CN100423603C - 多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，包括：如果用户的本载波上分配了上行专用物理信道DPCH和高速共享信息信道HS-SICH，并且本载波的上行所有DPCH和HS-SICH之一的解调信噪比大于预先设定的信噪比门限值，则优先选取本载波上的上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形；否则，如果其他载波上所有上行DPCH和HS-SICH之一的解调信噪比大于所述信噪比门限值，则选取其他载波上分配的该用户上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形。利用本发明，可以准确地选取多载波高速下行分组接入HSDPA系统中下行信道的赋形参数，有效地降低系统内干扰，提高系统容量。

Description

多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法。

背景技术

近年来，智能天线技术已经成为移动通信中最具有吸引力的技术之一。智能天线采用SDMA(空分多址)技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。与无方向性天线相比较，其上、下行链路的天线增益大大提高，降低了发射功率电平，提高了信噪比，有效地克服了信道传输衰落的影响。同时，由于天线波瓣直接指向用户，减小了与本小区内其它用户之间，以及与相邻小区用户之间的干扰，而且也减少了移动通信信道的多径效应。CDMA(码分多址)系统是个功率受限系统，智能天线的应用达到了提高天线增益和减少系统干扰两大目的，从而显著地扩大了系统容量，提高了频谱利用率。

智能天线在本质上是利用多个天线单元空间的正交性，即空分多址复用功能，来提高系统的容量和频谱利用率。智能天线的功能是由天线阵及与其相连接的基带数字信号处理部分共同完成的。智能天线需要解决的两个关键问题是辨识信号的方向和数字赋形的实现。智能天线的仰角方向辐射图形与每个天线元相同。在方位角的方向图由基带处理器控制，可同时产生多个波束，按照通信用户的分布，在360°的范围内任意赋形。

所谓波束赋形即根据测量以及估算参数，实现信号最优(次优)组合或者最优(次优)分配的过程。在传统波束赋形算法中，根据期望信号的来波角度计算来波在各天线单元上的相位差，赋形系数用来抵消各单元上的相位差使各单元上的来波信号同相叠加。对于传统波束赋形算法来说，对于固定方向的来波，其赋形系统是固定的，因此其波束方向图的形状是固定的。利用波束赋形可以降低系统内干扰，提高系统容量。

目前，为了适应日益增长的数据业务的需求，3GPP Rlease 5(第三代伙伴工程版本5)引入了HSDPA(高速下行分组接入)技术，以提高下行方向的数据传输速率。HSDPA技术同时适用于WCDMA FDD(宽带码分多址频分双工)、UTRA TDD(通用地面无线接入时分双工)和TD-SCDMA(时分-同步码分多址)三种不同模式。

在多天线的TDD(时分多址)系统中下行波束赋形系数是通过对上行信道估计，利用空间矩阵特性计算得到的。对于TDD的单载波的HSDPA系统，UE(用户设备)的上下行DPCH(专用物理信道)和控制信道HS-SCCH/HS-SICH(高速共享控制信道/高速共享信息信道)都与HS-PDSCH(高速物理下行共享信道)在同一个载波上。由于上下行信道的对称性，因此在单载波系统中通常根据UE的上行DPCH信道计算得到波束赋形系数，用来对HS-PDSCH信道、下行DPCH信道以及HS-SCCH信道进行下行波束赋形。

为了进一步提升分组数据的传输速率，增强HSDPA系统在分组数据业务上的优势地位，可以采用多载波HSDPA技术，即数据可以同时通过多个载波向同一用户设备传输。

在多载波的HSDPA的系统中，一个UE的HS-DSCH(高速下行共享信道)数据可以同时在多个频点上进行传输。一个UE在每个载波上的HS-PDSCH都会对应一组控制信道HS-SCCH和HS-SICH。在信道资源分配时，一个UE的每个载波都可能分配有控制信道HS-SCCH/HS-SICH和上下行DPCH信道，在分配有上行DPCH和HS-SICH的每个载波上，都可以基于上行DPCH和HS-SICH计算得到一组波束赋型系数。但每个载波上的信道变化情况以及干扰情况都有所不同，这样在多载波系统中对一个UE的每个载波的下行信道(HS-PDSCH，HS-SCCH，下行DPCH)进行波束赋形时，如何正确地选取波束赋形系数来保证下行赋形更准确，现有技术中还没有有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，以准确地选取多载波HSDPA系统中下行信道的赋形参数，有效地降低系统内干扰，提高系统容量。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，所述方法包括步骤：

