一种室内分布式系统的空分多址接入方法及设备 【技术领域】
本发明涉及移动通信领域，具体而言，本发明涉及一种室内分布式系统的空分多址接入方法及设备。
背景技术
物理层的智能天线技术已经成为下一代无线通信系统的关键技术之一，智能天线技术具有很多优点，比如利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，使天线的旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，以达到充分高效利用移动用户信号并抑制干扰信号的目的。利用智能天线可以使有用信号最大化而干扰信号最小化，从而极大地提高了系统的容量、扩大了系统的覆盖。智能天线的另一个有效应用是SDMA(Spatial Division Multiple Access，空分多址接入)，即在波束赋形效果足够好的信道条件下，可以为不同方向上的用户分配相同的资源，包括时隙、扩频码、频率，而仅仅利用空间的正交性进行多址接入，实现空分复用。
现有LTE(Long Term Evolution，，长期演进)技术中已有关于SDMA方案的描述，该方案是基于一种灵活的导频分配方式，现有技术中的多天线实现SDMA的过程如下：
步骤一，基站利用每个用户的导频做信道估计，获得每个用户与基站的信道衰落；
步骤二，基站利用各用户的信道估计，通过一些常用的用户分组算法对小区内用户进行分组，其中相关性很小的用户划分为一组SDMA用户，基站为每组用户分配相同的时隙码道和频率资源；
如果是下行SDMA，基站根据上行信道估计获得各用户的波束赋形加权系数、或者是预编码的加权系数；基站先利用下行控制信道通知用户为其分配的时隙码道资源，再利用计算的权值在业务信道上为每个用户下行数据，对于每组SDMA用户占用相同资源来发送数据，终端利用分配的Midamble码移位进行下行信道估计，在基站为其分配的时隙码道上接收并解码下行数据流；
如果是上行SDMA，基站先利用下行控制信道通知用户为其分配的时隙码道资源，然后各用户在各自的资源上发送上行数据，其中每组SDMA用户占用相同的资源来发送上行业务信道，基站在相应的时隙码道上接收上行数据流。
上述步骤中，信道估计是基于Midamble码移位来实现的。现有规范为每个小区分配1个基本Midamble码，Midamble码即训练序列，用于接收端的信道估计、功率控制、同步调整、波束赋形等，在每个常规时隙的中间发送，长度是144个码片。相同小区相同时隙的不同用户使用的Midamble码由同一基本Midamble码经循环移位后产生。一个时隙中各个部分的发射功率必须一致，即Midamble部分的发射功率和与数据部分的发射功率和必须一致，不进行扩频和加扰。Midamble码分配包括如下三种方式：
默认(Default)分配方式，即每个Midamble码移位与码道资源进行默认的绑定。例如当每个移位为16个码片时，一个基本Midamble码共可派生出8个Midamble码移位，那么每个Midamble码移位对应着2个扩频因子SF＝16的码道，这在规范中已经规定了各种移位情况下的默认关系，同一码组的信道化码不能分配给不同UE使用，即不同UE不能使用相同Midamble码；
公共(Common)分配方式，即小区内的用户共同占用同一个Midamble码移位，而不同的Midamble码移位对应绑定着不同的码道个数；
指定(Specific)分配方式，即高层为被调度的用户分配一个特定的Midamble码移位，用户可以占用任意码道个数，用户之间的Midamble移位是不同的。
在现有的TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统中，如果在HSUPA(High Speed Uplink Packet Access，高速上行包接入)基础上增加SDMA功能，将能进一步提升系统的数据吞吐量，既能满足人们对高速数据的需求，又能符合移动运营商为客户提供高速上行业务数据的要求。当系统的传统资源，时隙、码道或频率，已经饱和时，为了接纳更多的用户，则可以考虑使用SDMA的方式，此时虽然可能会带来一些额外的干扰，但是总体而言，它使得系统的容量更大，满足更多用户的需求。