CN102916732A - 一种实现超级小区数据传输的方法、系统及控制站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现超级小区数据传输的方法，该方法包括：超级小区下的UE进行同步信道搜索，完成超级小区与UE间的下行同步；所述UE向超级小区发送接入请求完成上行随机接入；当所述UE向超级小区的控制站发送上行数据时，首先确定上行激活集CP，然后将数据传输至上行激活集CP的基带模块，再由基带模块传输至高层模块，由高层模块传输给后续处理的网元；当超级小区的控制站向UE发送下行数据时，首先确定下行激活集CP，数据通过该UE的下行激活集CP的MAC层传输给物理层，再由物理层发送给收发信机，由收发信机将数据发送给UE；通过本方法实现了超级小区数据传输，提高了系统的KPI，降低了系统复杂度，节约了成本。

Description

一种实现超级小区数据传输的方法、系统及控制站

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，更具体地，涉及一种实现超级小区数据传输的方法、系统及控制站。

背景技术

随着通信技术的不断演进，无线通信的组网技术也越来越朝着智能化的方向发展，无线接入网在同频组网时，小区间的干扰却是一个不得不解决的重要问题，特别是在第三代、第四代乃至于后续标准演进版本的无线通信技术中，这个问题显得更加重要，在下行方向，小区的公共信道在时域、频域的资源重叠，导致位于小区边缘的UE(User Equipment，用户端设备)下行公共信道受到严重的小区间干扰，并且这种干扰无法通过干扰协调解决。在上行方向，UE传输的发射功率较大的信道，对相邻小区相同的信道也造成干扰，为了尽量减少相邻小区的干扰，一般思路是将小区分解得尽量的小，这样可以充分利用一些比如时分复用、频分复用和空分复用等技术来减少干扰，但是，如果小区划分得过小的话，当UE在小区间移动的话，在小区间的切换将会非常频繁，这样的结果是切换频繁导致用户体验会非常差。这就形成了一个矛盾，怎么样才能既降低干扰，又能够减少UE在小区间的频繁切换，是无线通信技术中一个非常重要的课题。

目前，超级小区(Super Cell)技术是解决上述问题的一个重要方法之一，所谓的超级小区技术是将若干个(可以是大于1的多个)传统的相邻小区转换合并为同一个小区的技术，也即超级小区是由多个传统的相邻小区组成，超级小区中各个传统的小区称为Cell Portion(子小区单元，后文简称CP)，其中每个CP所对应的射频传输接收单元可能由不同的RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)组成，也可能是由分布式天线组成，或者是二者的组合，因此BBU(BaseBand Unit，基带处理单元)+RRU模式下超级小区的的物理架构与原有的多小区的物理架构完全相同。

在不改变原有的网络控制站架构和规划布局的情况下，超级小区将原来的多个小区覆盖的区域作为一个小区处理，覆盖每个子区域的多个控制站是同一个小区，相当于将一个小区的收发信机/天线由集中式变成分布式的收发信机/天线。原本多个小区各自覆盖的区域，通过超级小区技术，将这些区域转换为覆盖子区域，从而多个覆盖子区域合并为一个小区，也就是这些覆盖子区域的控制站变成一套收发信机/天线，不再是另外的一个小区。

此外，多个Cell Portion在逻辑上还是属于同一个小区，并且共享相同的小区资源，例如Cell ID、主辅同步信号、跳频序列和CRS/DMRS/SRS序列等。不同的CP之间不会涉及移动性的问题，将移动性的问题演变成一个小区CP的检测和调度的问题。通过控制站端的检测和调度把一些不必要的切换或者是重选这种情况去掉，降低了网络切换当中出错的概率，提升了网络KPI的性能。基于CP可以广泛地应用空分技术，以达到无线资源的充分利用，提高资源的重复利用率，比如说两个用户归属不同CP可以同时覆盖一个时频资源，这样系统吞吐量可以得到提高。

目前，在不改变现网的网络架构的情况下，实现超级小区有下面两种方法：分布式和集中式处理。所谓分布式处理，也就是说，组成超级小区的各个控制站之间在逻辑上是不同的小区，只是根据高层配置组成在针对某些UE的覆盖区域进行联合数据传输，这点的架构类似于宏分集技术，组成超级小区的多个控制站之间的；所谓的集中式处理主要针对的是基带集中处理的网络架构，例如BBU+RRU组网的网络架构，在这种模式下，原有的多个小区的数据进行联合处理，共同处理发送原来的多个小区的RRU或者分布式天线的下行数据，和来自多个RRU或分布式天线组过来的上行数据，以达到提高系统性能的目的。

专利US20100067604公开了一种多个控制站间组成一种分布式超级小区的实现架构，该专利说明了一种利用多控制站间的多天线系统，实现联合传输的架构。在这种应用场景下，控制站分为主从控制站，主从控制站之间通过X2接口通信，其中以主控制站调度数据，从控制站接收调度信息和调度数据，然后两者同时在指定的时频资源上发送数据；UE根据带宽的调度信息，在两个控制站的指定的时频资源上接收数据。两者是协作的关系，从高层来看还是多个小区。两者的处理是分布式处理，但是各控制站彼此之间的地位不是平等的，对数据在各个控制站上的发送限制很多。同时该专利需要终端对发送方的网络架构有相关的知识，不能平滑的应用到现有的各种无线接入网中。

