CN103813371A - 无线信号质量修正方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种无线信号质量修正方法与装置，该装置包括异常检测器和质量调整器。异常检测器收集用户设备回报的多个测量值，根据上述多个测量值计算变化程度值，并比较变化程度值与预设阈值。其中上述多个测量值是用户设备测量基站的无线信号质量而产生，而且上述多个测量值包括基站的第一参考信号接收质量。当变化程度值大于预设阈值，则质量调整器根据上述多个测量值修正第一参考信号接收质量，以产生基站的第二参考信号接收质量。

Description

无线信号质量修正方法与装置

技术领域

本公开涉及一种无线信号质量修正方法与装置，且特别涉及一种参考信号接收质量（reference signal receiving quality，以下简称为RSRQ）的修正方法与装置。

背景技术

长期演进技术（Long Term Evolution，简称为LTE）和先进长期演进技术（LTE-Advanced，简称为LTE-A）是下一世代的无线通信网络。LTE-A在高功率大型基站（eNB，意即Evolved Node B）与低功率基站混合布建的异质网络（Heterogeneous Network，HetNet）下新订定的增强型小区间干扰协调（enhanced Inter-cell Interference Coordination，简称为eICIC）是一种可解决异质网络内高功率与低功率基站间同频干扰的机制，其原理是高功率与低功率基站可使用近乎空白子帧（almost blank subframe，简称为ABS）机制以避免同频干扰。

在LTE-A系统中，一个用户设备（user equipment，简称为UE）可能同时检测到多个基站的信号，其中会有一个基站为该用户设备提供无线通信服务，这个基站称为服务(serving)基站，其余基站称为邻近基站。用户设备会测量附近的每一个基站的RSRQ，并回报给服务基站，让服务基站决定是否需要为此用户设备执行换手(handover)。

一个基站的RSRQ与用户设备测量到的该基站的参考信号接收功率（reference signal receiving power，简称为RSRP）除上接收信号强度指数（received signal strength indicator，简称为RSSI）的值成正比。由于基站在使用ABS的期间不传送数据，会使频带内的总功率平均值（包含噪声功率在内）下降，造成RSSI值下降。这使得用户设备回报至服务基站的RSRQ大于实际值，可能造成不正常的换手行为。例如当服务基站使用ABS时，可能误以为自己的RSRQ较高，而决定用户设备不需要换手。当邻近基站使用ABS时，服务基站可能误以为邻近基站的RSRQ较高，而错误地进行换手。

第三代合作计划（3rd Generation Partnership Project，简称为3GPP）将针对LTE-A的用户设备提出上述问题的解决方案，但是LTE的用户设备无法使用此解决方案。

发明内容

本公开提供一种无线信号质量修正方法与装置，可用于LTE-A网络中检测LTE用户设备对于RSRQ的测量错误，并予以调整修正，以避免错误换手情形发生。

本公开提出一种无线信号质量修正方法，包括下列步骤：收集用户设备回报的多个测量值，其中上述多个测量值是用户设备测量基站的无线信号质量而产生，而且上述多个测量值包括基站的第一参考信号接收质量；根据上述多个测量值计算变化程度值；当变化程度值大于预设阈值，则根据上述多个测量值修正第一参考信号接收质量，以产生基站的第二参考信号接收质量。

本公开另提出一种无线信号质量修正装置，包括异常检测器和质量调整器。异常检测器收集用户设备回报的多个测量值，根据上述多个测量值计算变化程度值，并比较变化程度值与预设阈值。其中上述多个测量值是用户设备测量基站的无线信号质量而产生，而且上述多个测量值包括基站的第一参考信号接收质量。质量调整器耦接异常检测器。当变化程度值大于预设阈值，则质量调整器根据上述多个测量值修正第一参考信号接收质量，以产生基站的第二参考信号接收质量。

为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本公开一实施例的一种无线信号质量修正装置的示意图。

图2是依照本公开一实施例的一种无线信号质量修正方法的流程图。

图3是依照本公开另一实施例的一种无线信号质量修正方法的流程图。

图4是依照本公开另一实施例的一种无线信号质量修正方法的流程图。

图5是依照本公开一实施例的修正SINR的示意图。

【主要元件符号说明】

100：无线信号质量修正装置

120：异常检测器

122：信号监视器

124：ABS检测器

140：质量调整器

142：信号修正器

144：质量产生器

160：换手功能模块

170：用户设备

180：邻近基站

210~250、305~370、405~450：方法步骤

501~504：SINR

520：通过回归分析取得的函数

具体实施方式

图1是依照本公开一实施例的一种无线信号质量修正装置100的示意图。无线信号质量修正装置100可以是用户设备170的服务基站。用户设备170可检测到服务基站100和邻近基站180的无线信号。服务基站100和邻近基站180支持LTE和LTE-A。用户设备170可以是支持LTE的移动通信装置。

