TWI474664B - 無線訊號品質修正方法與裝置 - Google Patents

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Chun Hao Tseng
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Description

無線訊號品質修正方法與裝置
本揭露是有關於一種無線訊號品質修正方法與裝置，且特別是有關於一種參考訊號接收品質(reference signal receiving quality，以下簡稱為RSRQ)的修正方法與裝置。
長期演進技術(Long Term Evolution，簡稱為LTE)和先進長期演進技術(LTE-Advanced，簡稱為LTE-A)是下一世代的無線通訊網路。LTE-A在高功率大型基地台(eNB，意即Evolved Node B)與低功率基地台混合佈建的異質網路(Heterogeneous Network，HetNet)下新訂定的增強型細胞間干擾協調(enhanced Inter-cell Interference Coordination，簡稱為eICIC)是一種可解決異質網路內高功率與低功率基地台間同頻干擾的機制，其原理是高功率與低功率基地台可使用近乎空白子訊框(almost blank subframe，簡稱為ABS)機制以避免同頻干擾。
在LTE-A系統中，一個用戶設備(user equipment，簡稱為UE)可能同時偵測到多個基地台的訊號，其中會有一個基地台為該用戶設備提供無線通訊服務，這個基地台稱為服務(serving)基地台，其餘基地台稱為鄰近基地台。用戶設備會量測附近的每一個基地台的RSRQ，並回報給服務基地台，讓服務基地台決定是否需要為此用戶設備執行換手(handover)。
一個基地台的RSRQ與用戶設備量測到的該基地台的參考訊號接收功率(reference signal receiving power，簡稱為RSRP)除上接收訊號強度指數(received signal strength indicator，簡稱為RSSI)的值成正比。由於基地台在使用ABS的期間不傳送資料，會使頻帶內的總功率平均值(包含雜訊功率在內)下降，造成RSSI值下降。這使得用戶設備回報至服務基地台的RSRQ大於實際值，可能造成不正常的換手行為。例如當服務基地台使用ABS時，可能誤以為自己的RSRQ較高，而決定用戶設備不需要換手。當鄰近基地台使用ABS時，服務基地台可能誤以為鄰近基地台的RSRQ較高，而錯誤地進行換手。
第三代合作計畫(3rd Generation Partnership Project，簡稱為3GPP)將針對LTE-A的用戶設備提出上述問題的解決方案，但是LTE的用戶設備無法使用此解決方案。
本揭露提供一種無線訊號品質修正方法與裝置，可用於LTE-A網路中偵測LTE用戶設備對於RSRQ的量測錯誤，並予以調整修正，以避免錯誤換手情形發生。
本揭露提出一種無線訊號品質修正方法，包括下列步驟：收集用戶設備回報的多個量測值，其中上述多個量測值是用戶設備量測基地台的無線訊號品質而產生，而且上述多個量測值包括基地台的第一參考訊號接收品質；根據上述多個量測值計算變化程度值；當變化程度值大於預設門檻值，則根據上述多個量測值修正第一參考訊號接收品 質，以產生基地台的第二參考訊號接收品質。
本揭露另提出一種無線訊號品質修正裝置，包括異常偵測器和品質調整器。異常偵測器收集用戶設備回報的多個量測值，根據上述多個量測值計算變化程度值，並比較變化程度值與預設門檻值。其中上述多個量測值是用戶設備量測基地台的無線訊號品質而產生，而且上述多個量測值包括基地台的第一參考訊號接收品質。品質調整器耦接異常偵測器。當變化程度值大於預設門檻值，則品質調整器根據上述多個量測值修正第一參考訊號接收品質，以產生基地台的第二參考訊號接收品質。
為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本揭露一實施例的一種無線訊號品質修正裝置100的示意圖。無線訊號品質修正裝置100可以是用戶設備170的服務基地台。用戶設備170可偵測到服務基地台100和鄰近基地台180的無線訊號。服務基地台100和鄰近基地台180支援LTE和LTE-A。用戶設備170可以是支援LTE的行動通訊裝置。
無線訊號品質修正裝置100包括異常偵測器(abnormality detector)120、品質調整器(quality adjuster)140、以及換手功能模組(handover function unit)160。異常偵測器120、品質調整器140、以及換手功能模組160可以是硬體或軟體。異常偵測器120包括訊號監視器(signal monitor)122和ABS偵測器(ABS detector)124。品質調整器140包括訊號修正器(signal corrector)142和品質產生器(quality generator)144。訊號監視器122耦接換手功能模組160，ABS偵測器124耦接訊號監視器122，訊號修正器142耦接ABS偵測器124，品質產生器144耦接訊號修正器142，換手功能模組160耦接品質產生器144。
