CN108848525A - 一种用于精确测量lte上行功率的场强测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法及装置，包括射频接收，对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，将采集的信号幅度控制到固定的幅度之内，计算出对应的增益值，存储为AGC参数；上行测量，前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据AGC参数进行AGC补偿；上行译码及加权处理，进行CRC译码，实现基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值，传递呈现给用户。本发明能够结合AGC增益值对RSRP进行补偿，使RSRP更加准确；简化AGC补偿的过程，提高系统性能；结合CRC译码的结果对测量的UL_RSRP进行加权，提高了测量的准确性。

Description

一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，本发明涉及一种适用于LTE(长期演进)系统的pusch(物理上行共享信道)导频参考信号接收功率的测量技术方案。

背景技术

随着LTE移动终端的普及，专网无线通信及其灾害搜救中对用户的精确探测，可及时准确的挽救受困的人民群众。然而实际的无线环境复杂可变，接收机接收信号受发射功率大小、收发距离远近、信号在传输媒介中会出现明显的衰落等因素，使得作用在接收机输入端的信号强度有很大的变化和起伏。为了提高系统性能，在通信接收机中通常使用自动增益控制(AGC)来保证接收机接收到的信号幅度平稳。

自由空间路径损耗计算公式Lpath＝20lg(F)+20lg(D)+32.4，其中F表示载波频率，D表示距离，在载波频率一定的情况下，路损与距离呈对数关系。根据这一原理，专网接收机可以通过pusch的导频参考信号的接收功率来对用户进行精确探测，但是在AGC的系统中，信号幅度相对平稳，导致无线接收机无法对目标进行精确的探测。因此需要在提高接收机性能的条件下，提供一种能够精确对目标用户进行精确探测的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种精确测量pusch导频参考信号接收功率的技术方案，目的在于解决在AGC系统中为了提高系统的性能，会把信号幅度缩放到一个相对稳定的幅度，进而无法精确测量pusch接收功率的问题，同时简化了参考信号接收功率的计算方法，降低了运算量。

本发明的技术方案提供一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法，包括以下步骤，

步骤1，射频接收，包括对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，将采集的信号幅度控制到固定的幅度之内，计算出对应的增益值，存储为AGC参数m；

步骤2，上行测量，包括前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据AGC参数m进行AGC补偿，得到修正后的RSRP测量结果作为测量值；

步骤3，上行译码及加权处理模块，包括进行CRC译码，实现基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值；

步骤4，将精确的上行信号功率测量值传递呈现给用户。

而且，根据AGC参数m进行AGC补偿，实现方式为，

令增益值G＝10log₁₀(2^2m)，计算UL_RSRP(n)_opt＝UL_RSRP(n)+G，UL_RSRP(n)为修正前的值，UL_RSRP(n)_opt为修正后的RSRP测量结果。

而且，简化对数运算，包括预先把AGC参数m的取值范围分成若干等分，预先计算并存储相应增益值10log₁₀(2^2m)，根据m进行AGC补偿时，根据m的值到直接取对应的增益值10log₁₀(2^2m)。

而且，基于CRC校验结果的RSRP加权处理，实现方式为，

设CRC正确的权值是α，CRC错误的权值是1-α，取一段时间内上行测量所得修正后的RSRP测量结果进行加权，计算公式如下，

其中，UL_RSRP_succ(n₁)表示CRC校验正确对应的测量值，UL_RSRP_err(n₂)表示CRC校验错误对应的测量值，N₁表示一段时间内CRC校验错误的个数，N₂表示CRC校验正确的个数，UL_RSRP_f为精确的上行信号功率测量值。

本发明还相应一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量装置，包括射频接收模块、上行测量模块、上行译码及加权处理模块，和OAM模块，

射频接收模块，用于对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，将采集的信号幅度控制到固定的幅度之内，计算出对应的增益值，存储为AGC参数m；

上行测量模块，用于前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据射频接收模块传递的AGC参数m进行AGC补偿，得到修正后的RSRP测量结果作为测量值；

上行译码及加权处理模块，用于进行CRC译码，实现基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值；

OAM模块，用于将精确的上行信号功率测量值传递呈现给用户。

而且，根据AGC参数m进行AGC补偿，实现方式为，

令增益值G＝10log₁₀(2^2m)，计算UL_RSRP(n)_opt＝UL_RSRP(n)+G，UL_RSRP(n)为修正前的值，UL_RSRP(n)_opt为修正后的RSRP测量结果。

而且，简化对数运算，包括预先把AGC参数m的取值范围分成若干等分，预先计算并存储相应增益值10log₁₀(2^2m)，根据m进行AGC补偿时，根据m的值到直接取对应的增益值10log₁₀(2^2m)。

