专利名称：一种反向外环功率控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，特别涉及一种反向外环功率控制方法和装置。
背景技术：
在码分多址无线通信系统中，小区中所有用户共同使用同一频率，如果系统中某一个用户的功率较强，有利于该用户正确解调，但是会加大对其他用户的干扰；此外，如果所有用户均以相同的功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号最强，远离基站的移动台达到基站的信号逐渐变弱，导致较强信号掩盖较弱信号，这就是“远近效应”。反向功率控制就是为了克服远近效应而采取的一项技术，通过实时调整移动台所需的功率，从而在维持高质量通信的情况下，又不会对其他用户产生干扰，因此，反向功率控制是CDMA关键技术之一。反向链路的功率控制一般包括三部分开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。开环功率控制简单、直接，不需要移动台和基站之间交换控制信息，控制速度块， 但是在CDMA系统中，前向传输和反向传输使用的频率不同，并且频差远远超过信道的相干带宽，因此这种前、反向信道不对称的衰落特性局限了开环功率控制的应用。为了弥补开环功率控制的不足，提出了闭环功率控制。闭环功率控制使用基站检测来自移动台的信噪比，并把它与一个门限值比较，根据比较结果在前向信道上向移动台发送上升功率或下降功率的指令，移动台根据接收到的指令调整其发射功率。环境条件的不同，设置的信噪比门限值也应该有所不同。在闭环功率控制中，信噪比的门限值进行动态的变化，称为外环功率控制。外环功率控制通过判断接收到的帧状态来调整信噪比门限值。在实际系统中，反向功率控制由上述三种功率控制共同完成。首先对移动台发射功率做开环估计，然后由闭环功率控制和外环功率控制对开环估计做修正。在这种反向功率控制中，外环方法具有很大的灵活性，信噪比门限值设置的正确与否对系统性能有很大的影响。因此，如何设置一种有效的外环功率控制方法，在外界条件发生变化时可以准确、 快速的响应，并且自动修正信噪比门限是十分必要的。现有技术中，外环功率控制方法大概可以分为两类一是基于路径补偿的原理，保持接收信号强度为常数；二是基于接收信号质量的方案。前者的优点是简单，在完全补偿了路径损耗的同时，几乎不能获得容量的增加；后者使所有的用户具有相同的服务质量，且实现了容量的提升。目前基于接收信号质量方案的实现方法主要有一是根据接收帧状态来调整信噪比门限，收到好帧时按照一定步长降低门限值，收到坏帧时按照一定步长提升门限值，这种方法的步长固定，门限值调整剧烈，不能很好利用系统容量；第二中方法在第一种方法基础上的改进，是直接利用误帧率PER和目标误帧率的差值来调整上升步长或下降步长，通过该步长调整外环门限值，该方法调整门限值的方差偏大，影响系统容量的充分利用；第三种方式是利用误符号率与目标误符号率的差值来控制门限值的调整，目标误符号率又是根据误帧率进行调整的，该方法实现较简单，但很难在误帧率和误符号率之间折衷，无法达到最优的性能。上述三种方法存在的共同问题是在初始阶段，门限值的调整的过于缓慢，而在趋于稳定阶段，又存在调整过快的可能。
发明内容
本发明提出了一种反向外环功率控制方法，能提高反向外环功率控制的有效性。为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案一方面，本发明公开了一种反向外环功率控制方法，包含以下步骤A、从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限；B、根据所述信噪比门限值，控制反向功率；C、对所述种群中的个体进行优化；D、获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；E、重复所述步骤A-D，直到反向外环功率控制结束。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，所述步骤A之前，还包括以下步骤设置初始参数和编码规则；根据初始参数和编码规则，生成种群。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，生成种群之后、所述步骤A之前，还包括以下步骤从种群中随机选择一个个体作为全局最优个体。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，根据初始参数和编码规则，生成种群，包含以下步骤根据初始参数和编码规则，生成初始种群，所述初始种群包括至少一个子种群，所述每个子种群中包括至少一个个体；设定初始种群中每个个体的初始适应度；对初始种群中的个体进行变异操作，生成种群，其中，所述种群中的经变异操作后的个体的适应度分别为变异之前个体的适应度。