Способ и система для определения фонового аппаратурного шума

Способ и система для определения фонового аппаратурного шума

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к области технологий беспроводных сетей и, в частности, к способу и системе для определения аппаратурного шума.

Предпосылки изобретения

Проект долгосрочного развития сетей связи (LTE) является проектом развития технологии 3G и направлен на улучшение и развитие технологии доступа к 3G-сетям с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) и технологии "многоканальный вход - многоканальный выход" (MIMO) в качестве единственного показателя развития своих беспроводных сетей. При ширине полосы частот 20 МГц может быть обеспечена максимальная скорость передачи данных 326 Мбит/с по нисходящей линии и 86 Мбит/с по восходящей линии, при этом LTE улучшает рабочие характеристики сети для пользователей, находящихся на краях соты, увеличивает производительность соты и уменьшает задержку обработки данных системой.

Для повышения скорости передачи данных на краях сот в LTE используют технологии подавления межсотовых помех. В настоящее время технологии подавления межсотовых помех преимущественно включают в себя координацию межсотовых помех (ICIC), рандомизацию межсотовых помех (ICIR) и компенсацию межсотовых помех (ICIC), а также медленное управление мощностью и т.д. В схеме ICIC сетевой уровень должен знать коэффициент превышения помехами теплового шума (Interference Over Thermal, IOТ) по частотам и определять наличие помех и мощность помех относительно порога распознавания, а затем избегать, насколько это возможно, появления помех путем координации работы базовых станций, при этом IOТ выражается следующим образом:

где N - аппаратурный шум, а NI - шумовые помехи.

В протоколе LTE необходимо вычислять мощность шумовых помех каждого блока ресурсов и аппаратурный шум.

В алгоритме измерения аппаратурного шума в известном уровне техники для вычисления используют следующую формулу:

где КТВ - шум, К - постоянная Больцмана, Т - опорная температура (по шкале Кельвина) и В - эффективная шумовая полоса приемника. В том случае, если ширина полосы пропускания постоянна, значение аппаратурного шума в этом алгоритме изменяется с температурой, приемник не может точно определить температуру наружного воздуха, и при значительных колебаниях температуры в алгоритме возникает проблема погрешности измерений.

Еще один алгоритм измерения аппаратурного шума известного уровня техники предполагает использование ресурсов частотной области, которые не используются пользователями, для измерения шума в ночное время, когда меньше пользователей имеют доступ к сети. У данного алгоритма есть существенные ограничения, и при его использовании необходимо искусственным образом определять, действительно ли в данный момент в сети находится мало пользователей.

Краткое описание сущности изобретения

Основной целью настоящего изобретения является создание способа и системы для точного определения аппаратурного шума.

Техническая схема, использованная в настоящем изобретении, представляет собой следующее: способ определения аппаратурного шума включает:

получение первого набора шумовых помех, поиск шумовых помех, которые меньше заранее заданного порога шумовых помех, в первом наборе шумовых помех для получения второго набора шумовых помех и последующий расчет среднего значения второго набора шумовых помех; и

определение того, является ли среднее значение второго набора шумовых помех меньшим или равным пороговому значению набора, и если среднее значение второго набора шумовых помех меньше или равно пороговому значению набора, то текущий аппаратурный шум равен среднему значению второго набора шумовых помех.

Предпочтительно способ дополнительно включает нахождение минимальной шумовой помехи в первом наборе шумовых помех и установку значения, которое в целое число раз больше минимальной шумовой помехи, в качестве заранее заданного порога шумовых помех.

Предпочтительно, количество шумовых помех в первом наборе шумовых помех равно количеству блоков ресурсов восходящей линии в системе долгосрочного развития сетей связи (LTE).

Предпочтительно, пороговое значение набора равно абсолютному значению суммы корректирующего значения аппаратурного шума и опорного уровня аппаратурного шума, а опорный уровень аппаратурного шума равен среднему значению шумовых помех в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE при комнатной температуре и в отсутствие внешних помех.

Предпочтительно, корректирующее значение аппаратурного шума составляет ½ от опорного уровня аппаратурного шума.