针对集中式处理的超级小区目前有一种处理架构：多个RRU过来的上行数据在基带处理之前就进行射频信号的合路处理，下行时，在将IQ数据发给不同的发信机时，只是做了简单的复制分发处理，在覆盖不同区域的CP上发送相同的信号。具体如图1所示，图1为现有技术中实现超级小区的系统框图，主要用于描述收发信机和基带处理之间就进行数据合并/分发处理操作的处理架构，其中模块12是基带处理模块，由MAC层和物理层组成，模块11是收发信机模块，由若干个收发信机组成，从图中可以看出，上行信号在进入基带处理模块12之前先在信号的合并与分发模块进行信号合并，然后作为一路信号发送给基带处理模块12；下行信号在从基带处理模块12作为单小区的数据进入收发信机模块11之前，通过数据合并/分发模块进行数据的数据的分发，把原有的一路数据发送给收发信机模块11里的每个收发信机，每个接收机收到的都是完全相同的一路完整的数据。

1)、在数据传输的上行方向(即UE到控制站的方向)，由于合并前未做任何其他处理，增加了上行的噪声；因为数据采用直接合并的方式，降低了不同的CP覆盖区域下的用户采用MU-MIMO来提升系统容量的可能性。同时也因为多CP间信号直接合并，导致处在不同CP覆盖边缘的用户不能通过多CP间的接收分集的手段来对抗上行信号的多径衰落。

2)、在数据传输的下行方向(即控制站到UE的方向)，对于处在不同CP覆盖区域的用户，由于超级小区里所有CP都传输同样的下行信号，采用循环延迟预编码的下行MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output多用户多入多出)，独立波束赋形的SDMA来提升系统容量的可能性非常低；所有的CP给小区里所有的用户都发射信号，浪费发射功率，造成干扰；对于处在不同CP覆盖边缘的用户，由于不同的CP都传输相同的下行信号，因此也不能通过选择性的波束赋形来传输业务信道；对于处在不同CP覆盖边缘的用户，可以采用同步波束赋形，同步预编码，但是由于各个CP信号造成的多径衰落，以及各CP间的本地时钟不同会造成同步波束赋形以及同步预编码的性能下降；对于处在不同CP覆盖边缘的用户，也可以通过SFBC(SpaceFrequency Block Code，空频块码)来传输业务信道，SFBC的信号由多个CP发射；除了业务信道之外的控制信道等应该通过所有的CP来发送，但是此时不能在不同的CP间使用CDD(Cyclic Delay Diversity，循环延迟分集)来避免长时衰落。

由于使用MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output多用户多入多出)/SDMA(Space Division Multiple Access，空分复用接入)的概率很低，整个系统会造成非常明显的容量损失。同时，如果需要采用这种超级小区架构，需要在现有的组成超级小区的RRU和BBU之间增加一个基带信号合并与分发装置，明显这就增加了系统的复杂度，也增加了成本。

另一篇专利文献US20100027456公开了另外一种超级小区实现的架构，在这种架构下，多个小区组成超级小区，但是多个小区并没有组成一个小区。从高层的角度，原有的每个eNodeB仍旧对应原有的小区，UE必须知道每个控制站上的调度结果。不能透明的插入原有的无线网络中。同时，在发送信息的时候，该架构下，在不同的时频资源上发送相同的信息，导致UE如果不知道每个控制站上的调度信息的话，就不能从指定的时频资源上接收数据，因此该网络针对UE来说是非透明的。如果需要将该超级小区应用到现网上，在不修改现有协议的情况下，该网络不能使用。

通过对以上现有技术的分析，现有的超级小区技术并不能真正很好的实现控制站和终端之间的数据传输，特别是在习惯了传统小区数据传输模式的通信系统中，如何实现真正意义上的超级小区数据传输，仍然是一个尚未解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，基于现有的多控制站的硬件构架，在不增加硬件设备的前提下，本发明提供一种实现超级小区数据传输的方法、系统及控制站。

一种实现超级小区数据传输的方法，包括：

超级小区下的UE进行同步信道搜索，完成超级小区与UE间的下行同步；

所述UE向超级小区发送接入请求完成上行随机接入；

当所述UE向超级小区的控制站发送上行数据时，首先确定上行激活集CP，然后将数据传输至上行激活集CP的基带模块，再由基带模块传输至高层模块，由高层模块传输给后续处理的网元；

当超级小区的控制站向UE发送下行数据时，首先确定下行激活集CP，数据通过该UE的下行激活集CP的MAC层传输给物理层，再由物理层发送给收发信机，由收发信机将数据发送给UE。

本发明还提供一种实现超级小区数据传输的控制站，包括：

高层模块，用于完成核心网与基带处理模块之间的数据传递以及上层功能控制；

基带处理模块，用于与高层模块进行控制数据和媒体数据的交互，对每个UE进行上下行调度，对整个无线链路进行控制，根据调度结果进行下行数据的调制和处理，并将其发送给收发信机单元；根据调度结果，接收收发信机发送过来的上行数据，解调并处理；

若干收发信机，用于接收来自UE的信号，并将其传输给基带模块，并且接收来自基带模块的数据，发送给UE。

本发明还提供一种实现超级小区数据传输的系统，包括：

高层模块，用于完成核心网与基带模块之间的数据传递以及上层功能控制；

基带处理模块，用于与高层模块进行控制数据和媒体数据的交互，对每个UE进行上下行调度，对整个无线链路进行控制，根据调度结果进行下行数据的调制和处理，并将其发送给收发信机单元，根据调度结果，接收收发信机发送过来的上行数据，解调并处理；

若干收发信机，用于接收来自UE的信号，并将其传输给基带模块，并且接收来自基带模块的数据，发送给UE，以及

超级小区下的若干UE，用于实现与所述收发信机的上下行交互。

本发明的有益效果是：通过对超级小区的构建，合理地实现了UE与超级小区之间的数据传输，由于在数据传输过程中采用空分复用(SDMA)、MU-MIMO、SU-MIMO等技术手段，小区的容量得到了提升，同时，相关的控制信道的性能都有较大的提升，在降低小区边缘处干扰的同时，可以将小区间的切换变成超级小区内部各CP之间的调度检测问题，提高了系统的KPI，更进一步地，由于没有增加新的硬件设备，降低了系统复杂度，节约了成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中实现超级小区的系统框图；

