CN102932127A - Td-lte扩频ofdm系统的多基站协同通信方法 - Google Patents

Abstract

TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，涉及一种扩频OFDM系统的多基站协同通信方法。它是为了解决现有的多基站协同通信方法的需要大量反馈信息，以及传统的基于OFDM的蜂窝网系统难以提高小区边缘用户的频谱效率的问题。本发明在协同网内，每个小区边缘用户采用扩频OFDM方式进行通信，每个用户通过码分来进行多址，每个小区的基站将该小区边缘用户使用的扩频码的索引告诉其他小区，实现每个小区都获得协同网内其他小区正在使用扩频码。此外对于基站接收到的边缘用户上行扩频信号，由于已知所有正在使用的扩频码，基站可以采用干扰消除的方式抑制多址干扰，提高边缘用户频谱利用率。本发明适用于OFDM系统的多基站协同通信。

Description

TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法

技术领域

本发明涉及一种扩频OFDM系统的多基站协同通信方法。

背景技术

LTE（Long Term Evolution）通信系统采用了基于OFDM（Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing）的多址方式，因此小区间干扰成为主要的干扰。传统的LTE系统（R8，Release 8版本）采用的部分频率复用的方式，如图1所示，不同填充图案代表不同频率资源，将整个频率资源分为4部分，1部分用于小区中心用户，其余3部分用于小区边缘用户，不同小区中心用户采用相同的频率资源，相邻小区采用不同的频率资源。这样虽然能够降低小区间干扰，但是其频谱利用率不高。LTE的R10（Release 10）版本，即LTE-A（LTE-Advanced）系统提出了多点协作（CoMP，Coordinated Multipoints）技术，即多个基站协同参与为一个用户发送或联合接收一个用户的信号，能够有效的降低小区间干扰，提高系统频谱利用率，但是传统CoMP技术需要的反馈信息量大，对回程链路的要求较高。

发明内容

本发明是为了解决现有的多基站协同通信方法需要大量的反馈信息，以及传统的基于OFDM的蜂窝网系统难以提高小区边缘用户的频谱效率的问题，从而提供一种TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法。

TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，

上行资源调度方法：

对于小区内需要发送数据的多个用户，协同网内的小区基站进行上行资源调度，给该小区内的用户分配上行资源及相关调制编码方式，所述上行资源调度方法由以下步骤实现：

对于小区内需要发送数据的每个用户：

步骤A1、小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘，如果该用户位于小区中心时，则采用传统的LTE上行资源调度方法对该用户进行资源调度，完成对用户的上行资源调度；如果该用户位于小区边缘时，则执行步骤A2；

步骤A2、用户向基站上报该用户的宽带CQI值，并选择与该宽带CQI值对应的调制阶数及编码速率，并根据当前CS中已使用的扩频码索引，以及该用户的QoS要求，判断该用户的业务是否为宽带业务，如果判断结果为否，则将该用户分配一个未被使用的扩频码；如果判断结果为是，则给该用户分配N_D个未被使用的扩频码，所述N_D为大于1的整数，并基站将分配的扩频码的索引发送给该用户，然后，将该分配的扩频码的索引通过回程链路传递给其他小区基站，并执行步骤A3；

步骤A3，将步骤A2中分配的扩频码的状态变为：“已使用”；当该小区的基站接收到来自其它小区基站发送的扩频码索引时，更新该扩频码的状态为：“已使用”；并执行步骤A4；

步骤A4、当该用户的数据发送完成后，更新该用户对应的扩频码的状态为：“未使用”，并将该扩频码索引发送给其它小区基站，其它小区基站更新该扩频码状态为：“未使用”，从而完成对该用户的一次上行资源调度；

上行PUSCH信道数据基带信号发射方法：

对于每个小区用户，均接收该小区内的基站发送的上行资源调度信息，若该小区用户为小区中心用户，则按照现有的3GPP TS36.211标准在PUSCH信道上发送业务数据；若该小区用户为小区边缘用户，则采用如下步骤实现：

步骤B1、根据收到的上行资源调度信息中的扩频码信息产生扩频序列r_u，v(n)；

步骤B2、将需要发送的比特序列x(n)进行调制符号的映射，获得QPSK、16QAM或64QAM的调制后符号序列；

步骤B3、将步骤B2获得的调制后的符号序列中的每个符号乘以长度为50的r_u，v(n)序列，获得扩频后的码片序列；

步骤B4、将步骤B3中扩频后的码片序列进行串/并转换，得到12*50路序列，并对该序列进行长度为12*50的FFT运算，获得经FFT处理后的12*50路序列；

步骤B5、将步骤B4中经FFT处理后的12*50路序列两端补零后进行IFFT运算，获得经IFFT处理后的序列；

步骤B6、将步骤B5中获得的经IFFT处理后的序列进行并/串转换，并增加循环前缀，获得基带处理后的序列，并发射至PUSCH信道，完成上行PUSCH信道数据基带信号发射；

上行PUSCH信道数据基带信号接收方法：

步骤C1、基站根据K个用户的宽带CQI值的大小进行排序，然后进行处理，并设该K个用户使用的扩频序列分别为r_u，v,1(n)，r_u，v，2(n)，…，r_u，v，K(n)；其中，用户1为宽带CQI值最大的用户，之后的用户2，用户3，…，用户K的宽带CQI值依次减小，K为正整数；

步骤C2、基站从PUSCH信道接收到的多用户信号y₀(n)，并进行去CP处理，然后进行串/并转换，转换后进行FFT运算，将运算后的序列做均衡处理，获得均衡后的并行数据；

