CN101287261B - 一种测量宽带无线信道质量的方法 - Google Patents

Abstract

一种测量宽带无线信道质量的方法，从现有信道中选定测量信道，并为当前小区当前时间段确定该测量信道的发射位置，该测量信道发射位置与相邻小区的测量信道发射位置在当前时间段在时域和/或频域错开；对应的测量信号分布在整个或部分通讯频谱带宽上，由当前基站或终端作为发射端在当前时间段根据设定的测量信道发射位置，发送该测量信号；基站根据获得的上/下行干扰分析结果，进行合理资源调度或链路自适应。本发明的测量方法，既能实现现有各信道的功能，又能比较好地对宽带无线信道进行量测，匹配用户所在的上下行无线环境，提高了频谱利用率。

Description

一种测量宽带无线信道质量的方法

技术领域

本发明涉及宽带无线通信技术领域，尤其涉及一种测量宽带无线信道质量的方法。

背景技术

蜂窝组网是无线通讯最常见的组网方式，三扇区基站构成的蜂窝网络拓扑结构如图1所示。由于网络拓扑结构酷似蜂巢结构，因此得名蜂窝网。图1中圆圈示意三扇区基站的位置，箭头表示每个扇区的朝向，蜂窝网中每个六边形蜂窝单元表示一个基站收发信机的覆盖范围，称为小区(cell)。在该区域中的终端站可以与基站建立无线通讯链路。多个收发信机组成网络，实现一片区域的连续覆盖，为用户终端站提供无所不在的无线通讯服务。

数字蜂窝系统的代表是时分多址技术(TDMA)和码分多址技术(CDMA)。所谓时分多址系统，是指通过不同时隙区分不同用户的语音、数据信息，以避免不同用户之间产生干扰。所谓码分多址是指应用相互近似正交的伪随机码区分基站和用户的技术。CDMA系统采用码分多址技术不仅有效地解决了同频干扰问题，同时使蜂窝网络的频率复用率理论上达到1∶1。

基于OFDM/OFDMA的宽带数据通讯网络，如基于802.16标准的宽带数据通讯系统，除了在时域划分时隙区分用户外，同时还在频域通过子载波的方式对无线资源进行划分。

对于OFDM/OFDMA系统，如何实现同频组网，最大的难题就是消除同频干扰。OFDM/OFDMA系统同频干扰主要来自网络中的邻区。

传统抑制蜂窝网络采用不同多址方式抑制同频干扰，包括时分多址、频分多址。简而言之就是为相邻小区分配正交或接近正交的无线资源，减小网络同频干扰的水平。这种相对静止的无线资源分配方式没有进一步细分小区，刻画小区中的不同区域可能受到干扰的水平，以及干扰可能来自哪个小区；也没有考虑相邻小区业务负载情况和无线资源的使用情况，这主要是因为对干扰的测量也没有进一步细分小区，没有刻画小区中的不同区域可能受到干扰的水平，以及没有考虑干扰可能来自哪个小区；也没有考虑相邻小区业务负载情况和无线资源的使用情况等。因此这种静态的正交资源分配方法在实际使用过程中会造成资源浪费。

基于CDMA或者跳频技术的信道测量，虽然在多个小区间可以“平摊”同频干扰，从而从统计意义上降低了同频干扰，但同样存在上述时分多址和频分多址对干扰量测不准确和不精细的缺点。

综上所述，以往时分、频分或码分技术通过对小区无线环境的统计测量和分析只能得到蜂窝小区在统计意义上受干扰的水平和可能的干扰源(邻区)，无法进一步细分小区中不同区域以及区域中的用户可能受到干扰水平。另外，考虑到宽带数据通讯用户多数处于相对固定状态，也就是说网络中的用户是存在于不同的、相对变化不大的环境中，在具体无线环境中用户受到的干扰水平以及干扰源都不尽相同。如果能使用户使用资源与其所在无线环境相互匹配，将有效提高频谱的利用率。

