CN104254088A - 一种无线通信系统中sdma使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线通信系统中SDMA使用方法，该方法包含以下步骤：a，基站根据用户的信道矢量信息，判断用户是否支持SDMA；b，基站为每个支持SDMA的用户维护一个上行匹配用户列表和一个下行匹配用户列表，所述上行匹配用户列表根据用户间的信道相关性进行上行SDMA配对判断，所述下行匹配用户列表根据两个用户的信道矢量计算下行载波损失和下行载波干扰比，进行下行SDMA配对判断；c，基站根据用户的上、下行匹配用户列表进行上、下行SDMA资源分配；d，基站对上行SDMA信号进行解调，对下行SDMA信号进行发送赋形。采用本发明后，可以在不损失用户满意度的条件下提升系统容量。

Description

一种无线通信系统中SDMA使用方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线通信系统中SDMA技术的使用方法。

背景技术

空分多址接入（Spatial Division Multiple Access，简称SDMA）是一种通过利用空间维度来使多个用户共享通信资源（例如频率、信道等）的技术，采用SDMA可以有效提升系统容量，从直观上理解，同一资源分给越多的用户使用，系统的容量就越大。

实际中，因为使用同一资源的用户之间的空间特性不可能保证完全正交，所以采用SDMA会使用户的信号性能在一定程度有所下降。因此尽管SDMA是提升系统容量的有效手段，但使用该技术的前提条件是不损失用户满意度，所以在进行SDMA资源分配（即SDMA配对）的时候，要保证用户的信号噪声比（SNR）损失在一定容限内。从系统实现的角度考虑，配对计算要在所有的用户间进行，频繁的配对计算肯定是不可接受的，所以，需要首先对使用SDMA技术的用户进行筛选，可以认为角度扩展大或者信道条件变化过快的用户并不适合采用SDMA技术。此外，由于成本和体积的限制，通信系统中通常在基站侧的天线数目比终端侧天线数目多，基站侧的处理能力也要比终端侧强。因此，对于SDMA技术的使用来说，下行SDMA对用户之间信道条件要求要比上行SDMA高，即上、下行SDMA需采用不同的配对算法标准。

基于以上背景，需要提出一种具体如何使用SDMA技术的方法，包括：如何筛选出可以支持SDMA的用户，可支持SDMA的用户之间如何上下行配对等步骤。

发明内容

本发明提出一种无线通信系统中SDMA使用方法，该方法包含以下步骤：

a，基站根据用户的信道矢量信息，判断用户是否支持SDMA；

b，基站为每个支持SDMA的用户维护一个上行匹配用户列表和一个下行匹配用户列表，所述上行匹配用户列表根据用户间的信道相关性进行上行SDMA配对判断，所述下行匹配用户列表根据两个用户的信道矢量计算下行载波损失和下行载波干扰比，进行下行SDMA配对判断；

c，基站根据用户的上、下行匹配用户列表进行上、下行SDMA资源分配；

d，基站对上行SDMA信号进行解调，对下行SDMA信号进行发送赋形。

优选的，步骤a具体为：

a1，基站统计用户的信道矢量信息，计算多帧之间信道矢量的互相关系数和信道矢量的自相关系数；

a2，判断多帧之间信道矢量的互相关系数是否大于其预定门限，如果大于则进入步骤a3，否则认为该用户不支持SDMA，已在SDMA状态下的用户需退出SDMA；

a3，判断信道矢量的自相关系数是否大于其预定门限，如果大于则认为该用户支持SDMA，否则认为该用户不支持SDMA，已在SDMA状态下的用户需退出SDMA。

进一步的，上述步骤a1中所述计算采用用户前后8帧之间信道矢量的互相关系数，并采用用户多个载波间的最小相关系数作为信道矢量的自相关系数。

优选的，步骤b中：

对于上行SDMA配对，计算两个用户信道矢量的互相关系数，如果该系数大于其预定门限，则将用户更新到上行匹配用户列表；

对于下行SDMA配对，采用最小方差无畸变响应干扰抵消算法根据两个用户的信道矢量计算出两个用户的下行发送权值，并计算用户使用所述权值发射时的下行载波损失和下行载波干扰比，如果下行载波损失小于其预定门限且下行载波干扰比大于其预定门限，则将用户更新到下行匹配用户列表。