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，所述步骤A包括以下步骤Al、根据轮盘赌规则从种群中选择一个参考个体；A2、对选择的参考个体按照解码规则进行解码，并按照解码后的值设置信噪比门限。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，所述步骤C按如下方式进行对种群中的个体采用多种群离散差分进化算法进行优化。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，对种群中的个体采用多种群离散差分进化算法进行优化，包含以下步骤Cl、变异操作从子种群中选取一个适应度最高的个体进行变异操作，得到变异个体，若适应度最高的个体多于一个，则随机选取一个进行变异操作；
C2、交叉操作将上述适应度最高的个体与其对应的变异个体进行交叉操作，得到替代个体；C3、替换操作用替代个体以替换概率替换原个体。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，所述D包含以下步骤D1、获取经反向功率控制后的下一帧；D2、判断该帧的状态；D3、若该帧为好帧，则增大信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，同时提高该参考个体所在的子种群的适应度； D4、若该帧为坏帧，且连续坏帧数小于连续坏帧门限，则降低信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，同时降低该参考个体所在的子种群的适应度；D5、若该帧为坏帧，且连续坏帧数大于连续坏帧门限，则使用全局最优个体来设置信噪比门限，并用全局最优个体替换掉每个子种群中的适应度最低的个体。上述反向外环功率控制方法的一个实施例中，所述步骤D3之后、E之前，或D4之后、E之前还包括以下步骤若信噪比门限值所对应的参考个体的适应度大于全局最优个体的适应度，则用上述参考个体替换全局最优个体，否则，则按照最优个体替换概率，用参考个体作为全局最优个体。另一方面，本发明还公开了一种反向外环功率控制装置，包含选择设置模块、反向功率控制模块、优化模块、调整模块和循环模块，其中，所述选择设置模块用于从种群中选择一个参考个体，并根据此参考个体设置信噪比门限；所述反向功率控制模块用于根据所述信噪比门限值，控制反向功率；所述优化模块用于对所述种群中的个体进行优化；所述调整模块用于获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；所述循环模块用于使选择设置模块、反向功率控制模块、优化模块和调整模块循环工作，直到反向外环功率控制结束。和现有技术相比，本发明的有益效果为 本发明先从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限控制反向功率，然后对上述种群中的个体进行优化，之后根据经反向功率控制后的下一帧状态调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，即本发明先通过优化种群中的个体来进行全局性的优化，并根据优化结果再次优化种群，本发明的方法可以快速得到较优解，也可以比较稳定的趋向于最优解，使得本发明根据最优解实时设置信噪比门限，有效克服了固定步长带来的得不到最佳性能的缺点，有助于提高反向外环功率控制的有效性。
图1示例性地描述了本发明的反向外环功率控制方法的流程图；图2示例性地描述了多种群离散差分进化算法流程图；图3示例性地描述了采用均勻交叉算子交叉操作示意图；图4示例性地描述了本发明的装置结构图。
具体实施例方式下面对照附图并结合具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。本发明公开了一种反向外环功率控制方法，包含以下步骤A、从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限；B、根据所述信噪比门限值，控制反向功率；C、对所述种群中的个体进行优化；D、获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；E、重复所述步骤A-D，直到反向外环功率控制结束。实施例一如图1所示，本发明的反向外环功率控制方法的一个实施例，包含以下步骤步骤101，设置初始参数。