而且，基于CRC校验结果的RSRP加权处理，实现方式为，

设CRC正确的权值是α，CRC错误的权值是1-α，取一段时间内上行测量模块所得修正后的RSRP测量结果进行加权，计算公式如下，

其中，UL_RSRP_succ(n₁)表示CRC校验正确对应的测量值，UL_RSRP_err(n₂)表示CRC校验错误对应的测量值，N₁表示一段时间内CRC校验错误的个数，N₂表示CRC校验正确的个数，UL_RSRP_f为精确的上行信号功率测量值。

本发明与现有RSRP测量方法相比，具有如下特点：

1.结合AGC系统的增益值G，对RSRP进行补偿，使RSRP更加准确；

2.简化AGC补偿的过程，使计算更简单，提高系统性能；

3.结合CRC译码的结果对测量的UL_RSRP进行加权，提高了测量的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构框图；

图2是本发明实施例流程示意图；

图3是本发明实施例测量到的UL_RSRP和距离之间的关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种应用在LTE系统中对LTE手机终端进行上行PUSCH的参考信号功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)测量的方法，主要思想是在传统场强仪基础上，增加了对上行信号场强的计算过程简化并对计算结果进行修正的过程。对上行参考信号功率的计算公式进行简化，降低了运算的复杂度，得到上行参考信号功率的结果后，根据射频模块的AGC(自动增益控制)参数，和CRC(循环冗余校验)解码的结果，对上行信号功率进行修正，获得精确的测量值。

本发明提供一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法，包括以下步骤，

步骤1，射频接收，包括对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，将采集的信号幅度控制到固定的幅度之内，计算出对应的增益值，存储为AGC参数m；

步骤2，上行测量，包括前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据AGC参数m进行AGC补偿，得到修正后的RSRP测量结果作为测量值；

步骤3，上行译码及加权处理模块，包括进行CRC译码，实现基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值；

步骤4，将精确的上行信号功率测量值传递呈现给用户。

具体实施时，可以采用软件方式实现流程的运行，也可以采用模块化方式实现相应装置。如图1所示，应用场景包括现有技术中的LTE终端，以及本发明实施例提出的场强测量装置，场强测量装置包括：射频接收模块，上行测量模块，上行译码及加权处理模块和OAM模块，射频接收模块、上行测量模块、上行译码及加权处理模块和OAM模块依次连接，射频接收模块输出AGC参数m到上行测量模块。

射频接收模块，用于对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，把采集的信号幅度控制到一个范围之内，计算出对应的增益值。

实施例中，射频接收模块完成对LTE手机终端发射的信号进行采集，完成射频信号到基带信号的转换功能，在信号过大时通过调整数控衰减器和AD(模数转换)芯片增益来降低链路增益；当信号较小时，放开数控衰减器衰减以及调大AD芯片增益来增大链路增益。实现根据接收信号幅度的大小，自动把信号幅度调整到一个固定的幅度，计算出对应的增益值，即AGC参数m，存储起来。

上行测量模块，用于前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据射频接收模块传递的AGC参数m进行AGC补偿。

所述前端处理，是将收到的无线子帧中每个SC-FDMA(单载波频分多址)符号的CP(循环移位)去除，对发送端的7.5kHz频率偏移补偿，通过FFT(快速傅里叶变换)将信号从时域转到频域。

所述信道估计，是为获得更好的估计性能，采用基于DFT的信道估计算法，对频域导频信号做信道估计，设h_est为信道估计后的信道系数。基于DFT的信道估计算法为现有技术，本发明不予赘述。

所述RSRP测量，即dmrs(导频参考信号)接收功率测量：

基于信道估计后的信道系数h_est，每个子载波的dmrs(导频参考信号)平均功率可由以下公

式计算得出，单位dbm：

公式中的h_est对应着信道估计后的信道系数。其中num_rb为rb(资源块)个数，j为rb的标号，N_RX为天线个数(N_RX＝1)，i为天线的标号，M₀为每个RB的子载波个数，k为子载波的标号。此时计算的是初始的RSRP。

计算机领域中，左移m位表示扩大了2^m倍，右移m位表示缩小2^m倍。射频接收模块已经对信号进行了放大或缩小，因此需要根据m将信号(计算所得初始的RSRP)还原。

射频接收模块传递的AGC增益参数设为m，表示缩放的bit数，正值表示信号左移了m位，负值表示信号右移了m位，为了获得精确的RSRP值，需要对信道系数h_est进行补偿后再进行计算RSRP，计算公式变为：

