專(zhuān)利名稱(chēng)：多址系統(tǒng)中抑制波束之間交疊干擾的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是移動(dòng)通信技術(shù)中的多址技術(shù)。
背景技術(shù)：
空分多址(SDMA)技術(shù)設(shè)計(jì)思想是通過(guò)多個(gè)高增益窄波束分別對(duì)應(yīng)多個(gè) 期望用戶(hù)，動(dòng)態(tài)地識(shí)別、定位和跟蹤實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的接入。然而，在實(shí)際應(yīng)用中 如果采用一個(gè)波束接入一個(gè)用戶(hù)，則隨著用戶(hù)數(shù)不斷增加，波束數(shù)目也會(huì)相 應(yīng)地增加，這將使得系統(tǒng)負(fù)荷加重，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)處理能力提出了更高的要求。 當(dāng)用戶(hù)數(shù)增加到一定數(shù)量后，如果依然采用前述多址方案技術(shù)，將會(huì)導(dǎo)致智 能天線技術(shù)在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的這一應(yīng)用顯得不實(shí)用。為了充分利用SDMA 多址技術(shù)的空分理念，同時(shí)又能合理利用系統(tǒng)資源，可以考慮在下行鏈路， 首先對(duì)用戶(hù)按照信道和空間位置等特性進(jìn)行分組，然后通過(guò)下行波束賦形對(duì) 不同的用戶(hù)分組，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)地覆蓋，從而提高系統(tǒng)容量和改善系統(tǒng)性能。
基于如上考慮，如文獻(xiàn) (Personal, Indoor and Mobile Radio Communications 2006 IEEE 17th International Symposium, A Low—Complexity SDMA Grouping Strategy for the Downlink of Multi-User MIM0 Systems 以及 Information and Communication Technology 2007 International conference, Combined CDMA-SDMA Performance Analysis and Code Assignment Algorithm等)，在SDMA系統(tǒng)中對(duì)用戶(hù)進(jìn)行分組，將用戶(hù)以 分組形式接入系統(tǒng)。但是，當(dāng)前針對(duì)用戶(hù)分組采用的基本準(zhǔn)則通常是以用戶(hù) 之間的不相關(guān)為前提的，如文獻(xiàn)(Smart Antennas 2008 International ITG Workshop, A performance—complexity analysis of four suboptimal SDMAalgorithms)中分析的幾種用戶(hù)分組方法，這種分組策略沒(méi)有確定的指出對(duì) 同一波束下的"相關(guān)用戶(hù)"進(jìn)行分區(qū)覆蓋。另一方面，受賦形波束寬度的影 響，當(dāng)不同的用戶(hù)群在空間上處于較為接近的位置時(shí)，從波束覆蓋的區(qū)域來(lái) 看，尤其是下行波束覆蓋，則呈現(xiàn)出覆蓋區(qū)域相互交疊和干擾。這就使得SDMA 在對(duì)一個(gè)期望用戶(hù)分組以最大增益覆蓋時(shí)，對(duì)相鄰的用戶(hù)分組來(lái)講，因無(wú)法 辨識(shí)提供覆蓋的波束，使得其都將經(jīng)歷嚴(yán)重的干擾，而這種相互干擾將直接 影響系統(tǒng)性能。如圖1所示為波束間出現(xiàn)交疊干擾的示意圖。對(duì)于任意的兩 個(gè)SDMA用戶(hù)分組Gn和Gm，在空間位置上接近，使得波束B(niǎo)n和Bm在空間覆 蓋上出現(xiàn)相互交疊的區(qū)域。