CN102595625B - 一种实现超级小区下的空分多址接入的方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现超级小区下的空分多址接入的方法及基站，该方法包括：基站获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率，根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户，然后将所述空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源。通过本发明能够提高时频资源的利用率，提高超级小区的系统容量。

Description

一种实现超级小区下的空分多址接入的方法及基站

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及到长期演进(Long TermEvolution，简称LTE)系统中一种超级小区(Super-Cell)下的空分多址接入(Spatial Division Multiplex Access，简称SDMA)方法及基站。

背景技术

LTE系统是第三代(the third generation，简称3G)移动通信系统的演进，其以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)和多输入多输出(Multiple-Input Multiple Output，简称MIMO)等核心技术为基础，给用户提供更高的数据传输率，更低的传输时延以及更优的服务质量。鉴于此，LTE系统正在被广泛研究并逐步应用于商用网络。

超级小区(Super-Cell)由多个CP(Cell-Portion，常规小区)组成，每一个CP共享Super-Cell的资源，包括小区标识(Cell ID)、时域资源、频域资源等等。在一个Super-Cell中，每个CP都有唯一的标识。

Super-Cell的基本原理如图1所示，从图中可以看出，每一个Super-Cell由相邻的多个常规小区合并而成。对于Super-Cell内的每一个常规小区记为CP，Super-Cell内的所有CP共享小区内的资源，包括小区标识、时域资源、频域资源等等。显然，对于每一个用户而言，其接收信号功率增强了，邻区干扰减弱了，这样就可以明显提高用户的信干噪比(Signal to Interference plusNoise Ratio，简称SINR)，特别是边缘用户的SINR，从而达到提升用户控制信道和业务信道的解调性能的目的。但是，由于每一个Super-Cell需要覆盖原来多个常规小区的范围，总体资源相对减少了，导致系统容量下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现超级小区下的空分多址接入的方法及基站，以提升超级小区的系统容量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现超级小区下的空分多址接入的方法，包括：

基站获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率，根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；

从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户，然后将所述空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源，其中，

所述预定规则为：从与所述空分多址接入主调度用户的小区激活集没有交集、且与所述空分多址接入主调度用户的互干扰小于预定门限值的未调度的备选用户中，选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述基站根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集的步骤包括：

所述基站将针对每一个用户的上行信道特征信息在所述超级小区中的所有小区上的上行接收功率进行降序排列，选择上行接收功率排在前M1个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M1≤所述超级小区内的小区的个数；或者

所述基站将针对每一个用户，以最大上行接收功率对应的小区为基准，将其余上行接收功率与所述最大上行接收功率的差值按照升序排列相应的小区，选择差值小于预定值的前M2个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M2≤所述超级小区内的小区的个数。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述基站根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集的步骤包括：

分别将所述同一个超级小区下的每一个小区的下行导频发射功率，与获取到的相应的上行接收功率叠加，利用叠加后的功率值维护每一个用户的小区激活集。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述基站从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户的步骤具体为：

所述基站从未调度用户中选择调度优先级最高的用户作为空分多址接入主调度用户。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述预定规则中从备选用户中选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户具体为：

从所述备选用户中选择与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户；或者

从在所述备选用户中按调度优先级顺序依次计算各个备选用户与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量，选择预定时间内计算出的与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述上行信道特征信息包括：信道探测参考信号、物理上行共享信道和物理上行控制信道。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种基站，包括：

功率获取模块，用于获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率；

维护模块，用于根据所述功率获取模块获取的上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；

选择模块，用于从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户；

映射模块，用于将所述选择模块选择的空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源，

其中，所述预定规则为：从与所述空分多址接入主调度用户的小区激活集没有交集、且与所述空分多址接入主调度用户的互干扰小于预定门限值的未调度的备选用户中，选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

进一步地，上述基站还具有下面特点：所述维护模块根据所述功率获取模块获取的上行接收功率维护每一个用户的小区激活集通过以下方式实现：

将针对每一个用户的上行信道特征信息在所述超级小区中的所有小区上的上行接收功率进行降序排列，选择上行接收功率排在前M1个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M1≤所述超级小区内的小区的个数；或者

将针对每一个用户，以最大上行接收功率对应的小区为基准，将其余上行接收功能与所述最大上行接收功率的差值按照升序排列相应的小区，选择差值小于预定值的前M2个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M2≤所述超级小区内的小区的个数。

