CN103684552A - 一种无线通信系统中避免干扰的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统中避免干扰的方法及装置，该系统包括多个用户和至少一个基站，包括由基站执行的以下步骤：根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性；根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组；按SDM分组结果对用户进行调度。本发明在不增加硬件资源的情况下，对用户进行分组调度，避免了用户之间的干扰，提高了上行用户的性能，进而提高了小区的吞吐率，减少了在TDMA技术中用户等待调度的时间以及宽带资源利用的浪费。

Description

一种无线通信系统中避免干扰的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统中避免干扰的方法及装置。

背景技术

CDMA（Code Division Multiple Access，宽带码分多址）系统属于干扰受限系统，网络的质量、容量和覆盖都与系统噪声有关。CDMA系统对上行比较敏感，如果上行干扰严重会造成基站（简称NodeB）上行覆盖的收缩，手机有用信号被噪声淹没而无法解调，通话质量、掉话率、ps业务等指标变差，甚至影响整个NodeB的用户。

CDMA系统中，用户使用相同的载波编码，经过编码之后，每个信号成为其他信号的干扰（噪声），因此每个信号都包含在由其他用户产生的宽带干扰背景中，所以说CDMA系统是一个自干扰系统，其他用户对本用户来说都是一种干扰。用户越多，基站越密，干扰越大。

为了提高上行用户的性能，减少高速率用户对其他用户的干扰，各个厂家纷纷提出了一些干扰避免的方法，例如TDMA技术，所谓的TDMA技术就是在时间上将各个用户分开，每个时间段只调度一个用户，这样各个用户之间就没有干扰，可以提高各个用户的性能，进而提高小区的吞吐率。但是该种方法在一段时间内只调度一个用户，当用户数比较多的时候，每个用户等待被调度的时间过长从而导致用户体验变差，另外还有一个问题就是在一段时间内只调度一个用户会造成带宽的浪费。那有没有一种方法能够从空间上避免这种用户间的干扰呢，不同的用户之间在空间域上是不是具有一定的关系呢？

要进行空间域的处理，必须对信号进行空间上的采样，双天线接收是最低要求的采样数目，双天线在不同空间位置的采样是比较常见的一种场景。目前的商用系统中也大多是双天线接收，所以这里我们先以双天线接收为例进行推导研究，对于更多天线的情况，原理类似，但是推导过程相对复杂一些。

假设用户A在两天线上的信道估计值Ha为[A1*exp(j*s1)，A2*exp(j*s2)]，用户B在两天线上的信道估计值Hb为[B1*exp(j*f1)，B2*exp(j*f2)]，则这两个用户的空间相关系数R为：

R＝[A1*exp(j*s1)*B1*exp(-j*f1)+A2*exp(j*s2)*B2*exp(-j*f2)]/[sqrt(A1*A1+A2*A2)*sqrt(B1*B1+B2*B2)]

这里的R是一个复数，其模值在0~1之间，即0＜＝|R|＜＝1。假设用户A和用户B同时发送信号，则NodeB接收到的信号为用户A的信号、用户B的信号和白噪声之和，R为用户A与用户B之间的空间相关系数，图1给出了不同相关性与用户A的BLER（Block Error Rate，误块率）之间的关系。从图中可以看出，R的模值越接近1，则用户B对用户A的干扰越严重；R的模值越接近0，用户B对用户A的干扰越小。故我们可以认为，如果R的模值接近1，则这两个用户基本同相，相互之间干扰很严重；如果R的模值接近0，则这两个用户接近正交，相互之间几乎没有干扰。

同理，对于N天线（N≥3）的情况，假设用户A在N天线上的信道估计值Ha为[A1*exp(j*s1),A2*exp(j*s2),...,An*exp(j*sn)]，用户B在N天线上的信道估计值Hb为[B1*exp(j*f1),B2*exp(j*f2),...,Bn*exp(j*fn)]，则这两个用户的空间相关系数R为：

