CN101841849B - 正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法，包括：协同用户终端发送上行数据信号，主、从基站均进行接收，从基站从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同用户数据信号，并发送给主基站；主基站判断来自从基站的协同数据信号是否进行了解多天线处理，若是，则将直接来自用户终端的已进行解多天线处理的协同用户数据信号与来自从基站的对应协同用户数据信号合并，然后进行解调解码，若否，则将直接来自用户终端的协同用户数据信号与来自从基站的协同用户数据信号进行合并，然后进行解多天线处理、解调解码。本发明同时公开了一种正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站。本发明获得了很好的上行协同增益。

Description

正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法及基站

技术领域

本发明涉及一种正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)系统中上行协同数据的处理方法以及应用于上行协同数据的处理方法中的基站。

背景技术

随着高级长期演进(LTE-A，Long Term Evolution Advanced)需求的提出，人们对小区平均频谱效率和小区边缘频谱效率越来越重视，相比较而言，小区边缘的频谱效率最受人们关注，这主要是因为LTE-A系统的上下行都是以OFDM或OFDM的某种变形为基本多址复用方式的频分系统，与传统的以码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)为基本多址复用方式的无线通信系统不同，LTE-A系统没有处理增益，小区内部因为完全频分正交，几乎没有干扰问题，但在小区边缘处的干扰处理相对棘手。小区边缘用户距离多个相邻小区的天线距离相差不大，最易受到干扰而影响性能。若能够利用多个小区的不同天线为小区边缘的用户同时提供服务，则不但避免了小区间的干扰，还能充分发挥多天线增加空间维的优势，使得系统的容量和性能得到大幅提升。

协同多点传输正是在此背景下提出的。协同多点传输是使用多个小区的不同天线为小区边缘的用户同时提供服务，由于采用多天线技术，能增加空间维的信息，使得系统的容量和性能得到大幅度的提升。由于用户信息的发射在空间上分散为多个传输点，这些传输点又互相配合，能实现对功率、频率和空间资源的最佳配置，从而既能实现对干扰的抑制，又能实现可靠和高容量的链路性能。

协同多点传输中，通常由若干个节点构成一个协同组，共同为小区边缘用户提供协作传输。协同组中有一个主节点，是为用户提供协同多点传输的主控节点，可以由用户当前的服务节点充当。主节点决定了协同组成员的选择、协同资源的调度、协同方式的抉择。协同组中其他参与协同的节点均作为从节点。这里，主、从节点一般是指基站，主、从基站间通过有线接口进行用户数据、控制信令的传输。

如果从基站把从用户终端收到的上行数据信号不加任何处理，全部发给主基站，虽然对从基站来说省去了基带处理，但对主、从基站间接口的传输能力而言将是挑战，并且，从基站直接传输未经处理的基带数据信号时，将会携带大量的非协同用户数据，对主基站而言，这些非协同用户数据没有任何意义。当系统带宽为20M时，根据LTE系统上行75Mbps的峰值速率，当采用3/4的编码率，8倍过采样率时，要求达到0.8Gbps的数据传输速率，若按照LTE-A的要求，系统带宽扩展为100M，上行采用双流，则数据传输速率将达到8Gbps，这将对基站间的接口来说将是非常大的负荷，如果从基站给主基站传输如此高速率的数据，主基站的基带处理可能跟不上。

在一个基站为协同用户提供协同传输时，同时还会为其他非协同用户提供单小区传输，从而无论是协同组中的主基站还是从基站，其收到的上行用户数据均包括协同用户数据和非协同用户数据。目前一致认为，对上行协同用户数据做合并能获得上行协同增益，但这只是一个比较粗略的想法，具体如何实现尚无定论。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法及基站，能较好地实现协同数据信号的处理，从而获得较好的上行协同增益。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法，包括：

从基站从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，并发送给主基站，所述主基站将所接收的所述从基站的协同数据信号与所述用户终端的协同数据信号进行合并。

优选地，从基站从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，具体为：

若为协同用户划定了专用资源，所述从基站从所述专用资源上接收到的所有数据信号均为协同数据信号，否则所述从基站对接收到的数据信号进行解多天线处理后，查找出协同数据信号。

