CN104883726B - 一种抗干扰的lte上行功率控制方法及系统 - Google Patents

一种抗干扰的lte上行功率控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种抗干扰的LTE上行功率控制方法及系统，包括设有多级针对不同干扰水平的Sinr的门限和相应的可信度权值，生成可信度判决公式，由判决所得可信度权值因子动态调整滤波系数，对的上行信道信噪比平滑滤波，根据平滑滤波结果与目标Sinr的差值调整用户设备上行发射功率。本发明的优点在于将测量得到的Sinr进行可信度判别，根据可信度权重动态调整滤波系数，以适应各种干扰场景，使其在干扰减小时，能够快速降低上行发射功率，干扰增大时，能够缓慢抬升上行发射功率，有效提高闭环功控准确度。

Description

一种抗干扰的LTE上行功率控制方法及系统
技术领域
本发明属于通信领域，涉及一种抗干扰的LTE上行功率控制方法及系统。
背景技术
LTE(Long Term Evolution，长期演进)移动通信系统中，标准上采用开环功控与闭环功控相结合的上行功功率控制方案，主要目的是补偿UE(User Equipment，用户设备)在服务小区内的路径损耗，减少UE产生的小区间干扰，降低UE的功耗以延长电池使用时间。开环功控是指UE根据接收到的下行链路信号衰落情况，来估计上行链路的衰落情况加以补偿，发送功率完全由UE自己决定。闭环功控是指基站根据UE上行链路的测量结果向UE反馈功率控制信息，对UE通过开环功率控制得到的上行发射功率加以调整，从而能够更精确的控制UE的发送功率。
闭环功控中，基站根据各个UE的sinr(Signal to Interference plus NoiseRatio，信号干扰加噪声比)测量值与其目标sinr值进行比较，生成功率控制命令下发给相应的UE进行上行功率调整。闭环功控的精确度很大程度上依赖于sinr测量的准确性，但在不同的干扰场景下，sinr测量的可信度是有差异的，在强干扰环境下，测得的sinr低，可信度差。若不对sinr进行处理直接参与滤波，会使滤波后的sinr与目标sinr差异偏大，过多抬升UE发射功率，增加对其他用户的干扰；若依赖于单一门限，门限值定的过高，基站功控模块无法捕捉较低sinr而不能通过下发TPC自适应抬升上行功率；门限值定的过低，在有干扰环境下，会将UE发射功率抬得过高。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供了一种抗干扰的LTE上行功率控制技术方案，能有效提高闭环功控准确度。
本发明技术方案提供一种抗干扰的LTE上行功率控制方法，包括以下步骤，
步骤1，令滤波计数器count＝0；设有n级针对不同干扰水平的Sinr的门限，所述Sinr为信号干扰加噪声比，根据n级门限[SINRth(1),SINRth(2),SINRth(3),...,SINRth(n)]和相应的可信度权值[ω(1),ω(2),ω(3),...,ω(n+1)]，生成可信度判决公式如下，
步骤2，测量得到用户设备当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)；
步骤3，对本次执行步骤2所得当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)，按照步骤1中可信度判决公式，获取Sinrmeas(i)的相应可信度权值因子并记为wt(i)；
步骤4，由本次执行步骤3所得可信度权值因子wt(i)动态调整滤波系数，对本次执行步骤2所得当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)滤波得到Sinrfilter(i)，滤波实现如下，
其中，α为静态滤波系数；
步骤5，令滤波计数器count加1，判断是否当前的count大于Nmeas，Nmeas为预设的统计次数门限，是则计算本次迭代执行步骤4所得Sinrfilter(i)与目标Sinr的差值△Sinr(i)，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率；否则等待用户设备下一次PUCCH/PUSCH传输，返回重复步骤2基于新的当前上行信道信噪比进行平滑滤波。
而且，步骤5中，所述根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率，实现方式为由△Sinr(i)映射成TPC命令字，通过DCI下发到用户设备进行调整。
而且，步骤5中，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率之后，令滤波计数器count＝0，返回步骤2进行下一时间段的平滑滤波。
本发明还相应提供一种抗干扰的LTE上行功率控制系统，包括以下模块，
可信度判决公式生成模块，用于令滤波计数器count＝0；设有n级针对不同干扰水平的Sinr的门限，所述Sinr为信号干扰加噪声比，根据n级门限[SINRth(1),SINRth(2),SINRth(3),...,SINRth(n)]和相应的可信度权值[ω(1),ω(2),ω(3),...,ω(n+1)]，生成可信度判决公式如下，
