CN100433900C - 接入前导检测门限动态调整的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接入前导检测门限动态调整的方法,包括:A、预置前导检测虚警概率P1的门限T1为检测门限T的最低门限;B、根据前导检测虚警概率P1确定使消息解调资源不足的概率门限P2,并周期性统计用户在一段时间内的前导检测概率P3;C、判断所述前导检测概率P3是否大于概率门限P2,若是,根据检测概率P3和概率门限P2的比值将T调整为T′;否则,根据概率门限P2和检测概率P3的比值将T调整为T″,所述T′和T″是随着P3与P2比值的变化而变化的当前前导检测门限。本发明通过自适应动态的调整前导检测门限,以减少因环境和通道的变化而导致前导检测虚警的增加,从而有效提高了***接入解调资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测门限调整的方法,特别是涉及一种接入前导检测门限动态调整的方法。
背景技术
在通信技术中,用户设备(UE,User Equipment)通过物理随机接入信道(PRACH,Physical Random Access Channel)与基站建立初始连接,请求建立专用信道或者发送上行有限的数据包。物理随机接入信道PRACH的结构图如图1所示,包括一个或者多个前导(Preamble)信号(如图1中的1所示)和一个消息(Message)信号(如图1中的3所示)。前导信号长度为4096chip,16个正交的签名(Signature)可以组成16种前导信号,为减少接入冲突,用户设备UE可以根据***分配的签名进行随机选择;和前导相匹配的消息,其长度为1或2帧,也就是38400chip或者76800chip。两个通常的时隙组成一个接入时隙,其长度为5120chip,前导信号发送和接入时隙初始时刻对齐。
目前,检测门限的调整方法为:每个接入时隙中,***加载平稳的高斯白噪信号,没有任何用户信号发送的前导,通过仿真和测试,***统计所有可能签名的前导接收的检测能量,并对所述的检测能量从高到低进行排名,选择某一位的能量作为***前导检测门限,也即是固定门限,比如,为1%,即保证了1%的虚警门限。实际检测时,***首先检测各个签名组成的前导能量,并和固定的检测门限做比较,当某个签名的能量大于设定的门限时,***判定对该接入时隙中有该签名的前导信号进行发送,否则认为没有用户设备UE发送该签名的前导信号;其次,当基站检测到有前导信号发送时,并且能够为该用户分配消息解调资源时,就通过下行捕获指示信道(AICH,AcquisitionIndicator Channel)发送捕获指示(AI,Acquisition Indicator)为1的匹配捕获指示(如图1中的2所示),如果***不能为之分配消息解调资源,则将下行捕获指示信道AICH相应的捕获指示AI指示设置为-1。最后,当用户设备UE没有接收到任何匹配的捕获指示AI时,用户设备UE将增加功率继续发送前导信号,直到确认基站已经接收到该前导信号或者已经达到最大发送次数;当用户设备UE接收到与其发送前导相匹配的捕获指示AI为1时,则继续发送消息信号;接收的匹配捕获指示AI判决为-1时,消息信号不再发送。
由于***检测前导和解调消息的资源是独立的,***在每个接入时隙中,对其分配的不同签名组成的所有前导信号都要进行检测,如果为最大可能检测的16个接入前导分配消息解调资源,消息帧长为38400chip时,先不考虑解调资源配置和释放的时间,也不考虑不同消息同步时间的差异,总共需要的消息解调的资源数为16×(38400/5120)=120套,如果消息帧长为76800chip,需要的解调资源应该加倍,极大地增加了***设计的复杂性。
再次,门限的设定必须考虑检测虚警对***的影响,虽然固定门限设置基本能够保证虚警概率恒定,并满足***需求,但是实际信号中存在不可控的突发干扰,而这种干扰可能在较长时间段内都存在。CDMA是自干扰***,任何瞬时和随机的干扰都会带来小区用户发送信号更大的变化,即使AGC的调整也无法保证***瞬时接收信号的平稳性,即恒定门限的设置时,虚警概率不再恒定,将大于设定的目标值,从而增加了***的干扰。
用户通过物理随机接入信道(PRACH,Physical Random Access Channel)发送信号和***建立初始连接前,由于***无法确知用户设备UE的信息,对检测到的接入前导的虚警和实际发送前导信号,都分配空闲的消息解调资源,持续时间至少是消息发送的持续时间,即1帧或者2帧,等消息解调完毕后再释放资源,即使没有真正的消息信号发送,也可能占用消息解调资源。这样一来,虚警对***的影响是占用PRACH信道接收的消息解调资源,从而导致接入资源的不足。