圖2是依照本揭露一實施例的一種無線訊號品質修正方法的流程圖，圖2的方法流程可由服務基地台100執行。首先在步驟210收集用戶設備170回報的多個量測值。這些量測值是用戶設備170量測一個基地台的無線訊號品質而產生，這些量測值包括被量測的基地台的最近的RSRQ(這個最近量測的RSRQ以下稱為RSRQ 1 )。上述的被用戶設備170量測的基地台可以是服務基地台100或鄰近基地台180。
然後，在步驟220根據上述多個量測值計算一個變化程度值。在步驟230檢查變化程度值是否大於一個預設門檻值。當變化程度值不大於預設門檻值，表示被量測的基地台未使用ABS，RSRQ 1 是正確值，所以流程返回步驟210。當變化程度值大於預設門檻值，表示被量測的基地台正在使用ABS，RSRQ 1 需要修正，所以流程進入步驟240，根據上述多個量測值修正RSRQ 1 以產生被量測的基地台的已修正的RSRQ(這個修正的RSRQ以下稱為RSRQ 2 )。然後，在步驟250根據RSRQ 2 決定用戶設備170是否需要換手。
圖2的方法有圖3和圖4兩種變化。圖3是依照本揭露另一實施例的一種無線訊號品質修正方法的流程圖，圖3的方法流程可由服務基地台100執行，其中訊號監視器122執行步驟305至330和步驟345，ABS偵測器124執行步驟335和340，訊號修正器142執行步驟350和355，品質產生器144執行步驟360，換手功能模組160執行步驟365和370。
圖3的方法收集用戶設備170回報的RSRQ 1 和頻道品質指數(channel quality indication，簡稱為CQI)做為上述量測值。支援LTE的用戶設備原本就會週期性地量測服務基地台的CQI，並週期性地量測附近的每一個基地台的RSRQ，並且將這些量測值回報至服務基地台，所以圖3的方法可利用這些原有的回報機制。在圖3的方法中，被用戶設備量測的基地台是服務基地台100。圖3的方法可用來修正服務基地台的RSRQ，以避免錯誤的換手。
以下說明圖3的方法流程。在步驟305，接收用戶設備170回報至服務基地台100的RSRQ 1 。在步驟310，設定CQI的收集數量N ，N 為正整數。訊號監視器122可以先設定一個時段長度W ，做為收集CQI的時間長度，然後將N 設定為W /P ，其中P 是用戶設備170回報CQI的週期。依照LTE標準，P 在分時雙工(Time-Division Duplex，簡稱為TDD)系統中最小週期是1毫秒(millisecond,ms)，在分頻雙工(Frequency-Division Duplex，簡稱為FDD)系統中最小週期則是2毫秒。在本實施例中，W 大於或等於 服務基地台100的近乎空白子訊框模式長度(ABS pattern size)而且小於或等於用戶設備170回報RSRQ 1 的週期。
接下來，在步驟315收集用戶設備170回報的下一個CQI。在步驟320藉由查詢一表格將此CQI轉換為一個對應的訊號對干擾及雜訊能量比(signal to interference plus noise ratio，簡稱為SINR)。支援LTE的基地台都有這樣的查找表格(lookup table)，可用於步驟320的轉換。在步驟325，將已收集的CQI數量加一。在步驟330，檢查已收集的CQI數量是否等於N 。如果CQI數量小於N ，流程返回步驟315。如果CQI數量已經等於N ，流程進入步驟335，計算上述多個CQI所轉換的多個SINR的平均值和變異係數(coefficient of variation)CV 。變異係數CV 相當於圖2流程中的變化程度值。
為了計算變異係數CV ，可用以下的公式(1)計算上述多個SINR的標準差(standard deviation)s ，然後用以下的公式(2)計算變異係數CV 。
公式(1)、(2)其中的SINRi 就是上述多個CQI所轉換的多個SINR。上述的SINR全是數值，所以能直接代入公式(1)。
接下來，在步驟340比較變異係數CV 和預設的門檻值。當變異係數CV 不大於預設門檻值，表示服務基地台 100未使用ABS，RSRQ 1 是正確值，於是流程進入步驟345，將已收集的CQI數量重置為0，然後返回步驟315。當變異係數CV 大於預設門檻值，表示服務基地台100正使用ABS，RSRQ 1 需要修正，於是流程進入步驟350。步驟340的判斷是因為CQI和SINR會因為ABS而被高估。