上行信道信噪比测量模块，用于测量得到用户设备的上行信道信噪比Sinrmeas(i)；
可信度权值因子判决模块，用于对当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)，按照可信度判决公式，获取Sinrmeas(i)的相应可信度权值因子并记为wt(i)；
动态滤波模块，用于由当前所得可信度权值因子wt(i)动态调整滤波系数，对当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)滤波得到Sinrfilter(i)，滤波实现如下，
其中，α为静态滤波系数；
判断模块，用于令滤波计数器count加1，判断是否当前的count大于Nmeas，Nmeas为预设的统计次数门限，是则计算当前所得Sinrfilter(i)与目标Sinr的差值△Sinr(i)，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率；否则等待用户设备下一次PUCCH/PUSCH传输，命令上行信道信噪比测量模块工作，以基于新的当前上行信道信噪比进行平滑滤波。
而且，判断模块中，所述根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率，实现方式为由△Sinr(i)映射成TPC命令字，通过DCI下发到用户设备进行调整。
而且，判断模块中，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率之后，令滤波计数器count＝0，命令上行信道信噪比测量模块工作，以进行下一时间段的平滑滤波。
综上所述，本发明提供的一种抗干扰的上行功率控制技术方案，针对各种干扰水平，引入多级、带权值门限，对当前测量得到的上行信道的sinr进行可信度判决，获取可信度权值，以此权值动态调整滤波系数，在干扰增大时，测量的上行信道的sinr减小，可信度降低，调整滤波系数，减小当前测量sinr的滤波权重，更相信历史值，缓慢抬升UE上行发射功率；在干扰减小时，测量的上行信道的sinr增大，可信度抬升，调整滤波系数，增大当前测量Sinr的滤波权重，快速降低UE上行发射功率，避免其对小区内其他用户的干扰。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
图2是本发明实施例的sinr概率密度曲线图，其中图2(a)是干扰场景一sinr滤波后的概率密度曲线，图2(b)是干扰场景二下sinr滤波后的概率密度曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
本发明提供的抗干扰的LTE上行功率控制方法，其核心思想在于：针对各种干扰水平，测量得到的sinr的可信度有差异，设计多级、带权值的sinr门限，根据测量到上行信道的sinr所满足的门限获取可信度权值，以该权值调整sinr滤波系数，从而确保可信度高的sinr在滤波过程中占的权重高，可信度低的sinr在滤波过程中占的权重低。这样干扰逐渐减弱或趋于无干扰环境下，测量到的sinr较大，经过滤波后更趋向于当前测量值，与目标sinr的差值会快速拉大，从而快速降低UE发射功率。反之在干扰逐渐增大环境下，测量到的sinr偏小，经过滤波后更趋向于历史值，与目标sinr的差值会缓慢拉大，从而缓慢降低UE发射功率。整个功率控制系统是快速降低功率，缓慢抬升功率的策略，有效减少功控过程中对小区内其他用户的干扰。
图1为本发明实施例的流程示意图，如图1所示，该方法包含在基站执行以下步骤：
步骤1，设置sinr多级门限，每级门限对应一个可信度权值，生成可信度判决公式；令滤波计数器count＝0；
具体实施时，本领域技术人员可自行预先设置级数和门限，可参考实际测试的散布设置，一般来说，级数设计的越多，收敛性越好。针对不同的干扰水平，设置sinr的多级门限：
设有n级门限，相应门限记为[SINRth(1),SINRth(2),SINRth(3),...,SINRth(n)]，在不同门限区间内的sinr的可信度有差异，相应的可信度权值为[ω(1),ω(2),ω(3),...,ω(n+1)]，具体实施时，本领域技术人员可自行设定门限和权值的取值，建议采用在不同干扰场景下测试和统计得到的经验值。其中，n一般大于或者等于3，建议取值为12～14。
生成可信度判决公式如下：
其中，Wt为可信度判决结果。
步骤2，基站测量得到用户设备的上行信道信噪比Sinrmeas(i)：在当前子帧，基站接收用户设备上行数据，测量得到当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)，Sinrmeas(i)中的符号i用于表明是第i次上行信道信噪比的测量上报；
基站对上行信道信噪比的测量是有误差的，是满足一定分布的随机离散值。
本实施例假定：在相同信道环境下，测量到的sinr是满足均值为ESinr，标准差为σSinr的正太分布，其真实sinr值为ESinr；不同干扰环境下，测量到的sinr是满足不同均值的正太分布。
步骤3，对本次执行步骤2所得当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)进行可信度判决，包括根据Sinrmeas(i)所满足的门限级别，确定可信度权值并记为wt(i)；
