专利名称：一种信号发送方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号发送方法及装置。
背景技术：
当终端(UE)处于高速移动的情况下，为了增加小区的覆盖范围，从而延长终端 (如手机)在单个小区的驻留时间，一般采用宏分集的组网方案，即将多个基站或同一基站 下的至少两个物理小区合并为一个逻辑小区，对该逻辑小区内的信号同时进行发送和接收处理。宏分集通信系统常用于具有线状特点的环境，如高速铁路或磁悬浮铁路中。以将 两个物理小区合并为一个逻辑小区为例，宏分集通信系统的网络结构如图1所示，宏分集 通信系统中的逻辑小区处理单元，用于控制第一物理小区和第二物理小区与同一终端之间 的信号传输。在现有宏分集通信系统中，终端发送的信号可以被多个基站同时接收和处理，通 过合并处理可以获得分集接收增益。下行信号在多个站址同时发送给终端，终端把多个站 址的信号作为多径信号进行处理，业务时隙和广播时隙具有相同的处理方式。现有的宏分集通信系统中，网络侧对上行信号的接收，可以通过合并处理得到一 定的分集增益，而终端对下行信号的接收，需要在中低速场景，如低于200千米(km) /小时 (h)的场景下才能获得较好的分集增益，如果终端移动速度高于200km/h时，两个或更多个 物理小区在向同一终端发送相同信号时，不仅不能获得分集增益，而且由于多个物理小区 发送的信号的相位相反，导致这些信号相互干扰，严重恶化系统性能。以将两个物理小区合并为一个逻辑小区为例，因为终端在两个物理小区之间移动 时，会收到两个具有反向多普勒频偏的信号，当这两个信号的多普勒频偏很大，并且这两个 信号的功率相当时(一般发生在两个物理小区重叠区域)，这两个信号之间会产生严重的 干扰，具体分析如下假定两个物理小区到达终端的信号分别为rel、re2，则终端的接收信号为re = rel + re2=++ η其中，ApA2表示两个物理小区的信号到达终端的幅度，θ ρ θ 2表示两个物理小区 的信号到达终端的初始相位，&、4表示两个物理小区的信号到达终端的多普勒频偏，τ表 示两个物理小区的信号的时延差，d表示两个物理小区的发送数据，η表示终端接收信号的噪声。当两个物理小区的信号同时到达终端时，则τ =0，有re = {ΑχβΛ2^θ + A2eK2^'+02))d + η=A(t)ejmd + n根据两个信号复数求和法则进行推导，可得幅度A(t)和相位θ (t)的表达式分别 为
4
A(t) = ^Ai2 + A22 + 2A,A2 cos(2^(/2 -f,)t + {02-θχ))
、 ι : Λ , A sin(2^(/2 - at+φ2- θ, 、θ( ) = InU + + arctg( 2 ο " /·、二 二、、)
A + A2 cos(2^(/2 -/^ + (O2- θι))根据上式可以看出，如果不考虑初始相位的影响，当两个物理小区的信号频偏f\ = f2，两个物理小区的信号合并后信号的幅度是合并前两个信号幅度的和，合并后信号的 频偏与合并前每一路信号的频偏相同，这时能够获得很好的分集合并增益。当两个物理小区的信号频偏正好相反，即= -f2时，也就是当终端处于两个物理 小区中间时，合并后信号的幅度是随时间变化的，频偏越大则随时间变化得越快，其中最大 值为合并前两个幅度之和，最小值为合并前两个幅度之差，此时对性能会有严重恶化；合并 后的相位也是随时间变化的量，其频偏也不再固定为而是在附近变化，即合并后信号 的频偏也是随时间变化的量，这也会恶化信号的检测性能。当两个物理小区的信号不同时到达终端时，假定时延差为码片(chip)的整数倍， 则此时终端会把两个信号看作多径进行处理，不会出现两个径同时到达时的严重恶化情 况，但是由频偏导致的相位旋转仍会影响信号检测性能。采用高速频偏估计算法估计出的 频偏，是这两个径的频偏的功率加权平均结果，当两个径的信号功率接近时，几乎估计不出 频偏的存在，因此不能通过高速频偏估计来改善性能。综上所述，现有宏分集通信系统中的终端，在多个物理小区之间移动时会收到多 个具有反向多普勒频偏的信号，当这些信号功率相当时，相互之间会发生严重的干扰，降低 了宏分集通信系统的网络性能。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号发送方法及装置，用以有效提高宏分集通信系统的 网络性能。本发明实施例提供的一种信号发送方法包括网络侧对宏分集通信系统下的各个物理小区中的终端的业务信道进行频偏估计， 得到终端的业务信道的多普勒频偏；网络侧通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号所采用的载波频 率，确定向该终端发送信号所采用的频率，并采用该频率通过所述终端的业务信道，向所述 终端发送信号。