A、如果用户的本载波上分配了上行专用物理信道DPCH和高速共享信息信道HS-SICH，并且本载波的上行所有DPCH和HS-SICH之一的解调信噪比大于预先设定的信噪比门限值，则优先选取本载波上的上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形；

B、否则，如果其他载波上所有上行DPCH和HS-SICH之一的解调信噪比大于所述信噪比门限值，则选取其他载波上分配的该用户上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形。

在所述步骤A前还包括步骤：

对用户的各载波上分配的上行DPCH和HS-SICH分别计算其波束赋形系数和解调信噪比。

所述步骤A包括：

A1、获取本载波上的解调信噪比大于设定的信噪比门限值的各上行DPCH和HS-SICH对应的解调信噪比；

A2、选取解调信噪比最大的上行信道对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

所述步骤A进一步包括：

当本载波上的HS-SICH的回应时间间隔超过预定值时，选取解调信噪比最大的DPCH对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

所述步骤B还包括：

当所有其他载波上的上行DPCH和HS-SICH的解调信噪比均小于等于设定的信噪比门限值时，保持最近一次的波束赋形系数。

所述步骤B中选取其他载波上分配的该用户上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形包括：

B1、获取所述其他载波上的解调信噪比大于设定的信噪比门限值的各上行DPCH和HS-SICH对应的解调信噪比；

B2、选取解调信噪比最大的上行信道对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

所述步骤B2进一步包括：

当该载波上的HS-SICH的回应时间间隔超过预定值时，选取解调信噪比最大的上行DPCH对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明基于TDD系统上下行信道的对称性，通过上行信道估计、利用空间矩阵特性计算获取下行波束赋形系数，并针对多载波HSDPA系统的特点，一个用户的每个载波的控制信道HS-SCCH和HS-SICH、上下行DPCH可以分配在本载波上，也可以分配到其他的载波上，根据用户分配的每个载波对应的HS-SICH和上行DPCH都可以计算得到一组波束赋形系数，从中选取解调信噪比最大的上行信道对应的一组波束赋形系数作为该用户的波束赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形。在赋形系数选取中，优先选择本载波上的上行信道对应的波束赋形系数，即使用相同频点上的上行信道获取的赋形系数，并综合考虑了一个用户对应的所有载波，每个载波上的所有上行信道，以及各载波上的信道质量和干扰情况，选取解调信噪比较高的上行信道对应的赋形系数，保证了下行赋形时更准确，赋形效果更好，有效地降低系统内干扰，提高系统容量。

附图说明

图1是本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

本发明的核心是基于TDD系统上下行信道的对称性，通过上行信道估计、利用空间矩阵特性计算获取下行波束赋形系数，并针对多载波HSDPA系统的特点，一个用户的每个载波的控制信道HS-SCCH和HS-SICH、上下行DPCH可以分配在本载波上，也可以分配到其他的载波上，根据用户分配的每个载波对应的HS-SICH和上行DPCH都可以计算得到一组波束赋形系数，从中选取解调信噪比最大的上行信道对应的一组波束赋形系数作为该用户的波束赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形。在选取中，优先选择本载波上的上行信道对应的波束赋形系数。

本技术领域人员知道，智能天线采用两个以上的单天线阵元组成天线阵，每个阵元接收到的信号经过射频处理后用适当的权值进行加权求和，可以达到定向接收的效果，一个权矢量对应着一定的波束方向图。加权的实质是一种空间滤波，智能天线也可以认为是一种SDMA(空分多址)技术。在SDMA中通过天线阵列接收信号，并通过数字信号处理进行数字波束赋形，也就是通过调整天线阵列所接收信号的相位和幅度使所需信号得到加强，而使其他干扰信号得以削弱，最终使所需信号的信噪比最大。

智能天线一般分为两种。一种是预多波束智能天线，即预先设定一些指向不同方向的波束权值，在通信过程中选择接收信号比较好的那些波束权值加权结果进行后续处理。另一种是自适应智能天线，这种天线的权值不需要预先设置，而是根据信号空间分布特性的变化而按一定准则不断更新权值，权值的幅度和相位都可以自由更新，当算法收敛时这种方法能充分利用期望用户信号和干扰信号的空间特性使接收到的信号的信干噪比达到最大。

