CN108259114A - 一种通过零陷降低干扰的方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过零陷降低干扰的方法、装置、设备及存储介质，方法包括：获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值；根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵；利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值；利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。本发明实施例通过零陷的方式构造发送权值，从而降低站内或小区内的使用相同时频资源的空分用户间的干扰，提升吞吐量。

Description

一种通过零陷降低干扰的方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种通过零陷降低干扰的方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着第四代(4G)移动通信系统的持续发展，虽然长期演进(Long TermEvolution，LTE)/升级长期演进(LTE-Advanced，LTE-A)商用网络的覆盖和容量不断提升。对于未来增加容量的方法，多天线技术是重要的技术之一，目前，对于LTE以及大规模多入多出(Massive MIMO)系统，通过多天线来实现提升用户的接收信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)，从而提高吞吐量，或者通过多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)的多天线系统，增加接收端的天线，从而提高空间复用的比例，进一步提升流量。
空间复用是另一种提高小区吞吐量的方法，通过空间复用，可以在空间维进一步复用时频资源，达到资源的可重复利用，数倍提升吞吐量，但是，空分带来干扰。
发明内容
本发明实施例提供的一种通过零陷降低干扰的方法、装置、设备及存储介质，解决在利用空间复用提高吞吐量时，空分带来的干扰问题。
根据本发明实施例提供的一种通过零陷降低干扰的方法，包括：
获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值；
根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵；
利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值；
利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
根据本发明实施例提供的一种通过零陷降低干扰的装置，包括：
初始权值确定模块，用于获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值；
零陷矩阵生成模块，用于根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵；
初始权值调整模块，用于利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值；
下行信号发送模块，用于利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
根据本发明实施例提供的一种通过零陷降低干扰的设备，包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的通过零陷降低干扰的程序，所述通过零陷降低干扰的程序被所述处理器执行时实现如上述的通过零陷降低干扰的方法的步骤。
根据本发明实施例提供的一种存储介质，其上存储有通过零陷降低干扰的程序，所述通过零陷降低干扰的程序被处理器执行时实现如上述的通过零陷降低干扰的方法的步骤。
本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例不仅在站内空分复用接入(Space Division Multiple Access，SDMA)条件下，进一步降低了小区内SDMA用户之间的干扰，达到提升性能的目的，而且可以降低站内小区间的干扰，达到提升性能的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的通过零陷降低干扰的流程图；
图2是可以应用本发明一个或多个实施例的无线网络示意图；
图3是本发明一个实施例的流程图；
图4是本发明另一实施例的流程图；
图5是本发明实施例提供的通过零陷降低干扰的装置框图；