为了进一步细分小区中处于不同时空的用户，达到细化资源调度，提高无线资源利用率的目的，WiMAX中采用了“Sounding”解决方案。系统可以为用户指定一段频谱资源作干扰测试，基于测试结果决定用户的资源分配。具体测量方法：用户在这段频谱资源上发送已知测量序列，序列的各个单元的发射功率相同。系统通过在指定测量区域检测Sounding的接收功率和信噪比，确定该段频谱资源各个频点受到干扰的水平，再通过资源调度为用户分配干扰最小的无线资源，满足用户数据通讯服务质量。Sounding解决方案基于具体用户的无线环境干扰测量，为用户调度“干净”的无线资源，匹配用户所在的无线环境，提高频谱利用率。

为了使每个用户资源分配与无线环境匹配，测量上行信道质量时，现有的Sounding解决方案需要每个用户定期发送Sounding测量信号，但是Sounding解决方案面临的问题是资源消耗，需要消耗上行无线资源。

测量下行信道质量时，由于现有的用于量测下行信道质量的资源，在蜂窝小区中相互重叠，从而引起干扰，影响测量精度。

因而，需要一种利用系统开销对信道通讯质量进行检测的方法，在不增加额外开销的情况下，精确测量无线信道质量，实现上下行资源分配匹配用户及所处时空环境的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种测量宽带无线信道质量的方法，利用现有系统开销，无需增加额外开销实现精确测量无线信道质量的目的，解决现有上行Sounding方案中消耗上行资源、以及下行技术中的干扰造成精度不高的问题。

本发明提供一种测量宽带无线信道质量的方法，包括如下步骤：

(1)选定测量信道，并为当前小区当前时间段确定该测量信道的发射位置，该测量信道发射位置与相邻小区的测量信道发射位置在当前时间段在时域和/或频域错开；

(2)将在当前小区测量信道上发送的测量序列分布在整个或部分通讯频谱带宽上，由当前基站或终端作为发射端在当前时间段根据设定的测量信道发射位置，发送该测量序列；

(3)对于上行，基站接收测量信道消息，进行上行干扰分析，得到上行干扰分析结果；

(4)对于下行，终端接收测量信道消息，进行下行干扰处理，将干扰信息通过上行信道反馈给基站，由基站进行干扰分析得到下行干扰分析结果。

进一步地，所述步骤(3)进一步包括根据信道测量结果进行资源分配或链路自适应的步骤：对于上行，基站根据上行干扰分析结果和可用上行无线资源状况，按资源调度规则为终端用户分配上行无线资源或选择合适的调制编码方式；所述步骤(4)进一步包括根据信道测量结果进行资源分配或链路自适应的步骤：对于下行，基站根据下行干扰分析结果和可用下行业务资源状况，按资源调度规则为终端用户分配下行无线资源或选择合适的调制编码方式。

进一步地，步骤(1)中所述测量信道发射位置在时域和/或频域错开，彼此错开的方式包括：时域错开、或频域错开、或时域和频域都错开。

进一步地，所述时域错开，表示当前小区的测量信道和相邻小区的测量信道在时间上不重叠，且相邻小区之间的测量信道在时间上两两不重叠。

进一步地，所述频域错开，表示当前小区的测量信道和相邻小区的测量信道在频率上不重叠，且相邻小区之间的测量信道在频率上两两不重叠。

进一步地，所述时域和频域都错开，表示当前小区的测量信道和相邻小区的测量信道在时间和频率上都不重叠，且相邻小区之间的测量信道在时间和频率上两两都不重叠。

进一步地，所述测量信道发射位置在时域上彼此错开的方式为：固定其它信道在子帧中的时域位置，在剩余时频位置上选择一个位置作为当前小区的测量信道发射位置，将其它剩余时频位置分配给相邻小区的测量信道发射位置，各邻小区测量信道发射位置彼此错开。

