一种闭环功率控制算法的性能测试系统和方法

摘要

本发明提供了一种闭环功率控制算法的性能测试系统和方法，该方法包括：将信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接，并设置衰减器的衰减值；在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，测量第一P－CCPCH信号的第一RSCP；将第一发送功率与第一RSCP的差值作为真实路损，单位为dB；加载测试实例，并建立信号发送器与信号接收器之间的会话链接；获取预设时间段内，发送端在业务时隙上的实时发送功率；根据所有业务时隙的信噪比判断算法是否满足功率要求；根据信号接收器接收传输数据块的情况判断算法是否满足服务质量要求。本发明使得闭环功率控制算法在实际使用之前的性能测试成为可能。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统领域，特别是涉及一种应用在TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统中的闭环功率控制算法的性能测试系统和方法。

背景技术

众所周知，在一个CDMA的系统中，功率控制是其生命线，功率控制的性能决定了系统的容量。

CDMA系统中，功率控制方法的性能主要由以下两个因素来决定：

接收端对发送端发送功率的要求，即对接收端天线端口接收功率的要求，在满足QoS(Quality of Service，服务质量)的前提下，功率越低表明性能越好；

接收端对误块率的要求，即对QoS的满足。

任何一种功率控制方法，它的目标是在满足QoS的前提条件下，使发送端的发送功率尽可能的小。亦即在满足QoS的前提条件下，尽可能地减少系统内的干扰。

由于闭环功率控制算法的好坏对服务质量造成直接影响，因此有必要在闭环功率控制算法应用之前进行性能测试。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种闭环功率控制算法的性能测试系统和方法，在使用前对闭环功率控制算法进行性能测试，只有满足业务需求的闭环功率控制算法才会应用到实际系统。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种闭环功率控制算法的性能测试方法，包括：

将信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接，并设置衰减器的衰减值，信号发送器与信号接收器直接连接时的线损与衰减值的和等于信号发送器与信号接收器之间的估计路损；

在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，测量信号接收器接收到的第一主公共物理控制信道P-CCPCH信号的第一接收信号码功率RSCP；第一P-CCPCH信号由下行信号发送器以第一发送功率发送；

将第一发送功率与第一RSCP的差值作为真实路损，单位为dB；

在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，加载测试实例，并建立信号发送器与信号接收器之间的会话链接；

获取预设时间段内，发送端在每个业务时隙上的实时发送功率；

针对每个业务时隙，将实时发送功率与真实路损以及真实噪声功率的差值作为接收端的信噪比；实时发送功率与真实路损以及真实噪声功率的差值的单位为dB；

根据计算得到的所有业务时隙的信噪比判断闭环功率控制算法是否满足功率要求；

根据信号接收器接收传输数据块的情况判断闭环功率控制算法是否满足服务质量要求。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，在设置衰减器的衰减值之前还包括：

计算信号发送器与信号接收器之间的估计路损；和

测试信号发送器与信号接收器直接连接时的线损。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，所述信号发送器与信号接收器之间的路损为A-B-C，单位为dB：

A为测试实例对应的下行信号发送端在P-CCPCH上的发送功率；

B为测试实例对应的等效到接收端的天线端口的噪声的功率，

C为闭环功率算法进行闭环功控过程中，测试实例对应的接收端天线端口的最大信噪比。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，所述等效到接收端的天线端口的噪声为白噪声或信号接收器的板级噪声。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，测试信号发送器与信号接收器直接连接时的线损具体包括：

将信号发送器与信号接收器直接连接；

控制下行信号发送器以恒定的第二发送功率发送第二P-CCPCH信号；

测量接收端接收到的第二P-CCPCH信号的第二RSCP；

将所述第二发送功率和所述第二RSCP的差值作为所述信号发送器与信号接收器之间的线损。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，根据计算得到的所有业务时隙的信噪比判断闭环功率控制算法是否满足功率要求具体为：