优选地，所述用户终端使用专用资源发送协同数据时，所述从基站发给所述主基站的数据信号为解多天线处理之前的频域信号，或为经解多天线处理之后的协同数据的软信息；

所述用户终端未使用专用资源发送协同数据时，所述从基站发给所述主基站的数据信号为解多天线处理之后协同数据的软信息。

优选地，所述方法还包括：

若所述从基站发送给所述主基站的数据信号尚未进行解多天线处理，则由所述主基站进行解多天线处理，所述主基站需要获得所述协同用户分别到从基站、主基站的信道信息。

优选地，由所述从基站进行所述用户终端与所述从基站之间上行信道的估计，并将所估计的上行信道参数发送至所述主基站；或者，所述主基站根据所述用户终端与所述从基站之间上行导频、所述从基站所转发的协同数据信号，对所述用户终端与所述从基站之间的上行信道进行信道估计。

优选地，所述主基站将所接收的所述从基站的协同数据信号与所述用户终端的协同数据信号进行合并，具体为：

将直接来自所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号与来自从基站的所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号进行合并。

一种正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站，包括：

协同数据信号分离单元，用于从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号；

发送单元，用于在所述基站作为从基站时向主基站发送分离出的协同数据信号；

判断单元，用于在所述基站作为主基站时判断来自从基站的所述用户终端的协同数据信号是否进行了解多天线处理，若是则直接触发信号合并单元；若否则触发解多天线处理单元；

信号合并单元，用于在所述基站作为主基站时将直接来自所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号与来自从基站的所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号进行合并；

信道估计单元，用于根据所接收到的上行协同数据信号以及所述用户终端与基站之间上行导频进行上行信道的估计；

解多天线处理单元，用于根据所述信道估计单元估计的信道将所述协同数据信号分离单元分离出的协同数据信号进行解多天线处理；以及

解调解码单元，用于在所述基站作为主基站时对所述解多天线处理单元处理后的协同数据信号进行解调解码。

优选地，所述协同数据信号分离单元从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，具体为：

所述用户终端使用专用频带资源发送协同数据时，所述协同数据信号分离单元将侦听所述专用频谱得到的数据信号作为协同数据信号；所述用户终端未使用专用频带资源发送协同数据时，触发解多天线处理单元对所接收的上行数据信号进行解多天线处理，并根据所述用户终端的标识信息查找出协同数据信号。

优选地，所述用户终端使用专用频带资源发送协同数据时，所述发送单元将所述协同数据信号分离单元得到的协同数据信号直接发送，或发送所述解多天线处理单元进行解多天线处理后的协同数据信号。

本发明中，进行上行协同数据的处理时，从基站接收到用户终端的数据信号后，首先分离出其中的协同数据信号，仅将协同数据信号发送给主基站，大大降低了主、从基站间的数据传输量。在对协同数据信号进行处理时，主从基站之间协同处理，获得了很好的上行协同增益。

附图说明

图1为本发明正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法的流程图；

图2为本发明中用户终端使用专用频带资源发送协同数据时上行协同数据的处理示意图；

图3为本发明中用户终端使用非专用频带资源发送协同数据时上行协同数据的处理示意图；

图4为本发明正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：进行上行协同数据的处理时，从基站接收到用户终端的数据信号后，首先分离出其中的协同数据信号，仅将协同数据信号发送给主基站，大大降低了主、从基站间的数据传输量。在对协同数据信号进行处理时，主从基站之间协同处理，获得了很好的上行协同增益。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法的流程图，如图1所示，本发明正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法包括以下步骤：

