专利名称：一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的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，特别涉及一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置。
背景技术：
为了满足移动用户对语音和数据业务快速增长的需求，世界各地的通信运营商纷纷开始部署3G网络，中国也开始大规模部署TD-SCDMA的网络。3G技术相比于2G技术在传输速率上有很大的提升，但因为它工作在2GHz频段，其无线传播特性特别是建筑物穿透特性较之工作在900MHz、800MHz的GSM、IS-95系统要差，在3G网络部署后，原来2G系统中室外基站可以覆盖到的很多室内区域将成为盲区。而且，由于3G采用了 CDMA技术，小区具有呼吸效应，一旦业务量较多，就会造成宏蜂窝小区覆盖范围的降低，导致室内服务质量下降。因此能够提高室内覆盖范围和服务质量的微蜂窝(Femtocell)接入技术应运而生。据国外运营商的统计，70%以上的移动通信的业务来自室内，而室内区域恰恰是 3G网络覆盖的薄弱环节。针对于现在许多大城市高楼密集和建筑物内的移动用户较多的现状，室外的宏蜂窝基站目前存在着网络深层次覆盖有缺陷、难以保证支持高速率数据业务、 容量有限、话音质量难以保障等问题。针对3G系统中常见的此类问题，室内基站i^emtocell 由于其功耗低、成本小的特点不失为解决该问题的一个有效地手段。Femtocell的优势在于由于可以利用核心网的分组交换来传输话音等实时业务，这种方案可以在降低成本上具有很大的优势，用户将可以在家中或集中地办公环境中以固定线路和互联网电话的价格优势使用他们的移动电话，享受近乎免费的“家庭域”资费标准；另外，由于i^mtocell仅用于家庭网络覆盖，这种环境下一般不会出现用户数量明显增加的情况，因此，网络服务质量能够得到很好的保证，并且能够支持高速率数据业务，很好得解决了现有蜂窝网络普遍存在的问题。更便捷的是，用户可以根据自己的需要任意购置部署femtocell基站，灵活性强；此外还支持与室外小区的无缝切换。微蜂窝技术由于可以利用现有的固定网络实现了无线接入技术和网络传输的融合，当用户在室内区域使用时几乎可以免费通信。正是由于微蜂窝网具有的低成本、易实现等特点，诸多公司如NEC、三星、爱立信、Ubiquisys, ip. access和picoChip等都致力于 Femtocell的研发工作。微蜂窝的运营方面，电信运营商透过微蜂窝的优势看到了巨大的商机。截止到2009年末，阿尔卡特朗讯已为全球主要运营商部署了超过16个试验网，其中包括沃达丰集团和Telia-Sonera。阿尔卡特朗讯与沃达丰等全球主要运营商一道已经在美洲、欧洲、亚洲建设超过16个i^ernto试验网，与全球6家主要核心网设备商以及超过15 款终端成功对接。近期，微蜂窝网技术又朝商业化部署向前迈出一大步一一 3GPP与Femto Forum, Broadcom Forum最近针对该新兴技术共同推出了首个全球性标准。针对未来微蜂窝基站的大规模推广，芯片制造商和设备研发企业已经做好了准备，可以预见微蜂窝技术必将得到普及和推广。但是，作为一项新技术，微蜂窝在国外也处在试商用阶段，国内还未开始真正起步，全球统一标准也是刚刚出台，在技术上尚有许多不完善和缺乏验证的地方，尤其针对国内住宅小区建筑相对密集的情况，微蜂窝技术是否完善，是否能实现无线网络的全覆盖？在技术上还有许多需要进行研究的地方，比如说微蜂窝的基站设备与室外宏蜂窝网络的基站、大量相邻的微蜂窝基站的设备之间的干扰；在用户小范围移动的条件下，如何降低系统信令方面的开销，最大可能的提高传输的速率；宏蜂窝网络和微蜂窝网络间的切换控制；来访客户的接入控制问题；在采用了微蜂窝通信后，通信的安全问题等尚需要进行大量的测试和验证。在对微蜂窝系统的研究方面，现有技术在微蜂窝条件下是基于基站路由器的扁平型互联网协议及特征。此外，现有技术之微蜂窝系统利用低功耗、低成本的基站可以为终端用户提供宏蜂窝的覆盖补充和高速率。通过多天线和适当的天线模式选择可以减少由于户外用户的移动而增加的信令开销。通过联合优化天线的模式和信令的功率使得微蜂窝的覆盖范围更好的与房屋的形状相匹配并且减少了由移动事件而增加的网络信令开销。此外， 现有技术在室内环境下，使用微蜂窝系统可以降低骨干网的开销并提高用户在室内环境下的性能。并且对于WIMAX微蜂窝的要求，提出了使用的模型及近期和长期的解决方法。现有技术在微蜂窝条件下，如何有效地利用系统的高信噪比优势使用高阶调制时系统的性能情况。现有技术之微蜂窝系统结构在3GPP中的标准化情况。现有技术通过自适应的调整微蜂窝的发射功率消除了来自邻近宏蜂窝的干扰，从而提高了微蜂窝系统的数据吞吐率。但是， 利用调整微蜂窝基站发射功率的方法有一定的运算复杂度，而且调整的过程也需要耗费一定的时间。针对现有技术中来自于宏蜂窝的强干扰时信干噪比性能严重下降，影响了微蜂窝系统的正常通信，设计一种减少来自于宏蜂窝的干扰，有效提高微蜂窝基站的通信质量和传输速率的微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，是通信技术领域目前急待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提出了一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法，包括步骤一、估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息；步骤二、计算微蜂窝基站的波束成形矢量；步骤三、依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子；步骤四、通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。优选的，上述步骤一中，进一步包括通过移动用户所发送的信息估计出移动用户所在的方位和信道信息。