无线信号质量修正装置100包括异常检测器(abnormality detector)120、质量调整器(quality adjuster)140、以及换手功能模块(handover function unit)160。异常检测器120、质量调整器140、以及换手功能模块160可以是硬件或软件。异常检测器120包括信号监视器(signal monitor)122和ABS检测器(ABS detector)124。质量调整器140包括信号修正器(signal corrector)142和质量产生器(quality generator)144。信号监视器122耦接换手功能模块160，ABS检测器124耦接信号监视器122，信号修正器142耦接ABS检测器124，质量产生器144耦接信号修正器142，换手功能模块160耦接质量产生器144。

图2是依照本公开一实施例的一种无线信号质量修正方法的流程图，图2的方法流程可由服务基站100执行。首先在步骤210收集用户设备170回报的多个测量值。这些测量值是用户设备170测量一个基站的无线信号质量而产生，这些测量值包括被测量的基站的最近的RSRQ（这个最近测量的RSRQ以下称为RSRQ₁）。上述的被用户设备170测量的基站可以是服务基站100或邻近基站180。

然后，在步骤220根据上述多个测量值计算一个变化程度值。在步骤230检查变化程度值是否大于一个预设阈值。当变化程度值不大于预设阈值，表示被测量的基站未使用ABS，RSRQ₁是正确值，所以流程返回步骤210。当变化程度值大于预设阈值，表示被测量的基站正在使用ABS，RSRQ₁需要修正，所以流程进入步骤240，根据上述多个测量值修正RSRQ₁以产生被测量的基站的已修正的RSRQ（这个修正的RSRQ以下称为RSRQ₂）。然后，在步骤250根据RSRQ₂决定用户设备170是否需要换手。

图2的方法有图3和图4两种变化。图3是依照本公开另一实施例的一种无线信号质量修正方法的流程图，图3的方法流程可由服务基站100执行，其中信号监视器122执行步骤305至330和步骤345，ABS检测器124执行步骤335和340，信号修正器142执行步骤350和355，质量产生器144执行步骤360，换手功能模块160执行步骤365和370。

图3的方法收集用户设备170回报的RSRQ₁和频道质量指数（channelquality indication，简称为CQI）作为上述测量值。支持LTE的用户设备原本就会周期性地测量服务基站的CQI，并周期性地测量附近的每一个基站的RSRQ，并且将这些测量值回报至服务基站，所以图3的方法可利用这些原有的回报机制。在图3的方法中，被用户设备测量的基站是服务基站100。图3的方法可用来修正服务基站的RSRQ，以避免错误的换手。

以下说明图3的方法流程。在步骤305，接收用户设备170回报至服务基站100的RSRQ₁。在步骤310，设定CQI的收集数量N，N为正整数。信号监视器122可以先设定一个时段长度W，作为收集CQI的时间长度，然后将N设定为W/P，其中P是用户设备170回报CQI的周期。依照LTE标准，P在时分双工（Time-Division Duplex，简称为TDD）系统中最小周期是1毫秒(millisecond，ms)，在频分双工（Frequency-Division Duplex，简称为FDD）系统中最小周期则是2毫秒。在本实施例中，W大于或等于服务基站100的近乎空白子帧模式长度(ABS pattern size)而且小于或等于用户设备170回报RSRQ₁的周期。

接下来，在步骤315收集用户设备170回报的下一个CQI。在步骤320通过查询一表格将此CQI转换为一个对应的信号对干扰及噪声能量比（signalto interference plus noise ratio，简称为SINR）。支持LTE的基站都有这样的查找表格(lookup table)，可用在步骤320的转换。在步骤325，将已收集的CQI数量加一。在步骤330，检查已收集的CQI数量是否等于N。如果CQI数量小于N，流程返回步骤315。如果CQI数量已经等于N，流程进入步骤335，计算上述多个CQI所转换的多个SINR的平均值

和变异系数(coefficient of variation)CV。变异系数CV相当于图2流程中的变化程度值。

为了计算变异系数CV，可用以下的公式(1)计算上述多个SINR的标准差(standard deviation)s，然后用以下的公式(2)计算变异系数CV。

$s=\sqrt{\frac{\mathrm{\Σ}{({\mathrm{SINR}}_i-{\stackrel{\‾}{\mathrm{SINR}}}_1)}^2}{N-1}}...\left(1\right)$

