专利名称：长期演进时分双工的室内分布系统的下行信号发射方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种长期演进时分双工的室内分布系统的下行信号发射方法。
背景技术：
在现代通讯系统中，多天线收发技术引起了广泛的关注，因为它可以有效地利用空间和时间的分集作用，实现较为理想的链路性能。比如，MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术就是充分利用了不同收发天线对之间通道衰落的独立性获得空间分集或编码增益，从而大大提高了频谱利用率，从物理本质上来说，利用了不同通道之间的空间非相关性来复用相同的无线资源将大大的提高系统的吞吐量。因而在LTE(Long TermEvolvement，长期演进)移动通信系统中，不管是FDD(Frequency DivideDuplex，频分双工)还是TDD(Time Divide Duplex，时分双工)，基站天线采用4端口可能是未来最主要的一种天线形式。
另外，BBU(Baseband Unit，基带单元)加RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)的结构采用一种新型的分布式网络覆盖模式，它将大容量宏蜂窝基站集中放置在可获得的中心机房中，基带部分集中处理，采用光纤将基站中的射频模块拉到远端射频单元，分别置于网络规划所确定的站点上，从而节省了常规解决方案所需要的大量机房，同时通过采用大容量基站支持大量的光纤拉远，可实现容量与覆盖之间的转换。这种分布系统和硬件等也将被LTE继承重用。对于LTE的室内分布就将采用RRU的覆盖模式即每个通道覆盖一定楼层，不同的通道覆盖不同的楼层。
然而，采用此分布系统后，此时室内UE(User Equipment，用户设备)不管有几根天线，其主要接收某一通道的信号，此时UE判断信道条件基本为秩等于1。显然，此时对UE采用多通道服务会浪费功率。严重情况下，UE即使判断秩等于1后，仍无法正确选择秩等于1的单流码本，只能通过随机选择确定码本。而目前的码本都是等幅的，这样既浪费功率，也增大了干扰。另一方面，如果对单流用户采用单通道服务，目前的LTE下行不能支持MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output，多用户MIMO)，而对室内UE而言又基本是单流，此时，LTE的MIMO空分复用功能在室内基本丧失，从而造成资源浪费。因此，当前存在的问题是如何在LTE室内分布系统中通过复用无线资源以提高信号的吞吐量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种长期演进时分双工的室内分布系统的下行信号发射方法，解决了LTE系统在室内因无法实施MIMO空分复用功能而产生的资源浪费以及单流多通道服务引起的功率浪费和干扰增大等问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种长期演进时分双工的室内分布系统的下行信号发射方法，包括， 网络侧根据用户设备UE的上行信道获得各通道的接收功率并选择该UE接收功率最强的通道，判断小区各UE若满足空分多址的条件，则在该UE选择的所述通道中通过空分复用的方式发射下行业务信号。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧得到UE的上行链路信道估计数据，对其进行信道后处理以及滤除噪声干扰，从而得到该UE的上行信道估计矩阵；通过UE上行信道获得各通道的接收信号强度的排列序列，选择所述UE的接收功率最强的通道。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧判断小区任意两个UE是否满足空分多址的条件，包括， 如果两个UE处于相同的接收功率最强的通道，则所述两个UE不满足空分多址的条件； 如果两个UE不处于相同的接收功率最强的通道，则所述网络侧对所述两个UE进行空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定，若所述两个UE同时满足空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定条件，则判定所述两个UE满足空分多址的条件；否则，判定所述两个UE不满足空分多址的条件。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧对所述两个UE进行空分判决量的比较的判定，包括， 所述网络侧根据所述两个UE的上行信道冲激响应得到该两个UE的下行信道冲激响应，计算所述两个UE的下行信道冲激响应的相关性并与设定门限进行比较，若得到的所述相关性的数值小于所述设定门限，则判定所述两个UE符合空分判决量的比较的判定条件，否则判定为不符合。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧对所述两个UE进行空分前后的性能比较的判定，包括， 对所述两个UE进行空分前后的传输比特大小的比较的判定或对所述两个UE进行空分前后的频谱利用率的比较的判定。