CN101420703B - 一种td-scdma室内分布系统实现空分多址的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TD-SCDMA室内分布系统实现空分多址的方法，其包括步骤：对上行伴随专用物理信道，进行信道估计，得到各用户的每个上行伴随专用物理通道在测量周期内的符号平均能量；选择各用户的符号平均能量最高的通道作为各用户的最佳发射通道；比较各用户两两之间最佳发射通道的符号平均能量，判断各用户是否可以空分；计算各个可以空分的用户的调度优先级；根据预设准则对空分用户进行分组，采用空分多址方式对同一组的空分用户进行码复用。通过引入室内分布系统的SDMA技术，利用楼层之间的天然隔离，将同样的码资源进行空间复用，有效提高了码资源利用率以及提高下行数据传输吞吐量，提高了系统传输效率。

Description

一种TD-SCDMA室内分布系统实现空分多址的方法

技术领域

本发明涉及一种TDD(Time Division Duplexing，时分双工)通信系统的SDMA(Spatial Division Mutiple Access，空分多址)方法，尤其涉及的是，一种第三代移动通讯领域HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access，高速下行链路分组接入)系统的室内环境下SDMA的实现方法。

背景技术

对于普通的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access，时分同步的码分多址技术)室内分布系统，如图1所示，所有的通道共享同样的码资源，也即是说，所有的楼层在逻辑上组成1个小区，扰码相同，码道相同，所有基带通道同时下发针对某个用户的数据，这样存在的问题是，由于不同楼层之间的地板墙壁的隔离，导致某些通道发射出来的信号几乎被这些穿透损耗衰减掉，使得系统效率受损。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TD-SCDMA室内分布系统实现空分多址的方法，提高系统效率。

本发明的技术方案如下：

一种TD-SCDMA室内分布系统实现空分多址的方法，其包括步骤：A1、对上行伴随专用物理信道，进行信道估计，得到各用户的每个上行伴随专用物理通道在测量周期内的符号平均能量；A2、选择各用户的符号平均能量最高的通道作为各用户的最佳发射通道；A3、比较各用户两两之间最佳发射通道的符号平均能量，判断各用户是否可以空分；所述判断各用户是否可以空分，具体包括以下步骤：判断第一用户的最佳发射通道的符号平均能量与第二用户在该发射通道的符号平均能量的第一比较结果，是否小于第二预设值；判断所述第二用户的最佳发射通道的符号平均能量与所述第一用户在该发射通道的符号平均能量的第二比较结果，是否小于所述第二预设值；当两者均为是时，则确定所述第一用户与所述第二用户可以空分；重复执行以上步骤，直至完成全部用户的最佳发射通道的符号平均能量的比较结果的判断；A4、计算各个可以空分的用户的调度优先级；A5、根据预设准则对空分用户进行分组，采用空分多址方式对同一组的空分用户进行码复用。

所述的方法，其中，步骤A2具体包括以下步骤：A21、比较各用户的符号平均能量最高的第一通道与符号平均能量次高的第二通道；A22、判断比较的结果是否大于第一预设值，是则选择所述第一通道作为各用户的最佳发射通道；否则选择所述第一通道和所述第二通道同时作为各用户的最佳发射通道。

所述的方法，其中，步骤A22之前还执行以下步骤：通过链路仿真得到所述第一预设值的取值范围，然后在外场进行测试优化得到所述第一预设值。

所述的方法，其中，步骤A3中，还保存各用户是否可以空分的判定信息；并且，步骤A4中，采用所述判定信息作为计算各个可以空分的用户的调度优先级的条件。

所述的方法，其中，步骤A5中，所述根据预设准则对空分用户进行分组，具体包括以下步骤：选择调度优先级最高的若干用户，根据这些用户的传输优先级或可达到的传输量，对用户进行分组。

所述的方法，其中，所述对用户进行分组，是将某一用户、以及与其传输优先级之和最高或可达到的传输量之和最大的另一用户分在同一组。

所述的方法，其中，步骤A1中，还包括对高速共享控制信道、高速共享信息控制信道，进行信道估计，得到各用户的每个高速共享控制信道、高速共享信息控制信道在测量周期内的符号平均能量。

