一种测量系统噪声的方法、装置和系统.pdf

本发明的实施例公开了一种测量系统噪声的方法、装置和系统，能够增强基带功率测量值的准确性。本发明实施例提供的方法包括：获取测量帧的上行帧空闲的空口时频资源；根据所述获取的上行帧空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率；对所述测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值；使用所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。本发明实施例提供的技术方案增加了中射频系统噪声的测量功能，可用于OFDM系统中。

1、  一种测量系统噪声的方法，其特征在于，包括：
获取测量帧的空闲的空口时频资源；
根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率；
对所述测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值；
使用所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取空闲的空口时频资源具体为：
根据测量帧的总的空口时频资源减去使用的空口时频资源的差值获取测量帧的空闲的空口时频资源。

3、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率的步骤，具体包括：
选取测量帧内额定数目的空闲时频资源块；
对所述额定数目的空闲时频资源块内的每个子载波的功率求和后进行平均，得到所述测量帧的平均系统噪声功率。

4、  一种测量系统噪声的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取测量帧的空闲的空口时频资源；
测量单元，用于根据所述获取单元获取的空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率；
平滑单元，用于对所述测量单元得到的测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值；以及，
修正单元，用于使用所述平滑单元得到的测量帧的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将所述线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。

5、  根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于，根据测量帧的总的空口时频资源减去使用的空口时频资源的差值获取测量帧的空闲的空口时频资源。

6、  根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测量单元包括：
资源块选取模块，用于选取测量帧内额定数目的空口时频资源块；
计算模块，用于对所述额定数目的空口时频资源块内的每个子载波的功率求和后进行平均，得到所述测量帧的平均系统噪声功率。

7、  根据权利要求4-6任一项所述的装置，其特征在于，所述装置为基站或者为终端。

8、  一种测量系统噪声的系统，其特征在于，包括：
发起单元，用于发起系统噪声的测量；和，
权利要求4-6任一项所述的测量系统噪声的装置，用于获取测量帧的平均系统噪声功率的平滑值，并使用所述测量帧的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，得到所述基带功率的最终测量值。

9、  根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述发起单元包括如下任一模块：
第一发起模块，用于由无线资源管理模块发起系统噪声的测量；
第二发起模块，用于由基带模块每隔一定的时间发起系统噪声的测量。

10、  根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
保存单元，用于保存所述测量系统噪声的装置得到的基带功率的最终测量值。