本发明实施例提供的一种信号发送装置包括频偏估计单元，用于对宏分集通信系统下的物理小区中的终端的业务信道进行频 偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏；频率预校准单元，用于通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号 所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率；业务信道传输单元，用于采用所述频率预校准单元得到向终端发送信号所采用的 频率，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。本发明实施例，通过网络侧对宏分集通信系统下的各个物理小区中的终端的业务 信道进行频偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏；网络侧通过终端的业务信道的多 普勒频偏，以及该终端发送信号所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率，并采用该频率通过该终端的业务信道，向该终端发送信号，使得终端收到的各个物理小区 信号的频偏都在与该终端发送信号时所采用的载波频率相近，因此避免了接收到的各个物 理小区信号的频偏相反的问题，从而避免了多普勒频偏对宏分集通信系统的影响，使得同 一终端接收到的各个物理小区发送的信号都能够获得分集增益，而不是相互干扰，有效地 提高了宏分集通信系统的网络性能。
图1为现有技术中的宏分集通信系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种信号发送方法的流程示意图；图3为本发明实施例提供的频偏预校准发送方案的示意图；图4为本发明实施例提供的选择发送方案和延时发送方案示意图；图5为本发明实施例提供的信号接收功率以及信号传输时间的示意图；图6为本发明实施例提供的一种信号发送装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种信号发送方法及装置，用以有效提高宏分集通信系统的 网络性能。本发明实施例针对业务信道提出了频偏预校准方案，消除宏分集通信系统中用户 终端的业务信道在传输信号过程中带来的多普勒频偏对信号的影响。进一步，为了节省物理小区的信号发送功率，本发明实施例还提出了选择发送方 案，若选择了多个物理小区向同一终端发送相同的信号，则可以针对不同的物理小区设置 不同的发送时延，即本发明实施例还提出了延时发送方案，以减小多个物理小区向同一终 端发送相同信号时的信号相互干扰。下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。参见图2，本发明实施例提供的一种信号发送方法包括步骤S101、网络侧对宏分集通信系统下的各个物理小区中的终端(UE)的业务信道进 行频偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏。S102、网络侧通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号所采用的 载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率。S103、网络侧采用该频率通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。较佳地，步骤SlOl包括网络侧通过宏分集通信系统下的各个物理小区中的终端的业务信道接收信号，并 根据接收信号序列恢复出该接收信号的参考信号序列，通过比较接收信号序列和参考信号 序列的相位变化关系，计算出接收信号序列中单位时间内的相位变化量，再结合相位变化 量与频偏间的关系，即θ =2π ft，就可以计算出该终端的业务信道的多普勒频偏的大小， 其中θ表示接收信号序列在单位时间t内的相位变化量，f表示业务信道的多普勒频偏。 其中，根据接收信号序列恢复出该接收信号的参考信号序列的方法可以有很多，例如基站根据自身的接收机中的已知信息(如导频符号或星座图等信息)和信道估计 结果，得到通过终端的业务信道接收到的信号的参考信号序列。如果采用导频符号确定参考信号序列，则可以采用已知的导频符号与信道估计结果卷积得到参考信号序列；如果采 用星座图确定参考信号序列，则可以对通过终端的业务信道接收到的信号进行检测，将检 测得到的数据符号与标准的星座图比较，选出最接近的星座点作为参考信号序列。较佳地，步骤S102包括网络侧将终端发送信号所采用的载波频率，减去该终端的业务信道的多普勒频 偏，将得到的差值作为网络侧向该终端发送信号所采用的频率。