进一步地，所述测量信道发射位置在频域上彼此错开的方式为：根据无线信道可用子载波数Ts和每一测量信道占用子载波数Cs，确定每个子帧中频域上最多可设置的测量信道数目N；在每个小区的子帧中仅设置一个测量信道，测量信道在频域的位置随子帧号n的变化而变化，即将每一测量信道配置在与子帧号对应的第n组Cs个子载波上，n取为1到N的整数值。

进一步地，所述测量信道发射位置在时频域上彼此错开的方式为：先将测量信道在子帧中的时域上发射位置，配置为与相邻小区的测量信道发射位置彼此错开，且相邻小区之间的测量信道发射位置在时间上两两不重叠；再将测量信道在子帧中的频域上发射位置，配置为与相邻小区的测量信道发射位置彼此错开，且相邻小区之间的测量信道发射位置在频域上两两不重叠。

进一步地，所述测量信道是现有的导频信道、或同步信道、或控制信道，或者是系统额外新增的一个专用测量信道。

进一步地，对于上行，基站接收测量信道消息，进行解调及上行干扰分析，根据上行干扰分析结果和可用上行无线资源状况，按资源调度规则为终端用户分配上行无线资源，所述资源调度规则为：为终端用户分配受干扰最小的上行无线资源。

进一步地，对于下行，终端接收测量信道消息，进行解调及下行干扰处理，将干扰信息通过上行信道反馈给基站，由基站对各终端反馈的干扰信息进行下行干扰分析，根据下行干扰分析结果和可用业务资源状况，按资源调度规则为终端用户分配下行无线资源，所述调度规则为：为终端用户分配受干扰最小的下行无线资源。

本发明所述的方法，既能实现现有各系统信道的原有功能，又能比较好地对宽带无线信道进行量测，在不增加额外开销的情况下，匹配用户所在的上下行无线环境，提高了频谱利用率。

附图说明

图1是现有蜂窝网络拓扑结构示意图；

图2是本发明实施例中现有无线帧的下行子帧的信道示意图；

图3是本发明实施例中下行导频信道作为测量信道时，进行时分发射位置错开配置的帧示意图；

图4是本发明实施例中现有无线帧的上行子帧的信道示意图；

图5是本发明实施例中上行同步信道作为测量信道时，进行频分发射位置错开配置的帧示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

测量上行信道质量时，现有的Sounding解决方案需要每个用户定期发送Sounding测量信号，从而消耗上行无线资源。测量下行信道质量时，由于现有的用于量测下行信道质量的资源，在蜂窝小区中相互重叠，从而引起干扰，影响测量精度。本发明提出了一种测量宽带无线信道质量的方法，在不增加额外开销的情况下，实现无线信道的精确测量，进一步地，可以根据测量结果，匹配用户上下行所在的无线环境，提高频谱利用率。

由于数据通讯上下行干扰不存在互易性，因此，上下行需要进行单独测量。下面给出一种测量用户所在时空环境下的无线信道质量的方法，实现对用户精细的资源调度，测量时选用的测量信道是从现有无线信道中选定的，可以是导频信道、同步信道、控制信道，当然也可以是专门新增的类似sounding信道等的一个测量信道，来实现对信道质量的测量，并可进一步地根据测量结果再对上下行无线资源进行调度。

实现本发明信道质量测量的关键是，选定的测量信道发射位置应与相邻小区的测量信道发射位置在时域错开，或频域错开、或时频域同时错开，总之，当前小区与相邻小区、各相邻小区彼此之间都要满足测量信道发射位置的时频域位置错开。所述错开是指各小区对应的测量信道时频资源不重叠即可。然后根据检测结果为用户分配匹配的上下行资源，以达到节省系统开销，提高频谱利用率的目的。

