CN101764632A - Lte-tdd室内分布系统中端口与天线映射方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，包括根据端口数目确定天线分组的数目；确定各个天线分组内的天线；以及将各个天线分组与端口进行对应，且天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者对于业务数据采用组间选择发射。本发明还涉及一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置，包括天线分组模块；天线确定模块；以及天线端口对应模块，且天线端口对应模块包括组间天线发射模块，用于对天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射。因此，本发明通过复用时频无线资源，可以大大的提高室内用户小区的吞吐率。

Description

LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域的长期演变时分双工(Long Term EvolutionTime Division Duplex，LTE-TDD)系统，尤其涉及一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法及装置。
背景技术
LTE-TDD系统是以正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称OFDM)技术为基础的新一代无线网络系统，无线侧与多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称MIMO)和64正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，简称QAM)等技术相配合，可实现100Mbps以上速率。在现代通讯系统中，多天线收发技术引起了广泛的关注，因为它可以有效的利用空间和时间的分集作用，实现较为理想的链路性能。比如，MIMO技术就是充分利用了不同收发天线对之间信道衰落的独立性获得空间分集或编码增益，从而大大提高了频谱利用率，从物理本质上来说，利用了不同用户信道之间的空间非相关性来复用相同的无线资源将大大的提高系统的吞吐量。
在LTE-TDD系统中的基带单元(Baseband Unit，简称BBU)和射频拉远单元(Remote Radio Unit，简称RRU)的结构采用一种新型的分布式网络覆盖模式，对于室内分布则采用RRU的覆盖模式即每个通道覆盖一定楼层，不同的通道覆盖不同的楼层。但采用此分布系统后，由于室内信道的特殊性，由于用户设备(User Equipment，简称UE)主要接收某一通道(最多2个通道)的信号，此时对UE采用多通道服务会浪费功率。另一方面，如果对单流用户采用单通道服务，目前的LTE-TDD下行不能支持多用户输入输出(MU(Multi-user)-MIMO)，而对室内UE而言又基本是单流，此时，LTE-TDD的MIMO空分复用功能在室内基本丧失，从而造成资源浪费。因此，如何在LTE-TDD室内分布系统中复用时频无线资源以提高数据的吞吐量具有较强的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法和装置，解决现有技术中LTE-TDD室内分布系统中LTE-TDD下行不能支持MU-MIMO而资源浪费的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，该方法包括以下步骤：
根据端口数目确定天线分组的数目；
根据天线之间的隔离度确定各个天线分组内的天线；以及
将确定了组内天线的各个天线分组与端口进行对应，且其中所述天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射。
其中，所述天线分组内的天线采用等幅、同相加权或者选择性发射来对信号发射进行加权。
所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法还包括：将所述天线分组内天线上行接收信号的最大功率与天线上行接收信号的第二大功率的比值，来与设定门限比较，如果比值大于设定门限，则将上行接收信号的最大功率所对应的天线作为最佳发射通道；如果小于设定门限，则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道。
所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法还包括将所述天线分组内的天线的信道估计的相关性与设定的相关门限比较，如果小于设定的相关门限，则判定所述天线分组内的天线可以空分复用。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置，该装置包括：
天线分组模块，用于根据端口数目确定天线分组的数目；
天线确定模块，用于根据天线之间的隔离度确定各个天线分组内的天线；以及
天线端口对应模块，用于将确定了组内天线的各个天线分组与端口进行对应且所述天线端口对应模块包括组间天线发射模块，用于对所述天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射。
所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置的天线端口对应模块还包括最佳通道确认模块，用于将所述天线分组内天线上行接收信号的最大功率与天线上行接收信号的第二大功率的比值，来与设定门限比较，如果比值大于设定门限，则将上行接收信号的最大功率所对应的天线作为最佳发射通道；如果小于设定门限，则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道。
所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置的天线端口对应模块还包括空分复用确认模块，用于将所述天线分组内的天线的信道估计的相关性与设定的相关门限比较，如果小于设定的相关门限，则判定所述天线分组内的天线可以空分复用。