R＝[A1*exp(j*s1)*B1*exp(-j*f1)+A2*exp(j*s2)*B2*exp(j*f2)+....+An*exp(j*sn)*Bn*exp(-j*fn)]/[sqrt(A1*A1+A2*A2+...+An*An)*sqrt(B1*B1+B2*B2+...+Bn*Bn)]

本发明就是利用用户之间的空间特性，提出了一种无线通信系统中避免干扰的方法，称之为SDM分组策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线通信系统中避免干扰的方法，在不增加硬件资源的情况下，通过对用户进行分组调度，尽量避免用户之间的干扰，提高上行用户的性能，进而提高小区的吞吐率，并且允许在同一时间内调度多个用户，以便能更好地解决TDMA技术中用户等待调度时间过长和带宽资源利用不充分的问题。

本发明的另一目的是提供了一种实现上述方法的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信系统中避免干扰的方法，该系统包括多个用户和至少一个基站，其特征在于，包括由基站执行的以下步骤：

根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性；

根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组；

按SDM分组结果对用户进行调度。

优选地，所述的根据收到的多个用户信号确定两两用户之间的空间特性的步骤包括：

根据收到的多用户信号，分别计算每个用户的控制信道的信道估计值；

利用信道估计值计算两两用户之间相关系数，再根据两两用户之间相关系数确定其空间特性。

优选地，所述的根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组的步骤包括：

根据计算得到的两两用户之间的相关系数确定用户之间的空间特性；

将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组；

其中所述SDM分组条件是用户之间的相关系数模值接近零。

优选地，所述的控制信道是CDMA系统中的控制信道；以及所述的计算信道估计值的方法是CDMA接收机的信道估计方法。

优选地，所述的按SDM分组结果对用户进行调度包括：

对同一SDM用户组中的所有用户同时进行调度，并给予较高授权以便获得更高速率。

优选地，所述的按SDM分组结果对用户进行调度还包括：

对于不同SDM用户组的用户，不同时进行调度。

优选地，将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组包括：

将第一用户先成第一SDM分组，再判断待分组的第二用户与第一SDM分组用户是否满足SDM分组条件，若满足，则第二用户并入第一SDM分组，反之，则第二用户组成第二SDM分组；

然后按照对第一用户和第二用户进行SDM分组处理的相同方式，对第三至最后一个用户进行分组处理，直至组成多个SDM分组。

优选地，将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组还包括在已经组成若干个SDM分组的情况下所进行的如下SDM分组处理：

判断待分组的一个新用户是否与已有的SDM分组中的用户满足SDM分组的条件；

若该待分组新用户只与其中一个SDM分组用户满足SDM分组的条件，则该待分组新用户加入该分组；

若该待分组新用户与其中多个SDM分组的所有用户都满足SDM分组的条件，则比较该待分组新用户与多个SDM分组中各用户之间的相关系数的模值，并且该待分组新用户加入模值最小的用户所在的SDM分组。

根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种无线通信系统中避免干扰的装置，包括：

空间特性确定模块，用于根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性；

SDM分组模块，用于根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组；

调度模块，用于按SDM分组结果对用户进行调度。

优选地，所述空间特性确定模块包括：

信道估值单元，用于根据收到的多用户信号，分别计算每个用户的控制信道的信道估计值；

相关系数计算单元，用于利用信道估计值计算两两用户之间的相关系数。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：本发明在不增加硬件资源的情况下，对用户进行分组调度，避免了用户之间的干扰，提高了上行用户的性能，进而提高了小区的吞吐率，减少了在TDMA技术中用户等待调度的时间以及宽带资源的浪费。

下面结合附图对本发明的结构及原理进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术提供的不同相关性对用户A的BLER影响的曲线图；

图2是本发明的一种无线通信系统中避免干扰方法的流程图；

图3是本发明的一种无线通信系统中避免干扰装置的原理图；

图4是本发明的一种对用户进行SDM分组的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明根据信道的空间特性对用户进行分组，可以按照空间特性相同的用户分为一组，也可以按照空间特性正交的用户分为一组，对于空间特性相同的用户尽量不要同时授予较高授权，对于空间特性正交的用户尽量放在一起调度，可以同时分配较高的授权。