为了实现准确测量信道质量，所述方法在实现时，在发射端、接收端及基站依次包括以下步骤：

1、发射端进行发射：

系统为当前小区当前时间段确定测量信道发射位置，使得相邻小区的测量信道发射位置和当前小区的测量信道发射位置在当前时间段在时域和/或频域错开，这种错开只要实现各小区对应的测量信道时频资源不重叠即可；测量信道发射位置在时频域上彼此错开的方式为：先将测量信道在子帧中的时域上发射位置，配置为与相邻小区的测量信道发射位置彼此错开，且相邻小区之间的测量信道发射位置在时间上两两不重叠；再将测量信道在子帧中的频域上发射位置，配置为与相邻小区的测量信道发射位置彼此错开，且相邻小区之间的测量信道发射位置在频域上两两不重叠；

将当前小区测量信道对应的信息分布在整个/部分通讯频谱带宽上；

当前基站/终端作为发射端，在当前时间段根据设置的测量信道发射位置，发送该测量信道；

2、接收端进行接收：

对于上行测量信道，基站作为接收端接收测量信道对应的信道消息，进行解调处理，并进行上行干扰分析；

对于下行测量信道，终端作为接收端接收并解调测量信道的信道消息，之后进行下行干扰处理，将下行处理后的干扰信息通过上行信道发送给基站；

3、基站进行干扰分析及进一步的资源分配或链路自适应：

对于下行资源分配，基站将各终端反馈的对下行测量信道的测量结果进行下行干扰分析；进一步地，可根据下行干扰分析结果和可用业务资源状况，为终端用户分配受干扰最小的下行无线资源；

对于上行资源分配，基站利用上行测量信息对上行干扰进行分析；进一步地，可根据上行干扰分析结果和可用上行无线资源状况，为终端用户分配受干扰最小的上行无线资源。

对于链路自适应是指基站选择合适的调制编码方式。

实施例1：利用下行导频作下行信道质量测量方法。

在WCDMA系统的长期演进(LTE：Long Term Evolution)FDD系统中，一个无线帧(10ms)包含10个时间相同的下行子帧，每个下行子帧的持续时间为1ms。如果采用短CP(循环前缀)，则一个子帧含有14个OFDM(正交分频复用)符号，其中，如图2所示，主同步信道位于子帧最后一个OFDM基带直流位置，导频信道和控制信道位于前两个OFDM符号中。根据本发明的技术方案，为了实现对下行信道质量的精确测量，可以选择下行控制信道、或下行同步信道、或下行导频信道作为测量信道，为使下行测量信道具备信道测量的功能，相邻小区的下行测量信道可以在时域和/或频域错开发射。

如图2所示，由于一个LTE子帧中的导频在该下行子帧中的位置和其他数据是时分关系，因此，如果让各小区的导频符号在子帧中的位置随小区不同而可变的话，则为相邻小区的下行导频在时域上错开提供可能，而且LTE中的下行导频具有在整个带宽上发射的性质，这也为终端量测整个带宽上的干扰情况提供可能。

假设系统采用的是LTE(FDD)短CP，则此时一个子帧中包含14个OFDM符号，假设一个子帧中的第2个OFDM符号和最后一个OFDM符号固定放置控制信道和同步信道，则剩余12个OFDM符号可以放置导频，那么至少可以做到当前小区和周围11个小区的下行导频不在同一个OFDM符号上，如图3所示。这样在不同的小区中分配不同位置的OFDM符号作为导频，则能实现小区中各个终端测量得到比较准确的干扰分布情况。

基于以上帧结构，下面描述一下基于LTE的系统，不同小区下行导频在时间上不同时，基站和终端如何进行干扰测量和资源分配的过程。

100、基站作为发射端发射下行导频：

系统为当前小区确定下行导频发射位置为在一个子帧的第5个OFDM符号，相邻11个小区的下行导频位置都和当前小区的下行导频位置不同，且这11个小区的下行导频位置都两两不同；

当前小区下行导频序列平均分布在整个带宽上，规定每6个子载波放置一个下行导频；

每个小区根据上述方法设置各自的下行导频进行周期性发射。

102：终端作为接收端接收下行导频信道：

各终端检测服务小区下行导频信号，进行干扰分析处理及其其他处理，如信道估计等；

各终端将经过干扰分析处理后的信息通过上行反馈信道发送给基站。

104：基站进行资源调度或链路自适应：

基站对接收到的各终端的干扰分析信息进行处理；根据干扰分析结果，按照某种准则(如为每个终端分配受干扰小的资源，当然不局限于此)为每个终端分配合适的下行带宽资源，或基站选择合适的调制编码方式。

