CN105306171A - 一种基于调度方式切换的lte分布式传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明的基于调度方式切换的LTE分布式传输系统，根据上报的信道状态信息、传输空间功率负增益系数和移动频率偏移信息对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比，并根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案，通过多种调度方式的切换，降低了对信息状态的理想性依赖，大大提高了系统的分布式传输性能。

Description

一种基于调度方式切换的LTE分布式传输系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于调度方式切换的LTE分布式传输系统。

背景技术

LTE(长期演进)是由3GPP(第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(通用移动通信系统)技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速度(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速度为201Mbps，除去信令开销后大概为140Mbps，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速度为100Mbps，上行为50Mbps)，并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。LTE系统有两种制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统，二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上(像帧结构、时分设计、同步等)。FDD-LTE系统空口上下行传输采用一对对称的频段接收和发射数据，而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的帧时隙上传输，相对于FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。

而在实际LTE系统的应用中，来自同小区和邻小区的干扰会极大地影响系统性能，因此需要对干扰进行抑制，同时，由于边界小区用户常常得不到调度而处于“饥饿”状态，因此需要考虑边界小区用户的分布式传输。

对于参与分布式传输的边界小区用户来说，不论是FDD系统还是TDD系统，都需要实时的向其业务提供基站上报信道状态信息或基站根据互易性原理估计信道状态信息。然而，对于小区来说，上述信道状态信息往往是非理想的信道状态信息，这会导致分布式传输的性能显著下降。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的实施方式，提出一种基于调度方式切换的LTE分布式传输系统，所述系统包括：参与分布式传输的M个业务小区，每个业务小区包括一个相应的业务基站和多个移动客户端；所述基站包括统计计算单元、客户端循环选取单元、调度方式有效性对比单元、调度方式确定单元以及编码调制传输单元，所述移动客户端包括信噪比计算单元、信道估计单元以及参数上报单元，其中，

所述统计计算单元用于统计参与分布式传输的M个业务小区内多个移动客户端的稳定移动速度，计算用户的移动频率偏移，根据移动频率偏移计算出路径相位延迟参数；

所述客户端循环选取单元用于在每个业务小区通过循环调度选取一个移动客户端准备数据传输；

所述信噪比计算单元用于在每次传输开始时，首先计算自身的标量信噪比(SNR)值，并将所述标量SNR与响应阈值比较，若所述标量SNR值小于响应阈值，则等待下一次调度；

所述信道估计单元用于若所述标量SNR值大于等于响应阈值，则进行信道估计以获得信道状态信息以及传输空间功率负增益系数；

所述参数上报单元用于根据已有发射编码预案，调制信道状态信息，并将调制信道状态信息和传输空间功率负增益系数上报给相应业务基站；

所述调度方式有效性对比单元用于根据上报的信道状态信息、传输空间功率负增益系数和移动频率偏移信息对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比；

所述调度方式确定单元根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案；以及

所述编码调制传输单元根据所选分布式传输方案，利用上报的信道状态信息计算发射编码向量W，然后将待发送数据采用发射编码向量W进行调制，并进行数据传输。

根据本发明的实施方式，所述第一分布式传输调度方式为多帧时隙连续传输方式。

根据本发明的实施方式，所述第二分布式传输调度方式为单帧时隙跳跃传输方式。

根据本发明的实施方式，所述调度方式有效性对比单元对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比包括：

计算第一分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值SR₁；以及

计算第二分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值SR₂。

根据本发明的实施方式，所述调度方式确定单元根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案包括：

根据所计算的第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式下的稳定传输数据量峰值确定次传输采用的分布式传输方案。

根据本发明的实施方式，所述根据所计算的第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式下的稳定传输数据量峰值确定次传输采用的分布式传输方案具体包括：

若满足SR₁≥SR₂，则切换至第一分布式传输调度方式；

若满足SR₁＜SR₂，则切换至第二分布式传输调度方式。

本发明的基于调度方式切换的LTE分布式传输系统，根据上报的信道状态信息、传输空间功率负增益系数和移动频率偏移信息对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比，并根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案，通过多种调度方式的切换，降低了对信息状态的理想性依赖，大大提高了系统的分布式传输性能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的基于调度方式切换的LTE分布式传输系统结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种基于调度方式切换的LTE分布式传输系统，如附图1所示，所述系统包括：参与分布式传输的M个业务小区，每个业务小区包括一个相应的业务基站和多个移动客户端；所述基站包括统计计算单元、客户端循环选取单元、调度方式有效性对比单元、调度方式确定单元以及编码调制传输单元，所述移动客户端包括信噪比计算单元、信道估计单元以及参数上报单元，其中，