图2显示了本发明的一种无线通信系统中避免干扰方法的流程图，如图2所示，由基站执行的以下步骤包括：

步骤S201：根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性。

特别的，在本发明中根据收到的多用户信号，分别计算每个用户的控制信道的信道估计值；利用信道估计值计算两两用户之间相关系数，再根据两两用户之间相关系数确定其空间特性。

进一步说，用户A在多天线上的信道估计值为：

Ha＝[A1*exp(j*α1)，A2*exp(j*α2)，...，An*exp(j*αn)]

用户B在多天线上的信道估计值为：

Hb＝[B1*exp(j*β1)，B2*exp(j*β2)，...，Bn*exp(j*βn)]

用户C在多天线上的信道估计值为：

Hc＝[C1*exp(j*χ1)，C2*exp(j*χ2)，...，Cn*exp(j*χn)]...，Hn，式中A1*exp(j*α1)表示用户A在第一根天线的信道估计值，A2*exp(j*α2)表示用户A在第二根天线的信道估计值，以此类推。

其中，所述的控制信道可以是CDMA系统中的任意控制信道，例如HSUPA技术中的E-DPCCH信道等。所述计算信道估计值的方法是CDMA接收机的信道估计方法，例如高级接收机的联合信道估计方法等。

对于一根天线有多条径的情况，信道估计值可以是只取最强径的估计结果，也可以取多条径估计结果的合并值。

利用上述的信道估计值计算两两用户之间相关系数的公式为：

Rab＝[A1*exp(j*α1)*B1*exp(-j*β1)+A2*exp(j*α2)*B2*exp(-j*β2)+...+An*exp(j*αn)*Bn*exp(-j*βn)/[sqrt(A1*A1+A2*A2+...+An*An)*sqrt(B1*B1+B2*B2+...+Bn*Bn)]

分别记为R_ab、R_ac、R_bc、......，式中A1*exp(j*α1)表示用户A在第一根天线的信道估计值，A2*exp(j*α2)表示用户A在第二根天线的信道估计值，以此类推。

步骤S202：根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组。

特别的，在本发明中根据计算得到的相关系数确定用户之间的空间特性；将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组；其中所述SDM分组条件是用户之间的相关系数模值接近零。

也就是说，相关系数R的模值接近1，则这两个用户基本同相，相互之间干扰很严重；相关系数R的模值接近0，则这两个用户接近正交，相互之间几乎没有干扰。将空间特性相互正交的用户归为一个SDM用户组，可以有多个SDM用户组，每个SDM用户组内的用户之间相互干扰最小，适合同时放在一起调度，可以同时分配较高的授权，剩下没有配对成功的用户称为非SDM用户。此外，同一组的SDM用户必须满足条件：

0≤|R_i，j|≤Thr,i＝a、b、c、...,j=a、b、c、...,i≠j

其中所述门限Thr为仿真得到的门限或测试经验值，如果一个用户同时与两个用户满足SDM分组的条件，则取R的模值较小的两个用户为一组。

步骤S203：按SDM分组结果对用户进行调度。

特别的，在本发明中对同一SDM用户组中的所有用户同时进行调度，并给予较高授权以便获得更高速率；对于不同SDM用户组的用户，不同时进行调度。

调度的原则为每个SDM用户组内的用户之间相互正交，互相之间干扰最小，适合同时放在一起调度，可以同时分配较高的授权以便获得较高速率。

图3显示了本发明的一种无线通信系统中避免干扰装置的原理图，如图3所示，包括：

空间特性确定模块301，用于根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性。

SDM分组模块302，用于根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组。

调度模块303，用于按SDM分组结果对用户进行调度。

具体地说，本发明中空间特性确定模块301包括：信道估值单元，用于根据收到的多用户信号，分别计算每个用户的控制信道的信道估计值；相关系数计算单元，用于利用信道估计值计算两两用户之间的相关系数。