本步骤，将Sinrmeas(i)按照满足的门限级别，按照步骤1的可信度判决公式计算其可信度权值；一般来讲，干扰越大，测量得到的sinr越低，其可信度也越低，反之亦然。
步骤4，由可信度权值因子wt(i)动态调整滤波系数，对Sinrmeas(i)滤波得到Sinrfilter(i)；
本步骤，将本次迭代执行步骤2测量得到的Sinrmeas(i)以及本次迭代执行步骤3获取的可信度权值因子wt(i)按照如下公式进行滤波：
其中，Sinrfilter(i-1)为第i-1次上行信道信噪比的测量上报
其中α为静态滤波系数，公式中以权重因子wt(i)对其动态调整，SINRtarget为目标SINR。具体实施时，本领域技术人员可自行预设静态滤波系数α的取值。
传统的滤波方式有两种：无门限的滤波和单一门限滤波。
无门限滤波的滤波函数为：
其中α为静态滤波系数，完全信任测量到的所有Sinr，在干扰较大的环境下得到的滤波后的Sinr与目标Sinr的差值变大，会将UE发射功率调的过大，增加对小区内其他UE的干扰。
单一门限的滤波函数为：
和本发明所提供动态调整滤波系数方式相比，上述传统方法不能适应于各种干扰场景，门限定过小与无门限滤波存在同样的问题，门限设定过大，在有较大干扰环境下会无法捕捉有效sinr，导致功率长时间无法调整。
本发明提供多级、带权值的门限可以动态适应各种干扰场景。图2(a)和2(b)分别说明了不同干扰场景一、二下，sinr滤波后的概率密度曲线，图2(a)中基站测量sinr均值为300，图2(b)中，基站测量sinr均值为400，分别经过本发明提供的抗干扰滤波以及传统的无门限滤波后，图2(a)中抗干扰滤波均值301、方差1204，无门限滤波均值301、方差2286，图2(b)中抗干扰滤波均值401、方差1695，无门限滤波均值401、方差2290。可见本发明提供的滤波方式方差更小，更快速收敛于真实sinr值(即正太分布的均值)，能提高Sinr估计的准确度。对比图2(a)与2(b)，均值越小，采用多级、带权值门限滤波，滤波后的收敛性越好，也就是干扰越大，本发明的优势越明显。
步骤5，滤波计数器count加1，判断是否当前的count大于Nmeas，Nmeas为预设的统计次数门限，是则计算本次迭代执行步骤4所得Sinrfilter(i)与目标Sinr的差值△Sinr(i)；由△Sinr(i)映射成TPC(发射功率控制)命令字，通过DCI(下行链路控制信息)下发用户设备，调整用户设备上行发射功率，当前调整完成；否则等待用户设备下一次PUCCH/PUSCH(物理上行链路控制信道/物理上行链路共享信道)传输，返回重复步骤2基于新的当前上行信道信噪比Sinrfilter(i)进行平滑滤波，其中i＝i+1。
本发明设置提供统计次数门限Nmeas，是为了避免过于频繁调整UE发射功率，依赖于一段时间Sinrmeas(i)的平滑滤波来确定UE上行信道的信干噪比，即在一段时间(Nmeas次滤波时间)内，对测量到上行信道的Sinr做平滑滤波得到Sinrfilter(i)，按照下述公式计算其与目标sinr的差异：
ΔSinr(i)＝SINRtarget-Sinrfilter(i)
其中，SINRtarget为目标Sinr。
当前调整完成后，可令滤波计数器count＝0，返步骤2从新的当前上行信道信噪比Sinrfilter(i+1)开始进行下一时间段的平滑滤波。
具体实施时，本领域技术人员可自行预设统计次数门限Nmeas，基站侧MAC到UE侧MAC RTT时间为8ms，因此一般Nmeas需大于8，建议取值为20。
本发明所提供方法采用软件技术实现自动运行流程。具体实施时，也可采用模块化方式在基站中实现以下系统：
一种抗干扰的LTE上行功率控制系统，包括以下模块，
可信度判决公式生成模块，用于令滤波计数器count＝0；设有n级针对不同干扰水平的Sinr的门限，所述Sinr为信号干扰加噪声比，根据n级门限[SINRth(1),SINRth(2),SINRth(3),...,SINRth(n)]和相应的可信度权值[ω(1),ω(2),ω(3),...,ω(n+1)]，生成可信度判决公式如下，
上行信道信噪比测量模块，用于测量得到用户设备的上行信道信噪比Sinrmeas(i)；
可信度权值因子判决模块，用于对当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)，按照可信度判决公式，获取Sinrmeas(i)的相应可信度权值因子并记为wt(i)；
动态滤波模块，用于由当前所得可信度权值因子wt(i)动态调整滤波系数，对当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)滤波得到Sinrfilter(i)，滤波实现如下，
其中，α为静态滤波系数；
判断模块，用于令滤波计数器count加1，判断是否当前的count大于Nmeas，Nmeas为预设的统计次数门限，是则计算当前所得Sinrfilter(i)与目标Sinr的差值△Sinr(i)，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率；否则等待用户设备下一次PUCCH/PUSCH传输，命令上行信道信噪比测量模块工作，以基于新的当前上行信道信噪比进行平滑滤波。
