CN1956342A - Tdd－cdma基站间干扰消除和边缘小区间用户干扰消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对时分双工码分多址TDD－CDMA***的干扰消除方法。当各个基站时隙分配不同时，存在两种形式的于扰：一种是基站间的干扰，即一个基站的下行对另一个基站的上行产生干扰；另一种是处于小区边缘的小区间用户干扰，即一个小区的上行链路用户对另一个小区的下行链路用户产生干扰。本发明的目的是为了消除上述两种干扰。首先将时隙用于上行的基站定义为期望基站，将时隙用于下行的基站定义为干扰基站；根据各基站的时隙分配信息，以及干扰基站对期望基站的干扰强度，决定是否在各干扰基站/期望基站采用发射零陷/接收零陷，以及进行零陷的方向等。这样既可大大抑制基站间干扰；并结合采用DCA技术，进行时隙调度，避免使用零陷技术的小区产生通信盲区，同时又抑制了处于小区边缘的小区间用户干扰。使用本发明可以对各基站时隙分配不同时产生的严重干扰起到很好的抑制效果，可以真正实现TDD***上下行时隙分配灵活的优点。

Description

TDD-CDMA基站间干扰消除和边缘小区间用户干扰消除方法

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及时分双工码分多址蜂窝移动通信***中的基站间和小区边缘小区间用户干扰消除的基带处理方法。

背景技术

TDD-CDMA蜂窝移动通信***是一种干扰受限***，基站间干扰(BSI)、多址干扰(MAI)、和码间干扰(ISI)是***干扰的主要来源。对于小区内的MAI和ISI，一般采用多用户检测和均衡技术来消除，而对于BSI，采用传统的串行和并行多用户检测技术一般不能完全消除，因为基站干扰一般都是强干扰，很难消除，并且容易造成通信堵塞。一种简单的基站干扰消除方法就是避免基站时隙分配不同或者使干扰基站的时隙空闲不用，但是这种方法将会降低频谱使用效率。

发明内容

本发明的目的就是避免上述缺陷，提供一种利用智能天线零陷技术和DCA技术，消除时分双工码分多址(TDD-CDMA)蜂窝移动通信***基站间干扰和小区边缘小区间用户干扰的方法，从而达到提高接收性能，增加***容量的目的。本发明适用于时分双工码分多址(TDD-CDMA)蜂窝移动通信***。

本发明采用的基本方法：根据期望基站和相邻基站的时隙分配确定是否有邻基站干扰，同时根据周边非相邻基站的时隙分配信息、功率检测信息，以及预设门限，确定是否有非相邻基站干扰，根据邻基站和非相邻干扰基站的数目确定零陷方案，同时为了消除零陷带来的通信盲区影响，以及消除小区边缘小区间用户干扰，必须采用DCA，即时隙调度，从而达到提高接收性能，增加***容量的目的。其具体步骤如下：

(1)在网络运营时，基站的时隙分配信息是已知的，将相邻基站和非相邻的周边基站的方位信息及时隙分配相关信息存入一个基站信息集{s}中；

(2)遍历所有基站，确定处于上行时隙的基站，将这些基站定义为期望基站；

(3)对每个期望基站，确定和该期望基站时隙分配不同的相邻基站数N₁和非相邻基站数N₂，将这些基站定义为干扰基站；

(4)根据期望基站接收的训练序列信息，利用非相邻基站的扰码信息确定非相邻基站的Midamble码，进行相关估计，通过一个门限值进行判断，确定非相邻基站是否对期望基站造成干扰，从而确定非相邻基站干扰的数目N₂ ¹，最终确定干扰基站总数 $N=N_1+N_2^1$

