CN1744452A - 移动通信系统中实时计算路径损耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TD－SCDMA移动通信系统中实时计算路径损耗的方法，其特征在于基站接收用户设备发射的信号，并根据先前信号的经验值或测试值确定一个指数N，并用对该指数N对用户设备的发射信号进行放大、衰减或维持，计算放大、衰减或维持后的信号在多个帧中的平均路径损耗值，使该平均路径损耗值落在系统对该数据所规定的范围之中；再利用上述N值，将其还原为真实的路径损耗值，供功率控制所用。指数N可以在随后一直不变，也可以每经一定数目的帧时更新一次。

Description

移动通信系统中实时计算路径损耗的方法

(一)技术领域

本发明涉及一种在移动通信系统中由基站进行功率控制的方法；更确切地说，涉及一种在TD-SCDMA等动通信系统中由基站对通信信号的路径损耗进行计算，以用于随后的功率控制的方法。

(二)背景技术

在TD-SCDMA(时分同步码分多址)移动通信系统中，无线信道的路径损耗对于基站评价无线环境，进而进行信号切换是非常重要的。信号的路径损耗可以用

下面的公式来表示：

         P_pathloss＝P_RXP-P_TXP                          (1.1)

其中P_RXP为基站的接收功率，P_TXP为用户设备的发射功率。上述的路径损耗可以用功率的绝对值dBm表示，也可以用功率的相对值dB来表示。例如，在目前的TD-SCDMA系统规范中，P_TXP的范围为[-50dBm，33dBm]，P_RXP的范围为[-120，-30]，因此作为二者之差的路径损耗的范围为[-153dB，0dB]。

对于基站来说，相对于上述路径损耗的瞬时值而言，路径损耗在一段时间内的平均值更为重要。因此，必须得到这个平均值。理论上，路径损耗的平均值可以用下面的公式来表示：

            X_PL(n)＝X_RXP(n)/X_TXP(n)                    (1.2)

其中X_RXP为基站一侧的线性化的接收功率；X_TXP为用户设备一侧的线性化的发射功率。对实际的移动通信系统而言，需要综合考虑用户的通信需求以及系统的设备造价等因素，规定一个适当大小的数据范围。该范围应容纳通常的数据取值，又不使系统的价格因之而高得使人无法承受。例如，在TD-SCDMA系统中，通常用一个32位的二进制数据来表示实际的发射功率，其所能支持的范围相应地为96dB。当然，如果实际的路径损耗范围大于96dB，该数据格式就无法正确地表示该路径损耗值了。

为解决这个问题，技术人员一般采用增加数据位长度的方法。比如，如果32位不足以表示该路径损耗，就采用64位的数字来计算这样大的路径损耗，使路径损耗的容许范围扩大192dB。这样，就可以支持更大范围的路径损耗了。但是，扩大数据位有一个缺点，处理数据时基站需要占用更多的内存，同时需要更长的计算时间。

(三)发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在TD-SCDMA移动通信系统中实时计算路径损耗的方法，通过对基站所接收的用户设备的信号发射功率做出放大、衰减或维持，以使变换后的信号发射功率值落在系统为该值所规定的范围内，便于其后进行功率控制。

根据本发明的一个方面，本发明公开了一种TD-SCDMA移动通信系统中实时计算路径损耗的方法，其特征在于：

(1)基站接收用户设备发射的信号，并根据先前信号的经验值或测试值确定一个指数N，并用对该指数N对用户设备的发射信号进行放大、衰减或维持，计算放大、衰减或维持后的信号在多个帧中的平均路径损耗值，使该平均路径损耗值落在系统对该数据所规定的范围之中；

(2)再利用上述N值，将该平均路径损耗值还原为真实的路径损耗值，供功率控制所用。

根据本发明的一个进一步的方面，基站可以在初始时确定一个指数N，此指数在随后的各帧中保持不变；基站也可以在初始时确定一个指数N，此指数在随后一定数目的帧中保持不变，每经过该一定数目的帧，更新一次指数N。

根据本发明的一个进一步的方面，基站还可以在每一个信号帧都确定一个指数N。

所述的N值可以是一个根据经验的估计值。例如，基站在起始时把XTXP设置为[-50dBm，33dBm]中间的一个值，例如-5dBm。经过一段时间(多个时隙)后，如果信道环境不理想，则基站需要根据接收值不理想这种情况，要求用户设备加大发射功率。反之，如果信道环境好得超乎想象，则可以根据情况要求用户设备适当降低发射功率，以节省用户设备的能耗。

例如，按照本发明的一个方面，当P_TXP大得超过该96dB的范围时，先把P_TXP降低N dB，得到一个相对较低的、落在系统能够处理的范围之中的P_TXP′，，然后根据这个P_TXP′，值计算出路径损耗的线性值。得到平均的路径损耗值以后，再把它转换为一个相应的对数值，加上一个NdB，得到还原后的、真实的平均路径损耗值。

由于平均路径损耗较之瞬时的路径损耗重要，技术人员更希望在确定N值时就能使其后计算出的、处理后的平均路径损耗值落在系统设定的96dB的范围时。但在实现中，实际是根据信号的大小和所要采用的发射能量的循环取值模式，先确定一个N值，使经该值处理后的当前的路径损耗瞬时值落在上述范围内，再计算出多个帧的处理后的路径损耗平均值，再用指数N还原出真实的平均路径损耗值。

