{1}{I}\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{P}}_i\right|}^2,1\≤i\≤I$

$P_{\mathrm{SSS}}=\frac{1}{J}\underset{j}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{S}}_j\right|}^2,1\≤j\≤J$

其中，P_PSS表示PSS的接收功率计算值，I表示PSS符号占用的子载波数，i表示PSS符号所处的子载波， 

表示第i个子载波处接收到的PSS信号幅度；P_SSS表示SSS的接收功率计算值，J表示SSS符号占用的子载波数，j表示SSS符号所处的子载波位置， 

表示第j个子载波处接收到的SSS信号幅度；|·|表示求模运算。 

步骤602：对接收到的RS进行信道估计。 

步骤603：根据信道估计结果，对接收到的RS进行功率计算，具体为： 

$P_{\mathrm{RS}}=\frac{1}{\mathrm{NM}}\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_{n,m}{\hat{R}}_{n,m}\right|}^2$

其中，P_RS表示RS的接收功率计算值，N表示RS符号占用的子载波数，M表示RS符号占用的OFDM符号数，a_n，m表示与信道特性相关的系数， 

表示在频域上第n个子载波、时域上第m个OFDM符号处接收到的RS符号信道估计的结果。 

步骤604：对得到的功率计算结果进行加权平均。具体为： 

其中，P_RSRP表示对功率数据进行加权平均处理之后得到的RSRP；η表示PSS与RS的发射功率比， 

表示SSS与RS的发射功率比；α、β和γ分别表示P_PSS、P_SSS和P_RS的加权系数，0≤α＜1，0≤β＜1，0＜γ≤1且α+β+γ＝1。 

加权系数的具体取值，可以有： 

1、根据前一次测量过程中，PSS/SSS功率计算模块和RS功率计算模块得到的功率数值 

和 

计算当前测量过程使用的加权系数，具体为： 

$\mathrm{\α}=\frac{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}}{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}$

$\mathrm{\β}=\frac{{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}}{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}$

$\mathrm{\γ}=\frac{{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}{{\tilde{P}}_{\mathrm{PSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{SSS}}+{\tilde{P}}_{\mathrm{RS}}}$

2、根据测量带宽中PSS、SSS、RS符号数进行加权系数的计算，具体为： 

$\mathrm{\α}=\frac{I}{I+J+\mathrm{NM}}$

$\mathrm{\β}=\frac{J}{I+J+\mathrm{NM}}$

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{NM}}{I+J+\mathrm{NM}}$

综上所述，本发明实施例对同步信号的功率进行测量，并对参考信号进行信道估计，计算参考信号的接收功率，通过对所得到的各种信号功率值进行加权平均，得到最终的参考信号接收功率测量值。有效地避免了时分双工系统由于下行时隙不连续、参考信号测量数量偏少带来的参考信号接收功率测量误差，提高了测量精度，从而提高了时分双工OFDM系统对移动性的支持。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (12)

1.一种时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、对接收到的PSS/SSS进行功率计算；

B、对接收到的RS进行信道估计；

C、对接收到的RS进行功率计算；

D、对得到的功率计算结果进行加权平均。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤A中，采用如下公式计算PSS/SSS的功率：

$P_{\mathrm{PSS}}=\frac{1}{I}\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{P}}_i\right|}^2,1\≤i\≤I$

$P_{\mathrm{SSS}}=\frac{1}{J}\underset{j}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{S}}_j\right|}^2,1\≤j\≤J$

其中，P_PSS表示PSS的接收功率计算值，I表示PSS符号占用的子载波数，i表示PSS符号所处的子载波，

表示第i个子载波处接收到的PSS信号幅度；P_SSS表示SSS的接收功率计算值，J表示SSS符号占用的子载波数，j表示SSS符号所处的子载波位置，

表示第j个子载波处接收到的SSS信号幅度；|·|表示求模运算。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤C中，采用如下公式计算RS的功率：

$P_{\mathrm{RS}}=\frac{1}{\mathrm{NM}}\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_{n,m}{\hat{R}}_{n,m}\right|}^2$

其中，P_RS表示RS的接收功率计算值，N表示RS符号占用的子载波数，M表示RS符号占用的OFDM符号数，a_n，m表示与信道特性相关的系数，

表示在频域上第n个子载波、时域上第m个OFDM符号处接收到的RS符号的信道估计幅度。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤D中，采用如下公式进行功率数据加权平均：

其中，P_RSRP表示对功率数据进行加权平均处理之后得到的RSRP；η表示PSS与RS的发射功率比，

表示SSS与RS的发射功率比；α、β和γ分别表示P_PSS、P_SSS和P_RS的加权系数，0≤α＜1，0≤β＜1，0＜γ≤1且α+β+γ＝1。

5.一种时分双工OFDM系统参考信号接收功率的测量的装置，其特征在于，包括：

PSS/SSS功率计算模块，用于对接收到的PSS/SSS进行功率计算；

信道估计模块，用于对接收到的RS进行信道估计；

RS功率计算模块，用于根据RS的信道估计结果进行RS的功率计算；

数据处理模块，用于对得到的功率计算结果进行加权平均；

测量控制模块，用于确定数据处理模块的加权系数并对测量过程进行自适应控制。

6.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述的PSS/SSS功率计算模块采用如下公式计算PSS/SSS功率：

$P_{\mathrm{PSS}}=\frac{1}{I}\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{P}}_i\right|}^2,1\≤i\≤I$

$P_{\mathrm{SSS}}=\frac{1}{J}\underset{j}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{S}}_j\right|}^2,1\≤j\≤J$

其中，P_PSS表示PSS的接收功率计算值，I表示PSS符号占用的子载波数，i表示PSS符号所处的子载波，

表示第i个子载波处接收到的PSS信号幅度；P_SSS表示SSS的接收功率计算值，J表示SSS符号占用的子载波数，j表示SSS符号所处的子载波位置，

表示第j个子载波处接收到的SSS信号幅度；|·|表示求模运算。

7.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述的信道估计模块可以使用两种以上信道估计方法。

8.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述的RS功率计算模块采用如下公式计算RS的功率：

$P_{\mathrm{RS}}=\frac{1}{\mathrm{NM}}\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_{n,m}{\hat{R}}_{n,m}\right|}^2$

其中，P_RS表示RS的接收功率计算值，N表示RS符号占用的子载波数，M表示RS符号占用的OFDM符号数，a_n，m表示与信道特性相关的系数，

表示在频域上第n个子载波、时域上第m个OFDM符号处接收到的RS符号的信道估计幅度。

9.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述的数据处理模块采用如下公式进行功率数据加权平均：

其中，P_RSRP表示对功率数据进行加权平均处理之后得到的RSRP；η表示PSS与RS的发射功率比，

表示SSS与RS的发射功率比；α、β和γ分别表示P_PSS、P_SSS和P_RS的加权系数，0≤α＜1，0≤β＜1，0＜γ≤1且α+β+γ＝1。

10.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述的测量控制模块能够控制数据处理模块所使用的加权系数。

11.如权利要求10所述的测量装置，其特征在于，所述的测量控制模块能够控制信道估计模块所使用的信道估计方法。

12.如权利要求10所述的测量装置，其特征在于，所述的测量控制模块能够控制RS功率计算模块的测量带宽。

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