进一步的，上述方法的步骤d中：

对于上行SDMA信号，基站判断接收信号中干扰信号能量是否大于其预定门限，如果大于则基站采用最小方差无畸变响应干扰抵消算法计算权值进行解调；否则基站采用波束赋形算法计算权值进行解调。

对于下行SDMA信号，基站根据步骤b在下行SDMA配对时计算出的下行发送权值进行发送赋形。

本发明的优点在于：1，基站预先筛选用户，判断用户信道条件是否适合采用SDMA技术，避免在所有用户之间进行频繁的配对计算；2，基站实时维护匹配用户列表，可以简化资源分配流程并保证匹配用户信息的有效性；3，上、下行SDMA采用不同的配对算法标准，可以充分利用空间信道资源；4，对采用SDMA计算的用户信号进行正确的发送和解调，从而在不损失用户满意度的条件下提升系统容量。

附图说明

图1是本发明实施例的无线通信系统使用SDMA方法的流程图；

图2是本发明实施例的基站统计用户信道信息的列表图；

图3是本发明实施例的基站在SDMA配对计算时得到的用户间信道相关性等信息的列表图；

图4是本发明实施例基站计算的用户干扰能量的列表图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。

本发明实施例的SDMA使用方法的基本思想如图1所示，包括以下步骤：101，基站统计用户信道矢量信息，判断用户是否支持SDMA；102，基站根据用户间信道的相关性等进行上下行配对判断，更新上下行匹配用户列表；103，基站根据上下行匹配用户列表进行上下行SDMA资源分配；104对于上行SDMA，基站判断配对用户是否都分配到SDMA子信道，选择合适的解调权值；对于下行SDMA，基站根据下行配对时计算的下行发送权值进行发送赋形。

本发明实施例给出一个基站内包含4个用户的网络，4个用户分别为UE1、UE2、UE3、UE4。基站内维护一个列表，列出可支持SDMA的用户，同时基站还为每个用户维护一个上行SDMA配对用户列表和一个下行SDMA配对用户列表。基站当前的可支持SDMA用户列表为{UE2，UE3，UE4}。因为UE1不支持SDMA，所以UE1的上行SDMA配对用户列表为空UE1_UL={}，UE1的下行SDMA配对用户列表也为空UE1_DL={}，其他用户的上/下行SDMA匹配用户列表分别如下：UE2_UL={UE3}，UE2_DL={UE3}，UE3_UL={UE2，UE4}，UE3_DL={UE2}，UE4_UL={UE3}，UE4_DL={}。

基站解调终端上行信号获得信道矢量信息，并计算多帧之间信道矢量的互相关系数以及信道矢量自相关系数。本实施例中基站采用用户前后8帧之间信道矢量的互相关系数，采用用户多个载波间的最小相关系数作为信道矢量自相关系数，如图2所示。因为所有用户的信道间相关性都大于预定的门限（0.85），且所有信道矢量自相关系数也都大于门限（0.7），所以基站更新当前支持SDMA用户的列表为{UE1，UE2，UE3，UE4}。