图6是本发明实施例的组件图。
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。
实施例1
图1是本发明实施例提供的通过零陷降低干扰的流程图，如图1所示，步骤包括：
步骤S101：获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值。
本发明实施例采用以下方式获取空分用户的初始发送权值：
首先，根据所述空分用户的上行信号，例如上行物理上行共享信道(PhysicalUplink Shared Channel，PUSCH)信号、上行物理上行链路控制信道(Physical UplinkControl CHannel，PUCCH)信号，上行信道探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)，估计所述空分用户的下行来波方向DoA范围。具体地说，根据所述空分用户的上行信号，得到所述空分用户的上行H矩阵，利用所述空分用户的所述上行H矩阵，估计所述空分用户的上行来波方向(Direction of Arrival，DoA)范围，由于上下行DoA具有互易性，因此可以利用所述空分用户的上行DoA范围，确定所述空分用户的下行DoA范围。
然后，利用所述空分用户的下行DoA范围，生成所述空分用户的初始发送权值。具体地说，利用所述空分用户的下行DoA范围，生成天线的第一导向矢量矩阵；利用天线的所述第一导向矢量矩阵，生成所述空分用户的初始发送权值。进一步地，所述初始发送权值等于所述第一导向矢量矩阵的共轭转置除以所述第一导向矢量矩阵的模。
此外，也可以采用现有方式获取空分用户的初始发送权值，例如，基站获取预设的波束权值作为本实施例的初始发送权值，或者根据空分用户上报的预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator，PMI)，获取初始发送权值，或者将小区划分为多个区域，并根据空分用户所在的区域，获取所述区域对应的初始发送权值。
步骤S102：根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵。
其中，所述干扰空分用户是与所述空分用户使用相同时频资源的用户。
首先，根据所述干扰空分用户的上行信号，估计所述干扰空分用户的下行DoA范围。具体地说，根据所述干扰空分用户的上行信号，例如上行PUSCH信号、上行PUCCH信号、上行SRS等，得到所述干扰空分用户的上行H矩阵；利用所述干扰空分用户的所述上行H矩阵，估计所述干扰空分用户的上行DoA范围；利用所述干扰空分用户的上行DoA范围，确定所述干扰空分用户的下行DoA范围。
然后，利用所述干扰空分用户的下行DoA范围，生成所述零陷矩阵。具体地说，利用所述干扰空分用户的下行DoA范围，生成天线的第二导向矢量矩阵；利用天线的所述第二导向矢量矩阵，生成所述零陷矩阵。更具体地说，将每个所述干扰空分用户的第二导向矢量矩阵的共轭转置的并集乘每个所述干扰空分用户的第二导向矢量矩阵的并集，再加上加载参数与单位矩阵的乘积，得到所述零陷矩阵。
其中，所述加载参数可以是常数，也可以是与信道质量相关的函数的值。
目前，对于DoA估计算法愈加成熟，有基于延迟-相加法，Capon算法，MUSIC算法等，通过上述算法，可以在水平维度和垂直维度获得用户设备(User Equipment，UE)的来波方向。步骤S101和步骤S102在估计空分用户和干扰空分用户的DoA时，采用现有技术提供的上述算法即可，在此不再赘述。
步骤S103：利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值。
具体地说，将所述初始发送权值乘以所述零陷矩阵的模后，除以所述零陷矩阵，得到所述新的发送权值。
步骤S104：利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括步骤S101至步骤S104。
本发明实施例适用于频分双工(Frequency Division Duplexing，FDD)LTE多天线无线通信系统和Massive MIMO系统，针对各种传输模式，例如TM3、TM4、TM9传输模式，通过零陷的方法构造新的发送权值，从而降低站内或小区内的使用相同时频资源的空分用户间的干扰，提升吞吐量。
实施例2
本发明还可以提供一种存储介质，其上存储有通过零陷降低干扰的程序，所述通过零陷降低干扰的程序被处理器执行时实现上述的通过零陷降低干扰的方法的步骤。其中，所述的存储介质可以包括ROM/RAM、磁碟、光盘、U盘。
实施例3
图2是可以应用本发明一个或多个实施例的无线网络示意图，如图2所示，1个或多个基站(图2中只画了一个)称为演进节点B(eNodeB)，每个eNodeB覆盖一定的地理范围。一般采用采用单站三扇区的配置，每个扇区覆盖120度的范围，成为一个小区。
