CN110177061A - 一种异构网络中信号干扰的协调方法 - Google Patents

一种异构网络中信号干扰的协调方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种异构网络中信号干扰的协调方法，包括小区排序及选择，干扰信号粗估计，基于迭代控制表的干扰消除，干扰信号重构及消除，采用了基于迭代消除控制表ICCT代替传统的迭代结构，在不影响判别性能的情况下能大幅降低计算复杂度。

Description

一种异构网络中信号干扰的协调方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种异构网络中信号干扰的协调方法。
背景技术
随着移动互联网和智能终端的发展以及UMTS系统的演进，高速下行链路分组接入(HSDPA)技术己经成为增强UMTS系统链路性能的重要手段。异构网(Het-Net)技术是使小区分裂、网络结构异构化的一种技术，即通过建立分层网络应对数据流量激增，满足容量增长的需求。在通信蜂窝网络中，在基站(eNB)和用户(UE)之间通过布放大量的低功率节点，如微微(Pico)节点、家庭(Femto)节点、中继(Relay)节点等，实现对信号的转发，增加小区负载，提高系统性能。而部署在宏基站(Marco)覆盖下的Pico基站的边缘用户会受到来自Marco基站的下行信号干扰，性能会比较差，需要采取一定的下行信号干扰协调策略来提高小区边缘用户的性能。
针对异构网的特点，本发明主要对异构网中小区干扰抑制算法进行了研究，这其中包括：从对传统的CS/CB方案出发，传统的CRS-IC方法是一种迭代结构，在干扰消除的过程中，为了得到好的干扰消除能力，迭代次数会很高。为了降低由于算法迭代带来的计算复杂度，传统的比较好的方法是使用实时迭代停止准则。实时迭代停止准则需要基于某损失函数的实时计算，根据计算结果判断是否停止迭代，
与现有的方案相比，本发明针对原方案系统复杂度高的情况，提出一种改进的方案，并对该方案进行了系统仿真与性能分析，此方案能够保证系统性能损失较小的情况下大大降低系统复杂度。
发明内容
本发明的目的是提供一种异构网络中信号干扰的协调方法，一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10：小区排序及选择；
S20：干扰信号粗估计；
S30：基于迭代控制表的干扰消除；
S40：干扰信号重构及消除；
作为优选地，所述S10包括如下步骤：
小区排序；
S11：用户终端接收的信号中包含从所有干扰小区和服务小区发射的信号，根据接收到的每个小区信号的场强，将所有小区进行排序，接收信号得场强越强，排位越靠前。
S12：选择场强越强的信号先进行估计，重构以及消除，然后再对接收信号强度弱的信号进行处理。
当选择的信号场强越强，信号接收信噪比越高，信号处理时的结果会越准确。所以干扰消除将从接收信号强度最强的信号开始
作为优选地，所述S20包括如下步骤
S21：根据小区ID和天线端口产生本地CRS信号；
S22：基于LS方法，使用本地CRS信号和接收到的CRS接收信号计算CRS位置的粗信道估计，信道估算公式为：
其中干扰部分为：
这里是在CRS位置的粗信道估计结果，(k′,l′)代表在第l′个OFDM符号的第k′个CRS子载波。
S30：基于迭代消除控制表的干扰消除；
作为优选地，所述S30包括如下步骤：
包括以下3个步骤：
S31：离线产生一个ICCT，是一个三维查找表，三个维度的索引分别是编码调试方式(MCS)，时延扩展(TDS)和初始信干噪比(SINR)；
S32：在干扰消除迭代过程中，根据三个索引搜索ICCT，ICCT输出迭代次数和SINR更新步长，迭代次数被用于干扰消除迭代停止的控制，SINR更新步长被用于SINR计算；
S40：干扰信号重构及消除；
优选地，所述S40包括3个步骤：
S41：根据TDS和迭代过程中从ICCT查到的SINR，选择平滑滤波器系数，对得到的CRS位置的粗信道估计结果进行滤波；
S42：使用本地CRS信号和得到的平滑滤波之后的信道估计结果，重构接收到的该小区CRS信号；
S43：从接收到的信号中减去重构的CRS信号；
本发明的优点：
