長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法
2023-12-07 04:32:11
專利名稱：長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法。
背景技術：
在現代通訊系統中，多天線收發技術引起了廣泛的關注，因為它可以有效地利用空間和時間的分集作用，實現較為理想的鏈路性能。比如，MIMO(Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出)技術就是充分利用了不同收發天線對之間通道衰落的獨立性獲得空間分集或編碼增益，從而大大提高了頻譜利用率，從物理本質上來說，利用了不同通道之間的空間非相關性來復用相同的無線資源將大大的提高系統的吞吐量。因而在LTE(Long TermEvolvement，長期演進)移動通信系統中，不管是FDD(Frequency DivideDuplex，頻分雙工)還是TDD(Time Divide Duplex，時分雙工)，基站天線採用4埠可能是未來最主要的一種天線形式。
另外，BBU(Baseband Unit，基帶單元)加RRU(Remote Radio Unit，射頻拉遠單元)的結構採用一種新型的分布式網絡覆蓋模式，它將大容量宏蜂窩基站集中放置在可獲得的中心機房中，基帶部分集中處理，採用光纖將基站中的射頻模塊拉到遠端射頻單元，分別置於網絡規劃所確定的站點上，從而節省了常規解決方案所需要的大量機房，同時通過採用大容量基站支持大量的光纖拉遠，可實現容量與覆蓋之間的轉換。這種分布系統和硬體等也將被LTE繼承重用。對於LTE的室內分布就將採用RRU的覆蓋模式即每個通道覆蓋一定樓層，不同的通道覆蓋不同的樓層。
然而，採用此分布系統後，此時室內UE(User Equipment，用戶設備)不管有幾根天線，其主要接收某一通道的信號，此時UE判斷信道條件基本為秩等於1。顯然，此時對UE採用多通道服務會浪費功率。嚴重情況下，UE即使判斷秩等於1後，仍無法正確選擇秩等於1的單流碼本，只能通過隨機選擇確定碼本。而目前的碼本都是等幅的，這樣既浪費功率，也增大了幹擾。另一方面，如果對單流用戶採用單通道服務，目前的LTE下行不能支持MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output，多用戶MIMO)，而對室內UE而言又基本是單流，此時，LTE的MIMO空分復用功能在室內基本喪失，從而造成資源浪費。因此，當前存在的問題是如何在LTE室內分布系統中通過復用無線資源以提高信號的吞吐量。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法，解決了LTE系統在室內因無法實施MIMO空分復用功能而產生的資源浪費以及單流多通道服務引起的功率浪費和幹擾增大等問題。
為了解決上述問題，本發明提供了一種長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法，包括， 網絡側根據用戶設備UE的上行信道獲得各通道的接收功率並選擇該UE接收功率最強的通道，判斷小區各UE若滿足空分多址的條件，則在該UE選擇的所述通道中通過空分復用的方式發射下行業務信號。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側得到UE的上行鏈路信道估計數據，對其進行信道後處理以及濾除噪聲幹擾，從而得到該UE的上行信道估計矩陣；通過UE上行信道獲得各通道的接收信號強度的排列序列，選擇所述UE的接收功率最強的通道。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側判斷小區任意兩個UE是否滿足空分多址的條件，包括， 如果兩個UE處於相同的接收功率最強的通道，則所述兩個UE不滿足空分多址的條件； 如果兩個UE不處於相同的接收功率最強的通道，則所述網絡側對所述兩個UE進行空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定，若所述兩個UE同時滿足空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定條件，則判定所述兩個UE滿足空分多址的條件；否則，判定所述兩個UE不滿足空分多址的條件。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側對所述兩個UE進行空分判決量的比較的判定，包括， 所述網絡側根據所述兩個UE的上行信道衝激響應得到該兩個UE的下行信道衝激響應，計算所述兩個UE的下行信道衝激響應的相關性並與設定門限進行比較，若得到的所述相關性的數值小於所述設定門限，則判定所述兩個UE符合空分判決量的比較的判定條件，否則判定為不符合。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側對所述兩個UE進行空分前後的性能比較的判定，包括， 對所述兩個UE進行空分前後的傳輸比特大小的比較的判定或對所述兩個UE進行空分前後的頻譜利用率的比較的判定。