而當(dāng)移動(dòng)終端MSi和MSj靠近波束B(niǎo)n和Bm的交 疊覆蓋區(qū)域時(shí)，將同時(shí)接收到來(lái)自波束B(niǎo)n和Bm的信號(hào)，造成干擾。因此波 束之間的交疊覆蓋將使得SDMA用戶(hù)分組之間出現(xiàn)相互干擾，即交疊干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有空分多址(SDMA)技術(shù)的上述分組覆蓋缺陷和波束交疊 干擾問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種使用空分和碼分的多址系統(tǒng)和方法。該多址系統(tǒng)可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)用戶(hù)分組的動(dòng)態(tài)分區(qū)覆蓋和跟蹤，但同時(shí)不會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)過(guò)大的運(yùn)行負(fù) 荷。另一方面，引入碼分特征，當(dāng)波束之間出現(xiàn)交疊干擾，為波束自適應(yīng)分 配正交碼，以正交碼識(shí)別波束，解決波束之間的交疊干擾問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種使用空分和碼分，在 多址系統(tǒng)中抑制波束之間交疊干擾的方法和系統(tǒng)，
A. 根據(jù)用戶(hù)的空間信息，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶(hù)的空間相關(guān)性；
B. 通過(guò)用戶(hù)的空間相關(guān)性度量進(jìn)行用戶(hù)的空間相關(guān)性比較，并對(duì)用戶(hù)進(jìn) 行接入分組；
C. 采用波束賦形對(duì)用戶(hù)分組進(jìn)行動(dòng)態(tài)覆蓋；D. 實(shí)時(shí)進(jìn)行波束相關(guān)性檢測(cè)；
E. 自適應(yīng)為相關(guān)波束分配正交碼。 具體包括如下技術(shù)方案
信息檢測(cè)部分實(shí)時(shí)估計(jì)包括用戶(hù)方位信息和移動(dòng)特性的用戶(hù)空間信息。 根據(jù)用戶(hù)與基站之間方位角、基站高度力和波束輻射的俯仰角確定用戶(hù)方位 信息，該信息包括用戶(hù)之間的水平方位夾角和用戶(hù)與基站的徑向距離；根據(jù) 用戶(hù)所處的狀態(tài)確定用戶(hù)移動(dòng)特性，即根據(jù)用戶(hù)切線和徑向兩個(gè)方向單位時(shí) 間內(nèi)的位置變動(dòng)判斷用戶(hù)所處的狀態(tài)為高速運(yùn)動(dòng)、低速運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)；
計(jì)算單元根據(jù)用戶(hù)空間信息，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶(hù)的空間相關(guān)性。計(jì)算單元根 據(jù)兩個(gè)用戶(hù)信道向量hi和hj，調(diào)用公式
7
Wll、
計(jì)算其歸一化標(biāo)量積，判斷單元將歸一化標(biāo)量積與空間相關(guān)門(mén)限進(jìn)行比
較實(shí)時(shí)進(jìn)行用戶(hù)的空間相關(guān)性度量，確定用戶(hù)之間的相關(guān)性；
分組單元根據(jù)系統(tǒng)容量以及空間相關(guān)門(mén)限值，在滿(mǎn)足多址系統(tǒng)容量的前 提下大于空間相關(guān)門(mén)限值的用戶(hù)作為空間強(qiáng)相關(guān)的用戶(hù)分為一組，允許接入 分組；
處理單元根據(jù)各分組中用戶(hù)分組空間位置的中心角度，進(jìn)行下行波束賦 形，對(duì)用戶(hù)分組實(shí)現(xiàn)分區(qū)覆蓋；