实施例2：利用上行同步信道作上行信道质量测量的方法。

根据本发明的技术方案，为了使上行同步信道具备信道测量的功能，相邻小区的上行同步信道可以在时域和/或频域上错开。

在WCDMA系统的长期演进(LTE：Long Term Evolution)FDD系统中，一个无线帧(10ms)包含10个时间相同的上行子帧，每个上行子帧的持续时间为1ms。如果采用短CP，则一个子帧含有14个OFDM符号，其中第3个和倒数第3个是导频所在的OFDM符号，都用作上行导频，是和的关系，是系统设计而成的，和本实施例无关，故不详述。上行同步信道在频率上占75个子载波，在时间上占整个子帧，见图4所示。

由于LTE一个上行同步信道在频率上只占75个载波，时间上占整个子帧，所以为了使上行同步信道具备量测整个信道的功能，且要满足相邻小区的上行同步信道在频域上错开发射，可以在每个上行子帧中为当前小区规定不同频域位置的上行同步信道。

假设LTE(FDD)是10M系统，并假设上行可用子载波数为600个，每个上行同步信道在频率上占75个子载波，在时间上占整个子帧，则每个上行子帧中最多可以放置8个上行同步信道。如果假设每个小区在一个上行子帧中只放置一个上行同步信道，则至少可以做到相邻7个小区和当前小区的上行同步信道在频域上是错开的。如果每个小区的上行同步信道在频域的位置随着上行子帧号的变化而变化，如以上行子帧号顺序循环移位(当然不局限于此)，则每个小区的上行同步信道经过8个子帧后会遍历整个系统带宽，见图5所示。

下面描述一下基于LTE不同小区利用上行同步信道在时域和频域的分配来进行干扰测量和资源分配的过程。

200：基站确定测量用的上行同步信道：

系统为当前小区当前子帧确定上行同步信道在频域的位置为第一组75个载波，在时间上占整个子帧，相邻7个小区的上行同步信道在频域的位置都和当前小区的上行同步信道在频域的位置不同；且相邻7个小区的上行同步信道在频域的位置都两两不同，在时间上都占整个子帧；

每个小区的上行同步信道在频域上的位置随着上行子帧号以75个载波为单位进行循环移位(当然不局限于此)，如当前小区的上行同步信道在频域上占总带宽的第一组75个载波，则在下一个子帧中，上行同步信道在频域上占总带宽的第二组75个载波；

202：终端发射上行同步信息：

各个终端获取服务小区所指定的上行同步信道在整个带宽中的位置；各个终端可以在一个子帧或多个子帧中发送上行同步信息；

204：基站接收上行同步信道上的信息并为终端调度资源或链路自适应：

基站从一个子帧或多个子帧的上行同步信道中接收来自各终端的上行同步信息，并进行干扰分析；根据干扰分析结果，按照某种准则(如为每个终端分配受干扰小的资源，当然不局限于此)为每个终端分配合适的上行带宽资源或选择合适的调制编码方式。

参照实施例1，所述控制信道和同步信道，也可以类似导频信道，以时域错开的方式，实现信道质量的精确测量及为用户进行资源调度。

参照实施例2，所述导频信道和控制信道，也可以类似同步信道，以频域错开的方式，实现信道质量的精确测量及实现用户资源调度。

同时参照实施例1和2，对于控制信道、同步信道、导频信道而言，也可以同时以时域、频域都错开的方式进行信道质量的精确测量和用户资源调度。

在本发明可能的实施例中，基站为终端用户调度分配资源时，所采用的资源调度规则，不仅限于为终端用户分配受干扰最小的资源，也可以根据实际情况，结合其它特定要求，根据要求采用其它分配规则。