步骤C3、将均衡后的并行数据进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤C4、将步骤C3获得的时域信号进行并/串转换，然后采用用户1对应的扩频序列r_u,v，1(n)进行解扩；

步骤C5、将步骤C4中解扩后的序列进行解调，获得用户1的解调后序列完成用户1的收据接收；

步骤C6、基站根据用户KA的解调后序列，产生用户KA的估计信号，KA的初始值为1；

步骤C7、在多用户信号y₀(n)中减去步骤C6获得的用户KA的估计信号，获得去除用户KA干扰后的信号，并将该信号作为更新后的多用户信号y₀(n)，然后去除CP并进行串/并转换及FFT运算；将运算后的序列做均衡处理，获得均衡后的并行数据；

步骤C8、将步骤C7获得的均衡后的并行数据进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤C9、将步骤C8获得的时域信号进行并/串转换，然后采用用户KA+1对应的扩频序列r_u，v，1(n)进行解扩；

步骤C10、将步骤C9中解扩后的序列进行解调，获得用户KA+1的解调后序列，完成用户KA+1的数据接收；令KA＝KA+1，并重复执行步骤C6至C10直至所有用户的数据全部实现解调，完成K个用户的数据接收；

下行资源调度方法：

对于小区内需要给多个用户发送数据的协同网内基站，首先进行下行资源调度，给该小区内的用户分配下行资源及相关调制编码方式，所述下行资源调度方法由以下步骤实现：

对于小区内需要发送数据的每个用户：

步骤D1、小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘，如果该用户位于小区中心时，则采用传统的LTE下行资源调度方法对该用户进行资源调度，完成对用户的下行资源调度；如果该用户位于小区边缘时，则执行步骤D2；

步骤D2、用户向基站上报该用户的宽带CQI值，并选择与该宽带CQI值对应的调制阶数及编码速率，并根据当前CS中已使用的扩频码索引，以及该用户的QoS要求，给该用户分配N_DD个未被使用的扩频码，所述N_DD为大于或等于1的整数，并基站将分配的扩频码的索引发送给该用户，然后，将该分配的扩频码的索引通过回程链路传递给其他小区基站，并执行步骤D3；

步骤D3、将步骤D2中分配的扩频码的状态变为：“已使用”；当该小区的基站接收到来自其它小区基站发送的扩频码索引时，更新该扩频码的状态为：“已使用”；并执行步骤D4；

步骤D4、当该用户的数据发送完成后，更新该用户对应的扩频码的状态为：“未使用”，并将该扩频码索引发送给其它小区基站，其它小区基站更新该扩频码状态为：“未使用”，从而完成对该用户的一次下行资源调度；

下行PDSCH信道数据基带信号发射方法：

对于每个小区用户，均接收该小区内的基站发送的上行资源调度信息，若该小区用户为小区中心用户，则按照现有的3GPP TS36.211标准在PDSCH信道上发送业务数据；若该小区用户为小区边缘用户，则采用如下步骤实现：

步骤E1、根据收到的下行资源调度信息中的扩频码信息产生扩频序列r_u，v(n)；

步骤E2、将需要发送的比特序列x(n)进行调制符号的映射，获得QPSK、16QAM或64QAM的调制后符号序列；

步骤E3、将步骤E2获得的调制后的符号序列中的每个符号乘以长度为50的r_u，v(n)序列，获得扩频后的码片序列；

步骤E4、将步骤E3中扩频后的码片序列进行串/并转换，得到12*50路并行序列；

步骤E5、将步骤E4中得到的12*50路并行序列进行IFFT运算，获得经IFFT处理后的序列；

步骤E6、将步骤E5中获得的经IFFT处理后的序列进行并/串转换，并增加循环前缀，获得基带处理后的序列，并发射至PDSCH信道，完成下行PDSCH信道数据基带信号发射；