另外,在***设计时,消息解调资源只需有限的几套,通过时分复用进行分配,当虚警概率大于预期目标时,由于虚警增加,***为其分配的消息解调资源增加,发送前导信号正常接入用户被***检测到时,也很可能没有有效资源分配,导致用户接入时延增加,虚警比较严重的极端情况是小区内的用户无法正常接入。
如果固定设置较高的检测门限值,虽然虚警能够减少,但用户接入信号的检测概率明显下降,需要UE发送前导信号的能量增加,***干扰也相应增加,不适合所有的情况。
综上所述,现有技术的缺点是:(1)固定门限的设置不能保证实际应用环境虚警概率的恒定,从而不能满足***的需求;(2)消息解调资源的有效利用率降低;(3)如果提高固定设置的检测门限值,虽然有干扰信号时虚警还是较低,但无干扰信号时用户接入信号的检测概率明显下降,从而导致用户设备发送前导信号的能量增加,***的干扰也增加。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种接入前导检测门限动态调整的方法,通过自适应动态的调整前导检测门限,以减少因环境和通道的变化而导致前导检测虚警的增加,从而有效提高了***接入解调资源的利用率。
为解决上述问题,本发明提供一种接入前导检测门限动态调整的方法,包括:
将前导检测虚警概率P1的门限T1预置为检测门限T的最低门限;
根据前导检测虚警概率P1确定使消息解调资源不足的概率门限P2,并周期性统计用户在一段时间内的前导检测概率P3;
判断所述前导检测概率P3是否大于概率门限P2,若是,根据检测概率P3和概率门限P2的比值增大检测门限T;否则,根据概率门限P2和检测概率P3的比值降低检测门限T。
所述根据前导检测虚警概率P1确定使消息解调资源不足的概率门限P2的过程为:
根据检测虚警概率P1确定虚警需要分配的消息解调资源数Ndemand;
当所述消息解调资源数Ndemand大于***中时分复用的消息解调资源数M时,将此时的概率门限设置为P2,所述概率门限P2为:P2=(M/Ntotal)×a,其中,a为常数。
所述概率门限P2=(M/Ntotal)×a的公式中,所述a的取值为0.25时为最佳。
所述根据检测虚警概率P1确定虚警需要分配的消息解调资源数Ndemand的过程具体为:
接入消息长度最长时,统计时间段内检测到接入前导的次数Nsig和所有检测尝试的次数Ntotal;
计算虚警需要分配的消息解调资源数Ndemand,其计算公式为:
Ndemand=Ntotal×P1,其中,Ntotal为所有检测尝试的次数,P1为检测虚警概率。
所述检测虚警概率是指没有用户接入签名信号发送时,***检测到有签名信号发送的概率。
所述前导检测概率P3为:统计一段时间内检测到的签名数与检测次数的比值。
优选地,所述根据检测概率P3和概率门限P2的比值将检测门限T增大为T′=T+k×(P3/P2-1),其中,T为前导检测门限,k为门限调整系数,P3为一段时间内的检测概率,P2为调整概率。
优选地,所述根据概率门限P2和检测概率P3的比值将检测门限T降低为T″=T-k×(P2/P3-1),其中,T为前导检测门限,k为门限调整系数,P3为一段时间内的检测概率,P2为调整概率。
步骤C中所述将检测门限T调整为T″之前还包括:当检测门限T″小于最低门限T1时,前导检测门限设置为T1。
号功率增加对***干扰的同时,也保证用户正常接入的消息解调资源分配;检测门限的动态调整可以降低环境和通道的变化时可能导致检测虚警的增加,避免虚警对消息解调有效资源的占用,保证了用户正常接入的消息解调资源分配。此外,本发明在不同应用环境下,还能够有效增强PRACH信道接收的鲁棒性。
附图说明
图1是现有技术物理随机接入信道PRACH的结构图;
图2是本发明接入前导检测门限动态调整的方法的流程图;
图3是本发明接入前导检测门限动态调整的方法的最佳实施的流程图
具体实施方式