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧对所述两个UE进行空分前后的传输比特大小的比较的判定，包括， 如果所述两个UE为k1和k2，在不考虑空分情况下分别传输的比特数目为Bk1和Bk2，则在不空分情况下，选择所述两个UE中发射的最大比特数目为Bk1和Bk2中传输的比特数目大的值； 而在空分后的情况下，则得到空分后的情况下所述两个UE中发射的最大比特数目为1减去α得到的数值乘以Bk1、Bk2的和得到的数值；其中α为其干扰因子，其大小范围为0～1，与信道相关性γ相关； 如果所述空分后的情况下所述两个UE中发射的最大比特数目大于所述不空分情况下所述两个UE中发射的最大比特数目，则判定所述两个UE符合空分前后的传输比特大小的比较的判定条件，否则判定为不符合。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧判断小区N个UE是否满足空分多址的条件，其中N为正整数，包括， 所述网络侧首先得到满足空分多址的条件的任意两个UE后，判断得到的所述两个UE与其他的某个UE是否处于相同的接收功率最强的通道，如果没有，则所述网络侧对三个UE进行空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定，若该三个UE同时满足空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定条件，则判定所述三个UE满足空分多址的条件；否则判定为不满足； 若所述网络侧得到满足空分多址的条件的三个UE后，则判断得到的所述三个UE与其他的某个UE是否满足空分多址的条件，依此类推，直到完成小区全部UE是否满足空分多址的条件的判定。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，若所述UE没有满足空分多址的条件，则所述网络侧采用UE专用参考信号模式在该UE选择的所述通道发射下行业务信号。
进一步地，上述下行信号发射方法还可包括，所述网络侧对所述UE的小区参考信号和控制信号在所有通道发射。
与现有技术相比，应用本发明，不改变现有协议，同时在不增加总发射功率的条件下，允许在多通道覆盖下的室内小区中采用空分传输方式，从而大大提高了LTE室内系统小区的下行信号吞吐量。
图1是以四端口为例的LTE室内分布系统的示意图； 图2是本发明LTE TDD(Long Term Evolvement Time Duplex Division，长期演进时分双工)的室内分布系统的下行信号发射方法的流程图。
具体实施例方式 下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
不同的楼层中的UE之间有理想的墙壁穿透隔离，UE主要接收某一通道的信号。本发明的范围不严格限定端口数目，物理天线数目为2～N(N可以大于或等于4)，物理天线按照端口数目进行分组，每组物理天线对应一个端口；某端口内可能包含1根或多根物理天线。图1是以四端口为例的LTE室内分布系统的示意图。
本发明的主要构思为网络侧(可以是eNB，全称为eNodeB，演进基站)首先得到小区UE的上行信道估计矩阵，根据UE的上行信道获得各通道的接收功率并进行排序，然后选择接收功率最强的通道，构成该UE的业务数据的发射权值，对小区各UE进行空分多址的判断，对于满足空分多址判断的UE，在该UE选择的所述通道中通过空分复用的方式发射下行业务信号；对于不满足空分多址判断的UE，在该UE选择的所述通道中采用UE专用参考信号发射模式发射下行业务信号。
本发明通过以上方法，提高了频谱利用率。
本发明的LTE TDD的室内分布系统的下行信号发射方法，如图2所示，包括， 步骤100、eNB对得到的UE的上行链路信道估计数据进行处理后，得到上行信道估计矩阵； eNB得到UE的上行链路信道估计数据，对其进行信道后处理以及滤除噪声干扰等，从而得到上行信道估计矩阵
；其中获得上行信道估计数据的导频序列包括但不限于上行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)中的解调参考信号(DMRS)或者Sounding参考信号(SoundingReference Signal，侦听参考信号)。
例如，针对LTE通信系统，第k个UE经过信道后处理的信道冲激响应(CIR)估计矩阵表示为 其中，M表示eNB的通道数目。
步骤110、eNB得到各UE的各通道接收功率并进行排序； eNB通过UE的上行信道获得各通道的接收信号强度排列序列，分别计算矩阵
中各列(表示各个通道)的功率，并进行排序；其中获得信号强度排序的方法包括但不限于通过估算通道能量的方法获得，只要能表征该UE在各通道上的强度相对信息即可。
例如计算该UE的信道估计矩阵在各天线上的功率合并，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个用户在第m根天线上的信道冲激响应。
