CN101827053A - 抑制小区间干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制小区间干扰的方法，该方法包括步骤：用户设备以设定周期侦测邻近基站的参考信号强度，确定干扰小区并通知接入小区基站；所述接入小区基站根据所述干扰小区的数据传输情况，空出所述干扰小区基站参考信号对应的时频资源块位置，向所述用户设备发送数据；所述用户设备检测所述干扰小区基站的参考信号，估计所述干扰小区基站与所述用户设备之间的信道状态信息；根据所述信道状态信息，采用干扰抑制算法抑制小区间干扰。使用本发明的方法可在干扰信号未知的情况容易获得干扰基站到用户设备的信道状态信息，从而运用干扰抑制算法，提高小区边缘接收信号的质量，减轻邻区干扰的影响，提高小区边缘的数据效率，进而提升系统的性能。

Description

抑制小区间干扰的方法

技术领域

本发明涉及通信信号处理技术领域，尤其涉及一种抑制小区间干扰的方法。

背景技术

2004年11月，3GPP通过了关于UTRA长期演进(LTE，LongTerm Evolution)的立项工作。LTE的目标是：更高的数据速率、更低的时延、改进的系统容量和覆盖范围，以及较低的成本。LTE采用新的核心传输技术，即OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)技术，因此无论从系统还是终端层面都需要做大规模的革新。

LTE系统中，小区内用户使用的频率相互正交。每个OFDM符号的循环前缀(CP)一般大于多径时延，因此基本上能消除符号间干扰(ISI)。不同用户的子载波有保护间隔，因此也可以抑制子载波间干扰。再加上分集、编码等技术的使用，我们可以认为，LTE系统的小区内干扰是很小的。影响LTE系统性能的干扰主要为小区间干扰(ICI)。

为了达到高的频谱效率，在部署网络时，要尽可能使频率复用因子接近1。为了提供令人满意的服务，需要保证用户，特别是小区边缘用户的QoS。LTE系统的物理层技术自身没有小区间干扰抑制的机制，如果采用频率复用因子为1，会导致小区间的干扰水平增大，特别是位于小区边缘用户的性能会受到极大损失。

在频率复用因子为1的OFDM系统中，整个系统内的所有小区都使用相同的频率资源为本小区内用户提供服务，一个小区内的资源分配会影响到其他小区的系统容量和边缘用户性能，因此需要多个小区之间进行协调。小区间协调对LTE的小区间干扰有很大影响。这是LTE系统无线资源分配的一个特点。

目前，3GPP内讨论的减轻小区间干扰的方式分为3类：小区间干扰协调/躲避、小区间干扰随机化、小区间干扰删除。除此之外，在基站使用波束成型天线是一个通用的减轻小区间干扰的方式。其中，干扰随机化利用干扰的统计特性对干扰进行抑制，误差较大。干扰删除技术性能较好，但不适用于小带宽的业务。干扰协调/避免技术对整个小区的频率进行分类和限制，用总吞吐量换取小区边缘性能，但算法和硬件实现比较复杂，对调度要求比较高。

多天线技术作为一种能有效提高频谱效率、抵抗和抑制各种干扰的技术，得到了广泛关注。LTE支持多天线技术，以满足高数据率、高系统容量方面的需求。在Release 8协议中，定义了最多4天线的模式。在LTE-Advanced中将支持8天线的模式。

多天线接收下，能够采用一系列有效抑制干扰的算法。比如IRC(Interference Rejection Combining，干扰抑制组合)就是一种比较先进的干扰抑制算法。在GSM中IRC最高可以获得11dB的C/I增益。

如图1所示，假设目标基站发送的信号为s，相邻基站的干扰信号为sI，经过非频率选择性衰落信道后，接收信号应为：

$\stackrel{\‾}{r}=\left(\begin{array}{c}{r}_1\\ \text{\·}\\ \·\\ \·\\ {r_N}_R\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{h}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ {h_N}_R\end{array}\right)\·s+\left(\begin{array}{c}{h}_{I,1}\\ \·\\ \·\\ \·\\ h_{I,N_R}\end{array}\right)\·s_I+\left(\begin{array}{c}{n}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ {n_N}_R\end{array}\right)=\stackrel{\‾}{h}\·s+{\stackrel{\‾}{h}}_I\·s_I+\stackrel{\‾}{n}$

