CN103532884B

CN103532884B - C-ran架构无线接入网中一种上行干扰抑制装置和方法

Info

Publication number: CN103532884B
Application number: CN201310478194.1A
Authority: CN
Inventors: 刘占军; 何宏智; 侯维娜; 陈前斌
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-10-14
Also published as: CN103532884A

Abstract

本发明公开C‑RAN架构无线接入网中一种上行干扰抑制技术，涉及无线接入网系统。根据各RRU接收信号的相关性，提取移动终端Ue发送的信号中的参考符号信息并存入信息数组，根据信息数组估算Ue到周边RRU之间的信道状态、信道质量，并存入数组，基带资源池对各接收信号进行干扰消除，抑制系统中移动用户的上行干扰。充分发挥基于C‑RAN架构无线接入网系统集中式处理的优点，彻底消除系统间的信号干扰。

Description

C-RAN架构无线接入网中一种上行干扰抑制装置和方法

技术领域

本发明涉及无线接入网系统，尤其是一种无线接入网系统中干扰抑制技术。

背景技术

在无线通信网络中，由于采用开放的共享无线信道，因此设备之间电磁干扰是不可避免的。中国移动提出C-RAN架构无线接入网系统，C-RAN架构无线接入网系统包括由射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU）组成的分布式无线网络、光传输网（Optical transmission network，OTN）和集中式基带资源处理池。在基于C-RAN架构无线接入网系统中，由于光传输网具有传输带宽高、传输时延低等优点，使得信号从各RRU传输到集中式基带资源池所产生的传输时延很小，因此保证集中式基带资源池中的各信号间有着较强相关性。在C-RAN架构无线接入网系统中，集中式基带资源池主要由基带处理单元模块、负载均衡模块、虚拟化管理模块等功能模块组成。其中，集中式基带资源池具有集中式处理结构，正是由于这种集中式处理，所有RRU接收到的信号都存储于集中式基带资源池中，在信号处理过程中，各个信号都能被调用，且各信号间有很强的相关性，对消除信号间的干扰提供了先天性条件。

针对无线接入网络系统中的信号间干扰问题，已存在多种干扰抑制方法，其中最具典型的干扰抑制方法是在LTE系统中采用基站预干扰抑制编码技术，即用户终端先向基站发送上行探测导频，基站根据接收的探测导频变化对信道进行估计，然后基站利用得到的信道相关信息对发送信号进行预干扰抑制编码，使得预干扰抑制编码后的信号通过信道传输后到达用户终端时的信号刚好为预干扰抑制编码之前的信号。综上所述，现有预干扰抑制编码方法仅适用于下行传输，无法抑制上行传输时的信号干扰；现有干扰协调技术主要是通过对小区边缘用户的频率资源进行某种限制，使得相邻小区边缘用户的频率正交，以此来达到小区边缘用户的干扰抑制，这种干扰抑制方法是预防干扰的方式，不能彻底消除系统间的信号干扰；现有干扰抑制技术不能充分发挥基于C-RAN架构无线接入网系统集中式处理的优点，即不能充分利用集中式基带资源池中的信号间有很强的相关性来抑制各RRU的信号间干扰。

发明内容

本发明所要解决的问题是：目前没有针对C-RAN的上行传输的干扰消除技术，从而造成接收端接收到的信号之间的干扰无法消除，影响用户的通信质量。而现行干扰抑制技术不能充分发挥基于C-RAN架构无线接入网系统集中式处理的优点，即不能充分利用集中式基带资源池中的信号之间有很强的相关性来抑制各RRU的信号间干扰。针对该问题，本发明提出基于C-RAN架构无线接入网系统中集中式处理的上行干扰消除体系和方法，实现在基带资源池中对上行信号的干扰消除。

本发明解决上述问题的技术方案是：针对基于C-RAN架构无线接入网系统的集中式处理特性，提出基于C-RAN架构无线接入网系统集中式处理的上行干扰消除体系，根据各RRU接收信号的相关性，基带资源池对各接收信号进行干扰消除，抑制系统中移动用户的上行干扰。