相關(guān)性檢測(cè)單元根據(jù)波束的空間向量實(shí)時(shí)計(jì)算相鄰波束的相關(guān)性，對(duì)于 相關(guān)的波束，自適應(yīng)為相關(guān)波束分配正交碼，為波束增加碼分特征，降低波 束之間的相互干擾。
采用本發(fā)明提出的多址系統(tǒng)中抑制波束之間交疊干擾的方法，可以動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)分組的定位、跟蹤和覆蓋，同時(shí)又不會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)太大的處理 負(fù)荷。引入碼分特征，自適應(yīng)為波束分配正交碼，可以改善波束交疊干擾問(wèn) 題，在充分體現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的同時(shí)又能提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量，從而提 高系統(tǒng)的頻譜利用率。


圖1波束交疊干擾示意圖
圖2多址系統(tǒng)工作流程示意圖 圖3用戶(hù)分組示例圖 圖4分組區(qū)域動(dòng)態(tài)覆蓋示意圖 圖5波束的空間相關(guān)性示意圖 圖6分配正交碼示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明根據(jù)各接入用戶(hù)下行信道所呈現(xiàn)出的特性，以用戶(hù)空間位置和移 動(dòng)性的強(qiáng)相關(guān)性作為用戶(hù)的分組度量，實(shí)時(shí)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，強(qiáng)相關(guān)用戶(hù)分 為一組，并通過(guò)下行波束賦形動(dòng)態(tài)地對(duì)各分組用戶(hù)進(jìn)行跟蹤和分區(qū)覆蓋。同 時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算波束間相關(guān)性，引入碼分特征，將正交的碼字自適應(yīng)分配給強(qiáng) 相關(guān)波束，從空間和正交碼兩個(gè)特征上識(shí)別不同的波束，在空間信道上形成 相對(duì)獨(dú)立的波束覆蓋區(qū)域，以改善SDMA多址系統(tǒng)中存在的波束重疊干擾問(wèn)題， 同時(shí)也為更好實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地分區(qū)覆蓋提供支持。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉 實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明采用如下方法改善SDMA多址系統(tǒng)中存在的波束重疊干擾問(wèn)題，首 先，根據(jù)用戶(hù)的空間信息，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶(hù)的空間相關(guān)性；根據(jù)用戶(hù)的空間相關(guān)性度量進(jìn)行用戶(hù)的空間相關(guān)性比較，并對(duì)用戶(hù)進(jìn)行接入分組；采用波束賦 形對(duì)用戶(hù)分組進(jìn)行動(dòng)態(tài)覆蓋；實(shí)時(shí)進(jìn)行波束相關(guān)性檢測(cè)；自適應(yīng)為相關(guān)波束 分配正交碼。
圖2為本發(fā)明所述的動(dòng)態(tài)多址方法的工作流程示意圖。
步驟101，基站信息檢測(cè)單元實(shí)時(shí)估計(jì)申請(qǐng)接入的新用戶(hù)和己接入用戶(hù)的
空間信息，也即是用戶(hù)信號(hào)經(jīng)歷的信道狀態(tài)信息，包含用戶(hù)的方位信息和移
動(dòng)特性。
(1) 用戶(hù)的方位信息包括用戶(hù)之間的水平方位夾角和用戶(hù)與基站的徑向 距離，通過(guò)用戶(hù)距離基站的相對(duì)位置確定?；拘畔z測(cè)單元實(shí)時(shí)檢測(cè)獲取 服務(wù)區(qū)域內(nèi)用戶(hù)與基站之間方位角，從而獲取用戶(hù)之間的水平方位夾角e。， 根據(jù)基站高度力和波束輻射的俯仰角^確定各用戶(hù)與基站的徑向距離；