本发明实施例利用FDD上行下行信道DoA的对称性，通过对各个UE上行信号进行DoA估计，获取各个UE的DoA范围，针对使用相同时频资源(小区内SDMA的UE或者同站小区间的UE)的UE进行权值构造，提升小区或者单站吞吐量。本发明实施例基于以下步骤，实现上述目的。
1.对上下行射频单元的通道进行校准，保证上下行通道的一致性。
2.根据站内或者小区内所有UE的上行PUSCH信号的H矩阵或者SRS获得的H矩阵或者PUCCH获得的上行H矩阵，使用DoA估计算法估计信号的来波方向，利用上下行DoA的互易性，获取下行DoA估计。
3.根据调度器输出的空分结果进行零陷，构造新的下行发送权值，降低干扰。
首先确定下行发送权值(即初始发送权值)。
下行发送权值可以是预先给定的权值，例如在TM3下采用预设的波束权值，或者，UE上报的权值，例如在TM4以及TM9采用上报的PMI，或者采用如下手段构造下行发送权值(即初始发送权值)：
假设对于第i个用户UEi：DoA范围是DoAs～DoAe，生成导向矢量Ei：
计算UEi的下行发送权值Wi，Wi＝E'i/|Ei|。
然后构造新的下行发送权值。
假设UE1～UEN使用相同的时频资源，零陷步骤如下：
假设UE1～UEN不包括UEi的DoA范围如下DoA1～DoAN,根据该DoA范围，获取天线的导向矢量E：
其中，N表示对应一个极化方向的天线数。
计算零陷矩阵R，R＝∑UEE'*∑UEE+σI。
计算新的下行发送权值W'i，
其中，实施例3中，E'i为Ei的共轭转置，|Ei|为Ei的模；E'为E的共轭转置；σ为加载参数，σ＝f(CQI,E)；|R|为R的模，∑UEE'为UE1～UEN中与UEi使用相同时频资源的其它UE的E'的并集，∑UEE为UE1～UEN中与UEi使用相同时频资源的其它UE的E的并集，I为单位矩阵。
需要说明的是，该步骤在计算导向矢量Ei，从第2列至第N+1列，每列第一个元素的角度值为DoAs，在后元素中的角度值按照预设角度(本实施例中为即1度)依次增加直至DoAe(可能不连续，以DoA估计的角度范围为准，例如，某个UE的DoA范围是DoA1～DoA2并DoA3～DoA4)，在具体实施时，也可以根据情况设置该预设角度。同样地，该步骤在计算导向矢量E，从第2列至第N+1列，每列第一个元素的角度值为DoA1，在后元素中的角度值按照预设角度(本实施例中为即1度)依次增加，直至DoAN，在具体实施时，也可以根据情况设置所述预设角度。
本发明实施例通过考虑零陷前后的信号功率(Power of Signal，PS)差异，可以进行内环折算。
4.利用所述新的权值Wi'，进行下行信号发送。
本发明实施例根据站内或小区内的UE的上行信道H，估计下行DoA，并根据调度的结果，对分配到相同频域资源，按照DoA，构造下行权值，并对相同时频资源的用户进行零陷，从而降低干扰，达到提升小区性能的目的。
实施例4
图3是本发明一个实施例的流程图，如图3所示，包括：
步骤301：在保证上下行通道一致性的基础上，基站接收UE的上行信号，并进行信道估计以及降噪处理，获得UE的信道估计H。
信道估计算法可以采用最小均方误差法(Minimum Mean Square Error，MMSE)或者最小二乘法(Least Square，LS)，假设小区里存在N个UE，或者N个UE的上行H1,H2,...,HN。
步骤302：基站对H1,H2,...,HN分别做DoA估计。
DoA估计的算法可以采用MUSIC，或者延迟相加，Capon算法等，获得的DoA估计如下：UE1:DoAUE1_s～DoAUE1_e，UE2:DoAUE2_s～DoAUE2_e，…，UEN:DoAUEN_s～DoAUEN_e。
步骤303：基站对其调度的所有用户进行资源分配，同时，输出使用相同时频资源的用户列表。
步骤304：对于使用相同时频资源的用户进行零陷处理。
假设UE1的DoA范围如下DoAUE1_s～DoAUE1_e,根据该DoA范围，获取天线的导向矢量E1：
其中，N表示对应一个极化方向的天线数。
计算R，R＝∑UEE'*∑UEE+σI。
计算新的权值W'1，
其中，实施例4中，E'为E的共轭转置；σ为加载参数；|R|为R的模，∑UEE'为UE1～UEN中与UE1使用相同时频资源的其它UE的E'的并集，∑UEE为UE1～UEN中与UE1使用相同时频资源的其它UE的E的并集，I为单位矩阵。W1是第1个用户UE1的初始发送权值，W1'是所述UE1的新的发送权值。
W1是第1个用户UE1的初始发送权值，可以按照上述实施例1步骤S101确定，也可以按照上述实施例3的第3步确定，即可以利用该UE的DoA对应的导向矢量构造，也可以采用预置波束权值，或采用UE反馈的PMI等方式获取。
