CN102395137A - 一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。

Description

一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置。

背景技术

为了满足移动用户对语音和数据业务快速增长的需求，世界各地的通信运营商纷纷开始部署3G网络，中国也开始大规模部署TD-SCDMA的网络。3G技术相比于2G技术在传输速率上有很大的提升，但因为它工作在2GHz频段，其无线传播特性特别是建筑物穿透特性较之工作在900MHz、800MHz的GSM、IS-95系统要差，在3G网络部署后，原来2G系统中室外基站可以覆盖到的很多室内区域将成为盲区。而且，由于3G采用了CDMA技术，小区具有呼吸效应，一旦业务量较多，就会造成宏蜂窝小区覆盖范围的降低，导致室内服务质量下降。因此能够提高室内覆盖范围和服务质量的微蜂窝(Femtocell)接入技术应运而生。

据国外运营商的统计，70％以上的移动通信的业务来自室内，而室内区域恰恰是3G网络覆盖的薄弱环节。针对于现在许多大城市高楼密集和建筑物内的移动用户较多的现状，室外的宏蜂窝基站目前存在着网络深层次覆盖有缺陷、难以保证支持高速率数据业务、容量有限、话音质量难以保障等问题。针对3G系统中常见的此类问题，室内基站Femtocell由于其功耗低、成本小的特点不失为解决该问题的一个有效地手段。Femtocell的优势在于：由于可以利用核心网的分组交换来传输话音等实时业务，这种方案可以在降低成本上具有很大的优势，用户将可以在家中或集中地办公环境中以固定线路和互联网电话的价格优势使用他们的移动电话，享受近乎免费的“家庭域”资费标准；另外，由于Femtocell仅用于家庭网络覆盖，这种环境下一般不会出现用户数量明显增加的情况，因此，网络服务质量能够得到很好的保证，并且能够支持高速率数据业务，很好得解决了现有蜂窝网络普遍存在的问题。更便捷的是，用户可以根据自己的需要任意购置部署Femtocell基站，灵活性强；此外还支持与室外小区的无缝切换。

微蜂窝技术由于可以利用现有的固定网络实现了无线接入技术和网络传输的融合，当用户在室内区域使用时几乎可以免费通信。正是由于微蜂窝网具有的低成本、易实现等特点，诸多公司如NEC、三星、爱立信、Ubiquisys、ip.access和picoChip等都致力于Femtocell的研发工作。微蜂窝的运营方面，电信运营商透过微蜂窝的优势看到了巨大的商机。截止到2009年末，阿尔卡特朗讯已为全球主要运营商部署了超过16个试验网，其中包括沃达丰集团和Telia-Sonera。阿尔卡特朗讯与沃达丰等全球主要运营商一道已经在美洲、欧洲、亚洲建设超过16个Femto试验网，与全球6家主要核心网设备商以及超过15款终端成功对接。近期，微蜂窝网技术又朝商业化部署向前迈出一大步一一3GPP与Femto Forum、Broadcom Forum最近针对该新兴技术共同推出了首个全球性标准。针对未来微蜂窝基站的大规模推广，芯片制造商和设备研发企业已经做好了准备，可以预见微蜂窝技术必将得到普及和推广。但是，作为一项新技术，微蜂窝在国外也处在试商用阶段，国内还未开始真正起步，全球统一标准也是刚刚出台，在技术上尚有许多不完善和缺乏验证的地方，尤其针对国内住宅小区建筑相对密集的情况，微蜂窝技术是否完善，是否能实现无线网络的全覆盖？在技术上还有许多需要进行研究的地方，比如说微蜂窝的基站设备与室外宏蜂窝网络的基站、大量相邻的微蜂窝基站的设备之间的干扰；在用户小范围移动的条件下，如何降低系统信令方面的开销，最大可能的提高传输的速率；宏蜂窝网络和微蜂窝网络间的切换控制；来访客户的接入控制问题；在采用了微蜂窝通信后，通信的安全问题等尚需要进行大量的测试和验证。