较佳地，本发明实施例提供的信号发送方法还包括网络侧检测同一终端的各个物理小区，对来自终端的同一信号的接收功率，得到 多个物理小区对该终端的接收功率。也就是说，同一终端同时向多个物理小区发送相同信 号，在每个物理小区接收到该信号后，对该信号进行功率检测，那么，测得的功率即为该物 理小区对该终端的接收功率。网络侧测得了多个物理小区对同一终端的接收功率后，根据各个物理小区对该终 端的接收功率，为该终端选择用于向该终端发送信号的物理小区。此时，步骤S103包括网 络侧采用为同一终端选择的物理小区，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。较佳地，网络侧根据终端的接收功率，为该终端选择物理小区的步骤包括网络侧将多个物理小区对同一终端的接收功率作差，将得到的差值(绝对值)与 预设的门限值进行比较，若所述差值小于预设的门限值，则说明这些物理小区对该终端发 送的信号的接收功率相当，从这些物理小区中为该终端选择多个物理小区(可以选择全部 或部分物理小区)，作为向该终端发送信号的物理小区；否则，为该终端选择较大的接收功 率所对应的物理小区，即对这些接收功率进行比较，将其中的最大值所对应的物理小区作 为向该终端发送信号的物理小区。较佳地，当网络侧为同一终端选择了多个物理小区时，步骤S103包括网络侧确定在各个物理小区向该终端发送信号的时延，并根据所述时延，在不同 时刻通过不同的物理小区，采用该终端的业务信道，向该终端发送相同的信号，也就是说， 为了发送同一数据给某一终端，多个物理小区向同一终端发送信号时的发送时间是不同 的。其中，该时延是某一固定时间量，表示物理小区间的发送延迟，这个时间量应该保证两 个物理小区发送的信号到达终端时可以区分开来，同时这个时间量也不应该超出终端检测 时延的能力，即在终端可检测和可分离的范围内。例如有两个物理小区向同一终端发送信 号，则可以设置其中一个物理小区延迟另一个物理小区两个码片(chip)后向该终端发送 信号，每个码片为0. 78125微秒。本发明实施例中，用于执行上述步骤SlOl至步骤S103的网络侧实体，可以是基 站，也可以是其他的网络实体。下面给出具体的解释说明。本发明实施例中所述的频偏预校准方案，如图3所示，假设有两个物理小区组成 一个逻辑小区，这两个物理小区都是由同一基站控制的，并且假设第一物理小区估计的目 标终端(简称终端A)的信号的多普勒频偏为fdl，第二物理小区估计的终端A的信号的多 普勒频偏为fd2，终端A发送信号所采用的载波频率为fc，那么，基站将第一物理小区向终 端A发送信号所采用的频率调整为fc-fdl (即图3中所述的频偏预均衡)，基站将第二物理 小区向终端A发送信号所采用的频率调整为fc-fd2(即图3中所述的频偏预均衡)，从而使得终端A收到的这两个物理小区发送的信号的频偏都在fc附近，不会存在两个频偏相反的 问题，因此不管多普勒频偏有多大，这两个物理小区发送的信号都能够获得分集增益，而不 是恶化性能。并且较佳地，在第一物理小区向终端A发送信号的时刻延时一定时间后，第二物 理小区向该终端A发送相同的信号。经过无线信道传播后终端会同时检测到这两个物理小 区发送的信号，终端会将这两个物理小区发送的信号作为多径进行处理，然后将处理后的 信号进行合并。关于选择发送方案中的物理小区的选取，可以采用门限判决的方法，例如，若有η 个物理小区对同一终端的接收功率的差值小于或等于预设的门限值，则可以选取这η个物 理小区，或其中的接收功率最大的两个物理小区；否则，选择接收功率最大的一个物理小 区。如图4所示，假设有两个物理小区组成一个逻辑小区，其中的天线1和天线2分别 是第一物理小区和第二物理小区的发射天线，信道1和信道2分别是这第一物理小区和第 二物理小区向同一终端发送信号时所采用的无线信道。在上行方向，网络侧对终端发送的 信号进行检测，测得第一物理小区和第二物理小区对同一终端的接收功率，若终端的移动 方向，是远离第一物理小区，而靠近第二物理小区，则第一物理小区对该终端的接收功率是 逐渐减小地变化，而第二物理小区对该终端的接收功率是逐渐增大地变化。网络侧在上行 方向测得了第一物理小区和第二物理小区对同一终端的接收功率后，在下行方向选择用于 向该终端发送信号的物理小区，如果第一物理小区和第二物理小区对该终端的接收功率相 当，则选择这两个物理小区，并且，第二物理小区延时第一物理小区一定时间后，向该终端 发送相同的信号(其中含有的用户数据是相同的)。本发明实施例中，网络侧对终端的接收功率，可以通过基站的接收信号功率 (RSCP)或检测信号的信噪比(SNR)等衡量，在实现过程中可以对测得的接收功率进行平滑 处理等操作，以减小噪声等干扰对接收功率检测性能的影响。