步骤305：基站按照调度器结果进行资源粒子(Resource Element，RE)映射，根据UE的DoA范围确定的下行广播权值，组包，进行下行信号发送。
实施例5
图4是本发明另一实施例的流程图，如图4所示，包括：
步骤401：在保证上下行通道一致性的基础上，基站接收UE的上行信号，并进行信道估计以及降噪处理，获得UE的信道估计H；
信道估计算法可以采用MMSE或者LS，假设小区里存在N个UE，或者N个UE的上行H1,H2,...,HN。
步骤402：基站对H1,H2,…,HN分别做DoA估计。
DoA估计的算法可以采用MUSIC，或者延迟相加，Capon算法等，获得的DoA估计如下：UE1:DoAUE1_s～DoAUE1_e，UE2:DoAUE2_s～DoAUE2_e，…，UEN:DoAUEN_s～DoAUEN_e。
步骤403：基站对其调度的所有用户进行资源分配，同时，输出使用相同时频资源的用户列表。
步骤404：确定σ，对于使用相同时频资源的用户UE1到UEN进行零陷处理，并确定权值。
假设UE1的DoA范围如DoAUE1_s～DoAUE1_e，根据该DoA范围，获取天线的导向矢量E1：
其中，N表示对应一个极化方向的天线数。
计算R，R＝∑UEE'*∑UEE+σI。
计算新的权值W'1，
σ＝f(CQI)*trace(∑UEE'*∑UEE)
其中，实施例5中，E'为E的共轭转置；σ为加载参数；|R|为R的模，∑UEE'为UE1～UEN中与UE1使用相同时频资源的其它UE的E'的并集，∑UEE为UE1～UEN中与UE1使用相同时频资源的其它UE的E的并集，I为单位矩阵。
其中，f(CQI)＝10^(-K*CQI(UE1))，或者f(CQI)＝10^(-K*max{CQI(UE1,UE2,…,UEN)}),或者f(CQI)＝10^(-K*min{CQI(UE1,UE2,…,UEN)})，对于多流，采用多个流的平均值或者最大值或者最小值，K为常数，通常取1等。
其中，W1是第1个用户UE1的初始发送权值，可以通过上述实施例4的步骤304确定，W'1是所述UE1的新的下行发送权值。
步骤405：基站按照调度器结果进行RE映射，并组包，进行下行信号发送。
实施例6
图5是本发明实施例提供的通过零陷降低干扰的装置框图，如图5所示，包括：
初始权值确定模块，用于获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值；
零陷矩阵生成模块，用于根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵；
初始权值调整模块，用于利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值；
下行信号发送模块，用于利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
所述装置工作过程包括：初始权值确定模块根据所述空分用户的上行信号的上行H矩阵，估计所述空分用户的上行DoA范围，由于上下行DoA具有互易性，因此可以利用所述空分用户的上行DoA范围，确定所述空分用户的下行DoA范围，然后利用所述空分用户的下行DoA范围，生成天线的第一导向矢量矩阵，并利用天线的所述第一导向矢量矩阵，生成所述空分用户的初始发送权值。零陷矩阵生成模块根据所述干扰空分用户的上行信号的上行H矩阵，估计所述干扰空分用户的上行DoA范围，并利用所述干扰空分用户的上行DoA范围，确定所述干扰空分用户的下行DoA范围，然后利用所述干扰空分用户的下行DoA范围，生成天线的第二导向矢量矩阵，并利用天线的所述第二导向矢量矩阵，生成所述零陷矩阵。初始权值调整模块利用所述零陷矩阵，调整所述空分用户的初始发送权值，得到新的发送权值，以供下行信号发送模块用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
本实施例提供的上述工作过程中，初始权值确定模块利用空分用户的DoA对应的导向矢量矩阵，确定空分用户的初始发送权值，具体实施时，也可以采用现有方式获取初始发送权值，例如实施例1步骤S101提供的现有方式。
实施例7
图6是本发明实施例的组件图，如图6所示，包括：
信道估计模块(或上行信道估计模块)201，在保证上下行通道一致性的基础上，上下行通道一致性在设备出场时就进行校准，或者采用较长时间发送训练信号进行校准。通过PUCCH/PUSCH/SRS信号，输出各个UE的上行H。根据上行H输出各个UE的DoA范围。模块201实现了图5实施例的初始权值确定模块和零陷矩阵生成模块的输出下行DoA范围的功能。
调度模块(或资源分配模块)202：根据用户的BSR等情况，调度用户，如果打开SDMA，则小区内的用户可以同时使用相同的频域资源。
零陷模块(或DoA零陷模块)203：根据DoA进行权值构造，从而降低干扰。模块203实现图5实施例的初始权值确定模块的生成初始发送权值的功能、零陷矩阵生成模块的生成零陷矩阵的功能，以及初始权值调整模块的得到新的发送权值的功能。