Предпочтительно данный способ дополнительно включает следующее: если среднее значение второго набора шумовых помех больше порогового значения набора, то текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума.

Система для определения аппаратурного шума содержит:

принимающее устройство, конфигурированное для приема первого набора шумовых помех;

поисковое устройство, подключенное к принимающему устройству и конфигурированное для нахождения шумовых помех, которые меньше заранее заданного порога, в первом наборе шумовых помех для получения второго набора шумовых помех;

расчетное устройство, подключенное к поисковому устройству и конфигурированное для расчета среднего значения второго набора шумовых помех; и

определяющее устройство, конфигурированное для определения того, является ли среднее значение второго набора шумовых помех меньшим или равным пороговому значению набора; при этом, если среднее значение второго набора шумовых помех меньше или равно пороговому значению набора, то текущий аппаратурный шум равен среднему значению второго набора шумовых помех.

Предпочтительно, поисковое устройство дополнительно конфигурировано для нахождения минимальной шумовой помехи в первом наборе шумовых помех и установки значения, которое в целое число раз больше минимальной шумовой помехи, в качестве заранее заданного порога шумовых помех.

Предпочтительно, количество шумовых помех в первом наборе шумовых помех равно количеству блоков ресурсов восходящей линии в системе LTE.

Предпочтительно, пороговое значение набора равно абсолютному значению суммы корректирующего значения аппаратурного шума и опорного уровня аппаратурного шума, а опорный уровень аппаратурного шума равен среднему значению шумовых помех в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE при комнатной температуре и в отсутствие внешних помех.

Предпочтительно, корректирующее значение аппаратурного шума составляет ½ от опорного уровня аппаратурного шума.

Предпочтительно, определяющее устройство дополнительно конфигурировано так, что, если среднее значение второго набора шумовых помех больше порогового значения набора, то текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума.

В сравнении с известным уровнем техники, настоящее изобретение предлагает получение второго набора шумовых помех при помощи нахождения шумовых помех, которые меньше порогового значения набора, в первом наборе шумовых помех, и вычисление среднего значения второго набора шумовых помех, и если среднее значение меньше или равно пороговому значению набора, то можно считать, что текущий аппаратурный шум равен этому среднему значению. Этот способ делает возможным более точное определение значения аппаратурного шума и устранение проблемы уровня техники, заключающейся в том, что результат измерения известным способом измерения является неточным из-за изменения аппаратурного шума вследствие изменения температуры.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображена блок-схема способа определения аппаратурного шума, предложенного в настоящем изобретении.

На фиг.2 изображена блок-схема системы для определения аппаратурного шума, предложенной в настоящем изобретении.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Ниже настоящее изобретение будет подробно описано посредством примеров и в сочетании с прилагаемыми графическими материалами.

Рассмотрим фиг.1, где изображена блок-схема способа определения аппаратурного шума, предложенного в настоящем изобретении и содержащего следующие этапы.

На этапе 101 базовая станция измеряет уровень шумовых помех в каждом блоке ресурсов (RB) для получения первого набора шумовых помех А.

В системе LTE первый набор шумовых помех А, измеряемый приемником, определяют следующим образом:

A={NI_k, k=I, 2, … λ},

где λ - количество блоков ресурсов. В системе LTE, если полоса частот восходящей линии составляет 5 МГц, то общее количество блоков ресурсов будет равно 25, и шумовые помехи (NI) в этих 25-ти блоках ресурсов измеряют для получения первого набора шумовых помех А, состоящего из 25 элементов.

На этапе 102 шумовые помехи, которые меньше заранее заданного порога шумовых помех, находят в первом наборе А шумовых помех для получения второго набора шумовых помех B={NI_k|NI_k<αρ, k=1, 2 … λ}.

В настоящем варианте осуществления изобретения заранее заданный порог шумовых помех определяют следующим образом: в первом наборе шумовых помех находят минимальную шумовую помеху α, и значение, которое в целое число раз больше минимальной шумовой помехи, устанавливают в качестве заранее заданного порога шумовых помех. Способ нахождения минимальной шумовой помехи включает способ быстрого поиска, способ бинсерч и т.д., при этом технология поиска является существующей технологией и здесь не рассматривается.

