CN108882288A - 一种lte上行能量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于移动通信技术领域，公开了一种LTE上行能量测量方法，包括：探测设备通过扫频获取用户设备驻留公网的公网信息；探测设备与公网进行空口同步；探测设备获取公网下行数据解码PCFICH获得CFI值，盲检PDCCH，获取上行调度信息；探测设备根据HARQ机制获取上行调度信息的上行数据；探测设备根据上行数据对用户设备的上行能量进行测量。本发明解决了现有定位测量方法中需要目标用户设备接入伪基站才能开启能量测量，测量距离较短，测量容易被目标用户感知，探测设备的体积和功耗较大，且在跟踪定位目标用户设备的过程中容易对其他用户设备造成干扰的问题。

Description

一种LTE上行能量测量方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种LTE上行能量测量方法。

背景技术

近年来，随着LTE技术的大力发展，LTE终端获得广泛的普及，无线网络环境以及技术的复杂使得公安机关在犯罪的抓捕和灾害中对受困群众的精确定位变得更加困难。

在现有的公安定位系统中，广泛采用的是通过建立伪站，使目标用户设备(目标UE)重选入伪站，然后在对目标UE进行上行能量的测量来达到跟踪定位，此种方法的缺点包括：(1)建立的伪站需要和公网同频，这样造成的同频干扰会使公网中的其他UE受到很大的干扰，影响其他UE的用户体验。(2)目标UE重选入伪站后，此目标UE将丧失通话、上网等很多功能，容易被目标用户感知到。(3)为了使目标UE重选入伪站，需要伪站具有较大的发射功率，这样会导致定位系统体积和功耗都比较大。(4)为了保证目标UE重选入伪站，需要目标UE检测到的当前伪站功率要高于公网功率至少3db以上，这样就导致了定位范围和距离的缩短。综上，现有技术存在诸多缺点，因此急需提供一种上行能量的测量方法来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种LTE上行能量测量方法，适用于TDD和FDD，目的在于解决现有定位测量方法中需要目标UE接入伪基站才能开启能量测量，测量距离较短，测量容易被目标用户感知，探测设备的体积和功耗较大，且在跟踪定位目标UE的过程中容易对其他UE造成干扰的问题。

本发明提供了一种LTE上行能量的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、探测设备通过扫频获取用户设备驻留公网的公网信息；

步骤2、所述探测设备与所述公网进行空口同步；

步骤3、所述探测设备获取公网下行数据解码PCFICH获得CFI值，盲检PDCCH，获取上行调度信息；

步骤4、所述探测设备根据HARQ机制获取所述上行调度信息的上行数据；

步骤5、所述探测设备根据所述上行数据对用户设备的上行能量进行测量。

优选的，所述步骤1中的所述公网信息包括：公网的PCI信息、广播信息、系统消息。

优选的，所述步骤2包括以下步骤：

所述探测设备接收所述公网的下行信号；

获得所述探测设备与所述公网的时延值；

根据所述时延值调整所述探测设备的时延，使所述探测设备收到的上下行数据与所述公网保持同步。

优选的，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、取接收到的一帧公网下行数据，对所述下行数据进行前端处理，得到待解映射数据；

步骤3.2、对所述待解映射数据进行信道估计，得到信道系数；

步骤3.3、解码PCFICH，得到CFI值，获取PDCCH占用的符号数；

步骤3.4、根据所述CFI值进行PDCCH译码。

优选的，所述步骤3.1中的所述前端处理包括：频偏补偿、去CP、FFT、频域倒谱处理。

优选的，所述步骤3.3中的所述解码PCFICH包括：对PCFICH数据进行解映射、均衡、解调、解扰、译码、CRC判决。

优选的，所述步骤3.4包括以下步骤：

步骤a、根据所述CFI值解映射PDCCH数据；

步骤b、对解映射后的数据进行均衡处理；

步骤c、对均衡处理后的数据进行解交织处理；

步骤d、对解交织处理后的数据进行解调处理；

步骤e、获取目标UE RNTI，根据所述目标UE RNTI对解调处理后的数据进行解扰处理；

步骤f、对解扰处理后的数据用DCI format 0的长度进行盲检；

步骤g、进行CRC校验，如果CRC校验没有通过，则进行下一次的盲检；如果22次盲检的CRC校验均没有通过，则回到步骤3.1，进行新一轮计算；如果CRC校验正确，则译码通过，进入步骤h；

