CN1913391B - 一种正交频分复用蜂窝通信系统的上行宏分集接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正交频分复用蜂窝通信系统的上行宏分集接收方法，包括步骤：(1)对于在所述蜂窝通信系统中非扇区化小区边缘的用户，所述蜂窝通信系统选择链路性能最佳的多根基站天线接收所述用户的上行信号；(2)对于在所述蜂窝通信系统中扇区化小区边缘的用户，所述蜂窝通信系统选择链路性能最佳的多根扇区天线接收所述用户的上行信号；(3)这些天线对接收到的信号通过快速傅立叶变换进行解调，并且将这些用户所使用的子载波上的信息分别进行最大信噪比合并，从而提高这些用户的上行速率。

Description

一种正交频分复用蜂窝通信系统的上行宏分集接收方法
技术领域
本发明涉及采用正交频分复用(OFDM)蜂窝无线通信系统，并特别涉及该系统中的上行链路宏分集的接收方法。
背景技术
由于正交频分复用技术(OFDM)具有频谱利用率高、可以有效抵抗快衰落以及实现复杂度低等特点，目前已经被人们普遍认为是超三代移动通信的首选传输技术。OFDM系统中OFDMA这种多址方式又是最适合用于蜂窝无线通信的多址方式。所谓OFDMA，是指不同用户采用不同的子载波资源接入系统，系统通过不同的子载波来区分用户。
在现有的蜂窝通信系统当中，一个移动台在每个给定的时间只与一个基站的一个扇区通信。位于小区边缘的用户离基站的位置较远，路径损耗、阴影衰落、快衰落等原因使其上行速率相对小区中心用户低得多。此外，蜂窝无线通信系统大都采用了扇区化，由于扇区天线(或天线阵)增益在扇区边缘往往较小，同时处于扇区边缘的小区边缘用户其通信质量将更加难以保证。
为了解决小区边缘速率降低的问题，已有的第二代系统以及第三代系统中提出上行宏分集的方法，确保接收信息的可靠性，从而在相同可靠性的前提下获得更高的数据速率。
发明内容
为了确保下一代OFDM蜂窝无线通信系统中用户通信的公平性，有必要尽可能地提高OFDM蜂窝无线通信系统中小区边缘用户的数据速率。本发明针对小区边缘用户上行数据速率降低的问题，提出了一种基于OFDM系统的上行宏分集方法。
本发明提供了一种正交频分复用蜂窝通信系统的上行宏分集接收方法，包括步骤：
(1)对于在所述蜂窝通信系统中非扇区化小区边缘的用户，所述蜂窝通信系统选择链路性能最佳的一根、两根或多根基站天线接收所述用户的上行信号；其中，所述链路性能最佳的两根或多根基站天线是指按照链路性能排序在最前面的两根或者多根基站天线；
(2)对于在所述蜂窝通信系统中扇区化小区边缘的用户，所述蜂窝通信系统选择链路性能最佳的一根、两根或多根扇区天线接收所述用户的上行信号；其中，所述链路性能最佳的两根或多根扇区天线是指按照链路性能排序在最前面的两根或者多根扇区天线；
(3)这些天线对接收到的信号通过快速傅立叶变换进行解调，并且将这些用户所使用的子载波上的信息传输至宏分集合并设备处，分别进行FFT解调后信号的最大信噪比合并，从而提高这些用户的上行速率。
根据本发明的基本构思，位于小区中心地区的用户已经拥有了性能较好的上行链路，因此不需要采用宏分集。对于非扇区化小区中处在小区边缘的用户，采用接收条件最好的几个基站天线(或天线阵)接收移动台的上行信号，并对接收的信号采用FFT之后的最大信噪比方法进行信号合并。对于扇区化小区中处在小区边缘的用户，系统选择接收条件最好的几个扇区天线(或天线阵)同时接收该用户的上行信号，并对接收到的信号采用FFT之后的最大信噪比方法进行合并。若所选的扇区天线(或天线阵)属于相同基站，则称为扇区间宏分集，若所选扇区天线(或天线阵)属于不同基站，则称为小区间宏分集。
本发明针对的是基于OFDMA为多址方式的OFDM无线通信系统，只需将FFT之后的宏分集用户所在子载波上的软信息传输到节点B或RNC端进行最大比合并，再将合并后的信息进行译码。采用本发明提出的FFT之后的宏分集方法，在有效提高小区边缘速率的情况下，又不会因大量增加陆地网络的传输负担而降低陆地网络的容量。
附图说明
图1示意了根据本发明的非扇区化系统中上行小区间宏分集方式。图2示意了扇区化系统中扇区间宏分集和小区间宏分集两种方式。
具体实施方式
本发明的采用OFDMA为多址方式的蜂窝无线通信系统中的上行宏分集方法，包括小区间宏分集和扇区间宏分集两种方式，在所述方法中，该通信系统根据物理层测量的上行OFDM导频信号来确定用户是否采用宏分集、采用何种方式的宏分集以及采用多根天线(或天线阵)参与宏分集，并且参与宏分集的天线(或天线阵)将各自接收到的信号FFT解调，然后将宏分集用户子载波上的信息传输至宏分集合并设备处，分别进行以FFT解调后信号信噪比最大为目标的合并。
在本发明中，参与宏分集的接收天线(或天线阵)将FFT解调后的子载波信息，连同专用控制信道汇报的或者自身测量得到的干扰信息一并传输给合并设备。参与宏分集的各个天线(或天线阵)自动将待合并的信息传输到计算负荷最轻的合并节点处。而且，在进行最大化信噪比合并时综合考虑高斯白噪声与同频干扰、子载波间干扰等OFDM系统比较突出的干扰。在本发明中，参与宏分集的接收天线(或天线阵)能够将各自接收到的信号进行相位补偿，对齐接收信号的相位，而且宏分集用户参与天线(或天线阵)信息合并的设备可以在节点B端或者在RNC处。
根据本发明，该蜂窝通信系统判断用户是否采用宏分集、采用何种宏分集、采用多少个天线(或天线阵)进行宏分集都是周期性进行的，其周期长度可变，且是由用户自身的某些特性决定的。
下面参照附图并结合优选实施例来描述本发明的宏分集接收方法。
在本发明中，当节点B端非扇区化时，采用小区间宏分集的方式，参见图1。移动台所在小区和相邻小区组成激活小区组，激活组内的节点B端对移动台发送的上行导频信号功率进行测量，当检测到最强的接收功率高于门限功率时，只选择激活小区组中信道条件最好的一个小区接入该用户，如图1中移动台1只与性能最好的天线(或天线阵)1连接。当检测到最强的接收功率低于门限功率时，如图1所示移动台2、移动台3，选择激活小区组中信道条件最好的两个或多个小区同时接收该用户发射的上行信号，信道条件最好的两个或多个小区是指按照信道条件排序，排在最前面的两个或者多个小区。
在OFDM系统中，在节点B端将接收到的信号进行FFT变换，并将多根接收天线(或天线阵)处的宏分集用户对应的子载波上的软信息分别进行最大比合并，这个操作可以在节点B端也可以在RNC端进行，然后再将合并后的信息进行译码等相关操作。采用FFT之后的宏分集方法，可以提高小区边缘速率，并且不会大量增加陆地网络的传输负担。
当节点B端由扇区天线(或天线阵)组成时，移动台所在小区和相邻小区内所有扇区天线(或天线阵)构成激活天线组，当激活天线组检测到最强的接收功率高于门限功率时，只选择激活天线组中信道条件最好的一根扇区天线(或天线阵)接入该用户，如图2中移动台1只与性能最好的扇区天线(或天线阵)1连接；当激活天线组中的扇区天线(或天线阵)监测到最强的接收功率低于门限功率时，选择信道条件最好的两根或者多根扇区天线(或天线阵)同时接收该用户发射的上行信号，信道条件最好的两根或多根扇区天线是指按照信道条件排序，排在最前面的两根或者多根扇区天线；当所选的两根扇区天线(或天线阵)属于一个节点B时，采用扇区间宏分集(如图2中移动台2)，具体合并方式采用FFT之后的最大比合并；当所选扇区天线(或天线阵)属于不同的节点B时，采用小区间宏分集(如图2中移动台3)，具体合并方式也采用FFT之后的最大比合并。