可进一步对公式进行化简

令增益值G＝10log₁₀(2^2m)，计算公式RSRP的公式最终可以简化为：

UL_RSRP(n)_opt＝UL_RSRP(n)+G

RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一，是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号功率的平均值。

这里计算的是上行导频参考信号功率，为了区分将修正前的值记为UL_RSRP(n)，即根据基于信道估计后的信道系数h_est计算的初始的RSRP，n用于标识第n个时刻的值。UL_RSRP(n)_opt表示修正后的值。

在工程实现中，为了获得更快的处理速度，可以进一步对对数运算作简化，设射频模块传递的AGC(自动增益控制)增益参数m∈[a,b]，a,b分别为范围的下限和上限，可以预先把m的取值范围分成N等分，把相应增益值10log₁₀(2^2m)算好存在数组中，实际计算增益值G的时候只需要根据m的值到数组中取对应的数就可以了，这样做的好处是省略了对数计算的过程，提高了运算速度。具体实施时，m的取值要求是整数，N可在[0，b-a]范围内设定取值。

上行译码及加权处理模块，用于进行CRC(循环冗余校验)译码和基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值。

所述RSRP加权处理，包括根据估计出的频域信道系数，对12列数据符号进行信道均衡、解调、解扰的操作，最后进行比特译码和CRC校验，得到CRC译码的结果，可以认为CRC校验正确时UL_RSRP测量可信度比较高，CRC校验错误时UL_RSRP测量的可信度较低。因此可以根据CRC校验的结果对UL_RSRP测量值进行加权，设CRC正确的权值是α，CRC错误的权值是1-α，取一段时间内测量的RSRP值加权(α的权值可调，例如在实施例的实际测试过程中α＝0.7)，计算公式为：

UL_RSRP_succ(n₁)表示CRC校验正确对应的测量值，UL_RSRP_err(n₂)表示CRC校验错误对应的测量值。N₁表示一段时间内CRC校验错误的个数，N₂表示CRC校验正确的个数，n₁＝1，2，…，N₁，n₂＝1，2，…，N₂。计算使用的对应的测量值是采用修正后的UL_RSRP(n)_opt，得到最终精确的上行信号功率测量值UL_RSRP_f。

OAM(操作，维护，管理)模块，用于根据上报的RSRP值图形化呈现给用户。具体实施时，OAM模块可以通过wifi跟手机通信，将所得精确的上行信号功率测量值上报给手机，可以通过相应的手机软件显示。

图2是本发明实施例中RSRP测量的全流程，本实施例的具体实例中，LTE系统带宽为5MHz，上行子帧指定为子帧2，步骤如下：

1.AGC增益值的计算，具体计算方法可以分为以下两个步骤

1)根据射频端AGC参数的取值范围，把取值范围分成N等分，预先计算好增益值10log₁₀(2^2m)，把算好的值放在一个数组agc_aray[N]中；

2)以一个无限帧10ms为周期，每10ms获取一次射频端的AGC参数m，根据m值在数组agc_aray中查找到对应的增益值G。

2.已经获取同步位置，取一个无限帧10ms的数据，根据LTE协议，5M带宽下，一个无限帧的数据长度为10ms，76800个点，把数据存在内存中。

3.前端处理操作：根据上层的配置，设上行数据在第k(0≤k≤13)个子帧中，数据的起始点应该为7680*k，长度为7680个点。取出子帧k的数据后开始做前端处理，包括：去除该上行子帧每个SC-FDMA符号的循环前缀，对上行发送端的7.5KHz频偏补偿，进行FFT变换将时域信号转换到频率信号，最后根据频域起始位置和长度进行解映射，提取PUSCH的两列导频符号，以及12列数据符号；

4.对提取的频域导频信号做信道估计，为获得更好的估计性能，采用基于DFT的信道估计算法，得到频域信道估计的系数h_est；

5.RSRP测量：根据步骤4估计出的信道系数，根据公式：

求得修正前的UL_RSRP，记为UL_RSRP(n)。

6.UL_RSRP功率补偿：根据步骤1的AGC增益值G，对UL_RSRP进行功率补偿，公式为UL_RSRP(n)_opt＝UL_RSRP(n)+G，n表示第n个10ms。