下行发送模块204，按照空分模块(或调度模块)的输出进行资源分配并按照分配结果进行下行信号发送。模块204实现图5实施例的下行信号发送模块的功能。
实施例8
本发明实施例还提供了一种通过零陷降低干扰的设备，包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的通过零陷降低干扰的程序，所述通过零陷降低干扰的程序被所述处理器执行时实现上述的通过零陷降低干扰的方法的步骤。
综上所述，本发明的实施例具有以下技术效果：
本发明实施例提供不仅能够降低空分用户的干扰，同时也可以降低站内其他小区的同频干扰，从而提升流量。
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)

1.一种通过零陷降低干扰的方法，其特征在于，包括：
获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值；
根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵；
利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值；
利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值包括：
根据所述空分用户的上行信号，估计所述空分用户的下行来波方向DoA范围；
利用所述空分用户的下行DoA范围，生成所述空分用户的初始发送权值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述空分用户的上行信号，估计所述空分用户的下行DoA范围包括：
根据所述空分用户的上行信号，得到所述空分用户的上行H矩阵；
利用所述空分用户的所述上行H矩阵，估计所述空分用户的上行DoA范围；
利用所述空分用户的上行DoA范围，确定所述空分用户的下行DoA范围。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述空分用户的下行DoA范围，生成所述空分用户的初始发送权值包括：
利用所述空分用户的下行DoA范围，生成天线的第一导向矢量矩阵；
利用天线的所述第一导向矢量矩阵，生成所述空分用户的初始发送权值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵包括：
根据所述干扰空分用户的上行信号，估计所述干扰空分用户的下行DoA范围；
利用所述干扰空分用户的下行DoA范围，生成所述零陷矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述干扰空分用户的上行信号，估计所述干扰空分用户的下行DoA范围包括：
根据所述干扰空分用户的上行信号，得到所述干扰空分用户的上行H矩阵；
利用所述干扰空分用户的所述上行H矩阵，估计所述干扰空分用户的上行DoA范围；
利用所述干扰空分用户的上行DoA范围，确定所述干扰空分用户的下行DoA范围。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用所述干扰空分用户的下行DoA范围，生成所述零陷矩阵包括：
利用所述干扰空分用户的下行DoA范围，生成天线的第二导向矢量矩阵；
利用天线的所述第二导向矢量矩阵，生成所述零陷矩阵。
8.一种通过零陷降低干扰的装置，其特征在于，包括：
初始权值确定模块，用于获取站内或小区内的待确定发送权值的空分用户的初始发送权值；
零陷矩阵生成模块，用于根据其时频资源与所述空分用户的时频资源相同的干扰空分用户的上行信号，生成零陷矩阵；
初始权值调整模块，用于利用所述零陷矩阵，对所述空分用户的初始发送权值进行调整，得到新的发送权值；
下行信号发送模块，用于利用所述新的发送权值，向所述空分用户发送下行信号。
9.一种通过零陷降低干扰的设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的通过零陷降低干扰的程序，所述通过零陷降低干扰的程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的通过零陷降低干扰的方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有通过零陷降低干扰的程序，所述通过零陷降低干扰的程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的通过零陷降低干扰的方法的步骤。
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