图2是本发明中实现超级小区的系统框图；

图3是本发明中实现超级小区的系统结构进一步分解后的逻辑框图；

图4是本发明中由三个相邻控制站组成的超级小区示意图；

图5是超级小区下空分配对、多CP间联合传输以及多用户MIMO的示意图；

图6是采用本发明技术方案对干扰性与现有技术的对比图；

图7是采用本发明技术方案对切换次数与现有技术的对比图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，下文主要对涉及本发明超级小区处理相关的内容作较为详细的阐述，与现有的普通小区处理方式完全相同的内容不属于本发明重点阐述的内容，这些部分应该属于本领域普通技术人员不经过创造性的劳动即可获知的公知技术。

本发明中涉及到的专业术语进行定义和解释

上行激活集CP：在超级小区中，一般存在多个CP，每个CP上接收到的同一个UE的功率是有差异的，有些CP接收的功率比较小，用户解调时可以将该CP舍去，上行激活集CP中所有的元素可用于用户上行业务信道的基带解调和UE间的SDMA复用判断，非上行激活集元素，则不参与该用户的SDMA的上行业务信道的基带解调。

下行激活集CP：不同CP发送相同的功率在UE接收端的接收功率是有差异的，下行激活集CP是发送能量在UE端的接收能量对UE接收性能的影响达到一定程度的CP的集合。

超级小区的激活CP：超级小区由多个CP组成，在实际进行网络布设时因为实际需要，可以只激活部分CP，这部分CP就是该超级小区的小区级的激活集，超级小区的所有数据只在这些激活的CP上进行发送，接收和处理，本发明后文涉及到超级小区下的所有CP，都是指超级小区下的实际激活CP。

多CP间UE的空分复用：在满足设定条件的信道情况下，在一个超级小区的最小单位的时频资源上，组成超级小区的CP间可以发送不同的用户数据，这种模式就叫做多CP间UE的空分复用。

多CP间分集发射接收：针对一个UE在其激活集CP中(激活集大于1)所包含的指定CP(数目大于1)的相同的时频资源上，采用相同的物理配置发送/接收完全相同的数据，其中功率参数可能不同，这种模式就叫做多CP间分集。

本发明实现超级小区的系统构架

如图2所示，图2是本发明中实现超级小区的系统框图，其中包括：

高层模块23，此高层模块23也是控制站(控制站主要是指基站，也有可能是具有基站功能的其它网元)的一部分，从控制站的角度看高层模块23主要用于完成核心网与基带处理模块之间的数据传递以及上层功能控制，所述上层控制功能包括但不限于：小区间无线资源管理，无线承载控制，连接移动性控制，无线许可控制，无线资源控制，无线链路控制，与核心网或者其它上层网元之间的数据交互等。基带处理模块22，其由MAC层和物理层组成。收发信机21，从所有收发信机21发送过来的上行信号，按照原有的多小区的信号通路进入基带处理模块22，基带处理模块22将其进行联合处理后，作为一个小区的数据发送给高层模块23；而从高层模块23下发的下行数据，进入基带处理模块22之后根据其内部的处理，将输入的数据转换成多路数据分发给收发信机23中的每个收发信机，每个收发信机都收到相互之间可能不完全相同的完整的一路数据。

进一步地，如图3所示，图3是本发明中实现超级小区的系统结构进一步分解后的逻辑框图，其中，基带处理模块22由模块MAC层处理模块222和物理层处理模块221组成，物理层处理模块221分成上行链路处理模块和下行链路处理模块，MAC层处理模块222由控制MAC和数据MAC组成，数据MAC负责整个控制站侧的上下行链路的用户面数据处理，根据控制MAC调度的结果将高层23发送过来的下行数据发送给物理层处理模块221，将物理层处理层模块221过来的上行数据发送给高层模块23。

控制MAC由上行链路调度模块，上行链路信道控制模块，下行链路调度模块，下行链路信道控制模块组成，MAC层处理模块222负责整个上下行链路的信道和链路控制，以及数据调度，控制将上下行链路的调度结果发送给数据MAC层处理模块222和物理层处理模块221，其中上行链路信道控制模块对上行信道进行控制，包括但不限于上行信道的测量、UE的激活集选择、UE的空分配对、UE的上行功控、上行HARQ控制、上行MIMO处理、处理UE的反馈信息等。然后将信道控制参量结果报告给上行链路调度模块，同时将UE反馈的下行信道的信息，以及需要反馈给UE的上行信息报告给下行链路信道控制模块，同时将必要的控制信息下发给物理层处理模块221；上行调度模块负责对上行数据进行调度，并将调度结果发给物理层处理模块221以及通过下行链路发送给UE。下行链路信道控制模块负责对整个下行链路进行控制，包括但是不限于下行链路的UE下行信道测量反馈处理、下行HARQ(HybridAutomatic Repeat Request混合自动重传请求)处理、下行传输模式选择、下行MIMO处理、FFR(Fractional Frequency Reuse，部分频率复用)、自动调试编码、天线校正、波束赋形、SFBC(Space Frequency Block Code，空频块码)、CDD(Cyclic Delay Diversity，循环延迟分集)等的处理，以及下行链路UE的多CP间分集、多UE间的空分复用等，并将相应的计算结果通知下行链路调度模块和物理层处理模块221，下行链路调度模块根据下行信道控制模块的计算结果，对整个下行的UE进行调度，并将调度结果发给物理层处理模块221，以及通过下行信道发送给UE。