所述统计计算单元用于统计参与分布式传输的M个业务小区内多个移动客户端的稳定移动速度v，计算用户的移动频率偏移f_d＝f_cv/c，根据移动频率偏移计算出路径相位延迟参数ρ＝J₀(2πf_dT_s)，其中，c表示光速，f_c表示频带中心频率，T_s表示每个符号的周期跨度，J₀(·)表示常微分方程；

所述客户端循环选取单元用于在每个业务小区通过循环调度选取一个移动客户端准备数据传输；

所述信噪比计算单元用于在每次传输开始时，首先计算自身的标量信噪比(SNR)值，并将所述标量SNR与响应阈值比较，若所述标量SNR值小于响应阈值，则等待下一次调度；

所述信道估计单元用于若所述标量SNR值大于等于响应阈值，则进行信道估计以获得信道状态信息以及传输空间功率负增益系数；

所述参数上报单元用于根据已有发射编码预案，调制信道状态信息，并将调制信道状态信息和传输空间功率负增益系数上报给相应业务基站；

所述调度方式有效性对比单元用于根据上报的信道状态信息、传输空间功率负增益系数和移动频率偏移信息对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比；

所述调度方式确定单元根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案；以及

所述编码调制传输单元根据所选分布式传输方案，利用上报的信道状态信息计算发射编码向量W，然后将待发送数据采用发射编码向量W进行调制，并进行数据传输。

根据本发明的实施方式，所述第一分布式传输调度方式为多帧时隙连续传输方式，即参与分布式传输的多个业务小区基站在连续多个帧时隙传输一个调度客户端的数据，并利用获取的信道状态信息对其他待调度客户端执行干扰消除；所述第二分布式传输调度方式为单帧时隙跳跃传输方式，即参与分布式传输的多个业务小区基站在一个帧时隙中传输一个调度客户端的数据，在不同帧时隙选择不同的客户端进行传输。

根据本发明的实施方式，所述调度方式有效性对比单元对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比包括：

计算第一分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值；以及

计算第二分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值。

根据本发明的实施方式，所述调度方式确定单元根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案包括：

根据所计算的第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式下的稳定传输数据量峰值确定次传输采用的分布式传输方案。

根据本发明的实施方式，所述计算第一分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值SR₁具体包括：

${\mathrm{SR}}_I={\mathrm{Mlog}}_2\left(e\right)\underset{i=0}{\overset{M-2}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{2}{\Σ}}\[{\mathrm{\α}}_i^{\left(j\right)}i!{\left(\frac{{\mathrm{\μ}}_1}{{\mathrm{\μ}}_2}\right)}^{i+1}I(\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1},\frac{{\mathrm{\μ}}_1}{{\mathrm{\μ}}_2{\mathrm{\γ}}_j},i+1)\]$ 公式(1)，

式中，μ₁＝αP/M，μ₂＝βP/M，其中P表示M个基站总的发射功率，α，β分别表示基站到本小区移动客户端和其他业务小区移动客户端的传输空间功率负增益系数，B表示上报二进制位，N_t表示每个基站上发射天线的数量，N_t≤8，ρ表示路径相位延迟参数，同时，

${\mathrm{\α}}_i^{\left(1\right)}=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_1^{i+1}(M-2)!}{\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_1}{{\mathrm{\γ}}_1-{\mathrm{\γ}}_2}\right)}^{M-1}\frac{\left(2\right(M-2)-i)!}{i!(M-2-i)!}{\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_2}{{\mathrm{\γ}}_2-{\mathrm{\γ}}_1}\right)}^{M-2-i},$

${\mathrm{\α}}_i^{\left(2\right)}=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_2^{i+1}(M-2)!}{\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_2}{{\mathrm{\γ}}_2-{\mathrm{\γ}}_1}\right)}^{M-1}\frac{\left(2\right(M-2)-i)!}{i!(M-2-i)!}{\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_1}{{\mathrm{\γ}}_1-{\mathrm{\γ}}_2}\right)}^{M-2-i},$

公式(1)中I(·)的计算方式由下式给出：

$I(a,b,m)={(b-1)}^{-m}{I}_0(a,1,1)+\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(-1)}^{i-1}{(1-b)}^{-i}{I}_0(a,b,m-i+1),$

其中I₀(·)由下式给出：

$I_0(a,b,m)=\{\begin{array}{cc}{e}^{ab}{E}_1\left(ab\right)& m=1\\ \frac{{(-a)}^{m-1}}{(m-1)!}{e}^{ab}{E}_1\left(ab\right)+\underset{k=1}{\overset{m-1}{\Σ}}\frac{(k-1)!{(-a)}^{m-k-1}}{(m-1)!b^k}& m\≥2\end{array},$

