专利名称：一种上行信道探测导频的自适应调度方法
技术领域：
本发明涉及移动通信的长期演进(Long Term Evolution简称LTE)系统中的调度技术领域，特别涉及一种LTE系统中的上行信道探测导频的自适应调度方法。
背景技术：
在TD_LTE(Long Term Evolution简称LTE)系统中，主要利用信道探测参考信号(Sounding Reference Signal简称SRS)对上行信道进行探测。与上行数据信道和上行控制信息传输无关联的SRS主要用于上行信道质量估计。根据上行SRS信道估计的结果进行上行链路的频率选择性调度，自适应地调制和编码选择(MCS)，另外基于SRS的上行信道信息还可用于上行功率控制、上行定时估计、支持当前未调度的UE (user equipment用户设备)的各种初始化以及支持UE来波方向估计和根据UE上行信号的空间相关性按照一定的准则生成指向UE来波方向的下行波束赋形等功能。基站可以配置UE单次地发送SRS或周期性地发送SRS。SRS总是位于已配置子帧的最后一个单载波正交频分服用(single carrier orthogonal frequency divisionmultiplex，简称SC-0FDM)符号中。基站通过UE特定的专用信令参数配置UE的SRS的传输周期Tses和SRS子帧偏移量T0ffseto UE的SRS周期可以配置成2、5、10、20、40、80、160或320毫秒。为了支持多个UE频率选择性调度，来自不同UE具有不同探测带宽要求的SRS在频谱上交叠放置，即某个UE的SRS映射到序号为奇数的子载波，另外一个UE的SRS映射到序号为偶数的子载波，这样，以重复因子为2交织的FDM(Frequency Division Multiplex)使得SRS信号占据的子载波具有梳状频谱。其次，为了支持更多的UE同时探测同一频段信道信息的需求，LTE系统在SRS的传输上还引入了码分复用，最多支持8个UE发送的SRS以
相同的基序列,qO_ ejan;一，其中α = π-^-，复用在相同的资源块上，利用同一基序列
的不同循环时移= 0,1,2,3,4,5,6,7来实现相互间的正交隔离。此外，当UE距基站较近时，基站能容易的控制UE发送满带宽探测提供了最完整的信道信息，但是当UE不能进一步增加其发送功率以维持满带宽时，信道估计性能会随着路径损耗的增加而下降。为了改善接收信噪比和支持更多的UE进行SRS信道探测，LTE系统引入了窄带模式的信道探测，也称跳频模式的信道探测，即UE SRS在每SRS周期探测指定的子带，按照一定的跳频图案，经过多个SRS周期后探测完整的上行频带信道信息。TD-LTE系统支持多种SRS带宽配置，根据3GPP规范，20MHz的LTE系统支持SRS跳频带宽有4、24、48和96资源块，支持的最小探测带宽为4个资源块，一个最小探测带宽提供了来自功率受限UE的高质量的上行信道信息。探测带宽还限定为彼此间互为倍数，即如一个树形结构以支持不同窄带SRS带宽的频率跳变。影响SRS跳频带宽配置的因素包括UE的最大功率、可支持探测UE的数量，以及从依靠信道状况的上行调度中获益的探测带宽等。在LTE系统中，一个给定UE使用的特定SRS带宽通过一个2比特UE特定参数“SRS带宽”进行配置。总之，LTE系统为UE的SRS配置提供了丰富灵活的方式，支持时分复用、码分复用、频分复用和它们间的组合。但是，不同的组合能支持的UE SRS最大UE数不同，譬如，在TD-LTE系统中，假定SRS周期为5毫秒时，若进行宽带信道探测，每个SRS疏最大支持8个循环移位，基于全带宽探测的SRS共2个SRS疏，总共只能支持16个UE进行信道探测。另夕卜，不同的组合适用于不同的无线传播环境，在不同的无线信道环境下SRS的不同配置对基于SRS的上行信道估计误差有不同的影响，对基于上行SRS空间相关性而计算的下行波束赋形的误差也会有不同的影响。系统在实际运行中，基站准允哪些UE发送SRS信道探测和基站配置UE按何种方式发送SRS，这些与基站和UE间的无线信道传播环境，UE与基站的距离，小区内请求发送SRS的UE的数量等都有很大关系。