(2) 基站根據(jù)用戶(hù)所處的狀態(tài)確定用戶(hù)移動(dòng)特性用戶(hù)所處的狀態(tài)包括 用戶(hù)作高速運(yùn)動(dòng)、作低速運(yùn)動(dòng)或者處于靜止?fàn)顟B(tài)。由于圓周內(nèi)任意方向運(yùn)動(dòng) 可以分解為切線運(yùn)動(dòng)和徑向方向的運(yùn)動(dòng)，因此可以從切線和徑向兩個(gè)方向考 察用戶(hù)移動(dòng)性，狀態(tài)檢測(cè)單元綜合切線和徑向兩個(gè)方向單位時(shí)間內(nèi)的位置變 動(dòng)判斷基站覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶(hù)所處的狀態(tài)為高速運(yùn)動(dòng)、低速運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)。
步驟102，計(jì)算單元根據(jù)檢測(cè)單元獲取的用戶(hù)空間信息，即用戶(hù)空間信道 信息，計(jì)算用戶(hù)的歸一化標(biāo)量積。計(jì)算單元根據(jù)兩個(gè)用戶(hù)信道向量hi和hj， 計(jì)算其歸一化標(biāo)量積，歸一化標(biāo)量積Pij表示用戶(hù)的空間相關(guān)性，
其中|*|和| |*| l分別為復(fù)標(biāo)量模值和復(fù)向量的歐氏范數(shù)，
下標(biāo)i, j分別表示兩個(gè)不同的用戶(hù)。
步驟103，判斷單元根據(jù)用戶(hù)間的歸一化標(biāo)量積Pij實(shí)時(shí)進(jìn)行用戶(hù)的空間相關(guān)性度量，將歸一化標(biāo)量積與空間相關(guān)門(mén)限進(jìn)行比較確定用戶(hù)之間的相關(guān) 性。判斷申請(qǐng)接入用戶(hù)的空間相關(guān)性以及已接入用戶(hù)的相關(guān)性狀態(tài)。根據(jù)系 統(tǒng)中用戶(hù)的接入數(shù)量，假設(shè)用戶(hù)的空間相關(guān)門(mén)限設(shè)置為P。，當(dāng)Pij》P。時(shí)， 認(rèn)為兩個(gè)用戶(hù)相關(guān)，則執(zhí)行下一步驟104;否則，兩個(gè)用戶(hù)不相關(guān)，返回執(zhí)行
步驟102。
步驟104，根據(jù)用戶(hù)的空間相關(guān)性，以用戶(hù)的空間強(qiáng)相關(guān)為前提，對(duì)用戶(hù) 進(jìn)行分組。各分組內(nèi)用戶(hù)之間強(qiáng)相關(guān)，獨(dú)占系統(tǒng)資源，各分組間用戶(hù)之間不 相關(guān)，共享系統(tǒng)資源。
分組單元根據(jù)用戶(hù)的空間相關(guān)性，強(qiáng)相關(guān)的用戶(hù)分為一組，組內(nèi)用戶(hù)強(qiáng) 相關(guān)，組間用戶(hù)不相關(guān)。用戶(hù)分組接入采用一種改進(jìn)后的最佳匹配算法(Best Fit Algorithm, BFA)，根據(jù)系統(tǒng)容量以及空間相關(guān)門(mén)限值兩方面考慮，將空 間強(qiáng)相關(guān)的用戶(hù)分為一組。
(1) 從多址系統(tǒng)容量方面考慮，根據(jù)允許接入的最大可接入用戶(hù)數(shù)確定 各分組區(qū)域的中心位置范圍，然后根據(jù)各接入用戶(hù)的二維方位估計(jì)值(波束 指向)確定最佳匹配用戶(hù)作為分組的初始用戶(hù)。
(2) 從用戶(hù)分組方面考慮，以初始用戶(hù)為基礎(chǔ)，然后與其他申請(qǐng)接入的 用戶(hù)依次計(jì)算用戶(hù)間的歸一化標(biāo)量積，并進(jìn)行相關(guān)性比較，，在滿(mǎn)足多址系統(tǒng) 容量的前提下，大于空間相關(guān)門(mén)限值的用戶(hù)作為最佳匹配的用戶(hù)(強(qiáng)相關(guān)用 戶(hù))，允許接入分組。