本发明中，设定的初始参数包括子种群个数M,每个子种群内个体数N，交叉概率 Pc，变异概率Rn，最优个体替换概率Pt，初始温度TO，退火系数r-sa，连续坏帧数CBFcount， 连续坏帧门限CBFthresho 1 d，步长的最大值PCLmax，步长的最小值PCLmin，最大边界值 PCLmax,最小边界值PCLmin等。本实施例中，设定子种群个数M = 5，每个子种群内个体数N= 10，交叉概率Pc = 0. 8，变异概率Rn = 0. 6，最优个体替换概率Pt = 0. 1，初始温度TO = 10，退火系数r_sa = 1，连续坏帧数CBFcount = 0，连续坏帧门限CBFthreshold = 40，步长的最大值PCLmax = 500，步长的最小值PCLmin = 5.上述参数的具体值是经过测试选取的，属于经验值。上述参数都是和算法有关的参数，因此相对于直接设置补偿等参数来说，本发明中设置的参数对系统的性能的影响较小。步骤102，根据初始参数和编码规则，生成初始种群。本实施例中，采用的是二进制编码。本发明中，还可以采用其他编码规则，但是由于后续还需要采用相对应的的解码规则进行解码，因此本发明采用的编码规则必须具有可逆性。由于反向帧的时间仅为6. 66ms，考虑到执行效率，建议不要采用其他复杂的编码方法，否则在编码和解码上将会浪费时间。初始种群包括至少一个子种群，所述每个子种群中包括至少一个个体，通常情况下，初始种群都包括多个子种群，每个子种群中也包括多个个体。本实施例中，设定了初始参数后，初始种群包含5个子种群，每个子种群内包含10 个个体。步骤103，设定初始种群中每个个体的初始适应度。初始时，每个个体的适应度是相同的，在以后的操作中，个体的适应度越高，说明该个体被淘汰的几率越小，即该个体越好。本实施例中，初始适应度f i = 0. 5。步骤104，对初始种群中的个体进行变异操作，生成种群。
对M个初始个体进行变异操作，每个个体产生N-I个变异个体，且每个变异个体都带有自己的适应度，形成最终的种群，该种群规模为MXN。上述生成的种群中的经变异操作后的个体的适应度分别为变异之前个体的适应度。在多种群离散差分进化算法中，种群的多样性越好，则这个算法收敛的可能性越高，因此，为了加大种群的多样性，在本实施例中，对初始种群进行变异操作，生成种群。步骤105，从种群中随机选择一个个体作为全局最优个体(ibest。设置全局最优个体(ibest是为了避免算法进入恶性循环，可以避免系统功率的持续性恶化。步骤106，根据轮盘赌规则从所述种群中选择一个子种群，然后根据轮盘赌规则从选择出的子种群中选择一个个体作为参考个体FMi.Nj。“轮盘赌规则”是一种公开的选取原则，相当于转轮盘的游戏，每个待选择的对象按照适应度大小，在圆形轮盘上占得一定的比例，因此，待选择的对象的适应度越大，在轮盘上占的空间就越大，被选择的概率也就越大。步骤107，对选择的参考个体按照解码规则进行解码，并按照解码后的值设置信噪比门限。解码规则和上述编码规则相对应。例如，本实施例中采用二进制编码和二进制解码，则上升步长值为5，则编码之后的字符串为00 0000 0101。00 0000 0101按照的二进制解码之后为5。若解码之后的值超出最大边界值PCLmax，则取最大边界值PCLmax，若解码之后的值小于最小边界值PCLmin，则取最小边界值PCLmin，最后按照解码之后的值设置功率控制门限。步骤108，根据所述信噪比门限值，控制反向功率。步骤109，对种群中的个体采用多种群离散差分进化算法进行优化。步骤110，获取经反向功率控制后获得的下一帧，判断该帧的状态。步骤111，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度。若该帧为好帧，则增大信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，同时提高该参考个体所在的子种群的适应度，转向步骤114.若该帧为坏帧，则记录该帧状态，若上一帧也为坏帧，则连续坏帧数CBFcoimt加 1。步骤112，若该帧为坏帧，且连续坏帧数CBFcount小于连续坏帧门限 CBFthreshold，则降低信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，同时降低该参考个体所在的子种群的适应度，转向步骤114。步骤113，若该帧为坏帧，且连续坏帧数CBFcount大于连续坏帧门限 CBFthreshold,则使用全局最优个体(ibest来设置信噪比门限，并用全局最优个体(ibest替换掉每个子种群中的适应度最低的个体。