一种测量系统噪声的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及移动技术领域，具体而言是涉及一种测量系统噪声的方法、装置和系统。
背景技术
目前的移动网络，例如全球微波互联接入(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，Wimax)、长期演进(Long Term Evolution，LTE)、超移动宽带(UMB)的物理层，出于协调终端发送功率，达到降低上行误包率，保障正常业务的目的，都实现了多终端的测量功控。即，通过测量上行用户的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)和载波与干扰+噪声比(Carrier to Interference+Noise Ratio，CINR)，根据该用户的调制编码方式确定解调门限值，通过抬高或降低功率，实现对上行接收信号的测量控制，达到降低误包率的目的。
通常基站侧为测量指定用户的接收信号功率(RSSI)，在频域通过测量定量子载波的功率均值，再对测量的结果进行基带到空口的折算，得到空口接收到的RSSI，其折算关系见公式(1)：
RSSI(dBm)=Pd(dB)+10log10(NSubcarrierPerUserNTotalSubcarrier)-63dB+Pa(dBm)-Grf---(1)]]>
其中P_d为基带测量到的数字域功率，G_rf表示射频标称增益，相当于射频放大增益，由于受温度、湿度影响实际环境会有1～2dB的波动；-63dB表示数字域到时域的折算增益，ADC采样时，时域的10dBm Pa对应数字域的饱和采样功率0dBfs，饱和采样的位宽为11bit，除去符号位的有效位宽为10bit，考虑到IQ两路，实际的数字域增益应该是((2^10)^2)*2，折算到对数值就是63.21dB，这里近似为63；N_{TotalSubcarrier}表示频域的子载波总个数；N_{SubcarrierPerUser}表示单位用户占用的子载波总数。
由于中射频存在系统噪声(比如热噪声)，实际基带测量数字域功率P_d时需要线性修正系统噪声，才能得到空口真实的接收信号功率，当前的修正关系如公式(2)所示：
P′_d(dB)＝10×Log₁₀(P_d(Linear)-P_SystemNoise(Linear))(2)
在实现本发明过程中，发明人研究发现：如果基带功率P_d和系统噪声可比，则对系统噪声功率的精度要求较高，否则将直接影响基带功率P_d的测量值，甚至出现负值的情况。若此时测量值失效，将严重影响无线资源管理(RRM)的功控策略。而目前的方案中，系统噪声修正值通常是在基站进行装备测试时获得的，并配置给基带，除非人工重新配置将无法更改。事实上，由于器件老化、温度等原因，一段时间后，系统噪声修正值会随着环境的变化而改变，从而影响到了基带功率测量值的准确性。
发明内容
本发明实施例提供了一种测量系统噪声的方法、装置和系统，能够增强基带功率测量值的准确性。
具体地，本发明一个实施例提供一种测量系统噪声的方法，包括：获取测量帧的空闲的空口时频资源；根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率；对所述测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值；使用所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。
本发明的另一个实施例提供了一种测量系统噪声的装置，包括：获取单元，用于获取测量帧的空闲的空口时频资源；测量单元，用于根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率；平滑单元，用于对所述测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值；以及，修正单元，用于使用所述测量帧的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将所述线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。
本发明的再一个实施例提供了一种测量系统噪声的系统，包括：发起单元，用于发起系统噪声的测量；和上述的测量系统噪声的装置，用于获取测量帧的平均系统噪声功率的平滑值，并使用所述测量帧的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，得到所述基带功率的最终测量值。
通过上述技术方案的描述可知，通过获取测量帧的空闲的空口时频资源，并根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率，并经过平滑滤波和线性修正得到基带功率的最终测量值，增加了中射频系统噪声的测量功能。由于空闲的空口时频资源存在的概率很大，而且系统噪声的变化是缓慢的，因此本发明实施例提供的技术方案可增强基带功率测量值的准确性，特别是在接收信号与系统噪声可比时，可以保证接收信号强度指示RSSI测量的精度和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的测量系统噪声方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一个典型的OFDM上行帧结构图；
图3为本发明实施例提供的一种测量系统噪声装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种测量系统噪声系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的接收信号强度指示RSSI的测量方案示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明提供的技术方案进一步详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例提供的测量系统噪声的方法，包括：
步骤11，获取测量帧的空闲的空口时频资源。
步骤12，根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率。
以Wimax系统的上行时频域的帧结构为例，参见图2，一个典型的OFDM上行帧结构，纵坐标为频域子信道，横坐标为时域符号(symbol)，IR和BR为接入信道，ACK和FFB为控制信道，其中，IR表示初始量程(Ranging)区；BR表示带宽请求Ranging区；FFB表示快速反馈信道；ACK表示下行反馈信道。burst为用户资源，idle slot为空闲资源单位。标号100所指部分(浅灰色部分)为当前上行帧中被用户使用的空口时频资源，标号200所指部分(深灰色部分)为空闲的空口时频资源，可以直接利用标号200所指部分(深灰色部分)指示的空口时频资源测量系统噪声。在实际测量中，可以根据测量帧的总的上行帧空口时频资源减去使用的上行帧空口时频资源的差值获取测量帧的空闲的上行帧空口时频资源。
可以理解的是，除了利用测量帧的空闲的上行帧空口时频资源，同样可以利用测量帧的空闲的下行帧空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率。