本发明结合特定实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说，可以在不背离本发明的精神或范围的情况下进行修改和变化。这样的修改和变化被视作在本发明的范围和附加的权利要求书范围之内。

Claims (12)

1.一种测量宽带无线信道质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选定测量信道，并为当前小区当前时间段确定该测量信道的发射位置，该测量信道发射位置与相邻小区的测量信道发射位置在当前时间段在时域和/或频域错开；

(2)将在当前小区测量信道上发送的测量序列分布在整个或部分通讯频谱带宽上，由当前基站或终端作为发射端在当前时间段根据设定的测量信道发射位置，发送该测量序列；

(3)对于上行，基站接收测量信道消息，进行上行干扰分析，得到上行干扰分析结果；

(4)对于下行，终端接收测量信道消息，进行下行干扰处理，将干扰信息通过上行信道反馈给基站，由基站进行干扰分析得到下行干扰分析结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(3)进一步包括根据信道测量结果进行资源分配或链路自适应的步骤：

对于上行，基站根据上行干扰分析结果和可用上行无线资源状况，按资源调度规则为终端用户分配上行无线资源或选择合适的调制编码方式；

所述步骤(4)进一步包括根据信道测量结果进行资源分配或链路自适应的步骤：

对于下行，基站根据下行干扰分析结果和可用下行业务资源状况，按资源调度规则为终端用户分配下行无线资源或选择合适的调制编码方式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述测量信道发射位置在时域和/或频域错开，彼此错开的方式包括：时域错开、或频域错开、或时域和频域都错开。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述时域错开，表示当前小区的测量信道和相邻小区的测量信道在时间上不重叠，且相邻小区之间的测量信道在时间上两两不重叠。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述频域错开，表示当前小区的测量信道和相邻小区的测量信道在频率上不重叠，且相邻小区之间的测量信道在频率上两两不重叠。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述时域和频域都错开，表示当前小区的测量信道和相邻小区的测量信道在时间和频率上都不重叠，且相邻小区之间的测量信道在时间和频率上两两都不重叠。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测量信道发射位置在时域上彼此错开的方式为：

固定其它信道在子帧中的时域位置，在剩余时频位置上选择一个位置作为当前小区的测量信道发射位置，将其它剩余时频位置分配给相邻小区的测量信道发射位置，各邻小区测量信道发射位置彼此错开。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述测量信道发射位置在频域上彼此错开的方式为：

根据无线信道可用子载波数Ts和每一测量信道占用子载波数Cs，确定每个子帧中频域上最多可设置的测量信道数目N；

在每个小区的子帧中仅设置一个测量信道，测量信道在频域的位置随子帧号n的变化而变化，即将每一测量信道配置在与子帧号对应的第n组Cs个子载波上，n取为1到N的整数值。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述测量信道发射位置在时频域上彼此错开的方式为：

先将测量信道在子帧中的时域上发射位置，配置为与相邻小区的测量信道发射位置彼此错开，且相邻小区之间的测量信道发射位置在时间上两两不重叠；

再将测量信道在子帧中的频域上发射位置，配置为与相邻小区的测量信道发射位置彼此错开，且相邻小区之间的测量信道发射位置在频域上两两不重叠。

10.如权利要求1-9中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述测量信道是现有的导频信道、或同步信道、或控制信道，或者是系统额外新增的一个专用测量信道。

11.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

对于上行，基站接收测量信道消息，进行解调及上行干扰分析，根据上行干扰分析结果和可用上行无线资源状况，按资源调度规则为终端用户分配上行无线资源，所述资源调度规则为：为终端用户分配受干扰最小的上行无线资源。

12.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

对于下行，终端接收测量信道消息，进行解调及下行干扰处理，将干扰信息通过上行信道反馈给基站，由基站对各终端反馈的干扰信息进行下行干扰分析，根据下行干扰分析结果和可用业务资源状况，按资源调度规则为终端用户分配下行无线资源，所述调度规则为：为终端用户分配受干扰最小的下行无线资源。

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