在基于C-RAN架构无线接入网系统中，本发明在集中式基带资源池中构造一种基于集中式处理的上行干扰消除装置。该装置包括用户检测模块、信道状态估计模块、干扰消除模块和输出模块。用户检测模块提取基带资源池中移动终端Ue发送的信号中的参考符号信息，并存入信息数组；信道状态估计模块读取用户检测模块中的信息数组，估算Ue到周边RRU之间的信道状态，估计信道质量，并存入数组；干扰消除模块用于消除Ue之间的干扰，将接收到的各个信号还原为Ue初始发射信号；输出模块用于将干扰消除后的信号输出。

估计信道质量具体包括：信道状态估计模块读取参考符号信息的三元数组，将上行参考符号的二进制采样值转化为十进制采样值，并根据采样先后顺序将十进制采样值排列成向量s，读取Ue数据存储单元中的参考符号标准十进制采样值向量s'，利用公式计算信道质量，其中符号|| ||₂表示向量的2-范数。存入数组具体包括：将信道质量转化为二进制值，将Ue的二进制IMSI、接收RRU的二进制ID，信道质量二进制值对应存入新的一维三元数组中。干扰消除模块读取信道状态估计模块中所有三维数组的记录，并且按照该记录对应的Ue的IMSI和RRU的ID进行矩阵排列获得信道状态矩阵H；生成转置矩阵H^T，将H^TH另存为矩阵A，并且对矩阵A求逆得到A^-1，将A^-1H^T另存为矩阵E；根据接收信号的RRU的二进制ID按照从小到大的顺序，将RRU接收信号排列成列向量m；调用公式：X=E×m计算干扰消除后的信号。所述进行矩阵排列获得信道状态矩阵H具体为：读取RRU的相同ID对应的所有信道质量值，将信道质量十进制值按照Ue的IMSI从小到大的顺序排列成行向量，对于RRU的不同ID对应的信道质量值，按照RRU的ID从小到大的顺序排列成列向量，形成M行N列的信道状态矩阵H。

本发明还提出一种用于C-RAN架构无线接入网系统的集中式处理的上行传输干扰消除方法，用户检测模块提取基带资源池中移动终端Ue发送的信号中的参考符号信息，并存入信息数组；信道状态估计模块读取用户检测模块中的信息数组，估算Ue到周边RRU之间的信道状态，估计信道质量，并存入数组；干扰消除模块用于消除Ue之间的干扰，将接收到的各个信号还原为Ue初始发射信号；输出模块用于将干扰消除后的信号输出。

本发明针对无线接入网络系统中的信号间干扰问题，充分利用集中式基带资源池中的信号间有很强的相关性来抑制各RRU的信号间干扰，充分发挥基于C-RAN架构无线接入网系统集中式处理的优点，彻底消除系统间的信号干扰。

附图说明

图1是本发明中集中式干扰消除体系的结构示意图；

图2是本发明中集中式干扰消除的方法流程图；

图3是本发明中具体实施方式的C-RAN架构无线接入网系统示意图。

具体实施方式

本发明针对C-RAN架构无线接入网系统，提出一种集中式上行干扰抑制体系，在基于C-RAN架构无线接入网系统中，本发明在集中式基带资源池中构造一种基于集中式处理的上行干扰消除装置。如图1所示，该装置包括用户检测模块、信道状态估计模块、干扰消除模块和输出模块。用户检测模块读取基带资源池中各RRU接收信号，提取Ue发送的信号中的参考符号的信息，并存入数组；信道状态估计模块读取用户检测模块中的信息数组，估算移动终端Ue到周边RRU之间的信道状态，估计信道质量，并存入数组；干扰消除模块读取信道状态估计模块中的数组，用于消除移动终端Ue之间的干扰，将接收到的各个信号还原为移动终端Ue初始发射信号，完成对接收信号的干扰消除；输出模块接收到干扰消除模块传输来的干扰消除信号后，用于将干扰消除后的信号输出。