$\mathrm{CV}=\frac{s}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{SINR}}}_1}...\left(2\right)$

公式(1)、(2)其中的SINRi就是上述多个CQI所转换的多个SINR。上述的SINR全是数值，所以能直接代入公式(1)。

接下来，在步骤340比较变异系数CV和预设的阈值。当变异系数CV不大于预设阈值，表示服务基站100未使用ABS，RSRQ₁是正确值，于是流程进入步骤345，将已收集的CQI数量重置为0，然后返回步骤315。当变异系数CV大于预设阈值，表示服务基站100正使用ABS，RSRQ₁需要修正，于是流程进入步骤350。步骤340的判断是因为CQI和SINR会因为ABS而被高估。

接下来，在步骤350，根据一个预设条件滤除上述多个SINR其中一部分。此预设条件可以是滤除大于平均值

的SINR。在步骤355，计算剩余的SINR的平均值

在步骤360，根据以下的公式(3)计算服务基站100的RSRQ₂，也就是正确的RSRQ。

${\mathrm{RSRQ}}_2={\mathrm{RSRQ}}_1\×[\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{SINR}}}_1+1}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{SINR}}}_1}\×\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{SINR}}}_2}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{SINR}}}_2+1}]...\left(3\right)$

公式(3)可根据LTE的标准推导得出。公式(3)必须以功率单位，毫瓦(mW)，做计算才适用。因为用户设备170以数值形式回报RSRQ，所以RSRQ₁能直接代入公式(3)。

接下来，在步骤365根据RSRQ₂决定用户设备170是否需要换手。如果需要换手，流程进入步骤370执行LTE的标准换手功能，然后返回步骤345。如果不需要换手，则流程直接返回步骤345。

图4是依照本公开另一实施例的一种无线信号质量修正方法的流程图，如上所述，图4的方法是图2的另一种变化。图4的方法流程可由服务基站100执行，其中信号监视器122执行步骤405至420，ABS检测器124执行步骤425，信号修正器142执行步骤430和435，质量产生器144执行步骤440，换手功能模块160执行步骤445和450。

图4的方法收集用户设备170回报的最近M个RSRQ作为图2流程中的测量值，M为正整数，RSRQ₁是上述M个RSRQ其中回报时间最近者。如上所述，支持LTE的用户设备原本就会周期性地测量附近的每一个基站的RSRQ，并且将这些测量值回报至服务基站，所以图4的方法可利用原有的回报机制。在图4的方法中，被用户设备测量的基站可以是服务基站100或邻近基站180。也就是说，图4的方法可用来修正服务基站或邻近基站的RSRQ，以避免错误的换手。

以下说明图4的方法流程。在步骤405，设定收集RSRQ的数量M。服务基站100仅保留最近收集的M个RSRQ。在步骤410，收集用户设备170回报的下一个RSRQ，也就是RSRQ₁。如上所述，这个RSRQ₁可以是服务基站100或邻近基站180的RSRQ₁。在步骤415，利用以下的公式(4)将RSRQ₁换算为SINR。公式(4)可根据LTE的标准推导得出。

$\mathrm{SINR}=\frac{\mathrm{RSRQ}}{1-\mathrm{RSRQ}}...\left(4\right)$

接下来，在步骤420根据以下的公式(5)计算上述收集的多个SINR其中最近两个之间的变化速率VR(t)，VR(t)即是图2流程中的变化程度值。

$\mathrm{VR}\left(t\right)=\frac{\mathrm{SINR}\left(t\right)-\mathrm{SINR}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}...\left(5\right)$

公式(5)其中，t是目前时间，Δt是用户设备170回报RSRQ的周期。

接下来，在步骤425检查变化速率VR(t)是否大于一个预设的阈值。因为使用ABS会使基站的RSRQ异常上升。如果变化速率VR(t)大于预设阈值，表示被测量的基站正使用ABS，流程进入步骤430。如果变化速率VR(t)不大于预设阈值，表示被测量的基站未使用ABS，流程返回步骤410。

接下来，在步骤430使用回归分析(regression analysis)根据上述多个RSRQ的回报时间和上述多个SINR取得一个函数。上述的回归分析可以是线性回归(linear regression)、非线性回归(nonlinear regression)、多项式回归(polynomial regression)或其他回归方式。上述的回归分析可将上述M个SINR其中除最近一个SINR以外的其余M-1个SINR作为回归分析的依附变量(dependent variable)，并将上述其余M-1个SINR的回报时间作为回归分析的独立变量(independent variable)。因为最近一个SINR不正确，需要修正，所以不纳入上述的回归分析。