所述的方法，其中，在步骤A5之后还执行步骤：为调度用户分配资源发送数据。

所述的方法，其中，所述比较包括相减、相比或相比后取对数。

采用上述方案，本发明通过引入室内分布系统的SDMA技术，并判断用户是否适合采用SDMA的方法，利用楼层之间的天然隔离，将同样的码资源进行空间复用，同时避免了同码干扰导致双方接收失败，从而满足了空分系统设计的基本需求，有效提高了码资源利用率以及提高下行数据传输吞吐量，提高了系统传输效率。

附图说明

图1为现有技术的TD-SCDMA室内分布系统示意图；

图2为本发明的TD-SCDMA室内分布系统SDMA处理流程的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。

如图2所示，本发明提供了一种TD-SCDMA室内分布系统实现空分多址的方法。具体地说，本发明的技术方案思路为：首先获取各用户的通道特征向量，然后根据特征向量以及一定的门限准则判断某个用户是否适合采用SDMA，以及获取与其空分的用户信息，最后考虑到具体每个用户调度信息，选择出当前TTI(时间间隔)的调度用户集合。本发明方法包括以下步骤。

A1、对上行伴随专用物理信道，进行信道估计，得到各用户的每个上行伴随专用物理通道在测量周期内的符号平均能量。具体实现中，可以通过上行伴随DPCH(Uplink Associated Dedicated Physical CHannel，上行伴随专用物理信道)的信道估计得出用户每个通道在测量周期内的符号平均能量，组成长度为通道数的通道特征向量上报给MAC-hs(Media AccessControl-high speed，高速媒体访问控制)。

一般的，每个HSDPA用户均配有一个专用的上下行伴随信道，根据此信道，NodeB可以实时地获取用户通道的功率强度信息；并且，根据在每个通道收到的某用户的上行信道冲击响应，可以估计出此用户的符号能量，也就是某通道的冲击响应抽头的能量越强则表示用户在该通道的信号功率越强。其中，此用户的符号平均能量是指在一段时间内此用户的符号能量的平均值，需要在测量周期内进行平均。

例如，将用户i的通道特征向量，记为h(i)，该向量内的第k个元素，即用户i在第k个通道上的特征值为：h(i，k)＝f(channel_response_i，k，code_i)，其中，函数中的参数channel_response_i，k表示用户i在第k个通道中的信冲击响应向量，即根据信道冲击响应以及用户的码字计算出符号功率，然后在测量周期内做平均。code_i表示用户i采用的复合码，即扰码乘扩频码。

具体应用中，可以采用信道估计矩阵方式来计算用户i的通道特征向量h(i)，例如，对用户i，得到一个下面所示的M行N列的信道估计矩阵H(i)，其中，假设该阵列天线有M个阵元，每个阵元上的信道估计抽头数为N。然后，根据该信道估计矩阵计算用户i的通道特征向量。

$H\left(i\right)={\left[\begin{array}{c}{h}_{i,\mathrm{1,1}},h_{i,\mathrm{1,2}},...h_{i,1,N}\\ h_{i,\mathrm{2,1}},h_{i,\mathrm{2,2}},...h_{i,2,N}\\ ...\\ h_{i,M,1},h_{i,M,2},...h_{i,M,N}\end{array}\right]}_{M*N}$

并且，对于HS-SCCH(High Speed Shared Control Channel，高速共享控制信道)可以采用相同的复用方式，当然也可以不进行空分复用，以便尽可能地保证信令的正确接收。

A2、选择各用户的符号平均能量最高的通道作为各用户的最佳发射通道。具体可以包括以下步骤：A21、比较各用户的符号平均能量最高的第一通道与符号平均能量次高的第二通道；A22、判断比较的结果是否大于第一预设值，是则选择所述第一通道作为各用户的最佳发射通道；否则选择所述第一通道和所述第二通道同时作为各用户的最佳发射通道。