步骤h、解析DCI format 0数据，获取上行PUSCH调度信息。

优选的，所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1、生成PUSCH本地DMRS数据；

步骤5.2、对获取的上行数据进行前端处理；

步骤5.3、提取PUSCH信道的DMRS数据，对DMRS信号进行频偏补偿；

步骤5.4、将所述本地DMRS数据和进行频偏补偿后的PUSCH DMRS数据进行相关处理；

步骤5.5、对相关处理后的数据进行频偏估计，得到频偏估计值，作为下一次频偏补偿值；

步骤5.6、对相关处理后的数据进行信道估计，得到DMRS信号的信道系数；

步骤5.7、计算DMRS信号的所述信道系数的功率，获得每个RE的平均功率，将所述功率转换成dBm，补偿前级处理的缩放增益，得到最终DMRS的能量。

优选的，所述步骤5.2中的所述前端处理包括：去循环前缀、7.5KHZ频移、DFT变换到频率。

优选的，所述步骤5.6中的所述信道估计采用基于DFT的信道估计算法。

本发明与现有的上行能量测量方法对比，具有如下特点：

本发明提供的LTE上行能量测量方法对用户设备进行测量的过程中，用户设备保持驻留在公网，探测设备通过扫频模块获取公网信息；探测设备接收公网下行数据，进行空口同步，保证探测设备与公网下行同步；获取公网下行数据，解调PCFICH，根据从服务器获得的UE RNTI和计算的CFI值，解码PDCCH，获得用户设备的上行调度信息；根据LTE的HAQR机制，获取对应调度的TDD或者FDD的上行数据；根据上行调度信息对用户设备进行精确的上行能量测量。

本发明不需要目标UE(被测UE)接入到伪基站，因此目标UE没有任何感知，便于测量流程的成功完成；本发明没有发射端，不会有同频或者异频的信号发射出去，因此在对目标UE进行上行能量测量的过程中不会对公网中的其他UE造成干扰；本发明进行上行能量测量的过程中，UE一直驻留在公网，公网的覆盖范围即为测量的范围，扩大了测量距离；本发明通过解析公网系统消息可以获得生成UE DMRS信号的参数，通过DMRS很强的自相关特性，在上行能量时能有效滤除其他同频UE和外界的干扰，使计算的能量值更精确反应出目标UE的位置，因此本发明具有较强的抗干扰能力；本发明同时适用于TDD和FDD两种制式；本发明的实现复杂度低，不需要发射端，可以有效的减小设备的功耗和体积，使设备做到便携式，有利于节约成本，利于工程实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例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个实施例，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是本发明实施例提供的一种LTE上行能量测量方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种LTE上行能量测量方法中探测设备与公网实现空口同步的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种LTE上行能量测量方法中PDCCH译码的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种LTE上行能量测量方法中TDD的上行HARQ图；

图5是本发明实施例提供的一种LTE上行能量测量方法中FDD的上行HARQ图；

图6是本发明实施例提供的一种LTE上行能量测量方法中根据上行调度测量上行DMRS能量的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种应用于LTE FDD和TDD移动通信系统中对LTE终端进行上行能量测量的方法。不同于其他测量方法，本发明中目标用户设备仍然驻留在公网，通过扫频模块获取公网信息后，探测设备接收公网的下行数据，先进行空口同步，保证探测设备与公网下行同步；获取公网用户设备下行数据，解码PCFICH，获取CFI值，解码PDCCH，获得公网中用户设备的上行调度信息，根据LTE的HAQR机制，获取对应调度的TDD或者FDD的上行数据，根据上行调度信息对公网中的用户设备进行精确的上行能量测量。本发明利用扫频模块获取公网系统消息SIB2中的解调参考信号的cycleshift值和DIC format0中携带的解调参考循环移位值可以生成目标用户设备的PUSCH本地DMRS信号，利用DMRS信号良好的自相关和互相关特性，通过本地DMRS信号与接收到的DMRS信号的相关，以及对导频信号的频偏估计和补偿，能够有效的抵抗同频信号以及干扰信号对目标用户设备信号的干扰。本发明在公网覆盖的范围内，只要UE能够驻留在公网均可以进行UE上行能量的测量，有效的提高了测量距离。

本发明提供了一种LTE上行能量的测量方法，基于在LTE系统中已知驻留在公网UERNTI的上行能量测量方法包括以下步骤：

1.扫频模块获取公网信息

扫频模块扫描以存在公网的LTE小区，获取UE驻留公网的PCI、广播信息、系统消息等信息，通过广播信息和系统消息得到公网的带宽，天线配置，以及解调参考信号的cyclicShift值，对于TDD-LTE，还将获取子帧配比等信息。