下行PDSCH信道数据基带信号接收方法：

对于小区内的每个用户K：

步骤F1、从PDSCH信道接收到的多用户信号y(n)，并进行去CP处理；

步骤F2、将步骤F1中去CP后的多用户信号进行串/并转换；

步骤F3、将步骤F2中进行串/并转换后信号进行FFT运算；

步骤F4、将步骤F3中进行FFT运算后的序列做均衡处理；

步骤F5、将步骤F4中做均衡处理后的序列进行并/串转换；

步骤F6、将步骤F5中进行并/串转换后的信号与该用户对应的扩频码进行解扩；

步骤F7、将步骤F6中进行解扩后的信号进行解调，完成该用户对数据基带信号的接收。

步骤A1和步骤D1中，小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘的方法具体为：

判断用户的路径损耗是否大于预设的门限值T时，如果判断结果为是，则该用户位于小区边缘；如果判断结果为否，则该用户位于小区中心。

步骤A1或步骤D1中，采用的传统的LTE上行资源调度方法为比例公平算法。

步骤B5中将步骤B4中经FFT处理后的12*50路序列两端补零后进行IFFT运算的过程中：IFFT点数根据系统带宽选取。

步骤C2、步骤C7或步骤F4中的将经FFT运算后的序列做均衡处理的具体方法是：

将每路信号乘以与该路信号对应的用户的频域均衡抽头系数W_i，j，i＝0,1,..,N-1，j=1,2，...,K。

式中：下标i表示第i路信号，j表示第j个用户，N为FFT点数，K为用户个数；

并在线性最小均方误差准则：

$W_{i,j}=\frac{H_{i,j}^{*}}{{\left|H_{i,j}\right|}^2+N_0/P}$

完成均衡；

式中：H_i，j为第j个用户在第i个子载波处的频率响应；N₀为噪声功率谱密度，P为该用户在第i个子载波处的平均功率。

步骤C6中的基站根据用户KA的解调后序列，产生用户KA的估计信号的具体方法是：

步骤G1、将用户KA的解调后序列与该用户的扩频序列r_u，v,1(n)相乘，得到扩频后的码片序列；

步骤G2、将步骤G1获得的扩频后的码片序列进行串/并转换及FFT运算；

步骤G3、对步骤G2中进行串/并转换及FFT运算后的序列中，每个子载波上的信号乘以该用户在该子载波上的信道频率响应H_i，j，获得运算结果；其中：i＝0,1,2,..,N-1,j＝1,2，...,K，N为子载波总数，K为用户总数，下标i为第i个子载波，j为第j个用户；

步骤G4、将步骤G3获得的运算结果进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤G5、将步骤G4获得的时域信号进行并/串转换，并增加循环前缀，获得用户KA的估计信号

在上行PUSCH信道数据基带信号接收方法中，基站采用PIC接收算法对接收信号进行干扰消除，具体步骤为：

步骤H1、对每个用户做并行的数据处理，产生各用户在发送序列的估计值

i=1,2,..,K；

步骤H2、利用步骤H1产生的各用户在发送序列的估计值

得到各用户在接收端的估计序列

i=1,2,..,K；

步骤H3、利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列

对接收信号进行干扰消除。

步骤H1中对每个用户做并行的数据处理，产生各用户在发送序列的估计值

的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤I1、将收到的信号去除循环前缀，然后进行串/并转换，FFT运算。

步骤I2、将步骤I1进行的串/并转换后的数据进行频域均衡；

步骤I3、将步骤I2进行均衡后的信号进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤I4、将步骤I3进行并/串转换后的数据进行解扩，然后进行解调，获得该用户在发送序列的估计值

步骤H2中利用步骤H1产生各用户在发送序列的估计值

得到各用户在接收端的估计序列

的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤J1、将该用户在发送序列的估计值进行调制，然后利用该用户对应的扩频码进行扩频；

步骤J2、将步骤J1获得的扩频后的序列进行串/并转换，然后进行FFT运算；

步骤J3、将步骤J2进行FFT运算后的数据进行过信道处理；

步骤J4、将步骤J3进行的过信道处理后的信号进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤J5、将步骤J4进行并/串转换后的信号增加循环前缀，获得该用户在接收端的估计序列

步骤H3中，利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列

对接收信号进行干扰消除的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤K1、将除该用户外的所有

序列进行相加，得到对于该用户的所有的多址干扰，然后用接收序列y(n)减去该干扰；

步骤K2、将步骤K1中去除干扰后的数据去除循环前缀CP，然后进行串/并转换；

步骤K3、将步骤K2中进行串/并转换后的数据进行FFT运算，然后进行频域均衡；

步骤K4、将步骤K3中进行频域均衡后的数据进行IFFT运算，然后进行并/串转换；步骤K5、将步骤K4中进行并/串行数据进行解扩，然后进行解调，得到估计序列

完成对接收信号的干扰消除。

本发明提出了一种基于扩频OFDM的多基站协同通信方法，需要的反馈信息很少，且能够提高小区边缘用户的频谱效率。

附图说明

图1是传统LTE网络频率复用方式的原理示意图；图2是基于扩频OFDM的LTE网络的原理示意图；图3是本发明中上行PUSCH信道数据基带信号发射方法的信号处理流程示意图；图4是上行PUSCH信道数据基带信号接收方法中用户1的信号处理流程示意图；图5是上行PUSCH信道数据基带信号接收方法中产生用户1在接收机端的估计信号的原理示意图；图6是上行PUSCH信道数据基带信号接收方法中干扰消除的接收方法的信号处理流程示意图；图7是各用户在发送序列的估计值

方法的信号处理流程示意图；图8是各用户获得在接收端的估计序列

方法的信号处理流程示意图；图9是利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列

对接收信号进行干扰消除的信号处理流程示意图；图10是下行PDSCH信道数据基带信号发射方法的信号处理流程示意图；图11是下行PDSCH信道数据基带信号接收方法的信号处理流程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图11说明本具体实施方式，TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，

上行资源调度方法：

对于某个小区内需要发送数据的多个用户UEs（User Equipments），首先，协同网内的该小区基站进行上行资源调度，给该小区内的用户分配上行资源及相关调制编码方式（MCS，Modulation and Coding Scheme）。所述上行资源调度方法由以下步骤实现：

对于小区内需要发送数据的每个用户：

步骤A1、小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘，如果该用户位于小区中心时，则采用传统的LTE上行资源调度方法对该用户进行资源调度，完成对用户的上行资源调度；如果该用户位于小区边缘时，则执行步骤A2；

步骤A2、用户向基站上报该用户的宽带CQI（Channel Quality Indicator）值，并选择与该宽带CQI值对应的调制阶数及编码速率，并根据当前CS（cooperating set）中已使用的扩频码索引，以及该用户的QoS要求，判断该用户的业务是否为宽带业务，如果判断结果为否，则将该用户分配一个未被使用的扩频码；如果判断结果为是，则给该用户分配ND个未被使用的扩频码，所述ND为大于1的整数，并基站将分配的扩频码的索引发送给该用户，然后，将该分配的扩频码的索引通过回程链路传递给其他小区基站，并执行步骤A3；

