CN108390711A - 用于数字中继设备中增益的计算方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于数字中继设备中增益的计算方法与装置，数字中继设备中的控制单元以下行信道的功率为基准，首先按照下行覆盖的要求得到无线数字放大设备对下行信号的放大增益，作为目标覆盖的基准；对于具备公共信道解调能力的数字中继设备，可以按照导频信号的强度为基准，对于无解调能力的数字中继设备，以下行接收信号强度为基准。本发明中通过对数字中继设备中上下通道的自适应增益配置，解决了不同的覆盖场景下的功率控制问题，避免因为数字中继设备的上下行功率过小而导致的单通，掉话，频繁切换，以及寻呼时用户不在服务区的这类问题，同时也避免了因为数字中继设备的上下行功率过大而导致的干扰问题。

Description

用于数字中继设备中增益的计算方法与装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及可在不同场景下应用的一种用于数字中继设备中增益的计算方法与装置。

背景技术

由于无线信号随着传播距离的增大而发生衰减，而且在不同的环境下，建筑物或植物等的遮挡，反射，折射，吸收也会导致无线信号在某些场景下的迅速衰落，因此在广覆盖区域的小区边缘或者室内深度覆盖区域会导致信号强度不足，用户通信性能差的情况。

FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)系统中，上行信号和下行信号分别使用不同的频点，采用了频分双工的模式。不同的频段在空间辐射过程中可能会受到不同程度的衰落。TDD(Time Division Duplex，时分双工)，上行信号和下行信号使用相同的频点，通过不同的时隙发送。不同的时隙在空间辐射过程中也可能会受到不同程度的衰落，但是对于链路损耗的计算，主要考虑大尺度模型的影响，对于不同时隙中快衰落的影响可以不考虑。

但是在实际网络中，由于无线中继设备安装环境的多样性，在不同场景下使用时，相应制式和频率的信号衰落是变化多样的，信号传播路径的不确定性以及实际环境的差异，将导致无线中继设备的上下行通道增益配置的默认值不能有效的完成目标区域覆盖或者会形成越区覆盖。

如果增益过小，则达不到接收机灵敏度的解调要求，在下行，表现为目标覆盖区域弱信号，在上行，表现为基站接收机无法接收终端上行信号。如果增益过大，可以完全满足接收机灵敏度的解调要求，但是过大的发射信号会对其它用户或设备造成干扰。在下行，表现为数字中继设备的下行信号超越目标覆盖区域，会形成越区覆盖，导致对目标覆盖区域外的用户有干扰。在上行，过大的信号会导致其它用户的上行信号无法正常解调，特别是对于CDMA这样噪声敏感系统，会抬高噪底，导致其它用户无法正常通信。

在这种情况下，如果无线数字中继设备具备增益自适应配置的能力，就可以根据安装环境下的上下行路径损耗，以及目标覆盖区域的要求来计算出上下行通道增益。

由于无线数字中继设备必须为低时延设备，如果实时进行上下行路径损耗运算，需要解调下行公共控制信道，这就将带来额外的时延。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种用于数字中继设备中增益的计算方法与装置，旨在确定增益配置，改善覆盖质量，同时降低干扰。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种用于数字中继设备中增益的装置，包括：

射频收发单元一，用于接收处理来自基站的下行信号，并对其放大处理后发送给射频收发单元二，再由射频收发单元二传输给终端；

射频收发单元二，用于接收终端上行信号，经放大处理后发送给所述射频收发单元一，再由所述射频收发单元一发送给基站；

控制模块，用于根据路径损耗的情况计算出上下行增益值列表，并将其配置于所述射频收发单元一和所述射频收发单元二。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，还包括：

解调单元，用于解调下行信号，得到下行信号的公共控制信号信息并将其传给控制模块。

根据本发明的另一个实施方案，所述控制模块根据下行目标覆盖区域的面积和环境需求，按照一定的传播模型，进行下行路径损耗计算，从而得到无线数字中继设备的下行通道发送功率。

根据本发明的另一个实施方案，所述控制模块根据频率的差异对下行路径损耗进行加权，得到上行路径损耗的值。

根据本发明的另一个实施方案，所述控制模块根据基站业务功率配置表，得到在数字中继设备的下行目标覆盖边缘所要求支持的业务的接收功率。

根据本发明的另一个实施方案，所述控制模块从RF Transiver获取下行接收功率强度，用所述接收功率强度在定义时段上的平均值作为数字中继设备的接收电平。

根据本发明的另一个实施方案，根据无线数字中继设备下行的发射信号强度的要求和接收到基站的下行信号强度，计算数字中继设备的上下行通道增益，其中，下行通道增益为下行发射信号强度与下行接收信号强度之差，上行通道增益在下行通道增益的基础上补偿频率差异所带来的影响。