接下來，在步驟350，根據一個預設條件濾除上述多個SINR其中一部分。此預設條件可以是濾除大於平均值的SINR。在步驟355，計算剩餘的SINR的平均值。在步驟360，根據以下的公式(3)計算服務基地台100的RSRQ 2 ，也就是正確的RSRQ。
公式(3)可根據LTE的標準推導得出。公式(3)必須以功率單位，毫瓦(mW)，做計算才適用。因為用戶設備170以數值形式回報RSRQ，所以RSRQ 1 能直接代入公式(3)。
接下來，在步驟365根據RSRQ 2 決定用戶設備170是否需要換手。如果需要換手，流程進入步驟370執行LTE的標準換手功能，然後返回步驟345。如果不需要換手，則流程直接返回步驟345。
圖4是依照本揭露另一實施例的一種無線訊號品質修正方法的流程圖，如上所述，圖4的方法是圖2的另一種變化。圖4的方法流程可由服務基地台100執行，其中訊號監視器122執行步驟405至420，ABS偵測器124執行步驟425，訊號修正器142執行步驟430和435，品質產生器144執行步驟440，換手功能模組160執行步驟445和 450。
圖4的方法收集用戶設備170回報的最近M個RSRQ做為圖2流程中的量測值，M為正整數，RSRQ 1 是上述M個RSRQ其中回報時間最近者。如上所述，支援LTE的用戶設備原本就會週期性地量測附近的每一個基地台的RSRQ，並且將這些量測值回報至服務基地台，所以圖4的方法可利用原有的回報機制。在圖4的方法中，被用戶設備量測的基地台可以是服務基地台100或鄰近基地台180。也就是說，圖4的方法可用來修正服務基地台或鄰近基地台的RSRQ，以避免錯誤的換手。
以下說明圖4的方法流程。在步驟405，設定收集RSRQ的數量M。服務基地台100僅保留最近收集的M個RSRQ。在步驟410，收集用戶設備170回報的下一個RSRQ，也就是RSRQ 1 。如上所述，這個RSRQ 1 可以是服務基地台100或鄰近基地台180的RSRQ 1 。在步驟415，利用以下的公式(4)將RSRQ 1 換算為SINR。公式(4)可根據LTE的標準推導得出。
接下來，在步驟420根據以下的公式(5)計算上述收集的多個SINR其中最近兩個之間的變化速率VR (t )，VR (t )即是圖2流程中的變化程度值。
公式(5)其中，t 是目前時間，△t 是用戶設備170回報RSRQ的週期。
接下來，在步驟425檢查變化速率VR (t )是否大於一個預設的門檻值。因為使用ABS會使基地台的RSRQ異常上升。如果變化速率VR (t )大於預設門檻值，表示被量測的基地台正使用ABS，流程進入步驟430。如果變化速率VR (t )不大於預設門檻值，表示被量測的基地台未使用ABS，流程返回步驟410。
接下來，在步驟430使用回歸分析(regression analysis)根據上述多個RSRQ的回報時間和上述多個SINR取得一個函數。上述的回歸分析可以是線性回歸(linear regression)、非線性回歸(nonlinear regression)、多項式回歸(polynomial regression)或其他回歸方式。上述的回歸分析可將上述M個SINR其中除最近一個SINR以外的其餘M-1個SINR做為回歸分析的依附變數(dependent variable)，並將上述其餘M-1個SINR的回報時間做為回歸分析的獨立變數(independent variable)。因為最近一個SINR不正確，需要修正，所以不納入上述的回歸分析。
接下來，在步驟435將最近的RSRQ 1 的回報時間輸入上述函數，以取得修正的SINR，也就是對應正確的RSRQ的SINR。
圖5是依照本揭露一實施例的修正SINR的示意圖，也就是步驟430和435的一個範例。圖5繪示用戶設備170回報至服務基地台100的多個RSRQ所換算的SINR，在此範例中用戶設備170回報RSRQ的週期為120毫秒。上述的SINR以黑點標示，例如501~504。
SINR 502相當於公式(5)其中的SINR (t -△t )，SINR 503相當於公式(5)其中的SINR (t )。因為被用戶設備170量測的基地台使用ABS，使變化速率VR (t )大於預設門檻值，於是流程進入步驟430，使用回歸分析取得函數520。在步驟435，將SINR 503的回報時間1800毫秒輸入函數520可得到修正的SINR 504。
接下來，在步驟440，將修正的SINR根據以下的公式(6)換算為正確的RSRQ 2 。公式(6)可根據LTE的標準推導得出。
接下來，在步驟445根據RSRQ 2 決定用戶設備170是否需要換手。如果需要換手，流程進入步驟450執行LTE的標準換手功能，然後返回步驟410。如果不需要換手，則流程直接返回步驟410。