步骤A3，将步骤A2中分配的扩频码的状态变为：“已使用”；当该小区的基站接收到来自其它小区基站发送的扩频码索引时，更新该扩频码的状态为：“已使用”；并执行步骤A4；

步骤A4、当该用户的数据发送完成后，更新该用户对应的扩频码的状态为：“未使用”，并将该扩频码索引发送给其它小区基站，其它小区基站更新该扩频码状态为：“未使用”，从而完成对该用户的一次上行资源调度；

上行PUSCH（Physical Uplink Shared Channel）信道数据基带信号发射方法：

用户收到上行资源调度信息后，将在PUSCH信道上发送业务数据，当用户位于小区中心时，处理流程如3GPP TS36.211所示；当用户位于小区边缘时，以系统带宽为20MHz为例，其中10MHz（50个资源块）用于用户小区中心用户，另外10MHz（50个资源块）用于边缘用户，扩频时将一个资源块的数据扩频到50个资源块上，扩频处理增益为50，处理步骤如下（如图3所示）。

步骤B1、根据收到的上行资源调度信息中的扩频码信息产生扩频序列r_u，v(n)；

步骤B2、将需要发送的比特序列x(n)进行调制符号的映射，获得QPSK、16QAM或64QAM的调制后符号序列；

步骤B3、将步骤B2获得的调制后的符号序列中的每个符号乘以长度为50的r_u，v(n)序列，获得扩频后的码片序列；

步骤B4、将步骤B3中扩频后的码片序列进行串/并转换，得到12*50路序列，并对该序列进行长度为12*50的FFT运算，获得经FFT处理后的12*50路序列；

步骤B5、将步骤B4中经FFT处理后的12*50路序列两端补零后进行IFFT运算，获得经IFFT处理后的序列；

步骤B6、将步骤B5中获得的经IFFT处理后的序列进行并/串转换，并增加循环前缀，获得基带处理后的序列，并发射至PUSCH信道，完成上行PUSCH信道数据基带信号发射；

上行PUSCH信道数据基带信号接收方法：

由于每个基站知道所有上行信号使用的扩频码信息，所以，基站可以采用干扰消除来抑制MAI（Multiple Access Interferences）。基站可以采用串行干扰消除（SuccesiveInterferences cancellation，SIC）或并行干扰消除(Parallel Interferences Cancellation，PIC)来抑制MAI。

步骤C1、基站根据K个用户的宽带CQI值的大小进行排序，然后进行处理，并设该K个用户使用的扩频序列分别为r_u，v，1(n)，r_u，v，2(n)，…，r_u，v，K(n)；其中，用户1为宽带CQI值最大的用户，之后是用户2，用户3，…，用户K，K为正整数；

步骤C2、基站从PUSCH信道接收到的多用户信号y₀(n)，并进行去CP处理，然后进行串/并转换，转换后进行FFT运算，将运算后的序列做均衡处理，获得均衡后的并行数据；

步骤C3、将均衡后的并行数据进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤C4、将步骤C3获得的时域信号进行并/串转换，然后采用用户1对应的扩频序列r_u，v，1(n)进行解扩；

步骤C5、将步骤C4中解扩后的序列进行解调，获得用户1的解调后序列

完成用户1的收据接收；

步骤C6、基站根据用户KA的解调后序列，产生用户KA的估计信号，KA的初始值为1；

步骤C7、在多用户信号y₀(n)中减去步骤C6获得的用户KA的估计信号，获得去除用户KA干扰后的信号，并将该信号作为更新后的多用户信号y₀(n)，然后去除CP并进行串/并转换及FFT运算；将运算后的序列做均衡处理，获得均衡后的并行数据；

步骤C8、将步骤C7获得的均衡后的并行数据进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤C9、将步骤C8获得的时域信号进行并/串转换，然后采用用户KA+1对应的扩频序列r_u，v,1(n)进行解扩；

步骤C10、将步骤C9中解扩后的序列进行解调，获得用户KA+1的解调后序列，完成用户KA+1的数据接收；令KA＝KA+1，并重复执行步骤C6至C10直至所有用户的数据全部实现解调，完成K个用户的数据接收；

下行资源调度方法：

对于小区内需要给多个用户发送数据的协同网内基站，首先进行下行资源调度，给该小区内的用户分配下行资源及相关调制编码方式，所述下行资源调度方法由以下步骤实现：

对于小区内需要发送数据的每个用户：

步骤D1、小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘，如果该用户位于小区中心时，则采用传统的LTE下行资源调度方法对该用户进行资源调度，完成对用户的下行资源调度；如果该用户位于小区边缘时，则执行步骤D2；

步骤D2、用户向基站上报该用户的宽带CQI值，并选择与该宽带CQI值对应的调制阶数及编码速率，并根据当前CS中已使用的扩频码索引，以及该用户的QoS要求，给该用户分配N_DD个未被使用的扩频码，所述N_DD为大于或等于1的整数，并基站将分配的扩频码的索引发送给该用户，然后，将该分配的扩频码的索引通过回程链路传递给其他小区基站，并执行步骤D3；

步骤D3、将步骤D2中分配的扩频码的状态变为：“已使用”；当该小区的基站接收到来自其它小区基站发送的扩频码索引时，更新该扩频码的状态为：“已使用”；并执行步骤D4；