根据本发明的另一个实施方案，所述控制模块不断统计上下行通道增益值，获取周期性变化规律。

根据本发明的另一个实施方案，所述控制模块根据时段的变化，配置相应的增益值。

本发明还可以是：

一种用于数字中继设备中增益的方法，包括：

通过射频收发单元一接收处理来自基站的下行信号，并对其放大处理后发送给射频收发单元二，再由射频收发单元二传输给终端；

通过射频收发单元二接收终端上行信号，经放大处理后发送给所述射频收发单元一，再由所述射频收发单元一发送给基站；

根据路径损耗的情况计算出上下行增益值列表，并将其配置于所述射频收发单元一和所述射频收发单元二。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的用于数字中继设备中增益的计算方法与装置，在不同的应用场景下，根据不同时段的无线链路的质量，自动调整中继设备的上下行增益，可以有效的改善目标场景的覆盖，在不增加任何成本的情况下提高了用户感知，同时可以降低无效增益，减少了无线数字中继设备对于其它设备的同频或邻频干扰。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件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的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一实施例提供的无限数字中继设备系统示意图；

图2为根据本发明一实施例提供的一上下行增益算法示意图；

图3为根据本发明一实施例提供的一学习机制流程示意图；

图4为根据本发明一实施例提供的上下行通道增益配置流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一实施例，一种无线数字中继设备，包括：

无线数字放大设备包括射频收发单元，该射频收发单元中具备可根据配置调整的数字放大器，并且该射频收发单元的发射端口输出功率能够保证一定的动态范围。

无线数字中继设备具备控制单元，控制单元用于两个射频收发模块间的数据传输管理，在本发明中主要用以实现路径损耗学习算法，根据路径损耗的情况计算上下行通道增益值列表，并配置增益给相应的射频收发单元。

无线数字中继设备具备解调功能，特别是解调下行公共控制信道。通过解调，可以得到物理层公共控制信道，特别是导频信道的接收功率以及信干比。导频信道的接收功率和信干比将用于评估上行链路损耗，以及进一步计算上行自适应增益配置。另外无线数字放大设备还包括上下行分别的滤波器，PA(功率放大器)，天线等。

根据下行目标覆盖区域的面积和环境需求，按照一定的传播模型，进行下行路径损耗计算，从而得到无线数字中继设备的下行通道发送功率。包括：采集目标覆盖区的基站和环境参数，首先根据无线数字中继设备的下行目标覆盖区域计算下行发射功率的要求。选择合适的传播模型，以及希望在目标覆盖区域边缘所支持的业务类型，数字中继设备的发送天线增益，终端的接收增益，计算下行发射功率。数字中继设备的下行发射功率的最大值的设定需要在计算值的基础上保留一定的余量。

控制模块根据获取的信息，计算无线数字中继设备接收到的基站下行信号电平。包括：解调模块能够解调下行的物理层公共控制信号，并持续将获取的物理层信号强度等信息传递到控制模块，控制模块根据输入数据获取各信道，特别是导频控制信道的接收功率。从而得到相应的下行路径损耗。再根据频率的差异对下行路径损耗进行加权，得到上行路径损耗的值。根据基站业务功率配置表，得到在数字中继设备的下行目标覆盖边缘所要求支持的业务的接收功率。

当数字中继设备中没有解调模块时，控制模块从RF Transiver获取下行接收功率强度，这个下行接收功率是在下行通带内的所有信号强度之和，包括公共控制信号也包括业务信号，用这个接收功率强度在定义时段上的平均值作为数字中继设备的接收电平。

根据无线数字中继设备下行的发射信号强度的要求和接收到基站的下行信号强度，来计算数字中继设备的上下行通道增益。包括：下行通道增益为下行发射信号强度与下行接收信号强度之差。上行通道增益在下行通道增益的基础上补偿频率差异所带来的影响。

控制模块不断统计上下行通道增益值，获取周期性变化规律。并根据规律来确定数字中继设备的上下行通道增益配置机制。包括：控制单元不断学习上下行通道增益值的变化规律。根据拟合算法形成规律曲线。因为无线数字中继设备处于小区中固定的位置，从长期来看，路径损耗按照不同时段，形成相同的常数，从而上下行通道的增益也会在某个时间段收敛为一个常数。控制单元，需要根据时段的变化，配置相应的增益值。