Claims (6)

1.一种正交频分复用蜂窝通信系统的上行宏分集接收方法，包括步骤：
(1)对于在所述蜂窝通信系统中非扇区化小区边缘的用户，所述蜂窝通信系统选择链路性能最佳的1根、两根或多根基站天线接收所述用户的上行信号；其中，所述链路性能最佳的两根或多根基站天线是指按照链路性能排序在最前面的两根或者多根基站天线；
(2)对于在所述蜂窝通信系统中扇区化小区边缘的用户，所述蜂窝通信系统选择链路性能最佳的1根、两根或多根扇区天线接收所述用户的上行信号；其中，所述链路性能最佳的两根或多根扇区天线是指按照链路性能排序在最前面的两根或者多根扇区天线；
(3)选择的天线对接收到的信号通过快速傅立叶变换进行解调，并且然后将这些用户所使用的子载波上的信息传输至宏分集合并设备处，分别进行FFT解调后信号的最大信噪比合并，从而提高这些用户的上行速率；
其中步骤(1)还包括步骤：
在用户的移动台位于小区边缘时，所述移动台所在的小区与相邻小区构成激活小区组，所述激活小区组中基站对所述移动台发送的上行导频信号功率进行测量，
在检测到最强的接收信号功率高于门限功率时，只选择激活小区组中链路性能最佳的一个小区接收所述用户传送的上行信号，
在检测到最强的接收信号功率低于门限功率时，选择激活小区组中链路性能最佳的两个或多个小区同时接收所述用户传送的上行信号；
其中步骤(2)还包括步骤：
在用户的移动台位于小区边缘时，所述移动台所在的小区与相邻小区内的所述扇区天线构成激活天线组，所述激活天线组中扇区天线对所述移动台发送的上行导频信号功率进行测量，
在检测到最强的接收信号功率高于门限功率时，只选择激活天线组中链路性能最佳的一根扇区天线接收所述用户传送的上行信号，
在检测到最强的接收信号功率低于门限功率时，选择激活天线组中链路性能最佳的两根或多根扇区天线同时接收所述用户传送的上行信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基站天线为单根天线或者天线阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述扇区天线为单根天线或者天线阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择的两根或多根扇区天线属于同一个基站。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择的两根或多根扇区天线属于不同的基站。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在基站或者无线电网络控制器中执行步骤(3)中的最大信噪比合并。
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