改進(jìn)BFA分組算法步驟如下表所示
1. 初始化，確定各分組區(qū)域；
2. 估計(jì)用戶(hù)位置；
3. 選擇初始用戶(hù)k'，設(shè)置分組集合<;=化，};4. 當(dāng)K，〈K,設(shè)置^ = ^Uargmax{A.,* >《} n=1，2.."N;
5. 定義最佳分組<;*=<;，。
其中K'和K分別為已接入用戶(hù)分組數(shù)和系統(tǒng)允許接入的最大用戶(hù)分組數(shù)， 而N為分組內(nèi)允許接入的最大用戶(hù)數(shù)。
根據(jù)用戶(hù)的空間強(qiáng)相關(guān)性為原則進(jìn)行分組接入用戶(hù)后，組內(nèi)用戶(hù)獨(dú)占系 統(tǒng)資源，組間用戶(hù)共享系統(tǒng)資源。
圖3為用戶(hù)以強(qiáng)相關(guān)為前提進(jìn)行分組的示例。假設(shè)多址系統(tǒng)采用4陣元 的直線陣列天線，申請(qǐng)接入用戶(hù)總數(shù)為8個(gè)(用戶(hù)編號(hào)為1—8)，隨機(jī)分布在 扇區(qū)內(nèi)，用戶(hù)終端均為單天線，用戶(hù)位置分布參數(shù)如表1所示。此外，出于 簡(jiǎn)化考慮，假定所有用戶(hù)為低速運(yùn)動(dòng)，即忽略考慮用戶(hù)移動(dòng)對(duì)相關(guān)性的影響。 以一個(gè)分組為例，說(shuō)明改進(jìn)BFA算法的分組過(guò)程
表l:用戶(hù)位置分布參數(shù)
位置\用戶(hù)①②③ ⑤◎⑦⑧
方位角0 (° )0。-45。15。30。400-50。-10°55°
徑向距離r(m)300400200450150100250300
相關(guān)性_0.270.640.020.220.260.820.25
(1)初始化，確定用戶(hù)①為用戶(hù)分組初始的接入用戶(hù);
(2) 將用戶(hù)② ⑧逐個(gè)與用戶(hù)①進(jìn)行相關(guān)性比較，選出相關(guān)性最強(qiáng)用戶(hù)接 入此分組，由參數(shù)表所示的相關(guān)系數(shù)可知，接入用戶(hù)為(D;
(3) 還有相關(guān)用戶(hù)存在，且未達(dá)到分組最大用戶(hù)數(shù)，則重復(fù)進(jìn)行相關(guān)性 比較，根據(jù)相關(guān)性值由大到小的順序依次選取相應(yīng)用戶(hù)接入分組，剩下未接 入的用戶(hù)中，最相關(guān)用戶(hù)為⑦，允許用戶(hù)⑦接入此分組；
(4)實(shí)時(shí)進(jìn)行用戶(hù)相關(guān)性比較，直到允許接入分組的用戶(hù)數(shù)達(dá)到最大可 接入用戶(hù)數(shù)，形成分組用戶(hù)標(biāo)號(hào)為1、 3、 7的用戶(hù)為一組。步驟105，處理單元根據(jù)各分組中用戶(hù)分組空間位置的中心角度，進(jìn)行下
行波束賦形，對(duì)用戶(hù)分組實(shí)現(xiàn)分區(qū)覆蓋。根據(jù)各分組中用戶(hù)信號(hào)的二維DOA (Direction of Angle,波達(dá)角度)估計(jì)用戶(hù)分組空間位置，確定用戶(hù)分組 的中心角度(《，0)，包括用戶(hù)分組的中心方位角和俯仰角，進(jìn)行下行波束賦 形，然后通過(guò)下行波束賦形對(duì)用戶(hù)分組進(jìn)行定位、跟蹤和覆蓋。
圖4為系統(tǒng)波束的分區(qū)覆蓋示意圖?？辗趾痛a分多址系統(tǒng)首先根據(jù)各分 組內(nèi)用戶(hù)信號(hào)的二維DOA估計(jì)確定分組中心角度，包括方位角《和俯仰角^， 然后進(jìn)行下行波束賦形，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)分組的分區(qū)覆蓋。如圖2所示，對(duì)于用 戶(hù)分組Gn和Gm，其中心角度分別為(l A)和(人，0丄系統(tǒng)根據(jù)中 心角度對(duì)用戶(hù)分組進(jìn)行定位，下行波束賦形，實(shí)現(xiàn)分區(qū)覆蓋，并隨著用戶(hù)分 組的移動(dòng)性，實(shí)時(shí)自適應(yīng)跟蹤，實(shí)現(xiàn)波束覆蓋的動(dòng)態(tài)特性。