该步骤用于判断每个用户的通道独立性，选出用户各自的最佳发射通道。例如，判断准则为：如果 $10*1g\left(\frac{\mathrm{MAX}\left(h\left(i\right)\right)}{\mathrm{SECOND}\left(h\left(i\right)\right)}\right)>\mathrm{\Λ}$ 时，只选出MAX(h(i))对应的通道作为最佳通道，否则，即 $10*1g\left(\frac{\mathrm{MAX}\left(h\left(i\right)\right)}{\mathrm{SECOND}\left(h\left(i\right)\right)}\right)\≤\mathrm{\Λ}$ 时，选出MAX(h(i))和SECOND(h(i))对应的两个通道同时作为最佳发射通道，其中，Λ为通道信号比门限，即第一预设值。门限Λ一般由仿真或实测定标，它是一个小于1的数，比如0.1。首先这个门限Λ的值应该使得SDMA干扰被抑制在一定程度以内，否则空分传输时会引起较大的无法消除的干扰，一般可以通过链路仿真确定这个通道信号比门限，然后在外场进行测试优化得到确定的数值，作为所述的第一预设值。

其中，MAX(h(i))是指选出h(i)中的最大值，SECOND(h(i))是指选出h(i)向量的次大值，也可以采用其他方法实现，比如 $10*1g\left(\frac{\mathrm{SECOND}\left(h\left(i\right)\right)}{\mathrm{MAX}\left(h\left(i\right)\right)}\right)<\mathrm{\&Lambda;}$ 等等，这种方法可以避免某种异常，本发明不限制具体的判断方法，但设计方式是：当某个通道的能量远远强于其他通道时，则最佳服务通道就是这个通道。

除了此方法外，为了简化设备实现，还可以采用一种更简单方法，该方法只选择每个用户能量最强的通道作为最佳服务通道。即，每个用户同时只有一个最佳服务通道，而上面提到的方法可能存在两个。

A3、比较各用户两两之间最佳发射通道的符号平均能量，判断各用户是否可以空分。

其中，所述判断各用户是否可以空分，具体可以包括以下步骤：判断第一用户的最佳发射通道的符号平均能量与第二用户在该发射通道的符号平均能量的第一比较结果，是否小于第二预设值；并且，判断所述第二用户的最佳发射通道的符号平均能量与所述第一用户在该发射通道的符号平均能量的第二比较结果，是否小于所述第二预设值；当两者均为是时，即第一比较结果和第二比较结果均小于第二预设值时，则确定所述第一用户与所述第二用户可以空分。

然后，重复执行以上步骤，直至完成全部用户的最佳发射通道的符号平均能量的比较结果的判断为止。

例如，假设用户i的最佳通道为p，用户j的最佳通道为q，则用户j对用户i的通道功率比为： ${\mathrm{\&lambda;}}_{i,,j}={\mathrm{\&lambda;}}_{i\left(p\right),j\left(q\right)}=\frac{h(i,q)}{h(i,p)},$ 该值越低说明用户j在p通道对用户i最佳通道的干扰越小。其中，h(i，q)表示用户i在q通道的平均符号能量，h(i，p)是指用户i在p通道的平均符号能量。

而判断用户i，j是否可以空分的准则是：用户i，j的1或2个最佳发射通道互相之间的通道比均低于空分门限Г。

比如，假设当用户i，j都只有1个最佳通道，则需要满足λ_{i(k)，j(k′)}＜Гandλ_{j(k′)，i(k)}＜Г时两用户便可以空分复用，其中，k为用户i的最佳通道，k′为用户j的最佳通道。

再如，假设用户i有两个最佳通道，而用户j有一个最佳通道，并且用户i的两个最佳服务通道分别为：k1、k2，用户j的最佳服务通道为m1，则当满足下面的条件时，用户i和j才可以空分复用：

${\mathrm{\&lambda;}}_{i\left(k1\right),j\left(m1\right)}=\frac{h(i,m1)}{h(i,k1)}<\mathrm{\&Gamma;}$

${\mathrm{\&lambda;}}_{i\left(k2\right),j\left(m1\right)}=\frac{h(i,m1)}{h(i,k2)}<\mathrm{\&Gamma;}$

${\mathrm{\&lambda;}}_{j\left(m1\right),i\left(k1\right)}=\frac{h(j,k1)}{h(j,m1)}<\mathrm{\&Gamma;}$

${\mathrm{\&lambda;}}_{j\left(m1\right),i\left(k2\right)}=\frac{h(j,k2)}{h(j,m1)}<\mathrm{\&Gamma;}$