2.空口同步

使探测设备与UE驻留公网保持同步。探测设备接收公网下行信号，测量与公网的时延值TA。调整探测设备时延，使探测设备收到的上下行数据与公网保持同步。这样探测设备获取到的第一帧数据即为子帧0的数据；

3.解码下行PDCCH，获取上行调度信息

根据从扫频模块获得的公网MIB信息和系统消息，解码下行数据，用DCI format 0的长度盲检测PDCCH，CRC正确，则译码成功，之后解析DCI format 0的内容，获取上行调度信息。

此步骤进一步包含如下步骤：

3.1、取接收到的一帧(1ms)公网下行数据，对下行数据进行前端处理，包括频偏补偿，去CP，FFT和频域倒谱处理，得到频域待解映射数据；

3.2、对3.1步骤中生成的待解映射数据进行信道估计，生成信道系数；

3.3、解码PCFICH，得到CFI值，获取PDCCH占用几个符号；

3.4、根据3.3中获得的CFI值，解映射PDCCH数据，进一步来盲检PDCCH，如果CRC正确，则译码通过。

其中，PDCCH译码进一步包含如下步骤：

步骤a：根据步骤3.3中获得的CFI值解映射PDCCH数据；

步骤b：对解映射后的数据进行均衡处理；

步骤c：对均衡后的数据做解交织处理；

步骤d：对解交织后的数据进行解调，

步骤e：用已知的UE RNTI对解调后的数据进行解扰；

步骤f：对解扰后的数据用DCI format 0的长度进行盲搜，包括UE专属空间和公共空间，最多进行22次检测，在每一次盲检中均进行解速率匹配和维特比译码；

步骤g：进行CRC校验，如果此次盲检CRC没有通过则进行下一次的盲检，如果22次检测均CRC错误，则回到步骤3.1进行新一轮运算；如果CRC正确，则译码通过，进入步骤h；

步骤h：解析DCI format 0数据，获取上行PUSCH调度信息，如RB起始位置和长度，解调参考信号的循环移位值等；

4、获取上行数据

根据TDD和FDD上行HARQ的机制，获取步骤3中解析到的对应上行授权的上行数据；

5、PUSCH上行能量测量。

用PUSCH信道的DMRS数据进行上行能量测量。

此步骤进一步包含如下步骤：

5.1、根据步骤1中扫频模块获取的参数信息，生成PUSCH本地DMRS数据；

5.2、对获取的上行数据进行前端处理；

5.3、提取PUSCH信道的DMRS数据，进一步的对DMRS信号进行频偏补偿，补偿的频偏值为前一次测量的频偏值，初始频偏值为0；

5.4、将生成的本地DMRS数据和进行频偏补偿后的PUSCH DMRS数据进行相关；

5.5、对相关后的数据进行DFT信道估计，得到信道系数；

5.6、计算信道计数的功率，获得每个RE的平均功率，在将功率转换成dBm，进一步的，为了使结果更精确，可以补偿前级处理(数据接收时的缩放，各级DFT、IDFT变化的缩放)的缩放增益得到最终DMRS的能量即RSRP值。

重复步骤3、步骤4、步骤5可连续测量上行能量。根据测量到的上行能量值，可应用于UE的跟踪定位。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

附图1为本发明实施例的上行能量测量方法流程图，该方法包含如下步骤：

1.扫频模块获取公网信息

扫频模块扫描已存在公网的LTE小区，获取UE驻留公网的PCI、广播信息和系统消息等信息，通过广播信息和系统消息得到公网的带宽，天线配置，以及解调参考信号的cyclicShift值，这些参数将用于上行能量的精确测量。

扫描功能的实现可以是探测设备自带的扫频模块，也可以是手持或者便携式的扫频仪等设备。

根据扫频获取的公网带宽、天线配置和LTE制式等信息，配置探测设备，使探测设备工作在和公网相同的带宽、频点、天线数。以20M两天线配置为例，对后面的实施步骤详细说明。

2.空口同步使探测设备和公网保持下行同步

空口同步的目的是使探测设备与UE驻留公网保持下行同步。同步流程参见附图2。探测设备接收公网20ms下行信号共307200*2个数据，测量与公网的时延值TA。调整探测设备时延，使探测设备收到的上下行数据与公网保持同步。进而保证了探测设备接收到的第一帧数据即为子帧0的数据。结合附图2空口同步的流程，空口同步包括如下步骤：

2.1、先取获取的公网10ms的下行数据即307200个数据，对获取的数据进行16倍下采样。下采样满足采样频率不变采样点数可以满足小区搜索要求的情况下，减少相关计算的复杂度；