用戶(hù)分組以用戶(hù)空間的強(qiáng)相關(guān)為前提，包含了用戶(hù)的所處空間位置和移 動(dòng)特性，由于已將用戶(hù)移動(dòng)特性考慮其中，隨著用戶(hù)分組的群移動(dòng)，波束能 夠隨著用戶(hù)分組中心角度的改變自適應(yīng)對(duì)用戶(hù)分組定位、跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù) 分組的動(dòng)態(tài)覆蓋。用戶(hù)以分組形式接入系統(tǒng)，系統(tǒng)以用戶(hù)分組為一體進(jìn)行處 理，在提升系統(tǒng)容量的同時(shí)不會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)過(guò)大的處理負(fù)荷。
步驟106，相關(guān)性計(jì)算單元根據(jù)波束的空間向量實(shí)時(shí)計(jì)算相鄰波束的相關(guān) 性，干擾程度檢測(cè)單元以波束之間表現(xiàn)出的相關(guān)特性來(lái)檢測(cè)波束之間的交疊 干擾程度。
最優(yōu)波束賦形權(quán)值矢量^t確定為波束的空間向量，根據(jù)波束的空間向量 計(jì)算相鄰波束的空間相關(guān)性，任意兩個(gè)波束的空間特征向量分別為『一和『—， 其空間相關(guān)性可定義為其中，^t為賦形波束的最優(yōu)權(quán)值矢量。如果系統(tǒng)中用戶(hù)分組數(shù)為K，而
n和m為小于K的整數(shù)，H為信道矢量；
賦形波束的最優(yōu)權(quán)值矢量wPt由最大信噪比SM ^算法得出
獲得的最優(yōu)波束賦形權(quán)值矢量^t即為波束的空間向量。其中R。為下行信道相 關(guān)矩陣，。 2為噪聲功率。
圖5為波束的空間相關(guān)性示意圖。波束間的相關(guān)性主要是受兩個(gè)分組中 心角度的夾角影響，也即是受賦形波束輻射角度和波束主瓣寬度的影響，其 中夾角包括方位夾角P。和俯仰夾角^。。如圖5所示，對(duì)于任意兩個(gè)波束B(niǎo)n 和Bm，分別以最優(yōu)賦形權(quán)值y一和fr—對(duì)用戶(hù)分組Gn和Gm進(jìn)行覆蓋，從兩 個(gè)波束輻射的夾角方面比較波束相關(guān)性。當(dāng)輻射夾角小于某個(gè)門(mén)限夾角(與 相關(guān)門(mén)限S對(duì)應(yīng))時(shí)，波束之間相關(guān)，將出現(xiàn)交疊干擾，需要系統(tǒng)為其分配 正交碼。
步驟107，設(shè)置相關(guān)性門(mén)限為S，比較單元將S與計(jì)算所得相鄰波束的 空間相關(guān)性P進(jìn)行比較，檢測(cè)波束之間的交疊干擾程度。
步驟108，當(dāng)P》S,則確定波束之間相關(guān)，處理單元自適應(yīng)為相關(guān)波 束分配正交碼，為波束增加碼分特征，降低波束之間的相互干擾。否則，波 束之間不相關(guān)，不存在波束交疊干擾，返回執(zhí)行步驟106。
為相關(guān)波束分配的正交碼可采用具有如下相關(guān)特性的正交碼序列集① 每個(gè)碼序列的自相關(guān)函數(shù)應(yīng)該是一個(gè)沖激函數(shù)，即除零時(shí)延外，其值應(yīng)處處 為0 ;②每對(duì)碼序列的互相關(guān)函數(shù)值應(yīng)該處處為0。圖6為相關(guān)波束分配正交碼的示意圖。如圖6所示，對(duì)于任意兩個(gè)用戶(hù) 分組Gi和Gj，實(shí)時(shí)計(jì)算其覆蓋波束B(niǎo)i和Bj的空間相關(guān)性，當(dāng)A》S，即波束 Bi和Bj是空間相關(guān)的，從而存在相互干擾，因此分別為其分配正交碼，例如 正交的PN碼。正交的PN碼有PN丄PNj，那么對(duì)于分組Gi和Gj中的用戶(hù)就能通 過(guò)波束的碼分特征識(shí)別波束B(niǎo)i和Bj，從而在空間信道上形成相互獨(dú)立的波束 覆蓋區(qū)域。