譬如，UE步行时长周期的SRS对UE上行SRS的信道估计误差很小，UE中高速运行时，由于无线信道环境随时间的大幅变化，长周期的SRS对UE上行SRS的信道估计误差明显；此外，采用不同循环时移(CS)构建的码分复用的多UE SRS,由于无线传播信道多径的影响，UE间的码子不再保持正交，UE间存在不同的干扰，此干扰随着码分复用的UE数的多少而不同；再次，由于UE上行发送功率受限，当UE以最大功率发送SRS 了，基站侧接收的SRS信噪比仍然低于控制目标值时，UE能采用窄带跳频来增强上行发送功率，提高基站接收侧SRS的信噪比，改善上行SRS的信道估计误 差。在TD-LTE系统中，下行波束赋形权值是基于上行SRS的信道估计按照一定的准则估算而来的，下行波束赋性的准确与否严重影响小区下行的吞吐量。为了提高下行小区吞吐量，根据UE与基站间的无线传播环境，自适应的实时调整各自UE的SRS参数是一种良好的选择。现有标准只是给出了 SRS支持的多种配置方式，目前还没有相关专利申请和文献涉足根据UE与基站间的无线传播环境和请求发送SRS的UE的个数，基于小区下行吞吐量最大化准则，综合考虑上述不同因素，基站自适应的调度和配置各UE SRS资源的方法。
发明内容
有签于此，本发明提供了一种上行信道探测导频自适应调度方法，该方法在充分考虑调度UE的数量和UE与基站间的无线信道环境的情况下，自适应的调度和配置各个UE的SRS参数，最大化小区的下行吞吐量。该发明提供了实际网络运营对上行信道探测导频的自适应调度的一种方法。本发明的工作原理是基站实时地监测上行UE的多普勒频移、基站侧接收的UESRS信号的信干扰比，以及发送SRS的UE数量，考虑到UE的移动速度，UE发送功率受限和UE SRS不同的SRS周期、码分复用系数以及不同跳频带宽对上行SRS信道估计误差的不同影响，根据不同的情况为指定的UE配置不同的SRS参数，以此来最小化上行SRS信道估计误差和最大化小区下行吞吐量。该方案包括的主要步骤如下首先，基站监测各UE上行PUSCH或PUCCH信道的参考导频，根据不同时隙的导频间的自相关性，估算各UE的移动速度；其次，基站根据各UE上行信道探测导频SRS或上行数据共享信道PUSCH的导频RS做信道估计，估测各UE上行接收信号的SINR(信号干扰噪声比)；再次，基站统计申请发送SRS的UEUE个数；接下来，基站综合这些信息，将UE按接收SINR是否达到控制目标值分为两类，UE接收SINR不达控制目标值的优先采用窄带跳频模式，UE接收SINR达到控制目标值的优先采用宽带模式。在窄带跳频模式中的UE，根据此类UE的多少以及其多普勒频移的大小和接收SINR与控制目标值的差值大小采用不用的跳频带宽、不同的SRS周期、不同的码分复用系数以及相同码分基序列下不同的循环移位(CS)。在宽带模式中的UE根据此类UE的多少以及其多普勒频移的大小采用不用的SRS周期和码分复用系数以及相同基序列下不同的循环移位(CS)。据此，即时有效地调度和配置所有需要发送探测信道导频的UE的发送SRS参数，满足资源最大有效化地利用，以最小化上行SRS信道估计误差和最大化小区下行吞吐量。本发明的具体技术方案如下一种上行SRS的自适应调度方法，该方法包括如下步骤步骤I :根据指定UE的PUSCH或PUCCH的上行RS估计该UE的移动速度或多普勒
频移。 该步骤包含如下三个子步骤步骤1-1 :假设H(k，s，m，a)表示时隙S，子帧m，子载波k，天线a的PUSCH或PUCCH的信道估计，若上行总共接收天线数为A，子载波总数为K，则子帧m时隙O和时隙I的相关
I A-I I K-1
函数为-Mm) =(kXm，a)
^ a=0 k=0其中，RM(m)表示子帧m内两个时间上相差Λ I个OFDM符号的时隙间的信道相关的平均值；步骤1-2 ^RM(m)在多个子帧间平滑，假定平滑因子为P < 1，则，Rai (m) = p*Rai (m-\) + (\-p)*Rai (m);步骤1-3 :利用信道相关函数义( )与UE的移动速度的关系Rm {m) = 'O
，fC