綜上所述，本揭露的無線訊號品質修正裝置與方法可用於LTE-A無線通訊網路中偵測LTE用戶設備的訊號品質量測錯誤，並予以調整修正，以避免錯誤換手情形發生。因此本揭露的無線訊號品質修正裝置與方法可增進通訊品質及減少系統負載不均的情況。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧無線訊號品質修正裝置
120‧‧‧異常偵測器
122‧‧‧訊號監視器
124‧‧‧ABS偵測器
140‧‧‧品質調整器
142‧‧‧訊號修正器
144‧‧‧品質產生器
160‧‧‧換手功能模組
170‧‧‧用戶設備
180‧‧‧鄰近基地台
210~250、305~370、405~450‧‧‧方法步驟
501~504‧‧‧SINR
520‧‧‧藉由回歸分析取得的函數
圖1是依照本揭露一實施例的一種無線訊號品質修正裝置的示意圖。
圖2是依照本揭露一實施例的一種無線訊號品質修正方法的流程圖。
圖3是依照本揭露另一實施例的一種無線訊號品質修正方法的流程圖。
圖4是依照本揭露另一實施例的一種無線訊號品質修正方法的流程圖。
圖5是依照本揭露一實施例的修正SINR的示意圖。
100‧‧‧無線訊號品質修正裝置
120‧‧‧異常偵測器
122‧‧‧訊號監視器
124‧‧‧ABS偵測器
140‧‧‧品質調整器
142‧‧‧訊號修正器
144‧‧‧品質產生器
160‧‧‧換手功能模組
170‧‧‧用戶設備
180‧‧‧鄰近基地台

Claims (22)

  1. 一種無線訊號品質修正方法，包括：收集一用戶設備回報的多個量測值，其中上述多個量測值是該用戶設備量測一基地台的無線訊號品質而產生，而且上述多個量測值包括該基地台的一第一參考訊號接收品質；根據上述多個量測值計算一變化程度值；以及當該變化程度值大於一預設門檻值，則根據上述多個量測值修正該第一參考訊號接收品質，以產生該基地台的一第二參考訊號接收品質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無線訊號品質修正方法，更包括：根據該第二參考訊號接收品質決定該用戶設備是否需要換手。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的無線訊號品質修正方法，其中該基地台為該用戶設備的一服務基地台，上述多個量測值更包括該基地台的多個頻道品質指數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的無線訊號品質修正方法，其中上述多個頻道品質指數的數量等於一時段長度除以該用戶設備回報上述多個頻道品質指數的週期，該時段長度大於或等於該基地台的一近乎空白子訊框模式長度而且小於或等於該用戶設備回報該第一參考訊號接收品質的週期。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的無線訊號品質修正 方法，其中計算該變化程度值的步驟包括：藉由查詢一表格將上述多個頻道品質指數轉換為多個訊號對干擾及雜訊能量比；以及計算上述多個訊號對干擾及雜訊能量比的一第一平均值和一變異係數，其中該變化程度值即為該變異係數。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的無線訊號品質修正方法，其中修正該第一參考訊號接收品質的步驟包括：根據一預設條件濾除上述多個訊號對干擾及雜訊能量比其中一部分，計算剩餘的上述訊號對干擾及雜訊能量比的一第二平均值；以及根據該第一參考訊號接收品質、該第一平均值、以及該第二平均值計算該第二參考訊號接收品質。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的無線訊號品質修正方法，其中該預設條件為濾除大於該第一平均值的上述訊號對干擾及雜訊能量比。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的無線訊號品質修正方法，其中該基地台為該用戶設備的一服務基地台或一鄰近基地台，上述多個量測值包括該基地台的多個參考訊號接收品質，該第一參考訊號接收品質為上述多個參考訊號接收品質其中回報時間最近者。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的無線訊號品質修正方法，其中計算該變化程度值的步驟包括：將上述多個參考訊號接收品質換算為多個訊號對干擾及雜訊能量比；以及 計算上述多個訊號對干擾及雜訊能量比其中最近兩個之間的變化速率，其中該變化程度值即為該變化速率。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的無線訊號品質修正方法，其中修正該第一參考訊號接收品質的步驟包括：使用一回歸分析，根據上述多個參考訊號接收品質的回報時間和上述多個訊號對干擾及雜訊能量比，取得一函數；將該第一參考訊號接收品質的回報時間輸入該函數，以取得一修正訊號對干擾及雜訊能量比；以及將該修正訊號對干擾及雜訊能量比換算為該第二參考訊號接收品質。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的無線訊號品質修正方法，其中使用該回歸分析的步驟包括：以上述多個訊號對干擾及雜訊能量比其中除最近一個訊號對干擾及雜訊能量比以外的其餘多個訊號對干擾及雜訊能量比做為該回歸分析的依附變數；以及以上述其餘多個訊號對干擾及雜訊能量比的回報時間做為該回歸分析的獨立變數。
