CN101394210A - 一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法 - Google Patents

一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法 Download PDF

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Abstract

一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法，它涉及一种多基站协同用户干扰消除方法，以解决现有通信系统中相邻小区用户间相互干扰的问题。在某个扇区以及该扇区的相邻两个来自不同小区的扇区中分别选择一个基站作为协作基站，并选出一个作为主基站；每个协作基站和主基站都对接收到的所有用户的信号质量进行检测，并设置一个接收信号的信噪比门限；每个协作基站和主基站使用干扰消除，并依次解调出所有超过信噪比门限的强用户信号，将所述强用户信号发送给本地基带处理单元，每个协作基站将接收信号中的剩余用户信号发送给主基站；主基站将来自协作基站的未解调用户信号与本地未解调用户信号合并后再做一次干扰消除，然后发送给本地基带处理单元。

Description

一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法
技术领域
本发明涉及一种多基站协同用户干扰消除方法，属于无线通信领域中的基站协作通信技术。
背景技术
多小区联合检测或多基站协作已经成为下一代移动通信系统很有前景的研究方向之一。多基站协同积极的利用小区间干扰，而不是将其作为噪声对待，通过引入不同基站的路径分集，有效的消除小区间的干扰，从而提高了小区边界用户的通信质量。
目前对于基站协作的研究主要集中于协作基站的分组及选择，如何减少基站间通信链路的负担，多用户的联合检测方法等，其中联合检测方法提出的主要目的是为了解决相邻小区用户间干扰的问题。联合检测主要分为两种方法，即分布式干扰消除和分布式天线系统，但这两种方法主要考虑的是信号怎样合并，是先译码然后传给协作基站进行干扰消除，还是先传给协作基站进行合并然后再译码的问题。没有明确指出基站之间交换的是哪些用户的数据，以及将哪些用户的信号发给哪些基站，来更有效的消除相邻小区间的干扰。于是面临这样的问题：例如，与一个小区相邻的小区有六个，这七个小区的基站协作进行联合检测，如果把一个小区内的所有信号发给所有的协作基站，反而会引入不必要的干扰；如果把本小区内的强信号发给邻近的协作基站，也会对小区边缘用户的弱信号造成干扰。因此，需要在联合检测的过程中对信号加以区分。
发明内容
本发明为解决现有通信系统中相邻小区用户间相互干扰的问题，提供一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法。本发明包括以下步骤：
步骤一、根据定向天线的数量将小区划分为若干个扇区，在每个扇区以及与该扇区相邻的两个不同小区的扇区中分别选择一个基站作为协作基站，并从三个协作基站中选出一个作为主基站；
步骤二、每个协作基站和主基站对其接收到的用户信号设置信噪比门限；
步骤三、每个协作基站和主基站对其接收到的用户信号使用干扰消除，并依次解调出强于信噪比门限的用户信号；
步骤四、每个协作基站和主基站将其解调出的用户信号发送给本地基带处理单元，每个协作基站将其接收信号中未解调出的剩余用户信号发送给主基站；
步骤五、主基站将来自协作基站的剩余用户信号与本地未解调的剩余用户信号进行比较选出三组剩余用户信号的交集，并将交集中的相同用户信号合并后使用干扰消除、解调后发送给本地基带处理单元。
有益效果：本发明的方法在每个基站处设置一个信噪比门限，将信号区分为较强信号和剩余信号，然后对较强信号采用现有的串行或并行干扰消除技术，即实现了对较强信号的检测，又消除了较强信号对较弱信号的干扰。在每个扇区方向上选择相邻的两个基站作为协作基站，协作基站将剩余信号送给主基站。在只有弱信号和噪声的背景下，将来自不同基站的弱信号进行合并，引入路径分集的增益，并再次采用串行或并行干扰消除技术，有效的检测出较弱的信号，达到干扰消除的目的。
附图说明
图1是协作基站接收机原理示意图；图2是主基站接收机原理示意图；图3是干扰消除示意图；图4是蜂窝小区及用户分布示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1～图4，本实施方式由以下步骤组成：
步骤一、基站根据三根定向天线将小区划分为三个扇区，将每个小区所使用的信道集合分为三个互不重叠的组，每组应用于一个扇区，因此不同扇区内的用户不互相干扰。在每个扇区方向上选择相邻的两个基站为协作基站，即来自于三个相邻基站的相邻扇区组成一个协作系统。从三个协作基站当中选择一个作为主基站，其它协作基站将他们在该协作系统内使用的信道告知主基站。三个协作基站通过互相间的通信，可以预先知道该协作系统内的所有用户列表。
步骤二、每个协作基站和主基站都对其收到的所有用户的信号质量进行检测。一般来说具有超过信噪比门限的强信号的用户位于小区的中央，具有弱于信噪比门限的信号的用户位于小区的边缘。因此可以考虑将这两种信号进行区分，去掉较强信号对较弱信号的干扰。基站需要预先设置一个接收信号的信噪比门限，使得较强信号和较弱信号得以分离，并做不同的处理。
步骤三、每个协作基站和主基站都使用串行干扰消除或并行干扰消除，依次解调出所有超过信噪比门限的强用户信号，并在接收信号中去掉来自于那些较强用户信号的干扰。
当使用串行干扰消除时，接收机先根据接收信噪比对用户进行排序，然后解调出信噪比最高的用户，从总的接收信号中减去该用户的估计值，将结果作为下一级的输入信号，从而减掉了最强用户的干扰分量。重复这一步骤，直到所有满足信噪比门限要求的用户全部检出。
当使用并行干扰消除时，一般采用多级结构，检测器根据上一级的输出在每个用户的接收信号中减去由所有其他用户对它的干扰，并用修改过的接收信号对每个用户进行下一级的重新检测。重复这一步骤，直到所有满足信噪比门限要求的用户全部检出。
步骤四、每个协作基站和主基站都将分离出的强用户信号送去本地基站的基带处理单元。每个协作基站还将剩余用户信号送去主基站进行合并。由于用户所处位置不同，可能有些用户对于一个协作基站来说是弱信号，而对于另一个协作基站来说是强信号，它可以由另外的基站检出，因此每个协作基站要告知主基站，在本地没有检出的那些用户列表，只有当用户在三个基站都没有被检出时，才在主基站进行合并。
步骤五、主基站将来自协作基站的剩余用户信号与本地分离后的剩余用户信号进行比较，选出三组剩余用户信号的交集，并将交集中的相同用户信号合并后使用干扰消除、解调后，送去本地的基带处理单元。因为作了强弱信号的分离，强信号在本地基站可以检出，则只需对弱信号进行合并即可。并且每个协作基站将本地未检出的弱信号用户列表告知主基站，因此主基站可以将他们与本地弱信号列表求一个交集，最终合并时只需考虑那些对于所有基站来说都定义为弱信号的用户即可。对合并后的信号再次使用串行干扰消除或并行干扰消除，直到解调出所有的用户信号。
协作基站和主基站的示意图如图1和图2所示，两者的不同之处主要是在主基站处增加了合并单元及后续的串行/并行干扰消除单元。
协作基站和主基站的干扰消除单元如图3所示，这个部分主要是在现有的串行/并行干扰消除单元之前，增加了利用门限对强弱信号进行区分这个环节。假设有K个CDMA用户，对每个用户作相关之后，与一个用户分组门限(比如前面提到的信噪比门限)进行比较，高于门限的信号送去串行/并行干扰消除单元，低于门限的信号送往主基站进行合并。
如图4所示，基站通过协作进行干扰消除的过程如下说明：假定在A周围有六个协作基站，按基站A的扇区方向来划分，在扇区1的方向，基站B和C与A协作，在扇区2的方向，基站D和E与A协作，在扇区3的方向，基站F和G与A协作。以基站A、B、C协作为例，其它基站协作过程同理，假设在该协作区域内有用户a、b、c、d、e，并且所有的基站已知该区域内的所有用户列表。
假设A为主基站，并且A可以检测所有用户的信号。基站A将所有用户的信噪比与预先设定的信噪比门限进行比较，假定这里用户a和b高于信噪比门限，当系统使用串行干扰消除时，将高于门限的用户的信噪比进行排序，这里为a>b。采用串行干扰消除技术将用户a和b的信号检出，并在接收信号中减掉a和b。然后生成本地未检测用户列表c、d、e。同理对于协作基站B来说，可能上述所有列举用户的信号都是弱信号，基站B将用户a、b、c、d、e的混合信号作为剩余信号发给主基站A。对于协作基站C来说，高于信噪比门限的只有用户e的信号，基站C检测出用户e的信号，同时将剩余信号发给主基站A，并告知主基站A，它没有检测出来用户列表为a、b、c、d。主基站A收到所有来自于协作基站B和C的剩余信号及未检测用户列表之后，与本地未检测用户列表取交集，则未检测用户只剩下c和d。将用户c和d来自三个基站的数据分别合并(也可能来自于其中的两个或一个基站)，这里假定用户d的数据来仅自于基站B，用户c的数据来自于基站A和基站C。由于路径分集，合并后用户c的信噪比得以改善。当系统使用串行干扰消除时，将用户的信噪比进行排序，这里为c>d，依次将用户c和d的信号检出，最终送到基带单元处理。
同理对基站A扇区2和扇区3方向上协作系统中的用户也作同样的处理。由于三个扇区方向上的处理相互独立，只需一套基站设备即可。
当系统使用并行干扰消除时，原理与串行干扰消除相同。