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側對所述兩個UE進行空分前後的傳輸比特大小的比較的判定，包括， 如果所述兩個UE為k1和k2，在不考慮空分情況下分別傳輸的比特數目為Bk1和Bk2，則在不空分情況下，選擇所述兩個UE中發射的最大比特數目為Bk1和Bk2中傳輸的比特數目大的值； 而在空分後的情況下，則得到空分後的情況下所述兩個UE中發射的最大比特數目為1減去α得到的數值乘以Bk1、Bk2的和得到的數值；其中α為其幹擾因子，其大小範圍為0～1，與信道相關性γ相關； 如果所述空分後的情況下所述兩個UE中發射的最大比特數目大於所述不空分情況下所述兩個UE中發射的最大比特數目，則判定所述兩個UE符合空分前後的傳輸比特大小的比較的判定條件，否則判定為不符合。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側判斷小區N個UE是否滿足空分多址的條件，其中N為正整數，包括， 所述網絡側首先得到滿足空分多址的條件的任意兩個UE後，判斷得到的所述兩個UE與其他的某個UE是否處於相同的接收功率最強的通道，如果沒有，則所述網絡側對三個UE進行空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定，若該三個UE同時滿足空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定條件，則判定所述三個UE滿足空分多址的條件；否則判定為不滿足； 若所述網絡側得到滿足空分多址的條件的三個UE後，則判斷得到的所述三個UE與其他的某個UE是否滿足空分多址的條件，依此類推，直到完成小區全部UE是否滿足空分多址的條件的判定。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，若所述UE沒有滿足空分多址的條件，則所述網絡側採用UE專用參考信號模式在該UE選擇的所述通道發射下行業務信號。
進一步地，上述下行信號發射方法還可包括，所述網絡側對所述UE的小區參考信號和控制信號在所有通道發射。
與現有技術相比，應用本發明，不改變現有協議，同時在不增加總發射功率的條件下，允許在多通道覆蓋下的室內小區中採用空分傳輸方式，從而大大提高了LTE室內系統小區的下行信號吞吐量。
圖1是以四埠為例的LTE室內分布系統的示意圖； 圖2是本發明LTE TDD(Long Term Evolvement Time Duplex Division，長期演進時分雙工)的室內分布系統的下行信號發射方法的流程圖。
具體實施例方式 下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
不同的樓層中的UE之間有理想的牆壁穿透隔離，UE主要接收某一通道的信號。本發明的範圍不嚴格限定埠數目，物理天線數目為2～N(N可以大於或等於4)，物理天線按照埠數目進行分組，每組物理天線對應一個埠；某埠內可能包含1根或多根物理天線。圖1是以四埠為例的LTE室內分布系統的示意圖。
本發明的主要構思為網絡側(可以是eNB，全稱為eNodeB，演進基站)首先得到小區UE的上行信道估計矩陣，根據UE的上行信道獲得各通道的接收功率並進行排序，然後選擇接收功率最強的通道，構成該UE的業務數據的發射權值，對小區各UE進行空分多址的判斷，對於滿足空分多址判斷的UE，在該UE選擇的所述通道中通過空分復用的方式發射下行業務信號；對於不滿足空分多址判斷的UE，在該UE選擇的所述通道中採用UE專用參考信號發射模式發射下行業務信號。
本發明通過以上方法，提高了頻譜利用率。
本發明的LTE TDD的室內分布系統的下行信號發射方法，如圖2所示，包括， 步驟100、eNB對得到的UE的上行鏈路信道估計數據進行處理後，得到上行信道估計矩陣； eNB得到UE的上行鏈路信道估計數據，對其進行信道後處理以及濾除噪聲幹擾等，從而得到上行信道估計矩陣
；其中獲得上行信道估計數據的導頻序列包括但不限於上行PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道)和上行PUCCH(Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道)中的解調參考信號(DMRS)或者Sounding參考信號(SoundingReference Signal，偵聽參考信號)。
例如，針對LTE通信系統，第k個UE經過信道後處理的信道衝激響應(CIR)估計矩陣表示為 其中，M表示eNB的通道數目。
步驟110、eNB得到各UE的各通道接收功率並進行排序； eNB通過UE的上行信道獲得各通道的接收信號強度排列序列，分別計算矩陣
中各列(表示各個通道)的功率，並進行排序；其中獲得信號強度排序的方法包括但不限於通過估算通道能量的方法獲得，只要能表徵該UE在各通道上的強度相對信息即可。
例如計算該UE的信道估計矩陣在各天線上的功率合併，得到各通道接收功率序列Pm(k)，如下式所示 其中hm(k)表示第k個用戶在第m根天線上的信道衝激響應。
