CN103098381A

CN103098381A - 分布式天线系统的天线组分配的方法和装置

Info

Publication number: CN103098381A
Application number: CN2011800008188A
Authority: CN
Inventors: 张佳胤; 毕晓艳; 王艺
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-05-08
Also published as: WO2012159303A1

Abstract

本发明实施例公开了一种分布式天线系统（DAS）的天线组分配的方法和装置。该方法包括：将服务于同一小区的2n个天线分为n个天线组，其中n为大于零的自然数，将2n个天线分为n个天线组有M种天线配对方式；获得属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离d；获得每种天线配对方式中的n个天线组d的算数平均值D_AV：选取所述M种天线配对方式中D_AV最大的配对方式进行天线组的分配。该装置包括：配对单元，计算单元，平均值单元，选取单元。根据本发明，能够最大化DAS中空间频率分组编码（SFBC）发射方案和空间频率分组编码加频率切换发射分集（SFBC+FSTD）发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

Description

分布式天线系统的天线组分配的方法和装置技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及分布式天线系统的天线组分配的方法和装置。

背景技术

分布式天线系统（Distributed Antenna System,DAS )是现代移动通信技术领域的重要发展方向，其特点是基站天线不集中在一处，而是分布在小区中不同的地理位置，分布式天线系统可以用于对抗大尺度衰落，特别是可以用于对抗由于建筑物或其他物体遮挡造成的阴影衰落。

空间频率分组编码（Space Frequency Block Codes,SFBC )是一种将阿拉莫提（ Alamouti )空间时间分组编码应用于正交频分复用（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM )系统的开环发射分集方案。 SFBC发射方案需要采用两根发射天线配对发射 SFBC信号。当发射端使用多于两根发射天线时，可以将空间频率分组编码与频率切换发射分集（Frequency Switch Transmit Diversity,FSTD )相结合，在频率上按照一定顺序依次选择一对天线配对进行 SFBC传输。目前，空间频率分组编码结合频率切换发射分集（ SFBC+FSTD ) 发射方案被应用于长期演进 ( Long Term Evolution,LTE )系统广播信道和下行控制信道的传输。

由于在 DAS中服务于同一个小区的各个天线可能位于不同的地理位置，所以在 DAS中采用 SFBC发射方案或 SFBC+FSTD发射方案传输时，被分成一组用来配对发射 SFBC信号的两根天线也将可能位于不同的地理位置，这会导致同一个用户终端（ User Equipment,UE )接收到的配对的两个天线的信号的大尺度衰落将会不同，所以在 DAS中进行 SFBC传输时，如何对天线组进行分配将会对系统性能带来明显的影响。

在现有技术中，对于 DAS中进行 SFBC发射方案和 SFBC+FSTD发射方案的天线组分配的准则很少，目前提出的一种天线组分配的方案是采用 LTE 系统中的任意选择可用天线配对的天线组分配方法，即在任意选择天线配对后，通过 UE测量各个天线上接收信号的强度，然后通过上行控制信道反馈给基站，基站再根据各分布式天线到 UE的信号衰减程度进行功率控制。

发明人发现这种天线组分配的方案至少存在如下问题：这种天线组分配的方案需要闭环反馈机制，而这种闭环反馈机制在广播信道的传输中无法实现，因为在广播信道的传输中，在 UE解调广播信道时，不能获知小区的系统设置，所以 UE无法实现对基站的反馈。而且，当这种方案被应用于下行数据信道的传输时，会存在 UE反馈延迟，信道质量指示不准确等问题。所以，这种任意选用可用天线配对的天线组分配的方案难以应用于 DAS中的 SFBC发射方案和 SFBC+FSTD发射方案。

发明内容

本发明的实施例提供一种分布式天线系统的天线组分配的方法和装置，能够最大化 DAS中 SFBC发射方案和 SFBC+FSTD发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