进一步地，上述基站还具有下面特点：所述维护模块包括：

叠加单元，用于分别将所述同一个超级小区下的每一个小区的下行导频发射功率，与所述功率获取模块获取到的相应的上行接收功率叠加；

维护单元，用于利用所述叠加单元叠加后的功率值维护每一个用户的小区激活集。

进一步地，上述基站还具有下面特点：所述选择模块包括：

第一选择单元，用于从未调度用户中选择调度优先级最高的用户作为空分多址接入主调度用户；

第二选择单元，用于从所述备选用户中选择与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户，或者从在所述备选用户中按调度优先级顺序依次计算各个备选用户与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量，选择预定时间内计算出的与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

进一步地，上述基站还具有下面特点：所述上行信道特征信息包括：信道探测参考信号、物理上行共享信道和物理上行控制信道。

综上，本发明提供一种实现超级小区下的空分多址接入的方法及基站，通过在相同的时频资源上给不同的用户同时进行信号传输，能够提高时频资源的利用率，提高超级小区的系统容量。

附图说明

图1为超级小区的示意图；

图2为SDMA的原理示意图；

图3为本发明实施例的基站的示意图；

图4为本发明的实现超级小区下的空分多址接入的方法的流程图；

图5为本发明实施例的实现超级小区下的空分多址接入的方法的流程图。

具体实施方式

为了弥补Super-Cell带来的系统容量损失的问题，本发明引入了SDMA技术，SDMA技术的基本原理如图2所示，从图中可以看出，对于下行链路的SDMA而言，当UE1(User Equipment，简称UE)和UE2之间由于穿透损耗等原因导致互干扰较小时，基站(eNodeB)可以在相同的时频域资源上同时给UE1和UE2进行下行传输，其中，UE1的信号在RRU#1(Remote RFUnit，无线远端单元)上下发，UE2的信号在RRU#2上下发。上行SDMA也是同样的原理。在超级小区中引入了SDMA技术，可以使UE1和UE2采用相同的时频资源进行传输，资源利用率明显提高了，超级小区的系统容量将大大提升。

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

图3为本发明实施例的基站的示意图，如图3所示，本实施例的基站包括：功率获取模块、维护模块、选择模块和映射模块，其中，

功率获取模块，用于获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率；

维护模块，用于根据所述功率获取模块获取的上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；

选择模块，用于从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户；

映射模块，用于将所述选择模块选择的空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源，

其中，所述预定规则为：从与所述空分多址接入主调度用户的小区激活集没有交集、且与所述空分多址接入主调度用户的互干扰小于预定门限值的未调度的备选用户中选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

其中，所述上行信道特征信息可以包括：信道探测参考信号、物理上行共享信道和物理上行控制信道。

在各个CP的下行导频发射功率相等的情况下，所述维护模块根据所述功率获取模块获取的上行接收功率维护每一个用户的小区激活集通过以下方式实现：

将针对每一个用户的上行信道特征信息在所述超级小区中的所有小区上的上行接收功率进行降序排列，选择上行接收功率排在前M1个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M1≤所述超级小区内的小区的个数；或者

将针对每一个用户，以最大上行接收功率对应的小区为基准，将其余上行接收功能与所述最大上行接收功率的差值按照升序排列相应的小区，选择差值小于预定值的前M2个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M2≤所述超级小区内的小区的个数。

若在各个CP的下行导频发射功率不都相等的情况下，在维护用户调度的小区激活集的过程中，需要在获取到的各上行接收功率上叠加相应小区的下行导频发射功率，以叠加后的功率值来维护用户调度的小区激活集。

在一优选实施例中，所述维护模块可以进一步包括：叠加单元和维护单元，其中，

叠加单元，用于分别将所述同一个超级小区下的每一个小区的下行导频发射功率，与所述功率获取模块获取到的相应的上行接收功率叠加；

维护单元，用于利用所述叠加单元叠加后的功率值维护每一个用户的小区激活集。

在一优选实施例中，所述选择模块可以进一步包括：第一选择单元和第二选择单元，其中，

第一选择单元，用于从未调度用户中选择调度优先级最高的用户作为空分多址接入主调度用户；

第二选择单元，用于从所述备选用户中选择与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户，或者从在所述备选用户中按调度优先级顺序依次计算各个备选用户与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量，选择预定时间内计算出的与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

图4为本发明的实现超级小区下的空分多址接入的方法的流程图，如图4所示，本方法包括下面步骤：

S10、基站获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率，根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；

S20、基站从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户，然后将所述空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源。