TD-SCDMA(时分-同步码分多址)系统的基站可以在上下行方向分别利用智能天线技术带来的好处，在下行方向，智能天线通过波束赋形将射频信号能量集中在目标用户的方向上，不仅提高了对目标用户的等效发射增益，也降低了对其他用户的干扰；而在上行方向，智能天线可以对所有的接收信号进行空间滤波，从而实现对目标用户的最佳信号接收和对其它用户信号的抑制。这样，智能天线不仅可以降低对本小区用户的干扰，也可以降低对其它小区用户的干扰。

本发明即可利用智能天线，根据多载波HSDPA系统信号空间分布特性的变化实时获取下行波束赋形系数，对各用户实现较好的下行波束赋形。

3GPP Release 5中对TD-SCDMA也制定了相应的HSDPA技术规范，下行方向上定义了HS-DSCH(高速下行共享信道)完成高速的下行数据传输。作为一个时间共享的传输信道，它被映射到一个新定义物理下行数据信道：HS-PDSCH(高速物理下行共享信道)。和HS-DSCH相关的两个物理层的共享控制信道：下行的HS-SCCH和上行的HS-SICH，也在规范中定义，通过这两个控制信道的配合，完成数据传输的闭环控制。

HS-DSCH信道的控制信息由HS-SCCH来发送。当UE要从HS-DSCH信道接收数据时，会先到HS-SCCH来监听在下一个HS-DSCH TTI(传输时间间隔)上是否是传递给自己的数据，当用户得到确认后，才会从HS-DSCH信道上接收数据。

TDD方式使用一条上行共享信道，即HS-SICH(高速共享信息信道)来传送ACK/NACK信息，从而保证上行同步在HSDPA中仍然有效。用户用HS-SICH信道来传送HARQ(混合自动重传请求)的确认信息和信道质量，从而为基站的分组调度和重传提供反馈。

在多载波HSDPA系统中，在每个载波上都需要分别进行下行波束赋型。因此，当一个UE(用户设备)分配有多个载波时，需要分别进行处理，为了加以区分各载波，将当前处理的载波称为本载波，将UE除本载波外剩余的载波统称为其他载波。以下的描述均使用这种命名方式。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，图1是本发明方法的实现流程图，包括以下步骤：

步骤101：预先设定信噪比门限值。

信噪比门限值前期可以通过系统仿真和链路仿真得到，实际应用时可以通过网络规划来确定。

步骤102：对用户的各载波上分配的上行DPCH和HS-SICH分别计算其波束赋形系数和解调信噪比。

本技术领域人员知道，对于多载波HSDPA系统，一个UE分配的多个载波中的每个载波都可能分配有控制信道HS-SCCH/HS-SICH和上下行DPCH信道，在分配有上行DPCH信道和HS-SICH信道的每个载波上，基站侧都可以基于上行DPCH和HS-SICH计算得到一组波束赋型系数和各自信道对应的解调信噪比。

在现有技术中，波束赋型系数和解调信噪比可以有多种方法来计算得到，比如，波束赋型系数可以通过对上行信道进行估计，利用空间矩阵特性计算得到，解调信噪比可以通过联合检测算法计算得到，在此不再详细描述。

步骤103：判断本载波上是否分配了上行DPCH和HS-SICH。

如果是，则进到步骤104：进一步判断本载波上的所有上行DPCH和HS-SICH其中之一的解调信噪比是否大于设定信噪比门限值；否则，进到步骤107。

对本载波上的计算出的所有上行DPCH和HS-SICH的解调信噪比与设定的信噪比门限值进行比较，只要有一个上行信道的信噪比大于设定的信噪比门限值，则优先选取该上行信道对应的波束赋形系数作为该用户本载波的波束赋形系数；如果有本载波上有多个上行信道的信噪比大于设定的信噪比门限值，则从这些上行信道中选取一个合适的信道对应的波束赋形系数作为该用户本载波的波束赋形系数。

为了得到更好的赋形效果，可以选取解调信噪比值最大的一组赋形系数作为该用户本载波的波束赋形系数。

步骤105：对本载波上解调信噪比大于设定的信噪比门限值的各上行信道的解调信噪比进行比较，选取解调信噪比值最大的一组赋形系数作为该用户本载波的波束赋形系数。

对用户的任何一个载波而言，如果本载波上分配了上行DPCH和HS-SICH，且本载波上的HS-SICH和/或上行DPCH的解调信噪比大于一定的信噪比门限值，说明本载波上的上行信道质量达到了一定要求，这时即可优先选取本载波上的上行信道计算获取的赋形系数进行下行波束赋形。

