TDSCDMA系统中的下行闭环功率控制方法.pdf

本发明公开了一种TD-SCDMA系统中的下行闭环功率控制方法，包括以下步骤：a.测量当前n-1时刻的瞬时信干比SIR_M(n-1)′，并对其进行滤波得到SIR_M(n-1)；b.计算瞬时信干比SIR_M(n-1)′与理想信干比SIR_R(n-1)的估计误差SIR_E(n-1)′，并采用最小均方算法对该误差进行自适应滤波得到SIR_E(n-1)；c.对SIR_M(n-1)进行SIR_E(n-1)补偿，根据该补偿结果及之前时刻产生的功率控制TPC命令预测第n时刻的信干比SIR_P；d.比较SIR_P与目标信干比SIRtarget的大小，据此产生新的TPC命令，进而根据该命令对下行功率进行控制。本发明由于采用了LMS进行自适应滤波，测量得到的SIR不仅动态范围小，且控制频率低，这样节省了很大资源，提高了测量SIR的性能，从而实现了快速有效地下行闭环功率控制。

1、  一种TD-SCDMA系统中的下行闭环功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、测量当前n-1时刻的瞬时信干比SIR_M(n-1)′，并对其进行滤波得到SIR_M(n-1)；
b、计算瞬时信干比SIR_M(n-1)′与理想信干比SIR_R(n-1)的估计误差SIR_E(n-1)′，并采用最小均方算法对该误差进行自适应滤波得到SIR_E(n-1)；
c、对SIR_M(n-1)进行SIR_E(n-1)补偿，根据该补偿结果及之前时刻产生的功率控制TPC命令预测第n时刻的信干比SIR_P；
d、比较SIR_P与目标信干比SIR_target的大小，据此产生新的TPC命令，进而根据该命令对下行功率进行控制。

2、  如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的下行闭环功率控制方法，其特征在于，所述理想信干比SIR_R(n-1)根据之前时刻的信干比测量值及TPC命令计算得到。

3、  如权利要求1所述的TD-SCDMA系统中的下行闭环功率控制方法，其特征在于，所述步骤d中，若SIR_P小于SIR_target，TPC命令为减小功率；否则，TPC命令为增加功率。

TD-SCDMA系统中的下行闭环功率控制方法
技术领域
本发明涉及TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统领域，尤其涉及该系统中的下行闭环功率控制方法。
背景技术
在TD-SCDMA系统中，功率控制分为开环、闭环(包括外环和内环)控制。这三部分在实际系统中的功能和作用有所不同，但是又互相结合，形成了整体的功率控制系统。开环功率控制一般用于系统初始状态。在开环功率控制后，系统便进入闭环功率控制。
闭环功率控制通常是指接收端根据接收的信干比SIR与目标信干比SIR_target(来自外环功控)比较的结果产生TPC(功率控制)命令来控制发射功率。为了使外环功率控制的SIR目标值随着网络及无线环境的变化而相应的变化，调整到恰好能保证接收信号质量的水平，需要内环功率控制为外环功率控制提供动态准确的信干比测量值。
一般情况下，下行部分的闭环功率控制时序如图1所示，该图中以D(delay)＝2为例，即表示当前产生的TPC命令在下一子帧上发，控制再下一子帧的下行发射功率。因而，从接收下行数据产生TPC命令到TPC命令起作用会延时2子帧，为了更有效地对下行功率进行控制，一般采用以下功率控制方法：根据当前测量的瞬时信干比SIR_M′和之前时刻得到的经滤波后的信干比SIR_M以及TPC命令，来预测未来某时刻的信干比SIR_P；然后，根据SIR_P和目标信干比SIR_target的大小产生TPC命令，将该命令通过下一时刻的子帧上发，基站收到后据此命令来控制之后时刻的下行发射功率。
由于无线信道环境变化快以及多径衰落等因素的存在，为了得到相对准确的预测值SIR_P，不仅需要对SIR_M′值进行滤波，且需要对滤波后SIR_M与理想信干比SIR_R的误差SIR_E′进行滤波得到SIR_E，再对SIR_M进行SIR_E补偿，从而得到较为准确的SIR_P。而目前通常对SIR_E′采用简单的IIR(Infinite Impulse Response，无限冲击响应)滤波方法或者不采用任何滤波方法，利用这种方法得到的SIR值动态范围较大，且控制频率高，造成了很大的资源浪费，从而不能快速地实现下行闭环功率的控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于TD-SCDMA系统的快速有效的下行闭环功率控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种TD-SCDMA系统中的下行闭环功率控制方法，包括以下步骤：
a、测量当前n-1时刻的瞬时信干比SIR_M(n-1)′，并对其进行滤波得到SIR_M(n-1)；
b、计算瞬时信干比SIR_M(n-1)′与理想信干比SIR_R(n-1)的估计误差SIR_E(n-1)′，并采用最小均方算法对该误差进行自适应滤波得到SIR_E(n-1)；
c、对SIR_M(n-1)进行SIR_E(n-1)补偿，根据该补偿结果及之前时刻产生的功率控制TPC命令预测第n时刻的信干比SIR_P；
d、比较SIR_P与目标信干比SIR_target的大小，据此产生新的TPC命令，进而根据该命令对下行功率进行控制。
其中，所述理想信干比SIR_R(n-1)根据之前时刻的信干比测量值及TPC命令计算得到。
其中，所述步骤d中，若SIR_P小于SIR_target，TPC命令为减小功率；否则，TPC命令为增加功率。
本发明具有以下有益效果：
下面表1是不使用任何滤波的下行闭环功控方法(Bang_bang)和使用本发明的闭环功控方法(APC)下，移动终端SIR测量滤波的结果。整个闭环功率控制的仿真条件是：上行为1用户，占用1码道，扩频因子为8；下行为1用户，占用2码道，扩频因子为16；仿真块数为200块。
表1

