CN101808404A - Tdd hsupa系统中结合sdma后的数据解调方法、基站和系统 - Google Patents

Abstract

TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法、基站和系统。一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法，包括：接收用户终端发来的多天线数据；利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。利用本发明，可以在UE分配相同的导频资源时，仍保证实现数据解调。

Description

TDD HSUPA系统中结合SDMA后的数据解调方法、基站和系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种TDD HSUPA系统中结合空分多址接入后的数据解调方法、基站和系统。

背景技术

SDMA(Spatial Division Multiple Access)即空分多址接入技术，其能提高小区的数据传输速率和系统总吞吐量。具体的，SDMA技术利用多天线所提供的空间自由度，对占用相同资源(如时隙、码道、频率等资源)的多个用户终端(User Equipment，UE)进行区分，从而实现多个UE的数据收发。

在对SDMA的研究中，发现实现SDMA的方式与采用的多天线技术有关，例如与智能天线技术有关。在采用智能天线阵列的技术中，使用多波束赋形技术进行多UE的空分，将多个赋形的主波束对准占用相同资源的UE进行数据收发。波束赋形技术的两个重要应用一方面直接通过波束赋形提高期望UE的信干比，借以提高系统的性能或频谱利用率；另一方面通过波束赋形可以对有限的频谱资源进行复用。

现有长期演进(Long Term Evolution，LTE)技术中已有实现SDMA的方案，其采用一种灵活的导频分配方式实现。换句话说，进行SDMA的UE被分配不同的导频。具体的，上行中实现SDMA的方法可以如图1所示，包括如下：

S110：基站利用每个UE的导频做信道估计。

这里，不同UE的导频不同。这样，基于每个UE的导频，可以得到各UE的信道估计。得到信道估计后，可以获得UE与基站之间的信道衰落，从而在后续解码数据流等过程中进行解相关等的处理。

S120：基站利用各UE的信道估计，通过一些常用的UE分组算法来对小区内UE进行分组，其中相关性小的UE划分为一组SDMA，基站为每组UE分配相同的时隙、码道和频率等资源。

相关性可以反映UE之间的干扰特性，相关性越小，则说明UE之间的干扰越小。把相关性小的UE划分至一组SDMA中，有利于系统性能提升。

S130：基站通过下行控制信道将分配的时隙码道等资源通知UE。

S140：UE在通知的资源上发送上行数据，其中，同一组SDMA的UE占用相同资源来发送上行业务信道。

S150：基站在相应的时隙码道上接收并解码上行数据流。

上述过程中，需要为每个UE分配完全不同的导频资源，即使其使用完全相同的时隙、码道和频率资源。

在时分双工(Time Division Duplex，TDD)高速分组接入(High SpeedPacketAccess，HSPA)技术中延用了智能天线技术，这使得TDD系统具备了应用SDMA的基础，同时，日益增长的UE数量带来的高速率大容量的需求，也使得SDMA具有了应用前景。

但是，在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术中存在以下问题：

TDD高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access，HSUPA)技术中，导频与Midamble码有关。利用UE的导频做信道估计，即是基于Midamble码来实现的。而现有规范中，规定为每个小区分配1个基本Midamble码，相同小区相同时隙的不同UE使用的Midamble码，由同一基本Midamble码经循环移位后产生。Midamble码即训练序列，用于接收端的信道估计、功率控制、同步调整、波束赋形等，在每个常规时隙的中间发送，长度是144个码片。Midamble码的分配具体包括Default分配方式，即每个Midamble码移位与码道资源进行默认的绑定。例如当每个移位为16个码片时，一个基本Midamble码共可派生出8个Midamble码移位，那么每个Midamble码移位对应着2个扩频因子SF＝16的码道，这在规范中已经规定了各种移位情况下的默认关系，同一码组的信道化码不能分配给不同的UE使用，即不同的UE不能使用相同Midamble码。