(5)根据期望基站接收的训练序列信息，利用干扰基站的扰码信息确定干扰基站的Midamble码，进行信道估计，根据干扰基站的信道冲击响应，估计干扰基站的DOA

(6)对期望基站接入用户进行信道估计，得到各期望用户的信道冲激响应；

(7)根据期望基站用户的信道冲击响应，估计期望用户的DOA；

(8)为消除基站间干扰，根据干扰基站数目，确定具体的零陷方案；

(9)如果干扰基站数目大于等于N_threshold(为预设的门限值，设定为3，和天线数有关，天线数越少，能够形成的零陷个数越少，对于8天线，最大采用3比较合适)，则干扰基站采用发射零陷技术方案，使零陷对准期望基站，消除基站间干扰。由于采用发射零陷技术，因此干扰基站到期望基站方向是通信盲区，在干扰基站到期望基站方向的用户必须调度到其他时隙，干扰基站采用DCA，进行时隙调度。有两种方案，一是对干扰基站到期望基站方向的所有用户调度到其他时隙，如图5BS3所示的角度范围，这种方案比较简单，但是浪费资源；另一种方案是在零陷角度附近一定范围内的干扰基站用户调度到其他时隙，如图5BS1所示角度范围，而在超出这个角度范围之外的用户根据链路预算，如果路径损耗大于预设门限值即处于小区边缘的用户，则调度到其他时隙，而路径损耗小于门限值则可以调度到当前时隙，以减小小区边缘小区间用户干扰。

(10)如果干扰基站数目小于N_threshold，则期望基站采用接收零陷技术方案，且根据对本小区用户的DOA，使主瓣对准期望用户，零陷对准干扰基站，消除相邻基站间干扰，同时部分消除小区内干扰。由于期望基站采用了接收零陷技术，期望基站到干扰基站方向是一个通信盲区，因此，在期望基站到干扰基站方向的期望基站用户必须调度到其他时隙，期望基站采用DCA，进行时隙调度，有两种方案，一是针对期望基站到干扰基站方向的所有期望基站用户调度到其他时隙，另一种方案是在零陷角度附近一定范围内的期望基站用户调度到其他时隙，而在超出零陷角度一定范围之外的用户根据链路预算，如果路径损耗超出预设门限值即处于小区边缘的用户，则调度到其他时隙，而路径损耗小于门限值的用户，则可以调度到当前时隙，以减小小区边缘小区间用户干扰。

第一种情况：干扰基站发射零陷技术方案：如果干扰基站数目 $N=N_1+N_2^1\≥N\_\mathrm{threshold}=3$ (门限值N_threshold＝3)，如图5，相邻基站和非相邻基站干扰分别为N₁＝6，N₂＝12，BS0为期望基站，BS1-BS17为干扰基站，实际的非相邻干扰基站数目 $N_2^1\≤N_2$ 需要利用功率估计的方法确定是否为强干扰，实际干扰基站 $N=N_1+N_2^1\≥6>N\_\mathrm{threshold},$ 因此，干扰基站采用发射零陷技术方案，即所有的基站干扰源都针对期望基站方向采用发射零陷技术，使干扰基站对期望基站的干扰降低为0，如图8所示。且需要对相邻干扰基站BS1-BS6和非相邻干扰基站到期望基站方向的用户进行时隙调度，有两种方案

[1]相邻干扰基站BS1-BS6和非相邻干扰基站到期蝴方向的所有用户调度到其他时隙，方法如图5BS3所示，所有θ＝60°的范围内的用户都调度到其他时隙

[2]相邻干扰基站BS1-BS6和非相邻干扰基站到期望基站方向的零陷角度附近一定范围内的用户调度到其他时隙，而在超出零陷角度一定范围之外的用户根据链路预算进行判断，如果路径损耗大于门限值即处于小区边缘，则调度到其他时隙，而路径损耗小于门限值，则可以占用当前时隙，方法如图5所示，BS1θ＜30°的范围内用户调度到其他时隙，而在这之外的用户根据链路预算即根据离基站的远近考虑是否调度到其他时隙，具体范围和天线数目有关，对于8天线阵列，范围θ＜30°左右，天线数越多，范围越窄。

第二种情况：期望基站接收零陷技术方案：如果干扰基站数目 $N=N_1+N_2^1<N\_\mathrm{threshold}=3,$ 如图6，N_l＝1，BS0为期望基站，