根据记录的信噪比的值计算累积分布概率，并判断在预设累积分布概率所对应的信噪比是否小于或等于预设值，如果是，则表明闭环功率算法满足功率要求，否则不满足功率要求。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，根据信号接收器接收传输数据块的情况判断闭环功率控制算法是否满足服务质量要求具体为：

针对滑动窗计算实时误块率BLER；

判断所有实时BLER是否都落在BLER上门限与BLER下门限之间，如果是，表明闭环功率控制算法满足服务质量要求，否则，表明闭环功率控制算法不满足服务质量要求。

上述的闭环功率控制算法的性能测试方法，其中，针对滑动窗计算实时误块率BLER具体包括：

确定滑动窗的大小为N与目标BLER的商，其中N为一正常数；

计算实时误块率，实时误块率为滑动窗内错误接收到的传输块的数目与滑动窗的大小的商。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种闭环功率控制算法的性能测试系统，包括：

依次连接的信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器，信号发送器与信号接收器直接连接时的线损与衰减器的衰减值的和等于信号发送器与信号接收器之间的估计路损；

测量装置，用于在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，测量信号接收器接收到的第一主公共物理控制信道P-CCPCH信号的第一接收信号码功率RSCP；第一P-CCPCH信号由下行信号发送器以第一发送功率发送；

真实路损计算装置，用于将第一发送功率与第一RSCP的差值作为真实路损，单位为dB；

会话链路建立装置，用于在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，加载测试实例，并建立信号发送器与信号接收器之间的会话链接；

信噪比计算装置，用于获取发送端预设时间段内在每个业务时隙上的实时发送功率，并针对每个业务时隙，将实时发送功率与真实路损以及真实噪声功率的差值作为接收端的信噪比；实时发送功率与真实路损以及真实噪声功率的差值的单位为dB；

判断装置，用于根据计算得到的所有业务时隙的信噪比判断闭环功率控制算法是否满足功率要求，并根据信号接收器接收传输数据块的情况判断闭环功率控制算法是否满足服务质量要求。

本发明实施例具有以下的有益效果：

本发明实施例中，对测试环境进行设置后，利用该测试环境来获取接收端的信噪比和数据接收情况，并根据该接收端的信噪比和数据接收情况分别判断闭环功率控制算法是否满足功率要求和服务质量要求，由于该测试是在实际使用前进行，因此根据该测试结果，只有满足业务要求的闭环功率控制算法才会应用到实际系统。

附图说明

图1为本发明实施例的闭环功率控制算法的性能测试方法的流程图；

图2为本发明实施例的闭环功率控制算法的测试环境示意图。

具体实施方式

评估一种闭环功率控制算法的性能，需要从以下几个方面进行评估：

闭环功率控制算法是否能满足业务QoS的需求，如果接收端实时统计的BLER(Block Error Rate，误块率)在QoS附近波动，则表明当前的方法能满足QoS的要求；和

业务对发送功率的要求。

本发明实施例的用于TD-SCDMA系统的闭环功率控制算法的性能测试方法如图1所示，包括：

衰减器设置步骤11，将信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接，并设置衰减器的衰减值，信号发送器与信号接收器直接连接时的线损与所述衰减值的和值与信号发送器与信号接收器之间的估计路损相同；

第一测量测量步骤12，在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，测量信号接收器接收到的第一P-CCPCH信号的第一RSCP(Received Signal Code Power，接收信号码功率)；所述第一P-CCPCH信号由下行信号发送器(如基站或基站模拟器)以第一发送功率发送；

真实路损计算步骤13，将所述第一发送功率与第一RSCP的差值(单位为dB)作为真实路损；

数据记录步骤14，在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，并根据测试实例建立信号发送器与信号接收器之间的会话链接，在会话链接稳定后，获取预设时间段内，发送端在每个业务时隙上的实时发送功率，并计算获取的实时发送功率、真实路损以及真实的噪声功率三者的差值(单位为dB)，记录信号接收器的传输数据块的接收情况；