由于本载波上可能分配了一个用户对应的多个载波的上行DPCH和HS-SICH，则在本载波上可根据多个上行信道计算得到多组波束赋形系数。波束赋形系数的选取基于最大信噪比原则，在上行信道的解调信噪比大于一定的信噪比门限值的条件下，选取解调信噪比最大的那组波束赋形系数对本载波上的下行信道进行赋形，由于使用相同频点的上行信息获得的赋形系数更准确，因此可以得到较好的赋形效果。

在HS-SICH回应的时间间隔很长无法及时获得其对应的赋形系数的情况下，可以只选择上行DPCH计算得到的波束赋形系数进行下行赋形。

步骤106：在本载波上进行下行信道的波束赋形。

步骤107：进一步判断其他载波上是否分配了上行DPCH和HS-SICH。

如果是，则进到步骤108：判断其他载波上的所有上行DPCH和HS-SICH其中之一的解调信噪比是否大于设定的信噪比门限值；否则，进到步骤110。

步骤109：对其他载波上解调信噪比大于设定的信噪比门限值的各上行信道的解调信噪比进行比较，选取信噪比值最大的一组赋形系数作为该用户本载波的波束赋形系数。然后，进到步骤106：在本载波上进行下行信道的波束赋形。

如果本载波上分配了上行DPCH和HS-SICH，但上行DPCH和HS-SICH的解调信噪比都小于设定的信噪比门限值，这时就可以考虑选用其他载波上计算得到的赋形系数。

同样，在其他载波上也可能分配了一个用户对应的多个载波的上行DPCH和HS-SICH，则在其他载波上可根据多个上行信道计算得到多组波束赋形系数。波束赋形系数的选取同样基于最大信噪比原则，在上行信道的解调信噪比大于一定的信噪比门限值的条件下，选取解调信噪比最大的那组波束赋形系数对本载波上的下行信道进行赋形。

步骤110：保持该用户的最近一次的波束赋形系数，继续作为该用户本载波的波束赋形系数。然后，进到步骤106：在本载波上进行下行信道的波束赋形。

如果所有载波上的上行DPCH和HS-SICH的解调信噪比都小于设定的信噪比门限值，说明此时上行信道的质量变差，则本载波的波束赋形系数不做更新，仍保持最近一次的赋形系数进行赋形。这样，可提高系统的整体性能。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (7)

1. 一种多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、如果用户的本载波上分配了上行专用物理信道DPCH和高速共享信息信道HS-SICH，并且本载波的上行所有DPCH和HS-SICH之一的解调信噪比大于预先设定的信噪比门限值，则优先选取本载波上的上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形；

B、否则，如果其他载波上所有上行DPCH和HS-SICH之一的解调信噪比大于所述信噪比门限值，则选取其他载波上分配的该用户上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形。

2. 根据权利要求1所述的多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，在所述步骤A前还包括步骤：

对用户的各载波上分配的上行DPCH和HS-SICH分别计算其波束赋形系数和解调信噪比。

3. 根据权利要求2所述的多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1、获取本载波上的解调信噪比大于设定的信噪比门限值的各上行DPCH和HS-SICH对应的解调信噪比；

A2、选取解调信噪比最大的上行信道对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

4. 根据权利要求3所述的多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：

当本载波上的HS-SICH的回应时间间隔超过预定值时，选取解调信噪比最大的DPCH对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

5. 根据权利要求1所述的多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

当所有其他载波上的上行DPCH和HS-SICH的解调信噪比均小于等于设定的信噪比门限值时，保持最近一次的波束赋形系数。

6. 根据权利要求1所述的多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，所述步骤B中选取其他载波上分配的该用户上行信道计算获取赋形系数，实现对该用户的下行波束赋形包括：

B1、获取所述其他载波上的解调信噪比大于设定的信噪比门限值的各上行DPCH和HS-SICH对应的解调信噪比；

B2、选取解调信噪比最大的上行信道对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

7. 根据权利要求6所述的多载波高速下行分组接入中下行波束赋形的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：

当该载波上的HS-SICH的回应时间间隔超过预定值时，选取解调信噪比最大的上行DPCH对应的波束赋形系数作为该用户的下行波束赋形系数。

Images