BS1为干扰基站，则期望基站BS0采用接收零陷技术方案，如图3所示，使干扰基站对期望基站的干扰降低为0。且需要对期望基站BS0到干扰基站方向的用户进行时隙调度，有两种方案：基本方法同第一种情况，只是这种情况是接收基站采用时隙调度

附图说明

图1为线阵几何结构示意图

图2为TD-SCDMA相邻两基站干扰示意图

图3期望基站接收零陷方案消除基站间干扰

图4时隙突发结构示意图

图5相邻干扰基站数目为6个

图6相邻干扰基站数目为1个

图7期望方向10度，零陷方向30度零陷图

图8干扰基站发射零陷方案消除基站间干扰

图9不同干扰消除算法性能对比

具体实施方式

已知，按照双工方式通信分为频分双工(FDD)***和时分双工(TDD)***。两种双工方式各有优缺点，在第三代移动通信标准中FDD和TDD的双工方式都有采用，具体为WCDMA和CDMA2000采用FDD双工方式，TD-SCDMA采用TDD双工方式。本发明可以直接应用于TDD-CDMA模式的无线通信***。本发明中技术方案的详细说明和用途均以TD-SCDMA作为实例进行介绍。

在TD-SCDMA***中由于采用了TDD模式，所以上下行链路的处理都是以时隙为处理单元，一个时隙由各接入用户的突发组成，一个突发的结构如图4所示。包括数据段1和数据段2，两段数据段中间是训练序列，最后是16个chip的保护间隔。

参见图3，为本发明方法的处理流程图，对于基站来说，本小区的扰码、和对应的基本训练序列和各接入用户的信道化码已知，本小区接入用户所分配的信道化码***会通过高层信令通知。

以两基站为例，即只有一个干扰基站情况，如图6，因为干扰基站数N＝1＜3，因此在期望基站采用接收零陷技术，使零陷对准干扰基站方向，如图3，这样干扰基站方向的干扰被完全抑制，两相邻基站时隙分配如图2所示，如果不采用干扰消除技术，BS2 TS4时隙将会严重的影响BS1 TS4时隙的通信质量，造成通信堵塞，如图9所示无干扰消除情况。

图9是有无干扰消除时接收机性能的比较，图中横坐标“SNR”是期望用户的信号码片功率与背景噪声的比值，纵坐标“Raw BER”是仿真平台中不加编译码时的误比特率。仿真的条件是：8天线阵子的均匀线阵，阵子之间距离为半波长，如图1所示。期望小区内只有一个接入用户(期望用户)，该用户到期望基站方向为10°，有一个邻基站干扰，干扰基站到期望基站方向为30°，且干扰基站到达期望基站的功率是期望用户到达期望基站功率的9倍。期望用户和干扰用户的扩频因子都是16。

由图9可知，在瑞利衰落信道环境下，由于相邻基站的强干扰，期望小区接收信号质量很差，因此，必须进行干扰消除，以改善接收机性能。从图9可以看出，采用零陷技术进行干扰消除，性能远好于并行干扰消除算法。因为使用零陷技术基本上可以完全消除邻基站干扰，其性能接近于完全无干扰情况下的接收机性能。对于时隙调度有两种方案：

[1]对于期望基站处于零陷方向的(-15，15)度范围内的用户必须调度到其他时隙，否则采用零陷技术后，这个范围内的用户信号将会非常微弱，而在这范围之外的用户根据链路预算确定是否对邻小区造成强干扰，判断是否调度到其他时隙；

[2]对于期望基站处于零陷方向(-30，30)度范围内的用户都调度到其他时隙，一方面简化时隙调度复杂度，同时可以更大程度地降低小区间干扰。

对于多基站干扰情况，如图5所示，方法和上面类似，只是这时采用的是发射零陷技术方案和干扰基站的时隙调度技术，干扰基站根据期望基站方向，在期望基站方向形成零陷如图8，不同的是，期望基站BS0需要将干扰基站的干扰方向通知干扰基站，从而便于干扰基站进行发射零陷。由于性能和接收零陷没有本质的不同，因此，没有对发射零陷进行仿真。