在对微蜂窝系统的研究方面，现有技术在微蜂窝条件下是基于基站路由器的扁平型互联网协议及特征。此外，现有技术之微蜂窝系统利用低功耗、低成本的基站可以为终端用户提供宏蜂窝的覆盖补充和高速率。通过多天线和适当的天线模式选择可以减少由于户外用户的移动而增加的信令开销。通过联合优化天线的模式和信令的功率使得微蜂窝的覆盖范围更好的与房屋的形状相匹配并且减少了由移动事件而增加的网络信令开销。此外，现有技术在室内环境下，使用微蜂窝系统可以降低骨干网的开销并提高用户在室内环境下的性能。并且对于WIMAX微蜂窝的要求，提出了使用的模型及近期和长期的解决方法。现有技术在微蜂窝条件下，如何有效地利用系统的高信噪比优势使用高阶调制时系统的性能情况。现有技术之微蜂窝系统结构在3GPP中的标准化情况。现有技术通过自适应的调整微蜂窝的发射功率消除了来自邻近宏蜂窝的干扰，从而提高了微蜂窝系统的数据吞吐率。但是，利用调整微蜂窝基站发射功率的方法有一定的运算复杂度，而且调整的过程也需要耗费一定的时间。

针对现有技术中来自于宏蜂窝的强干扰时信干噪比性能严重下降，影响了微蜂窝系统的正常通信，设计一种减少来自于宏蜂窝的干扰，有效提高微蜂窝基站的通信质量和传输速率的微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，是通信技术领域目前急待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。

为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法，包括：

步骤一、估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息；

步骤二、计算微蜂窝基站的波束成形矢量；

步骤三、依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子；

步骤四、通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

优选的，上述步骤一中，进一步包括通过移动用户所发送的信息估计出移动用户所在的方位和信道信息。

优选的，上述步骤一中，是通过来自于宏蜂窝基站的干扰判估计其方位信息。

优选的，上述步骤二中，进一步包括对微蜂窝基站的多个发射天线进行加权，通过权值的调节使得在室内移动用户得到发射信号的最大值，而在干扰源方向得到信号的最小值。

优选的，上述微蜂窝基站端设定的权值Ws对于室内移动用户方向和干扰方向有如下规则：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_s\·a_s=1\\ W_s\·a_i=0\end{array}\right.$

其中，微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为：

和

其中的θ₁和θ_i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差。

优选的，上述多天线为等距的直线阵排列。

优选的，上述功率因子p_s可通过如下规则确定：

$\frac{W_p{h}_s{h}_s^H{W}_p^H}{{\mathrm{\σ}}^2+I^2}\·p_s\≥{\mathrm{\γ}}_s$

其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为γ_s，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为h_s，预编码向量为W_p，移动用户接收端的噪声方差为σ²，干扰的能量为I²。

一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的装置，包括估计模块、计算模块、功率因子模块及处理模块，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

优选的，上述估计模块用于估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息。

优选的，上述计算模块用于计算微蜂窝基站的波束成形矢量；

优选的，上述功率因子模块用于依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子。

优选的，上述处理模块用于通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

综上所述，本发明提供了一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

对微蜂窝系统来说，由于现代通信的应用内容已经从传统的语音和文字服务向图像和多媒体的传输进行着转变，用户通信流量的大部分将是下行的信息，因此如何有效地提高微蜂窝基站的通信质量和传输速率将为微蜂窝通信系统的推广和应用起到关键性的作用。多天线技术由于可以充分的利用空间分集，当微蜂窝基站端布置多天线后，可以利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率；同时可以利用现有的预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。

本发明实施例提供一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法，如图1所示，具体步骤包括：

步骤一、估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息；

具体而言，在本发明实施例中，鉴于现有的微蜂窝系统中，微蜂窝基站采用的是单天线，单天线的结构使得基站在遇到外界的干扰，主要是来自于宏蜂窝的强干扰时信干噪比性能严重下降，影响了微蜂窝系统的正常通信，而为了实现正常的通信只能在微蜂窝的基站端增加对室内移动用户的发射功率来提高信干噪比，但是这样一来会对邻近的微蜂窝小区造成干扰。