第一判断步骤15，根据计算得到的差值的概率累计分布判断闭环功率控制算法是否满足要求；

第二判断步骤16，根据信号接收器接收传输数据块的情况判断闭环功率控制算法是否满足要求。

在此应当说明的是，上述的步骤15和步骤16并没有严格顺序关系。

图2为本发明实施例的测试环境示意图。

下面对本发明实施例的方法进行进一步详细说明。

步骤11中，需要设置衰减器的衰减值，使得信号发送器与信号接收器直接连接时的线损与所述衰减值的和值与信号发送器与信号接收器之间的路损相同，因此所述衰减值和以下两个因素相关：

信号发送器与信号接收器之间的路损；和

信号发送器与信号接收器直接连接时的线损。

下面就这两个因素的确定进行详细说明。

路损P_{path_loss}，单位为dB，表示发送端的天线端口到接收端的天线端口之间的总的功率损耗，如下所示：

$P_{\mathrm{path}\_\mathrm{loss}}=I_{\mathrm{or}}\_\mathrm{PCCPCH}-{\hat{I}}_{\mathrm{or}\_\max }/I_{\mathrm{oc}}-I_{\mathrm{oc}}$

其中：

I_or_PCCPCH为测试实例所对应的下行信号发送端在主公共控制物理信道P-CCPCH上的发送功率；

为闭环功率算法进行闭环功控过程中，测试实例所对应的可能达到的最大值(也就是接收端天线端口的最大信噪比)，其可以通过链路级仿真得到，其具体处理将在后面进行详细描述。

根据需要测试的业务搭建链路仿真平台，根据标准25.102衰落信道设置无线信道的参数以及高斯白噪功率大小，依据BLER的大小设置仿真的次数，比如以50/BLER为基准，且不限制发送端的最大最小发送功率，记录每个子帧的把记录中的最大的加上NdB作为N为一经验值，取值在1～5dB之间即可。

I_oc为测试实例所对应的等效到接收端的天线端口的噪声功率，该噪声为白噪声源或终端器件的板级噪声。

通过上述的描述可以知道，I_or_PCCPCH、和I_oc都是可以预先得到的，所以路损P_{path_loss}也可以预先知道。

而对于信号发送器与信号接收器直接连接时的线损可以通过如下步骤获取：

将信号发送器与信号接收器直接连接；

控制下行信号发送器以恒定的第二发送功率发送第二P-CCPCH信号；

测量接收端接收到的第二P-CCPCH信号的第二RSCP(Received SignalCode Power，接收信号码功率)；

将所述第二发送功率和所述第二RSCP的差值作为所述信号发送器与信号接收器之间的线损(单位为dB)。

当然，线损也可以直接设置一估计值，但上述的测试方法的准确度更高。

通过上述的处理得到了信号发送器与信号接收器之间的路损和信号发送器与信号接收器直接连接时的线损，将衰减器的衰减值设置为二者的差值之后，可以保证后续的测试满足基本的路损要求。

以测试CS12.2Kbps参考测量传输信道为例，具体参数配置参考25.102的配置，专用传输信道误块率目标值为1％，首先确定线损，假设P-CCPCH的发送功率为12dBm，接收到的P-CCPCH的RSCP为-36dBm，那么线损的粗略估计为48dB。

确定路损，首先粗略估算测试需要设置的路损，假设使用白噪声源，且其功率的大小为-70dBm，利用链路级仿真，可以测得衰落环境下上述测试用例的可能达到的最大值会达到20dB左右，那么路损的粗略估计值为12-20-(-70)＝62dB，则设置衰减器的值为62-48＝14dB。

上述多个步骤都需要测试信号接收器接收到的P-CCPCH信号的RSCP，在本发明具体实施例中都可以通过测量P-CCPCH信道中midamble(训练序列)的接收功率得到。