可见，对于TDD HSUPA系统，当Midamble码采用default分配方式进行分配时，UE所使用的导频资源和其使用的码道资源是绑定的，因而进行空分复用的UE如果使用相同的时隙、码道和频率资源，则必然会使用相同的导频资源。这样一来，在基站侧，多个进行空分复用的UE的信道估计就会落在同一个窗里，从而无法区分，这样就会导致基站数据无法解调。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种TDD HSUPA系统中结合空分多址接入后的数据解调方法、基站和系统，以在TDD HSUPA系统中实现SDMA的过程中，在UE分配相同的导频资源时仍然能够保证实现解调。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种TDD HSUPA系统中结合空分多址接入后的数据解调方法、基站和系统是这样实现的：

一种TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的方法，包括：

获得用户终端的上行伴随信道估计；

利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组，并为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源；

将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端。

一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法，包括：

通过多天线接收用户终端发来的数据；

利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；

利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；

将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

一种TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的基站，包括：

上行伴随信道估计获得单元，用于获得用户终端的上行伴随信道估计；

分组单元，用于利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组；

资源分配单元，用于为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源；

通知单元，将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端。

一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的实现数据解调的基站，包括：

数据接收单元，用于接收用户终端发来的多天线数据；

赋形因子获取单元，用于利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；

单天线数据获取单元，用于利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；

解调单元，用于将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

一种系统，包括基站和用户终端，其中：

所述基站获得用户终端的上行伴随信道估计，利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组，并为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源，将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端；

所述用户终端在分配的时隙、码道和频率资源上传输上行数据；

所述基站还用于接收用户终端发来的多天线数据；利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，在TDD HSUPA系统中实现SDMA的过程中，由于基站为同一分组内的各用户分配相同的时隙、码道和频率资源，而码道和导频又具有绑定关系，因此，这些用户的导频相同。同时，本发明实施例中，采用的是上行伴随信道估计来计算各用户的赋形因子，进一步采用赋形因子等效用户的多天线数据为单天线数据，从而可以成功解调出用户的数据。这样，在TDD HSUPA系统中实现SDMA的过程中，尽管UE分配相同的导频资源，仍然能够保证实现解调。

附图说明

图1为现有的长期演进技术中上行实现SDMA的方法流程图；

图2为本发明TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的方法实施例的流程图；

图3为本发明TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法实施例的流程图；

图4为本发明TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的基站实施例的框图；

图5为本发明TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的实现数据解调的基站实施例的框图；

图6为本发明TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的实现数据解调的基站实施例的另一框图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种TDD HSUPA系统中结合空分多址接入后的数据解调方法、基站和系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

首先介绍本发明一种TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的方法实施例，如图2所示，包括：

S210：获得UE的上行伴随信道估计。

在TDD HSUPA中，各UE通过时分(即在不同的时隙码道共享的方式)的方式发射上行伴随信道，或者通过码分的方式同时(即各UE的上行伴随信道占用不同的扩频码道，此时对应不同的midamble窗)发射上行伴随信道。对于采用前一种方式，基站可以在不同时刻获得各UE的上行伴随信道估计，对于采用后一种方式，基站可以在同一时刻获得各UE的上行伴随信道估计。

在TDD HSUPA中，信道估计的基本原理是利用发送的midamble码作为导频，通过在接收端做解卷积运算得到的。

S220：利用UE的上行伴随信道估计对小区内的UE分组，并为同一组UE分配相同的时隙、码道和频率资源。

比如可以采用UE的来波方向(Direction Of Arrival，DOA)算法进行分组，即，首先通过得到UE的上行伴随信道估计，采用常用的DOA估计方法，估计得到各UE的DOA，然后两两计算UE的DOA差的绝对值，这个值越大，说明这两个UE之间的干扰较小，从而可以将这两个UE分为一组，进行空分复用。

