在时分双工-码分多址系统中分配载频和时隙的方法
技术领域
本发明涉及码分多址(CDMA)移动通信技术领域.具体地说,涉及基于广义分布式天线阵的时分双工-码分多址(TDD-CDMA)系统的信道分配方法.
背景技术
在传统的集中式单天线阵的TDD-CDMA系统中,在每个小区每个时隙内,基站(节点B)天线对于所有用户的信号都同时发送,经过同样的信道到达每个移动台(MT)的接收机,因此它们都同时到达每个MT,信号的主径也保持同步,这样同一时隙的下行码字之间的正交性仅仅会因为多径间的干扰而带来很小的损失,不会存在主径的错位造成的码字之间的不正交带来的正交性的损失,因而联合检测的性能不会恶化.同样,在上行信道,在MT发射机通过定时提前而使同一上行时隙的所有信号同步到达节点B的接收机,上行信号的联合检测性能也不会恶化.
现有的广义分布式天线阵将每个传统小区划分成若干个子小区,每个子小区采用一个独立的天线阵作为节点B的RF前端来覆盖,每个用户只和所在子小区的天线阵进行无线信号的连接,也就是从逻辑上将每个传统小区分裂成多个更小的小区,但是这些逻辑小区公用一套基站设备,包括基带处理系统,每个天线阵只是作为节点B的RF前端,通过光纤或者微波连接到节点B.在TDD-CDMA系统中,通过引入广义分布式天线阵,可以降低系统的发射功率,减小对邻小区的干扰,提高切换的性能,增强覆盖.
然而,在现有的基于广义分布式天线阵的TDD-CDMA系统中,由于一个小区中存在多个同步发送的天线阵,如果同一下行时隙中的用户分属不同的子小区,由于每个MT到各个天线阵的距离不同,从各个天线阵到该MT的信号需要的传输时间不同,导致不同码字上的信号不能同步到达该MT,从而扩频码字之间的正交性会遭到破坏,进而恶化联合检测的性能.在上行时隙中也存在同样的问题,虽然用户可以通过上行同步控制(定时提前)同步到节点B的天线阵要求的到达时间基准,但是由于同一MT距离各个天线阵的距离不同,MT的发送信号不可能同时同步到达每个天线阵,如果同一上行时隙的不同MT分属不同的子小区,小区内的干扰和信号将不能同步到达天线阵的接收端,扩频码字之间的正交性将会受到一定的损失,从而导致联合检测的性能损失,这种性能恶化可能高达3dB以上.这会给广义分布式天线阵在TDD-CDMA的应用带来困难.
如附图4所示,MT2位于天线阵1覆盖的子小区,它到天线阵1和天线阵2的传输时延分别为T2和T1.MT1则位于天线阵2覆盖的子小区,它到天线阵2和天线阵1的传输时延分别为T3和T4.通常MT2和天线阵1建立通信,那么MT2的上行信号同步到天线阵1.MT1和天线阵2建立通信,MT1的上行信号同步到天线阵2,由于MT2到天线阵1和天线阵2的距离不同,所以T3和T4不同,MT2的上行信号不能和MT1的上行信号同步到达天线阵2.同样,MT1的上行信号不能和MT2的上行信号同步到达天线阵1.如果MT1和MT2的上行信号共享同一载频的同一时隙,那么它们在天线阵1和天线阵2上的正交性会因为如上所述的不同步而受到损失,从而恶化联合检测器的性能.在下行信道同样存在类似上行信道的情形,检测器的性能会因为同时隙信号的正交性的损失而恶化.
发明内容
鉴于现有的广义分布式天线阵可以增强TDD-CDMA系统的系统容量和覆盖,同时也可能恶化上下行信道的联合检测的性能,本发明的目的就是提供一种基于广义分布式天线阵的TDD CDMA系统的动态信道分配方法.
本发明公开了一种在时分双工-码分多址系统中分配载频和时隙的方法,所述时分双工-码分多址系统包括多个小区,所述方法包括步骤:
(1)将每个小区划分为多个子小区,在每个子小区中分别设置一个天线阵;
(2)将所述时分双工-码分多址系统的上下行载频和时隙分别不重复地分配每个子小区;
(3)在用户接入子小区时,基站从所述用户所位于的子小区向所述用户分配载频和时隙;
(4)在所述用户所位于的子小区没有足够的载频和时隙分配给所述用户时,从其他子小区借用载频和时隙,以分配给所述用户;
(5)在所述用户所位于的小区出现空闲的载频和时隙时,为所述用户分配其所位于的子小区中的载频和时隙.
根据本发明的基本构思,节点B将不同的载频和时隙分配给不同的逻辑子小区,属于某个子小区的MT优先使用属于本子小区的载频和时隙,如果资源不足,再从其他子小区借用,如果本子小区的资源出现空闲,则切换回本子小区的载频和时隙.
根据本发明的技术方案,通过在同一基站内的不同分布式天线阵覆盖的子小区之间,进行合理的载频和时隙的分配,减小或消除由于同频同时隙的发射信号异步到达所带来的码字之间正交性的损失,从而减小联合检测的性能恶化,减小或消除同一基站内的分布式天线阵之间的干扰,提高整个系统的容量.