在本方案中，在微蜂窝基站端配置了多天线以后，可以成倍增加无线链路的数量，有多条路径到达室内的移动用户，当其中的一条路径有较大的衰落时，还有其他路径的信号可以完成通信的功能，故当设置了多天线后发射分集带来的好处，可以使通信的质量得到保证。

具体而言，在本发明实施例中，微蜂窝系统中的基站端有N个发射天线，其中各天线间相互独立，在基站对室内移动用户进行服务时，可以通过移动用户所发送的信息估计出移动用户所在的方位和信道信息，同时对于主要来自于宏蜂窝基站的干扰也可以判断和估计出其方位。通过在微蜂窝基站端设置多个发射天线，可以有效利用发射分集改善通信质量。

因此，在本方案中，为了有效克服微蜂窝基站所受到的干扰，在微蜂窝基站端布设了多天线。多天线的利用可以给微蜂窝基站带来发射分集，通过为移动用户提供更多的无线路径的方式为移动用户增加了可用的无线链路，可以有效地避免仅有一条路径的情况下遭遇强干扰而严重影响通信的正常进行。

步骤二、计算微蜂窝基站的波束成形矢量；

具体而言，在本发明实施例中，为了使微蜂窝基站在为室内移动用户提供服务的同时有效地避免干扰，对基站端的多个发射天线进行加权，可以通过权值的调节使得在室内移动用户端得到发射信号的最大值，而在干扰的来源方向得到信号的最小值。

假设微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为：

和

其中的θ₁和θ_i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差，而为便于说明问题这里假设多天线为等距的直线阵排列。

则为了有效抑制干扰而在基站端设定的权值W_s对于室内移动用户方向和干扰方向有如下的作用效果：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_s\·a_s=1\\ W_s\·a_i=0\end{array}\right.$

这样以来就可以在确保微蜂窝基站对室内移动用户进行通信的同时，对来自宏蜂窝方向的干扰进行有效的抑制。

因此，在本发明实施例中，通过在微蜂窝基站端配置了多天线后，可以有效地利用多天线形成的空域优势，并通过采取波束成形的策略，在对移动用户形成有效的通信的同时，使微蜂窝基站的接收零点对准宏蜂窝的干扰方向，这样就能够使基站接收到的干扰最小，可以使基站端的信干噪比得到显著的提高。

步骤三、依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子；

具体而言，在本发明实施例中，鉴于现有技术是通过为微蜂窝基站分配合适的发射功率来提高移动用户端的信干噪比，但是在单天线的条件下，通过微蜂窝基站的功率控制技术需要多次的反馈调节和运算，系统的开销相对较大。

在本方案中，考虑到微蜂窝基站的发射天线到移动用户的下行无线链路存在着衰落和散射现象，对移动用户接收的信号质量有一定的影响，但是微蜂窝基站的多天线和移动用户的天线间的信道可以通过估计的方法预知信道的信息，结合微蜂窝基站的多天线可以采取预编码的策略，预编码可以看作是对衰落信道的一种预补偿，可以有效地克服信道的衰落影响提高接收端的信号质量。而为了满足接收端通信速率的要求，结合预编码可以对发射天线采取相应的功率控制，使得接收端达到所需的信干噪比水平。

发射端的功率因子p_s可通过如下规则确定：

$\frac{W_p{h}_s{h}_s^H{W}_p^H}{{\mathrm{\σ}}^2+I^2}\·p_s\≥{\mathrm{\γ}}_s$

其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为γ_s，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为h_s，预编码向量为W_p，移动用户接收端的噪声方差为σ²，干扰的能量为I²。

因此，在结合预编码有效地克服信道衰落影响的条件下，给微蜂窝基站端适当的发射功率，使移动用户接收端有足够的信干噪比水平，不需要复杂的调节过程，功率控制实施起来比较简便，同时也可以降低对相邻近微蜂窝小区的干扰。

所以，在本发明实施例中，通过对微蜂窝基站配备了多天线以后，充分利用基站端的多天线所形成的多径信道，为了有效克服信道衰落带来的影响，在对信道有足够的信息情况下可以采用预编码技术对信道的衰落进行预补偿，这样在移动用户端就可以使接收信号的信噪比水平得到提高，从而可以使通信的质量和通信的速率得到改善。