其中，所述预定规则为：从与所述空分多址接入主调度用户的小区激活集没有交集、且与所述空分多址接入主调度用户的互干扰小于预定门限值的未调度的备选用户中选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

下面以超级小区下的下行SDMA方案进行示例。下行SDMA方案的基本流程如图5所示。假设各个CP的下行导频发射功率相等，具体实施步骤如下：

步骤1：获取用户的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率；

对于每一个用户，基站侧物理层测量与该用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个CP上的上行接收功率值。此处的上行信道特征信息可以包括：SRS(Sounding Reference Signal，信道探测参考信号)，PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道)和PUCCH(Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道)。

基站侧物理层测量上报每一个用户在每一个CP上的上行接收功率值。例如，将用户k在第n个CP上的瞬时接收功率值记为平均接收功率值记为

$\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{UpRx},k}^{{\mathrm{CP}}_n}}=(1-{\mathrm{\α}}_1)\·\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{UpRx},k}^{{\mathrm{CP}}_n}}+{\mathrm{\α}}_1\·P_{\mathrm{UpRx},k}^{{\mathrm{CP}}_n}$

其中，α₁为平滑滤波因子；

k为第k个用户；

n为第n个CP；

下标UpRx为上行接受功率的缩写。

步骤2：基站更新维护每一个用户的CP激活集；

用户的CP激活集的维护包括但不限于下面两种方案：

1、将每一个用户对应的所有CP上的上行接受功率值进行降序排列，选择上行接收功率值在排序中前M1个CP作为用户的CP激活集，其中，M1的最小取值为1，最大取值为超级小区内CP的个数；

2、以上行接收功率值最大的CP为基准，将其余CP的上行接受功率值与最大上行接受功率值的差值按照升序排列，差值小于某一设定门限值的前M2个CP作为用户的CP激活集，其中，M2的最小取值为1，最大取值为超级小区内CP的个数。

本实施例中的用户上下行调度的CP激活集可以统一更新维护，也可以分别更新维护。

如果下行CP间导频的发射功率存在差异，则下行调度的CP激活集需要考虑CP下行导频发射功率的差异性。一种简单可行的方式就是把下行导频的发射功率差叠加到上行接收功率值中。

找出用户k在所有CP上的平均接收功率的最大值 最大值所在的CP记为根据上述的方案更新用户k的CP激活集CPSet_k，

步骤3、计算每一个用户的调度优先级，并进行排序。假设排序后的用户顺序为用户1、用户2、用户3、用户4......，优先级为：用户1＞用户2＞用户3＞用户4＞......；

现有技术中对调度优先级的计算有很成熟的算法，例如，基站根据终端上报的信道质量指示及终端实际的传输速率确定终端的调度优先级，或者根据用户终端的归一化吞吐量来计算调度优先级等等，对于调度优先级的计算这里就不作详细的描述。

步骤4、选择所有未调度用户中调度优先级最高的用户1为SDMA主调度用户；

步骤5、根据以下规则在所有未调度用户中选择SDMA从调度用户m；

SDMA从调度用户选择规则包括但不限于以下方式：

a、SDMA从调度用户与SDMA主调度用户的CP激活集没有交集，即CPSet₁和CPSet_m没有交集。

b、SDMA从调度用户与SDMA主调度用户的互干扰小于某一门限值，该门限值是在实际场景中测量得到，或通过系统仿真平台仿真得到的。假设门限值为Ω，互干扰的判断公式为：

$\frac{\stackrel{\&OverBar;}{P_{\mathrm{UpRx},m}^{{\mathrm{CP}}_1^{\mathrm{Max}}}}}{\stackrel{\&OverBar;}{P_{\mathrm{UpRx},1}^{{\mathrm{CP}}_1^{\mathrm{Max}}}}}<\mathrm{\&Omega;}$ 且 $\frac{\stackrel{\&OverBar;}{P_{\mathrm{UpRx},1}^{{\mathrm{CP}}_m^{\mathrm{Max}}}}}{\stackrel{\&OverBar;}{P_{\mathrm{UpRx},m}^{{\mathrm{CP}}_m^{\mathrm{Max}}}}}<\mathrm{\&Omega;}$

可以从按a和b的规则选出的SDMA从调度用户备选用户集合中选择一个作为SDMA从调度用户。

进一步地，可以在按a和b的规则选出的SDMA从调度用户备选用户集合中选择与SDMA主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为SDMA从调度用户。