在根据所述获取到的空闲的空口时频资源测量系统噪声时，可以不用将测量帧的所有的空闲的空口资源进行测量，只需测量额定数目(例如限定测量的个数为20个idle slot)的时频资源块，然后对测量值进行平均。具体地，可以选取额定数目的测量帧内的空口时频资源块；对所述额定数目的空口时频资源块内的每个子载波的数字域功率求和后进行平均，得到所述测量帧的平均系统噪声功率。
具体表述如公式(3)所示：
PwrOfNs(k)=Σi=1NumOfSlot×SbcrNumInS lotPnull(i)NumOfSlot×SbcrNumInS lot---(3)]]>
其中，
PwrOfNs(k)表示第k帧的平均系统噪声功率
NumOfSlot表示空闲资源块的个数；
SbcrNumInSlot表示每个资源块内的子载波个数；
P_null(i)表示第i个子载波的数字域功率。
步骤13，对所述测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值。
具体地，可以采用下面的方式对每个测量帧的测量值进行平滑滤波：
PwrOfNs(k)＝(1-alpha)×PwrOfNs(k-1)+alpha×PwrOfNs(k)(4)
其中，PwrOfNs(k)为当前测量帧的平均系统噪声功率的平滑值，PwrOfNs(k-1)为前一个测量帧的平均系统噪声功率的平滑值，PwrOfNs(k)为当前测量帧的平均系统噪声功率的测量值。
步骤14，使用所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。
在进行修正时，可以按照下面的公式(5)，利用测量帧的平滑值PwrOfNs(k)对基带功率的实际测量值P_d进行线性修正：
P_d′(Linear)＝P_d(Linear)-PwrOfNs(k)    (5)
其中P_d(Linear)为基带功率的实际测量值，P_d′(Linear)为补偿之后的修正值，所有公式中的变量均为线性值。
将所述线性修正值作为基带功率的最终测量值，对该最终测量值求对数，进行基带到空口的折算，从而得到空口接收到的RSSI：
P′_d(dB)＝10×Log₁₀(P′_d(Linear))    (6)
RSSI(dBm)=Pd′(dB)+10log10(NSubcarrierPerUserNTotalSubcarrier)-63dB+Pa(dBm)-Grf---(7)]]>
本发明实施例提供的测量系统噪声的方法，通过获取测量帧的空闲的空口时频资源，并根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率，并经过平滑滤波和线性修正得到基带功率的最终测量值，增加了中射频系统噪声的测量功能。由于空闲的空口时频资源存在的概率很大(例如在基站复位或者开机时存在，在业务较少时通常也是存在的)，而且系统噪声的变化是缓慢的，因此利用本发明实施例提供的方法可增强基带功率测量值的准确性，特别是在接收信号与系统噪声可比时，可保证接收信号强度指示RSSI测量的精度和稳定性。
需要说明的是，本发明实施例提供的方法除了应用于WiMAX外，还可以应用于LTE和UMB两个OFDM系统。在不同的系统中，除了参与计算的资源块单元不同外，其它算法和应用机制都相同。
参见图3，本发明实施例提供了一种测量系统噪声的装置，包括：
获取单元31，用于获取测量帧的空闲的空口时频资源；
测量单元32，用于根据所述获取单元31获取的空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率；
平滑单元33，用于对所述测量单元32得到的测量帧的平均系统噪声功率进行平滑滤波，得到所述测量帧的平均系统噪声功率的平滑值；以及，
修正单元34，用于使用所述平滑单元33得到的测量帧的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，将所述线性修正值作为所述基带功率的最终测量值。
其中，所述获取单元31具体用于根据测量帧的总的空口时频资源减去使用的空口时频资源的差值获取测量帧的空闲的空口时频资源。
所述测量单元32包括：资源块选取模块321，用于选取测量帧内额定数目的空闲时频资源块；计算模块322，用于对所述额定数目的空口时频资源块内的每个子载波的数字域功率求和后进行平均，得到所述测量帧的平均系统噪声功率。
平滑单元33具体地可利用前一个测量帧的平均系统噪声功率的平滑值与当前测量帧的平均系统噪声功率的测量值进行加权，加权值作为当前测量帧的平均系统噪声功率的平滑值。
本发明实施例提供的测量系统噪声的装置，通过获取单元31获取测量帧的空闲的空口时频资源，并由测量单元32根据所述空闲的空口时频资源得到测量帧的平均系统噪声功率，并经过平滑滤波和线性修正得到基带功率的最终测量值，增加了中射频系统噪声的测量功能。由于空闲空口时频资源存在的概率很大(例如在基站复位或者开机时存在，在业务较少时通常也是存在的)，而且系统噪声的变化是缓慢的，因此本发明实施例提供的装置能够增强基带数字域功率测量值的准确性，特别是在接收信号与系统噪声可比时，可保证接收信号强度指示RSSI测量的精度和稳定性。
需要说明的是，当利用空闲的上行帧空口时频资源测量系统噪声时，本发明的装置实施例可以是基站；当利用空闲的下行帧空口时频资源测量系统噪声时，本发明的装置实施例还可以是终端。
此外，本发明实施例提供的装置除了应用于WiMAX系统外，还可以应用于LTE和UMB等其它OFDM系统。在不同的系统中，除了参与计算的资源块单元不同外，其它算法和应用机制都相同。
参见图4，本发明实施例还提供一种测量系统噪声的系统，包括：
发起单元41，用于发起系统噪声的测量；和，
上述本发明实施例提供的测量系统噪声的装置40，用于获取测量帧的平均系统噪声功率的平滑值，并使用所述测量帧的平滑值对基带功率的实际测量值进行线性修正，得到所述基带功率的最终测量值；以及，
保存单元42，用于保存所述测量系统噪声的装置40得到的基带功率的最终测量值。
其中，发起单元41包括如下至少一个模块：
第一发起模块411，用于由无线资源管理模块发起系统噪声的测量；
第二发起模块412，用于由基带模块发起系统噪声的测量。
具体地，可以参考现有的接收信号强度指示RSSI的测量方案，与RSSI测量同步进行。发起系统噪声的测量或由无线资源管理RRM模块发起；或由基带模块每隔一定的时间发起，作为一个可选的实施例，可不受高层约束，只要有空闲空口资源，即可进行测量得到平均系统噪声功率。整个RSSI的测量方案如图5所示，虚线部分可以视为高层调度测量的增删，由RMM模块配置RSSI的测量，由RRM配置系统噪声的测量或者直接在基带默置系统噪声的测量，在判断需要测量系统噪声时，启动系统噪声的测量，并将测量帧的平均系统噪声功率的线性修正值作为基带功率的最终测量值保存在本地，用于对RSSI测量值进行修正。
由测量系统噪声的装置40获取基带功率的最终测量值可参见上述的方法实施例，在此不再赘述。
需要说明的是，本发明实施例中的方法可以软件功能模块的形式实现，并且该软件功能模块作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
上述具体实施例并不用以限制本发明，对于本技术领域的普通技术人员来说，凡在不脱离本发明原理的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。