以下针对M个RRU和N个Ue构成的C-RAN架构无线接入网系统进一步说明，M=2,3,4…，N=1,2,3…，RRU位于小区中心，Ue随机分布在所有RRU覆盖区域内。所述上行干扰抑制方法处理流程图如图2所示，具体步骤如下：

1.用户检测模块读取各RRU传输给基带资源池的信号，然后与标准的参考信号功率进行比较，并根据端口信息与信号标识，获得Ue的移动用户识别码IMSI（international mobile subscriber identity）、接收RRU的ID号，上行参考符号采样值。

其中，所述RRU的ID号可为十二位十进制号码，其中前四位号码为基带资源池代号，中间四位号码为基带资源池中的高性能通用处理器代号，后四位号码为高性能通用处理器所控制的RRU代号。所述上行参考符号采样值为：在上行参考符号(该参考符号一般为导频或训练序列)的长度中，平均分为十个时刻，并分别在每个时刻对符号幅度进行采样获得十进制采样值，一共有十个采样值。将来自同一信号的三个信息分别转化为二进制数对应存入一维三元数组。该数组格式如下：

2.信道状态估计模块读取用户检测模块中存储参考符号信息的三元数组，将上行参考符号的二进制采样值（十个采样值）转化为十进制采样值，并根据采样值的采样先后顺序，将十进制采样值排列成向量s，读取Ue数据存储单元中的参考符号标准十进制采样值向量s'，利用公式计算信道质量，其中符号|| ||₂表示向量的2-范数。将信道质量转化为二进制值，然后将Ue的二进制IMSI、接收RRU的二进制ID，信道质量二进制值对应存入新的一维三元数组中，该数组格式如下：

3.干扰消除模块读取信道状态估计模块中的数组，完成对接收信号的干扰消除。

3.1干扰消除模块读取信道状态估计模块中所有三维数组的记录，并且按照该记录对应的Ue的IMSI和RRU的ID进行矩阵排列，排列的方法是：

读取RRU的二进制ID相同的所有信道质量二进制值，将信道质量二进制值转化为十进制值，并将这些信道质量十进制值按照Ue的二进制IMSI从小到大的顺序排列成行向量，对于RRU的二进制ID不同的行向量，按照RRU的二进制ID从小到大列向排列，形成M行N列的信道状态矩阵H。

3.2干扰消除模块读取缓存中的信道状态矩阵H，生成转置矩阵H^T，将H^TH另存为矩阵A，并且对矩阵A求逆得到A^-1，将A^-1H^T另存为矩阵E。

3.3干扰消除模块读取各RRU传输给基带资源池的信号，根据接收信号的RRU的二进制ID按照从小到大的顺序，将RRU接收信号排列成列向量m。

3.4干扰消除模块读取矩阵E和列向量m，计算X=E×m，并将结果传输给输出模块。

4.输出模块接收到干扰消除模块传输来的信号后，将接收的信号覆盖掉基带资源池原始接收到的RRU信号，并将干扰消除后的信号X输出。

如图3所示，本发明中实施例的系统示意图包括基带资源池、光传输网、分布式无线网络。其中，分布式无线网络由RRU和移动用户(Ue)组成，如：系统中RRU包括RRU1、RRU2、RRU3、RRU4。对于某个RRU使用RRUi表示（1<=i<=4）；系统中的移动用户有Ue1、Ue2…Ue10，对于某个Ue使用Uej表示（1<=j<=10），当系统中的移动用户Ue向系统中的RRU发送上行信号时，对于系统中的RRUi接收到的信号可以表示为：y_i,其中，1<=i<=4。以下结合图3实例说明本发明集中式处理上行干扰消除的实现步骤：