基站对支持SDMA的用户进行匹配计算，上行SDMA匹配计算可以根据用户间信道的相关性判断，下行SDMA匹配计算需根据两个用户的信道矢量计算载波信号损失和载波抑制强度来判断。本实施例中，基站根据统计得到的用户信道矢量进行相关运算，得到用户间信道的相关性，并与预先设定的门限（0.5）比较，从而更新上行匹配列表。基站首先采用最小方差无畸变响应（MVDR）的干扰抵消算法，根据两个用户的信道矢量分别计算两个用户的下行发送权值，然后计算使用该权值发射时用户载波信号能量损失（CLoss）及载波干扰比（CIR），如图3所示。如果载波损失小于预定的门限（2dB）且载波干扰比大于预定的门限（25dB），则把用户更新到下行匹配用户列表。通过上述计算及判断，基站更新了用户的上、下行匹配列表：UE1_UL={UE4}，UE1_DL={UE4}，UE2_UL={UE3}，UE2_DL={UE3}，UE3_UL={UE2}，UE3_DL={UE2}，UE4_UL={UE1}，UE4_DL={UE1}，并保存对应的下行发送权值。

基站根据用户的上、下行匹配用户列表进行资源分配。对于上行SDMA由于不能保证配对用户同时转到分配的资源，所以在进行解调的时候需要判断配对用户是否已经分配到SDMA子信道。基站可以根据接收信号中干扰信号能量是否大于预定门限（-100dBm）判断配对用户是否都已分配到SDMA子信道，如图4所示。解调UE1时，发现干扰信号能量小于预定门限，即配对用户UE4还没有分配到SDMA子信道，所以采用波束赋形算法进行解调。解调UE2和UE3时发现干扰信号能量均大于预定门限，所以这两个用户分别用MVDR算法进行解调。对于UE4，因为还未分配到SDMA子信道，所以仍采用系统原解调算法进行解调。

下行有两对SDMA用户，UE1和UE4以及UE2和UE3，基站在下行发送时可以采用下行配对时计算的下行发送权值进行赋形。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无线通信系统中SDMA使用方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

a，基站根据用户的信道矢量信息，判断用户是否支持SDMA；

b，基站为每个支持SDMA的用户维护一个上行匹配用户列表和一个下行匹配用户列表，所述上行匹配用户列表根据用户间的信道相关性进行上行SDMA配对判断，所述下行匹配用户列表根据两个用户的信道矢量计算下行载波损失和下行载波干扰比，进行下行SDMA配对判断；

c，基站根据用户的上、下行匹配用户列表进行上、下行SDMA资源分配；

d，基站对上行SDMA信号进行解调，对下行SDMA信号进行发送赋形。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤a具体为：

a1，基站统计用户的信道矢量信息，计算多帧之间信道矢量的互相关系数和信道矢量的自相关系数；

a2，判断多帧之间信道矢量的互相关系数是否大于其预定门限，如果大于则进入步骤a3，否则认为该用户不支持SDMA，已在SDMA状态下的用户需退出SDMA；

a3，判断信道矢量的自相关系数是否大于其预定门限，如果大于则认为该用户支持SDMA，否则认为该用户不支持SDMA，已在SDMA状态下的用户需退出SDMA。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤a1，所述计算采用用户前后8帧之间信道矢量的互相关系数，以及采用用户多个载波间的最小相关系数作为信道矢量的自相关系数。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤b中：

对于上行SDMA配对，计算两个用户信道矢量的互相关系数，如果该系数大于其预定门限，则将用户更新到上行匹配用户列表；

对于下行SDMA配对，采用最小方差无畸变响应干扰抵消算法根据两个用户的信道矢量计算出两个用户的下行发送权值，并计算用户使用所述权值发射时的下行载波损失和下行载波干扰比，如果下行载波损失小于其预定门限且下行载波干扰比大于其预定门限，则将用户更新到下行匹配用户列表。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于步骤d：

对于上行SDMA信号，基站判断接收信号中干扰信号能量是否大于其预定门限，如果大于则基站采用最小方差无畸变响应干扰抵消算法计算权值进行解调；否则基站采用波束赋形算法计算权值进行解调。

对于下行SDMA信号，基站根据步骤b在下行SDMA配对时计算出的下行发送权值进行发送赋形。