2.2、对下采样的数据进行主同步PSS信号搜索，获得主同步信号的5ms同步位置和组内ID的集合；

2.3、根据步骤2.2获得的主同步信号的位置推算出辅同步信号SSS的位置，使用PSS和SSS信号联合估计获取频偏估计值；

2.4、使用步骤2.3计算得到的频偏值，对子帧0、1、5、6号子帧的符号0和符号7共8个符号的数据进行频偏补偿；

2.5、对进行频偏补偿后的符号上的CRS信号，用CRS循环检测的方法获取10ms同步；

2.6、用获得的同步TA对探测设备进行时延校准，使探测设备和公网保持空口同步。以20M为例TA的范围在0～307199个点之间，LTE的采样率为30.72*10⁶可以计算出TA具体的ms数；

3.解码下行PCFICH和PDCCH数据获取上行调度信息

根据从扫频模块获得的公网MIB信息和系统消息，解码下行PDCCH数据。此过程可参见附图3。用DCI format 0的长度盲检测PDCCH，若CRC正确，则译码成功，之后解析DCIformat 0的内容，获取上行调度信息。

此步骤进一步包含如下步骤：

3.1、取接收到的一帧公网下行数据，对下行数据进行前端处理(包括频偏补偿，去CP、FFT、频域倒谱处理)，得到频域待解映射的数据；

3.2、对3.1步骤中生成的待解映射数据进行信道估计，生成信道系数，此步骤中的信道系数为下行的信道系数；进一步的，做信道估计前，根据扫频获取的PCI值来生成本地参考信号CRS数据；然后对单个子帧内接收到的CRS数据和本地生成的CRS数据进行相关。为了获得更好的估计性能，采用基于DFT的信道估计算法，获得CRS的信道系数，对信道系数采用时域线性插值的方法，获得CRS所在符号的全带宽的信道系数，然后通过符号0和符号4采用频域和时域线性插值的方法获得符号1、2、3的信道系数。时隙0与时隙1方法相同，用符号7和符号11采用线性插值的方法获得符号8、9、10的信道系数，用符号4和符号7采用线性插值的方法获得符号5、6的信道系数，用符号11采用线性插值的方法获得12、13的信道系数，这样得到全带宽所有RE上的信道系数；

3.3、解码PCFICH，得到CFI数据，获取PDCCH占用的符号数。解码PCFICH包括对PCFICH数据的解映射，均衡，解调，解扰，译码，CRC判决；即解码PCFICH包含了解映射即获取PCHICH的16个IQ数据，根据前一步信道估计计算的信道系数进行均衡，解调，解扰，译码，CRC判决。CRC正确，即获得译码结果，从而知道CFI值是1、2、3这三者中的哪一个，进而知道了PDCCH占用几个符号；

3.4、根据3.3中获得的CFI值，解映射PDCCH数据，进一步来盲检PDCCH，如果CRC正确，则译码通过。PDCCH译码流程参见附图3。

更进一步的PDCCH译码详细过程包含如下步骤：

步骤a：根据步骤3.3中获得的CFI值解映射PDCCH数据；

步骤b：对解映射后的数据进行SFBC信道均衡处理；

步骤c：对均衡后的数据做解交织处理；

步骤d：对解交织后的数据进行解调，

步骤e：用从服务器端获取的目标UE RNTI对解调后的数据进行解扰；

步骤f：解扰后的数据用DCI format 0的长度进行盲搜，包括UE专属空间和公共空间，最多进行22次检测，在每一次盲检中均进行解速率匹配和维特比译码；

步骤g：进行CRC校验，如果此次盲检CRC没有通过则进行下一次的盲检，如果22次检测均CRC错误，则回到步骤3.1进行新一轮计算；如果CRC正确，则译码通过，进入步骤h；

步骤h：解析DCIformat 0数据，获取上行PUSCH调度信息，得到RB起始位置和长度，解调参考信号的循环移位值，为后面的上行能量测量做准备。

4.获取对应上行调度的上行数据

根据TDD和FDD上行HARQ的机制，获取步骤3中解析到的对应上行授权的上行数据。TDD根据子帧配比，以及解析到的PDCCH所在子帧则可推算出上行数据所在的子帧号，如附图4中以子帧配比2为例所示的上行HARQ机制。FDD为自适应HARQ，上行调度信息的下发和数据固定相差4个子帧，如附图5所示；