因此，本发明提供的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法和装置，可以在端口数目固定的情况下，对天线进行分组并与端口一一映射，通过不同天线组之间复用时频无线资源，可以大大的提高室内用户小区的吞吐率。
附图说明
图1为本发明LTE-TDD室内分布系统端口和天线映射方法实施例中的天线和端口映射的示意图；
图2为本发明LTE-TDD室内分布系统端口和天线映射方法实施例流程图。
图3为本发明LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置的示意图。
具体实施方式
本发明的主要思想是：通过提供一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，利用在端口数目固定的情况下尽可能的增大分组数目，并对天线分组内的天线进行加权处理，以及对组内天线进行空分复用。
如图1所示，为本发明LTE-TDD室内分布系统端口与天线映射方法实施例中的天线和端口映射的示意图。在本实施例中假定RRU端口数为2个，天线数4个，分别覆盖一个四层搂的建筑，用户随机分布在这些楼层内。
参见图2，为本发明LTE-TDD室内分布系统端口和天线映射方法实施例流程图。为了提高室内用户小区的吞吐量，由于天线组的数目与吞吐量成正比关系，因此在端口数目固定的情况下尽可能的增加分组数量，即天线分组数目等于端口数目，其中每组天线数应尽量相等。如本实施例中RRU端口有2个，即如图2中步骤201所示，根据端口数目2确定天线分组为两组，每组两个天线。
为了使组内天线之间的干扰性小，因此天线分组内天线要尽量做到空间隔离，即天线分组内的天线间的距离要足够远，或者组内天线间通道的相关性足够的小；因此，在对天线确定为两组后，如图2中步骤202所示，根据天线之间的隔离度确定各个天线分组内的天线：考虑到组内天线要求隔离度尽量大，因此将覆盖楼层一的天线1和覆盖楼层三的天线2分为一组，剩余的天线3和4分为另一组，这是由于楼层一和楼层三(楼层二和楼层四)中有着楼板隔离，即利用室内楼板、墙体构成用户间天然的隔离，天线1和天线2(天线3和4)之间的干扰性比较小，对用户设备通信影响较小。
在本实施例中，如图2中步骤203所示，将确定了组内天线为1和2的天线分组A和确定组内天线为3和4的天线分组B分别与RRU端口进行对应。例如，如图1所示，在本例中天线1和天线2组成的天线组A与端口1对应，天线3和天线4组成的天线组B与端口2对应，天线组与端口的对应关系并非限于此种方式，也可以天线组A与端口2对应，天线组B与端口1对应，只要天线组与端口一一对应即可。本发明所述的天线分组方式并不受制于天线数目，根据端口数目，对分组天线中的天线数目可以自适应地改变。由于本发明天线分组之后，天线分组之间可以复用时频无线资源，从而提高了室内用户小区的吞吐率。本发明中，对于天线分组间天线可以按照常规室内分布系统的方法进行架设，可以重用现有的多通道室内分布系统。但是天线分组间的天线依据LTE协议方式下行信道采用预编码或分集方式，还可以根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射的方式。采用上述组间发射方式后，天线分组之间可以更加提高室内用户小区的吞吐率。
对于天线分组后的组内天线由于要做到尽量空间隔离，因此组内天线间通道的相关性要足够的小。天线分组内的天线可采用等幅、同相加权或者选择性发射来对信号发射进行加权。并且组内天线可使用上行接收信号的功率来判断发射的最佳通道，假定判断的设定门限为Λ，在本实施例中天线分组A内每根天线上行接收信号的功率为pi＝||hi||2，分别为p1＝||h1||2，p2＝||h2||2；其中hi为每个UE天线的信道冲激响应。
如果
Figure G2008101882992D0000051
则认为MAX(pi)对应的通道的能量占优，将MAX(pi)对应的通道即天线作为最佳通道。如果
Figure G2008101882992D0000052
则两个通道同时作为最佳发射通道。即根据上述公式可以确定分组天线内哪一个天线对应的通道是最佳通道。因此，在本例中假定天线分组A中，天线上行接收信号的最大功率与天线上行接收信号的第二大功率之比小于设定门限Λ，因此在下行发射的过程中，天线1和天线2均可作为用户设备最佳发射通道。即将天线分组内天线上行接收信号的最大功率MAX(pi)与天线上行接收信号的第二大功率SECOND(pi)的比值与设定门限比较，如果比值大于设定门限Λ，则将天线上行接收信号的最大功率MAX(pi)所对应的天线作为最佳发射通道；如果小于设定门限，则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道。因此，选择出最佳发射通道之后，可以避免组内干扰，提高室内用户小区的吞吐率。
除选出最佳通道之外，还可以判断通道是否可以进行空分复用，如将所述天线的信道估计的相关性与设定的相关门限比较，如果小于设定的相关门限，则判定所述天线分组内的天线可以空分复用。
而计算信道估计的相关性的方法如下所示：
Figure G2008101882992D0000053
其中
Figure G2008101882992D0000061
Figure G2008101882992D0000062
分别为两个用户设备的上行信道估计，其中N为用户设备(UE)端的天线数目；相关门限设为η，其大小范围为0～0.7。
在本实施例中采用的空分复用判断原则是两个用户设备的上行信道所对应的信道估计矩阵的相关性，与设定的相关门限值如本例中门限为0-0.7比较，在小于设定的相关门限的情况下，可以实现组内天线的空分复用，即在组内多个天线上可以同时使用端口的唯一信号来传递信息。因此，对于空间中的UE，进行干扰和传输效率的判断，决定是否使用空分复用，从而节省频率资源。但是上述判断原则并非限于依据用户间干扰水平和空分传输效率方法。而本发明同时利用多天线技术和采用空分复用原则后，可以进一步地提高室内用户小区的吞吐率。
因此，本发明从系统的角度看，虽然LTE-TDD系统的资源比较受限，然而在充分利用多天线相关的空复用分技术后，可以有效的减小小区用户干扰，提高小区吞吐率。利用本发明天线分组和端口的对应关系，以及在天线组内和天线组间都使用空分复用的技术，可以进一步提高小区吞吐率。