另一实施例，如图1所示的一种无线数字中继设备模型，包括：

来自基站的下行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过滤波器，然后进入RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)。在单元一中，接收信号经过变频，放大，A/D转换等处理后传给RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)，在单元二中，经过D/A，变频，放大，滤波后，由天线发送至终端。

来自终端的上行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过滤波后，然后输入RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)。在单元二中，接收信号经过放大，变频，A/D转换等处理后传给RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)，在单元一中，经过D/A，变频，放大后，再通过滤波器滤波，然后由天线发送至基站。

解调单元用于解调下行信号，得到下行信号的公共控制信道信息。公共控制信号信息传给控制模块进行处理。控制模块对两个射频收发单元进行配置，根据自适应算法来计算上下行增益表，根据拟合算法形成增益变化规律曲线。

在本发明的学习算法中，数字中继设备中的控制单元以下行信道的功率为基准，首先按照下行覆盖的要求得到无线数字放大设备对下行信号的放大增益，作为目标覆盖的基准。对于具备公共信道解调能力的数字中继设备，可以按照导频信号的强度为基准。对于无解调能力的数字中继设备，以下行接收信号强度为基准。

为了得到无线数字中继设备对上行链路的增益，无线数字中继设备中的控制单元根据下行信道增益，以及上下行链路频率差异所带来的路径损耗的差值进行加权获得。

以上所得到的上下行通道增益在数字中继设备启动后进行计算，并且在定义的时间周期上进行平均，得到一系列的增益序列。

数字中继设备中的控制单元对于上下行的增益序列进行学习，分析出以某个定义时段为周期的变化规律，例如，一周。根据这个变化规律，在设定时间加以确认，确认完成后成为增益配置值，分别进行上下行通道的增益配置。根据所学习的变化规律，控制单元认定该增益配置有效的时长。

本发明实施例中，不增加任何外部设备，仅仅依赖图1中所示的无线数字中继设备本身已经具备的功能模块，提出了通过对数字中继设备中上下通道的增益进行不同场景下的自适应配置方法，在不对上下行通道增加任何时延的前提下，解决了不同的覆盖场景下的功率控制问题，避免因为数字中继设备的上下行功率过小而导致的单通，掉话，频繁切换，以及寻呼时用户不在服务区的这类问题，同时也避免了因为数字中继设备的上下行功率过大而导致的干扰问题。

如图2所示，图2示意出了本发明一实施例的无线数字中继设备上下行增益算法，包括：

在上下行链路中需要分别考虑了无线数字中继设备的上下行增益配置。

在本发明所涉及的算法中，首先需要按照下行链路预算的目标覆盖范围确定无线数字中继设备的下行发射功率。

无线数字中继设备的下行发射功率与应用环境，以及目标覆盖范围有关，同时还需要考虑无线数字中继设备的下行天线增益，和终端的接收增益。

一般情况下，因为无线数字中继设备的目标覆盖环境为室内，所以需要采用室内传播模型。

根据传播模型可以得到相应的路径损耗。由此得到无线中继设备的下行发射功率。

下行接收功率由解调模块解调下行公共控制信道获取导频信道的RSRP。

下行通道G＝下行发射功率-下行接收功率；

对于FDD系统，上下行通道采用不同的频率进行通信，需要考虑因为频率差异而带来的路径损耗，所以在计算上行增益时，需要根据频率差异进行补偿。

上行通道增益G＝下行通道增益G+频率差异补偿系数

其中的频率差异补偿系数，可以按照一般传播模型中对频率的考虑即可。

对于TDD系统，上下行数据传输采用相同的频点分不同的时隙进行传输，不需要进行频率差异补偿，上下行通道增益相同。

如图3所示，图3示意出了本发明一实施例的增益学习机制，若无线数字中继设备中没有解调模块，在检测下行接收功率的时候因为无法解调，不能获取导频信道的RSRP，在这时，采用射频收发单元中的接收电平强度指示(RSSI)。根据RSSI在一定时间内的均值水平，作为接收信号强度。

如图4所示，图4示意出了本发明一实施例的上下行通道增益配置流程，控制单元根据该学习算法，学习得到上下行通道增益的历史规律。具体包括以下步骤：

控制单元首先根据上下行通道增益的计算值在定义的时段进行平均，得到拟合曲线。根据对无线信道环境以及对数字中继设备工作原理的分析，在一定时间范围内，增益应该是平稳的。控制单元得到所有定义时段上的上下行通道增益VS时间的表格。