S230：将分配的时隙、码道和频率资源通知给UE。

这样，UE可以得知基站分配的时隙、码道和频率资源，从而在后续过程中在分配的时隙、码道和频率资源上传输上行数据。

在上述TDD HSUPA系统中实现SDMA的过程中，由于为同一分组内的各用户分配相同的时隙、码道和频率资源，而码道和导频又具有绑定关系，因此，这些用户的导频相同，也就是说，S230之后，同一分组内的UE以相同的导频传输上行数据。

UE利用分配的时隙、码道和频率传输数据后，基站需要能够正确的检测和解调出上行传输的这些数据。以下给出本发明一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法实施例，如图3所示，包括：

S310：通过多天线接收UE发来的数据。

事实上，由于采用智能天线技术，基站通过多天线接收收据，而且，接收到的上行数据在一般情况下是多个上行空分UE的数据的叠加。

S320：利用空分UE的上行伴随信道估计计算该UE对应的赋形因子。

该步骤具体可以包括：

S321：根据所述UE的上行伴随信道估计计算各UE对应的空间协方差矩阵。

对于各UE来说，该步骤是根据各UE的不同上行伴随信道估计计算各UE对应的空间协方差矩阵。

S322：利用所述空间协方差矩阵计算所述UE的赋形因子。

具体的，利用协方差矩阵，可以采用基于最大功率的EBB算法或者基于最大载干比的EBB算法来计算所述UE的赋形因子。

S330：利用所述UE的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述UE的多天线数据等效成为所述UE的单天线数据。

对于各UE来说，该步骤利用各个UE的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，将接收到的UE的多天线数据等效成为各UE的单天线数据。

具体的，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，即相当于将接收到的所述UE的多天线数据等效成为所述UE的单天线数据。

S340：将所述UE的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述UE的数据。

以下以一个具体例子说明上述TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法的实施例。

假定两UE进行空分，基站得到的他们的上行伴随信道估计分别为h_d1和h_d2，分别为ka×W维矩阵，其中ka为天线个数，W为信道估计窗长，基站接收到的数据是上行空分UE数据的叠加，假设为：

d＝(d₁，d₂，…d_ka)^T

其中ka表示基站天线总数。那么具体步骤如下：

S1：根据h_d1，h_d2可以分别得到这两个UE的空间协方差矩阵为：

$R_{\mathrm{xx}1}=h_{d1}^H{h}_{d1},$ $R_{\mathrm{xx}2}=h_{d2}^H{h}_{d2};$

S2：利用协方差矩阵采用基于最大功率的，基于特征值分解的波束赋形(Eigen-value Based Beamforming，EBB)算法或者基于最大载干比的EBB算法分别计算出两个UE的赋形因子

S3：用w₁，w₂分别对接收到的数据进行合并，合并算法具体如下：假设某一时刻基站多天线接收到的增强上行物理信道(E-PUCH)数据为d＝(d₁，d₂，…d_ka)^T，那么，经过合并后的各UE的数据为

这样，经过处理后，接收到的各UE多天线数据可以等效成单天线的数据按照上述例子中，即，一UE的单天线数据为

另一UE的单天线数据为

上述解调方法实施例中，基站采用上行伴随信道估计来计算各用户的赋形因子，进一步采用赋形因子将用户的多天线数据等效为单天线数据，从而可以成功解调出用户的数据。这样，尽管UE分配相同的导频资源，仍然能够保证实现数据的解调。

以下介绍本发明一种TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的基站实施例，图4示出了该基站实施例的框图，如图4所示，包括：

上行伴随信道估计获得单元41，用于获得用户终端的上行伴随信道估计；

分组单元42，用于利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组；

资源分配单元43，用于为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源；

通知单元44，将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端。

优选地，所述基站中，所述分组单元42利用用户终端的上行伴随信道估计，根据来波方向DOA算法对小区内的用户终端分组。

以下介绍本发明一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的实现数据解调的基站实施例，图5示出了该基站实施例的框图，如图5所示，包括：