判断模块中，所述根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率，实现方式为由△Sinr(i)映射成TPC命令字，通过DCI下发到用户设备进行调整。
判断模块中，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率之后，令滤波计数器count＝0，命令上行信道信噪比测量模块工作，以进行下一时间段的平滑滤波。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改补充或者采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种抗干扰的LTE上行功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，令滤波计数器count＝0；设有n级针对不同干扰水平的信号干扰加噪声比的门限，根据n级门限[SINRth(1),SINRth(2),SINRth(3),...,SINRth(n)]和相应的可信度权值[ω(1),ω(2),ω(3),...,ω(n+1)]，生成可信度判决公式如下，
步骤2，测量得到用户设备当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)；
步骤3，对本次执行步骤2所得当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)，按照步骤1中可信度判决公式，获取Sinrmeas(i)的相应可信度权值因子并记为wt(i)；
步骤4，由本次执行步骤3所得可信度权值因子wt(i)动态调整滤波系数，对本次执行步骤2所得当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)滤波得到Sinrfilter(i)，滤波实现如下，
其中，α为静态滤波系数；
步骤5，令滤波计数器count加1，判断是否当前的count大于Nmeas，Nmeas为预设的统计次数门限，是则计算本次迭代执行步骤4所得Sinrfilter(i)与目标Sinr的差值△Sinr(i)，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率；否则等待用户设备下一次PUCCH/PUSCH传输，返回重复步骤2基于新的当前上行信道信噪比进行平滑滤波。
2.根据权利要求1所述抗干扰的LTE上行功率控制方法，其特征在于：步骤5中，所述根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率，实现方式为由△Sinr(i)映射成TPC命令字，通过DCI下发到用户设备进行调整。
3.根据权利要求1或2所述抗干扰的LTE上行功率控制方法，其特征在于：步骤5中，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率之后，令滤波计数器count＝0，返回步骤2进行下一时间段的平滑滤波。
4.一种抗干扰的LTE上行功率控制系统，其特征在于：包括以下模块，
可信度判决公式生成模块，用于令滤波计数器count＝0；设有n级针对不同干扰水平的信号干扰加噪声比的门限，根据n级门限[SINRth(1),SINRth(2),SINRth(3),...,SINRth(n)]和相应的可信度权值[ω(1),ω(2),ω(3),...,ω(n+1)]，生成可信度判决公式如下，
上行信道信噪比测量模块，用于测量得到用户设备的上行信道信噪比Sinrmeas(i)；
可信度权值因子判决模块，用于对当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)，按照可信度判决公式，获取Sinrmeas(i)的相应可信度权值因子并记为wt(i)；
动态滤波模块，用于由当前所得可信度权值因子wt(i)动态调整滤波系数，对当前的上行信道信噪比Sinrmeas(i)滤波得到Sinrfilter(i)，滤波实现如下，
其中，α为静态滤波系数；
判断模块，用于令滤波计数器count加1，判断是否当前的count大于Nmeas，Nmeas为预设的统计次数门限，是则计算当前所得Sinrfilter(i)与目标Sinr的差值△Sinr(i)，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率；否则等待用户设备下一次PUCCH/PUSCH传输，命令上行信道信噪比测量模块工作，以基于新的当前上行信道信噪比进行平滑滤波。
5.根据权利要求4所述抗干扰的LTE上行功率控制系统，其特征在于：判断模块中，所述根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率，实现方式为由△Sinr(i)映射成TPC命令字，通过DCI下发到用户设备进行调整。
6.根据权利要求4或5所述抗干扰的LTE上行功率控制系统，其特征在于：判断模块中，根据△Sinr(i)调整用户设备上行发射功率之后，令滤波计数器count＝0，命令上行信道信噪比测量模块工作，以进行下一时间段的平滑滤波。
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