步骤四、通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

具体而言，在本发明实施例中，鉴于现有技术之微蜂窝基站在仅配置单天线的情况下，无法充分利用无线信道的空间分集作用，在现有频谱资源的限制下无法使信息的传输质量和速率得到进一步的提高

在本方案中，采用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。当微蜂窝基站配备了多天线后，通过对不同发射天线上的发射功率进行调节，也即适当的加权后，能够对移动用户形成有效的通信覆盖，而其他区域可以减少发射功率，在为了对抗来自宏蜂窝的干扰而需要调整微蜂窝基站的发射功率时，仅需要对多天线的不同权值进行调整即可，相比较微蜂窝基站只有单天线的情形，可以避免需要复杂的计算和较长的调整时间。

为了有效抑制干扰而在基站端设定的权值W_s对于室内移动用户方向和干扰方向有如下的作用效果：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_s\·a_s=1\\ W_s\·a_i=0\end{array}\right.$

这样以来就可以在确保微蜂窝基站对室内移动用户进行通信的同时，对来自宏蜂窝方向的干扰进行有效的抑制。

其中，微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为：

和其中的θ₁和θ_i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差，而为便于说明问题这里假设多天线为等距的直线阵排列。

发射端的功率因子p_s可通过如下规则确定：

$\frac{W_p{h}_s{h}_s^H{W}_p^H}{{\mathrm{\σ}}^2+I^2}\·p_s\≥{\mathrm{\γ}}_s$

其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为γ_s，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为h_s，预编码向量为W_p，移动用户接收端的噪声方差为σ²，干扰的能量为I²。

因此，在本发明实施例中，通过在微蜂窝的基站端设置了多天线，可以更加有效地抑制来自于宏蜂窝的干扰。对于来自宏蜂窝的干扰，可以充分利用微蜂窝基站处的多天线，通过对多发射天线权值的调整，对移动用户形成可靠的无线通信链路的同时，使波束成形的零点去对准宏蜂窝的干扰方向，这样就可以有效地克服来自于宏蜂窝的干扰。在获得无线信道的信息的情况下，利用微蜂窝基站端的多天线结合预编码技术的运用，可以有效地克服无线信道的衰落影响，提高移动用户端的信干噪比水平，使用户的通信质量和速率得到保证。同时，结合预编码技术的应用，对发射天线的功率控制更为方便有效，而且系统实施功率控制的开销也相对较小。

另外，本发明实施例还提供一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的装置。如图2所示，为本发明实施例提供的一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的装置示意图。

一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的装置，包括估计模块11、计算模块22、功率因子模块33及处理模块44。

估计模块11，用于估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息；

具体而言，在本发明实施例中，鉴于现有的微蜂窝系统中，微蜂窝基站采用的是单天线，单天线的结构使得基站在遇到外界的干扰，主要是来自于宏蜂窝的强干扰时信干噪比性能严重下降，影响了微蜂窝系统的正常通信，而为了实现正常的通信只能在微蜂窝的基站端增加对室内移动用户的发射功率来提高信干噪比，但是这样一来会对邻近的微蜂窝小区造成干扰。

在本方案中，在微蜂窝基站端配置了多天线以后，可以成倍增加无线链路的数量，有多条路径到达室内的移动用户，当其中的一条路径有较大的衰落时，还有其他路径的信号可以完成通信的功能，故当设置了多天线后发射分集带来的好处，可以使通信的质量得到保证。

具体而言，在本发明实施例中，微蜂窝系统中的基站端有N个发射天线，其中各天线间相互独立，在基站对室内移动用户进行服务时，可以通过移动用户所发送的信息估计出移动用户所在的方位和信道信息，同时对于主要来自于宏蜂窝基站的干扰也可以判断和估计出其方位。通过在微蜂窝基站端设置多个发射天线，可以有效利用发射分集改善通信质量。