步骤D4、当该用户的数据发送完成后，更新该用户对应的扩频码的状态为：“未使用”，并将该扩频码索引发送给其它小区基站，其它小区基站更新该扩频码状态为：“未使用”，从而完成对该用户的一次下行资源调度；

下行PDSCH（Physical Downlink Shared Channel）信道数据基带信号发射方法：

对于每个小区用户，均接收该小区内的基站发送的上行资源调度信息，若该小区用户为小区中心用户，则按照现有的3GPP TS36.211标准在PDSCH信道上发送业务数据；若该小区用户为小区边缘用户，则采用如下步骤实现：

步骤E1、根据收到的下行资源调度信息中的扩频码信息产生扩频序列r_u，v(n)；

步骤E2、将需要发送的比特序列x(n)进行调制符号的映射，获得QPSK、16QAM或64QAM的调制后符号序列；

步骤E3、将步骤E2获得的调制后的符号序列中的每个符号乘以长度为50的r_u，v(n)序列，获得扩频后的码片序列；

步骤E4、将步骤E3中扩频后的码片序列进行串/并转换，得到12*50路并行序列；

步骤E5、将步骤E4中得到的12*50路并行序列进行IFFT运算，获得经IFFT处理后的序列；

步骤E6、将步骤E5中获得的经IFFT处理后的序列进行并/串转换，并增加循环前缀，获得基带处理后的序列，并发射至PDSCH信道，完成下行PDSCH信道数据基带信号发射；

下行PDSCH信道数据基带信号接收方法：

对于小区内的每个用户K：

步骤F1、从PDSCH信道接收到的多用户信号y(n)，并进行去CP处理；

步骤F2、将步骤F1中去CP后的多用户信号进行串/并转换；

步骤F3、将步骤F2中进行串/并转换后信号进行FFT运算；

步骤F4、将步骤F3中进行FFT运算后的序列做均衡处理；

步骤F5、将步骤F4中做均衡处理后的序列进行并/串转换；

步骤F6、将步骤F5中进行并/串转换后的信号与该用户对应的扩频码进行解扩；

步骤F7、将步骤F6中进行解扩后的信号进行解调，完成该用户对数据基带信号的接收。

步骤A1和步骤D1中，小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘的方法具体为：

判断用户的路径损耗是否大于预设的门限值T时，如果判断结果为是，则该用户位于小区边缘；如果判断结果为否，则该用户位于小区中心。

步骤A1或步骤D1中，采用的传统的LTE上行资源调度方法为比例公平算法。

步骤B5中将步骤B4中经FFT处理后的12*50路序列两端补零后进行IFFT运算的过程中：IFFT点数根据系统带宽选取。比如20MHz带宽时，IFFT点数为2048点。

步骤C2、步骤C7或步骤F4中的将经FFT运算后的序列做均衡处理的具体方法是：

将每路信号乘以与该路信号对应的用户的频域均衡抽头系数W_i，j，i＝0,1,..,N-1

j=1,2，...,K。式中：下标i表示第i路信号，j为第j个用户，N为FFT点数，K为用户个数；

并在线性最小均方误差准则：

$W_{i,j}=\frac{H_{i,j}^{*}}{{\left|H_{i,j}\right|}^2+N_0/P}$

完成均衡；

式中：H_i,j为第j个用户在第i个子载波处的频率响应；N₀为噪声功率谱密度，P为该用户在第i个子载波处的平均功率。

步骤C6中的基站根据用户KA的解调后序列，产生用户KA的估计信号的具体方法是：

步骤G1、将用户KA的解调后序列与该用户的扩频序列r_u，v,1(n)相乘，得到扩频后的码片序列；

步骤G2、将步骤G1获得的扩频后的码片序列进行串/并转换及FFT运算；

步骤G3、对步骤G2中进行串/并转换及FFT运算后的序列中，每个子载波上的信号乘以该用户在该子载波上的信道频率响应H_i，j，获得运算结果；其中：i＝0,1,2,..,N-1,j＝1,2，...,K，N为子载波总数，K为用户个数，下标i为第i个子载波，j为第j个用户；

步骤G4、将步骤G3获得的运算结果进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤G5、将步骤G4获得的时域信号进行并/串转换，并增加循环前缀，获得用户KA的估计信号

在上行PUSCH信道数据基带信号接收方法中，基站采用PIC接收算法对接收信号进行干扰消除，具体步骤为：

步骤H1、对每个用户做并行的数据处理，产生各用户在发送序列的估计值

i=1,2，...,K；

步骤H2、利用步骤H1产生的各用户在发送序列的估计值

得到各用户在接收端的估计序列

i＝1,2，...,K；

步骤H3、利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列对接收信号进行干扰消除。

步骤H1中对每个用户做并行的数据处理，产生各用户在发送序列的估计值

的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤I1、将收到的信号去除循环前缀，然后进行串/并转换，并进行FFT运算；

步骤I2、将步骤I1进行的串/并转换后的数据进行频域均衡；

步骤I3、将步骤I2进行均衡后的信号进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤I4、将步骤I3进行并/串转换后的数据进行解扩，然后进行解调，获得该用户在发送序列的估计值

步骤H2中利用步骤H1产生各用户在发送序列的估计值

得到各用户在接收端的估计序列

的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤J1、将该用户在发送序列的估计值

进行调制，然后利用该用户对应的扩频码进行扩频；

步骤J2、将步骤J1获得的扩频后的序列进行串/并转换，然后进行FFT运算；

步骤J3、将步骤J2进行FFT运算后的数据进行过信道处理；

步骤J4、将步骤J3进行的过信道处理后的信号进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤J5、将步骤J4进行并/串转换后的信号增加循环前缀，获得该用户在接收端的估计序列