采用接收端滤波器，系数为w，则滤波器输出：

$\hat{s}={\stackrel{\‾}{w}}^H\·\stackrel{\‾}{r}={\stackrel{\‾}{w}}^H(\stackrel{\‾}{h\·}s+{\stackrel{\‾}{h}}_I\·s_I+\stackrel{\‾}{n})={\stackrel{\‾}{w}}^H\stackrel{\‾}{h}\·s+{\stackrel{\‾}{w}}^H{\stackrel{\‾}{h}}_I\·s_I+{\stackrel{\‾}{w}}^H\stackrel{\‾}{n}$

若选择滤波器系数，使：

${\stackrel{\‾}{w}}^H{\stackrel{\‾}{h}}_I=0$

则能完全抑制干扰。

实际情况下，

是时变的，通常采用最小均方误差(MMSE)准则计算，选择w以最小化均方误差

以上这类干扰抑制算法最重要的前提，是已知信道传输矩阵。

在现有的LTE-Advanced系统中，通过发送和解调参考信号(导频)，能够获得服务基站到UE(User Equipment，用户设备)的信道矩阵。但是，在现有系统下，干扰信号是未知的，干扰基站到UE的信道状态信息很难获得。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：使得在干扰信号未知的情况容易获得干扰基站到用户设备的信道状态信息，从而运用干扰抑制算法，提高小区边缘接收信号的质量，减轻邻区干扰的影响，提高小区边缘的数据效率，进而提升系统的性能。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供了一种抑制小区间干扰的方法，该方法包括步骤：

S1.用户设备以设定周期侦测邻近基站的参考信号强度，根据所述参考信号强度与设定强度的对比结果，确定干扰小区并通知接入小区基站；

S2.所述接入小区基站根据所述干扰小区的数据传输情况，空出所述干扰小区基站参考信号对应的时频资源块位置，向所述用户设备发送数据；

S3.所述用户设备检测所述干扰小区基站的参考信号，估计所述干扰小区基站与所述用户设备之间的信道状态信息；

S4.根据所述信道状态信息，采用干扰抑制算法抑制小区间干扰。

优选地，在步骤S1中，侦测时刻所述接入小区基站不在各个邻小区参考信号对应的时频资源块位置传输数据。

优选地，所述步骤S1进一步包括：

S1.1若侦测到的参考信号强度均小于所述设定强度，则所述接入小区基站直接向所述用户设备发送数据，不进行以后的步骤，否则执行步骤S1.2；

S1.2从参考信号强度超出所述设定强度最多的基站处获取对应的小区ID，确定干扰小区；

S1.3将所述干扰小区的ID通知所述接入小区基站。

优选地，在步骤S1.3中，用户设备等待当前子帧具有上行共享信道时，使用所述上行共享信道将所述干扰小区的ID通知所述接入小区基站。

优选地，步骤S2进一步包括：

S2.1所述接入小区基站向所述干扰小区基站发送获知数据传输情况的请求；

S2.2所述干扰小区基站响应所述接入小区基站的请求，将其在与所述用户设备对应的时频资源块上的数据传输情况告知所述接入小区基站；

S2.3若所述干扰小区基站在与所述用户设备对应的时频资源块上的无数据传输，则所述接入小区基站直接向所述用户设备发送数据，不进行其他步骤，否则，所述接入小区基站空出所述干扰小区基站参考信号对应的时频资源块位置，向所述用户设备发送数据。

优选地，在步骤S3中，所述用户设备还检测所述接入小区基站的参考信号，估计所述接入小区基站与所述用户设备之间的信道状态信息。

优选地，所述干扰抑制算法为干扰消除算法。

(三)有益效果

根据本发明的方法，以部分位置的数据传输，换取对干扰信道的信道状态信息的侦听和估计，从而运用干扰抑制算法，提高小区边缘接收信号的质量，减轻邻区干扰的影响，提高小区边缘的数据效率，进而提升系统的性能。与已有的减轻小区间干扰方法相比，本发明的方法充分利用了LTE-Advanced系统的导频和数据结构，侦测干扰基站过程与侦测原服务基站完全相同，接收算法的实现，与多天线MIMO算法也有很大的相似之处，可以充分利用已有的硬件，不增加新的复杂度。

附图说明

图1为LTE系统构成示意图；

图2为依照本发明一种实施方式的抑制小区间干扰的方法流程图；

图3(a)-图3(b)为依照本发明一种实施方式的抑制小区间干扰的方法中参考信号侦测时空出参考信号位置示意图；

图4(a)-图4(b)为依照本发明一种实施方式的抑制小区间干扰的方法中下行使用2天线端口传输时的参考信号映射示意图；

图4(c)-图4(d)为依照本发明一种实施方式的抑制小区间干扰的方法中下行使用4天线端口传输时的参考信号映射示意图。

具体实施方式

本发明提出的重型车尾气监控系统，结合附图和实施例详细说明如下。

本发明主要针对LTE-ADVANCED系统提出，同样也适用于其他传输系统，其涉及LTE-ADVANCED系统的下行数据时频结构，并且特别适用于邻区干扰较大的小区边缘用户。为充分理解本发明，有必要进行如下说明：