物理层处理模块221由上行链路处理模块和下行链路处理模块组成，其中上行链路处理模块主要根据控制MAC的上行链路的调度和信道控制计算结果进行上行链路数据的处理，包括业务信道数据的多收发信机间联合以及空分处理，多天线上行数据处理，多收发信机间的上行控制信道的联合处理，以及多收发信机间的接入处理等，并将接入信息和控制信息发送给控制MAC和数据MAC，并将用户业务数据发送给数据MAC；物理层处理模块221的下行链路处理模块根据下行链路信道控制模块和下行链路调度模块的调度结果，将控制数据和业务数据处理后发送给不同的发信机发送给UE，同时进行相应的预编码，秩处理等。

实现超级小区数据传输的方法

该方法的核心思想是：

超级小区下的UE进行同步信道搜索，完成超级小区与UE间的下行同步；所述UE向超级小区发送接入请求完成上行随机接入；当所述UE向超级小区的控制站发送上行数据时，首先确定上行激活集CP，然后将数据传输至上行激活集CP的基带模块，再由基带模块传输至高层模块，由高层模块传输给后续处理的网元；当超级小区的控制站向UE发送下行数据时，首先确定下行激活集CP，数据通过下行激活集CP的MAC层传输给物理层，再由物理层发送给收发信机，由收发信机将数据发送给UE。

特别地，在下行的时候，广播信道的数据在所有的CP上用相同的功率发射，对于控制信道的数据，在所有的CP上发送，针对业务信道的数据，根据调度的结果，由基带处理模块将相应CP的数据发送给每个CP对应的收发信机，由收发信机发送给各自覆盖的区域。

上行的时候，收发信机接收所有的上行数据，并汇总到基带处理模块，由基带根据调度的结果将每个UE的数据进行分别处理。对控制信道的数据进行全部CP间的联合处理，对业务信道的数据根据UE的激活集进行指定UE间的上行数据联合处理。此处的联合处理有别于现有技术中的合并处理，比如图2方案中所涉及的合并是纯粹的物理上的合并，即将物理信号上的合并；而此处的联合处理，是指每个RRU/分布式天线/RRH等将各自接收到的数据发送给超级小区的基带处理模块，根据MAC层的调度结果，物理层处理模块对这些数据进行指定的联合处理，如果UE的数据分布在多个CP上，则对这些CP进行数据的合并处理，将多个CP的数据合并成一路数据，如果是位于单个CP上，则进行单个CP的数据处理，也形成一路数据。

超级小区的系统上电和构建

根据网络优化的结果，通过网管系统，将超级小区的配置参数下发给超级小区的相关模块，其中与超级小区相关的参数包括但是不限于，将原有的哪些小区聚合在一起组成一个超级小区，小区的时频资源配置，小区激活CP数的变化等。

前台的控制站系统根据网管的指示将指定的小区配置成一个超级小区下的各个CP，同时根据配置信息，配置CP的参数和状态，完成小区的上电。

一般情况下，超级小区可以由相邻的多个(比如3个或7个)控制站组建而成，如图4所示，图4是本发明中由三个相邻控制站组成的超级小区示意图，但是实际情况比较复杂，并非只有示意图一种，其他情况覆盖的小区(包括由多个扇区组成的小区)分析的结果与之相同。假设组成超级小区的每个CP的有效覆盖范围如图所示，CP0覆盖区域A、D，F，G区域，CP1覆盖B、E、F、G区域，CP2覆盖C、D、E、G区域。其中处在A区域的UE激活集CP为CP0，B区域的UE激活集CP为CP1，C区域的UE的激活集CP为CP2，D区域的UE激活集CP为CP0和CP2，E区域的UE激活集CP为CP1和CP2，F区域的UE激活集CP为CP0和CP1，G区域的UE的激活集CP就为CP0，CP1和CP3。

因此，处在超级小区下的UE主要受其激活集CP影响，物理层业务信道的处理就受激活集的影响，按照本发明所述的方案，如果UE的激活集为多个CP(激活集里CP数大于1)，则UE业务信道的数据就位于两个CP的相同的时频资源上，其他物理参数也完全也完全相同；如果多个UE的激活集CP里不包含相同的CP，则这部分UE可形成多CP间的空分复用；激活集相同的用户如果满足多用户MIMO的条件，可以组成多用户MIMO。而物理层控制信道不采用空分复用，多用户MIMO，单用户MIMO等技术，而是默认为针对物理层控制信道，所有的CP都包含在控制信道的激活集之内。

超级小区与UE间的下行同步过程

超级小区下，控制站在所有的CP的下行同步信道上按照相同的物理层配置参数都发送完全相同的由协议所规定的小区配置参数，UE根据协议规定的同步信道搜索原则进行搜索，当同步信道搜索成功，UE会在小区指定的时频资源上进行后续的小区参数接收，锁定小区的下行时钟，小区下行同步成功。

超级小区下UE的上行随机接入过程

UE在小区指定的随机接入信道上发送preamble(前导码)，控制站会在所有的激活CP上的随机接入信道上检测随机接入请求，当有的CP上检测到了随机接入请求之后，超级小区的基带处理模块会将得到的所有的随机接入请求进行合并处理，并得到相应的时偏调整值，并按照普通小区的接入流程进行后续的处理。其中注意，如果此时针对此UE已经有了激活集，则针对使用的物理信道采用前面针对物理信道的处理原则进行数据的发送。其处理步骤如下：