为零阶贝塞尔函数，c为光速，fc为基站中心载波频率；根据UE与基站间信道时隙间的相关函数推导UE移动速度的方法有多种，可以基于修正的零阶贝塞尔函数的第一次过零点值来估算UE的多普勒频移，也可以利用贝塞尔函数与多普勒频移的关系进行插值来估算UE的多普勒频移，再根据UE的多普勒频移推导UE的移动速度。步骤2 :基站基于UE的上行数据共享信道PUSCH或上行控制信道PUCCH的导频RS或上行SRS进行信道估计，获取上行UE接收SINR估计值；步骤3 :基站根据UE的移动速度Vue和基站接收UE的SINR，将UE分为三类A类为UE速率低于Vth且UE接收SINR不小于控制目标值SINRtmget ；B类为UE速率低于Vth且接收SINR小于控制目标值SINRtmget ；C类为UE速率高于Vth ;基站根据UE不同的分类和申请SRS调度的UE个数，分别分配和调度各个UE的上行SRS资源。 步骤3包括下述4个子步骤步骤3-1 :对于C类UE，由于其移动速度过高，无线信道时变过快，基于上下行信道具有互易性，根据上行SRS信道的空间相关性生成的下行波束赋形权的假设前提不再成立，此时UE的下行发送将切换到传输分集或循环大延迟的传输模式，不再考虑该类UE的SRS调度；步骤3-2 :对于只有A类UE的小区，以TD-LTE系统为例，当有不超过2个UE SRS时，配置Tsre = 5ms，Mcai = I (Tm为SRS发送周期，Mcai为码分复用系数)；当有不超过4个UE SRS时，配置Ts = 5ms，Medm = 4且UE间循环时移保持尽量大；当有不超过16个UE SRS时，对于中低速UE配置Tsre = IOms7Mcdm = 4 ;对于中高速UE配置Tsrs = IOms7Mcdm = 8 ;当有不超过32个UE SRS时，对于中低速UE配置Ts = 20ms, Mcdm = 4 ;对于中高速UE配置Tsrs = 20ms, Mcdm = 8 ;当有不超过64个UE SRS时，对于中低速UE配置Tsre = 40ms, Mcdm =4 ;对于中高速UE配置Ts = 20ms, Mcdm = 8 ;当有不超过128个UE SRS时，对于中低速UE配置Tsre = 40ms, Mcdm = 4, bhop = 1/2 (bhop为跳频系数，1/2表示全带宽的一半);对于中高速UE配置Tsre = 20ms, Mcdm = 8，bhop = 1/2 ;当有不超过256个UE SRS时，对于中低速UE配置 Tsrs = 40ms, Mcdm = 8, bhop = 1/2 ;对于中高速 UE 配置 Tsrs = 20ms, Mcdm = 8, bhop =1/4 ;当有超过 256 个 UE SRS 时，采用 Tsrs = 40ms,Mcdm = 8,bhop = 1/4。上述 bh()p 表示跳频带宽时满带宽的几分之一。步骤3-3 :对于处在小区边沿的B类UE，优先采用窄带跳频来功率增强。当UE的接收SINR与目标值差Difab彡3dB,优先采用1/2跳频，即UE数不超过4时，采用Tsrs = 5ms，Mcdm = I, bhop = 1/2 ；UE 数不超过 16 时,采用 Tsrs = 5ms, Mcdm = 4, bhop = 1/2 ；UE 数不超过32 时，采用 Tsrs = 5ms, Mcdm = 8, bhop = 1/2 ；UE 数不超过 64 时，采用 Tsrs = 10ms, Mcdm = 8,bhop = 1/2 ；UE 数不超过 128 时，采用 Tsre = 10ms, Mcdm = 8，bhop = 1/4。当 UE 的接收 SINR与目标值差3 < Difab彡6dB时，低速时优先采用1/4跳频，中速时优先采用1/2跳频，即UE数不超过8时,采用Tsre = 5ms, Mcdm = I, bhop = 1/4 ；UE数不超过32时，采用Tsrs = 5ms,Mcdm = 4, bhop = 1/4 ；UE 数不超过 64 时,采用 Tsrs = 5ms, Mcdm = 8, bhop = 1/4 ；UE 数不超过128 时，采用 Tsrs = 10ms, Mcdm = 8, bhop = 1/4。步骤3-4 :对于既有A类UE又有B类UE的小区，基于小区最大化呑吐量准则，优先按照B类UE SRS的调度和配置原则选择优先调度和配置低速UE，按照A类UE的原则调度和配置中速UE，中速UE尽量配置短的SRS周期TSKS，功率受限的UE优先采用跳频模式来增强时域发射功率。