接下来，在步骤435将最近的RSRQ₁的回报时间输入上述函数，以取得修正的SINR，也就是对应正确的RSRQ的SINR。

图5是依照本公开一实施例的修正SINR的示意图，也就是步骤430和435的一个范例。图5绘示用户设备170回报至服务基站100的多个RSRQ所换算的SINR，在此范例中用户设备170回报RSRQ的周期为120毫秒。上述的SINR以黑点标示，例如501~504。

SINR 502相当于公式(5)其中的SINR(t-Δt)，SINR 503相当于公式(5)其中的SINR(t)。因为被用户设备170测量的基站使用ABS，使变化速率VR(t)大于预设阈值，于是流程进入步骤430，使用回归分析取得函数520。在步骤435，将SINR 503的回报时间1800毫秒输入函数520可得到修正的SINR 504。

接下来，在步骤440，将修正的SINR根据以下的公式(6)换算为正确的RSRQ₂。公式(6)可根据LTE的标准推导得出。

$\mathrm{RSRQ}=\frac{\mathrm{SINR}}{1+\mathrm{SINR}}...\left(6\right)$

接下来，在步骤445根据RSRQ₂决定用户设备170是否需要换手。如果需要换手，流程进入步骤450执行LTE的标准换手功能，然后返回步骤410。如果不需要换手，则流程直接返回步骤410。

综上所述，本公开的无线信号质量修正装置与方法可用于LTE-A无线通信网络中检测LTE用户设备的信号质量测量错误，并予以调整修正，以避免错误换手情形发生。因此本公开的无线信号质量修正装置与方法可增进通信质量及减少系统负载不均的情况。

虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本公开的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (22)

1.一种无线信号质量修正方法，包括：

收集一用户设备回报的多个测量值，其中上述多个测量值是该用户设备测量一基站的无线信号质量而产生，而且上述多个测量值包括该基站的一第一参考信号接收质量；

根据上述多个测量值计算一变化程度值；以及

当该变化程度值大于一预设阈值，则根据上述多个测量值修正该第一参考信号接收质量，以产生该基站的一第二参考信号接收质量。

2.如权利要求1所述的无线信号质量修正方法，还包括：

根据该第二参考信号接收质量决定该用户设备是否需要换手。

3.如权利要求1所述的无线信号质量修正方法，其中该基站为该用户设备的一服务基站，上述多个测量值还包括该基站的多个频道质量指数。

4.如权利要求3所述的无线信号质量修正方法，其中上述多个频道质量指数的数量等于一时段长度除以该用户设备回报上述多个频道质量指数的周期，该时段长度大于或等于该基站的一近乎空白子帧模式长度而且小于或等于该用户设备回报该第一参考信号接收质量的周期。

5.如权利要求3所述的无线信号质量修正方法，其中计算该变化程度值的步骤包括：

通过查询一表格将上述多个频道质量指数转换为多个信号对干扰及噪声能量比；以及

计算上述多个信号对干扰及噪声能量比的一第一平均值和一变异系数，其中该变化程度值即为该变异系数。

6.如权利要求5所述的无线信号质量修正方法，其中修正该第一参考信号接收质量的步骤包括：

根据一预设条件滤除上述多个信号对干扰及噪声能量比其中一部分，计算剩余的上述信号对干扰及噪声能量比的一第二平均值；以及

根据该第一参考信号接收质量、该第一平均值、以及该第二平均值计算该第二参考信号接收质量。

7.如权利要求6所述的无线信号质量修正方法，其中该预设条件为滤除大于该第一平均值的上述信号对干扰及噪声能量比。

8.如权利要求1所述的无线信号质量修正方法，其中该基站为该用户设备的一服务基站或一邻近基站，上述多个测量值包括该基站的多个参考信号接收质量，该第一参考信号接收质量为上述多个参考信号接收质量其中回报时间最近者。