上面所述的用户设备的发射能量的循环取值模式可以是多帧(例如15个帧)的循环取平均；也可以是递归法取平均，例如下式表示的递归法取平均：

${\stackrel{\‾}{P}}_n=\mathrm{\ρ}\stackrel{\‾}{P_{n-1}}+(1-\mathrm{\ρ})P_n$

其中ρ值为权重，可根据网络需要及信道情况对当前帧用户设备的发射功率与上一帧的功率取适当的权重。

由于此方法能支持96dB的信号范围，而且该范围的上限和下限可以由指数N来决定，即该范围为[-(N+96)dB，-NdB]。如果指数N不是一个固定大小的数值，而是一个当前用户设备的发射功率以及基站所接收的功率而动态改变的数值，那么我们就能使路径损耗的测量范围大于96dB。

在计算线性路径损耗的过程中，可以逐帧地计算路径损耗。当路径损耗为一个非常小或非常大的数据(例如0或0xffffffff，即32个位数都为1)时，很显然该真实的路径损耗处于[-(N+96)dB，-NdB]的范围之外。

在这种情况下，作为本发明的一个进一步的方面，为正确的计算路径损耗，可以把N值更新为N`值，以使当前真实的路径损耗处于上述96dB的范围内。

改变了N值以后，已经计算并存储的平均的路径损耗值也应根据N和N`的数值而加以改变。

采用了本发明所提出的新方法后，基站中应将N值作为一个额外的指数加以记录，用该指数来表示真实的用户设备发射功率与所用来计算路径损耗的真实功率之间的的差别。

N值可以在各帧中保持不变，以使对路径损耗的处理更为简单。也可以每隔数帧(例如15帧)更新一次。还可以在每个帧都对该值进行一次检测，并且当一些极端值出现时可以随之动态地在每帧改变该N值。这种方法可以保证处理后的路径损耗处于系统为该数据所设定的范围内。

在本发明的方法中，也需要记录计算线性路径损耗所需的一个新的用户设备发射功率P_TXP′。该值随数据N的改变也改变。

(四)具体实施方式

下面给出一个TD-SCDMA移动通信系统中进行路径损耗计算和校正的例子。

(1)当基站在一开始得到用户设备的发射功率P_TXP并测量到基站的接收功率P_RXP时，根据P_TXP以及P_RXP的值确定一个指数N。指数N的确定标准是使当前真实的路径损耗落在[-(N+96)dB，-NdB]的范围之中。然后用用户设备的发射功率来计算相对于基站的一个路径损耗值：

$X_{\mathrm{TXP}}^{\′}={X_{\mathrm{TXP}}/\left(10\right)}^{N/10}---(5.1)$

其中X_TXP为线性化的用户设备的发射功率。

(2)然后根据每个帧中的功率控制命令，逐帧地更新X_TXP，并计算每个帧中的路径损耗。

(3)当路径损耗为一个极大的分贝值(如0)或极小分贝值(如0xffffffff)时，把N值更新为N′值，使处理后的线性化的路径损耗值重新落入一个正常的、易于处理的范围中。例如，当计算出的路径损耗值为0时，显然X_TXP大于目前系统为该值所设定的数值范围。此时，可以根据下式对X_TXP做衰减处理，得到一个新的X_TXP值：

$X_{\mathrm{TXP}}^{\′\′}=X_{\mathrm{TXP}}^{\′}/{\left(10\right)}^{{(N-N)}^{\′}/10}---(5.2)$

$P_{\mathrm{TXP}}^{\′\′}=P_{\mathrm{TXP}}^{\′}-{(N-N)}^{\′}---\left(5.3\right)$

$96<P_{\mathrm{RXP}}-P_{\mathrm{TXP}}^{\&prime;}\&le;0---\left(5.4\right)$

与之相类似，例如，当路径损耗值为0xffffffff时，该值显然过小，不在系统为该值所设定的数值范围中。此时，可以把N值更新为N′值，通过这种放大操作，使更新后的路径损耗值重新落入系统为该值所设定的范围中。

(4)更新了N值后，基站所存储的平均路径损耗值也相应地更新为：

$\stackrel{\&OverBar;}{X_{\mathrm{PL}}^{\&prime;\&prime;}}=\stackrel{\&OverBar;}{X_{\mathrm{PL}}^{\&prime;}}{\&times;\left(10\right)}^{\left(\frac{N-N}{10}\right)}---\left(5.5\right)$

(5)当基站需要路径损耗的对数值时，采用(5.5)式中所示的最新的线性化的路径损耗均值来计算出该对数值。然后用该对数值与N′相加，得到有关N的真实的对数值。

基站根据所得到的用户设备信号的路径损耗值，对用户设备的发射功率进行控制，以改善通信质量。

Claims (4)

1，一种TD-SCDMA移动通信系统中实时计算路径损耗的方法，其特征在于：

(1)基站接收用户设备发射的信号，并根据先前信号的经验值或测试值确定一个指数N，并用对该指数N对用户设备的发射信号的功率X_TXP按如下方式

             X_TXP ^′＝X_TXP/(10)^N/10

进行放大、衰减或维持，计算放大、衰减或维持后的信号在多个帧中的平均路径损耗值，使该平均路径损耗值落在系统对该数据所规定的范围之中；

(2)再利用上述N值，将该平均路径损耗值还原为真实的路径损耗值，供功率控制所用。

2，如权利要求1所述的方法，其特征在于基站在初始时确定一个指数N，此指数在随后的各帧中保持不变。

3，如权利要求1所述的方法，其特征在于基站在初始时确定一个指数N，此指数在随后一定数目的帧中保持不变，每经过该一定数目的帧，更新一次指数N。

4，如权利要求3所述的方法，其特征在于基站在每一个信号帧确定一个指数N。