Claims (4)

1、一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一、根据定向天线的数量将小区划分为若干个扇区，在每个扇区以及与该扇区相邻的两个不同小区的扇区中分别选择一个基站作为协作基站，并从三个协作基站中选出一个作为主基站；
步骤二、每个协作基站和主基站对其接收到的用户信号设置信噪比门限；
步骤三、每个协作基站和主基站对其接收到的用户信号使用干扰消除，并依次解调出强于信噪比门限的强用户信号；
步骤四、每个协作基站和主基站将其解调出的强用户信号发送给本地基带处理单元，每个协作基站还将接收信号中未解调出的剩余用户信号发送给主基站；
步骤五、主基站将来自协作基站的剩余用户信号与本地未解调的剩余用户信号进行比较，选出三组剩余用户信号的交集，并将交集中的相同用户信号合并后使用干扰消除、解调后发送给本地基带处理单元。
2、根据权利要求1所述的一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法，其特征在于步骤三和步骤五中所述的干扰消除为串行干扰消除或并行干扰消除。
3、根据权利要求2所述的一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法，其特征在于所述串行干扰消除是每一级接收机都先根据接收信噪比对用户进行排序，然后解调出信噪比最高的用户，从总的接收信号中减去该用户的估计值，将结果作为下一级的输入信号，直到所有满足信噪比门限要求的用户全部检出。
4、根据权利要求2所述的一种蜂窝系统多基站协同用户干扰抑制方法，其特征在于所述并行干扰消除是每一级检测器都根据上一级的输出在每个用户的接收信号中减去由所有其他用户对它的干扰，并用修改过的接收信号对每个用户进行下一级的重新检测，直到所有满足信噪比门限要求的用户全部检出。
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