一种利用有源天线系统实现下行数据发射方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用有源天线系统实现下行数据发射方法及装置，将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合；根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。本方案通过利用多波束激活判定和开环分集发射相结合的方法以解决其垂直波束间或水平波束间的相关干扰的问题，避免LTE系统中下行数据信道因为干扰导致的性能损失，提升数据流量和系统性能。
【专利说明】一种利用有源天线系统实现下行数据发射方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信系统中利用有源天线系统(AAS, Active AntennaSystem)下行数据发射的方法,尤其涉及长期演进(LTE, Long Term Evolution)或演进的长期演进(LTE-A, Long Term Evolution-Advanced)系统实现下行数据发射方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着第三代(3G)移动通信系统的持续发展，LTE在3GPP中被提出，由于能获得更高的用户数据率、提高系统容量和覆盖率、合理灵活的频谱资源分配等优势，使得LTE得到迅猛发展，目前有多家运营商计划或正在部署LTE系统。LTE无线通信系统是以正交频分复用技术(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即技术为基础的新一代无线网络，其无线侧采用多入多出(ΜΙΜ0, Multiple-1nput Multiple-Out-put)、高阶调制以及相应的频选调度、功率控制等技术相配合，以达到更高的系统吞吐量和频谱效率。
[0003]在LTE系统中，MIMO被认为是达到用户平均吞吐量和频谱效率要求的最佳技术。为了达到该目标，LTE系统中规定了在不同的无线信道环境中可自适应的选择采用包括线性空域预编码、波束赋形以及发射分集等方案在内的多种MIMO技术。
[0004]传统的水平下行波束赋形是指节点B(NodeB)侧通常利用阵元间距较小的天线阵列中不同阵元间的信道强相干特性以及电磁波的干涉原理，自适应的调整水平方向上各个阵元的发射信号幅度相位等参数，使得混合发射信号在特定终端方向上形成同相叠加的强波束，增加特定终端的接收信号功率，同时减少对其他用户的干扰。
[0005]AAS有源天线是一种全新的产品定义,不仅仅是射频拉远单元(RRU,Radio RemoteUnit)和天线的集成，更重要的是把原天线馈电网络变成有源的，实现波束的灵活控制能力。AAS可以通过上下行独立下倾角、动态垂直波束赋形、载波/系统间独立下倾角、垂直多扇区等功能，显著提高系统的容量。尤其是垂直多扇区功能，通过AAS的同时支持多个倾角的能力，把原来一个小区，切割成多个同频小区。
[0006]但是，在密集城区等复杂无线信道场景，上述的用来形成多个同频小区的AAS的多波束在垂直方向或水平方向上会产生较复杂的交叠区，交叠区内数据信道会产生较强的干扰，数据信道质量下降，使得数据信道容量增益有限。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种利用有源天线系统实现下行数据发射方法及装置，解决AAS垂直或水平的多扇区之间的干扰问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用有源天线系统实现下行数据发射方法，应用于长期演进系统或演进的长期演进系统，包括:将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合；根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。
[0009]进一步地，上述方法还可以具有以下特点:
[0010]用户的下行激活波束集合内波束的个数大于I时，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上进行开环分集发射，波束个数等于I时，采用直接发射，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上直接发射。
[0011]进一步地，上述方法还可以具有以下特点:
[0012]用户的下行激活波束集合内未包含所有下行波束时，判定是否存在此用户的配对用户，如果存在则在配对用户的下行激活波束集合上以空分多址的方式发射此配对用户的下行数据，如果不存在，则在除此用户的下行激活波束集合内波束之外的波束上不发射数据；同一物理资源上的配对用户的数目大于或等于2。
[0013]进一步地，上述方法还可以具有以下特点:
[0014]根据所述用户在所有波束中的上行最大接收功率计算所述预设门限，具体的，所述预设门限为所述最大接收功率与系数的乘积，所述系数为大于O并且小于或等于I的实数。
[0015]进一步地，上述方法还可以具有以下特点:
[0016]采用开环分集发射是指:针对下行激活波束集合内不同激活波束在不同的时域时刻发送用户的下行时域数据；
[0017]或者，针对下行激活波束集合内不同激活波束对用户的下行频域数据进行不同相位值旋转后发送；
[0018]或者，只在所述下行激活波束集合内上行接收功率最大的激活波束上发送所述用户的下行数据。
[0019]进一步地，上述方法还可以具有以下特点:
[0020]所述波束是指垂直波束或水平波束。
[0021]为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种利用有源天线系统实现下行数据发射装置，所述装置包括波束确定模块和数据发射模块；
[0022]所述波束确定模块，用于将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合；
