专利名称：密集分布式无线通信方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种使用密集分布式节点布设的多用户空分多址无线通信方法。
背景技术：
在频谱资源日益紧缺以及无线数据业务量爆炸式增长的情况下，4G之后的无线通信系统需要进行新的变革。传统的MIMO技术在不增加功率和带宽资源下可以有效地提升频谱效率，目前该技术已成为4G移动通信标准的关键技术。为进一步提高频谱效率并改善小区边缘性能，采用多用户MIMO和协作多点传输技术，但是所能够达到的频谱效率和小区边缘频谱效率仍然较低，而且所需的发射功率较高。
发明内容
技术问题:为了能够实现更高频谱效率和绿色无线通信的双重目标，需要从根本上改变无线通信的网络架构和无线传输方法。为此，本发明给出一种密集分布式无线通信方法。技术方案:一种密集分布式无线通信方法，包括如下步骤，( I)无线通信的每个小区密集布设多个分布式远端接入单元RAU ;每个小区内各个用户根据预先分配的不同时频资源发送上行探测信号，相邻小区发送探测信号时采用多色时频资源复用技术；(2)每个小区内的第一类RAU接收探测信号，回传给中心处理单元；第二类RAU直接计算出统计信道信息并发送到中心处理单元；
(3)中心处理单元根据获得的各用户统计信道信息确定小区边缘区域用户统计信道信息，并与相邻小区交互所述边缘区域用户统计信道信息；(4)根据相邻小区边缘区域用户统计信道信息，相邻小区中心处理单元同时调度边缘区域用户集合以及其相应的RAU集合；(5)在调度完边缘区域用户集合及其相应的RAU集合之后，各小区中心处理单元再利用各小区内用户的统计信道信息，调度各小区内用户集合及其相应的RAU集合；(6)将未被调度的RAU设置为休眠模式，等待下一个调度周期；(7)被调度的用户与其相应的RAU集合在分配的同一时频资源上进行通信。其中，所述的分布式远端接入单元RAU包括第一类RAU和第二类RAU，每个小区可密集布设同一类RAU或者同时布设这两类RAU ;第一类RAU由收发射频模块单元、模数和数模转换单元及数字光模块或其他高速链路端口模块组成，第一类RAU与中心处理单元之间交互收发的数字基带信号，数字基带信号处理由中心处理单元完成；第二类RAU具有数字基带信号处理能力，由收发射频模块单元、模数和数模转换单元、数字基带处理模块及数字光模块或其他高速链路端口模块组成，第二类RAU与中心处理单元之间交互统计信道信息、收发信息比特序列及其他控制信息；
所述的中心处理单元包括基带处理单元、用户处理单元、交换处理单元以及用户调度单元；基带处理单元完成单个或多个RAU的发送后处理或接收预处理；用户处理单元完成一个或多个用户频域发送信号的生成和接收信号的处理；交换处理单元完成基带信号处理单元与用户处理单元的信号交互；用户调度单元完成空分多用户调度；所述的多色时频资源复用技术的实现方法是相邻小区发送的探测信号使用不同的时频资源，而地理位置相隔一个或多个小区的不同小区复用相同的时频资源；同一小区的不同用户使用不同的时频资源间歇地发送探测信号；中心处理单元采用集中式调度小区边缘区域和小区中心区域的用户集合及其相应的RAU集合，并可对其进行云处理。中心处理单元调度方法是，利用探测获得的用户统计信道信息，依据系统和速率最大准则或能效最大准则，对各小区中待调度的用户集合独立进行调度，确定使用同一时频资源通信的多个用户以及各用户使用的RAU集合，被调度的用户所属的RAU集合互不重叠，用户在RAU域中实施空分多址传输。一种密集分布式无线通信系统，包括RAU模块、用户终端模块以及中心处理模块，RAU模块到中心处理模块之间的数据传输，以及各小区中心处理模块之间的数据传输通过光纤或者其他高速链路实现；其中，用户终端模块，使用不同的时频资源发送上行探测信号；RAU模块，密集布设在无线通信的每个小区；用于接收探测信号，直接回传中心处理模块或处理后传给中心处理模块；中心处理模块，包括基带处理单元、用户处理单元、交换处理单元以及用户调度单元；基带处理单元完成单个或多个RAU的发送后处理或接收预处理；用户处理单元完成一个或多个用户频域发送信号的生成和接收信号的处理；交换处理单元完成基带信号处理单元与用户处理单元的信号交互；用户调度单元完成空分多用户调度。所述RAU模块包括第一类RAU和第二类RAU，每个小区可密集布设同一类RAU或者同时布设这两类RAU ;其中第一类RAU`将接收到的探测信号回传给中心处理单元，根据接收到的探测信号，中心处理单元估计各用户与相邻RAU的信道参数，获得各用户调度所需的统计信道信息；第二类RAU根据接收到的探测信号计算出所需的统计信道信息，并发送到中心处理单元。