7.数据解码：根据步骤4估计出的频域信道系数，对12列数据符号进行信道均衡、解调、解扰的操作，最后进行比特译码和CRC校验，得到CRC检错的结果；

8.CRC加权处理：根据步骤7的CRC校验结果，对1s内的UL_RSRP(10ms计算一次一共100个RSRP)进行加权处理，公式为：

UL_RSRP_succ(n₁)表示CRC校验正确对应的测量值，UL_RSRP_err(n₂)表示CRC校验错误对应的测量值。

实际外场测试中，用以上方法测量到的UL_RSRP和距离之间的关系如图3，其中对数(UL_RSRP)是理论曲线，指自由空间路径损耗计算公式Lpath＝20lg(F)+20lg(D)+32.4，自由空间路径损耗与路径呈对数关系。通过与实际测量的RSRP值做对比，可见用此方法计算的UL_RSRP有效可靠。

具体实施时，本领域技术人员可采用计算机软件方式实现以上流程的自动运行。

以上所述仅为本发明的实施例之一，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，射频接收，包括对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，将采集的信号幅度控制到固定的幅度之内，计算出对应的增益值，存储为AGC参数m；

步骤2，上行测量，包括前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据AGC参数m进行AGC补偿，得到修正后的RSRP测量结果作为测量值；

步骤3，上行译码及加权处理模块，包括进行CRC译码，实现基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值；

步骤4，将精确的上行信号功率测量值传递呈现给用户。

2.根据权利要求1所述用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法，其特征在于：根据AGC参数m进行AGC补偿，实现方式为，

令增益值G＝10log₁₀(2^2m)，计算UL_RSRP(n)_opt＝UL_RSRP(n)+G，UL_RSRP(n)为修正前的值，UL_RSRP(n)_opt为修正后的RSRP测量结果。

3.根据权利要求2所述用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法，其特征在于：简化对数运算，包括预先把AGC参数m的取值范围分成若干等分，预先计算并存储相应增益值10log₁₀(2^2m)，根据m进行AGC补偿时，根据m的值到直接取对应的增益值10log₁₀(2^2m)。

4.根据权利要求1或2或3所述用于精确测量LTE上行功率的场强测量方法，其特征在于：基于CRC校验结果的RSRP加权处理，实现方式为，

设CRC正确的权值是α，CRC错误的权值是1-α，取一段时间内上行测量所得修正后的RSRP测量结果进行加权，计算公式如下，

其中，UL_RSRP_succ(n₁)表示CRC校验正确对应的测量值，UL_RSRP_err(n₂)表示CRC校验错误对应的测量值，N₁表示一段时间内CRC校验错误的个数，N₂表示CRC校验正确的个数，UL_RSRP_f为精确的上行信号功率测量值。

5.一种用于精确测量LTE上行功率的场强测量装置，其特征在于：包括射频接收模块、上行测量模块、上行译码及加权处理模块，和OAM模块，

射频接收模块，用于对LTE基站发射的信号及LTE手机终端发射的信号进行采集，将采集的信号幅度控制到固定的幅度之内，计算出对应的增益值，存储为AGC参数m；

上行测量模块，用于前端处理、信道估计和RSRP测量，并根据射频接收模块传递的AGC参数m进行AGC补偿，得到修正后的RSRP测量结果作为测量值；

上行译码及加权处理模块，用于进行CRC译码，实现基于CRC校验结果的RSRP加权处理，获取精确的上行信号功率测量值；

OAM模块，用于将精确的上行信号功率测量值传递呈现给用户。

6.根据权利要求5所述用于精确测量LTE上行功率的场强测量装置，其特征在于：根据AGC参数m进行AGC补偿，实现方式为，

令增益值G＝10log₁₀(2^2m)，计算UL_RSRP(n)_opt＝UL_RSRP(n)+G，UL_RSRP(n)为修正前的值，UL_RSRP(n)_opt为修正后的RSRP测量结果。

7.根据权利要求6所述用于精确测量LTE上行功率的场强测量装置，其特征在于：简化对数运算，包括预先把AGC参数m的取值范围分成若干等分，预先计算并存储相应增益值10log₁₀(2^2m)，根据m进行AGC补偿时，根据m的值到直接取对应的增益值10log₁₀(2^2m)。

8.根据权利要求4或5或6所述用于精确测量LTE上行功率的场强测量装置，其特征在于：基于CRC校验结果的RSRP加权处理，实现方式为，

设CRC正确的权值是α，CRC错误的权值是1-α，取一段时间内上行测量模块所得修正后的RSRP测量结果进行加权，计算公式如下，

其中，UL_RSRP_succ(n₁)表示CRC校验正确对应的测量值，UL_RSRP_err(n₂)表示CRC校验错误对应的测量值，N₁表示一段时间内CRC校验错误的个数，N₂表示CRC校验正确的个数，UL_RSRP_f为精确的上行信号功率测量值。