数据接收单元51，用于接收用户终端发来的多天线数据；

赋形因子获取单元52，用于利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；

单天线数据获取单元53，用于利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；

解调单元54，用于将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

优选地，所述基站中，所述赋形因子获取单元52，如图6所述，可以包括：

空间协方差矩阵计算单元521，用于根据所述用户终端的上行伴随信道估计计算各用户终端对应的空间协方差矩阵；

赋形因子计算单元522，利用所述空间协方差矩阵计算所述用户终端的赋形因子。

以下介绍本发明的系统实施例，包括基站和用户终端，其中：

所述基站获得用户终端的上行伴随信道估计，利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组，并为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源，将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端；

所述用户终端在分配的时隙、码道和频率资源上传输上行数据；

所述基站还用于接收用户终端发来的多天线数据；利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

由以上实施例可见，这样，在TDD HSUPA系统中实现SDMA的过程中，由于基站为同一分组内的各用户分配相同的时隙、码道和频率资源，而码道和导频又具有绑定关系，因此，这些用户的导频相同。同时，本发明实施例中，采用的是上行伴随信道估计来计算各用户的赋形因子，进一步采用赋形因子等效用户的多天线数据为单天线数据，从而可以成功解调出用户的数据。这样，在TDD HSUPA系统中实现SDMA的过程中，尽管UE分配相同的导频资源，仍然能够保证实现解调。

虽然通过实施例描绘了本发明实施例，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1.一种TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的方法，其特征在于，包括：

获得用户终端的上行伴随信道估计；

利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组，并为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源；

将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组，包括：

利用用户终端的上行伴随信道估计，根据来波方向DOA算法对小区内的用户终端分组。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法之后还包括：

用户终端在分配的时隙、码道和频率资源上传输上行数据。

4.一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的数据解调方法，其特征在于，包括：

通过多天线接收用户终端发来的数据；

利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；

利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；

将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子，包括：

根据所述用户终端的上行伴随信道估计计算各用户终端对应的空间协方差矩阵；

利用所述空间协方差矩阵计算所述用户终端的赋形因子。

6.一种TDD HSUPA系统中实现空分多址接入的基站，其特征在于，包括：

上行伴随信道估计获得单元，用于获得用户终端的上行伴随信道估计；

分组单元，用于利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组；

资源分配单元，用于为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源；

通知单元，将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端。

7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述分组单元利用用户终端的上行伴随信道估计，根据来波方向DOA算法对小区内的用户终端分组。

8.一种TDD HSUPA系统结合空分多址接入后的实现数据解调的基站，其特征在于，包括：

数据接收单元，用于接收用户终端发来的多天线数据；

赋形因子获取单元，用于利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；

单天线数据获取单元，用于利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；

解调单元，用于将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

9.如权利要求8所述的基站，其特征在于，所述赋形因子获取单元，包括：

空间协方差矩阵计算单元，用于根据所述用户终端的上行伴随信道估计计算各用户终端对应的空间协方差矩阵；

赋形因子计算单元，利用所述空间协方差矩阵计算所述用户终端的赋形因子。

10.一种系统，包括基站和用户终端，其特征在于：

所述基站获得用户终端的上行伴随信道估计，利用用户终端的上行伴随信道估计对小区内的用户终端分组，并为同一组用户终端分配相同的时隙、码道和频率资源，将分配的时隙、码道和频率资源通知给用户终端；

所述用户终端在分配的时隙、码道和频率资源上传输上行数据；

所述基站还用于接收用户终端发来的多天线数据；利用空分用户终端的上行伴随信道估计计算该用户终端对应的赋形因子；利用所述用户终端的赋形因子，对上行接收数据进行多天线赋形合并处理，从而将接收到的所述用户终端的多天线数据等效成为所述用户终端的单天线数据；将所述用户终端的单天线数据进行联合检测，并解调得到所述用户终端的数据。

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