上下行通道增益时间表，可以利用远程监控的方式传递给后端平台。

本发明还提出一增益配置方法，如在出厂设置中，一般将无线数字中继设备的增益配置为一个定值，例如45dB。或者配置为增益自适应配置。在增益自适应配置的状态中，可以选择自动配置，和人工配置。如果对增益自适应配置选择不，则无线数字中继设备将以默认值工作。如果增益自适应配置选择有，那么在开机后，无线数字中继设备首先根据默认值进入工作状态，同时启动接收功率检测，进入学习状态。在学习时期结束后，控制单元根据自动配置或人工配置的选项选择进行自动配置还是提示进行人工配置。如果是自动配置，控制单元利用历史规律对后续对应时段上的上下行通道增益进行配置。如果是人工配置，控制单元提示人工配置，同时把在学习状态所获取的增益VS时段表格通过远程监控或者本地监控发送给人工端口。如果在相应的时段内没有得到回应，则继续按照出厂默认值工作。

综上而言，本发明数字中继设备中的控制单元以下行信道的功率为基准，首先按照下行覆盖的要求得到无线数字放大设备对下行信号的放大增益，作为目标覆盖的基准。对于具备公共信道解调能力的数字中继设备，可以按照导频信号的强度为基准。对于无解调能力的数字中继设备，以下行接收信号强度为基准。为了得到无线数字放大设备对上行链路的增益，无线数字中继设备中的控制单元根据下行信道增益，以及上下行链路频率差异所带来的路径损耗的差值进行加权获得。以上所得到的上下行通道增益在数字中继设备启动后进行计算，并且在定义的时间周期上进行平均，得到一系列的增益序列。数字中继设备中的控制单元对于上下行的增益序列进行学习，分析出以某个定义时段为周期的变化规律，例如，一周。根据这个变化规律，在设定时间加以确认，确认完成后成为增益配置值，分别进行上下行通道的增益配置。根据所学习的变化规律，控制单元认定该增益配置有效的时长。本发明中通过对数字中继设备中上下通道的自适应增益配置，解决了不同的覆盖场景下的功率控制问题，避免因为数字中继设备的上下行功率过小而导致的单通，掉话，频繁切换，以及寻呼时用户不在服务区的这类问题，同时也避免了因为数字中继设备的上下行功率过大而导致的干扰问题。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，包括：

射频收发单元一，用于接收处理来自基站的下行信号，并对其放大处理后发送给射频收发单元二，再由射频收发单元二传输给终端；

射频收发单元二，用于接收终端上行信号，经放大处理后发送给所述射频收发单元一，再由所述射频收发单元一发送给基站；

控制模块，用于根据路径损耗的情况计算出上下行增益值列表，并将其配置于所述射频收发单元一和所述射频收发单元二。

2.根据权利要求1所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，还包括：

解调单元，用于解调下行信号，得到下行信号的公共控制信号信息并将其传给控制模块。

3.根据权利要求1所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，所述控制模块根据下行目标覆盖区域的面积和环境需求，按照一定的传播模型，进行下行路径损耗计算，从而得到无线数字中继设备的下行通道发送功率。

4.根据权利要求3所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，所述控制模块根据频率的差异对下行路径损耗进行加权，得到上行路径损耗的值。

5.根据权利要求1所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，所述控制模块根据基站业务功率配置表，得到在数字中继设备的下行目标覆盖边缘所要求支持的业务的接收功率。

6.根据权利要求1所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，所述控制模块从RF Transiver获取下行接收功率强度，用所述接收功率强度在定义时段上的平均值作为数字中继设备的接收电平。

7.根据权利要求1所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，根据无线数字中继设备下行的发射信号强度的要求和接收到基站的下行信号强度，计算数字中继设备的上下行通道增益，其中，下行通道增益为下行发射信号强度与下行接收信号强度之差，上行通道增益在下行通道增益的基础上补偿频率差异所带来的影响。

8.根据权利要求1所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，所述控制模块不断统计上下行通道增益值，获取周期性变化规律。

9.根据权利要求8所述的用于数字中继设备中增益的装置，其特征在于，所述控制模块根据时段的变化，配置相应的增益值。

10.一种用于数字中继设备中增益的方法，其特征在于，包括：

通过射频收发单元一接收处理来自基站的下行信号，并对其放大处理后发送给射频收发单元二，再由射频收发单元二传输给终端；

通过射频收发单元二接收终端上行信号，经放大处理后发送给所述射频收发单元一，再由所述射频收发单元一发送给基站；

根据路径损耗的情况计算出上下行增益值列表，并将其配置于所述射频收发单元一和所述射频收发单元二。