由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明的使用空分和碼分的多址系統(tǒng)和方法，從對(duì) 用戶(hù)分組的空間分區(qū)覆蓋和為波束分配正交碼兩個(gè)方面充分體現(xiàn)了該多址系 統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。適當(dāng)控制了系統(tǒng)的運(yùn)行處理負(fù)荷，降低了波束間的相互干擾， 提高系統(tǒng)容量和改善系統(tǒng)性能。
1權(quán)利要求
1.多址系統(tǒng)中抑制波束之間交疊干擾的方法，其特征在于，包括如下步驟計(jì)算單元根據(jù)用戶(hù)的空間信息，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶(hù)的空間相關(guān)性；分組單元根據(jù)系統(tǒng)容量以及預(yù)設(shè)的空間相關(guān)門(mén)限值確定空間強(qiáng)相關(guān)用戶(hù)并進(jìn)行分組；處理單元根據(jù)各分組中用戶(hù)組空間位置的中心角度，進(jìn)行下行波束賦形，對(duì)用戶(hù)組實(shí)現(xiàn)分區(qū)覆蓋；相關(guān)性檢測(cè)單元根據(jù)波束的空間特征向量實(shí)時(shí)確定相鄰波束的相關(guān)性，對(duì)于相關(guān)的波束，處理單元自適應(yīng)為相關(guān)的波束分配正交碼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用戶(hù)的空間信息包括用戶(hù)方位信息和移動(dòng)特性，根據(jù)用戶(hù)與基站之間方位角、基站高度和波束輻射的俯仰角確定用戶(hù)方位信息，根據(jù)用戶(hù)切線和徑向兩個(gè)方向單位時(shí)間內(nèi)的位置變動(dòng)判斷用戶(hù)的移動(dòng)特性為高速運(yùn)動(dòng)、低速運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，實(shí)時(shí)確定用戶(hù)的空間相關(guān)性的步驟包括，計(jì)算單元根據(jù)兩個(gè)用戶(hù)信道向量計(jì)算其歸一化標(biāo)量積Pij，判斷單元將歸一化標(biāo)量積Pij與空間相關(guān)門(mén)限P。進(jìn)行比較，當(dāng)Pij》P。時(shí)，兩個(gè)用戶(hù)相關(guān)，當(dāng)Pij〈P。時(shí)，則兩個(gè)用戶(hù)不相關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定空間強(qiáng)相關(guān)用戶(hù)的步驟包括，根據(jù)系統(tǒng)允許接入的用戶(hù)數(shù)確定各分組區(qū)域的中心位置范圍，根據(jù)各接入用戶(hù)的二維方位估計(jì)值確定最佳匹配用戶(hù)作為分組的初始用戶(hù)，以初始用戶(hù)為基礎(chǔ)，在滿(mǎn)足多址系統(tǒng)容量的前提下，與初始用戶(hù)之間的歸一化標(biāo)量積大于空間相關(guān)門(mén)限的用戶(hù)作為空間強(qiáng)相關(guān)用戶(hù)，允許接入分組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算相鄰波束的相關(guān)性的步驟進(jìn)一步包括，根據(jù)賦形波束的空間特征向量計(jì)算相鄰波束的空間相關(guān)性P，并與波束相關(guān)性門(mén)限值s比較，當(dāng)p^S，則波束之間是空間相關(guān)的，存在交疊干擾。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)任意兩個(gè)波束的空間特征向量^—和『—，計(jì)算單元根據(jù)公式/^Ww二vvJ "，附=1,2,...，《計(jì)算相鄰波束的空間相關(guān)性P,,中，K為系統(tǒng)中用戶(hù)分組數(shù)。