步驟120、eNB根據各UE各自的通道接收功率，選擇各自的下行最佳通道，對任意2個UE，進行SDMA(Space Division Multiple Access，空分多址)的判斷，對於符合SDMA判斷的UE，執行步驟130；否則執行步驟140； eNB根據各UE各自通道的接收功率，選擇各自的下行最佳通道，具體為 第k個UE(1≤k≤K，K為小區內UE數目)的接收功率序列為
m＝1，2…，M，根據 [Pm(k)]max→ik(3) 式(3)中表示第k個用戶的最大功率的通道為第i個通道。根據式(3)，選取第i個通道，作為第k個UE的業務數據的最佳發射通道，等效構造該UE業務數據的發射權值為
式中非0元素(即1)的位置為i，表示第i個通道。
其中，對UE進行SDMA的空分匹配的判斷，包括， (1)如果兩個UE(k1和k2)處於相同的最佳發射通道，即 則判決兩UE之間不符合空分匹配條件，不能進行SDMA，此時2個UE需要分配不同的時頻資源。
(2)如果兩個UE(k1和k2)不處於相同的最佳發射通道，即 還需要分如下步驟進一步進行判別 步驟(A)判斷實施SDMA後的幹擾情況。本實例中進行比較的空分判決量採用兩個UE下行信道衝激響應(CIR)的相關性，其中各UE下行CIR由各自的上行CIR估計得到，其實就是保留有限通道上的數值
計算其兩個下行CIR的相關性與設定門限的比較，小於門限則判定為符合空分準則，其他情況則認為不符合。計算相關性的方法如下所示
設定門限為η，其大小範圍為0～0.7。
步驟(B)在滿足步驟(A)後，還需要比較空分前後的性能比較的判定。空分前後的性能比較包括但不限於對空分前後兩UE傳輸比特大小或頻譜利用率的比較。本實例以基於傳輸比特的空分性能準則為例。具體如下 假設兩個UE為k1和k2，不考慮空分情況下分別能傳輸的比特數目為Bk1和Bk2，則在不空分情況下只能選擇其中一個UE進行下行發射，則此情況下能發射的最大比特數目為 Bnon-SDMA＝max(Bk1，Bk2)(9) 而在採用空分情況下，k1、k2在相同的時頻資源上同時進行發射，考慮到兩個UE間的信道相關性γ，信號相互間的幹擾會導致性能的下降，則空分情況下能發射的最大比特數目為 BSDMA＝(1-α)(Bk1+Bk2)(10) 其中α為其幹擾因子，其大小範圍為0～1，與信道相關性γ相關。則空分前後性能比較準則為 當x＞1情況下即空分後性能有提高的即認為此兩UE符合空分前後性能比較的判定條件，反之則不符合。
步驟130、對於符合SDMA判斷的UE，eNB採用相同的時頻資源，在各UE選擇的所述通道發射各UE的下行業務信號； 對於符合空分匹配的2個UE通過各自的最佳通道，eNB採用相同的時頻資源來發射各UE的下行業務信號。
步驟140、對於不符合SDMA判斷的UE，eNB在各UE選擇的所述通道發射下行業務信號。
所述eNB通過第i個單通道，採用UE專用參考信號模式發射下行業務信號。
在本發明中，為了進一步提高頻譜利用率，可以對N個UE，進行SDMA(空分多址)的判斷，對於符合SDMA的UE，優先採用相同的時頻資源、分通道發射下行各UE的業務信號。
其判定方法為 (1)首先根據步驟120，找到2個SDMA用戶； (2)從剩餘的後選UE中，以k3為例，依次判定 步驟(A)k3的最佳發射通道不能與k1和k2處於相同的最佳發射通道，即滿足 步驟(B)滿足(A)後，需要進一步判定，實施SDMA後，幹擾情況。本實例中進行比較的空分判決量採用3個UE下行信道衝激響應(CIR)的相關性，其中各UE下行CIR由各自的上行CIR估計得到，其實就是保留有限通道上的數值
計算其3個下行CIR的相關性與設定門限的比較，小於門限則判定為符合空分準則，其他情況則認為不符合。計算相關性的方法如下所示
設定門限為η，其大小範圍為0～0.7。
步驟(C)在滿足步驟(B)後，還需要比較進行3個UE空分，與進行2個UE空分前後的性能比較的判定。空分前後的性能比較包括但不限於對空分前後兩UE傳輸比特大小或頻譜利用率的比較。本實例以基於傳輸比特的空分性能準則為例。具體如下 假設僅考慮k1、k2考慮空分情況下，此情況下能發射的最大比特數目為 在進一步考慮k1、k2、k3空分情況下，k1、k2、k3在相同的時頻資源上同時進行發射，考慮到3個UE間的信道相關性γ，信號相互間的幹擾會導致性能的下降，則空分情況下能發射的最大比特數目為 其中αkj表示用戶k、j之間的幹擾因子，其大小範圍為0～1，與信道相關性γ′kj相關。
則空分前後的性能比較準則為 當x＞1情況下即空分後性能有提高的即認為k3可以進一步與k1、k2組成空分對，反之則不符合，只能退化到k1、k2組成空分對。
對於符合空分匹配的3個UE通過各自的最優通道，採用相同的時頻資源來發射各自的下行業務信號。
(3)如果k1、k2、k3已經構成空分對，再從剩餘的後選UE中，判定是否有更多的UE能加入此空分組，判定方法同步驟(2)，直到完成全部UE篩選。
其中應該注意的是在對UE進行篩選的過程中，能夠同時進行SDMA的UE數目上限取決於eNB的天線數目(即通道數目)；如果UE的數目滿足該條件後，就無需再篩選其他UE了，直接跳出此步驟即可。
值得注意的是，在本發明的LTE室內分布系統中，只有下行業務信號採用上述空分復用發射方法，小區參考信號和控制信號仍然在所有通道發射。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法，其特徵在於，包括，