本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果:1、通过密集布设RAU可以进一步缩短用户和RAU的接入距离，有效地对抗大尺度衰落，提高功率效率、频谱效率、传输可靠性和定位的准确度，降低信号处理的复杂度；2、相邻小区发送探测信号时采用多色时频资源复用技术，解决了探测信号之间的干扰问题；3、相邻小区调度边缘区域用户集合及其RAU集合，仅需共享边缘区域用户的统计信道信息，显著减少了小区间共享的开销，有效提高小区边缘用户的吞吐量；4、未被调度的RAU可以使用休眠模式，进一步降低系统的整体能耗；5、该方法可适用于时分双工(TDD)和频分双工(FDD)系统，并且其基带传输方案可向下兼容于LTE和LTE-A标准。
图1为本发明实施例的一种密集分布式无线通信系统网络架构的示意图；图2 (a)、(b)为本发明实施例的一种相邻小区各用户统计信道信息获取示意图:图2(a)多小区上行探测三色时频资源复用示意图；图2(b)相邻的三小区各用户探测信号所占时频资源情况；图3为本发明实施例的一种密集分布式无线通信方法的流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。1.无线通信系统网络架构本实施例的密集分布式无线通信系统网络架构如图1所示，图示场景由相邻的三个小区组成，每个小区有L个RAU，RAU集合为{1，2，…，L}，通过光纤(或其他高速链路)连接到中心处理单元，每个RAU有N根天线，每个小区有K个用户，用户集合为{1，2，…，K}，每个用户终端有M根天线，相邻小区的中心处理单元通过光纤(或其他高速链路)相连。整个系统由模块101、模块102、模块103和模块104组成，其中模块101是第一类RAU和第二类RAU，主要作用是负责收发数据，其中第一类RAU由射频模块、模数和数模转换器、数字光模块(或其他高速链路端口模块)组成，第二类RAU由收发射频模块单元、模数和数模转换单元、数字基带处理模块及数字光模块(或其他高速链路端口模块)组成；模块102是中心处理单元，主要作用是负责基带信号处理、用户处理单元、交换处理单元以及用户调度算法等；模块103是用户终端，是用户收发数据的设备；模块104是光纤链路(或其他高速链路)，主要作用是RAU到中心处理单元之间的数据传输，以及各小区中心处理单元之间的数据传输；为了方便描述，定义每个小区所有RAU集合与中心处理单元通过光纤(或其他高速链路)连接构成一个小区基站。2.系统模型
在上行链路，小区c的基站在RAU集合圮上接收到第i用户的信号为
yl =4^[κ.ΤK, + Σ^+ 4^[κ,ΤO+η .、-^J J=Lf^cVc I
desired signal^-v-1 v-v-1ntra-cell interferenceinter-cell mterierenc
= ^[HLff<c+n:其中Pu为用户的发射功率，为小区c中第i个用户发射的信号矢量，Ili为加性白高斯噪声(AWGNXn/为小区c和相邻小区其他用户在RAU集合6上的干扰信号与Iii之和，由于大尺度衰落的影响，只有小区边缘用户的RAU集合才会受到相邻小区边缘用户的
干扰，小区内用户的RAU集合只受到本小区用户干扰，示小区c中第i个用户与
RAU集合瑪-之间的上行信道，式表示小区c中使用相同时频资源的用户集合。在下行链路，小区c中第i用户的信号接收到的信号为
权利要求
1.一种密集分布式无线通信方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)无线通信的每个小区密集布设多个分布式远端接入单元RAU;每个小区内各个用户根据预先分配的不同时频资源发送上行探测信号，相邻小区发送探测信号时采用多色时频资源复用技术； (2)每个小区内的第一类RAU接收探测信号，回传给中心处理单元；第二类RAU直接计算出统计信道信息并发送到中心处理单元； (3)中心处理单元根据获得的各用户统计信道信息确定小区边缘区域用户统计信道信息，并与相邻小区交互所述边缘区域用户统计信道信息； (4)根据相邻小区边缘区域用户统计信道信息，相邻小区中心处理单元同时调度边缘区域用户集合以及其相 