因此，在本方案中，为了有效克服微蜂窝基站所受到的干扰，在微蜂窝基站端布设了多天线。多天线的利用可以给微蜂窝基站带来发射分集，通过为移动用户提供更多的无线路径的方式为移动用户增加了可用的无线链路，可以有效地避免仅有一条路径的情况下遭遇强干扰而严重影响通信的正常进行。

计算模块22，用于计算微蜂窝基站的波束成形矢量；

具体而言，在本发明实施例中，为了使微蜂窝基站在为室内移动用户提供服务的同时有效地避免干扰，对基站端的多个发射天线进行加权，可以通过权值的调节使得在室内移动用户端得到发射信号的最大值，而在干扰的来源方向得到信号的最小值。

假设微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为：

和其中的θ₁和θ_i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差，而为便于说明问题这里假设多天线为等距的直线阵排列。

则为了有效抑制干扰而在基站端设定的权值W_s对于室内移动用户方向和干扰方向有如下的作用效果：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_s\·a_s=1\\ W_s\·a_i=0\end{array}\right.$

这样以来就可以在确保微蜂窝基站对室内移动用户进行通信的同时，对来自宏蜂窝方向的干扰进行有效的抑制。

因此，在本发明实施例中，通过在微蜂窝基站端配置了多天线后，可以有效地利用多天线形成的空域优势，并通过采取波束成形的策略，在对移动用户形成有效通信的同时，使微蜂窝基站的接收零点对准宏蜂窝的干扰方向，这样就能够使基站接收到的干扰最小，可以使基站端的信干噪比得到显著的提高。

功率因子模块33，用于依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子；

具体而言，在本发明实施例中，鉴于现有技术是通过为微蜂窝基站分配合适的发射功率来提高移动用户端的信干噪比，但是在单天线的条件下，通过微蜂窝基站的功率控制技术需要多次的反馈调节和运算，系统的开销相对较大。

在本方案中，微蜂窝基站的发射天线到移动用户的下行无线链路存在着衰落和散射现象，对移动用户接收的信号质量有一定的影响，但是微蜂窝基站的多天线和移动用户的天线间的信道可以通过估计的方法预知信道的信息，结合微蜂窝基站的多天线可以采取预编码的策略，预编码可以看作是对衰落信道的一种预补偿，可以有效地克服信道的衰落影响提高接收端的信号质量。而为了满足接收端通信速率的要求，结合预编码可以对发射天线采取相应的功率控制，使得接收端达到所需的信干噪比水平。

发射端的功率因子p_s可通过如下规则确定：

$\frac{W_p{h}_s{h}_s^H{W}_p^H}{{\mathrm{\σ}}^2+I^2}\·p_s\≥{\mathrm{\γ}}_s$

其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为γ_s，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为h_s，预编码向量为W_p，移动用户接收端的噪声方差为σ²，干扰的能量为I²。

因此，在结合预编码有效地克服信道衰落影响的条件下，给微蜂窝基站端适当的发射功率，使移动用户接收端有足够的信干噪比水平，不需要复杂的调节过程，功率控制实施起来比较简便，同时也可以降低对相邻近微蜂窝小区的干扰。

所以，在本发明实施例中，通过对微蜂窝基站配备了多天线以后，充分利用基站端的多天线所形成的多径信道，为了有效克服信道衰落带来的影响，在对信道有足够的信息情况下可以采用预编码技术对信道的衰落进行预补偿，这样在移动用户端就可以使接收信号的信噪比水平得到提高，从而可以使通信的质量和通信的速率得到改善。

处理模块44，用于通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

具体而言，在本发明实施例中，鉴于现有技术之微蜂窝基站在仅配置单天线的情况下，无法充分利用无线信道的空间分集作用，在现有频谱资源的限制下无法使信息的传输质量和速率得到进一步的提高。

在本方案中，采用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。当微蜂窝基站配备了多天线后，通过对不同发射天线上的发射功率进行调节，也即适当的加权后，能够对移动用户形成有效的通信覆盖，而其他区域可以减少发射功率，在为了对抗来自宏蜂窝的干扰而需要调整微蜂窝基站的发射功率时，仅需要对多天线的不同权值进行调整即可，相比较微蜂窝基站只有单天线的情形，可以避免需要复杂的计算和较长的调整时间。