步骤101：从基站从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，并发送给主基站。

用户终端处于多个基站的小区覆盖下时，通信系统为用户终端采用协同传输方式，为区别普通用户终端，参与协同通信的用户终端被称为协同用户终端，参与协同通信的基站中，其中一个为主基站，其余的为从基站。主基站对协同用户终端做出上、下行资源分配决定后，直接通知协同用户终端，同时通知各从基站，由从基站并通知协同用户终端。协同用户终端有上行数据要传输时，利用主基站所分配的上行资源进行传输。如果分给协同用户终端的上行资源为专用的频带资源，那么该专用频带资源上不再复用非协同数据，则从基站在对专用频带资源上接收的数据信号进行完OFDM解调处理后就可分离出协同数据信号；如果分给协同用户终端的上行资源并非专用频带资源，即其上还复用有非协同用户终端的数据，那么从基站对接收到上行数据信号在进行完OFDM解调处理后仍不能分离出协同数据信号，必须对数据信号进行解多天线处理后才能分离出复用相同资源的协同数据信号。

用户终端使用专用频带发送协同数据信号时，从基站侦听所述专用频带，对从所述专用频带接收到的用户终端的数据信号进行OFDM解调处理，变时域子帧为时、频二维上的数据信号，即得到对应协同用户终端上行资源的协同数据信号。如果用户终端不是使用专用频带发送协同数据信号时，则从基站将所侦听到的用户终端的数据信号进行OFDM解调处理，然后进行解多天线处理，根据协同用户终端的标识信息从经解多天线处理后的协同数据信号中分离出协同数据信号。从基站级联所述协同用户终端的所有协同数据信号，并将级联后的所述协同用户终端的所有协同数据信号发送给主基站，如前所述，这里的级联后的所述协同用户终端的所有协同数据信号可以是未经解多天线处理后的协同数据信号，也可以是经解多天线处理后的协同数据信号。在进行解多天线处理时，从基站需估计所述协同用户终端与所述从基站之间的上行信道特性，即进行信道估计。从基站根据所述协同用户终端与所述从基站之间的上行导频以及所接收到的上行数据信号即能实现上行信道的估计，本发明并不限定上行信道的估计方式。本领域技术人员应当理解，解多天线处理是OFDM系统中的成熟技术，这里不再赘述其实现细节。

如果从基站发送给主基站的是解多天线处理之前的协同数据信号，则主基站在对从基站发送的数据信号进行解多天线处理时，需要知道从基站到协同用户终端的信道特性。从基站把自身信道估计出所述协同用户终端到所述从基站的上行信道特性发送给主基站；从基站也可以仅向主基站发送所述协同用户终端到所述从基站的上行的导频信息，由主基站根据所接收的协同数据信号进行所述协同用户终端到所述从基站的上行信道的估计。

如果协同用户终端所分配的上行资源为专用频带资源，从基站可以直接将经过OFDM解调后的所述协同用户终端的所有协同数据信号直接发送给主基站，也可以对协同数据信号进行解多天线处理后再发送主基站。

步骤102：主基站将所接收的所述从基站的协同数据信号与所述用户终端的协同数据信号进行合并。

主基站判断来自所述从基站的所述用户终端的协同数据信号是否进行了解多天线处理，若是，则将直接来自所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号与来自所述从基站的所述用户终端的协同数据信号进行合并，然后进行解调解码，若否，则根据信道估计结果，先对直接来自所述用户终端的协同数据信号以及来自所述从基站的所述用户终端的协同数据信号分别进行解多天线处理，然后再对解多天线处理后的来自所述用户终端的协同数据软信息以及来自所述从基站的所述用户终端的协同数据软信息进行合并，合并后进行解调解码。其中，经过解多天线处理的协同数据信号即是本发明所述的协同数据软信息。在进行解多天线处理时，如果主基站接收到了来自各从基站所估计的协同用户终端到从基站的上行信道，则直接利用所接收到的估计上行信道进行解多天线处理，如果接收到来自各从基站的协同用户终端与从基站之间的上行导频信息，则利用所接收到的上行导频信息对协同用户终端与从基站之间的上行信道进行信道估计。

以下通过示例，进一步阐明本发明的技术方案。

图2为本发明中用户终端使用专用频带资源发送协同数据时上行协同数据的处理示意图，如图2所示，从基站中包括射频接收单元、OFDM解调单元、信道估计单元等，主基站中包括射频接收单元、OFDM解调单元、解多天线处理单元、解调解码单元等，协同用户终端利用专用频带资源向主、从基站发送上行协同数据信号；主、从基站利用射频接收单元接收上行协同数据信号，利用OFDM解调单元对接收到的上行协同数据信号进行移除循环前缀、同步、频率校正后，利用快速傅立叶变换进行OFDM解调，将收到的时域信号变为时频资源上的频域信号，从而得到专用频带资源上的协同数据信号。