(1)用户检测模块读取RRU1、RRU2、RRU3、RRU4传输给基带资源池的信号y₁、y₂、y₃、y₄，然后与标准的参考信号功率进行比较，并根据端口信息与信号标识，获得Ue的移动用户识别码IMSI（international mobile subscriberidentity），接收RRU的ID号、参考符号采样值。以Ue1和RRU1为例，假设获得的采样值为：A₁、A₂、A₃、A₄、…、A₁₀。将获得的Ue1的IMSI、RRU1的ID号和参考符号采样值转化为二进制数对应存入一维三元数组。该数组格式如下：

用户检测模块中存储的其他Ue到RRU对应的三元数组的获得方法和上述特例一致。

(2)信道状态估计模块读取用户检测模块中存储参考符号信息的三元数组，以Ue1和RRU1的三元数组为例，将Ue1到RRU1上行参考符号的二进制采样值（十个采样值）转化为十进制采样值分别为A₁、A₂、A₃、A₄、…、A₁₀，并根据采样值的采样先后顺序，将采样值排列成向量s=[A₁,A₂,A₃,A₄,…,A₁₀]，并读取Ue数据存储单元中的参考符号标准十进制采样值向量s=[A′₁,A′₂,A′₃,A′₄,…,A′₁₀]，利用公式计算的结果作为信道质量。将信道质量转化为二进制值，然后将Ue1的二进制IMSI、接收RRU1的二进制ID、信道质量二进制值对应存入新的一维三元数组中，该数组格式如下：

信道状态估计模块存储的其他Ue到RRU对应的三元数组的获得方法和上述特例一致。

(3.1)干扰消除模块读取信道状态估计模块中所有三维数组的记录，并且按照该记录对应的Ue的IMSI和RRU的ID，进行矩阵排列，假设Ue的二进制IMSI从小到大的顺序为Ue1、Ue2、Ue3、Ue4、…Ue10，RRU的ID从小到大的顺序为RRU1、RRU2、RRU3、RRU4，矩阵排列方法如下：

读取RRU1的二进制ID相同的所有信道质量二进制值，将信道质量二进制值转化为十进制值，并将这些信道质量十进制值按照按照Ue的二进制IMSI从小到大的顺序排列成行向量H₁=[h_1,1,h_1,2,h_1,3,…,h_1,10]。

按照同样的方法，排列出RRU2、RRU3、RRU4的二进制ID相同的信道质量行向量H₂=[h_2,1,h_2,2,h_2,3,…,h_2,10]、H₃=[h_3,1,h_3,2,h_3,3,…,h_3,10]、H₄=[h_4,1,h_4,2,h_4,3,…,h_4,10]。其中，h_i,j表示Uej到RRUi的信道质量(1<=i<=4,1<=j<=10)。

对于RRU的二进制ID不同的行向量，按照RRU的二进制ID从小到大列向排列。排列出4行10列的信道状态矩阵H=[H₁,H₂,H₃,H₄]^T。

（3.2）干扰消除模块根据系统中Ue的信道状态矩阵H，进行如下操作：干扰消除模块读取缓存中的信道状态矩阵H，生成转置矩阵H^T，将H^TH另存为矩阵A，并且对矩阵A求逆得到A^-1，将A^-1H^T另存为矩阵E。

（3.3）干扰消除模块读取各RRU传输给基带资源池的信号，根据接收信号的RRU的二进制ID按照从小到大的顺序，将RRU接收信号排列成列向量m=[y₁,y₂,y₃,y₄]。