7. 多址系統(tǒng)中抑制波束之間交疊干擾的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算單元根據(jù)用戶(hù)的空間信息，實(shí)時(shí)計(jì)算用戶(hù)的空間相關(guān)性；分組單元根據(jù)系統(tǒng)容量以及預(yù)設(shè)的空間相關(guān)門(mén)限值確定空間強(qiáng)相關(guān)用戶(hù)并進(jìn)行分組；處理單元根據(jù)各分組中用戶(hù)組空間位置的中心角度，進(jìn)行下行波束賦形，對(duì)用戶(hù)組實(shí)現(xiàn)分區(qū)覆蓋；相關(guān)性檢測(cè)單元根據(jù)波束的空間特征向量實(shí)時(shí)確定相鄰波束的相關(guān)性，對(duì)于相關(guān)的波束，處理單元自適應(yīng)為相關(guān)的波束分配正交碼。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，用戶(hù)的空間信息包括用戶(hù)方位信息和移動(dòng)特性，計(jì)算單元根據(jù)用戶(hù)與基站之間方位角、基站高度和波束輻射的俯仰角確定用戶(hù)方位信息，根據(jù)用戶(hù)切線和徑向兩個(gè)方向單位時(shí)間內(nèi)的位置變動(dòng)確定用戶(hù)的移動(dòng)特性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算單元根據(jù)兩個(gè)用戶(hù)信道向量計(jì)算其歸一化標(biāo)量積Pij，判斷單元將歸一化標(biāo)量積Aj與空間相關(guān)門(mén)限P。進(jìn)行比較，當(dāng)Pij》P。時(shí)，兩個(gè)用戶(hù)相關(guān)，當(dāng)Pij〈P。時(shí)，則兩個(gè)用戶(hù)不相關(guān)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算單元根據(jù)任意兩個(gè)波束的空間特征向量％Pt 和％Ptm調(diào)用公式P = W《加 加} "， w = 1， 2,…，《計(jì)算相鄰波束的空間相關(guān)性P,當(dāng)P》S，則波束之間是空間相關(guān)的，存在交疊干擾。某0, K為系統(tǒng)中用戶(hù)分組數(shù)，S為波束相關(guān)性門(mén)限值。
全文摘要
本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種多址系統(tǒng)中抑制波束之間交疊干擾的系統(tǒng)和方法，涉及移動(dòng)通信技術(shù)。將空分與碼分有效的結(jié)合起來(lái)，充分利用無(wú)線信道的空間信息，對(duì)接入用戶(hù)實(shí)時(shí)地進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)，對(duì)強(qiáng)相關(guān)用戶(hù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分組，波束賦形對(duì)用戶(hù)分組進(jìn)行動(dòng)態(tài)地跟蹤覆蓋；對(duì)賦形波束實(shí)時(shí)地進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)，為相關(guān)波束自適應(yīng)分配正交碼，有效抑制波束間相互干擾。從空間和正交碼特征識(shí)別賦形波束，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量、通信質(zhì)量、頻譜利用率的提升。
文檔編號(hào)H04W16/10GK101646175SQ20091010456
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者丁市召, 盧曉宇, 張祖凡 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)