从基站将专用频带资源上的协同数据信号通过主、从基站间的接口发送给主基站。因为非协同用户不使用专用频带资源，因此该专用频带资源上只承载协同用户终端的协同数据信号。同时，从基站估计出自身到协同用户终端的上行信道信息，并传输给主基站。

主基站将各从基站、协同用户终端发送的OFDM解调处理完成后的上行协同数据信号利用解多天线处理单元进行解多天线处理，对解多天线处理后的各从基站发送的协同用户软信息、协同用户终端直接发送的协同用户软信息进行合并，得到合并后的协同用户数据信号。

主基站利用解调解码单元对合并后的协同数据信号进行解调、解码处理，最终得到协同数据。

本示例中，主、从基站配置两根接收天线，用户终端配置一根发射天线。从基站发送给主基站的协同数据信号为专用频带资源上的频域信号，具体传输方式如表1所示：

天线1接收协同用户终端1的专用频带资源频域信号

天线2接收协同用户终端1的专用频带资源频域信号

天线1接收协同用户终端2的专用频带资源频域信号

天线2接收协同用户终端2的专用频带资源频域信号

表1

对于一个协同用户终端的数据信号，按各接收天线收到的频域信号分别传输，之后再级联第二个协同用户终端的数据信号，以此类推。

从基站除向主基站传输协同数据信号之外，还要把自身到协同用户终端的上行信道信息传输给主基站，按照传输数据信号时各协同用户终端的先后次序，依次传输其上行信道信息。

图3为本发明中用户终端使用非专用频带资源发送协同数据时上行协同数据的处理示意图，如图3所示，从基站中包括射频接收单元、OFDM解调单元、解多天线处理单元等，主基站中包括射频接收单元、OFDM解调单元、解多天线处理单元、解调解码单元等，协同用户终端在所分配的协同资源上向主、从基站发送上行数据信号，该协同资源上同时还复用有其他非协同用户终端的数据。

主、从基站通过射频接收单元接收用户终端的上行数据信号，利用OFDM解调单元对接收到的上行数据信号在进行移除循环前缀、符号同步、频率校正后，利用快速傅立叶变换进行OFDM解调，接着利用解多天线处理单元对上行数据信号再进行解多天线处理，得到数据信号。在协同用户终端与非协同用户终端复用相同资源的情况下，只有经过解多天线处理完成后，才能根据用户终端的标识信息分离出协同数据信号和非协同数据信号。

从基站将分离出来的协同数据信号通过主、从基站间的接口发送给主基站。从基站级联各协同用户终端的协同数据信号后再发送给主基站。

主基站将各从基站、协同用户终端直接发送的经解多天线处理后的协同数据信号进行合并。

主基站对合并后的协同数据信号进行解调、解码处理，最终得到协同数据。

因从基站向主基站传输的已经是经解多天线处理后的信号，所以从基站无需再向主基站传输自身到协同用户终端的上行信道信息。

本示例中，因协同资源不仅仅被协同用户终端使用，还可被非协同用户终端使用，在从基站对所接收的数据信号进行完OFDM解调处理后，无法分离出协同资源上的协同数据信号，在主、从基站完成解多天线处理后，才能分离出协同资源上的协同数据信号，这时只把协同数据信号通过主、从基站间的接口发送给主基站，不但能使主基站获得协同数据信号的合并增益，而且减轻了主、从基站间接口的传输负载。