说明：①表中的max，min，ave，var分别是SIR测量滤波值的最大值、最小值、均值、方差，var＝sum((测量SIR-SIR目标值)^2)/length；②SIR(dB)测量值的变化分别如图2～图5所示，横坐标为测试次数，纵坐标为SIR测量滤波值，其中，图2和图3分别为case11下采用Bang_bang方法和APC方法测量得到的SIR的变化示意图，图4和图5分别为case33下采用Bang_bang方法和APC方法测量得到的SIR的变化示意图。
从SIR的变化示意图可以看出，与现有方法比较，本发明由于采用了LMS(Least Mean Squre，最小均方算法)进行自适应滤波，测量得到的SIR不仅动态范围小，且控制频率低，这样节省了很大资源，提高了测量SIR的性能，从而实现了快速有效地下行闭环功率控制。
附图说明
图1是下行闭环功率控制时序示意图；
图2是在case11下采用Bang_bang方法测量得到的SIR的变化示意图；
图3是在case11下采用APC方法所测量得到的SIR的变化示意图；
图4是在case33下采用Bang_bang方法测量得到的SIR的变化示意图；
图5是在case33下采用APC方法测量得到的SIR的变化示意图；
图6是本发明实施例的下行闭环功率控制方法流程图；
图7是对信干比估计误差进行LMS滤波的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明的核心思想为：
首先，测量当前n-1时刻的瞬时信干比SIR_M(n-1)′，并对其进行滤波得到SIR_M(n-1)。
其次，计算瞬时信干比SIR_M(n-1)′与理想信干比SIR_R(n-1)的估计误差SIR_E(n-1)′，并对该误差通过LMS滤波得到SIR_E(n-1)；由于信道变化快，导致SIR_E′也在随时变化，为了能够迅速跟踪信道变化，本发明对该值采用了LMS自适应滤波法。其中，SIR_R可根据之前时刻得到的经滤波后的信干比SIR_M和TPC命令计算得到。
然后，对SIR_M(n-1)进行SIR_E(n-1)补偿，根据该补偿结果及之前时刻产生的TPC预测第n时刻的信干比SIR_P。
最后，比较SIR_P与目标信干比SIR_target的大小，据此产生新的TPC命令，进而根据该命令对下行功率进行控制。
以下为本发明的一个实施例，如图6所示，具体包括以下步骤：
601、测量当前n-1时刻的瞬时信干比SIR_M(n-1)′。
602、对当前n-1时刻瞬时信干比SIR_M(n-1)′与前一刻SIR_M(n-2)进行滤波，即SIR_M(n-1)＝(1-p)*SIR_M(n-2)+p*SIR_R(n-1)′；其中，p为滤波系数。
603、计算瞬时信干比SIR_M(n-1)′的估计误差SIR_E(n-1)′。假如前一时刻测量值为SIR_M，经过TPC命令控制后，在n-1时刻的理想测量值为SIR_R(n-1)，则SIR_M(n-1)与SIR_R(n-1)差值即为估计误差，即
SIR_E(n-1)＝SIR_M(n-1)′-SIR_R(n-1)；
SIR_R(n-1)＝SIR_M(n-3)+TPC(n-4)*step+TPC(n-3)*step；
其中，step为功控步长。
604、对估计误差SIR_E(n-1)′进行LMS滤波。设由前一时刻和当前时刻测量误差组成的行矢量为E＝[SIR_E(n-2)，SIR_E(n-1)′]，LMS初始权重因子列矢量为W＝[0，0]′(′表示W转置为列矢量)，则LMS滤波的流程图见图7。其中，step为滤波步长。
605、预测第n帧的信干比SIR_P。所述SIR_P由SIR_M(n-1)、SIR_E(n-1)以及之前时刻产生的TPC得到，即：
SIR_P＝SIR_M(n-1)+TPC(n-2)*step+SIR_E(n-1)。
606、比较预测值SIR_P与目标信干比SIR_target的大小，据此产生用于当前上发的TPC命令，进而根据该命令对下行功率进行控制。其中，当SIR_P大于或等于SIR_target时，TPC命令为增加功率，否则，为减小功率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。