专利名称：动态信道分配方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种动态信道分配方法，
用于在时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统中实现从空间上规避 本小区和邻小区用户间的干4尤。
背景技术：
TD-SCDMA系统使用联合检测和智能天线来4氐抗用户间干扰。 联合检测能够同时检测多个用户信号，因此，消除了用户之间的干 扰。 一般来说，由于受实现时计算复杂度的限制，联合检测算法主 要用来消除同 一小区内的多用户之间的干扰。
智能天线能够从空间上隔离用户，起到同时抑制小区内和小区 间干扰的作用。具体地说，通过波束赋形，智能天线能够抑制波达 角(Direction Of Arrival,以下简称为DOA)不同的用户间的干扰， 对小区内或小区间的用户干扰都起作用。但是，对于同一方向的用 户之间的干扰，智能天线的抑制干扰作用会大大降低。
智能天线从空间上抑制用户间干扰的性能发挥好坏，直接影响 TD-SCDMA网络的性能。因此要采用动态信道分配(Dynamic Channel Allocation,以下简称为DCA )来保证智能天线最大限度地 发挥空间上抑制干扰的作用。DCA是指在用户接入和业务进行过程 中，通过信道质量准则和业务量参数对信道资源进行优化配置，从 而达到规避干扰，高效率利用无线资源的目的。利用DCA分配、
调整用户的资源配置，佳J寻用户在智能天线的作用下，受到来自小 区内和小区间的干扰最小化，从而提高了系统性能。
专利CN1710979A介绍了在TD-SCDMA系统中利用DCA 算法，将本小区内多个方向角相同的用户分配在不同的时隙中，从 而充分利用智能天线的空间抑制干扰的作用，提高系统性能。然而 此专利的不足之处在于在分配资源时，没有考虑邻小区的干扰用户 的方向。因为在TD-SCDMA系统中，本小区用户之间的干扰可以 通过联合^r测加以消除，而邻小区用户的干扰对性能的影响更大。
发明内容
为了同时考虑小区内和小区用户间相互干扰，为用户分配干扰 最小的时隙频点资源，本发明提出了一种动态信道分配方法，实现 了上述目的，从而达到了最大限度的规避干扰，进而提高了系统性能。
本发明提供了一种动态信道分配方法，用于规避本小区和邻小 区的用户之间的干扰，其包括以下步骤步骤S202，才艮据信道估计， 分别估计每个时隙的每个用户的上行信道沖击响应，然后将上行信 道冲击响应排列成上行信道冲击响应矩阵，并将每个天线上的噪声 干扰排列成上行干扰噪声矩阵；步骤S204，根据上行信道冲击响应 矩阵，计算出每个用户的上^f亍信号空间相关矩阵，并4艮据上^f亍干扰 噪声矩阵计算出上行干扰噪声的空间相关矩阵；步骤S206，目标用户测量并上报在每个下行时隙受到的下行干扰噪声功率；步骤 S208,计算目标用户在每个上行时隙受到的上行干扰和在每个下行 时隙受到的下行干扰；以及步骤S210，在所有上行时隙中选择干扰 最小的时隙作为分配给目标用户的上行时隙，在所有下行时隙中选 择千扰最小的时隙作为分配给目标用户的下行时隙。
才艮据本发明，步骤S208是通过以下方法实现的根据上行信 号空间相关矩阵和上行干扰噪声矩阵以及上行联合检测技术对干 扰的抑止因子计算出目标用户在每个上行时隙搜到的上行干扰大 小，以及根据上行信号空间相关矩阵和下行干扰噪声功率及下行联 合检测才支术对干扰的抑止因子计算出目标用户在每个下4亍时隙受 到的下^f于干扰大小。
才艮据本发明的天线是智能天线；而该智能天线是阵列天线。
根据本发明，衡量目标用户在一个时隙中受到的上行干扰程度
的目4示函^:;可以表示为
<formula>complex formula see original document page 8</formula>
其中，^^00表示矩阵x的对角线元素之和，仏表示目标用户的上
行信道沖击响应矩阵，^表示上行信号空间相关矩阵，^表示干扰
噪声的上行空间相关矩阵，""p表示采用联合检测技术后本小区用户 间干扰的剩余大小，Ap表示邻小区干扰和噪声的权重。
另外，根据本发明的 是一个取值范围在(0， 1)之间的数，
""p越小，表示本小区用户间干扰剩余的越少。
根据本发明的Ap是一个取值范围在(0, l)之间的数，表示邻
小区干扰和噪声的权重，当&取1时，表示在资源分配时，考虑
100%邻小区千扰和噪声的影响，当""p取O时，表示在资源分配时， 不考虑任何邻小区千扰和噪声的影响。