所述步骤I中的对UE移动速度的估计，优先利用UE上行共享数据信道PUSCH上的RS导频，只有当前子帧没有该UE的PUSCH发送时才采用携帯UE周期性控制信息的上行PUCCH的RS导频。此外，步骤I中对UE移动速度的估计是在一定周期内完成，例如40ms或更长。为了获取稳定的UE移动速度估计，UE的估计速度需要在子帧间进行平滑滤波。步骤2中，对UE上行SINR的估计可以基于UE发送的上行控制信道PUCCH，上行共享数据信道PUSCH或者上行信道探测导频SRS，三者分别具有不同的功率控制目标值。步骤3中，SRS功率控制目标值有个范围，因小区覆盖半径和承载的业务不同而稍有不同，另外步骤3所述的速度门限Vth可以通过离线链路仿真获得。步骤3-1中，对于高速移动UE，上下行信道不再满足互易性，基于SRS的信道估计产生的下行波束赋性将带来极大的误差，该类UE下行传输不适用波束赋性，基站侧不再考虑给该UE分配上行信道探测导频SRS，将自适应的切換到其它传输模式，如发送分级或循环大延迟的空分复用。步骤3-2中，对A类UE的调度，低速和中速的界定从离线链路仿真可以获得。根据多普勒频移与UE移动速度的关系，UE移动速度对调度的影响还与系统的工作频率有夫。另外，当UE的个数不必占满8个循环时移吋，为了降低UE间的干扰，分配各UE的循环时移应保持间隔尽量大。
步骤3-3中，对B类UE的调度，步骤6仅给出了ー种示例，UE的SRS还可以根据需要采用更窄的子带跳频获取相应子带上更大的发送功率。步骤3-4中，LTE系统实际运营中，A类和B类UE共存是大概率事件。A类还是B类优先调度依据不同的度量准则而不同。A类和B类UE的调度可以是ー个多次反复优化协调的过程。本发明和已有技术相比所具有的有益效果I.本发明对UE SRS的自适应调度中综合考虑了 UE间的不同的码分复用系数，UE间不同的跳频带宽和UE间不同的SRS周期对上行SRS信道估计误差的不同影响以及该影响带来下行波束赋性性能的不同恶化；
2.本发明对UE SRS的自适应调度中还综合考虑了发送SRS的UE个数和UE与基站间的无线传播环境；3.本发明还提出了在LTE系统中有效的估计UE移动速度的方法；4.本发明中上行信道探测导频的自适应调配方法不仅适用TD-LTE系统，也适用TD-LTE-A系统，所说的下行波束赋形包含单流单UE的波束赋形也包括多流单UE的波束赋形及多UE多流的波束赋形。
图I为本发明施例中LTE系统中上行SRS的自适应调度流程图；图2为本发明实施例中LTE系统中UE速度估计的流程图；图3为本发明实施例中LTE系统中A类UE的SRS调度的流程图；图4为本发明实施例中LTE系统中B类UE的SRS调度的流程图。
具体实施例方式为了更清晰地阐明本发明的目的、技术方案及优点，以下參照附图并举实施例，对本发明作进ー步的详细说明。本发明的核心思想在于基站实时地监测上行UE的多普勒频移、基站侧接收的UE的信号质量，以及请求发送SRS的UE数量，综合考量UE的移动速度、UE发送功率是否受限和UE不同的SRS周期、码分复用系数以及不同跳频带宽对上行SRS信道估计误差的不同影响，为指定的UE配置不同的SRS參数，以此来最小化上行SRS信道估计误差和最大化小区下行呑吐量。下面结合附图，对本发明实施方式或方法作详细介绍。实施方式—种上行信道探测导频的自适应调度方法，參见图1，包括以下步骤A、基站统计申请SRS调度的UE个数并估算其移动速度；B、基站估算各个接收到的UE信号的SINR ；C、基站根据申请SRS调度的UE的移动速度和基站侧接收的该UE的信号的SINR与控制目标SINR的差值，对UE分类并根据类别和申请SRS调度的UE个数分别分配各个UE的上行SRS资源、控制和调度各UE的SRS发送。所述步骤A參见图2,所示包括如下子步骤
Al、基站在频域上抽取指定UE的PUSCH或PUCCH的上行參考导频信号，优先采用UEPUSCH上的上行參考信号RS ；A2、计算指定UE的PUSCH或PUCCH上的RS信道估计的时隙间的相关函数R(m)；假设H(k，s，m, a)表示s时隙，m子帧，k子载波，a天线上基于PUSCH或PUCCH的參考信号的信道估计，若上行总共接收天线数为A，子载波总数为K，则TD-LTE系统中，子帧m的时隙O和时隙I的相关函数为