Масштабирующий коэффициент ρ задается по-разному в зависимости от режима работы приемника и в зависимости от температуры в помещении, обычно ρ - это целое число, предпочтительно равное 2.

На этапе 103 вычисляют среднее значение χ второго набора В шумовых помех.

На этапе 104 определяют, является ли среднее значение χ второго набора В шумовых помех меньшим или равным пороговому значению набора, и если среднее значение χ второго набора В шумовых помех меньше или равно пороговому значению набора, то текущий аппаратурный шум равен среднему значению χ второго набора В шумовых помех; в противном случае, если среднее значение второго набора В шумовых помех больше порогового значения набора, текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума.

Пороговое значение набора равно абсолютному значению суммы корректирующего значения аппаратурного шума и опорного уровня аппаратурного шума, а опорный уровень аппаратурного шума равен среднему значению шумовых помех в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE при комнатной температуре и при отсутствии внешних помех. В настоящем варианте осуществления изобретения при комнатной температуре и в отсутствие внешних помех, шумовые помехи в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE измеряют приемником, а затем вычисляют средний уровень этих шумовых помех для получения опорного уровня аппаратурного шума.

На этапе 105 после подачи полученного аппаратурного шума на выход процесс завершается.

В настоящем варианте осуществления изобретения при нормальных условиях корректирующее значение аппаратурного шума составляет ½ от опорного уровня аппаратурного шума.

Опорный уровень аппаратурного шума обозначим как корректирующее значение аппаратурного шума обозначим как ζ, при нормальных условиях ε=ζ/2, тогда пороговое значение набора равно |ζ+ε|. Если среднее значение второго набора В шумовых помех χ≤|ζ+ε|, то текущий аппаратурный шум равен χ; в противном случае, если среднее значение второго набора В шумовых помех χ>|ζ+ε|, то текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума ζ.

Вышеупомянутый способ определения аппаратурного шума устраняет проблему уровня техники, заключающуюся в том, что результат измерения известным способом измерения является неточным по причине изменения уровня аппаратурного шума вследствие изменения температуры.

При этом решается проблема, состоящая в том, что при определенных условиях аппаратурный шум, измеренный приемником, не характеризует аппаратурный шум при нормальных условиях.

Ниже настоящее изобретение будет описано подробнее с указанием конкретных данных.

Первый пример осуществления изобретения

Считаем, что ширина полосы восходящей линии в системе LTE составляет 5 МГц, и общее количество блоков ресурсов равно 25. При комнатной температуре и при отсутствии внешних помех результаты измерений шумовых помех (NI) 25-ти блоков ресурсов усредняют для получения опорного значения аппаратурного шум ζ=1120.

На этапе А1 базовая станция измеряет шумовые помехи в каждом блоке ресурсов (RB) для получения первого набора А шумовых помех, и полученный первый набор шумовых помех А={2228, 2328, 2845, 2928, 3228, 4129, 4228, 4321, 5222, 6527, 4123, 4424, 4525, 5428, 6422, 6726, 1108, 1258, 1144, 3455, 4529, 4678, 4988, 5038, 5618}, вышеупомянутые результаты измеряют в пределах базовой станции на физическом уровне, а данные представляют собой квантованные результаты.

На этапе А2 проводят поиск минимальной шумовой помехи а среди 25 элементов первого набора шумовых помех, и в настоящем примере осуществления изобретения минимальная шумовая помеха α=1108.

На этапе A3 в качестве примера возьмем ρ=2, при этом значения, которые меньше удвоенного значения минимальной шумовой помехи α, равного 1108×2=2216, находят в 25 элементах первого набора А шумовых помех для получения второго набора В шумовых помех = {1108, 1258, 1144}.

На этапе А4 вычисляют среднее значение второго набора В шумовых помех = {1108, 1258, 1144}, т.е. χ=(1108+1258+1145)/3=1170.

На этапе А5 определяют, что χ=1170<|ζ+ε|=|1120+560|=1680, и поскольку текущий результат находится в пределах диапазона изменения аппаратурного шума, то текущий аппаратурный шум равен χ=1170, и после подачи полученного аппаратурного шума на выход процесс завершается.