平滑处理是一种参数估计中 的抗噪方法，假定估计的参数在某一段时间内是恒定的，但由于噪声的影响会使得当前估 计结果偏离该参数的真实值，因此对当前的估计值和上一次的平滑处理结果进行加权求和 得到当前的平滑结果，这两个加权系数的和为1。如图5所示，在例如高速铁路场景下的宏分集通信系统中，若覆盖相同区域的两 个物理小区同时向同一终端发送信号，则该终端收到的两个物理小区的信号的功率是随该 终端的位置发生变化的，当终端位于两个物理小区的发射天线的中间时，即与这两个发射 天线的距离相当，则该终端收到的两个物理小区发送的信号的功率也相当，因此这两个物 理小区同时向该终端发送相同的信号，能够获得一定的分集增益；当终端靠近其中某个物 理小区的发射天线时，例如靠近第二物理小区的发射天线2时，则第一物理小区的发射天 线1发送的信号到达终端的时间tl，大于天线2发送的信号到达该终端的时间t2，此时第 一物理小区对该终端的接收功率P1，小于第二物理小区对该终端的接收功率P2，二者的差 值为ΔP，若这时这两个物理小区发送的信号的功率差ΔΡ大于预先设置的门限值时，则这 两个物理小区发送的信号的分集增益将趋近于零，即发射天线1对性能增益不明显，因此 可以只选择离终端较近的物理小区的发射天线向该终端发送信号，从而可以有效地减小发 射天线1对其他用户的干扰，并节省基站的发送功率。
若选择两个或两个以上的物理小区，需要为这些物理小区设置不同的发送时延， 一是能够获得时间分集，二是可以降低两个同时到达终端的信号之间的干扰。参见图6，本发明实施例提供的一种信号发送装置10包括频偏估计单元101，用于对宏分集通信系统下的物理小区中的终端的业务信道进 行频偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏。频率预校准单元102，用于通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信 号所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率。业务信道传输单元103，用于采用所述频率预校准单元102得到向终端发送信号 所采用的频率，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。较佳地，该装置还包括接收功率检测单元104，用于检测同一终端的各个物理小区对来自该终端的同一 信号的接收功率，得到多个物理小区对该终端的接收功率。物理小区选择单元105，用于根据多个物理小区对同一终端的接收功率，为该终端 选择物理小区。所述业务信道传输单元103，采用物理小区选择单元105为同一终端选择的物理 小区，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。较佳地，所述物理小区选择单元105，将多个物理小区对同一终端的接收功率的差 值与预设的门限值进行比较，若所述差值小于预设的门限值，则为该终端选择所述多个物 理小区；否则，为该终端选择较大的接收功率所对应的物理小区。较佳地，该装置还包括确定时延单元106，用于确定在各个物理小区向该终端发送信号的时延。所述业务信道传输单元103，根据各个物理小区向同一终端发送信号的时延，在不 同时刻通过不同的物理小区，采用该终端的业务信道，向该终端发送相同的信号。较佳地，所述频率预校准单元102，将终端发送信号所采用的载波频率，减去该终 端的业务信道的多普勒频偏，将得到的差值作为向该终端发送信号所采用的频率。较佳地，本发明实施例所述的信号发送装置10，可以为基站。综上所述，本发明实施例通过网络侧对宏分集通信系统下的各个物理小区中的终 端的业务信道进行频偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏；网络侧通过终端的业务 信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采 用的频率，并采用该频率通过该终端的业务信道，向该终端发送信号，使得终端收到的各个 物理小区信号的频偏都在与该终端发送信号时所采用的载波频率相近，因此避免了接收到 的各个物理小区信号的频偏相反的问题，从而避免了多普勒频偏对宏分集通信系统的影 响，使得同一终端接收到的各个物理小区发送的信号都能够获得分集增益，而不是相互干 扰，有效地提高了宏分集通信系统的网络性能。