权利要求
1.一种上行信道探测导频的自适应调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 A、基站统计申请SRS调度的UE个数并估算其移动速度； B、基站估算各个接收到的UE信号的
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括 Al、基站在频域上抽取指定UE的PUSCH或PUCCH的上行参考导频信号， 优先采用UEPUSCH上的上行参考信号RS ；
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括 UE的上行信道估计基于UE的PUSCH或者PUCCH的RS或者SRS，依据各UE的上行信道估计结果计算出UE的接收信号干扰噪声比SINR。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括 对于移动速度高于预置门限的请求发送上行信道探测导频SRS的UE，基站将切换其到传输分集或循环延迟CDD的传输模式；对于移动速度不高于门限的UE,基站根据各UE的移动速度和它们的SINR是否达到预置的目标值将UE分为三类，基站上行接收SINR不达目标值的A类UE优先采用窄带跳频模式；基站上行接收SINR达到预置目标值的B类UE优先采用宽带模式，移动速度超过门限的C类UE将最低优先级的分配SRS资源或不被分配SRS资源； 在窄带跳频模式中的UE，根据此类UE的个数以及其移动速度的大小和基站接收SINR与控制目标值的差值大小采用不用的跳频带宽、SRS周期和码分复用系数以及相同基序列下不同的CS (循环移位)；在宽带模式中的UE根据此类UE的个数以及其移动速度的大小采用不用的SRS周期、码分复用系数以及相同基序列下不同的CS ;据此，即时有效地调度和配置所有需要发送探测信道导频的UE的发送SRS参数，满足上行信道探测导频资源的最大有效化地利用，以最小化上行SRS信道估计误差和最大化小区下行吞吐量。
5.根据权利要求I述的上行信道探测导频的自适应调度的方法，其特征在于，还包括在LTE系统中UE的SRS只能配置在上行子帧的最后一个OFDM符号；根据UE与基站间的信道状况，基站动态地分配各UE上行信道探测导频在频域、时域和码域上的资源。
6.根据权利要求2所述的UE移动速度的估算，其特征在于，还包括UE与基站时隙间的信道相关函数到UE移动速度的映射关系还可以是基于修正的零阶贝塞尔函数的第一次过零点值来估算UE的多普勒频移，也可以是利用贝塞尔函数与多普勒频移的关系进行插值来估算UE的多普勒频移，再根据UE的多普勒频移推导出UE的速度。
7.根据权利要求4所述的基站控制和调度各UE设备的上行信道探测导频的发送过程，其特征在于，还包括小区内同时包含A类和B类UE的调度时，优先调度A类UE，A类UE和B类UE SRS资源的分配还需要基于下行吞吐量最大化的原则下多次反复的在UE间协调和优化。
8.根据权利要求I至7所述的任一项方法，其特征在于，还包括 基站监测各UE设备业务等级；优先向业务等级高的UE设备分配上行SRS资源，或者优先将业务等级高的UE的上行SRS的调度安排在较有利于提高SRS信道估计质量的上行信道探测导频资源上。
全文摘要
本发明公开了一种上行信道探测导频的自适应调度方法，涉及移动通信的长期演进系统中的调度技术领域，解决了目前上行信道探测导频的自适应调度问题。该方法基站首先基于各UE上行信道的参考导频探测UE与基站间的信道特征；其次基站根据此信道特征估算各UE上行信号的SINR与控制目标SINR的差值，根据UE与基站间的信道相关特性估算各UE的移动速度；再次，基站根据UE的移动速度和UE上行信号的SINR与控制目标的差值，对申请SRS调度的UE分类并根据类别和申请SRS调度的UE个数，基站自适应的调度和分配各个UE的上行SRS资源。
文档编号H04L5/00GK102685915SQ20121013411
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者余少伟, 刘超, 温晓东, 裴丽 申请人:北京交通大学