CN101771451B - 一种e-hich的下行波束形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供E-HICH的下行波束形成方法，包括：当多个UE共享E-HICH时，基站利用共享E-HICH的各个UE的上行信道接收信号确定各个UE的波束形成权矢量；基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行下行波束形成，若是，则将所有UE的波束形成权矢量的均值的归一化矢量作为E-HICH的波束形成矢量，进行下行波束形成；否则，利用广播波束作为发送符号序列的权矢量进行数据发送。应用本发明的方法能够提高E-HICH的接收性能。

Description

一种E-HICH的下行波束形成方法

技术领域

本发明涉及波束形成技术，特别涉及一种E-HICH的下行波束形成方法。

背景技术

在多天线的无线通信系统中，可以采用波束形成技术来提高系统性能。波束形成技术是一种智能天线技术，它通过采用波束形成算法，确定基站向用户发射下行信号的方式，从而使基站端通过较小的总发射功率就可以令用户端获得较高的信号电平，进而获得较高的信噪比，提高信号的接收性能。

E-HICH是HSUPA专有的一个下行物理信道。该信道上可以同时承载多个UE的Signature序列。正是由于该信道上可以同时承载多个UE的Signature序列，目前该信道没有下行波束形成。因此，E-HICH的接收性能无法有效地得到提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种E-HICH的下行波束形成方法，能够在E-HICH上进行下行波束形成，从而提高E-HICH的接收性能。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种E-HICH的下行波束形成方法，包括：

当多个用户设备UE共享E-HICH时，基站利用共享E-HICH的各个UE的上行信道接收信号确定各个UE的波束形成权矢量；

基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行下行波束形成，若是，则将所有UE的波束形成权矢量均值的归一化矢量作为E-HICH的波束形成矢量，进行下行波束形成；否则，利用广播波束作为发送符号序列的权矢量进行数据发送。

较佳地，所述基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行下行波束形成包括：

计算所有UE的波束形成权矢量的均值的归一化矢量w；

若所有UE均满足‖w^Hw(i)‖²≥‖w′^Hw(i)‖²，则判定进行下行波束形成，否则判定不进行下行波束形成；其中，w(i)为第i个UE的波束形成权矢量，w′为所述第i个UE的广播波束。

较佳地，当E-HICH上只承载一个UE的signature序列时，基站利用UE的上行信道接收信号确定该UE的波束形成权矢量，并将其作为E-HICH的波束形成矢量进行下行波束形成。

较佳地，利用UE的上行信道接收信号确定该UE的波束形成权矢量包括：

利用UE的每个上行信道接收信号确定一个波束形成权矢量；将利用SNR最大的上行信道而确定的波束形成权矢量或者利用任意一个上行信道而确定的波束形成权矢量作为该UE的波束形成权矢量。

一种E-HICH的下行波束形成方法，包括：

当多个用户设备UE共享E-HICH时，将共享E-HICH的所有UE进行分组，并确定每组对应的天线；

对于任一组UE，基站确定该组各个UE在E-HICH上发送的符号序列的和序列，并利用该组对应的各个天线将确定的所述和序列发送出去，该组对应的每根天线的发射功率相等，且该组对应的每根天线的发射功率之和为E-HICH的总功率。

较佳地，基站确定第k组中各个UE在E-HICH上发送的符号序列的和序列S(k，i)包括：

将 $S(k,i)=\underset{n=1}{\overset{N_k}{\mathrm{\Σ}}}A(k,n)s(k,n,i)$ 作为第k组中各个UE在E-HICH上发送的符号序列的和序列，其中，s(k，n，i)，i＝1，2，…44为第k组中第n个UE的signature序列确定的调制符号序列， $A(k,n)=\sqrt{\frac{p(k,n)}{N\left(k\right)}}$ 为第k组中第n个UE的发送信号幅度，p(k，n)为第k组中第n个UE的发射总功率，N(k)为第k组对应的接收天线总数，N_k为第k组中的UE总数。