步骤120、eNB根据各UE各自的通道接收功率，选择各自的下行最佳通道，对任意2个UE，进行SDMA(Space Division Multiple Access，空分多址)的判断，对于符合SDMA判断的UE，执行步骤130；否则执行步骤140； eNB根据各UE各自通道的接收功率，选择各自的下行最佳通道，具体为 第k个UE(1≤k≤K，K为小区内UE数目)的接收功率序列为
m＝1，2…，M，根据 [Pm(k)]max→ik(3) 式(3)中表示第k个用户的最大功率的通道为第i个通道。根据式(3)，选取第i个通道，作为第k个UE的业务数据的最佳发射通道，等效构造该UE业务数据的发射权值为
式中非0元素(即1)的位置为i，表示第i个通道。
其中，对UE进行SDMA的空分匹配的判断，包括， (1)如果两个UE(k1和k2)处于相同的最佳发射通道，即 则判决两UE之间不符合空分匹配条件，不能进行SDMA，此时2个UE需要分配不同的时频资源。
(2)如果两个UE(k1和k2)不处于相同的最佳发射通道，即 还需要分如下步骤进一步进行判别 步骤(A)判断实施SDMA后的干扰情况。本实例中进行比较的空分判决量采用两个UE下行信道冲激响应(CIR)的相关性，其中各UE下行CIR由各自的上行CIR估计得到，其实就是保留有限通道上的数值
计算其两个下行CIR的相关性与设定门限的比较，小于门限则判定为符合空分准则，其他情况则认为不符合。计算相关性的方法如下所示
设定门限为η，其大小范围为0～0.7。
步骤(B)在满足步骤(A)后，还需要比较空分前后的性能比较的判定。空分前后的性能比较包括但不限于对空分前后两UE传输比特大小或频谱利用率的比较。本实例以基于传输比特的空分性能准则为例。具体如下 假设两个UE为k1和k2，不考虑空分情况下分别能传输的比特数目为Bk1和Bk2，则在不空分情况下只能选择其中一个UE进行下行发射，则此情况下能发射的最大比特数目为 Bnon-SDMA＝max(Bk1，Bk2)(9) 而在采用空分情况下，k1、k2在相同的时频资源上同时进行发射，考虑到两个UE间的信道相关性γ，信号相互间的干扰会导致性能的下降，则空分情况下能发射的最大比特数目为 BSDMA＝(1-α)(Bk1+Bk2)(10) 其中α为其干扰因子，其大小范围为0～1，与信道相关性γ相关。则空分前后性能比较准则为 当x＞1情况下即空分后性能有提高的即认为此两UE符合空分前后性能比较的判定条件，反之则不符合。
步骤130、对于符合SDMA判断的UE，eNB采用相同的时频资源，在各UE选择的所述通道发射各UE的下行业务信号； 对于符合空分匹配的2个UE通过各自的最佳通道，eNB采用相同的时频资源来发射各UE的下行业务信号。
步骤140、对于不符合SDMA判断的UE，eNB在各UE选择的所述通道发射下行业务信号。
所述eNB通过第i个单通道，采用UE专用参考信号模式发射下行业务信号。
在本发明中，为了进一步提高频谱利用率，可以对N个UE，进行SDMA(空分多址)的判断，对于符合SDMA的UE，优先采用相同的时频资源、分通道发射下行各UE的业务信号。
其判定方法为 (1)首先根据步骤120，找到2个SDMA用户； (2)从剩余的后选UE中，以k3为例，依次判定 步骤(A)k3的最佳发射通道不能与k1和k2处于相同的最佳发射通道，即满足 步骤(B)满足(A)后，需要进一步判定，实施SDMA后，干扰情况。本实例中进行比较的空分判决量采用3个UE下行信道冲激响应(CIR)的相关性，其中各UE下行CIR由各自的上行CIR估计得到，其实就是保留有限通道上的数值
计算其3个下行CIR的相关性与设定门限的比较，小于门限则判定为符合空分准则，其他情况则认为不符合。计算相关性的方法如下所示
设定门限为η，其大小范围为0～0.7。
步骤(C)在满足步骤(B)后，还需要比较进行3个UE空分，与进行2个UE空分前后的性能比较的判定。空分前后的性能比较包括但不限于对空分前后两UE传输比特大小或频谱利用率的比较。本实例以基于传输比特的空分性能准则为例。具体如下 假设仅考虑k1、k2考虑空分情况下，此情况下能发射的最大比特数目为 在进一步考虑k1、k2、k3空分情况下，k1、k2、k3在相同的时频资源上同时进行发射，考虑到3个UE间的信道相关性γ，信号相互间的干扰会导致性能的下降，则空分情况下能发射的最大比特数目为 其中αkj表示用户k、j之间的干扰因子，其大小范围为0～1，与信道相关性γ′kj相关。
则空分前后的性能比较准则为 当x＞1情况下即空分后性能有提高的即认为k3可以进一步与k1、k2组成空分对，反之则不符合，只能退化到k1、k2组成空分对。
对于符合空分匹配的3个UE通过各自的最优通道，采用相同的时频资源来发射各自的下行业务信号。
(3)如果k1、k2、k3已经构成空分对，再从剩余的后选UE中，判定是否有更多的UE能加入此空分组，判定方法同步骤(2)，直到完成全部UE筛选。
其中应该注意的是在对UE进行筛选的过程中，能够同时进行SDMA的UE数目上限取决于eNB的天线数目(即通道数目)；如果UE的数目满足该条件后，就无需再筛选其他UE了，直接跳出此步骤即可。
值得注意的是，在本发明的LTE室内分布系统中，只有下行业务信号采用上述空分复用发射方法，小区参考信号和控制信号仍然在所有通道发射。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种长期演进时分双工的室内分布系统的下行信号发射方法，其特征在于，包括，