本发明的实施例釆用如下技术方案：

一种分布式天线系统的天线组分配的方法，包括：

将服务于同一小区的 2n个天线分为 n个天线组， n为大于零的自然数，其中，将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式；

获得属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离 d;

获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值 D_AV;

选取所述 M种天线配对方式中 D_AV最大的配对方式进行天线组的分配。一种分布式天线系统的天线组分配的装置，包括：

配对单元，用于将服务于同一小区的 2n个天线分为 n个天线组， n为大于零的自然数，其中，将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式；计算单元，用于获得属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离 d;

平均值单元，用于获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值

D_AV;

选取单元，用于选取所述 M种天线配对方式中 D_AV最大的配对方式进行天线组的分配。

本发明实施例提供的分布式天线系统的天线组分配的方法和装置，将分布式天线系统中的 2n个天线分成 n组，使 n组配对发射 SFBC信号的两根天线间距离的算数平均值达到最大值，最大化了分布式天线系统结构中 SFBC 发射方案和 SFBC+FSTD发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明实施例一中分布式天线系统的天线组分配的方法流程图；图 2为本发明实施例二中分布式天线系统的站点分布图；

图 3为本发明实施例二中第一天线配对方式的结构示意图；

图 4为本发明实施例二中第二天线配对方式的结构示意图；

图 5为本发明实施例二中第三天线配对方式的结构示意图；

图 6为本发明实施例三中分布式天线系统的站点分布图；

图 7为本发明实施例三中第四天线配对方式的结构示意图；

图 8为本发明实施例三中第五天线配对方式的结构示意图；

图 9为本发明实施例三中第六天线配对方式的结构示意图；

图 10为本发明实施例五中分布式天线系统的天线组分配的装置结构示意图。

具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种分布式天线系统的天线组分配的方法，如图 1 所示，该方法包括：

101、将服务于同一小区的 2n个天线分为 n个天线组， n为大于零的自然数，其中，将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式；

将服务于同一个小区的 2n个天线分成 n组，每组中的两个天线配对发射 SFBC信号，小区中的 n组配对好的天线共同实现 SFBC+FSTD发射方案。根据小区中 2n个天线分布的位置获得把 2n个天线分成 n个天线组的 M种天线配对方式， M= ( 2n )! / ( n! *2ⁿ )。参与配对的两个天线可以来自于不同的基站之间，或者来自于基站和中继节点之间，或者来自于分布式天线单元之间，或者来自于中继节点和分布式天线单元之间。

102、获得隶属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离 d;

103、获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值 D_AV;

分别计算出 M种天线配对方式中，每种天线配对方式的 n个天线组的两个天线间距离 d的算术平均值。

104、选取所述 M种天线配对方式中 D_AV最大的配对方式。

将每种天线配对方式的 n个天线组的两个天线间距离的算术平均值 D_AV进行比较，选取与最大的 D_AV相对应的天线配对方式进行分布式天线系统天线组的分配。

本发明实施例中选取 D_AV最大的配对方式进行分布式天线系统天线组的分配，可以最大化分布式天线系统结构中 SFBC发射方案和 SFBC+FSTD发射方案的小区平均吞吐量和 d、区边缘性能„ 实施例二

本发明实施例提供了一种分布式天线系统的天线组分配的方法，该方法包括：

如图 2所示，本发明实施例中一个六边形小区 1 中有三个分布式天线单元 2，三个分布式天线单元 2分别位于六边形小区 1的三个顶点，每个分布式天线单元 2上配置两根天线，即一个六边形小区 1 总共配置有六根天线。本发明实施例中两个分布式天线单元 2之间的最短距离 3为 d。

将一个六边形小区 1的六艮天线分成 3组，每组两个天线配对发射 SFBC 信号，三组天线共同完成 SFBC+FSTD发射方案。根据小区中 6根天线的分布位置，即六边形的三个顶点处都分布有两根天线，得出这样的配对方式有三种，三种配对方式分别如图 3、图 4和图 5所示。