相应地，如图3所示，本发明还提供了一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置10示意图，该装置包括：天线分组模块100，用于根据端口数目确定天线分组的数目；天线确定模块200，与所述天线分组模块100相连，用于根据天线之间的隔离度确定各个天线分组内的天线；以及天线端口对应模块300，与所述天线确定模块200相连，用于将确定了组内天线的各个天线分组与RRU端口进行对应。由于本发明天线分组之后，天线分组之间可以复用时频无线资源，从而提高了室内用户小区的吞吐率。并且该天线端口对应模块300还包括组间天线发射模块301，用于对所述天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射。采用上述组间发射方式后，天线分组之间可以更加提高室内用户小区的吞吐率。而天线分组内的天线还可采用等幅、同相加权或者选择性发射来对信号发射进行加权。
继续参见图3，该LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置10的天线端口对应模块300还包括最佳通道确认模块302，用于将所述天线分组内天线上行接收信号的最大功率MAX(pi)与上行接收信号的第二大功率SECOND(pi)的比值，来与设定门限比较，如果比值大于设定门限，则将接收到的最大功率MAX(pi)所对应的天线作为最佳发射通道；如果小于设定门限，则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道。
即，如果
Figure G2008101882992D0000071
则将MAX(pi)对应的天线作为最佳发射通道；
如果
Figure G2008101882992D0000072
则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道；其中p1＝||h1||2为天线分组内每根天线接收到的功率，hi为天线的信道冲激响应，Λ为设定门限。从而在选择出最佳发射通道之后，可以避免组内干扰，提高室内用户小区的吞吐率。
并且除选出最佳通道之外，还可以判断通道是否可以进行空分复用，该端口与天线映射装置10的天线端口对应模块300还包括空分复用确认模块303，用于将所述天线的信道估计的相关性与设定相关门限η比较，如果小于设定的相关门限，则判定所述天线分组内的天线可以空分复用：
计算相关性的方法如下所示：
Figure G2008101882992D0000073
其中
Figure G2008101882992D0000075
分别为两个用户设备的上行信道估计，其中N为UE端天线数目；相关门限设为η，其大小范围为0～0.7。从而本发明进一步采用空分复用原则后，可以进一步地提高室内用户小区的吞吐率。
因此，本发明提供的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法和装置，可以在端口数目固定的情况下，利用上行信道信息，对天线进行分组并与端口一一映射，通过不同天线组之间复用时频无线资源，并通过采用组内信号加权发射的方式，同时利用多天线技术和空分复用原则结合，可以大大的提高室内用户小区的吞吐率。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案和权利要求的精神和范围。

Claims (7)

1.一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，其特征在于包括以下步骤：
根据端口数目确定天线分组的数目；
根据天线之间的隔离度确定各个天线分组内的天线；以及
将确定了组内天线的各个天线分组与端口进行对应，且其中所述天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射。
2.如权利要求1所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，其特征在于所述天线分组内的天线采用等幅、同相加权或者选择性发射来对信号发射进行加权。
3.如权利要求2所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，其特征在于还包括：将所述天线分组内天线上行接收信号的最大功率与天线上行接收信号的第二大功率的比值，来与设定门限比较，如果比值大于设定门限，则将上行接收信号的最大功率所对应的天线作为最佳发射通道；如果小于设定门限，则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道。
4.如权利要求3所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射方法，其特征在于还包括将所述天线分组内的天线的信道估计的相关性与设定的相关门限比较，如果小于设定的相关门限，则判定所述天线分组内的天线可以空分复用。
5.一种LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置，其特征在于包括：
天线分组模块，用于根据端口数目确定天线分组的数目；
天线确定模块，用于根据天线之间的隔离度确定各个天线分组内的天线；以及
天线端口对应模块，用于将确定了组内天线的各个天线分组与端口进行对应，且所述天线端口对应模块包括组间天线发射模块，用于对所述天线分组之间的天线在下行信道上采用预编码或分集方式，或者根据上行信道信息对于业务数据采用组间选择发射。
6.如权利要求5所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置，其特征在于所述天线端口对应模块还包括最佳通道确认模块，用于将所述天线分组内天线上行接收信号的最大功率与天线上行接收信号的第二大功率的比值，来与设定门限比较，如果比值大于设定门限，则将上行接收信号的最大功率所对应的天线作为最佳发射通道；如果小于设定门限，则所述天线分组内的天线同时作为最佳发射通道。
7.如权利要求6所述的LTE-TDD室内分布系统中端口与天线映射装置，其特征在于所述天线端口对应模块还包括空分复用确认模块，用于将所述天线分组内的天线的信道估计的相关性与设定的相关门限比较，如果小于设定的相关门限，则判定所述天线分组内的天线可以空分复用。
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