網絡側根據用戶設備UE的上行信道獲得各通道的接收功率並選擇該UE接收功率最強的通道，判斷小區各UE若滿足空分多址的條件，則在該UE選擇的所述通道中通過空分復用的方式發射下行業務信號。
2.如權利要求1所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側得到UE的上行鏈路信道估計數據，對其進行信道後處理以及濾除噪聲幹擾，從而得到該UE的上行信道估計矩陣；通過UE上行信道獲得各通道的接收信號強度的排列序列，選擇所述UE的接收功率最強的通道。
3.如權利要求1所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側判斷小區任意兩個UE是否滿足空分多址的條件，包括，
如果兩個UE處於相同的接收功率最強的通道，則所述兩個UE不滿足空分多址的條件；
如果兩個UE不處於相同的接收功率最強的通道，則所述網絡側對所述兩個UE進行空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定，若所述兩個UE同時滿足空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定條件，則判定所述兩個UE滿足空分多址的條件；否則，判定所述兩個UE不滿足空分多址的條件。
4.如權利要求3所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側對所述兩個UE進行空分判決量的比較的判定，包括，
所述網絡側根據所述兩個UE的上行信道衝激響應得到該兩個UE的下行信道衝激響應，計算所述兩個UE的下行信道衝激響應的相關性並與設定門限進行比較，若得到的所述相關性的數值小於所述設定門限，則判定所述兩個UE符合空分判決量的比較的判定條件，否則判定為不符合。
5.如權利要求3所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側對所述兩個UE進行空分前後的性能比較的判定，包括，
對所述兩個UE進行空分前後的傳輸比特大小的比較的判定或對所述兩個UE進行空分前後的頻譜利用率的比較的判定。
6.如權利要求5所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側對所述兩個UE進行空分前後的傳輸比特大小的比較的判定，包括，
如果所述兩個UE為k1和k2，在不考慮空分情況下分別傳輸的比特數目為Bk1和Bk2，則在不空分情況下，選擇所述兩個UE中發射的最大比特數目為Bk1和Bk2中傳輸的比特數目大的值；
而在空分後的情況下，則得到空分後的情況下所述兩個UE中發射的最大比特數目為1減去α得到的數值乘以Bk1、Bk2的和得到的數值；其中α為其幹擾因子，其大小範圍為0～1，與信道相關性γ相關；
如果所述空分後的情況下所述兩個UE中發射的最大比特數目大於所述不空分情況下所述兩個UE中發射的最大比特數目，則判定所述兩個UE符合空分前後的傳輸比特大小的比較的判定條件，否則判定為不符合。
7.如權利要求3所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側判斷小區N個UE是否滿足空分多址的條件，其中N為正整數，包括，
所述網絡側首先得到滿足空分多址的條件的任意兩個UE後，判斷得到的所述兩個UE與其他的某個UE是否處於相同的接收功率最強的通道，如果沒有，則所述網絡側對三個UE進行空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定，若該三個UE同時滿足空分判決量的比較和空分前後的性能比較的判定條件，則判定所述三個UE滿足空分多址的條件；否則判定為不滿足；
若所述網絡側得到滿足空分多址的條件的三個UE後，則判斷得到的所述三個UE與其他的某個UE是否滿足空分多址的條件，依此類推，直到完成小區全部UE是否滿足空分多址的條件的判定。
8.如權利要求1所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
若所述UE沒有滿足空分多址的條件，則所述網絡側採用UE專用參考信號模式在該UE選擇的所述通道發射下行業務信號。
9.如權利要求1所述的下行信號發射方法，其特徵在於，
所述網絡側對所述UE的小區參考信號和控制信號在所有通道發射。
全文摘要
本發明公開了一種長期演進時分雙工的室內分布系統的下行信號發射方法，包括，網絡側根據UE的上行信道獲得各通道的接收功率並選擇該UE接收功率最強的通道，判斷小區各UE若滿足空分多址的條件，則在該UE選擇的所述通道中通過空分復用的方式發射下行業務信號。應用本發明，不改變現有協議，同時在不增加總發射功率的條件下，允許在多通道覆蓋下的室內小區中採用空分傳輸方式，從而大大提高了LTE室內系統小區的下行信號吞吐量。
文檔編號H04L1/06GK101764631SQ20081018829
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月23日 優先權日2008年12月23日
發明者曾召華 申請人:中興通訊股份有限公司