较佳地，所述将共享E-HICH的所有UE进行分组包括：

根据UE的上行信道接收信号，确定UE所在的楼层；

当存在位于两层之间的UE时，将位于所述两层的所有UE分为一组；对其他的UE，将位于同层的UE分为一组；

当不存在位于两层之间的UE时，将位于同层的UE分为一组。

较佳地，所述确定每组对应的接收天线包括：将覆盖每组UE的所有天线作为该组对应的天线。

较佳地，当E-HICH上仅承载一个UE的signature序列时，确定该UE所在的楼层，并通过该楼层的每根天线发送该UE的发送符号序列，所述该楼层的每根天线的E-HICH发射功率相等，该楼层的所有天线发射功率之和等于E-HICH的总功率。

由上述技术方案可见，本发明中，在宏蜂窝环境下，基站利用共享E-HICH的各个用户设备UE的上行信道接收信号确定各个UE的波束形成权矢量；基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行下行波束形成，若是，则将所有UE的波束形成权矢量的均值的归一化矢量作为E-HICH的波束形成矢量，进行下行波束形成，否则，利用广播波束作为E-HICH的波束形成权矢量进行E-HICH数据发送。

在室内覆盖环境下，将共享E-HICH的所有UE进行分组，并确定每组对应的天线；对于任一组UE，基站确定该组各个UE在E-HICH上发送的符号序列的和序列，并利用该组的天线将确定的和序列发送出去，其中，该组对应的每根天线的发射功率相等，且这些发射功率之和为E-HICH的总功率。通过上述方式，即能够在E-HICH上进行下行波束形成，从而提高E-HICH的接收性能。

附图说明

图1为本发明中宏蜂窝环境下E-HICH的下行波束形成方法流程图。

图2为本发明中室内覆盖环境下E-HICH的下行波束形成方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的基本思想是：当E-HICH上只承载一个UE的signature序列时，直接采用该UE的EBB权矢量对E-HICH进行波束形成。当E-HICH上承载多个UE的signature序列时，E-HICH上是否进行波束形成需要根据具体情况确定。

具体地，在宏蜂窝条件下，本发明的E-HICH下行波束形成方法分两种情况。

其中，当只有一个UE在E-HICH上时，直接采用该UE的波束形成权矢量，对E-HICH进行波束形成。

当多个UE共享E-HICH时，下行波束形成方法如图1所示，包括：

步骤11，基站利用共享E-HICH的各个用户设备UE的上行信道接收信号确定各个UE的波束形成权矢量；

步骤12，基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行E-HICH的下行波束形成，若是，则执行步骤12，否则执行步骤13。

步骤13，将所有UE的波束形成权矢量的均值的归一化权矢量作为E-HICH的波束形成矢量，进行下行波束形成。

步骤14，利用广播波束作为E-HICH的权矢量进行E-HICH的波束形成。

在室内覆盖环境下，本发明的E-HICH下行波束形成方法分两种情况。

其中，当只有一个UE时，确定该UE所在的楼层，通过该UE所在楼层的每根天线将只承载该UE的信号的E-HICH信号发送出去。每个天线的E-HICH发射功率相等，所有天线发射功率之和等于E-HICH的总功率，该功率由RNC配置给NodeB。

当多个UE共享E-HICH时，下行波束形成方法如图2所示，包括：

步骤21，将共享E-HICH的所有UE进行分组，并确定每组对应的天线。

步骤22，对于任一组UE，基站由该组中每个UE在E-HICH上发送的符号序列，得到该组中所有UE发送的符号序列的和序列。

步骤23，通过所述任一组对应的每根天线将该组UE符号序列的和序列发送出去。

其中，每个天线的E-HICH发射功率相等，所有天线发射功率之和等于E-HICH的总功率。该功率由RNC配置给NodeB。

下面通过具体实施例说明不同环境下本发明的E-HICH下行波束形成方法。其中，本发明实施例中以通过基于特征向量(EBB)方法得到的波束形成矢量-EBB权矢量为例进行说明。事实上，还可以采用其他方发获得UE的下行波束形成矢量。