步骤H3中，利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列对接收信号进行干扰消除的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤K1、将除该用户外的所有

序列进行相加，得到对于该用户的所有的多址干扰，然后用接收序列y(n)减去该干扰；

步骤K2、将步骤K1中去除干扰后的数据去除循环前缀CP，然后进行串/并转换；

步骤K3、将步骤K2中进行串/并转换后的数据进行FFT运算，然后进行频域均衡；

步骤K4、将步骤K3中进行频域均衡后的数据进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤K5、将步骤K4中进行并/串行数据进行解扩，然后进行解调，得到估计序列完成对接收信号的干扰消除。

以7小区组成的协同网（cooperating set，CS）为例，将图1中三部分边缘用户使用的频率资源（阴影部分）合成为协同网内边缘用户的共用频率资源（如图2的阴影部分），图1中的中心用户使用的频率资源（白色）继续让协同网内的中心用户使用如图2所示。在协同网内，每个小区中心用户使用传统的基于OFDM的多址方式进行通信。每个小区边缘用户采用扩频OFDM方式进行通信，频率复用系数为1，每个用户通过码分来进行多址，每个小区的基站（eNodeB,eNB）只需将该小区边缘用户使用的扩频码的索引告诉其他小区，这样每个小区都知道协同网内其他小区正在使用扩频码，从而能够避开这些码，选择其他扩频码。此外对于基站接收到的边缘用户上行扩频信号，由于已知所有正在使用的扩频码，基站可以采用干扰消除的方式抑制多址干扰（MAI，Multiple AccessInterferences），提高边缘用户频谱利用率。

扩频序列可以选择ZC（ZadoffChu）序列，ZC序列已经在LTE系统中有所使用，上行参考信号的产生就是基于ZC序列。此外，LTE系统已经定义了不同序列的索引，该索引值可以直接用来在多个基站间进行相互传输，而且ZC序列对序列长度没有限制。LTE协议规定的ZC序列如下式（1）所示，其中u和v为该ZC序列的索引，u可取0到29的所有整数，即0≤u≤29，v可取0或1；

为分配给该用户的子载波个数，在LTE系统中，为12的倍数，12为一个物理资源块（Physical Resource Block,PRB）对应的子载波个数。当将ZC序列应用于边缘用户扩频时，将一个资源块扩频到边缘用户使用的整个资源上，对于高速业务（某个用户需要多个资源块时），可以通过分给其多个扩频码来实现，此外，不同基站可以相互传递已使用的扩频序列索引（u，v）信息，并在接收端可以通过干扰消除来抑制小区内及小区间干扰。

$r_{u,v}\left(n\right)x_q\left(n\mathrm{mod}{N}_{\mathrm{ZC}}^{\mathrm{RS}}\right),$ $0\≤n\≤M_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{RS}},$ $M_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{RS}}\≥36---\left(1\right)$

其中， $x_q\left(m\right)=\exp (-j\frac{\mathrm{\πqm}(m+1)}{N_{\mathrm{ZC}}^{\mathrm{RS}}}),$ $0\≤m\≤N_{\mathrm{ZC}}^{\mathrm{RS}}-1$

其中， $\stackrel{\‾}{q}=N_{\mathrm{ZC}}^{\mathrm{RS}}\·(u+1)/31,$

取值为满足 $N_{\mathrm{ZC}}^{\mathrm{RS}}<M_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{RS}}$ 的最大素数。

Claims (10)

1.TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征是：

上行资源调度方法：

对于小区内需要发送数据的多个用户，协同网内的小区基站进行上行资源调度，给该小区内的用户分配上行资源及相关调制编码方式，所述上行资源调度方法由以下步骤实现：

对于小区内需要发送数据的每个用户：

步骤A1、小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘，如果该用户位于小区中心时，则采用传统的LTE上行资源调度方法对该用户进行资源调度，完成对用户的上行资源调度；如果该用户位于小区边缘时，则执行步骤A2；

步骤A2、用户向基站上报该用户的宽带CQI值，并选择与该宽带CQI值对应的调制阶数及编码速率，并根据当前CS中已使用的扩频码索引，以及该用户的QoS要求，判断该用户的业务是否为宽带业务，如果判断结果为否，则将该用户分配一个未被使用的扩频码；如果判断结果为是，则给该用户分配N_D个未被使用的扩频码，所述N_D为大于1的整数，并基站将分配的扩频码的索引发送给该用户，然后，将该分配的扩频码的索引通过回程链路传递给其他小区基站，并执行步骤A3；

步骤A3，将步骤A2中分配的扩频码的状态变为：“已使用”；当该小区的基站接收到来自其它小区基站发送的扩频码索引时，更新该扩频码的状态为：“已使用”；并执行步骤A4；

步骤A4、当该用户的数据发送完成后，更新该用户对应的扩频码的状态为：“未使用”，并将该扩频码索引发送给其它小区基站，其它小区基站更新该扩频码状态为：“未使用”，从而完成对该用户的一次上行资源调度；

上行PUSCH信道数据基带信号发射方法：

对于每个小区用户，均接收该小区内的基站发送的上行资源调度信息，若该小区用户为小区中心用户，则按照现有的3GPP TS36.211标准在PUSCH信道上发送业务数据；若该小区用户为小区边缘用户，则采用如下步骤实现：