应的RAU集合； (5)在调度完边缘区域用户集合及其相应的RAU集合之后，各小区中心处理单元再利用各小区内用户的统计信道信息，调度各小区内用户集合及其相应的RAU集合； (6)将未被调度的RAU设置为休眠模式，等待下一个调度周期； (7)被调度的用户与其相应的RAU集合在分配的同一时频资源上进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种密集分布式无线通信方法，其特征在于:所述的分布式远端接入单元RAU包括第一类RAU和第二类RAU，每个小区可密集布设同一类RAU或者同时布设这两类RAU ;第一类RAU由收发射频模块单元、模数和数模转换单元及数字光模块或其他高速链路端口模块组成，第一类RAU与中心处理单元之间交互收发的数字基带信号，数字基带信号处理由中心处理单元完成；第二类RAU具有数字基带信号处理能力，由收发射频模块单元、模数和数模转换单元、数字基带处理模块及数字光模块或其他高速链路端口模块组成，第二类RAU与中心处理单元之间交互统计信道信息、收发信息比特序列及其他控制信息。
3.根据权利要求1所述的一种密集分布式无线通信方法，其特征在于:所述的中心处理单元包括基带处理单元、用户处理单元、交换处理单元以及用户调度单元；其中， 基带处理单元完成单个或多个RAU的发送后处理或接收预处理； 用户处理单元完成一个或多个用户频域发送信号的生成和接收信号的处理； 交换处理单元完成基带信号处理单元与用户处理单元的信号交互； 用户调度单元完成空分多用户调度。
4.根据权利要求1所述的一种密集分布式无线通信方法，其特征在于:所述的多色时频资源复用技术的实现方法是相邻小区发送的探测信号使用不同的时频资源，而地理位置相隔一个或多个小区的不同小区复用相同的时频资源；同一小区的不同用户使用不同的时频资源间歇地发送探测信号。
5.根据权利要求1所述的一种密集分布式无线通信方法，其特征在于:中心处理单元采用集中式调度小区边缘区域和小区中心区域的用户集合及其相应的RAU集合，并对其进行云处理。
6.根据权利要求1所述的一种密集分布式无线通信方法，其特征在于:中心处理单元调度方法是，利用探测获得的用户统计信道信息，依据系统和速率最大准则或能效最大准贝U，对各小区中待调度的用户集合独立进行调度，确定使用同一时频资源通信的多个用户以及各用户使用的RAU集合，被调度的用户所属的RAU集合互不重叠，用户在RAU域中实施空分多址传输。
7.一种密集分布式无线通信系统，其特征在于，包括RAU模块、用户终端模块以及中心处理模块，RAU模块到中心处理模块之间的数据传输，以及各小区中心处理模块之间的数据传输通过光纤或者其他高速链路实现；其中， 用户终端模块，使用不同的时频资源发送上行探测信号； RAU模块，密集布设在无线通信的每个小区；用于接收探测信号，直接回传中心处理模块或处理后传给中心处理模块； 中心处理模块，包括基带处理单元、用户处理单元、交换处理单元以及用户调度单元；基带处理单元完成单个或多个RAU的发送后处理或接收预处理；用户处理单元完成一个或多个用户频域发送信号的生成和接收信号的处理；交换处理单元完成基带信号处理单元与用户处理单元的信号交互；用户调度单元完成空分多用户调度。
8.根据权利要求7所述的一种密集分布式无线通信系统，其特征在于，所述RAU模块包括第一类RAU和第二类RAU，每个小区可密集布设同一类RAU或者同时布设这两类RAU ;其中第一类RAU将接收到的探测信号回传给中心处理单元，根据接收到的探测信号，中心处理单元估计各用户与相邻RAU的信道参数，获得各用户调度所需的统计信道信息；第二类RAU根据接收到的探测 信号计算出所需的统计信道信息，并发送到中心处理单元。
全文摘要
本发明公开了一种密集分布式的无线通信方法及其系统。无线通信的每个小区密集布设分布式远端接入单元RAU，同一小区内用户使用不同的时频资源发送探测信号，每个小区的中心处理单元根据接收到的探测信号获得本小区用户的统计信道信息以及相邻小区边缘用户的统计信道信息；每个小区确定小区边缘区域用户和RAU集合，并与相邻小区边缘区域用户的统计信道信息进行交互；利用获得的统计信道信息，相邻小区首先调度边缘区域用户及其RAU，然后再调度各自小区内的用户及其RAU，并将未被调度的RAU设置为休眠模式，最后各用户在选定的RAU集合上实施同一时频资源上的无线通信。本发明具有系统信号处理复杂度低、吞吐量高和所需能耗低的优点。
文档编号H04W72/12GK103249124SQ20131012188
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者高西奇, 孙强, 金石, 张源, 孙晨 申请人:东南大学