如图 3所示的第一天线配对方式 4，六边形小区 1的三个顶点上有分布式天线单元 2, 每个分布式天线单元 2上有两根天线，图中两个实线箭头代表两根配对的天线，两根虛线箭头代表两根配对的天线，两根曲线箭头代表两根配对的天线。

在所述三种天线配对方式中，第一天线配对方式 4的三个天线组中第 j组两个天线间的距离为 dj , 当第 j组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dj为 0; 根据公式计算出第一天线配对方法中三个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV1为 0。

如图 4所示的第二天线配对方式 5,六边形小区 1的三个顶点上有分布式天线单元 2，每个分布式天线单元 2上有两根天线，图中两个实线箭头代表两根配对的天线，两根虛线箭头代表两根配对的天线，两根曲线箭头代表两根配对的天线。

在所述三种天线配对方式中，第二天线配对方式 5的三个天线组中第 j组两个天线间的距离为 d」，当第 j组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dj为 0; 根据公式计算出第二天线配对方式 5 中 3个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV2为 0.67d。

如图 5所示的第三天线配对方式 6，六边形小区 1的三个顶点上有分布式天线单元 2, 每个分布式天线单元 2上有两根天线，图中两个实线箭头代表两根配对的天线，两根虛线箭头代表两根配对的天线，两根曲线箭头代表两根配对的天线。

在所述 3种天线配对方式中，第三天线配对方式 6的三个天线组中第 j组两个天线间的距离为 dj , 当第 j组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dj为 0; 根据公式计算出第二天线配对方式 5 中三个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV3为 d。

因为 d大于 0.67d大于 0, 所以选择第三天线配对方式 6进行分布式天线系统天线组的分配。

针对本发明实施例中的分布式天线系统结构进行了多小区（cell)系统仿真，仿真采用了与 LTE兼容的小区 (cell)结构，即由三层 19个基站通过绕走构成的 57 个小区 (cell)系统仿真模型，其中每个基站服务于三个六边形小区 (cell)。 DAS结构是在以上模型基础上按照本发明实施例中分布式天线单元的位置新增了若干个分布式天线单元构成。仿真中每个小区 (cell)有 12个用户终端 (UE)，每个用户终端 (UE)配置了两根接收天线，采用 IRC干扰抑制接收算法和轮询调度算法。具体仿真参数如表 1所示：表 1 系统仿真参数

参数名称数值

LTE基站间的距离 500m

带宽 10MHz

穿透损耗 20dB

路径损耗 L = 15.3 + 37.6 log₁₀ (R) iffi 阴影衰落标准偏差 8dB

小尺度衰落瑞利平坦衰落 (空间信道不相关）每小区发射功率 46dBm

热噪声功率"普密度 -174dBm/Hz

用户终端的噪声系数 9dB

仿真比较了本发明实施例中分布式天线结构下 3种天线配对方式的 5%中断频谱效率（SEout )和小区平均吞吐量（Tptav ), 仿真结果如表 2所示：表 2 本发明实施例中各种配对方案的仿真结果

SEout Gain Tptav Gain

Scheme

(bps/Hz/UE)

(meter) (%) (Mbps/cell) (%) 第一天线配对方式 0 0.062 - 27.0 - 第二天线配对方式 193 0.065 4.8 30.9 14.4

第三天线配对方式 288 0.067 8.0 32.7 21.1 从以上仿真结果可以看出，第三天线配对方式 6对于本发明实施例中的分布式天线结构能得到最好的中断频谱效率和小区平均吞吐量，所以采用本发明实施例的天线组分配的方法可以最大化分布式天线系统结构中 SFBC+FSTD发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

实施例三

如图 6所示，本发明实施例中一个六边形小区 1 中有六个分布式天线单元 2, 6个分布式天线单元 2分别位于六边形小区 1的六个顶点，每个分布式天线单元 2上配置一根天线，即一个六边形小区 1 总共配置有六根天线。本发明实施例中两个分布式天线单元 2之间的最短距离 3为 D。