（3.4）干扰消除模块读取矩阵E和列向量m，计算X=E×m，并将结果传输给输出模块。

（4）输出模块接收到干扰消除模块传输来的信号后，将接收的信号覆盖掉基带资源池原始接收到的信号y₁、y₂、y₃、y₄，并将干扰消除后的信号X输出。

本发明提出基于C-RAN架构无线接入网系统中集中式处理的上行干扰消除体系和方法，实现在基带资源池中对上行信号的干扰消除。

Claims

1.一种用于C-RAN架构无线接入网系统的集中式处理的上行传输干扰消除装置，其特征在于，该装置包括：用户检测模块、信道状态估计模块、干扰消除模块和输出模块，用户检测模块提取基带资源池中移动终端Ue发送的信号中的参考符号信息，并存入信息数组，读取各RRU传输给基带资源池的信号，然后与标准的参考信号进行功率比较，并根据端口信息与信号标识，获得Ue的移动用户识别码IMSI、接收RRU的ID号，上行参考符号采样值；信道状态估计模块读取用户检测模块中的信息数组，估算Ue到周边RRU之间的信道状态，将上行参考符号的二进制采样值转化为十进制采样值，并根据采样先后顺序将十进制采样值排列成向量s，读取Ue数据存储单元中的参考符号标准十进制采样值向量s'，利用公式计算信道质量，其中符号||||₂表示向量的2-范数，将信道质量转化为二进制值，将Ue的二进制IMSI、接收RRU的二进制ID，信道质量二进制值对应存入新的一维三元数组中；干扰消除模块用于消除Ue之间的干扰，将接收到的各个信号还原为Ue初始发射信号，具体为：干扰消除模块读取信道状态估计模块中所有三元数组的记录，并且按照该记录对应的Ue的IMSI和RRU的ID进行矩阵排列获得信道状态矩阵H，生成转置矩阵H^T，将H^TH另存为矩阵A，并且对矩阵A求逆得到A^-1，将A^-1H^T另存为矩阵E，根据接收信号的RRU的二进制ID按照从小到大的顺序，将RRU接收信号排列成列向量m，调用公式：X＝E×m计算干扰消除后的信号；输出模块用于将干扰消除后的信号输出。

2.根据权利要求1所述的上行传输干扰消除装置，其特征在于，所述进行矩阵排列获得信道状态矩阵H具体为：读取RRU的相同ID对应的所有信道质量值，将信道质量十进制值按照Ue的IMSI从小到大的顺序排列成行向量，对于RRU的不同ID对应的信道质量值，按照RRU的ID从小到大的顺序排列成列向量，形成M行N列的信道状态矩阵H。

3.一种用于C-RAN架构无线接入网系统的集中式处理的上行传输干扰消除方法，其特征在于，用户检测模块提取基带资源池中移动终端Ue发送的信号中的参考符号信息，并存入信息数组，读取各RRU传输给基带资源池的信号，然后与标准的参考信号进行功率比较，并根据端口信息与信号标识，获得Ue的移动用户识别码IMSI、接收RRU的ID号，上行参考符号采样值；信道状态估计模块读取用户检测模块中的信息数组，估算Ue到周边RRU之间的信道状态，将上行参考符号的二进制采样值转化为十进制采样值，并根据采样先后顺序将十进制采样值排列成向量s，读取Ue数据存储单元中的参考符号标准十进制采样值向量s'，利用公式计算信道质量，其中符号||||₂表示向量的2-范数，将信道质量转化为二进制值，将Ue的二进制IMSI、接收RRU的二进制ID，信道质量二进制值对应存入新的一维三元数组中；干扰消除模块用于消除Ue之间的干扰，将接收到的各个信号还原为Ue初始发射信号，具体为：干扰消除模块读取信道状态估计模块中所有三元数组的记录，并且按照该记录对应的Ue的IMSI和RRU的ID进行矩阵排列获得信道状态矩阵H，生成转置矩阵H^T，将H^TH另存为矩阵A，并且对矩阵A求逆得到A^-1，将A^-1H^T另存为矩阵E，根据接收信号的RRU的二进制ID按照从小到大的顺序，将RRU接收信号排列成列向量m，调用公式：X＝E×m计算干扰消除后的信号；输出模块用于将干扰消除后的信号输出。

4.根据权利要求3所述的上行传输干扰消除方法，其特征在于，所述进行矩阵排列获得信道状态矩阵H具体为：读取RRU的相同ID对应的所有信道质量值，将信道质量十进制值按照Ue的IMSI从小到大的顺序排列成行向量，对于RRU的不同ID对应的信道质量值，按照RRU的ID从小到大的顺序排列成列向量，形成M行N列的信道状态矩阵H。