若连续坏帧数CBFcount大于连续坏帧门限CBFthreshold，说明在进行了连续坏帧门限CBFthreshold次调节功率控制门限都没有得到好帧，说明算法可能进入恶性循环，此时需要跳出来，跳出来的方法是使用全局最优个体(^best来设置信噪比门限，并用全局最优个体(^best替换掉每个子种群中的适应度最低的个体，同时设置若连续坏帧数 CBFcount = 0，转向步骤 106.步骤114，若信噪比门限值所对应的参考个体FMi. Nj的适应度大于全局最优个体 Gbe s t的适应度，则用上述参考个体替换全局最优个体(ibest，否则，则按照最优个体替换概率，用参考个体作为全局最优个体(ibe s t;转向步骤106。最优个体替换概率为min{l，eXp(-A/t)}，其中Δ为信噪比门限值所对应的参考个体FMi. Nj与全局最优个体(ibest的适应度之差，t = r-saXt。按照最优个体替换概率min {1，exp (- Δ /t)}来替换全局最优个体(ibest是为了保证即使在使用参考个体FMi.Nj得到的性能比较差时，也有一定的概率来更新(ibe s t，从而保证算法不会陷入局部最优解而跳不出来，有利于保证种群的多样性，即有利于算法的收敛。从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限控制反向功率，然后对上述种群中的个体进行优化，之后根据经反向功率控制后的下一帧状态调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，即本发明先通过优化种群中的个体来进行全局性的优化，并根据优化结果再次优化种群，本发明的方法可以快速得到较优解，也可以比较稳定的趋向于最优解，使得本发明根据最优解实时设置信噪比门限，有效克服了固定步长带来的得不到最佳性能的缺点，有助于提高反向外环功率控制的有效性。实施例二 如图2所示，多种群离散差分进化算法的一个实施例，具体包含以下步骤步骤201，变异操作从子种群中选取一个适应度最高的个体进行变异操作，得到变异个体，若适应度最高的个体多于一个，则随机选取一个进行变异操作。以单点变异算子举例如下设适应度最高的个体编码之后的字符串为000000 0101，产生随机数为2，则在第二位上进行变异，变异结果为00 0000 0111，即第二位上的 0变成1。还可以采用其他的变异算子进行变异操作。步骤202，交叉操作将上述适应度最高的个体与其对应的变异个体进行交叉操作，得到替代个体。如图3所示，以均勻交叉算子举例如下个体1为适应度最高的个体的字符串00 0000 0101。个体2为变异后的字符串为00 0000 0111。产生同编码长度相同的随机数序列，设为00 1100 0001。价差规则为当随机数序列对应位为0时，交叉产生的新个体使用第一个个体对应位上的值，否则使用第二个个体对应位上的值。按照上述规则，交叉后得到的替代个体为00 0000 0101。还可以采用其他的交叉算子进行交叉操作。步骤203，替换操作用替代个体以替换概率替换原个体。实施例三如图4所示，本发明的反向外环功率控制装置的一个实施例中，包含选择设置模块、反向功率控制模块、优化模块、调整模块和循环模块，其中，所述选择设置模块用于从种群中选择一个参考个体，并根据此参考个体设置信噪比门限；所述反向功率控制模块用于根据所述信噪比门限值，控制反向功率；所述优化模块用于对所述种群中的个体进行优化；所述调整模块用于获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；所述循环模块用于使选择设置模块、反向功率控制模块、优化模块和调整模块循环工作，直到反向外环功率控制结束。本发明先从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限控制反向功率，然后对上述种群中的个体进行优化，之后根据经反向功率控制后的下一帧状态调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，即本发明先通过优化种群中的个体来进行全局性的优化，并根据优化结果再次优化种群，本发明的方法可以快速得到较优解，也可以比较稳定的趋向于最优解，使得本发明根据最优解实时设置信噪比门限，有效克服了固定步长带来的得不到最佳性能的缺点，有助于提高反向外环功率控制的有效性。此外，本发明在生成种群时采用了变异操作，加大种群的多样性，提高了算法的收敛性。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种反向外环功率控制方法，其特征在于，包含以下步骤A、从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限；B、根据所述信噪比门限值，控制反向功率；C、对所述种群中的个体进行优化；D、获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；E、重复所述步骤A-D，直到反向外环功率控制结束。