附图说明
图1示出了本发明应用的TD-SCDMA系统的帧结构;
图2示出了传统的单天线阵小区结构示意图;
图3示出了本发明应用的广义分布式多天线阵的小区结构示意图;
图4示例了在现有广义分布式多天线阵中,属于不同子小区的多个用户共享同一个时隙时存在的信号不同步.
具体实施方式
下面结合附图以及具体的实施示例对本发明再作进一步的详细的说明.
根据本发明的优选实施例,本发明的在时分双工-码分多址系统中分配载频和时隙的方法包括一些步骤:
(1)将本发明的时分双工-码分多址系统所包含的每个小区划分为多个子小区,并且在每个子小区中分别设置一个天线阵.例如,将每个小区中的每个天线阵近似覆盖的区域定义为一个逻辑子小区.
(2)将所述时分双工-码分多址系统的上下行载频和时隙分别不重复地分配每个子小区.在该步骤中,根据子小区的数量来分配载频和时隙,并且在载频和时隙的数量不能被这些子小区整分时,由相邻的两个子小区共享一个载频的一个时隙,尽量避免多个子小区共享一个时隙.
(3)在用户接入子小区时,基站从所述用户所位于的子小区向所述用户分配载频和时隙.
一般地说,在为用户分配信道时,尽量优先使用独享的载频和时隙中的码信道.只有当独享的资源耗尽时才分配共享的载频和时隙中的码信道,或者从相邻的子小区借用载频、时隙和码信道.
根据本发明,在新用户接入时,无线资源优先从新用户所在的子小区分配.这样分配载频、时隙和码信道,可以保证不同的子小区内的不同用户的信号在时间域上的不重叠,保证每个子小区的用户不会对同小区的其他子小区内的用户产生小区内的干扰,最大限度地保证了联合检测的性能不会因为正交性的损失而恶化.
(4)在所述用户所位于的子小区没有足够的载频和时隙分配给所述用户时,从其他子小区借用载频和时隙,以分配给所述用户.具体地说,如果所在的子小区没有足够的资源,则从其他子小区的载频和时隙中借用.借用的原则是从资源消耗最少或者空闲的载频和时隙借用资源.
在本发明中,所借用的载频和时隙可以是由所述用户所在的子小区与相邻子小区共享的载频和时隙,也可以是由其他子小区独享的载频和时隙.
(5)在所述用户所位于的小区出现空闲的载频和时隙时,为所述用户分配其所位于的子小区中的载频和时隙.
在本发明中,如果借用发生,一旦本子小区的载频和时隙出现足够的空闲资源,则为借用其他子小区的资源的用户重新分配本子小区的载频和时隙中的码信道,改用本子小区内空闲的时隙或码道.这样分配资源可以保证子小区间的用户信号产生的小区内的干扰只影响到最少的用户.
下面结合附图1描述本发明的一个优选实施例.
假设一个运营商有5MHz带宽,可以支持3个TD-SCDMA载频.TD-SCDMA系统的时隙结构,如图1所示,对于通常的对称时隙结构,6个业务时隙定义为TS1~TS6上下行的时隙数分别为3个,TS1、TS2、TS3用作上行,而TS4、TS5、TS6用作下行时隙;每个时隙有16个扩频码字;系统中信道的组成为(载频,时隙,扩频码字).假设系统中的用户业务为12.2Kbps的EFS语音业务,则每个用户需要在上行和下行链路消耗各一个载频的一个时隙的2个扩频码字,也就是说一个信道由(1个载频,1个时隙,2个扩频码字)组成.根据本发明的方法,给每个子小区分别分配一个时隙,则小区内每个子小区的信道资源分布如表1所示.
表2 广义分布式天线阵的3载波TD-SCDMA系统的时隙分配
由于每个子小区内的用户只需要和本子小区的天线阵通信,每个子小区内的所有用户的下行信号仍然保持同步到达每个MT,上行信号则可以像传统的TD-SCDMA系统一样,通过上行同步操作,使得上行信号同步到达子小区的天线阵(同步误差为8分之一码片周期).这样,既保证了联合检测的性能不受损失,同时又使相邻子小区间的信号不存在相互干扰.当用户在每个子小区内分布不均匀时,可以保持以上的时隙分配法,只是在子小区的信道不够用时,才从负载小的其它子小区的借用信道来接入新的用户,这样只会影响到一个时隙内的用户的性能,而不会影响整个小区的所有时隙内用户的性能.当节点B发现借用信道的用户所在的子小区的无线资源出现空闲,则将借用信道的用户从借用的信道上切换到该子小区的空闲信道上,这样就可以避免子小区间的信号的相互影响带来的联合检测性能的损失.
图2是现有技术中的3个单天线阵小区示意图,每个8元均匀线阵覆盖一个六边形的小区,天线阵位于小区的中央,每个天线阵和各自的节点B连接.
图3是根据本发明的采用3个分布式8元均匀线阵的广义小区的示意图.每个分布式天线阵近似覆盖一个六边形的子小区,天线阵位于子小区的中央;而所有的分布式天线阵都连接到共同的节点B,由节点B来完成整个小区的基带信号处理和控制功能.根据本发明的技术方案,通过在同一基站内的不同分布式天线阵覆盖的子小区之间,进行合理的载频和时隙的分配,减小或消除由于同频同时隙的发射信号异步到达所带来的码字之间正交性的损失,从而减小联合检测的性能恶化,减小或消除同一基站内的分布式天线阵之间的干扰,提高整个系统的容量.