9.如权利要求8所述的无线信号质量修正方法，其中计算该变化程度值的步骤包括：

将上述多个参考信号接收质量换算为多个信号对干扰及噪声能量比；以及

计算上述多个信号对干扰及噪声能量比其中最近两个之间的变化速率，其中该变化程度值即为该变化速率。

10.如权利要求9所述的无线信号质量修正方法，其中修正该第一参考信号接收质量的步骤包括：

使用一回归分析，根据上述多个参考信号接收质量的回报时间和上述多个信号对干扰及噪声能量比，取得一函数；

将该第一参考信号接收质量的回报时间输入该函数，以取得一修正信号对干扰及噪声能量比；以及

将该修正信号对干扰及噪声能量比换算为该第二参考信号接收质量。

11.如权利要求10所述的无线信号质量修正方法，其中使用该回归分析的步骤包括：

以上述多个信号对干扰及噪声能量比其中除最近一个信号对干扰及噪声能量比以外的其余多个信号对干扰及噪声能量比作为该回归分析的依附变量；以及

以上述其余多个信号对干扰及噪声能量比的回报时间作为该回归分析的独立变量。

12.一种无线信号质量修正装置，包括：

一异常检测器，收集一用户设备回报的多个测量值，根据上述多个测量值计算一变化程度值，比较该变化程度值与一预设阈值，其中上述多个测量值是该用户设备测量一基站的无线信号质量而产生，而且上述多个测量值包括该基站的一第一参考信号接收质量；以及

一质量调整器，耦接该异常检测器，当该变化程度值大于该预设阈值，则根据上述多个测量值修正该第一参考信号接收质量，以产生该基站的一第二参考信号接收质量。

13.如权利要求12所述的无线信号质量修正装置，还包括：

一换手功能模块，耦接该质量调整器，根据该第二参考信号接收质量决定该用户设备是否需要换手。

14.如权利要求12所述的无线信号质量修正装置，其中该基站为该用户设备的一服务基站，上述多个测量值还包括该基站的多个频道质量指数。

15.如权利要求14所述的无线信号质量修正装置，其中上述多个频道质量指数的数量等于一时段长度除以该用户设备回报上述多个频道质量指数的周期，该时段长度大于或等于该基站的一近乎空白子帧模式长度而且小于或等于该用户设备回报该第一参考信号接收质量的周期。

16.如权利要求14所述的无线信号质量修正装置，其中该异常检测器包括：

一信号监视器，通过查询一表格将上述多个频道质量指数转换为多个信号对干扰及噪声能量比；以及

一近乎空白子帧检测器，耦接于该信号监视器和该质量调整器之间，计算上述多个信号对干扰及噪声能量比的一第一平均值和一变异系数，比较该变异系数与该预设阈值，其中该变化程度值即为该变异系数。

17.如权利要求16所述的无线信号质量修正装置，其中该质量调整器包括：

一信号修正器，根据一预设条件滤除上述多个信号对干扰及噪声能量比其中一部分，计算剩余的上述信号对干扰及噪声能量比的一第二平均值；以及

一质量产生器，耦接该信号修正器，根据该第一参考信号接收质量、该第一平均值、以及该第二平均值计算该第二参考信号接收质量。

18.如权利要求17所述的无线信号质量修正装置，其中该预设条件为滤除大于该第一平均值的上述信号对干扰及噪声能量比。

19.如权利要求12所述的无线信号质量修正装置，其中该基站为该用户设备的一服务基站或一邻近基站，上述多个测量值包括该基站的多个参考信号接收质量，该第一参考信号接收质量为上述多个参考信号接收质量其中回报时间最近者。

20.如权利要求19所述的无线信号质量修正装置，其中该异常检测器包括：

一信号监视器，将上述多个参考信号接收质量换算为多个信号对干扰及噪声能量比，计算上述多个信号对干扰及噪声能量比其中最近两个之间的变化速率；以及

一近乎空白子帧检测器，耦接于该信号监视器和该质量调整器之间，比较该变化速率与该预设阈值，其中该变化程度值即为该变化速率。

21.如权利要求20所述的无线信号质量修正装置，其中该质量调整器包括：

一信号修正器，使用一回归分析，根据上述多个参考信号接收质量的回报时间和上述多个信号对干扰及噪声能量比，取得一函数，并将该第一参考信号接收质量的回报时间输入该函数，以取得一修正信号对干扰及噪声能量比；以及

一质量产生器，耦接该信号修正器，将该修正信号对干扰及噪声能量比换算为该第二参考信号接收质量。

22.如权利要求21所述的无线信号质量修正装置，其中该信号修正器以上述多个信号对干扰及噪声能量比其中除最近一个信号对干扰及噪声能量比以外的其余多个信号对干扰及噪声能量比作为该回归分析的依附变量，而且该信号修正器以上述其余多个信号对干扰及噪声能量比的回报时间作为该回归分析的独立变量。

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