为了有效抑制干扰而在基站端设定的权值W_s对于室内移动用户方向和干扰方向有如下的作用效果：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_s\·a_s=1\\ W_s\·a_i=0\end{array}\right.$

这样以来就可以在确保微蜂窝基站对室内移动用户进行通信的同时，对来自宏蜂窝方向的干扰进行有效的抑制。

其中，微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为：

和

其中的θ₁和θ_i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差，而为便于说明问题这里假设多天线为等距的直线阵排列。

发射端的功率因子p_s可通过如下规则确定：

$\frac{W_p{h}_s{h}_s^H{W}_p^H}{{\mathrm{\σ}}^2+I^2}\·p_s\≥{\mathrm{\γ}}_s$

其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为γ_s，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为h_s，预编码向量为W_p，移动用户接收端的噪声方差为σ²，干扰的能量为I²。

因此，在本发明实施例中，通过在微蜂窝的基站端设置了多天线，可以更加有效地抑制来自于宏蜂窝的干扰。对于来自宏蜂窝的干扰，可以充分利用微蜂窝基站处的多天线，通过对多发射天线权值的调整，对移动用户形成可靠的无线通信链路的同时，使波束成形的零点去对准宏蜂窝的干扰方向，这样就可以有效地克服来自于宏蜂窝的干扰。在获得无线信道的信息的情况下，利用微蜂窝基站端的多天线结合预编码技术的运用，可以有效地克服无线信道的衰落影响，提高移动用户端的信干噪比水平，使用户的通信质量和速率得到保证。同时，结合预编码技术的应用，对发射天线的功率控制更为方便有效，而且系统实施功率控制的开销也相对较小。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

综上所述，本文提供了一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送，借由对微蜂窝基站端布置多天线，利用多天线的发射分集作用为移动用户提供良好的通信质量，提高无线通信的传输速率，并利用预编码技术和更便利的功率控制技术抵抗信道的衰落影响，更有效的抑制来自宏蜂窝基站的干扰，使得移动用户端的信干噪比水平得到提高。以上对本发明所提供的一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息；

步骤二、计算微蜂窝基站的波束成形矢量；

步骤三、依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子；

步骤四、通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，进一步包括通过移动用户所发送的信息估计出移动用户所在的方位和信道信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，是通过来自于宏蜂窝基站的干扰估计其方位信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，进一步包括对微蜂窝基站的多个发射天线进行加权，通过权值的调节使得在室内移动用户得到发射信号的最大值，而在干扰源方向得到信号的最小值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微蜂窝基站端设定的权值W_s对于室内移动用户方向和干扰方向有如下规则：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_s\·a_s=1\\ W_s\·a_i=0\end{array}\right.$

其中，微蜂窝基站端的多天线对于室内移动用户和干扰的阵列流型分别为：

和

其中的θ₁和θ_i分别为移动用户信号和干扰信号在多天线上产生的相位差。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多天线为等距的直线阵排列。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述功率因子p_s可通过如下规则确定：

$\frac{W_p{h}_s{h}_s^H{W}_p^H}{{\mathrm{\σ}}^2+I^2}\·p_s\≥{\mathrm{\γ}}_s$

其中，可靠通信时要求的信干噪比水平为γ_s，微蜂窝基站到移动用户的信道向量为h_s，预编码向量为W_p，移动用户接收端的噪声方差为σ²，干扰的能量为I²。

8.一种微蜂窝系统中利用多天线技术消除干扰的装置，其特征在于，所述选择装置包括估计模块、计算模块、功率因子模块及处理模块，通过估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息并计算微蜂窝基站的波束成形矢量，及依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子，然后通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

9.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述估计模块用于估计移动用户和宏蜂窝基站的方位信息。

10.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述计算模块用于计算微蜂窝基站的波束成形矢量。

11.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述功率因子模块用于依据移动用户的信干噪比水平确定功率因子。

12.根据权利要求8所述的选择装置，其特征在于，所述处理模块用于通过波束成形矢量与功率因子的结合完成信息发送。

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