优选的，上述步骤一中，是通过来自于宏蜂窝基站的干扰判估计其方位信息。优选的，上述步骤二中，进一步包括对微蜂窝基站的多个发射天线进行加权，通过权值的调节使得在室内移动用户得到发射信号的最大值，而在干扰源方向得到信号的最小值。优选的，上述微蜂窝基站端设定的权值Ws对于室内移动用户方向和干扰方向有如下规则]其中，微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为 O5 和a, =[1,Λ一,Λ ,e(-mf，其中的θ满θ i分别为移动用户信号
和干扰信号在多天线上产生的相位差。优选的，上述多天线为等距的直线阵排列。优选的，上述功率因子Ps可通过如下规则确定
权利要求
1.一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法，其特征在于，所述方法包括步骤一、估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息；步骤二、计算微蜂窝基站的波束成形矢量；步骤三、依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子；步骤四、通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，进一步包括通过移动用户所发送的信息估计出移动用户所在的方位和信道信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，是通过来自于宏蜂窝基站的干扰估计其方位信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，进一步包括对微蜂窝基站的多个发射天线进行加权，通过权值的调节使得在室内移动用户得到发射信号的最大值， 而在干扰源方向得到信号的最小值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微蜂窝基站端设定的权值Ws对于室内移动用户方向和干扰方向有如下规则W^a5=I W^ai =0其中，微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为 O5和Α =[1,Λ一,Λ ,e(-mf，其中的θ满θ i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多天线为等距的直线阵排列。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述功率因子Ps可通过如下规则确定WpKKW^ · > σ2+Ι2 %Ps~Ys其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为Ys，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为 hs，预编码向量为Wp，移动用户接收端的噪声方差为σ2，干扰的能量为I2。
8.—种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的装置，其特征在于，所述选择装置包括估计模块、计算模块、功率因子模块及处理模块，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子， 然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。
9.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述估计模块用于估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息。
10.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述计算模块用于计算微蜂窝基站的波束成形矢量。
11.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述功率因子模块用于依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子。
12.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述处理模块用于通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。
全文摘要
本发明提供了一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。
文档编号H04W52/24GK102395137SQ201110342320
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者孟银阔 申请人:上海电机学院