将一个六边形小区 1的六艮天线分成三组，每组两个天线配对发射 SFBC 信号，三组天线共同完成 SFBC+FSTD发射方案。根据小区中六根天线的分布位置，即六边形的六个顶点处都分布有一根天线，得出这样的配对方式有三种，三种配对方式分别如图 7、图 8、和图 9所示。

如图 7所示的第四天线配对方式 7,六边形小区 1的六个顶点上有分布式天线单元 2, 每个分布式天线单元 2上有一根天线，图中两个实线箭头代表两根配对的天线，两根虚线箭头代表两根配对的天线，两根曲线箭头代表两根配对的天线。

第四天线配对方式 7的三个天线组中第 j组两个天线间的距离为 dj, 当第 j 组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dj为 0; 根据公式计算出第四天线配对方式 7 中三个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV4为 D。

如图 8所示的第五天线配对方式 8，六边形小区 1的六个顶点上有分布式天线单元 2, 每个分布式天线单元 2上有一根天线，图中两个实线箭头代表两根配对的天线，两根虛线箭头代表两根配对的天线，两根曲线箭头代表两根配对的天线。

第五天线配对方式 8的三个天线组中第 j组两个天线间的距离为 dj，当第 j 组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dj为 0; 根据公式计算出鹩二夭钹配对方式 8 中三个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV5为 1.49D。

如图 9所示的第六天线配对方式 9，六边形小区 1的六个顶点上有分布式天线单元 2 , 每个分布式天线单元 2上有一根天线，图中两个实线箭头代表两根配对的天线，两根虛线箭头代表两根配对的天线，两根曲线箭头代表两根配对的天线。

第六天线配对方式 9的三个天线组中第 j组两个天线间的距离为 dj , 当第 j 组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dj为 0;

根据公式计算出第六天线配对方式 9 中三个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV6为 2D。

因为 2D大于 1.49D大于 D,所以选择第六天线配对方式 9进行分布式天线系统天线组的分配。

针对本发明实施例中的分布式天线系统结构进行了多小区（cell)系统仿真，仿真采用了与 LTE兼容的小区 (cell)结构，即由三层 19个基站通过绕走构成的 57 个小区 (cell)系统仿真模型，其中每个基站服务于三个六边形小区 (cell)。 DAS结构是在以上模型基础上按照本发明实施例中分布式天线单元的位置新增了若干个分布式天线单元构成。仿真中每个小区 (cell)有 12个用户终端 (UE) , 每个用户终端 (UE)配置了两根接收天线，采用 IRC干扰抑制接收算法和轮询调度算法。具体仿真参数如表 1所示：

仿真比较了本发明实施例中分布式天线结构下三种天线配对方式的 5% 中断频谱效率 ( SEout ) 和小区平均吞吐量（ Tptav ), 仿真结果如表 2所示：表 2 本发明实施例中各种配对方案的仿真结果

SEout Gain Tptav Gain

Scheme

(bps/Hz/UE) cell)

(meter) (%) (Mbps/ (%) 第四天线配对方式 167 0.113 - 34.3 - 第五天线配对方式 248 0.118 4 4 35.1 2.3 第六天线配对方式 0.123 8.8 35.9 4.7 从以上仿真结果可以看出，第六天线配对方式 9对于本发明实施例中的分布式天线结构能得到最好的中断频谱效率和小区平均吞吐量，所以采用本发明实施例的天线组分配的方法可以最大化分布式天线系统结构中

SFBC+FSTD发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

实施例四

本发明实施例中一个小区有 n根天线，在小区中需要采用两根发射天线配对发射 SFBC信号，在 n根天线中，计算出每两根天线之间的距离 d, 天线组的分配为选择距离 d最大的两根天线配对进行 SFBC发射。

本发明实施例的天线组分配的方法可以最大化分布式天线系统结构中 SFBC发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