进一步地，若按a和b的规则选出的SDMA从调度用户备选用户集合比较大，即备选用户多，则可以在所述备选用户集合中按调度优先级降序顺序依次计算各个用户与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量，选择预定时间内计算出的与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的用户作为所述空分多址接入从调度用户。

步骤6、如果能够找到SDMA从调度用户，则表示SDMA配对成功，更新相关调度信息，将所述SDMA主调度用户与所述SDMA从调度用户的资源映射到相同的时频资源，并返回到步骤4；否则表示SDMA配对不成功，仅仅调度主调度用户，更新相关调度信息，并返回到步骤4；如果步骤4中已经没有待调度用户或者资源已经分配完，则流程结束。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元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。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种实现超级小区下的空分多址接入的方法，包括：

基站获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率，根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；

从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户，然后将所述空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源，其中，

所述预定规则为：从与所述空分多址接入主调度用户的小区激活集没有交集、且与所述空分多址接入主调度用户的互干扰小于预定门限值的未调度的备选用户中，选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户；

其中，所述基站从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户的步骤具体为：

所述基站从未调度用户中选择调度优先级最高的用户作为空分多址接入主调度用户。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集的步骤包括：

所述基站将针对每一个用户的上行信道特征信息在所述超级小区中的所有小区上的上行接收功率进行降序排列，选择上行接收功率排在前M1个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M1≤所述超级小区内的小区的个数；或者

所述基站将针对每一个用户，以最大上行接收功率对应的小区为基准，将其余上行接收功率与所述最大上行接收功率的差值按照升序排列相应的小区，选择差值小于预定值的前M2个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M2≤所述超级小区内的小区的个数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述上行接收功率维护每一个用户的小区激活集的步骤包括：

分别将所述同一个超级小区下的每一个小区的下行导频发射功率，与获取到的相应的上行接收功率叠加，利用叠加后的功率值维护每一个用户的小区激活集。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定规则中从备选用户中选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户具体为：

从所述备选用户中选择与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户；或者

从在所述备选用户中按调度优先级顺序依次计算各个备选用户与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量，选择预定时间内计算出的与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，

所述上行信道特征信息包括：信道探测参考信号、物理上行共享信道和物理上行控制信道。

6.一种基站，其特征在于，包括：

功率获取模块，用于获取与每一个用户对应的上行信道特征信息在同一个超级小区下的每一个小区上的上行接收功率；

维护模块，用于根据所述功率获取模块获取的上行接收功率维护每一个用户的小区激活集；

选择模块，用于从未调度用户中选择空分多址接入主调度用户，并且根据预定规则从未调度用户中选择空分多址接入从调度用户；

映射模块，用于将所述选择模块选择的空分多址接入主调度用户与所述空分多址接入从调度用户的资源映射到相同的时频资源，

其中，所述预定规则为：从与所述空分多址接入主调度用户的小区激活集没有交集、且与所述空分多址接入主调度用户的互干扰小于预定门限值的未调度的备选用户中，选择一个备选用户作为所述空分多址接入从调度用户；

所述选择模块包括：

第一选择单元，用于从未调度用户中选择调度优先级最高的用户作为空分多址接入主调度用户；

第二选择单元，用于从所述备选用户中选择与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户，或者从在所述备选用户中按调度优先级顺序依次计算各个备选用户与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量，选择预定时间内计算出的与所述空分多址接入主调度用户的总吞吐量最大的备选用户作为所述空分多址接入从调度用户。

7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述维护模块根据所述功率获取模块获取的上行接收功率维护每一个用户的小区激活集通过以下方式实现：

将针对每一个用户的上行信道特征信息在所述超级小区中的所有小区上的上行接收功率进行降序排列，选择上行接收功率排在前M1个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M1≤所述超级小区内的小区的个数；或者

将针对每一个用户，以最大上行接收功率对应的小区为基准，将其余上行接收功能与所述最大上行接收功率的差值按照升序排列相应的小区，选择差值小于预定值的前M2个的小区作为相应用户的小区激活集，其中，1≤M2≤所述超级小区内的小区的个数。

8.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述维护模块包括：

叠加单元，用于分别将所述同一个超级小区下的每一个小区的下行导频发射功率，与所述功率获取模块获取到的相应的上行接收功率叠加；

维护单元，用于利用所述叠加单元叠加后的功率值维护每一个用户的小区激活集。

9.如权利要求6-8任一项所述的基站，其特征在于，

所述上行信道特征信息包括：信道探测参考信号、物理上行共享信道和物理上行控制信道。