Второй пример осуществления изобретения

Считаем, что ширина полосы восходящей линии в системе LTE составляет 5 МГц, и общее количество блоков ресурсов равно 25. При комнатной температуре и в отсутствие внешних помех результаты измерений шумовых помех (NI) 25-ти блоков ресурсов усредняют для получения опорного значения ζ=1120.

На этапе В1 базовая станция измеряет шумовые помехи в каждом блоке ресурсов (RB) для получения первого набора А′ шумовых помех, при этом полученный первый набор шумовых помех А′={5228, 5328, 16845, 5448, 5278, 5159, 5268, 5351, 5275, 16527, 5123, 15424, 17525, 17428, 17422, 16726, 17108, 17258, 17144, 17455, 17529, 17678, 19988, 18038, 18618}, вышеупомянутые результаты измеряют в пределах базовой станции на физическом уровне, а данные представляют собой квантованные результаты.

На этапе В2 проводят поиск минимальной шумовой помехи α′ среди 25 элементов первого набора А′ шумовых помех, и в настоящем примере осуществления изобретения минимальная шумовая помеха α′=5123.

На этапе В3 в качестве примера возьмем ρ=2, при этом значения, которые меньше удвоенного значения минимальной шумовой помехи α′, равного 5123×2=10246, находят среди 25 элементов первого набора А′ шумовых помех для получения второго набора шумовых помех В′={5228, 5328, 5448, 5278, 5159, 5268, 5351, 5275, 5123}.

На этапе В4 вычисляют среднее значение второго набора В′ шумовых помех = {5228, 5328, 5448, 5278, 5159, 5268, 5351, 5275, 5123} для получения χ′=5273.

На этапе В5 определяют, что χ′=5273>|ζ+ε|=|1120+560|=1680, и поскольку текущий результат находится за пределами диапазона изменения аппаратурного шума, то текущий результат является недопустимым, текущий аппаратурный шум принимают равным 1120, и после подачи на выход этого значения аппаратурного шума процесс завершается.

Обратимся к фиг.2, данный вариант осуществления предлагает систему для определения аппаратурного шума, состоящую из следующих устройств.

Принимающее устройство 201, конфигурированное для приема первого набора шумовых помех.

Поисковое устройство 202, подключенное к принимающему устройству 201 и конфигурированное для нахождения шумовых помех, не превышающих заранее заданного порога шумовых помех, в первом наборе шумовых помех, для получения второго набора шумовых помех.

Поисковое устройство 202 находит минимальную шумовую помеху из первого набора шумовых помех и устанавливает значение, которое в целое число раз больше минимальной шумовой помехи, в качестве заранее заданного порога шумовых помех.

Предпочтительно, указанное целое число равно 2.

Расчетное устройство 203 подключено к поисковому устройству и конфигурировано для расчета среднего значения второго набора шумовых помех.

Определяющее устройство 204 конфигурировано для определения, является ли среднее значение второго набора шумовых помех меньшим или равным пороговому значению набора, и если среднее значение второго набора шумовых помех меньше или равно пороговому значению набора, то текущий аппаратурный шум равен среднему значению второго набора шумовых помех.

Предпочтительно, пороговое значение набора равно абсолютному значению суммы корректирующего значения аппаратурного шума и опорного уровня аппаратурного шума, а опорный уровень аппаратурного шума равен среднему значению шумовых помех в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE при комнатной температуре и в отсутствие внешних помех. Корректирующее значение аппаратурного шума составляет ½ от опорного уровня аппаратурного шума.

Предпочтительно в настоящем варианте осуществления изобретения количество значений шумовых помех в первом наборе шумовых помех равно количеству блоков ресурсов восходящей линии в системе LTE.

Кроме того, определяющее устройство 204 конфигурировано так, что, если среднее значение второго набора шумовых помех больше порогового значения набора, то текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума.

Система для определения аппаратурного шума, предложенная в вышеизложенном варианте осуществления изобретения, устраняет проблему известного уровня техники, заключающуюся в том, что результат измерения известным способом измерения является неточным по причине изменения аппаратурного шума вследствие изменения температуры.