2.如权利要求1所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，所述步骤A之前，还包括以下步骤设置初始参数和编码规则； 根据初始参数和编码规则，生成种群。
3.如权利要求2所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，生成种群之后、所述步骤 A之前，还包括以下步骤从种群中随机选择一个个体作为全局最优个体。
4.如权利要求3所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，根据初始参数和编码规则，生成种群，包含以下步骤根据初始参数和编码规则，生成初始种群，所述初始种群包括至少一个子种群，所述每个子种群中包括至少一个个体；设定初始种群中每个个体的初始适应度；对初始种群中的个体进行变异操作，生成种群，其中，所述种群中的经变异操作后的个体的适应度分别为变异之前个体的适应度。
5.如权利要求4所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，所述步骤A包括以下步骤Al、根据轮盘赌规则从种群中选择一个参考个体；A2、对选择的参考个体按照解码规则进行解码，并按照解码后的值设置信噪比门限。
6.如权利要求5所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，所述步骤C按如下方式进行对种群中的个体采用多种群离散差分进化算法进行优化。
7.如权利要求6所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，对种群中的个体采用多种群离散差分进化算法进行优化，包含以下步骤Cl、变异操作从子种群中选取一个适应度最高的个体进行变异操作，得到变异个体， 若适应度最高的个体多于一个，则随机选取一个进行变异操作；C2、交叉操作将上述适应度最高的个体与其对应的变异个体进行交叉操作，得到替代个体；C3、替换操作用替代个体以替换概率替换原个体。
8.如权利要求7所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，所述D包含以下步骤 D1、获取经反向功率控制后的下一帧；D2、判断该帧的状态；D3、若该帧为好帧，则增大信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，同时提高该参考个体所在的子种群的适应度；D4、若该帧为坏帧，且连续坏帧数小于连续坏帧门限，则降低信噪比门限值所对应的参考个体的适应度，同时降低该参考个体所在的子种群的适应度；D5、若该帧为坏帧，且连续坏帧数大于连续坏帧门限，则使用全局最优个体来设置信噪比门限，并用全局最优个体替换掉每个子种群中的适应度最低的个体。
9.如权利要求8所述的反向外环功率控制方法，其特征在于，所述步骤D3之后、E之前，或D4之后、E之前还包括以下步骤若信噪比门限值所对应的参考个体的适应度大于全局最优个体的适应度，则用上述参考个体替换全局最优个体，否则，则按照最优个体替换概率，用参考个体作为全局最优个体。
10.一种反向外环功率控制装置，其特征在于，包含选择设置模块、反向功率控制模块、 优化模块、调整模块和循环模块，其中，所述选择设置模块用于从种群中选择一个参考个体，并根据此参考个体设置信噪比门限；所述反向功率控制模块用于根据所述信噪比门限值，控制反向功率； 所述优化模块用于对所述种群中的个体进行优化；所述调整模块用于获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；所述循环模块用于使选择设置模块、反向功率控制模块、优化模块和调整模块循环工作，直到反向外环功率控制结束。
全文摘要
本发明公开了一种反向外环功率控制方法包含以下步骤从种群中选择一个参考个体，根据此参考个体设置信噪比门限；根据所述信噪比门限值，控制反向功率；对所述种群中的个体进行优化；获取经反向功率控制后的下一帧，根据下一帧的状态，调整信噪比门限值所对应的参考个体的适应度；重复上述步骤，直到反向外环功率控制结束。本发明能提高反向外环功率控制的有效性。
文档编号H04W52/12GK102378337SQ20101024997
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者夏柱昌, 谢忠时 申请人:中兴通讯股份有限公司