在执行完步骤11之后，搭建的测试环境的路损大致满足要求，但并不能作为真实路损，在步骤12和13中，以搭建的测试环境来测量真实路损，由于P-CCPCH的发送功率对于接收端来说是已知的，只需通过使用仪器测量P-CCPCH信道中midamble部分的接收功率，通过二者的差值就能获得路损的真实测量值，其比步骤11中的路损精确。

搭建单终端测试链路，根据图6所示的测量方法，使用同一个信号强度测量仪实际测试环路中的等效到接收端的天线端口的噪声功率以及真实的路损，以白噪音为例，若白噪声源输入功率测量结果为-70.5dBm，基于P-CCPCHmidamble测量的RSCP为-50.4dBm，则真实的路损为12-(-50.4)＝62.4dB。

确定真实的路损以及白噪声强度之后，建立会话链接，等待链接稳定之后，开始实时存储发送端的发送功率，存储时间可以预先设置(如3～5分钟)，若某个子帧内的业务时隙的发送端的发射功率为0dBm，则接收端接收到的信噪比为0-62.4-(-70.5)＝8.1dB。

最后，根据记录的信噪比的值计算累积分布概率，判断在某一个预设累积分布概率(如0.9)所对应的如果该预设累积分布概率(如0.9)所对应的小于或等于预设值，则表明闭环功率算法满足要求，否则不满足要求，而且预设累积分布概率(如0.9)所对应的越小，表明闭环功率算法越好。

上述的信噪比只是一个判断的方面，还需要根据信号接收器接收传输数据块的情况判断BLER是否满足要求。

首先统计实时BLER；

判断实时BLER曲线是否始终落在BLER上门限与下门限之间，如果是，表明闭环功率控制算法满足要求，否则，表明闭环功率控制算法不满足要求。

只有在上述的两个要求都满足的情况下，闭环功率控制算法才满足要求，任意一个要求不满足，则闭环功率控制算法不满足要求。

对于如何统计实时BLER详细说明如下。

对接收端接收到的传输数据块进行统计，统计方法如下：

首先，确定滑动窗的大小为N与目标BLER(QoS的需求)的商，其中N为一常数，典型值为10；

其次，计算实时的误块率为滑动窗内接收端错误接收到的传输块的数目与滑动窗的大小的商。

参考标准25.102中的规定，若实时误块率位于[目标BLER*(1-Th)，目标BLER*(1+Th)]，则闭环功率控制算法满足QoS的需求。

其中，Th为一门限，随衰落环境而定，如可以设为0.3。

在完全满足上述条件下，如果统计的发送功率的平均值大，或者累积概率分布曲线靠右，则认为该闭环功率控制性能较差，反之则说明该闭环功率控制性能较好。

本发明实施例的闭环功率控制算法的性能测试系统，包括：

依次连接的信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器，信号发送器与信号接收器直接连接时的线损与衰减器的衰减值的和等于信号发送器与信号接收器之间的估计路损；

测量装置，用于在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，测量信号接收器接收到的第一主公共物理控制信道P-CCPCH信号的第一接收信号码功率RSCP；第一P-CCPCH信号由下行信号发送器以第一发送功率发送；

真实路损计算装置，用于将第一发送功率与第一RSCP的差值作为真实路损；

会话链路建立装置，用于在信号发送器、衰减器、信道模拟器和信号接收器依次连接时，加载测试实例，并建立信号发送器与信号接收器之间的会话链接；

信噪比计算装置，用于获取发送端预设时间段内在每个业务时隙上的实时发送功率，并针对每个业务时隙，将实时发送功率与真实路损以及真实噪声功率的差值作为接收端的信噪比；

判断装置，用于根据计算得到的所有业务时隙的信噪比判断闭环功率控制算法是否满足功率要求，并根据信号接收器接收传输数据块的情况判断闭环功率控制算法是否满足服务质量要求。

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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。