[0023]所述数据发射模块，用于根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；还用于在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。
[0024]进一步地，上述装置还可以具有以下特点:
[0025]所述数据发射模块，还用于在用户的下行激活波束集合内波束的个数大于I时，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上进行开环分集发射，波束个数等于I时，采用直接发射，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上直接发射。
[0026]进一步地，上述装置还可以具有以下特点:
[0027]所述数据发射模块，还用于在用户的下行激活波束集合内未包含所有下行波束时，判定是否存在此用户的配对用户，如果存在则在配对用户的下行激活波束集合上以空分多址的方式发射此配对用户的下行数据，如果不存在，则在除此用户的下行激活波束集合内波束之外的波束上不发射数据；同一物理资源上的配对用户的数目大于或等于2。
[0028]进一步地，上述装置还可以具有以下特点:
[0029]所述数据发射模块，还用于针对所述下行激活波束集合内不同激活波束在不同的时域时刻发送所述用户的下行时域数据；或者，针对所述下行激活波束集合内不同激活波束对所述用户的下行频域数据进行不同相位值旋转后发送；或者，只在所述下行激活波束集合内上行接收功率最大的激活波束上发送所述用户的下行数据。
[0030]本方案通过利用多波束激活判定和开环分集发射相结合的方法以解决其垂直波束间或水平波束间的相关干扰的问题，避免LTE系统中下行数据信道因为干扰导致的性能损失，提升数据流量和系统性能。
[0031]本方案将AAS多波束进行激活判定，对激活的多波束采用空间发射分集的方法实现了空间分集、空分多址和多波束技术的结合使用，使LTE/LTE-A通信系统同时获得分集增益和复用容量增益，同时具有以下效果:
[0032]1.使系统同时获得分集增益和复用容量增益；
[0033]2.在不明显增加运算复杂度的情况下，利用开环分集发射降低多波束间的干扰，利用空分复用接入(SDMA, Space Division Multiple Access)提升系统容量；非常利于工程实现；
[0034]3.适应各种不同的信道环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是利用有源天线系统实现下行数据发射方法示意图；
[0036]图2是具体实施例中垂直多波束场景的示意图；
[0037]图3是具体实施例中UE的激活垂直波束集中只包括一个激活垂直波束时的发射方法示意图；
[0038]图4是具体实施例中UE的激活垂直波束集中包括大于I个激活垂直波束时各激活垂直波束间采用时域时间发射分集方法的示意图；
[0039]图5是具体实施例中UE的激活垂直波束集中包括大于I个激活垂直波束时各激活垂直波束间采用频域时间发射分集方法的示意图；
[0040]图6是具体实施例中UE的激活垂直波束集中包括大于I个激活垂直波束时各激活垂直波束间采用选择性发射分集方法的示意图；
[0041]图7是具体实施例中同时采用选择性发射分集及SDMA方法的示意图。
【具体实施方式】
[0042]如图1所示，应用于LTE或LTE-A系统的利用有源天线系统实现下行数据发射方法包括:
[0043]将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合；
[0044]根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。
[0045]上述方法可针对垂直波束或者针对水平波束，例如分别对下行垂直激活波束和下行水平激活波束进行开环分集发射，可分别解决垂直波束间的相关干扰和水平波束间的相关干扰。
[0046]计算预设门限时，可以根据用户的波束上的最大接收功率计算预设门限，例如，所述预设门限为所述最大接收功率与系数的乘积，所述系数为大于O并且小于I的实数，例如系数的值可取0.7。
[0047]开环分集发射的方法可以是时间分集开环发射方法:
[0048](I)时域实现:针对下行激活波束集合内不同激活波束在不同的时域时刻发送相应用户的下行时域数据；
[0049](2)频域实现:针对下行激活波束集合内不同激活波束对用户的下行频域数据进行不同相位值旋转后发送。
[0050]开环分集发射的方法还可以是选择性开环发射方法:只在下行激活波束集合内上行接收功率最大的激活波束上发送用户的下行数据。
[0051]上述方法中，用户的下行激活波束集合内波束的个数大于I时，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上进行开环分集发射，波束个数等于I时，采用直接发射，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上直接发射。
[0052]用户的下行激活波束集合内未包含所有下行波束时，判定是否存在此用户的配对用户，如果存在则在配对用户的下行激活波束集合上以空分多址的方式发射此配对用户的下行数据，如果不存在，则在除此用户的下行激活波束集合内波束之外的波束上不发射数据；同一物理资源上的配对用户的数目大于或等于2。
[0053]与上述方法相应的利用有源天线系统实现下行数据发射装置包括波束确定模块和数据发射模块。
[0054]所述波束确定模块，用于将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合；
[0055]所述数据发射模块，用于根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；还用于在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。
[0056]本装置可针对垂直波束或者针对水平波束进行处理，例如分别对下行垂直激活波束和下行水平激活波束进行开环分集发射，可分别解决垂直波束间的相关干扰和水平波束间的相关干扰。
[0057]波束确定模块计算预设门限的方法与上述方法中相同。