本发明解决了传统迭代停止方法中计算复杂度高的弊端，提出了一种基于迭代消除控制表(ICCT)的干扰协调方法，根据预先设置的ICCT表，通过迭代过程中的中间结果得到不同条件下的迭代次数和所需参数，仅通过查表即可确定是否停止干扰消除的迭代处理。通过本发明，可以使用较低的计算复杂度达到迭代次数和性能的平衡。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例的模拟测试图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的目的是提供一种异构网络中信号干扰的协调方法，本发明主要包含以下几个步骤：
S10：小区排序及选择；
其中，S10：小区排序包括，终端接收到的信号中包含从所有干扰小区和服务小区发射的信号。根据接收到的每个小区信号的场强，将所有小区进行排序，接收信号得场强越强，排位越靠前。场强越强的信号，意味着接收信噪比越高，信号处理时的结果会越准确。所以干扰消除将从接收信号强度最强的信号开始估计，重构以及消除，然后再对接收信号强度弱的信号进行处理。
S20：干扰信号粗估计；
包括以下S21以及S22两个步骤：
S21：根据小区ID和天线端口产生本地CRS信号；
S22：基于LS方法，使用本地CRS信号和接收到的CRS接收信号计算CRS位置的粗信道估计；
其中干扰部分为
这里是在CRS位置的粗信道估计结果，(k′，l′)代表在第l′OFDM符号的第k′个CRS子载波。
S30：基于迭代控制表的干扰消除；
包括以下3个步骤：
离线产生一个ICCT，是一个三维查找表，三个维度的索引分别是编码调试方式(MCS)，时延扩展(TDS)和初始信干噪比(SINR)。
在干扰消除迭代过程中，根据三个索引搜索ICCT，ICCT输出迭代停止次数和SINR更新步长，迭代次数被用于干扰消除迭代控制，SINR更新步长被用于SINR计算。
举例，对于一个9x12x4的ICCT table[iMCS,iISINR,iTDS]，在每一次迭代过程中，使用3个索引参数根据如下公式进行ICCT表的搜索：
干扰消除过程中，其性能取决于平滑滤波器的性能，而平滑滤波器的性能由TDS和SINR两个参数决定，所以TDS和SINR会作为ICCT的两个索引。此外，为了提升在不同MCS下算法的迭代效率，我们还引入MCS作为第三索引。当低MCS时，较低的迭代次数即可，这样可以进一步降低计算复杂度。
S40：干扰信号重构及消除；
包括3个步骤：
S41：根据TDS和迭代过程中从ICCT查到的SINR，选择平滑滤波器系数，对得到的CRS位置的粗信道估计结果进行滤波；
S42：使用本地CRS信号和得到的平滑滤波之后的信道估计结果，重构接收到的该小区CRS信号；
S43：从接收到的信号中减去重构的CRS信号。
无线通信环境非常复杂，无线通信系统也非常庞大，为衡量系统性能，采用仿真技术来进行系统仿真是常用的手段。通过合理设置仿真环境，设计相关的参数，可以得出系统的性能，仿真技术主要分为链路级仿真和系统级仿真；
系统级仿真包括静态仿真和动态仿真，其中静态仿真是指通过系统仿真的snapshot获得系统的平均性能，即蒙特卡洛方法；动态仿真要模拟用户的移动性，考虑用户到基站的切换，也通过一定的snapshot来获得系统性能。然而静态仿真的计算相对比较简单，耗用时间相对短，稳定性更高，所以虽然动态仿真更接近实际情况，然而通过对不同时间下snapshot的统计，静态仿真也能保证对网络性能分析的可靠性。
CRS在LTE中被设计用来信道估算和做信道质量测量，无论对于PDSCH还是PDCCH以及PBCH，都是依靠CRS来做信道估算的，CRS另一个作用就是来决定用户在小区间的重选和切换，用户对不同基站所发出的CRS上的功率进行测量，当发现其服务基站的RSRP(参考信号接收功率)在一段时间内小于相邻基站到用户的RSRP时，就会发生切换。
考虑到CRS-IC接收机的复杂度，通常会考虑采用CRS-IC接收机以外的接收机来解调PDSCH信号，而由于系统对PBCH和PSS/SSS的解调有很高的要求，而且相对PBCH和PSS/SSS的解码周期没有PDSCH长，其对功耗的影响相对较小，故在LTE系统中，微基站小区中CRE区域的用户会采用CRS-IC接收机来解调PBCH和PSS/SSS。
CRS-IC接收机是假设UE具有较强的解码能力，如果微基站小区中UE能首先解码出对其干扰较大的CRS序列，然后去掉CRS干扰，这样就能极大的提高解码的SINR。而且由于UE可以在多个子帧对CRS序列进行解调，用户对干扰较大的CRS序列的解码准确性还是很高的。
请参见图1，是本发明中CRS-IC的执行流程示意图。