上述一组表达式所表述出的物理含义是：用户i和用户j给对方带来的干扰功率与有用信号功率的比值均要低于空分门限。

本步骤计算出所有用户之间的空分判决并可以保存；这些信息是下面调度所需的输入条件。

A4、计算各个可以空分的用户的调度优先级；例如，采用基本调度器计算用户的调度优先级；然后选出调度优先级最高的若干用户，在此基础上考虑选择空分用户进行码复用。调度优先级表示用户需要得到服务的迫切程度，可以根据用户的Qos满足情况，采用相关的算法计算，比如PF，RR，MAXC/I原型调度机制加Qos保证机制组合而成一些算法计算，这些算法属于现有技术，在此不作赘述。

如果步骤A3中，还保存了各用户是否可以空分的判定信息；此时，步骤A4中，还可以采用所述判定信息作为计算各个可以空分的用户的调度优先级的条件。

A5、根据预设准则对空分用户进行分组，采用空分多址方式对同一组的空分用户进行码复用。根据不同的准则选择空分用户，比如可能的准则如下：a.传输优先级最高；b.可达到的传输量(也称吞吐量、传输容量或传输吞吐量)最大；本发明对各种具体的准则没有额外的限制。

例如，所述根据预设准则对空分用户进行分组，具体可以包括以下步骤：选择调度优先级最高的若干用户，根据这些用户的传输优先级或可达到的传输量，对用户进行分组。一般来说，是将两个用户分为一组；例如，对用户进行分组，可以是将某一用户、以及与其传输优先级之和最高或可达到的传输量之和最大的另一用户分在同一组。

例如，步骤A4中，选出了调度优先级最高的4个用户丙、甲、丁、乙，并按实际调度优先级的高低排序为甲、乙、丙、丁。

按准则a选择空分用户时，首先选取用户甲；然后选取调度优先级仅次于甲的用户乙，将用户甲和乙分在同一组，其余依此类推。

按准则b选择空分用户时，首先选取用户甲；然后分别计算甲和乙、甲和丙、甲和丁在空分传输时的传输容量，一般来说是计算出两者一起传输时的传输块大小之和，具体算法非本发明的重点，在此省略；如果甲和丁的传输容量分别大于甲和乙、甲和丙的传输容量，则将用户甲和丁分在同一组，其余依此类推。

然后为选出的调度用户分配合理的资源进行下行数据传输。需要说明的是，本发明不限于a，b这两种准则，其他任何一个准则包含在本发明的方法框架内。

本发明所述的方法，在步骤A5之后，还可以包括后续的处理，例如，执行以下步骤：为调度用户分配资源发送数据等等，这样可以为调度用户分配合理的资源进行数据发送。

所述的方法中，步骤A21和步骤A3中的所述比较，具体可以包括相减、相比或相比后取对数。依照不同的比较方法，设置不同的第一预设值和第二预设值。

例如，将各用户两两之间最佳发射通道的符号平均能量相减，得到各用户两两之间最佳发射通道的符号平均能量的差值，与第二预设值进行比较，以判断各用户是否可以空分。

同时，在步骤A22之前还可以执行以下步骤：通过链路仿真得到所述第一预设值的取值范围，然后在外场进行测试优化得到所述第一预设值。

以下再举例具体说明本发明的方法。

假设1：假设有4个通道4个楼层，每个通道覆盖1层楼，4个激活用户；

假设2：上行伴随DPCH为每个TTI均有信号，每个用户的信道估计矩阵为 $H\left(i\right)=\left[\begin{array}{c}{h}_{i,\mathrm{1,1}},h_{i,\mathrm{1,2}},...h_{i,\mathrm{1,16}}\\ h_{i,\mathrm{2,1}},h_{i,\mathrm{2,2}},...h_{i,\mathrm{2,16}}\\ h_{i,\mathrm{3,1}},h_{i,\mathrm{3,2}},...h_{i,\mathrm{3,16}}\\ h_{i,\mathrm{4,1}},h_{i,\mathrm{4,2}},...h_{i,\mathrm{4,16}}\end{array}\right],$ 即 $\left(i\right)={\left[\begin{array}{c}{h}_{i,\mathrm{1,1}},h_{i,\mathrm{1,2}},...h_{i,\mathrm{1,16}}\\ h_{i,\mathrm{2,1}},h_{i,\mathrm{2,2}},...h_{i,\mathrm{2,16}}\\ h_{i,\mathrm{3,1}},h_{i,\mathrm{3,2}},...h_{i,\mathrm{3,16}}\\ h_{i,\mathrm{4,1}},h_{i,\mathrm{4,2}},...h_{i,\mathrm{4,16}}\end{array}\right]}_{4*16};$