5.根据上行调度测量上行DMRS能量。

用PUSCH信道的DMRS数据进行上行能量测量，流程参见附图6。此步骤进一步包含如下步骤：

5.1、根据步骤1中扫频模块获取的参数信息，参考3GPP 36.211协议的公式生成PUSCH本地DMRS数据；

5.2、对获取的上行数据进行前端处理，包括去循环前缀、7.5KHZ频移、DFT变换到频率；

5.3、提取PUSCH信道的两列DMRS数据，为了使能量测量更精准，优选对DMRS信号进行频偏补偿，补偿的频偏值为上一次测量的频偏值，初始频偏值为0；

5.4、将生成的本地DMRS数据和进行频偏补偿后的PUSCH DMRS数据进行相关；

5.5、将相关后的数据进行频偏估计，得到频偏估计值，作为下一次频偏补偿值；

5.6、对相关后的数据进行信道估计，为了使估计性能更优，采用基于DFT的信道估计算法进行信道估计，得到两列导频即DMRS信号的信道系数；此处的信道系数是上行的信道系数；

5.7、计算信道系数的功率，获得每个RE的平均功率，在将功率转换成dBm，为了使结果更精确，优选的可以补偿前级处理(数据接收时的缩放，各级DFT、IDFT变化的缩放)的缩放增益得到最终DMRS的能量即RSRP值。

重复步骤3、4、5可连续测量上行能量。根据测量得到的上行能量值，可应用于UE的跟踪定位。

进一步的为了防止驻留在公网的UE处于IDEL态，可以通过对UE进行连续哑呼的方式获取连续的UE上行数据，达到快速精确测量的目的。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种LTE上行能量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、探测设备通过扫频获取用户设备驻留公网的公网信息；

步骤2、所述探测设备与所述公网进行空口同步；

步骤3、所述探测设备获取公网下行数据解码PCFICH获得CFI值，盲检PDCCH，获取上行调度信息；

步骤4、所述探测设备根据HARQ机制获取所述上行调度信息的上行数据；

步骤5、所述探测设备根据所述上行数据对用户设备的上行能量进行测量。

2.根据权利要求1所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤1中的所述公网信息包括：公网的PCI信息、广播信息、系统消息。

3.根据权利要求1所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

所述探测设备接收所述公网的下行信号；

获得所述探测设备与所述公网的时延值；

根据所述时延值调整所述探测设备的时延，使所述探测设备收到的上下行数据与所述公网保持同步。

4.根据权利要求1所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、取接收到的一帧公网下行数据，对所述下行数据进行前端处理，得到待解映射数据；

步骤3.2、对所述待解映射数据进行信道估计，得到信道系数；

步骤3.3、解码PCFICH，得到CFI值，获取PDCCH占用的符号数；

步骤3.4、根据所述CFI值进行PDCCH译码。

5.根据权利要求4所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤3.1中的所述前端处理包括：频偏补偿、去CP、FFT、频域倒谱处理。

6.根据权利要求4所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤3.3中的所述解码PCFICH包括：对PCFICH数据进行解映射、均衡、解调、解扰、译码、CRC判决。

7.根据权利要求4所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤3.4包括以下步骤：

步骤a、根据所述CFI值解映射PDCCH数据；

步骤b、对解映射后的数据进行均衡处理；

步骤c、对均衡处理后的数据进行解交织处理；

步骤d、对解交织处理后的数据进行解调处理；

步骤e、获取目标UE RNTI，根据所述目标UE RNTI对解调处理后的数据进行解扰处理；

步骤f、对解扰处理后的数据用DCI format 0的长度进行盲检；

步骤g、进行CRC校验，如果CRC校验没有通过，则进行下一次的盲检；如果22次盲检的CRC校验均没有通过，则回到步骤3.1，进行新一轮计算；如果CRC校验正确，则译码通过，进入步骤h；

步骤h、解析DCI format 0数据，获取上行PUSCH调度信息。

8.根据权利要求1所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1、生成PUSCH本地DMRS数据；

步骤5.2、对获取的上行数据进行前端处理；

步骤5.3、提取PUSCH信道的DMRS数据，对DMRS信号进行频偏补偿；

步骤5.4、将所述本地DMRS数据和进行频偏补偿后的PUSCH DMRS数据进行相关处理；

步骤5.5、对相关处理后的数据进行频偏估计，得到频偏估计值，作为下一次频偏补偿值；

步骤5.6、对相关处理后的数据进行信道估计，得到DMRS信号的信道系数；

步骤5.7、计算DMRS信号的所述信道系数的功率，获得每个RE的平均功率，将所述功率转换成dBm，补偿前级处理的缩放增益，得到最终DMRS的能量。

9.根据权利要求8所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤5.2中的所述前端处理包括：去循环前缀、7.5KHZ频移、DFT变换到频率。

10.根据权利要求8所述的LTE上行能量测量方法，其特征在于，所述步骤5.6中的所述信道估计采用基于DFT的信道估计算法。