根据本发明，衡量目标用户在一个时隙中受到的下行干扰程度的目标函数Jdown可以表示为<formula>complex formula see original document page 9</formula>
其中，trace(x)表示矩阵x的对角线元素之和，H0表示目标用户的上行信道沖击响应矩阵，A表示上行信号空间相关矩阵，^表示干扰 噪声的上行空间相关矩阵，""表示采用联合检测技术后本小区用户间千扰的剩余大小，A。w"表示邻小区干扰和噪声的权重。
此外，根据本发明，根据基站和用户设备的解调性能的差别，aup与,以及bdown与bup的取值可以有戶斤差别。
根据本发明，衡量目标用户在一个时隙中受到的上行干扰程度的目标函凄t;可以表示为
<formula>complex formula see original document page 9</formula>
其中，A(e)是每个时隙的每个用户的信号空间强度分布，^W)是干 扰噪声信号的信号空间强度分布， 表示采用联合检测技术后本小 区用户间干扰的剩余大小，々"P表示邻小区干扰和噪声的权重。
根据本发明的信号空间强度分布& (。表示为
<formula>complex formula see original document page 9</formula>
另外，根据本发明的干扰噪声信号的信号空间强度分布& W表
示为
<formula>complex formula see original document page 10</formula>
根据本发明，对于线阵智能天线，"0可以表示为
<formula>complex formula see original document page 10</formula>
其中，d是阵元间距，^是载波波长。
因此，本发明的动态信道分配方法可以在考虑小区内和小区用 户间相互干扰的同时，为用户分配干扰最小的时隙频点资源，从而 达到了最大限度的规避干扰，进而提高了系统性能。
本发明的其它特4正和优点将在随后的il明书中阐述，并且，部 分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发 明的目的和其4也优点可通过在所写的i兌明书、4又利要求书、以及附 图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的 限制。在附图中
图1是根据本发明的实施例的线阵智能天线示意图2是根据本发明的动态信道分配方法的流程图；以及 图3是#4居本发明的动态信道分配装置的框图。 *#^实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此 处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本 发明。
图l是根据本发明的实施例的线阵智能天线示意图。图2是根 据本发明的动态信道分配方法的流程图。
如图1所示，8阵元线阵智能天线各阵元间的阵元间距均为d, 6表示方向角。以下将结合图1详细描述如图2所示的动态信道分 配方法的具体步骤，参照图2，动态4言道分配方法的具体步骤力口下。
步骤S202，根据信道估计，分别估计每个时隙的每个用户的上
行信道冲击响应，然后将上行信道沖击响应排列成上行信道冲击响 应矩阵，并将每个天线上的噪声干扰排列成上行干扰噪声矩阵。
即，才艮据本发明的实施例，基站首先接收到训练序列部分的信
号
其中，kn-l,2，.，.,Kn表示基站的天线序号；M表示训练序列矩
阵，维数是128 x 128,"，表示各种干扰和噪声，维数是128x1， ^ 表示所有用户在4妾收天线kn上的信道冲击响应，维数是128x 1。
因此，得出信道冲击响应估计W为
<formula>complex formula see original document page 12</formula>
再对&进行处理可以得到本小区用户的信道冲击响应^"以及 邻小区干扰和噪声的信道冲击响应。
不同用户的4言道冲击响应用&表示成如下
其中，&表示第k个用户的天线kn的信道沖击响应，维数是 Wxl, W是信道估计窗长。则用户k的所有天线的信道冲击响应 矩阵A表示为
<formula>complex formula see original document page 12</formula>
(4)
其中，(吖表示矩阵x的转置,
因此，干扰噪声的所有天线的信道沖击响应矩阵&可表示为