步骤B1、根据收到的上行资源调度信息中的扩频码信息产生扩频序列r_u，v (n)；

步骤B2、将需要发送的比特序列x(n)进行调制符号的映射，获得QPSK、16QAM或64QAM的调制后符号序列；

步骤B3、将步骤B2获得的调制后的符号序列中的每个符号乘以长度为50的r_u,v (n)序列，获得扩频后的码片序列，其中50为假设边缘用户占用10MHz带宽时的扩频处理增益；

步骤B4、将步骤B3中扩频后的码片序列进行串/并转换，得到12*50路序列，并对该序列进行长度为12*50的FFT运算，获得经FFT处理后的12*50路序列；

步骤B5、将步骤B4中经FFT处理后的12*50路序列两端补零后进行IFFT运算，获得经IFFT处理后的序列；

步骤B6、将步骤B5中获得的经IFFT处理后的序列进行并/串转换，并增加循环前缀，获得基带处理后的序列，并发射至PUSCH信道，完成上行PUSCH信道数据基带信号发射；

上行PUSCH信道数据基带信号接收方法：

步骤C1、基站根据K个用户的宽带CQI值的大小进行排序，然后进行处理，并设该K个用户使用的扩频序列分别为r_u，v,1(n)，r_u，v,2(n)，…，r_u，v,K(n)；其中，用户1为宽带CQI值最大的用户，之后的用户2，用户3，…，用户K的宽带CQI值依次减小，K为正整数；

步骤C2、基站从PUSCH信道接收到的多用户信号y₀(n)，并进行去CP处理，然后进行串/并转换，转换后进行FFT运算，将运算后的序列做均衡处理，获得均衡后的并行数据；

步骤C3、将均衡后的并行数据进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤C4、将步骤C3获得的时域信号进行并/串转换，然后采用用户1对应的扩频序列r_u，v,1(n)进行解扩；

步骤C5、将步骤C4中解扩后的序列进行解调，获得用户1的解调后序列完成用户1的收据接收；

步骤C6、基站根据用户KA的解调后序列，产生用户KA的估计信号，KA的初始值为1；

步骤C7、在多用户信号y₀(n)中减去步骤C6获得的用户KA的估计信号，获得去除用户KA干扰后的信号，并将该信号作为更新后的多用户信号y₀(n)，然后去除CP并进行串/并转换及FFT运算；将运算后的序列做均衡处理，获得均衡后的并行数据；

步骤C8、将步骤C7获得的均衡后的并行数据进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤C9、将步骤C8获得的时域信号进行并/串转换，然后采用用户KA+1对应的扩频序列r_u，v,1(n)进行解扩；

步骤C10、将步骤C9中解扩后的序列进行解调，获得用户KA+1的解调后序列，完成用户KA+1的数据接收；令KA＝KA+1，并重复执行步骤C6至C10直至所有用户的数据全部实现解调，完成K个用户的数据接收；

下行资源调度方法：

对于小区内需要给多个用户发送数据的协同网内基站，首先进行下行资源调度，给该小区内的用户分配下行资源及相关调制编码方式，所述下行资源调度方法由以下步骤实现：

对于小区内需要发送数据的每个用户：

步骤D1、小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘，如果该用户位于小区中心时，则采用传统的LTE下行资源调度方法对该用户进行资源调度，完成对用户的下行资源调度；如果该用户位于小区边缘时，则执行步骤D2；

步骤D2、用户向基站上报该用户的宽带CQI值，并选择与该宽带CQI值对应的调制阶数及编码速率，并根据当前CS中已使用的扩频码索引，以及该用户的QoS要求，给该用户分配N_DD个未被使用的扩频码，所述N_DD为大于或等于1的整数，并基站将分配的扩频码的索引发送给该用户，然后，将该分配的扩频码的索引通过回程链路传递给其他小区基站，并执行步骤D3；

步骤D3、将步骤D2中分配的扩频码的状态变为：“已使用”；当该小区的基站接收到来自其它小区基站发送的扩频码索引时，更新该扩频码的状态为：“已使用”；并执行步骤D4；

步骤D4、当该用户的数据发送完成后，更新该用户对应的扩频码的状态为：“未使用”，并将该扩频码索引发送给其它小区基站，其它小区基站更新该扩频码状态为：“未使用”，从而完成对该用户的一次下行资源调度；

下行PDSCH信道数据基带信号发射方法：

对于每个小区用户，均接收该小区内的基站发送的下行资源调度信息，若该小区用户为小区中心用户，则按照现有的3GPP TS36.211标准在PDSCH信道上发送业务数据；若该小区用户为小区边缘用户，则采用如下步骤实现：

步骤E1、根据收到的下行资源调度信息中的扩频码信息产生扩频序列r_u，v(n)；

步骤E2、将需要发送的比特序列x(n)进行调制符号的映射，获得QPSK、16QAM或64QAM的调制后符号序列；

步骤E3、将步骤E2获得的调制后的符号序列中的每个符号乘以长度为50的r_u,v(n)序列，获得扩频后的码片序列；

步骤E4、将步骤E3中扩频后的码片序列进行串/并转换，得到12*50路并行序列；

步骤E5、将步骤E4中得到的12*50路并行序列两端补零后进行IFFT运算，获得经IFFT处理后的序列；

步骤E6、将步骤E5中获得的经IFFT处理后的序列进行并/串转换，并增加循环前缀，获得基带处理后的序列，并发射至PDSCH信道，完成下行PDSCH信道数据基带信号发射；