为了评估干扰消除的性能，采用如下场景进行仿真：
关于仿真有几点需要说明：
其一，假设用户静止，即用户的服务小区不变，不涉及切换问题；
其二，回程链路理想，即不考虑基站之间信息交互的时延；
其三，仿真的结果包括吞吐量、接收信噪比、曲线等，其值来自于仿真中所有成功传输数据的用户性能的平均。因而，统计结果的准确性和仿真时长、用户到达率、数据位大小等因素有关系；
其四，用户进入系统的过程服从泊松分布，两个相邻用户到达的时间间隔服从指数分布。一旦用户的数据包传送完毕，该用户就离开系统。
仿真参数如下：
1)TM2,2x2_low,BW＝10MHz
2)MCS8
3)SNR＝-5:5dB,SIR＝-12dB
4)频带/带宽2.6GHz,20MHz
5)路径损耗COST-Hata
6)接收机模型MMSE-IRC/MRC
7)链路自适应AMC
8)仿真时长3000TTI
如图2，在不同信噪比，不同信号类型时，本发明提出的基于ICCT的CRS-IC方法的性能和基于实时停止准则判别的方法的性能都非常接近。
而对比计算复杂度时，如下表，比较了基于ICCT的CRS-IC方法和基于实时停止准则判别的方法的计算复杂度，通过比较结果，基于ICCT的CRS-IC方法的计算复杂度会明显降低。
以上所述仅为本发明较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，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 (8)

1.一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，包括，
S10：小区排序及选择；
S20：干扰信号粗估计；
S30：基于迭代控制表的干扰消除；
S40：干扰信号重构及消除。
2.如权利要求1所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述S10包括如下步骤，
S11：用户终端接收的信号中包含从所有干扰小区和服务小区发射的信号，根据接收到的每个小区信号的场强，将所有小区进行排序，接收信号得场强越强，排位越靠前；
S12：选择场强越强的信号先进行估计，重构以及消除，然后再对接收信号强度弱的信号进行处理。
3.如权利要求1所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述S20包括如下步骤，
S21：根据小区ID和天线端口产生本地CRS信号；
S22：基于LS方法，使用本地CRS信号和接收到的CRS接收信号计算CRS位置的粗信道估计。
4.如权利要求3所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述CRS位置的粗信道估计公式为，
其中干扰部分为：
这里为CRS位置的粗信道估计结果，(k',l')代表在第l'个OFDM符号的第k'个CRS子载波。
5.如权利要求1所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述S30包括如下步骤，
S31：离线产生一个迭代消除控制表ICCT；
S32：在干扰消除迭代过程中，根据迭代消除控制表ICCT中的索引搜索迭代消除控制表ICCT，得出相应索引的迭代参数，用于干扰消除迭代控制。
6.如权利要求5所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述迭代消除控制表ICCT为二维查找表，二个维度的索引分别为时延扩展TDS和初始信干噪比SINR。
7.如权利要求5所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述迭代消除控制表ICCT为三维查找表，三个维度的索引分别为编码调试方式MCS，时延扩展TDS和初始信干噪比SINR。
8.如权利要求7所述的一种异构网络中信号干扰的协调方法，其特征在于，所述S40包括如下步骤，
S41：根据时延扩展TDS和迭代过程中从ICCT查到的初始信干噪比SINR，选择平滑滤波器系数，对得到的CRS位置的粗信道估计结果进行滤波；
S42：使用本地CRS信号和得到的平滑滤波之后的信道估计结果，重构接收到的该小区CRS信号；
S43：从接收到的信号中减去重构的CRS信号。
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