式中是指数积分函数。

根据本发明的实施方式，所述计算第二分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值SR₂具体包括：

${\mathrm{SR}}_2={\log }_2\left(\mathrm{\γ}L\right)-\frac{1}{1n}(\frac{1}{L}-\frac{1}{3L^2}-\frac{2}{15L^4})$ 公式(2)，

γ及L由下式给出：

$\mathrm{\γ}=\frac{A_1}{2A_2},L=\frac{2A_2^2}{A_1},$

式中，

$A_1=N_t{c}_1^2+c_2^2+(M-1)N_t{c}_3^2+(M-1)c_4^2,$

A₂＝1+c₁N_t+c₂+c₃(M-1)N_t+c₄(M-1)，

其中c₁，c₂，c₃，和c₄为相应的加权校正参数，计算方式如下：

$c_1=\frac{\mathrm{\α}\mathrm{\ξ}P}{M}{\mathrm{\ρ}}^2,c_2=\frac{\mathrm{\α}P}{M}{\mathrm{\ϵ}}_e^2,c_3=\frac{\mathrm{\β}\mathrm{\ξ}P}{M}{P}^2,c_4=\frac{\mathrm{\β}P}{M}{\mathrm{\ϵ}}_e^2,$

式中， $\mathrm{\ξ}=1-2^B\·\mathrm{\β}(2^B,\frac{N_t}{N_t-1}).$

根据本发明的实施方式，所述根据所计算的第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式下的稳定传输数据量峰值确定次传输采用的分布式传输方案具体包括：

若满足SR₁≥SR₂，则切换至第一分布式传输调度方式；

若满足SR₁＜SR₂，则切换至第二分布式传输调度方式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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 (6)

1.一种基于调度方式切换的LTE分布式传输系统，所述系统包括：参与分布式传输的M个业务小区，每个业务小区包括一个相应的业务基站和多个移动客户端；所述基站包括统计计算单元、客户端循环选取单元、调度方式有效性对比单元、调度方式确定单元以及编码调制传输单元，所述移动客户端包括信噪比计算单元、信道估计单元以及参数上报单元，其中，

所述统计计算单元用于统计参与分布式传输的M个业务小区内多个移动客户端的稳定移动速度，计算用户的移动频率偏移，根据移动频率偏移计算出路径相位延迟参数；

所述客户端循环选取单元用于在每个业务小区通过循环调度选取一个移动客户端准备数据传输；

所述信噪比计算单元用于在每次传输开始时，首先计算自身的标量信噪比(SNR)值，并将所述标量SNR与响应阈值比较，若所述标量SNR值小于响应阈值，则等待下一次调度；

所述信道估计单元用于若所述标量SNR值大于等于响应阈值，则进行信道估计以获得信道状态信息以及传输空间功率负增益系数；

所述参数上报单元用于根据已有发射编码预案，调制信道状态信息，并将调制信道状态信息和传输空间功率负增益系数上报给相应业务基站；

所述调度方式有效性对比单元用于根据上报的信道状态信息、传输空间功率负增益系数和移动频率偏移信息对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比；

所述调度方式确定单元根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案；以及

所述编码调制传输单元根据所选分布式传输方案，利用上报的信道状态信息计算发射编码向量W，然后将待发送数据采用发射编码向量W进行调制，并进行数据传输。

2.一种如权利要求1所述的系统，所述第一分布式传输调度方式为多帧时隙连续传输方式。

3.一种如权利要求2所述的系统，所述第二分布式传输调度方式为单帧时隙跳跃传输方式。

4.一种如权利要求3所述的系统，所述调度方式有效性对比单元对第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式进行有效性对比包括：

计算第一分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值SR₁；以及

计算第二分布式传输调度方式下执行分布式传输的稳定传输数据量峰值SR₂。

5.一种如权利要求4所述的系统，所述调度方式确定单元根据对比结果确定本次传输采用的分布式传输方案包括：

根据所计算的第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式下的稳定传输数据量峰值确定次传输采用的分布式传输方案。

6.一种如权利要求5所述的系统，所述根据所计算的第一分布式传输调度方式和第二分布式传输调度方式下的稳定传输数据量峰值确定次传输采用的分布式传输方案具体包括：

若满足SR₁≥SR₂，则切换至第一分布式传输调度方式；

若满足SR₁＜SR₂，则切换至第二分布式传输调度方式。