下行PDSCH信道数据基带信号接收方法：

对于小区内的每个用户K：

步骤F1、从PDSCH信道接收到的多用户信号y(n)，并进行去CP处理；

步骤F2、将步骤F1中去CP后的多用户信号进行串/并转换；

步骤F3、将步骤F2中进行串/并转换后信号进行FFT运算；

步骤F4、将步骤F3中进行FFT运算后的序列做均衡处理；

步骤F5、将步骤F4中做均衡处理后的序列进行并/串转换；

步骤F6、将步骤F5中进行并/串转换后的信号与该用户对应的扩频码进行解扩；

步骤F7、将步骤F6中进行解扩后的信号进行解调，完成该用户对数据基带信号的接收。

2.根据权利要求1所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤A1和步骤D1中，小区基站根据该用户对应的路径损耗判断该用户位于小区中心还是小区边缘的方法具体为：

判断用户的路径损耗是否大于预设的门限值T时，如果判断结果为是，则该用户位于小区边缘；如果判断结果为否，则该用户位于小区中心。

3.根据权利要求1所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤A1或步骤D1中，采用的传统的LTE上行资源调度方法为比例公平算法。

4.根据权利要求1所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤B5中将步骤B4中经FFT处理后的12*50路序列两端补零后进行IFFT运算的过程中：IFFT点数根据系统带宽选取。

5.根据权利要求1所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤C2、步骤C7或步骤F4中的将经FFT运算后的序列做均衡处理的具体方法是：

将每路信号乘以与该路信号对应的用户的频域均衡抽头系数W_i，j，i＝0,1,..,N-1，j=1,2，...,K;

式中：下标i表示第i路信号，j表示第j个用户，N为FFT点数，K为用户个数；

并在线性最小均方误差准则：

$W_{i,j}=\frac{H_{i,j}^{*}}{{\left|H_{i,j}\right|}^2+N_0/P}$

完成均衡；

式中：H_i，j为第j个用户在第i个子载波处的频率响应；N₀为噪声功率谱密度，P为该用户在第i个子载波处的平均功率。

6.根据权利要求1所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤C6中的基站根据用户KA的解调后序列，产生用户KA的估计信号的具体方法是：

步骤G1、将用户KA的解调后序列与该用户的扩频序列r_u，v，1(n)相乘，得到扩频后的码片序列；

步骤G2、将步骤G1获得的扩频后的码片序列进行串/并转换及FFT运算；

步骤G3、对步骤G2中进行串/并转换及FFT运算后的序列中，每个子载波上的信号乘以该用户在该子载波上的信道频率响应H_i，j，获得运算结果；其中：i＝0,1,2，...,N-1,j=1,2，...,K，N为子载波总数，K为用户总数，下标i为第i个子载波，j为第j个用户；

步骤G4、将步骤G3获得的运算结果进行IFFT运算，获得时域信号；

步骤G5、将步骤G4获得的时域信号进行并/串转换，并增加循环前缀，获得用户KA的估计信号

7.根据权利要求1所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于在上行PUSCH信道数据基带信号接收方法中，基站采用PIC接收算法对接收信号进行干扰消除，具体步骤为：

步骤H1、对每个用户做并行的数据处理，产生各用户在发送序列的估计值

i=1,2,..,K；

步骤H2、利用步骤H1产生的各用户在发送序列的估计值

得到各用户在接收端的估计序列

i=1,2,..,K；

步骤H3、利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列

对接收信号进行干扰消除。

8.根据权利要求7所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤H1中对每个用户做并行的数据处理，产生各用户在发送序列的估计值

的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤I1、将收到的信号去除循环前缀，然后进行串/并转换，并进行FFT运算；

步骤I2、将步骤I1进行的串/并转换后的数据进行频域均衡；

步骤I3、将步骤I2进行均衡后的信号进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤I4、将步骤I3进行并/串转换后的数据进行解扩，然后进行解调，获得该用户在发送序列的估计值

9.根据权利要求7所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤H2中利用步骤H1产生各用户在发送序列的估计值

得到各用户在接收端的估计序列

的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤J1、将该用户在发送序列的估计值

进行调制，然后利用该用户对应的扩频码进行扩频；

步骤J2、将步骤J1获得的扩频后的序列进行串/并转换，然后进行FFT运算；

步骤J3、将步骤J2进行FFT运算后的数据进行过信道处理；

步骤J4、将步骤J3进行的过信道处理后的信号进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤J5、将步骤J4进行并/串转换后的信号增加循环前缀，获得该用户在接收端的估计序列

10.根据权利要求7所述的TD-LTE扩频OFDM系统的多基站协同通信方法，其特征在于步骤H3中，利用步骤H2获得的各用户在接收端的估计序列

对接收信号进行干扰消除的具体方法是：

对于每一个用户：

步骤K1、将除该用户外的所有

序列进行相加，得到对于该用户的所有的多址干扰，然后用接收序列y(n)减去该干扰；

步骤K2、将步骤K1中去除干扰后的数据去除循环前缀CP，然后进行串/并转换；

步骤K3、将步骤K2中进行串/并转换后的数据进行FFT运算，然后进行频域均衡；

步骤K4、将步骤K3中进行频域均衡后的数据进行IFFT运算，然后进行并/串转换；

步骤K5、将步骤K4中进行并/串行数据进行解扩，然后进行解调，得到估计序列完成对接收信号的干扰消除。

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