本发明的操作原理为:用户通过物理随机接入信道与基站建立初始连接,请求建立专用信道并发送上行有限的数据包,基站通过能量计算并和检测门限比较,所述前导检测门限不再固定设置,而是根据当前统计情况,动态调整检测门限,使得***的检测概率和***设计的消息解调资源相匹配,保证正常用户的接入,最大程度地减少用户接入时延。基站确定接入时隙中是否有前导信号发送,当基站检测到有前导信号发送时,并且能够为该用户分配消息解调资源时,就通过下行(AICH,Acquisition Indicator Channel)信道发送AI为1的匹配捕获指示,如果不能分配消息解调资源,下行AICH信道相应的AI指示设置为-1。当用户接收到基站反馈的发送前导相匹配的AI为1时,则继续发送消息信号;接收的匹配AI判决为-1时,消息信号不再发送。
通常情况下,恒定虚警的检测门限设置能够保证小区用户的正常接入,由于环境和通道带来的各种干扰的影响,可能导致接入虚警的增加,***无法给正常接入用户分配消息解调资源,这个时候,如果提高检测门限,或者提高统计前导能量信息时有效多径判决的多径门限,都能够降低虚警概率,用户只要适当提高功率发送前导信号,还是能够被***检测,虽然发送功率增加使得***干扰也增加,但是***能够检测到用户的正常接入。
下面结合附图对本发明做进一步的说。
图2为本发明接入前导检测门限动态调整的方法的流程图,包括:
步骤S11:预置前导检测虚警概率P1的门限T1为检测门限T的最低门限;
步骤S12:根据前导检测虚警概率P1确定使消息解调资源不足的概率门限P2,并周期性统计用户在一段时间内的前导检测概率P3;
步骤S13:判断所述前导检测概率P3是否大于概率门限P2,若是,根据检测概率P3和概率门限P2的比值将前导检测门限T调整为T′,所述T′是随着检测概率P3与调整概率P2比值的变化而变化的前导检测门限(步骤S14);否则,根据概率门限P2和检测概率P 3的比值将检测门限T调整为T″,所述T″是随着检测概率P3与调整概率P2比值的变化而变化的前导检测门限(步骤S15)。
在宽带码分多址***中,用户通过物理随机接入信道与基站建立初始连接,请求建立专用信道并发送上行有限的数据包,首先,在所述步骤S11中,基站设定前导检测恒定虚警概率P1,其对应的门限值作为最低门限T1,始终保持不变,并将最低门限T1作为前导检测门限T的缺省设置,所述恒定虚警概率是根据***设计规格需求而设定的,不同的产品其设置也不同,所述虚警概率是本小区没有任何用户接入签名信号发送时,***检测到有签名信号发送的概率。
然后执行步骤S12,***统计时间段内检测到的前导次数和所有尝试次数的比值来设置可能导致消息解调资源不足的概率门限,即概率门限P2,所述P2是由统计时间段内检测到前导信号的次数和所有检测尝试次数的比值来确定的。其设置和***设计规格有关,通过计算获得,其计算过程为:考虑接入消息长度为2帧时,即76800chip,***配置的终端可能选择的接入签名数为Nsig,该时间段内***作出总的检测次数Ntotal=(76800/5120)×Nsig,如果检测虚警概率为P1,由于虚警需要分配的消息解调资源为Ndemand=Ntotal×P1,当Ndemand大于***设置的时分复用的消息解调资源数M,或者两者比较接近时,***无法为正常接入的用户分配资源,因此P2可以设置为:P2=(M/Ntotal)×a,a的取值为常数0.25时为最佳实施例,保证至少3/4的消息解调资源预留给正常接入用户。然后***周期性的统计一段时间内检测到所有可能的签名数与该时间段内的检测次数的比值作为前导检测概率P3。
最后执行步骤S13,判断所述前导检测概率P3是否大于概率门限P2,如果P3大于P2,也就是说,***中有不可控的信号干扰增加,***的检测虚警也增加,因此需要调整前导信号的检测门限;反之,***中没有不可控的信号干扰,或者是存在的信号干扰比较小时,也要判断当前的检测门限是否大于最小门限T1,如果当前检测门限大于最低门限T1,则将当前的检测门限设定为前导检测门限,否则,前导检测门限设置为T1。具体判断过程如下:
如果P3大于P2,根据调整概率P3和检测概率P2计算当前前导检测门限T′,并将前导检测门限T调整为T′,所述T′为随着检测概率P3与调整概率P2比值的变化而变化的前导检测门限,其计算公式为:T′=T+k×(P3/P2-1),其中,T为当前前导检测最低门限,k为门限调整系数,所述门限调整系数k是一个变量,当其设置范围在0.25dB到0.5dB之间时,门限调整能够有效地跟踪虚警的变化,以解决由于门限调整过高导致正常接入用户较大的功率攀升,P3为一段时间内的检测概率,P2为调整概率;由于此步骤对检测门限根据当前用户的需求动态的调整了检测门限,有效解决了由于干扰信号的增加,导致无效检测的增加,提高了检测门限,减低了虚警概率用户分配消息解调资源,其占用的消息解调资源减少,从而***能够使接入用户的信号正常接入(即步骤S14)。如果P3不大于P2,则根据调整概率P2和检测概率P3计算当前前导检测门限T″,并将将前导检测门限T调整为T″,所述T″为随着检测概率P3与调整概率P2比值的变化而变化的当前前导检测门限,其计算公式为:T″=T-k×(P2/P3-1),其中,T为当前前导检测门限,k为门限调整系数,所述门限调整系数k是一个变量,当其设置范围在0.25dB到0.5dB之间时,门限调整能够有效地跟踪虚警的变化,以解决由于门限调整过高导致正常接入用户较大的功率攀升,P3为一段时间内的检测概率,P2为调整概率。