<formula>complex formula see original document page 13</formula> (5)
步骤S204，根据上行信道冲击响应矩阵，计算出每个用户的上 行信号空间相关矩阵，并根据上行干扰噪声矩阵计算出上行干扰噪 声的空间相关矩阵。
即，才艮据(4)式，将用户k的信号空间相关矩阵^表示为
<formula>complex formula see original document page 13</formula> (6)
其中，(x)H表示矩阵x的共轭转置,
根据(5)式，将干扰噪声的上行空间相关矩阵^表示为
<formula>complex formula see original document page 13</formula> (7)
步骤S206，目标用户测量并上报在每个下行时隙受到的下行干 扰噪声功率(ISCP) ^
步骤S208,计算目标用户在每个上行时隙受到的上行干扰和在 每个下行时隙受到的下行干扰。步骤S208的具体实现方式如下
(a )将衡量目标用户在一个时隙中受到的上行干扰程度的目 标函数;表示为<formula>complex formula see original document page 14</formula>
(8)
其中，"""W表示矩阵x的对角线元素之和，仏表示目标用户
的信道冲击响应矩阵。""p是一个取值范围在(0， l)之间的数，表
示采用联合检测技术后本小区用户间干扰的剩余大小，""p越小，表
示本小区用户间干扰剩余的越少；同时，之也是一个取值范围在(o，
l)之间的数，表示邻小区干扰和噪声的权重，当Ap取i时，表示
在资源分配时，考虑100。/。邻小区干4尤和^"喿声的影响，当Ap取o时， 表示在资源分配时，不考虑任何邻小区干扰和噪声的影响。
其中，(8)式的物理意义是计算时隙中所有用户和干扰噪声的 每条径对目标用户的干扰功率之和。
(b )将衡量目标用户在一个时隙中受到的下行干扰程度的目 才示函凄t力，表示为
<formula>complex formula see original document page 14</formula>
(9)
考虑到基站和用户设备的解调性能有所差别， 与""，以及 Ap与A。w 的取值可以有所差别。
可选地，目标用户在一个时隙中受到的上行千扰可以按照另一 种方式来计算，如下
以线阵智能天线为例，首先计算每个时隙的每个用户的信号空 间强度分布^(。<formula>complex formula see original document page 15</formula>
其中，a(θ)是方向角θ对应的方向向量，对于线阵智能天线， 可以表示为
<formula>complex formula see original document page 15</formula>
其中，d是如图1所示的阵元间距，义是载波波长'
其次，干扰噪声信号的信号空间强度分布^^如下:
<formula>complex formula see original document page 15</formula>
则，衡量目标用户在一个时隙中受到的上行干扰程度的目标函
凄史；可以表示为
<formula>complex formula see original document page 15</formula>
衡量目标用户在一个时隙中受到的下行干扰程度的目标函数 J^可以表示为
<formula>complex formula see original document page 15</formula>
步骤S210,在所有上行时隙中选择干扰最小的时隙作为分配给
目标用户的上行时隙，在所有下行时隙中选择千扰最小的时隙作为 分配给目标用户的下^f亍时隙。
至此，完成了本发明的整个动态信道分配。
图3是才艮据本发明的动态信道分配装置300的框图。如图3所 示，动态信道分配装置300包括矩阵排列模块302，用于根据信 道估计，分别估计每个时隙的每个用户的上行信道沖击响应，然后 将上行信道沖击响应排列成上行信道沖击响应矩阵，并将每个天线 上的噪声干扰排列成上行干扰噪声矩阵；矩阵计算模块304，用于 才艮据上行信道冲击响应矩阵，计算出每个用户的上行信号空间相关 矩阵，并根据上行千扰噪声矩阵计算出上行干扰噪声的空间相关矩 阵；功率测量模块306，用于测量并上报在每个下行时隙受到的下 行干扰噪声功率；干扰计算模块308,用于计算目标用户在每个上 行时隙受到的上行干扰和在每个下行时隙受到的下行干扰；以及时 隙选择模块310，用于在所有上行时隙中选择干扰最小的时隙作为 分配给目标用户的上行时隙，在所有下行时隙中选择干扰最小的时 隙作为分配给目标用户的下行时隙。