此外，在目前广泛应用室内分布式系统进行多通道覆盖的场景中，例如采用BBU(BaseBand Unit，基带单元)加RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)的实现方案，由于楼层之间存在较大隔离度，因此各个通道的覆盖区域相对独立。例如，当用户所使用的导频资源和其使用的码道资源是绑定时，进行空分复用的用户如果使用相同的时隙、码道和频率资源，使用相同的导频资源通信，在基站侧多个进行空分复用的用户的信道估计就会落在同一个检测窗口里，从而无法区分多个用户。然而，在室内分布式系统的情况下，由于楼层之间存在较大隔离度，因此各个通道的覆盖区域相对独立，如果能将多用户进行合理分组复用，将能够充分应用空分复用技术，有效提升系统容量。
因此，有必要提出一种应用于室内分布式系统的SDMA技术方案，提升系统的数据吞吐量。
【发明内容】
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决室内分布式系统的SDMA问题。
为达到上述目的，本发明一方面提出了一种室内分布式系统的空分多址接入方法，包括以下步骤：基站接收终端发送的上行信号，根据所述上行信号进行信道估计；根据信道估计的结果，所述基站对所述终端进行天线归属判断；所述基站对归属于不同天线的所述终端分为同一个空分多址接入SDMA组，并分配相同的无线资源进行数据的传输。
根据本发明的实施例，基站接收终端发送的上行信号包括：
所述基站接收所述终端发送的专用物理信道DPCH信道，多个不同所述终端以时分复用的方式在不同的时隙使用所述DPCH信道，或者每个所述终端使用一个所述DPCH信道，相应地，所述基站根据分配给所述终端的相应时隙的DPCH上的信号或者所述DPCH信道的信号进行多天线信道估计。
根据本发明的实施例，所述基站对所述终端进行天线归属判断包括：
所述基站根据所述终端的DPCH的多天线信道估计，得到所述终端的空间协方差矩阵，对每个终端，所述基站通过EBB(Eigenvalue BasedBeamforming，特征向量波束赋形)算法，求得每个天线对应的赋形系数w(k，ka)，k＝1...K，ka＝1...Ka，其中K，Ka分别表示终端数目和天线单元数目；当|w(k，ka)|2＞Г，所述基站判断终端k归属于天线ka，否则认为所述终端k不归属于天线ka，其中Г为系统设置的判别门限。
根据本发明的实施例，所述相同的无线资源包括相同的时隙、码道和频率资源。
根据本发明的实施例，所述分配相同的无线资源进行数据的传输包括：
所述基站在所述终端归属的天线上对其进行下行数据的发送，并通知所述终端使用相同的无线资源进行数据的传输；所述基站在所述终端归属的天线上接收所述终端发送的上行数据。
根据本发明的实施例，所述基站在所述终端归属的天线上接收所述终端发送的上行数据包括：
所述基站在所述终端归属的天线上检测所述终端发送的上行数据，通过对所述终端归属的所有天线进行联合检测，接收所述终端发送的上行数据。
根据本发明的实施例，所述联合检测采用的信道估计值为对承载所述上行数据的HS‑SICH(High Speed Share Indicator Channel，高速共享指示信道)或E‑PUCH(E‑DCH Physical Uplink Channel，上行增强物理信道)的信道估计值。
本发明另一方面还提出了一种基站，包括：
接收模块，所述接收模块用于接收终端发送的上行信号，根据所述上行信号进行信道估计；判断模块，所述判断模块根据所述信道估计的结果，对所述终端进行天线归属判断，并将归属于不同天线的所述终端分为同一个空分多址接入SDMA组；发送模块，所述发送模块用于向同一个空分多址接入SDMA组的所述终端使用相同的无线资源进行数据发送。
根据本发明的实施例，所述接收模块用于接收所述终端发送DPCH信道的信号，根据所述DPCH信道的信号进行信道估计。
根据本发明的实施例，所述判断模块还包括配置模块，所述配置模块用于获取判别所述终端天线归属的门限Г，所述判断模块根据所述终端的DPCH的多天线信道估计，得到所述终端的空间协方差矩阵，对每个终端，所述判断模块通过EBB算法，求得每个天线对应的赋形系数w(k，ka)，k＝1...K，ka＝1...Ka，其中K，Ka分别表示终端数目和天线单元数目，当|w(k，ka)|2＞Г，所述判断模块判断终端k归属于天线ka，否则判断所述终端k不归属于天线ka。