图4显示了本发明的一种对用户进行SDM分组的流程图，如图4所示，包括：

步骤S401：在具有M（假设M等于3）个用户的情况下，将第一用户组成第一SDM分组。

步骤S402：判断第二用户（作为待分组的新用户）与第一用户是否满足SDM分组条件，若否，则该第二用户将组成第二SDM分组；反之，该第二用户加入第一SDM分组。

步骤S403：如果当前只有一个SDM分组（包含用户1和用户2），则判断第三个用户（作为待分组的新用户）是否与第一用户和第二用户同时满足SDM分组的条件，若否，则该第三用户将组成第二SDM分组；反之，该第三用户加入第一SDM分组。如果当前有两个SDM分组（分别包含用户1和用户2），则分三种情况，第一种情况：第三用户只与其中一个分组内的用户满足SDM分组条件，则该第三用户加入满足条件的分组；第二种情况：第三用户与两个分组内的用户都满足SDM分组条件，则该第三用户加入相关系数模值较小的分组；第三种情况：第三用户与两个分组内的用户都不满足SDM分组条件，则该第三用户将组成第三SDM分组。

在已经组成具有单用户的一个或多个SDM分组的情况下，上述步骤S401至S403可以描述成：

判断一个待分组用户是否与已有的SDM分组中的用户满足SDM分组的条件，若该待分组用户只与其中一个分组内所有用户满足SDM分组的条件，则该待分组用户加入该分组；若该待分组用户与其中多个分组的所有用户都满足SDM分组的条件，则比较该待分组用户与多个分组中各用户之间的相关系数的模值，并且该待分组用户加入模值最小的用户所在的分组；

如果该待分组用户不满足SDM分组条件，则自成一个新的SDM分组。

特别是，在本发明的SDM分组过程中，将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组包括：将第一用户先成第一SDM分组，再判断待分组的第二用户与第一SDM分组用户是否满足SDM分组条件，若满足，则第二用户并入第一SDM分组，反之，则第二用户组成第二SDM分组；然后按照对第一用户和第二用户进行SDM分组处理的相同方式，对第三至最后一个用户进行分组处理，直至组成多个SDM分组。

将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组还包括在已经组成若干个SDM分组的情况下所进行的如下SDM分组处理：判断待分组的一个新用户是否与已有的SDM分组中的用户满足SDM分组的条件；若该待分组新用户只与其中一个SDM分组内所有用户满足SDM分组的条件，则该待分组新用户加入该分组；若该待分组新用户与其中多个SDM分组的所有用户都满足SDM分组的条件，则比较该待分组新用户与多个SDM分组中各用户之间的相关系数的模值，并且该待分组新用户加入模值最小的用户所在的SDM分组。

下面再通过一个实例对本发明的SDM分组进行说明。

步骤S501：在具有M个用户的情况下，组成一个或多个SDM分组。

步骤S502：加入一个新（待分组）的用户，分别判断新用户是否与已有的SDM分组中的用户满足SDM分组的条件，如果新用户只与其中一个分组内所有用户满足SDM分组的条件，则新用户加入该分组；如果新用户与其中多个分组内的所有用户都满足SDM分组的条件，则比较新用户与各个用户之间的相关系数的模值，新用户加入模值最小的用户所在的分组；如果新用户不满足以上两个条件则自成一个新的分组。