在宏蜂窝情况下，E-HICH的DLBF优选地分为两种情况。

当E-HICH承载一个UE的signature序列时，采用由该UE的上行信道接收信号所确定的该UE的最新EBB权矢量进行E-HICH的DLBF。

具体确定UE最新的EBB权矢量的方式可以为：设UE在第n个子帧有多个上行信道，每个上行信道都可以由EBB算法生成一个EBB权矢量。由于NodeB生成EBB权矢量的时延，在第n个子帧生成的EBB权矢量将用于第(n+Dul)个子帧的下行信道的波束形成。因此，在进行第n+Dul子帧的E-HICH的DLBF的时候，采用该UE的上行信道在第n个子帧生成的EBB权矢量。当该UE在第n个子帧有多个上行信道时，对应每个上行信道生成一个EBB权矢量，E-HICH可以将SNR最大的上行信道生成的EBB权矢量，或任意采用一个EBB权矢量作为该UE的E-HICH的波束形成矢量。

当E-HICH承载多个UE的signature序列时，需要首先对是否进行下行波束形成进行判断，之后若确定进行下行波束形成，则将所有UE的EBB权矢量均值的归一化权矢量作为E-HICH的波束形成矢量，即将 $w=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i}{\left|\right|\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i\left|\right|}$ 作为E-HICH的波束形成矢量，其中，N为共享E-HICH的UE总数，w_i是E-HICH上第i个UE的EBB权矢量。

具体地，基站利用共享E-HICH的各个UE的上行信道接收信号确定每个UE各自的EBB权矢量，其中，对于任意UE，确定其EBB权矢量的方法与上述单UE情况下确定EBB权矢量的方法相同，即将该UE的SNR最大的上行信道生成的EBB权矢量，或任意采用一个EBB权矢量作为所述任意UE的E-HICH的波束形成矢量。接下来，设广播波束为w′，E-HICH上所有UE中第i个UE的EBB权矢量为w(i)，则可以通过下述方式确定是否进行下行波束形成：

对每个UEi，如果均满足‖w^Hw(i)‖²≥‖w′^Hw(i)‖²，则采用DLBF，并将 $w=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i}{\left|\right|\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i\left|\right|}$ 作为E-HICH的波束形成矢量，其中，N为共享E-HICH的UE总数；否则，不采用DLBF，直接将广播波束作为发送E-HICH的权矢量进行E-HICH信号发送。

上述即为本发明中宏蜂窝环境下，E-HICH的下行波束形成方法。通过上述具体实施方式可见，本发明中在宏蜂窝环境下，针对单个UE和多个UE两种情况，分别给出了下行波束形成的具体方式，使得在满足预设条件下，可以进行E-HICH的下行波束形成，从而可以利用下行波束形成提高E-HICH的接收性能。

下面介绍在室内覆盖环境下，本发明中E-HICH的下行波束形成方法的具体实现。

在室内覆盖情况下，多根天线覆盖多个楼层。通常，每个楼层有一到三根天线。如果多个楼层属于同一个小区，但是不同楼层之间的隔离度足够大，在某一个楼层的天线的接收信号主要由该楼层的UE的发送信号构成，其他楼层的UE的发送信号的泄露信号很微弱，可以看成很小的干扰。这种情况下E-HICH的DLBF同样优选分为两种情况。

当E-HICH承载一个UE的signature序列时，采用由该UE的上行信道接收信号确定该UE所在的楼层，然后只通过UE所在楼层的每根天线发送该UE的E-HICH信号。具体地讲，假设楼层m有Nm根天线，如果该UE只在楼层m的Nm个天线上有信号，其他楼层的天线上没有该UE的信号或信号很弱，就可以确定该UE在楼层m。然后确定该UE在E-HICH上发送的符号序列。设该UE发送的符号序列为S(i)＝As(i)，其中，s(i)，i＝1，2，……，44由该UE的signature序列和8个空闲比特经过QPSK调制而成的符号序列，A表示由该UE的发射功率确定的发送信号的幅度，如果该UE的发射总功率为p，楼层m的天线数目为Nm，则： $A=\sqrt{\frac{p}{\mathrm{Nm}}}.$ 最后，按照E-HICH的信道码和小区扰码对该符号序列S(i)＝As(i)进行扩频和加扰，加上Midamble域信号，形成E-HICH信号，通过该UE所在楼层的每个天线将E-HICH发送出去。每根天线发送的E-HICH信号为：S(i)＝As(i)。