还请参阅图3,为本发明接入前导检测门限动态调整的方法的最佳实施例的流程图。该方案对所述图2的技术方案的基础上进行优化。也就是说在执行步骤S15之前:先根据概率门限P2和检测概率P3的比值计算判断当前前导门限T″(步骤S16),其计算过程和图2中T″的计算过程相同,在这里不在赘述,然后判断当前前导门限T″是否大于最低门限T1(步骤S 17),若是,将前导检测门限T调整为T″(步骤S15),否则,将前导检测门限T调整为T1(步骤S18);此步骤在***突发干扰减少时,通过降低检测门限,提高了***对有效用户信号的检测概率,降低接入信号发送较高功率对***的影响。也就是说,所述物理随机接入信道前导信号的检测门限不再固定设置,而是根据当前统计情况,动态调整检测门限,检测门限的设定更多考虑检测虚警变化对***的影响,从而有效解决了***不可控的突发干扰变化时,虚警和检测概率之间的平衡,也就是说,检测门限越低,检测概率就越大,虚警概率也就越大;检测门限越高,检测概率就越小,虚警概率也就越小。使得***的检测概率和***设计的消息解调资源相匹配,保证正常用户的接入,最大程度地减少用户接入时延。
在本发明的实现过程中,用户设备UE随机选择一个签名(Signature)组成前导,根据开环功率控制,设置初始发送功率。所述初始发送功率是由协议本身来实现的,通过***告知公共导频信道发送功率及其测量公共导频信道接收功率,确定路径损耗,加上***当前负载和解调能力信息,来设置初始发射功率。基站在接入时隙的时间内搜集每个可能签名的能量信息,当该能量超过前导门限时,***就判断有签名的用户信息要发送。也就是说,当基站检测到有前导信号发送时,并且能够为该用户分配消息解调资源时,就通过下行捕获指示信道发送捕获指示(AI,Acquisition Indicator)为1的匹配捕获指示,如果不能分配消息解调资源,下行捕获指示信道AICH相应的捕获指示AI指示设置为-1。如果用户设备UE接收到基站反馈的发送前导相匹配的捕获指示AI为1时,则继续发送消息信号;如果接收的匹配捕获指示AI判决为-1时,消息信号不再发送。
当然用户设备UE发送的前导和消息时遵循严格的时序定义,但由于小区中不同用户设备UE可以随机选择接入时隙,对于基站而言,每个接入时隙都可能接收到用户设备UE发送的前导信号,只有检测到前导信号并且发送相应的捕获指示AI指示为1时,才对后面用户设备UE可能发送的消息信号进行解调。***检测前导和解调消息的资源是独立的,***在每个接入时隙中,对其分配的不同签名组成的所有前导信号都要进行检测,通过动态调整前导检测门限,与现有技术相比有效解决了消息解调资源不足的问题,较少了***设计的复杂性。因为在实际应用当中,物理随机接入信道PRACH占用时间短,和专用信道相比,实际业务量并不高,预留的物理随即接入信道PRACH的消息解调资源比较少,一般根据用户需求只提供几套消息解调资源,通过时分复用让不同用户设备UE共享,当消息解调资源被占用,又有新的接入前导被检测到时,下行捕获指示AI也就分配为-1,让用户设备UE暂停发送物理随即接入信道PRACH信道,避免其继续攀升功率发送前导信号,从而减少其对***的干扰。
本发明在应用当中,考虑到多用户接收信号的随机性以及***接收中射频通道AGC的调整,基带接收信号一般都是平稳高斯白噪信号,***首先根据恒定虚警概率,设置前导检测门限的最低门限,所述最低门限的设定是根据:本小区没有任何用户接入签名信号发送时,***加载平稳的高斯白噪信号,通过***检测能量的搜集,从能量排名大于虚警概率比例的能量作为检测门限的最低门限,***对前导的检测能够保证平稳噪声输入时虚警概率恒定。但是基站接收到的实际信号受到多种因素的影响,比如:用户信号突发的波动,其它通信***泄漏信号的干扰,杂散干扰等,而且这种干扰可能在较长时间段内都存在。特别是宽带码分多址***WCDMA是自干扰***,任何瞬时和随机的干扰都会带来小区用户发送信号更大的变化,为此,本发明提出动态调整前导检测门限,以解决由于虚警的增加,而导致信息解调资源的不足,使***检测概率和***设计的消息解调资源相匹配,从而提高了***接入资源的有效利用率。