假设待分组用户为用户C，且当前状态为两个SDM分组，SDM分组1包括用户A，SDM用户分组2包括用户B，则用户C需要分别判断是否与SDM分组1中和SDM分组2中的用户满足SDM分组的条件，判断的结果有4种情况：第一种情况用户C与用户A满足SDM分组条件，与用户B不满足，则用户C加入SDM分组1，即此时SDM用户分组1包括用户A、C，SDM用户分组2包括用户B，记为状态v；第二种情况用户C与用户B满足SDM分组条件，与用户A不满足，则用户C加入SDM分组2，即此时SDM用户分组1包括户A，SDM用户分组2包括用户B、C，记为状态vi；第三种情况用户C与用户A、B同时满足SDM分组条件，则比较|R_ac|和|R_bc|，如果|R_ac|比较小，用户C与用户A为一组，与状态v一致，反之用户C与用户B为一组，与状态vi一致；第四种情况用户C与用户A、B同时不满足SDM分组条件，则用户C自成一个新的分组，SDM分组3，即此时SDM用户分组1包括用户A，SDM用户分组2包括用户B，SDM用户分组3包括用户C，记为状态vii。

步骤S503：加入一个新用户，重复步骤S502。

假设当前有三个用户，经过SDM分组后的的状态为状态v，即此时有两个分组，SDM用户分组1包括用户A、C，SDM用户分组2包括用户B，调度的原则为用户A和用户C可以同时一起调度并同时分配较高的授权，用户A和用户B或者是用户B和用户C尽量不要一起调度，至少不要同时给予较高的授权。

综上所述，本发明具有以下技术效果：本发明在不增加硬件资源的情况下，对用户进行分组调度，避免了用户之间的干扰，提高了上行用户的性能，进而提高了小区的吞吐率，减少了在TDMA技术中用户等待调度的时间以及宽带资源的浪费。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线通信系统中避免干扰的方法，该系统包括多个用户和至少一个基站，其特征在于，包括由基站执行的以下步骤：

根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性；

根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组；

按SDM分组结果对用户进行调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据收到的多个用户信号确定两两用户之间的空间特性的步骤包括：

根据收到的多用户信号，分别计算每个用户的控制信道的信道估计值；

利用信道估计值计算两两用户之间相关系数，再根据两两用户之间相关系数确定其空间特性。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组的步骤包括：

根据计算得到的两两用户之间的相关系数确定用户之间的空间特性；

将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组；

其中所述SDM分组条件是用户之间的相关系数模值接近零。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的控制信道是CDMA系统中的控制信道；以及所述的计算信道估计值的方法是CDMA接收机的信道估计方法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按SDM分组结果对用户进行调度包括：

对同一SDM用户组中的所有用户同时进行调度，并给予较高授权以便获得更高速率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按SDM分组结果对用户进行调度还包括：

对于不同SDM用户组的用户，不同时进行调度。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组包括：

将第一用户先成第一SDM分组，再判断待分组的第二用户与第一SDM分组用户是否满足SDM分组条件，若满足，则第二用户并入第一SDM分组，反之，则第二用户组成第二SDM分组；

然后按照对第二用户进行SDM分组处理的相同方式，对第三至最后一个用户进行分组处理，直至组成多个SDM分组。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将满足SDM分组条件的用户组成SDM用户分组还包括在已经组成若干个SDM分组的情况下所进行的如下SDM分组处理：

判断待分组的一个新用户是否与已有的SDM分组中的用户满足SDM分组的条件；

若该待分组新用户只与其中一个SDM分组内所有用户满足SDM分组的条件，则该待分组新用户加入该分组；

若该待分组新用户与其中多个SDM分组的所有用户都满足SDM分组的条件，则比较该待分组新用户与多个SDM分组中各用户之间的相关系数的模值，并且该待分组新用户加入模值最小的用户所在的SDM分组。

9.一种无线通信系统中避免干扰的装置，其特征在于，包括：

空间特性确定模块，用于根据收到的多个用户信号，确定两两用户之间的空间特性；

SDM分组模块，用于根据空间特性对用户进行空分复用SDM分组；

调度模块，用于按SDM分组结果对用户进行调度。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述空间特性确定模块包括：

信道估值单元，用于根据收到的多用户信号，分别计算每个用户的控制信道的信道估计值；

相关系数计算单元，用于利用信道估计值计算两两用户之间的相关系数。

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