LTE-ADVANCED支持的参考信号(导频)有3种：小区特定参考信号(Cell-Specific RS)、MBSFN参考信号(Multicast BroadcastSingle Frequency Network RS，群播/广播单频网络参考信号)、用户设备特定参考信号(UE-Specific RS)。

所有支持non-MBSFN传输的下行子帧都需要传输Cell-SpecificRS。Cell-Specifc RS传输于整个频带。

下行单端口传输支持UE-Specific RS。UE-Specific RS是可选的，传输于该UE对应的下行数据资源块上。

参考信号的映射位置与小区ID有关。Cell-Specific RS允许6个小区信号正交，UE-Specific RS允许3个小区信号正交。

Cell-Specific RS的序列初值只与小区ID有关。UE依此区分小区。

UE-Specific RS的序列初值与小区ID、RNTI都有关，根据RNTI(16bits)可以区分UE。

对于干扰严重的信号，特别是小区边缘的信号，误码和传输效率主要取决于相邻小区的干扰。仿真表明，绝大多数情况下，存在一个主要的干扰小区。所以记录它的干扰特性能够起到关键性的作用。

对于干扰严重的小区边缘的信号，误码和传输效率主要取决于相邻小区的干扰，仿真表明，绝大多数情况下，存在一个主要的干扰小区。所以记录它的干扰特性能够起到关键性作用，因此，本发明方法在用户设备对邻小区基站参考信号的强弱作出判断，选出信号仅次于接入小区的干扰小区，通过干扰抑制算法，改善接收性能，同时对其他基站也保持跟踪。

如图2所示，依照本发明一种实施方式的抑制小区间干扰的方法，该方法包括步骤：

S1.UE以设定周期侦测邻近基站的参考信号强度，由于小区配置是固定的，可以从基站处获得其所对应小区的ID，根据不同的小区ID，区分来自不同小区的参考信号，从而确定干扰小区BS₂，并通知接入小区基站BS₁；

S2.接入小区基站BS₁空出干扰小区基站BS₂参考信号与该UE对应的时频资源块位置，向该UE发送数据；

S3.该UE检测接入基站BS₁和干扰小区基站BS₂的UE-SpecificRS，分别估计接入小区基站BS₁与该UE以及干扰小区基站BS₂与该UE之间的信道状态信息，得到信道矩阵(BS₁，UE)(BS₂，UE)；

S4.根据估计信道状态信息得到的信道矩阵(BS₂，UE)，通过干扰抑制算法抑制小区间干扰，得到更高质量的信号。

其中，步骤S1进一步包括：

S1.1若侦测到的参考信号强度均小于设定强度，不需要选出干扰小区BS₂，接入小区基站BS₁直接向UE发送数据，不进行以下的其他步骤，直至下一个Cell-Specific RS侦测周期，否则执行步骤S1.2；

S1.2从参考信号强度超出设定强度最多的基站处获取对应的小区ID，确定干扰小区BS₂；

S1.3将干扰小区BS₂的ID通知接入小区基站BS₁。

这一步UE使用的是上行共享信道(PUSCH)，如果当前子帧没有PUSCH，那么等待当前子帧具有上行共享信道时再进行传输，总之可以不改变正常调度。每个Cell-Specific RS侦测周期发送一次这样的通知。

基站配置时，需要保证相邻小区的Cell-Specific RS是正交的。在进行步骤S1.1时，为了准确估计参考信号的强度，应选择在侦测时刻接入小区基站不在各个邻小区的Cell-Specific RS位置传输数据，如图3(a)-3(b)所示。在UE刚接入BS₁后、数据传输之前做一次这样的侦测。此后，间歇性地侦测并更新邻近小区基站的参考信号强度变化，由于设定的更新周期可以较长，这样几乎不会影响传输开销。

此外，步骤S2进一步包括：

S2.1接入小区基站BS₁向干扰小区基站BS₂发送获知传输情况的请求；

S2.2干扰小区基站BS₂响应接入小区基站BS₁的请求，将其在与该UE对应的时频资源块上的数据传输情况告知接入小区基站BS₁，包括数据传输的配置，如所用的天线端口数等等，在Cell-SpecificRS侦测周期内，每当BS₂数据传输情况发生改变，都向BS₁告知；