步骤1.UE获取下行随机接入信道的相关带宽分配信息。在指定的随机接入资源上发送上行接入请求。

步骤2.控制站在所有CP的随机接入信道上检测UE的随机接入请求消息。

步骤3.当检测到某个UE的随机接入请求之后，上行链路处理模块会将每个CP上随机接入请求都按照普通单小区下的处理方式进行处理。

步骤4.上行链路处理模块对步骤3中所有CP上的同一UE的接入请求进行合并处理，并将合并后的结果上报给控制MAC。

步骤5后续的接入流程按照普通小区的接入流程处理，但是消息的收发在没有激活集的情况下，会按照多CP间分集的模式进行处理，直到接入流程结束。

超级小区下的上行同步的时偏调整值选择过程

在超级小区中，如果用户的上行激活集为多个CP，则对上行同步将产生影响，获取超级小区下TA的方法很多，有选择法，合并法等，所有方法的关键点就是如何将多个CP上的时偏值调整为一个发送给UE，下面列举一种选择性方法的处理流程：

步骤1.物理层上行链路处理模块测量上报用户激活集各个CP上的功率峰值的位置的峰值位置、时偏值、功率值。

步骤2.上行链路信道控制模块根据功率选择功率最大的CP，将该CP作为超级小区同步CP。

步骤3.获取该CP上的时偏值，以该时偏值作为超级小区下调整的时偏值。

超级小区的信道测量处理过程

与普通小区相比，超级小区下的信道为了保证MAC处理模块在进行激活集判定时可以有相应的测量参考值，因此无论待处理UE的激活集是否存在，物理层的上行链路处理模块都会在所有的CP上进行该UE的信道测量，并将结果报告给上行链路信道控制模块和下行链路信道控制模块。信道测量处理分成两个部分，上行信道测量和下行信道测量。

上行信道测量处理内容：

测量上行信道的时候，主要是测量每个收发信机发送过来的数据的UE的上行参考信号(包括解调参考信号，探测参考信号等)的信号功率，噪干扰声等信道特征信息，以及UE的时偏等信息以及通过其他手段可以测量到的上行信道特征，在支持天线校正和波束赋形的系统里还需要测量天线校正参数和波束赋形权值。针对每个UE的处理，所有CP内部的处理和普通单小区下的处理机制流程完全相同，需要将每个CP上的信息都测量出来，以CP为单位上报给MAC层。

下行信道测量处理过程：

对TDD架构的系统，根据上下行链路的对称性，可以通过测量上行链路的链路状态来推断下行链路的状态，针对FDD架构的系统，下行信道，主要靠终端的反馈，而终端反馈的信道信息是整个超级小区下的平均信道条件，为了获得每个CP上的下行信道测量值需要采用与普通小区不同的处理方式。其中一种方式与TDD模式类似，通过上行信道的测量值来判定下行信道的状况，然后根据UE的下行信道的反馈信息进行UE在每个CP上的下行信道状况的修正。

超级小区上下行激活集CP的判定原则以及激活集的判定过程

超级小区下针对每个UE都有自己的激活集。其中上行激活集和下行激活集可能会不完全相同，两者的选择原则也不相同。

上行激活集判定时将接收功率相对比较小的CP排除在用户激活集外，这样是为了保证上行信道估计的准确性，因为上行信道估计是各个CP单独进行的，如果某个CP的接收功率比较小，如果将CP纳入用户的上行激活集反而对上行的解调性能产生负面影响。

下行由于小区参考信号是小区中的所有CP均进行发送，同时考虑到下行各个CP的发射功率可能不同，因此下行激活集判定时将从总功率损失的角度判定下行激活集。在下行激活集判定时，首先要将各个CP的下行发射功率折算进来，然后将各个CP的等效接收功率进行排序，从等效功率最小的CP开始，判断舍弃该CP后下行功率损失多少，如果舍弃该CP后下行瞬时的总损失小于门限值，则下行激活集中不包含该CP，依次循环各个CP，直到舍弃某个CP后下行的总功率损失超过门限值为止，此时用户的激活集必须包含该CP和剩下的各个CP。

上行激活集的判定方法：

对于无法进行多CP间空分复用的物理信道，在该信道上分配的UE的激活集为超级小区下全部的激活CP。对于无测量信息的UE，其激活集也设置为该超级小区下的全体激活CP。

对于可空分复用的信道的物理信道，由MAC层上行链路信道控制模块判决UE的上行激活集。MAC依据物理层上报的UE在各个CP上上行探测信道或则相关的业务/控制信道的接收功率进行判断，更新时只要有探测信道或者业务/控制信道上报，就更新上行激活集，具体过程如下：

1)、上行链路信道控制模块获取物理层上报的各个CP上UE的上行平均接收功率，如果此时既有探测信道又有业务信道，则以探测信道上报的功率值为准。

2)、找出待处理UE在所有CP上的平均接收功率的最大值。

3)、将初始的CP集合设为超级小区中全体激活CP。将除功率最大的其他CP的功率值与步骤2中获得的最大功率值相比，将比值小于设定阈值的CP从激活集中删除。直到所有的CP都处理完为止，将剩余CP集合里的结果按照从高到低的顺序排序。

4)、从步骤3中剩余的上行激活集中按照从高到低的顺序选择指定个数的CP，作为最后的激活集。如果剩下的CP数小于指定的CP个数的话，则直接将剩余的全部CP作为该UE的激活集。

下行激活集的判定方法：

下行激活集的判定由下行链路信道控制模块进行处理。对于不进行多CP间空分复用的物理信道，其激活集为全体。对于无测量信息的UE，其激活集为全体。下面是针对一个可获得激活集信息的UE进行下行激活集判定的处理流程。