综上所述，由有无干扰消除的比较可知，采用智能天线零陷技术和DCA技术，将基站间干扰消除和小区边缘小区间用户干扰消除结合起来能够显著改善接收性能，从而增加***容量。

Claims (5)

1.一种针对时分双工码分多址TDD-CDMA基站间干扰消除和小区边缘的小区间用户干扰消除的方法：

(1)据时隙分配信息，遍历所有基站，确定处于上行时隙的基站，将这些基站定义为期望基站；

(2)对每个期望基站，确定和该期望基站时隙分配不同的相邻基站数N₁和非相邻基站数N₂，将这些基站定义为干扰基站；

(3)对于非相邻干扰基站，需要进一步利用功率估计信息和预设门限值，以确定是否对期望基站造成强干扰，并确定非相邻的强干扰基站数N₂ ¹；

(4)为消除基站间干扰，采用零陷技术和时隙调度技术，根据邻基站和非相邻干扰基站的数目 $N=N_1+N_2^1$ 确定零陷方案，对使用了零陷技术的小区采用DCA，进行时隙调度，同时为了消除小区边缘小区间用户干扰，必须采用DCA，进行时隙调度；

(5)当基站时隙分配信息发生变化时，需要重新更新期望基站和干扰基站的信息，否则不需要更新。

2、根据权利要求1所述的针对时分双工码分多址TDD-CDMA基站间干扰消除和小区边缘的小区间用户干扰消除的方法，其特征在于：如果干扰基站数目大于等于N_threshold，则干扰基站采用发射零陷技术方案，使零陷对准期望基站，消除基站间干扰；由于零陷方向存在通信盲区，因此，在干扰基站到期望基站方向的用户必须调度到其他时隙，干扰基站必须采用DCA，进行时隙调度；一是对干扰基站到期望基站方向的所有用户调度到其他时隙；二是在零陷角度附近一定范围内的干扰基站用户调度到其他时隙，在超出角度范围之外的用户根据链路预算进行判断，如果路径损耗大于预设门限值即处于小区边缘的用户，则调度到其他时隙，而路径损耗小于门限值，则可以调度到当前时隙，以减少小区边缘小区间用户干扰。

3、根据权利要求1所述的针对时分双工码分多址TDD-CDMA基站间干扰消除和小区边缘的小区间用户干扰消除的方法，其特征在于：如果干扰基站数目小于N_threshold，则期望基站采用接收零陷技术方案，且根据对本小区用户的波达方向DOA(Direction-Of-Arrival)，使主瓣对准期望用户，零陷对准干扰基站，消除相邻基站间干扰，同时部分消除小区内干扰；为了消除由于采用零陷技术造成的通信盲区影响，期望基站到干扰基站方向的期望基站用户必须调度到其他时隙，期望基站必须采用DCA，进行时隙调度；一是对期望基站到干扰基站方向的所有用户调度到其他时隙；二是在零陷角度附近一定范围内的期望基站用户调度到其他时隙，而在超出这个角度范围之外的用户根据链路预算，如果路径损耗大于预设门限值即处于小区边缘的用户，则调度到其他时隙，而路径损耗小于门限值，则可以调度到当前时隙，以减少小区边缘小区间用户干扰。

4、根据权利要求1所述的针对时分双工码分多址TDD-CDMA基站间干扰消除和小区边缘的小区间用户干扰消除的方法，其特征在于：邻基站干扰是通过时隙分配的先验信息确定，并通过信道估计确定干扰方向DOA；对于非邻基站干扰，需要根据时隙分配的先验信息、功率估计信息和预先设定的门限值进行确定。

5、根据权利要求1所述的针对时分双工码分多址TDD-CDMA基站间干扰消除和小区边缘的小区间用户干扰消除的方法，其特征在于：需要根据实际的干扰基站数目和预设门限值N_threshold的关系，采用相应的零陷技术方案和DCA方案。

Images