[0058]所述数据发射模块，用于在用户的下行激活波束集合内波束的个数大于I时，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上进行开环分集发射，波束个数等于I时，采用直接发射，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上直接发射。
[0059]所述数据发射模块，还用于在用户的下行激活波束集合内未包含所有下行波束时，判定是否存在此用户的配对用户，如果存在则在配对用户的下行激活波束集合上以空分多址的方式发射此配对用户的下行数据，如果不存在，则在除此用户的下行激活波束集合内波束之外的波束上不发射数据。同一物理资源上的配对用户的数目大于或等于2。
[0060]所述数据发射模块，还用于针对所述下行激活波束集合内不同激活波束在不同的时域时刻发送所述用户的下行时域数据；或者，针对所述下行激活波束集合内不同激活波束对所述用户的下行频域数据进行不同相位值旋转后发送；或者，只在所述下行激活波束集合内上行接收功率最大的激活波束上发送所述用户的下行数据。
[0061]下面通过具体实施例对垂直波束的情况进行说明，如图2所示，对水平波束的处理方式以及其它基于AAS系统的多波束的处理方式与之同理，不再重复说明。
[0062]本具体实施例中利用AAS系统中各波束的上行信道估计值进行各UE级的激活波束集合判定，根据波束集合获得下行发射过程中所有垂直波束中各UE的SDMA配对及联合分集发射情况，之后按照本方法的相关算法原则对各UE的下行数据的发射乘以相关权值进行下行数据发射。具体包括步骤1，2，3。
[0063]步骤1，获取各波束的上行接收功率。
[0064]具体包括如下两步:
[0065]a)针对LTE通信系统，利用上行DMRS或SRS通过基站侧信道估计算法得到第k个用户的上行链路信道冲激响应估计矩阵表示为:
【权利要求】
1.一种利用有源天线系统实现下行数据发射方法，应用于长期演进系统或演进的长期演进系统，其特征在于， 将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合； 根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 用户的下行激活波束集合内波束的个数大于I时，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上进行开环分集发射，波束个数等于I时，采用直接发射，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上直接发射。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 用户的下行激活波束集合内未包含所有下行波束时，判定是否存在此用户的配对用户，如果存在则在配对用户的下行激活波束集合上以空分多址的方式发射此配对用户的下行数据，如果不存在，则在除此用户的下行激活波束集合内波束之外的波束上不发射数据；同一物理资源上的配对用户的数目大于或等于2。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 根据所述用户在所有波束中的上行最大接收功率计算所述预设门限，具体的，所述预设门限为所述最大接收功率与系数的乘积，所述系数为大于O并且小于或等于I的实数。
5.如权利要求1所述的方法`，其特征在于， 采用开环分集发射是指:针对下行激活波束集合内不同激活波束在不同的时域时刻发送用户的下行时域数据； 或者，针对下行激活波束集合内不同激活波束对用户的下行频域数据进行不同相位值旋转后发送； 或者，只在所述下行激活波束集合内上行接收功率最大的激活波束上发送所述用户的下行数据。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于， 所述波束是指垂直波束或水平波束。
7.一种利用有源天线系统实现下行数据发射装置，其特征在于， 所述装置包括波束确定模块和数据发射模块； 所述波束确定模块，用于将用户在物理资源上的各波束中上行接收功率大于预设门限的波束组成此用户的下行激活波束集合； 所述数据发射模块，用于根据用户的下行激活波束集合内波束的数目在下行激活波束集合内采用开环分集发射所述用户的下行数据或直接发射所述用户的下行数据；还用于在配对用户各自的下行激活波束集合间采用空分多址的方式发射下行数据，其中，下行激活波束集合不存在交集的用户构成配对用户。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述数据发射模块，还用于在用户的下行激活波束集合内波束的个数大于I时，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上进行开环分集发射，波束个数等于I时，采用直接发射，将所述用户的下行数据在其下行激活波束集合内的波束上直接发射。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述数据发射模块，还用于在用户的下行激活波束集合内未包含所有下行波束时，判定是否存在此用户的配对用户，如果存在则在配对用户的下行激活波束集合上以空分多址的方式发射此配对用户的下行数据，如果不存在，则在除此用户的下行激活波束集合内波束之外的波束上不发射数据；同一物理资源上的配对用户的数目大于或等于2。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述数据发射模块，还用于针对所述下行激活波束集合内不同激活波束在不同的时域时刻发送所述用户的下行时域数据；或者，针对所述下行激活波束集合内不同激活波束对所述用户的下行频域数据进行不同相位值旋转后发送；或者，只在所述下行激活波束集合内上行接收功率最大的激活波束 上发送所述用户的下行数据。
【文档编号】H04B7/06GK103516410SQ201210203478
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】李斌, 史凡, 秦洪峰, 向际鹰, 黄沛瑜 申请人:中兴通讯股份有限公司