其中，干扰计算才莫块308通过以下方法实现对上行干扰和下行 千扰的计算根据上行信号空间相关矩阵和上行干扰噪声矩阵以及 上行联合检测技术对干扰的抑止因子计算出目标用户在每个上行 时隙搜到的上行干扰大小；以及根据上行信号空间相关矩阵和下行 干扰噪声功率及下行联合检测技术对干扰的抑止因子计算出目标 用户在每个下行时隙受到的下行千扰大小。
根据本发明，天线是智能天线，并且智能天线是阵列天线。
在干扰计算模块308中，用于衡量目标用户在一个时隙中受到 的上行干扰程度的目标函数；可以表示为
<formula>complex formula see original document page 17</formula>
其中，"""oo表示矩阵x的对角线元素之和，仏表示目标用户的上 行信道沖击响应矩阵，^表示上行信号空间相关矩阵，^表示千扰 噪声的上行空间相关矩阵，""p表示采用联合检测技术后本小区用户 间干扰的剩余大小，々"p表示邻小区干扰和噪声的权重。
其中， 是一个取值范围在(0， l)之间的数， 越小，表示
本小区用户间干扰剩余的越少。""p是一个取值范围在(0， l)之间
的数，表示邻小区千扰和噪声的权重，当""p取l时，表示在资源分
配时，考虑100%邻小区干扰和噪声的影响，当&取o时，表示在
资源分配时，不考虑任何邻d、区干扰和噪声的影响。
另外，在干扰计算模块308中，用于衡量目标用户在一个时隙 中受到的下行干扰程度的目标函数力。w"可以表示为
<formula>complex formula see original document page 17</formula>
其中，"""W表示矩阵x的对角线元素之和，仏表示目标用户的上
行信道冲击响应矩阵，^表示上行信号空间相关矩阵，^表示干扰 噪声的上行空间相关矩阵，""表示采用联合检测技术后本小区用 户间千扰的剩余大小，A，表示邻小区干扰和噪声的权重。
根据本发明，根据基站和用户设备的解调性能的差别，""p与
""。w"，以及Ap与A,的取值可以有所差别。
在千扰计算模块308中，用于衡量目标用户在一个时隙中受到 的上行干扰程度的目标函数；可以表示为
<formula>complex formula see original document page 18</formula>
其中，A(e)是每个时隙的每个用户的信号空间强度分布，4P)是干
扰噪声信号的信号空间强度分布， 表示采用联合检测技术后本小 区用户间干扰的剩余大小，A"p表示邻小区干扰和噪声的权重。
另夕卜，信号空间强度分布A(S)表示为
其中，"(^是方向角e对应的方向向量。
同样，干扰噪声信号的信号空间强度分布^^表示为<formula>complex formula see original document page 18</formula>
根据本发明，对于线阵智能天线，"^可以表示为
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
其中，d是阵元间距，r是栽波波长。
可以看到，本发明的动态信道分配方法和装置通过量化计算目 标用户在各上行、下行时隙中受到的本小区用户和邻小区用户的干 扰大小，选择对目标用户干扰最小的时隙资源分配给目标用户，从 而达到系统内相互干扰最小、容量最大化的目的。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种动态信道分配方法，用于规避本小区和邻小区的用户之间的干扰，其特征在于，所述方法包括以下步骤步骤S202，根据信道估计，分别估计每个时隙的每个用户的上行信道冲击响应，然后将所述上行信道冲击响应排列成上行信道冲击响应矩阵，并将每个天线上的噪声干扰排列成上行干扰噪声矩阵；步骤S204，根据所述上行信道冲击响应矩阵，计算出所述每个用户的上行信号空间相关矩阵，并根据所述上行干扰噪声矩阵计算出上行干扰噪声的空间相关矩阵；步骤S206，目标用户测量并上报在每个下行时隙受到的下行干扰噪声功率；步骤S208，计算所述目标用户在每个上行时隙受到的上行干扰和在每个下行时隙受到的下行干扰；以及步骤S210，在所有上行时隙中选择干扰最小的时隙作为分配给所述目标用户的上行时隙，在所有下行时隙中选择干扰最小的时隙作为分配给所述目标用户的下行时隙。