1)、下行链路信道控制模块获取待处理UE在每个CP上的下行信道的测量信息。

2)、将所有CP上的能量进行排序。

3)、将所有CP上的能量进行累加。

4)、从n＝1，以步进为1变化n的值，将能量最低的n个CP的总能量与全体CP的总能量相比，直到n达到低于指定阈值门限的最大值为止。

5)、从超级小区全体激活CP集中，删除4中获得的n个能量最小的CP。剩下的CP即为该UE的激活集。

为了避免激活集频繁的变化，激活集的计算的一般会设定一个计算周期，同时用来计算激活集的功率值采用该周期内的平均值；或者设定一个平滑值，使测量的结果尽量不受一两次的测量情况的影响。当用户的激活集无法判断时，默认该用户的CP激活集为小区中所有的CP。

超级小区的空分处理过程

针对超级小区，在不提升码率的情况下有三种方法提升系统容量，同时不降低系统的容量的情况下，可以采用SU-MIMO、MU-MIMO以及多CP间的空分复用的方式。其中SU-MIMO。MU-MIMO只有在协议支持的情况下才能采用，而多CP间的空分复用只要信道条件满足要求就可以采用。在协议允许的情况下，其中三者可同时使用或者两两配对使用。

在信道条件满足SU-MIMO的情况下，SU-MIMO的处理与非超级小区下完全相同。

在信道条件满足MU-MIMO的情况下，激活集完全相同的用户如果可以组成MU-MIMO配对，则采用MU-MIMO的方式来进行数据的传输，后续处理过程与普通小区下的完全相同。

多CP间的空分复用方式是超级小区所独有的，上下行处理流程完全相同，其处理基本过程如下：

步骤1.获取所有UE的激活集；

步骤2.根据激活集对UE进行分组，将激活集相同的UE分成一组。

步骤3.根据信道条件和激活集分组，对UE进行空分配对。配对的原则是激活集无交集，信道条件满足设定的阈值要求，最后的空分结果要能最大程度的利用超级小区下各CP的带宽。

对于存在的空分配对配置如图5所示，该图是超级小区下空分配对、多CP间联合传输以及多用户MIMO的示意图，实际情况包含但是不限于示意图所描述的情况。图中，假设组成超级小区的CP数为3个，当组成超级小区的CP数不为3个时，情况可以类推，UE1的激活集为CP0、CP1，UE2与UE3激活集为CP3，两者时频资源组合在一起，与UE1组成空分配对；UE2的激活集为CP0，CP1，CP2，因此在三个CP上相同的时频资源上，用相同的物理配置参数发送相同的数据；UE5，UE6，UE7，UE8，UE9，UE10，UE11组成空分复用的另外一种配置，其中UE8与UE9组成MU-MIMO在CP3上组成多用户MIMO配对。

超级小区的调度处理过程

根据上行链路信道控制模块的处理结果，上行链路调度模块根据UE的上行空分情况进行UE的上行调度，调度结果会发给物理层上行链路处理模块和数据MAC处理模块。

根据下行链路信道控制模块的处理结果，下行链路调度模块根据UE的下行空分情况进行UE的下行调度，调度结果会发给数据MAC和物理层下行链路处理模块。

上下行数据处理过程

根据调度结果，上下行链路的处理过程如下：

下行链路：物理层下行链路处理模块根据调度信息把下行的数据按照CP进行处理，每个CP的处理方式跟单个普通小区完全相同，处理完之后，下行链路处理模块会将处理完的处理发给收发信机模块中对应的收发信机。上行链路：上行链路的处理相对下行比较复杂。上行链路处理模块根据MAC层发送过来的调度结果，对收发信机模块发过来的多个收发信机接收的数据，按照对应空分方式处理。

对于上行控制信道，上行随机接入信道等不空分的信道，直接采用多收发信机间的对应数据联合处理解调，将解调的结果发送给控制MAC的对应的上行链路信道控制模块或者下行链路信道控制模块。

对于有激活集信息的业务信道，上行链路处理模块按照UE的激活集，对对应的CP的收发信机过来的数据进行联合处理，并进行的后续解调，解码等。并将最后的解调结果发送给数据MAC，数据MAC按照单小区的数据处理方式对这些数据进行处理。

超级小区的功控处理过程

上行功控处理过程：如果UE的上行激活集为单个CP，则该UE的上行PUSCH功率控制与常规小区中的功率控制相同。下面着重说明超级小区中当UE的上行激活集大于单个CP时上行功率控制方案。当用户的上行激活集为多个CP时，与传统的功率控制相比在计算每时频资源上接收信干噪比值不同，其他均相同。当某些CP上物理层无法检测到该CP的功率，而MAC判定用户的上行激活集包含该CP时，上面的功率控制时计算时不包含该CP。

下行功率控制：UE的激活集为单CP的话，下行可以采用开环功控和闭环功控，其处理方式和普通的单小区完全相同。

当激活集为多个CP时则，针对每个CP的功控方案和单CP下不同。由于功率参数调整，导致各个CP下发信息的功率均进行同样的调整，如果UE处在多个CP的交叠区域，虽然UE测量CQI考虑了生效的空滤调整值，但是由于超级小区对Ue是透明的，因此UE会将多个CP均进行功率调整值调整的影响带入CQI的映射，即其只考虑了一部分。该部分对闭环功控有影响，而对开环功控无影响。