图4为本发明正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站的组成结构示意图，如图4所示，本发明正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站包括协同数据信号分离单元40、发送单元41、判断单元42、信号合并单元43、信道估计单元44、解多天线处理单元45和解调解码单元46，其中，协同数据信号分离单元40用于从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号。发送单元41用于在所述基站作为从基站时发送分离出的协同数据信号。判断单元42用于在所述基站作为主基站时判断来自从基站的所述用户终端的协同数据信号是否进行了解多天线处理，若是则直接触发信号合并单元43；若否则触发解多天线处理单元45。信号合并单元43用于在所述基站作为主基站时将直接来自所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号与来自从基站的所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号进行合并。信道估计单元44用于根据所接收到的上行协同数据信号以及所述用户终端与基站之间上行导频进行上行信道的估计。解多天线处理单元45用于根据信道估计单元44估计的信道将协同数据信号分离单元40分离出的协同数据信号进行解多天线处理；解调解码单元46用于在所述基站作为主基站时对信号合并单元43处理后的协同数据信号进行解调解码。

本领域技术人员应当理解，本发明正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站即是从基站，同时又是主基站，在进行协同通信时，由系统设定其中的主基站。本领域技术人员应当理解，本发明的正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站是应用于图1所示的正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法而设计的，图4所示基站中的各处理单元的实现功能可参照图1至图3的相关描述而理解。图4所示基站中的各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。

以上所述，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。

Claims (8)

1.一种正交频分复用系统中上行协同数据的处理方法，其特征在于，包括：

从基站从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，并发送给主基站，所述主基站将所接收的所述从基站的协同数据信号与所述用户终端的协同数据信号进行合并；其中，

所述主基站将所接收的所述从基站的协同数据信号与所述用户终端的协同数据信号进行合并，具体为：

将直接来自所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号与来自从基站的所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号进行合并。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从基站从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，具体为：

若为协同用户划定了专用资源，所述从基站从所述专用资源上接收到的所有数据信号均为协同数据信号，否则所述从基站对接收到的数据信号进行解多天线处理后，查找出协同数据信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用户终端使用专用资源发送协同数据时，所述从基站发给所述主基站的数据信号为解多天线处理之前的频域信号，或为经解多天线处理之后的协同数据的软信息；

所述用户终端未使用专用资源发送协同数据时，所述从基站发给所述主基站的数据信号为解多天线处理之后协同数据的软信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述从基站发送给所述主基站的数据信号尚未进行解多天线处理，则由所述主基站进行解多天线处理，所述主基站需要获得所述协同用户分别到从基站、主基站的信道信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，由所述从基站进行所述用户终端与所述从基站之间上行信道的估计，并将所估计的上行信道参数发送至所述主基站；或者，所述主基站根据所述用户终端与所述从基站之间上行导频、所述从基站所转发的协同数据信号，对所述用户终端与所述从基站之间的上行信道进行信道估计。

6.一种正交频分复用系统中处理上行协同数据的基站，其特征在于，包括：

协同数据信号分离单元，用于从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号；

发送单元，用于在所述基站作为从基站时向主基站发送分离出的协同数据信号；

判断单元，用于在所述基站作为主基站时判断来自从基站的所述用户终端的协同数据信号是否进行了解多天线处理，若是则直接触发信号合并单元；若否则触发解多天线处理单元；

信号合并单元，用于在所述基站作为主基站时将直接来自所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号与来自从基站的所述用户终端的已进行解多天线处理的协同数据信号进行合并；

信道估计单元，用于根据所接收到的上行协同数据信号以及所述用户终端与基站之间上行导频进行上行信道的估计；

解多天线处理单元，用于根据所述信道估计单元估计的信道将所述协同数据信号分离单元分离出的协同数据信号进行解多天线处理；以及

解调解码单元，用于在所述基站作为主基站时对所述解多天线处理单元处理后的协同数据信号进行解调解码。

7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述协同数据信号分离单元从接收到的用户终端的数据信号中分离出协同数据信号，具体为：

所述用户终端使用专用频带资源发送协同数据时，所述协同数据信号分离单元将侦听所述专用频谱得到的数据信号作为协同数据信号；所述用户终端未使用专用频带资源发送协同数据时，触发解多天线处理单元对所接收的上行数据信号进行解多天线处理，并根据所述用户终端的标识信息查找出协同数据信号。

8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，所述用户终端使用专用频带资源发送协同数据时，所述发送单元将所述协同数据信号分离单元得到的协同数据信号直接发送，或发送所述解多天线处理单元进行解多天线处理后的协同数据信号。

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