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种信号发送方法，其特征在于，该方法包括网络侧对宏分集通信系统下的各个物理小区中的终端的业务信道进行频偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏；网络侧通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率，并采用该频率通过所述终端的业务信道，向所述终端发送信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括网络侧检测同一终端的各个物理小区对来自该终端的同一信号的接收功率，得到多个 物理小区对该终端的接收功率，并根据该接收功率为该终端选择物理小区；所述网络侧通过终端的业务信道，向所述终端发送信号的步骤包括网络侧采用为所述终端选择的物理小区，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网络侧根据多个物理小区对终端的 接收功率，为该终端选择物理小区的步骤包括所述网络侧将多个物理小区对同一终端的接收功率的差值与预设的门限值进行比较， 若所述差值小于预设的门限值，则为该终端选择多个物理小区；否则，为该终端选择较大的 接收功率所对应的物理小区。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网络侧当为同一终端选择了多个物 理小区时，通过为该终端选择的物理小区，采用该终端的业务信道向该终端发送信号的步 骤包括网络侧确定在各个物理小区向该终端发送信号的时延，并根据所述时延，在不同时刻 通过不同的物理小区，采用该终端的业务信道，向该终端发送相同的信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络侧通过终端的业务信道的多普 勒频偏，以及该终端发送信号所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率的 步骤包括所述网络侧将终端发送信号所采用的载波频率，减去该终端的业务信道的多普勒频 偏，将得到的差值作为向该终端发送信号所采用的频率。
6.一种信号发送装置，其特征在于，该装置包括频偏估计单元，用于对宏分集通信系统下的物理小区中的终端的业务信道进行频偏估 计，得到终端的业务信道的多普勒频偏；频率预校准单元，用于通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号所采 用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率；业务信道传输单元，用于采用所述频率预校准单元得到向终端发送信号所采用的频 率，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括接收功率检测单元，用于检测同一终端的各个物理小区对来自该终端的同一信号的接 收功率，得到多个物理小区对该终端的接收功率；物理小区选择单元，用于根据多个物理小区对同一终端的接收功率，为该终端选择物 理小区；所述业务信道传输单元，采用所述物理小区选择单元为同一终端选择的物理小区，通过该终端的业务信道，向该终端发送信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述物理小区选择单元，将多个物理小区 对同一终端的接收功率的差值与预设的门限值进行比较，若所述差值小于预设的门限值， 则为该终端选择所述多个物理小区；否则，为该终端选择较大的接收功率所对应的物理小 区。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括确定时延单元，用于确定在各个物理小区向该终端发送信号的时延；所述业务信道传输单元，根据所述时延，在不同时刻通过不同的物理小区，采用该终端 的业务信道，向该终端发送相同的信号。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述频率预校准单元，将终端发送信号 所采用的载波频率，减去该终端的业务信道的多普勒频偏，将得到的差值作为向该终端发 送信号所采用的频率。
全文摘要
本发明公开了一种信号发送方法及装置，用以提高宏分集通信系统的网络性能。本发明提供的一种信号发送方法包括网络侧对宏分集通信系统下的各个物理小区中的终端的业务信道进行频偏估计，得到终端的业务信道的多普勒频偏；网络侧通过终端的业务信道的多普勒频偏，以及该终端发送信号所采用的载波频率，确定向该终端发送信号所采用的频率，并采用该频率通过所述终端的业务信道，向所述终端发送信号。
文档编号H04L25/03GK101895323SQ20091008535
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者朱向前, 李秀京, 桑东升, 罗斐琼 申请人:大唐移动通信设备有限公司