S2.3若没有数据传输，则BS₁直接向该UE发送数据，不进行其后的所有步骤，否则，接入小区基站BS₁空出干扰小区基站BS₂对此UE的UE-Specific RS的位置，向该UE发送数据，同时，BS₂向该UE发送对应的UE-Specific RS。

在LTE-ADVANCED协议中，UE-Specific RS不是每个子帧都发，而是由信令控制发或不发。利用该信令，可以控制UE或检测自己的接入小区基站的UE-Specific RS，或检测干扰小区基站的UE-SpecificRS，或两者正交并同时出现。若该子帧检测到干扰小区基站的UE-Specific RS，则接入小区基站不在干扰小区基站的UE-Specific RS位置发数据。

在步骤S3中，若BS₁和BS₂的UE-Specific RS正交于同一子帧，则每子帧计算一次信道矩阵；若BS₁和BS₂的UE-Specific RS交替地发，则未发送一方沿用上一帧的信道矩阵。

另外，步骤S4中需使用步骤S2.2中BS₂给出的数据传输情况信息。

以下说明在使用本发明方法的LTE-ADVANCED系统中的导频空位的开销。

当下行使用2个天线端口传输时，同时将干扰小区BS₂的UE-Specific参考信号空出来，则所占时频资源如图4(a)所示；

若在同一个子帧，既存在接入小区基站对UE的UE-Specific RS，又需要侦测干扰小区基站的UE-Specific RS，那么这两个参考信号是正交的，所占时频资源如图4(b)所示；

当下行使用4个天线端口传输时，同时将干扰小区基站的UE-Specific RS空出来，则所占时频资源如图4(c)所示；

若在同一个子帧，既存在接入小区基站对UE的UE-Specific RS，又需要侦测干扰小区基站的UE-Specific RS，那么这两个参考信号是正交的，所占时频资源如图4(d)所示：

采用4个天线端口传输，留下的数据位减少了，但是每个数据位都能容纳4个天线端口的数据，理论上容量是增加的，但也与信道矩阵的测量精度有关。

可以看出，本发明方法的开销与天线端口数量、UE-Specific RS的时间密度有关。这同时也是传输容量和传输质量的一个折中。在实际运作时，可以根据条件和环境，做出不同的选择。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种抑制小区间干扰的方法，该方法包括步骤：

S1.用户设备以设定周期侦测邻近基站的参考信号强度，根据所述参考信号强度与设定强度的对比结果，确定干扰小区并通知接入小区基站；

S2.所述接入小区基站根据所述干扰小区的数据传输情况，空出所述干扰小区基站参考信号对应的时频资源块位置，向所述用户设备发送数据；

S3.所述用户设备检测所述干扰小区基站的参考信号，估计所述干扰小区基站与所述用户设备之间的信道状态信息；

S4.根据所述信道状态信息，采用干扰抑制算法抑制小区间干扰。

2.如权利要求1所述的抑制小区间干扰的方法，其特征在于，在步骤S1中，侦测时刻所述接入小区基站不在各个邻小区参考信号对应的时频资源块位置传输数据。

3.如权利要求2所述的抑制小区间干扰的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：

S1.1若侦测到的参考信号强度均小于所述设定强度，则所述接入小区基站直接向所述用户设备发送数据，不进行以后的步骤，否则执行步骤S1.2；

S1.2从参考信号强度超出所述设定强度最多的基站处获取对应的小区ID，确定干扰小区；

S1.3将所述干扰小区的ID通知所述接入小区基站。

4.如权利要求1所述的抑制小区间干扰的方法，其特征在于，在步骤S1.3中，用户设备等待当前子帧具有上行共享信道时，使用所述上行共享信道将所述干扰小区的ID通知所述接入小区基站。

5.如权利要求1所述的抑制小区间干扰的方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

S2.1所述接入小区基站向所述干扰小区基站发送获知数据传输情况的请求；

S2.2所述干扰小区基站响应所述接入小区基站的请求，将其在与所述用户设备对应的时频资源块上的数据传输情况告知所述接入小区基站；

S2.3若所述干扰小区基站在与所述用户设备对应的时频资源块上的无数据传输，则所述接入小区基站直接向所述用户设备发送数据，不进行其他步骤，否则，所述接入小区基站空出所述干扰小区基站参考信号对应的时频资源块位置，向所述用户设备发送数据。

6.如权利要求1所述的抑制小区间干扰的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述用户设备还检测所述接入小区基站的参考信号，估计所述接入小区基站与所述用户设备之间的信道状态信息。

7.如权利要求1所述的抑制小区间干扰的方法，其特征在于，所述干扰抑制算法为干扰消除算法。

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