系统的波束赋形处理过程

超级小区对于下行BF(beamforming，波束赋形)，可以考虑以下两种模式：

选择性波束赋形：根据各CP SRS接收功率，仅在一个CP即接收能量比例最大的CP上发射信号。

联合波束赋形：根据判定的激活集，在属于激活集的所有CP上发射信号。

预编码和秩指示的过程

如果UE的激活集为单CP的时候，采用普通小区的预编码和秩指示过程。如果UE的激活集为多CP的时候，不采用预编码和秩指示。

对技术效果的进一步说明

图6是采用本发明技术方案对干扰性与现有技术的对比图，从图中可看到，在不改变网络硬件拓扑架构的情况下，在不增加任何硬件设备的情况下，将原构成多小区的各个基站配置组成一个超级小区，图中是7个小区组成一个超级小区，原有的小区都变成了超级小区下的CP。该图说明了超级小区如何在小区边缘降低干扰的：当UE位于普通小区和超级小区下相同的位置时，在相同的信道和发射功率条件下，在普通小区下以第一层小区的干扰来统计，以小区来作为单位，信号与干扰的比是1∶6，而在超级小区下时，相同的条件下，信号与干扰的比是4∶3，整个系统的抗干扰性明显提升。

图7是采用本发明技术方案对切换次数与现有技术的对比图，该图说明的是超级小区下是如何降低切换次数的：当用户从物理位置a移到b时，在直线路径上，普通小区下经过了小区2，小区4和小区7，最少的切换次数是2，而在超级小区下，这两个位置为同一个超级小区的覆盖范围，内部只涉及到超级小区的CP间的数据调度，而不涉及到小区间额切换，明显降低了切换的次数，提高了网络质量。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (20)

1.一种实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，包括：

超级小区下的UE进行同步信道搜索，完成超级小区与UE间的下行同步；

所述UE向超级小区发送接入请求完成上行随机接入；

当所述UE向超级小区的控制站发送上行数据时，首先确定上行激活集CP，然后将数据传输至上行激活集CP的基带模块，再由基带模块传输至高层模块，由高层模块传输给后续处理的网元；

当超级小区的控制站向UE发送下行数据时，首先确定下行激活集CP，数据通过所述UE的下行激活集CP的MAC层传输给物理层，再由物理层发送给收发信机，由收发信机将数据发送给UE。

2.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，在所述超级小区下的UE进行同步信道搜索，完成超级小区与UE间的下行同步的步骤之前，还包括：将超级小区的配置参数下发给超级小区的相关控制站，完成超级小区的构建。

3.根据权利要求2所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的配置参数包括：将原有的哪些小区聚合在一起组成超级小区、小区的时频资源配置、超级小区的激活CP数的变化。

4.根据权利要求2所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的将超级小区的配置参数下发给超级小区的相关控制站，完成超级小区的构建包括：

通过网管系统将超级小区的配置参数下发给超级小区的各相关控制站，各相关控制站根据所述配置参数配置各CP的参数和状态，并完成超级小区的上电和构建过程。

5.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的超级小区下的UE进行同步信道搜索，完成超级小区与UE间的下行同 步包括：

控制站在超级小区下的所有CP的下行同步信道上按照相同的物理配置参数发送完全相同的由通信系统协议所规定的小区配置参数，UE同步信道搜索完成后进行后续超级小区的参数接收，并锁定超级小区的下行时钟。

6.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的UE向超级小区发送接入请求完成上行随机接入包括：

UE在超级小区指定的随机接入信道上发送preamble(前导码)，控制站在所有的CP上的随机接入信道上检测随机接入请求，检测到UE接入请求时，超级小区控制站的基带模块将得到的所有的随机接入请求进行合并处理，得到相应的时偏调整值，并按照普通小区的接入流程进行后续处理。

7.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，如果UE已经事先确定了上行激活集CP，所述的UE向超级小区发送接入请求完成上行随机接入包括：

步骤1、UE获取下行随机接入信道的带宽分配信息，在指定的随机接入资源上发送上行接入请求；

步骤2、控制站在所有CP的随机接入信道上检测UE的随机接入请求消息；

步骤3、检测到某个UE的随机接入请求之后，上行链路处理模块会将每个CP上随机接入请求都按照普通单小区下的处理方式进行处理；

步骤4、上行链路处理模块对所述步骤3中所有CP上的同一UE的接入请求进行合并处理，并将合并后的结果上报给控制MAC模块；

步骤5、后续的接入流程按照普通小区的接入流程处理。

8.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的确定上行激活集CP时，如果UE的上行激活集CP有多个，则：

物理层上行链路处理模块测量上报所述上行激活集CP中各个CP上的功 率峰值的峰值位置、时偏值、功率值；

上行链路信道控制模块根据功率选择功率最大的CP，将该CP作为超级小区的同步CP；

获取该CP上的时偏值，以该时偏值作为超级小区下调整的时偏值。

9.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的确定上行激活集CP的方法包括：

对于无法进行多CP间空分复用的物理信道，在该信道上分配的CP的上行激活集CP为超级小区下全部的激活CP；

对于无测量信息的UE，其上行激活集CP设置为该超级小区下的全体激活CP；

对于可空分复用的信道的物理信道，由MAC层上行链路信道控制模块判决UE的上行激活集CP，MAC层依据物理层上报的UE在各个CP上上行探测信道或相关的业务/控制信道的接收功率进行判断，只要有探测信道或者业务/控制信道上报，就更新上行激活集CP。

10.根据权利要求9所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的更新上行激活集CP包括：

步骤1、上行链路信道控制模块获取物理层上报的各个CP上UE的上行平均接收功率，如果此时既有探测信道又有业务信道，则以探测信道上报的功率值为准；

步骤2、找出待处理UE在所有CP上的平均接收功率的最大值；

步骤3、将初始的CP集合设为超级小区中全体激活CP，将除功率最大的其他CP的功率值与步骤2中获得的最大功率值比较，将比值小于设定阈值的CP从激活集中删除，直到所有的CP都处理完为止，将剩余CP集合里的结果按照从高到低的顺序排序；

步骤4、从步骤3中剩余的上行激活集CP中按照从高到低的顺序选择指定个数的CP，作为最后的上行激活集CP，如果剩下的CP数小于指定的CP个 数的话，则直接将剩余的全部CP作为该UE的上行激活集CP。