2. 根据权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于，所述 步骤S208是通过以下方法实现的才艮据所述上行信号空间相 关矩阵和所述上行干扰噪声矩阵以及上行联合检测技术对干 扰的抑止因子计算出所述目标用户在每个上行时隙搜到的上 行干扰大小，以及根据所述上行信号空间相关矩阵和所述下行 干扰噪声功率及下行联合检测技术对干扰的抑止因子计算出 所述目标用户在每个下行时隙受到的下行千扰大小。
3. 根据权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于，所述 天线是智能天线。
4. 根据权利要求3所述的动态信道分配方法，其特征在于，所述 智能天线是阵列天线。
5. 才艮据冲又利要求1至4中任一项所述的动态信道分配方法，其特 征在于，衡量所述目标用户在一个时隙中受到的上行干扰程度的目标函数；可以表示为<formula>complex formula see original document page 3</formula>其中，"""W表示矩阵x的对角线元素之和，//。表示所述目标用户的上行信道冲击响应矩阵，A表示所述上行信号空间相关矩阵，^表示所述干扰噪声的上行空间相关矩阵，"印表 示采用所述联合检测技术后本小区用户间干扰的剩余大小，^表示邻小区干扰和所述噪声的权重。
6. 根据权利要求5所述的动态信道分配方法，其特征在于，其中，所述""p是一个取值范围在(0, l)之间的数，""p越小， 表示本小区用户间干扰剩余的越少；以及所述&是一个取值范围在(0， 1)之间的数，表示所述 邻小区干扰和所述噪声的权重，当&取i时，表示在资源分西己时，考虑100%所述邻小区干扰和所述噪声的影响，当&取 0时，表示在资源分配时，不考虑任何所述邻小区干扰和所述 噪声的影响。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的动态信道分配方法，其特 征在于，衡量所述目标用户在一个时隙中受到的下行千扰程度的目才示函彩:々。w"可以表示为<formula>complex formula see original document page 4</formula>其中，加"(x)表示矩阵x的对角线元素之和，仏表示所述目标用户的上4于信道冲击响应矩阵，A表示所述上4于信号空 间相关矩阵，A表示所述千扰噪声的上行空间相关矩阵， 表示釆用所述联合检测技术后所述本小区用户间干扰的剩余 大小，々"表示所述邻小区干扰和所述噪声的权重。
8. 根据权利要求7所述的动态信道分配方法，其特征在于，根据 基站和用户设备的解调性能的差别， 与""，以及Ap与A麵 的取值可以有所差别。
9. 根据权利要求1至4中任一项所述的动态信道分配方法，其特 征在于，衡量所述目标用户在一个时隙中受到的上行千扰程度的目标函数、可以表示为<formula>complex formula see original document page 4</formula>其中，& (e)是每个时隙的每个用户的信号空间强度分布，& W是干扰噪声信号的信号空间强度分布，""p表示采用所述联合检测技术后所述本小区用户间干扰的剩余大小，Ap表示 所述邻小区干扰和所述噪声的权重。
10. 4艮据4又利要求10所述的动态信道分配方法，其特征在于，其中，所迷信号空间强度分布AW)表示为 /^卜""外V一)， 0-(l,…，12O).:, "1,2，…,《，其中， <。是方向角S对应的方向向量；所述干扰噪声信号的信号空间强度分布Pw ("表示为0"1,…，120).^.以及朴，)可以表示为 夂是载波波长。2Wsin(0),其中，^是阵元间距:
全文摘要
本发明提供了一种动态信道分配方法，其包括以下步骤步骤S202，根据信道估计，得出用户的上行信道冲击响应矩阵和干扰噪声的上行信道冲击响应矩阵；步骤S204，计算上行信号和干扰噪声的空间相关矩阵；步骤S206，目标用户测量并上报在每个下行时隙受到的下行干扰噪声功率；步骤S208，计算目标用户在每个上行时隙受到的上行干扰和在每个下行时隙受到的下行干扰；以及步骤S210，选择干扰最小的上下行时隙作为目标用户的最优分配时隙。因此，最大限度地规避了本小区和邻小区的用户之间的干扰。
文档编号H04Q7/34GK101198132SQ20061016186
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者海 江 申请人:中兴通讯股份有限公司