实施例五

本发明实施例提供了一种分布式天线系统的天线组分配的装置，如图 10 所示，该装置包括：配对单元 111、计算单元 112、平均值单元 113和选取单元 114。其中，配对单元 111 , 用于将服务于同一小区的 2n个天线分为 n个天线组， n为大于零的自然数，其中，将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式；将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式，其中， M= ( 2n )! / ( n! *2ⁿ )。参与配对的两个天线来自于不同的基站之间，或者来自于基站和中继节点之间，或者来自于分布式天线单元之间，或者来自于中继节点和分布式天线单元之间。

计算单元 112,用于获得属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离 d;

平均值单元 113，用于获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值 D_AV; 进一步地，平均值单元包括平均值模块，平均值模块用于在所述 M种天线配对方式中，第 i种天线配对方式的 n个天线组中第 j组两个天线间的距离为 (¾，当第 j组的两个天线在同一个分布式天线单元上时，为 0, 其中， i为小于等于 M的自然数， j为小于等于 n的自然数；根据公式 " ^¹ 计算出第 i种天线配对方式中 n个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV。

选取单元 114, 用于选取所述 M种天线配对方式中 D_AV最大的配对方式进行天线组的分配。

将所有的 M种天线配对方式的 D_AV进行比较，选择其中与最大 D_AV相对应的天线配对方式作为分布式天线系统的天线组分配的方法。

釆用本发明实施例的天线组分配的装置，可以最大化分布式天线系统结构中 SFBC+FSTD发射方案的小区平均吞吐量和小区边缘性能。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求书

1、一种分布式天线系统的天线组分配的方法，其特征在于，包括：将服务于同一小区的 2n个天线分为 n个天线组， n为大于零的自然数，其中，将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式；

获得属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离 d;

获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值 D_AV;

选取所述 M种天线配对方式中 D_AV最大的配对方式进行天线组的分配。
2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式，其中， M= ( 2n )! / ( n! *2n ；)。
3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值 DAV包括：

在所述 M种天线配对方式中，第 i种天线配对方式的 n个天线组中第 j组两个天线间的距离为 , 当第 j组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dij为 0, 其中， 1为小于等于 M的自然数， j为小于等于 n的自然数；根据公式 " ^ 计算出第 i种天线配对方式中 n个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV。
4、根据权利要求 1所述的方法，所述配对的两个天线来自于不同的基站之间，或者来自于基站和中继节点之间，或者来自于分布式天线单元之间，或者来自于中继节点和分布式天线单元之间。
5、一种分布式天线系统的天线组分配的装置，其特征在于，包括：配对单元，用于将服务于同一小区的 2n个天线分为 n个天线组， n为大于零的自然数，其中，将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式；

计算单元，用于获得属于同一种天线配对方式的每组两个天线间的距离 d; 平均值单元，用于获得每种天线配对方式中的 n个天线组 d的算数平均值 D_AV;

选取单元，用于选取所述 M种天线配对方式中 D_AV最大的配对方式进行天线组的分配。
6、根据权利要求 5所述的装置，其特征在于，所述将 2n个天线分为 n个天线组有 M种天线配对方式，其中， M= ( 2n )! / ( n! *2n ；)。

7、根据权利要求 5所述的装置，其特征在于，所述平均值单元包括：平均值模块，用于在所述 M种天线配对方式中，第 i种天线配对方式的 n个天线组中第 j组两个天线间的距离为 dij , 当第 j组的两个天线在同一个分布式天线单元上时， dy为 0，其中， i为小于等于 M的自然数， j为小于等于 n的自然数；

=丄 ί

根据公式 ^w X 计算出第 i种天线配对方式中 n个天线组的两个天线间距离的算数平均值 D_AV。
8、根据权利要求 5所述的装置，所述配对的两个天线来自于不同的基站之间，或者来自于基站和中继节点之间，或者来自于分布式天线单元之间，或者来自于中继节点和分布式天线单元之间。