本发明根据当前对用户接收签名能量的统计情况,当***中有不可控的信号干扰增加时,***的检测虚警也增加,本发明通过对接入前导检测门限动态的调整,当***各种干扰影响减小时,降低了前导检测门限的设置,能够最大程度减少接入信号功率增加对***的干扰,同时保证用户正常接入的消息解调资源分配。此外,检测门限的动态调整,可以降低因环境和通道的变化而导致检测虚警的增加,避免虚警对消息解调有效资源的占用,保证了用户正常接入的消息解调资源分配。因此,接入前导检测门限动态调整,使***在不同应用环境下,能够有效增强PRACH信道接收的鲁棒性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1、一种接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,包括:
A、将前导检测虚警概率P1的门限T1预置为检测门限T的最低门限;
B、根据前导检测虚警概率P1确定使消息解调资源不足的概率门限P2,并周期性统计用户在一段时间内的前导检测概率P3;
C、判断所述前导检测概率P3是否大于概率门限P2,若是,根据检测概率P3和概率门限P2的比值增大检测门限T;否则,根据概率门限P2和检测概率P3的比值降低检测门限T。
2、根据权利要求1所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,步骤B中根据前导检测虚警概率P1确定使消息解调资源不足的概率门限P2的过程为:
1)根据检测虚警概率P1确定虚警需要分配的消息解调资源数Ndemand;
2)当所述消息解调资源数Ndemand大于***中时分复用的消息解调资源数M时,将此时的概率门限设置为P2,所述概率门限P2为:P2=(M/Ntotal)×a,其中,a为常数。
3、根据权利要求2所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,步骤2)中所述概率门限P2=(M/Ntotal)×a的公式中,所述a的取值为0.25时为最佳。
4、根据权利要求3所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,所述根据检测虚警概率P1确定虚警需要分配的消息解调资源数Ndemand的过程具体为:
41)接入消息长度最长时,统计时间段内检测到接入前导的次数Nsig和所有检测尝试的次数Ntotal;
42)计算虚警需要分配的消息解调资源数Ndemand,其计算公式为:
Ndemand=Ntotal×P1,其中,Ntotal为所有检测尝试的次数,P1为检测虚警概率。
5、根据权利要求1所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,所述检测虚警概率为没有用户接入签名信号发送时,***检测到有签名信号发送的概率。
6、根据权利要求1所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,步骤B中所述前导检测概率P3为:统计一段时间内检测到的签名数与检测次数的比值。
7、根据权利要求6所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,所述根据检测概率P3和概率门限P2的比值将检测门限T增大为T′:
T′=T+k×(P3/P2-1),其中,T为前导检测门限,k为门限调整系数,P3为一段时间内的检测概率,P2为调整概率。
8、根据权利要求7所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,所述根据概率门限P2和检测概率P3的比值将检测门限T降低为T″:
T″=T-k×(P2/P3-1),其中,T为前导检测门限,k为门限调整系数,P3为一段时间内的检测概率,P2为调整概率。
9、根据权利要求8所述的接入前导检测门限动态调整的方法,其特征在于,步骤C中所述将检测门限T调整为T″之前还包括:
当检测门限T″小于最低门限T1时,前导检测门限设置为T1。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20081112 Termination date: 20191229 |