假设3：只有一组TTI时隙码道资源；

步骤1：根据每个用户的信道估计矩阵计算出通道特征向量h(i)，i＝1，2，3，4；

步骤2：得到每个用户的最强通道独立性，假设四个用户都只有1个最佳通道，分别为p1，p2，p3，p4；

步骤3：计算用户两两之间的最佳通道特征比，比如，用户1，2，3互相之间均满足λ_i，j＜Г；

步骤4：计算用户的调度优先级，假设优先级顺序为1＞2＞3＞4；

步骤5：选出优先级最高的用户1；

步骤6：根据下面的某一个准则选出与用户空分的用户：

采用最高传输优先级原则，也就是在可以和用户1空分的用户2，3选出调度优先级高的用户2，和用户1一起传输；

或者，采用最大吞吐量原则，也即是选出和用户1复用时能达到最大传输的用户，比如3，和用户1一起传输；

步骤7：进行后续处理。

综上所述，为了提高系统传输效率，本发明专门引入了室内分布系统的SDMA技术，本发明方案主要包括判断用户是否适合采用SDMA的方法，采用该技术可以有效的提高室内分布系统的传输速率。本发明技术的基本原理是利用楼层之间的天然隔离，将同样的码资源进行空间复用，同时有不会引起同码干扰导致双方接收失败，从而有效的提高了码资源利用率以及提高下行数据传输吞吐量。

通过本发明方法可以有效地判断室内分布系统各用户之间的空分特性，进而给出空分用户分组的基本准则，满足了空分系统设计的基本需求，通过采用本发明方法，TDD HSDPA室内分布系统可以有效的利用空间信息提高系统的数据传输吞吐量，提高系统容量。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种TD-SCDMA室内分布系统实现空分多址的方法，其包括步骤：

A1、对上行伴随专用物理信道，进行信道估计，得到各用户的每个上行伴随专用物理通道在测量周期内的符号平均能量；

A2、选择各用户的符号平均能量最高的通道作为各用户的最佳发射通道；

A3、比较各用户两两之间最佳发射通道的符号平均能量，判断各用户是否可以空分；所述判断各用户是否可以空分，具体包括以下步骤：

判断第一用户的最佳发射通道的符号平均能量与第二用户在该发射通道的符号平均能量的第一比较结果，是否小于第二预设值；

判断所述第二用户的最佳发射通道的符号平均能量与所述第一用户在该发射通道的符号平均能量的第二比较结果，是否小于所述第二预设值；

当两者均为是时，则确定所述第一用户与所述第二用户可以空分；

重复执行以上步骤，直至完成全部用户的最佳发射通道的符号平均能量的比较结果的判断；

A4、计算各个可以空分的用户的调度优先级；

A5、根据预设准则对空分用户进行分组，采用空分多址方式对同一组的空分用户进行码复用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A2具体包括以下步骤：

A21、比较各用户的符号平均能量最高的第一通道与符号平均能量次高的第二通道；

A22、判断比较的结果是否大于第一预设值，是则选择所述第一通道作为各用户的最佳发射通道；否则选择所述第一通道和所述第二通道同时作为各用户的最佳发射通道。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A22之前还执行以下步骤：通过链路仿真得到所述第一预设值的取值范围，然后在外场进行测试优化得到所述第一预设值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A3中，还保存各用户是否可以空分的判定信息；并且，步骤A4中，采用所述判定信息作为计算各个可以空分的用户的调度优先级的条件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A5中，所述根据预设准则对空分用户进行分组，具体包括以下步骤：选择调度优先级最高的若干用户，根据这些用户的传输优先级或可达到的传输量，对用户进行分组。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对用户进行分组，是将某一用户、以及与其传输优先级之和最高或可达到的传输量之和最大的另一用户分在同一组。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A1中，还包括对高速共享控制信道、高速共享信息控制信道，进行信道估计，得到各用户的每个高速共享控制信道、高速共享信息控制信道在测量周期内的符号平均能量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A5之后还执行步骤：为调度用户分配资源发送数据。

9.根据权利要求1至8任一所述的方法，其特征在于，所述比较包括相减、相比或相比后取对数。

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