  12. 一種無線訊號品質修正裝置，包括：一異常偵測器，收集一用戶設備回報的多個量測值，根據上述多個量測值計算一變化程度值，比較該變化程度值與一預設門檻值，其中上述多個量測值是該用戶設備量測一基地台的無線訊號品質而產生，而且上述多個量測值包括該基地台的一第一參考訊號接收品質；以及 一品質調整器，耦接該異常偵測器，當該變化程度值大於該預設門檻值，則根據上述多個量測值修正該第一參考訊號接收品質，以產生該基地台的一第二參考訊號接收品質。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的無線訊號品質修正裝置，更包括：一換手功能模組，耦接該品質調整器，根據該第二參考訊號接收品質決定該用戶設備是否需要換手。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該基地台為該用戶設備的一服務基地台，上述多個量測值更包括該基地台的多個頻道品質指數。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的無線訊號品質修正裝置，其中上述多個頻道品質指數的數量等於一時段長度除以該用戶設備回報上述多個頻道品質指數的週期，該時段長度大於或等於該基地台的一近乎空白子訊框模式長度而且小於或等於該用戶設備回報該第一參考訊號接收品質的週期。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該異常偵測器包括：一訊號監視器，藉由查詢一表格將上述多個頻道品質指數轉換為多個訊號對干擾及雜訊能量比；以及一近乎空白子訊框偵測器，耦接於該訊號監視器和該品質調整器之間，計算上述多個訊號對干擾及雜訊能量比的一第一平均值和一變異係數，比較該變異係數與該預設 門檻值，其中該變化程度值即為該變異係數。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該品質調整器包括：一訊號修正器，根據一預設條件濾除上述多個訊號對干擾及雜訊能量比其中一部分，計算剩餘的上述訊號對干擾及雜訊能量比的一第二平均值；以及一品質產生器，耦接該訊號修正器，根據該第一參考訊號接收品質、該第一平均值、以及該第二平均值計算該第二參考訊號接收品質。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該預設條件為濾除大於該第一平均值的上述訊號對干擾及雜訊能量比。
  19. 如申請專利範圍第12項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該基地台為該用戶設備的一服務基地台或一鄰近基地台，上述多個量測值包括該基地台的多個參考訊號接收品質，該第一參考訊號接收品質為上述多個參考訊號接收品質其中回報時間最近者。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該異常偵測器包括：一訊號監視器，將上述多個參考訊號接收品質換算為多個訊號對干擾及雜訊能量比，計算上述多個訊號對干擾及雜訊能量比其中最近兩個之間的變化速率；以及一近乎空白子訊框偵測器，耦接於該訊號監視器和該品質調整器之間，比較該變化速率與該預設門檻值，其中 該變化程度值即為該變化速率。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該品質調整器包括：一訊號修正器，使用一回歸分析，根據上述多個參考訊號接收品質的回報時間和上述多個訊號對干擾及雜訊能量比，取得一函數，並將該第一參考訊號接收品質的回報時間輸入該函數，以取得一修正訊號對干擾及雜訊能量比；以及一品質產生器，耦接該訊號修正器，將該修正訊號對干擾及雜訊能量比換算為該第二參考訊號接收品質。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的無線訊號品質修正裝置，其中該訊號修正器以上述多個訊號對干擾及雜訊能量比其中除最近一個訊號對干擾及雜訊能量比以外的其餘多個訊號對干擾及雜訊能量比做為該回歸分析的依附變數，而且該訊號修正器以上述其餘多個訊號對干擾及雜訊能量比的回報時間做為該回歸分析的獨立變數。
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