11.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述的确定下行激活集CP的方法包括：

步骤1、下行链路信道控制模块获取待处理UE在每个CP上的下行信道的测量信息；

步骤2、将所有CP上的能量进行排序；

步骤3、将所有CP上的能量进行累加；

步骤4、从n＝1，以步进为1变化n的值，将能量最低的n个CP的总能量与全体CP的总能量比较，直到n达到低于指定阈值门限的最大值为止；

步骤5、从超级小区全体激活CP集中，删除4中获得的n个能量最小的CP，剩下的CP即为该UE的下行激活集CP。

12.根据权利要求1所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，在所述的UE向超级小区发送上行数据或者超级小区的控制站向UE发送下行数据时，采用SU-MIMO、MU-MIMO或者空分复用的方式向对方发送数据。

13.根据权利要求12所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述在上行传输过程中使用空分复用方式具体包括：

步骤1、获取所有UE的上行激活集CP；

步骤2、根据所述上行激活集CP对UE进行分组，将上行激活集CP相同的UE分成一组；

步骤3、根据信道条件和所述上行激活集CP分组，对UE进行空分配对，配对的原则是上行激活集CP无交集，信道条件满足设定的阈值要求，最后的空分结果能最大利用超级小区下各CP的带宽。

14.根据权利要求12所述的实现超级小区数据传输的方法，其特征在于，所述在下行传输过程中使用空分复用方式的具体包括：

步骤1、获取所有UE的下行激活集CP；

步骤2、根据所述下行激活集CP对UE进行分组，将下行激活集CP相同 的UE分成一组；

步骤3、根据信道条件和所述下行激活集CP分组，对UE进行空分配对，配对的原则是下行激活集CP无交集，信道条件满足设定的阈值要求，最后的空分结果能最大利用超级小区下各CP的带宽。

15.一种实现超级小区数据传输的控制站，其特征在于，包括：

高层模块，用于完成核心网与基带处理模块之间的数据传递以及上层功能控制；

基带处理模块，用于与高层模块进行控制数据和媒体数据的交互，对每个UE进行上下行调度，对整个无线链路进行控制，根据调度结果进行下行数据的调制和处理，并将其发送给收发信机单元；根据调度结果，接收收发信机发送过来的上行数据，解调并处理；

若干收发信机，用于接收来自UE的信号，并将其传输给基带模块，并且接收来自基带模块的数据，发送给UE。

16.根据权利要求15所述的实现超级小区数据传输的控制站，其特征在于，所述的基带处理模块包括：

物理层处理模块，用于下行链路数据的调制发送和上行数据的接收解调；

MAC层处理模块，用于对整个上下行链路的信道和链路控制，以及数据调度。

17.根据权利要求16所述的实现超级小区数据传输的控制站，其特征在于，所述的MAC层处理模块包括：

控制MAC模块，用于负责整个无线链路的控制，上下行数据调度，并将相应的结果发送给数据MAC模块和物理层处理模块；

数据MAC模块，用于负责整个控制站侧的上下行链路的用户面数据处理，根据控制MAC调度的结果将高层发送过来的下行数据发送给物理层，将 物理层过来的上行数据发送给高层。

18.根据权利要求16所述的实现超级小区数据传输的控制站，其特征在于，所述的物理层处理模块包括：

上行链路处理模块，用于根据控制MAC模块的上行链路的调度和信道控制计算结果进行上行链路数据的处理，包括业务信道数据的多收发信机间联合以及空分处理，多天线上行数据处理，多收发信机间的上行控制信道的联合处理，以及多收发信机间的接入处理，并将接入信息和控制信息发送给控制MAC和数据MAC，并将用户业务数据发送给数据MAC；

下行链路处理模块，用于根据下行链路信道控制模块和下行链路调度模块的调度结果，将控制数据和业务数据处理后发送给不同的发信机发送给UE，同时进行相应的预编码、秩处理。

19.根据权利要求16所述的实现超级小区数据传输的控制站，其特征在于，所述控制MAC模块包括：

上行链路调度模块，用于负责对上行数据进行调度，并将调度结果发给物理层模块以及通过下行链路发送给UE；

上行链路信道控制模块，用于对上行信道进行控制，包括上行信道的测量，UE的激活集选择，UE的空分配对，UE的上行功率控制，上行HARQ控制，上行MIMO处理，UE的反馈信息处理；

下行链路调度模块，用于根据下行信道控制模块的计算结果，对整个下行的UE进行调度，并将调度结果发给物理层处理模块，通过下行信道发送给UE以及将调度结果发给下行的数据MAC；

下行链路信道控制模块，用于负责对整个下行链路进行控制，包括但不限于下行链路的UE下行信道测量反馈处理，下行HARQ处理，下行传输模式选择，下行MIMO处理，FFR，自动调试编码，天线校正，波束赋形，SFBC， CDD的处理，下行链路UE的多CP间分集，多UE间的空分复用，并将相应的计算结果通知下行链路调度模块和物理层处理模块。

20.一种实现超级小区数据传输的系统，其特征在于，包括：

高层模块，用于完成核心网与基带模块之间的数据传递以及上层功能控制；

基带处理模块，用于与高层模块进行控制数据和媒体数据的交互，对每个UE进行上下行调度，对整个无线链路进行控制，根据调度结果进行下行数据的调制和处理，并将其发送给收发信机单元，根据调度结果，接收收发信机发送过来的上行数据，解调并处理；

若干收发信机，用于接收来自UE的信号，并将其传输给基带模块，并且接收来自基带模块的数据，发送给UE，以及

超级小区下的若干UE，用于实现与所述收发信机的上下行交互。 

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