При этом также решается проблема, заключающаяся в том, что при определенных условиях аппаратурный шум, измеренный приемником, не характеризует аппаратурный шум при нормальных условиях.

Вышеизложенное является подробным описанием настоящего изобретения с примерами предпочтительных вариантов его осуществления; однако не следует считать, что варианты осуществления настоящего изобретения сводятся к этим вариантам. Специалисты в области техники настоящего изобретения могут внести в него целый ряд изменений без отступления от сущности настоящего изобретения и в пределах объема правовой охраны данного изобретения.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение позволяет получить более точные значения аппаратурного шума посредством устранения проблемы известного уровня техники, заключающейся в том, что результат измерения известным способом измерения является неточным по причине изменения уровня аппаратурного шума вследствие изменения температуры.

1. Способ определения аппаратного шума, включающий получение первого набора шумовых помех,нахождение минимальной шумовой помехи в первом наборе шумовых помех и установку значения, которое в целое число раз больше минимальной шумовой помехи, в качестве заранее заданного порога шумовых помех,поиск шумовых помех, которые меньше заранее заданного порога шумовых помех, в первом наборе шумовых помех для получения второго набора шумовых помех и последующий расчет среднего значения второго набора шумовых помех;определение того, является ли среднее значение второго набора шумовых помех меньшим или равным пороговому значению набора, и если среднее значение второго набора шумовых помех меньше или равно пороговому значению набора, то текущий аппаратурный шум равен среднему значению второго набора шумовых помех,при этом пороговое значение набора равно абсолютному значению суммы корректирующего значения аппаратурного шума и опорного уровня аппаратурного шума, а опорный уровень аппаратурного шума равен среднему значению шумовых помех в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE при комнатной температуре и в отсутствие внешних помех.

2. Способ по п.1, в котором количество шумовых помех в первом наборе шумовых помех равно количеству блоков ресурсов восходящей линии в системе долгосрочного развитие сетей связи (LTE).

3. Способ по п.1, в котором корректирующее значение аппаратурного шума составляет 1/2 от опорного уровня аппаратурного шума.4 .Способ по п.1 или 2, в котором:если среднее значение второго набора шумовых помех больше порогового значения набора, то текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума.

5. Система для определения аппаратурного шума, содержащая: принимающее устройство, конфигурированное для приема первогонабора шумовых помех;поисковое устройство, подключенное к принимающему устройству и конфигурированное для нахождения шумовых помех, которые меньше заранее заданного порога, в первом наборе шумовых помех для получения второго набора шумовых помех;расчетное устройство, подключенное к поисковому устройству и конфигурированное для расчета среднего значения второго набора шумовых помех; иопределяющее устройство, конфигурированное для определения того, является ли среднее значение второго набора шумовых помех меньшим или равным пороговому значению набора; при этом, если среднее значение второго набора шумовых помех меньше или равно пороговому значению набора, то текущий аппаратурный шум равен среднему значению второго набора шумовых помех,при этом поисковое устройство дополнительно конфигурировано для нахождения минимальной шумовой помехи в первом наборе шумовых помех и установки значения, которое в целое число раз больше минимальной шумовой помехи, в качестве упомянутого заранее заданного порога шумовых помех, ипороговое значение набора равно абсолютному значению суммы корректирующего значения аппаратурного шума и опорного уровня аппаратурного шума, а опорный уровень аппаратурного шума равен среднему значению шумовых помех в блоках ресурсов восходящей линии в системе LTE при комнатной температуре и в отсутствие внешних помех.

6. Система по п.5, в которой количество шумовых помех в первом наборе шумовых помех равно количеству блоков ресурсов восходящей линии в системе LTE.

7. Система по п.5, в которой корректирующее значение аппаратурного шума составляет 1/2 от опорного уровня аппаратурного шума.

8. Система по п.5 или 6, в которой определяющее устройство дополнительно конфигурировано так, что, если среднее значение второго набора шумовых помех больше порогового значения набора, то текущий аппаратурный шум равен опорному уровню аппаратурного шума.