网络侧根据用户设备UE的上行信道获得各通道的接收功率并选择该UE接收功率最强的通道，判断小区各UE若满足空分多址的条件，则在该UE选择的所述通道中通过空分复用的方式发射下行业务信号。
2.如权利要求1所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧得到UE的上行链路信道估计数据，对其进行信道后处理以及滤除噪声干扰，从而得到该UE的上行信道估计矩阵；通过UE上行信道获得各通道的接收信号强度的排列序列，选择所述UE的接收功率最强的通道。
3.如权利要求1所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧判断小区任意两个UE是否满足空分多址的条件，包括，
如果两个UE处于相同的接收功率最强的通道，则所述两个UE不满足空分多址的条件；
如果两个UE不处于相同的接收功率最强的通道，则所述网络侧对所述两个UE进行空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定，若所述两个UE同时满足空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定条件，则判定所述两个UE满足空分多址的条件；否则，判定所述两个UE不满足空分多址的条件。
4.如权利要求3所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧对所述两个UE进行空分判决量的比较的判定，包括，
所述网络侧根据所述两个UE的上行信道冲激响应得到该两个UE的下行信道冲激响应，计算所述两个UE的下行信道冲激响应的相关性并与设定门限进行比较，若得到的所述相关性的数值小于所述设定门限，则判定所述两个UE符合空分判决量的比较的判定条件，否则判定为不符合。
5.如权利要求3所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧对所述两个UE进行空分前后的性能比较的判定，包括，
对所述两个UE进行空分前后的传输比特大小的比较的判定或对所述两个UE进行空分前后的频谱利用率的比较的判定。
6.如权利要求5所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧对所述两个UE进行空分前后的传输比特大小的比较的判定，包括，
如果所述两个UE为k1和k2，在不考虑空分情况下分别传输的比特数目为Bk1和Bk2，则在不空分情况下，选择所述两个UE中发射的最大比特数目为Bk1和Bk2中传输的比特数目大的值；
而在空分后的情况下，则得到空分后的情况下所述两个UE中发射的最大比特数目为1减去α得到的数值乘以Bk1、Bk2的和得到的数值；其中α为其干扰因子，其大小范围为0～1，与信道相关性γ相关；
如果所述空分后的情况下所述两个UE中发射的最大比特数目大于所述不空分情况下所述两个UE中发射的最大比特数目，则判定所述两个UE符合空分前后的传输比特大小的比较的判定条件，否则判定为不符合。
7.如权利要求3所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧判断小区N个UE是否满足空分多址的条件，其中N为正整数，包括，
所述网络侧首先得到满足空分多址的条件的任意两个UE后，判断得到的所述两个UE与其他的某个UE是否处于相同的接收功率最强的通道，如果没有，则所述网络侧对三个UE进行空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定，若该三个UE同时满足空分判决量的比较和空分前后的性能比较的判定条件，则判定所述三个UE满足空分多址的条件；否则判定为不满足；
若所述网络侧得到满足空分多址的条件的三个UE后，则判断得到的所述三个UE与其他的某个UE是否满足空分多址的条件，依此类推，直到完成小区全部UE是否满足空分多址的条件的判定。
8.如权利要求1所述的下行信号发射方法，其特征在于，
若所述UE没有满足空分多址的条件，则所述网络侧采用UE专用参考信号模式在该UE选择的所述通道发射下行业务信号。
9.如权利要求1所述的下行信号发射方法，其特征在于，
所述网络侧对所述UE的小区参考信号和控制信号在所有通道发射。
全文摘要
本发明公开了一种长期演进时分双工的室内分布系统的下行信号发射方法，包括，网络侧根据UE的上行信道获得各通道的接收功率并选择该UE接收功率最强的通道，判断小区各UE若满足空分多址的条件，则在该UE选择的所述通道中通过空分复用的方式发射下行业务信号。应用本发明，不改变现有协议，同时在不增加总发射功率的条件下，允许在多通道覆盖下的室内小区中采用空分传输方式，从而大大提高了LTE室内系统小区的下行信号吞吐量。
文档编号H04L1/06GK101764631SQ20081018829
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者曾召华 申请人:中兴通讯股份有限公司