当E-HICH承载多个UE的signature序列时，将所有UE进行分组。更详细地，首先根据UE的上行信道接收信号确定UE所在的楼层，具体方式如前所述。同一个E-HICH上的UE可以按照所在楼层的不同进行分组。一个楼层上的UE属于同一组；不同楼层的UE属于不同的组；每组对应的天线即为覆盖该组所有UE的天线。特别地，当存在位于两层之间的UE时，将位于该两层的所有UE分为同一组；将其他UE中位于同层的分为同一组。例如，UE1和UE2分别位于1、2层，UE3位于1、2层之间，UE4和UE5分别位于4、5层，则可以将UE1、UE2和UE3分为一组，对应1层和2层的天线，将UE4分为一组，对应3层的天线，将UE5分为一组，对应4层的天线。

按照上述方法，可以确定每个UE所在的楼层，将UE分组，并确定每组对应的接收天线。假设分成K组。

下面针对K组中的第k组，说明如何通过第k组UE对应的天线发送该组UE在E-HICH上的信号。

假设该组内有N_k个用户，该组UE对应N(k)根天线。

首先，确定该组中第n个UE在E-HICH上发送的符号序列。由该UE在E-HICH上的signature序列和发射功率可以确定该UE发送的符号序列，设该符号序列为：S(k，n，i)＝A(k，n)s(k，n，i)，其中，s(k，n，i)，i＝1，2，…，44由该UE的signature序列和8个空闲比特经过QPSK调制而成的符号序列，A(k，n)表示由该UE的发射功率确定的发送信号的幅度，如果该UE的发射总功率为p(k，n)，第k组对应的天线数目为N(k)，则： $A(k,n)=\sqrt{\frac{p(k,n)}{N\left(k\right)}}.$

然后，确定该组内所有UE发送的符号序列的和序列为： $S(k,i)=\underset{n=1}{\overset{\mathrm{Nk}}{\mathrm{\Σ}}}A(k,n)s(k,n,i),$ N_k为第k组的UE总数。

最后，通过该组UE所在楼层的所根天线将 $S(k,i)=\underset{n=1}{\overset{\mathrm{Nk}}{\mathrm{\Σ}}}A(k,n)s(k,n,i)$ 发送出去，每根天线发送的E-HICH信号均为： $S(k,i)=\underset{n=1}{\overset{\mathrm{Nk}}{\mathrm{\Σ}}}A(k,n)s(k,n,i),$ 每根天线的E-HICH发射功率相等，所有天线发射功率之和等于E-HICH的总功率。

至此，室内覆盖环境下E-HICH的下行波束形成方法流程结束。通过上述具体实施方式可见，本发明中在室内覆盖环境下，针对单个UE和多个UE两种情况，分别给出了下行波束形成的具体方式，使得室内覆盖情况下E-HICH的检测能够得到提高。

以上为本发明中针对宏蜂窝和室内覆盖环境进行的E-HICH下行波束形成方法，对于其他与宏蜂窝或室内覆盖环境相类似的信道环境下，也可以采用对应的E-HICH下行波束形成方法，以提高E-HICH的接收性能，这里就不再一一列举。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种E-HICH的下行波束形成方法，其特征在于，该方法包括：

当多个用户设备UE共享E-HICH时，基站利用共享E-HICH的各个UE的上行信道接收信号确定各个UE的波束形成权矢量；

基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行下行波束形成，若是，则将所有UE的波束形成权矢量均值的归一化矢量作为E-HICH的波束形成矢量，进行下行波束形成；否则，利用广播波束作为发送符号序列的权矢量进行数据发送；

其中，所述基站根据所有UE的波束形成权矢量判断是否进行下行波束形成包括：

计算所有UE的波束形成权矢量的均值的归一化矢量w；

若所有UE均满足‖w^Hw(i)‖²≥‖w′^Hw(i)‖²，则判定进行下行波束形成，否则判定不进行下行波束形成；其中，w(i)为第i个UE的波束形成权矢量，w′为所述第i个UE的广播波束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当E-HICH上只承载一个UE的signature序列时，基站利用UE的上行信道接收信号确定该UE的波束形成权矢量，并将其作为E-HICH的波束形成矢量进行下行波束形成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用UE的上行信道接收信号确定该UE的波束形成权矢量包括：

利用UE的每个上行信道接收信号确定一个波束形成权矢量；将利用SNR最大的上行信道而确定的波束形成权矢量或者利用任意一个上行信道而确定的波束形成权矢量作为该UE的波束形成权矢量。

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