根据本发明的实施例，所述发送模块在所述判断模块判断的所述终端归属的天线上对其进行下行数据的发送，并通知所述终端使用相同的无线资源进行数据的传输，所述接收模块在所述判断模块判断的所述终端归属的天线上接收所述终端发送的上行数据。
根据本发明的实施例，所述接收模块还包括联合检测模块，在所述联合检测模块对承载所述上行数据的高速共享指示信道HS‑SICH或上行增强物理信道E‑PUCH进行信道估计，在所述终端归属的天线上检测所述终端发送的上行数据，对所述终端归属的所有天线进行联合检测，接收所述终端发送的上行数据。
根据本发明提出的技术方案，能够充分利用室内分布式系统的特点，依据楼层之间存在较大隔离度，各个通道的覆盖区域相对独立，不同楼层之间的干扰很小，充分利用分布式天线来实现对用户的SDMA，有效提升系统容量。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为室内分布式系统的空分多址接入方法的流程图；
图2为实现室内分布式系统的空分多址接入基站的结构示意图。
【具体实施方式】
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种室内分布式系统的空分多址接入方法，包括以下步骤：基站接收终端发送的上行信号，根据所述上行信号进行信道估计；根据信道估计的结果，所述基站对所述终端进行天线归属判断；所述基站对归属于不同天线的所述终端分为同一个空分多址接入SDMA组，并分配相同的无线资源进行数据的传输。
根据背景技术部分所介绍的相关SDMA技术的现状，现有LTE技术关于SDMA方案的描述，是基于导频的分配方式，通过对用户分配不同的导频实现SDMA技术，上述实现方法较为简单，当导频资源分配完毕时，使用相同的导频资源通信的多个终端，在基站侧的信道估计就会落在同一个检测窗口里，从而无法区分多个用户。
本发明基于室内分布式系统的自身特点，当楼层之间存在较大隔离度，各个通道的覆盖区域相对独立的条件下，通过对多用户进行合理分组进行SDMA实现通信，将有效提升系统性能。
如图1所示，为本发明提出的室内分布式系统的空分多址接入方法的流程图，包括以下步骤：
S101：基站接收终端发送的上行信号，并进行信道估计。
当导频资源分配完毕时，使用相同的导频资源通信的多个终端，在基站侧的信道估计就会落在同一个检测窗口里，从而无法区分多个用户。例如，对于TDD HSUPA系统，当Midamble码采用default分配方式进行分配时，用户所使用的导频资源和其使用的码道资源是绑定的，因而进行空分复用的用户如果使用相同的时隙、码道和频率资源，则必然会使用相同的导频资源，这将会导致多个用户的信道估计落在同一个信道估计窗内。这样就无法对用户归属于哪些天线进行判断。因此，本发明提出，基站可以通过终端发送的其他信道进行信道估计，从而对终端归属于哪些天线进行判断。
例如，基站根据上行伴随的DPCH(Dedicated Physical Channel，专用物理信道)信道的信道估计来对用户进行天线归属判断。上行伴随的DPCH信道是各用户共享的或者是为每个用户分配一个DPCH信道。当采用各用户时分共享DPCH信道的方式时，不同用户终端在不同的时隙使用该信道，或者各用户通过码分方式实现每个用户终端占用一个DPCH信道。相应地，基站根据分配给终端的相应时隙的DPCH上的信号或者相应的DPCH信道的信号进行多天线信道估计，获取各个用户终端的信道估计信息。
例如，基站根据得到的各用户的上行伴随的DPCH的多天线信道估计，可得到各用户的空间协方差矩阵，对于每个用户，基站通过EBB算法，求得各个天线对应的赋形系数w(k，ka)，k＝1...K，ka＝1...Ka，这里K，Ka分别表示总的用户个数和总的天线单元个数，由于各个用户对应于各天线的赋形系数的幅度反映了各天线上接收信号的幅度，因此，可以通过赋形系数的幅度判断用户对应的归属天线。
S102：根据信道估计的结果，基站对终端进行天线归属判断。
根据步骤S101对用户终端进行多天线信道估计后，例如，基站根据终端的DPCH的多天线信道估计，得到终端的空间协方差矩阵，对每个终端，基站通过EBB波束赋形算法，求得每个天线对应的赋形系数w(k，ka)，k＝1...K，ka＝1...Ka，其中K，Ka分别表示终端数目和天线单元数目，当|w(k，ka)|2＞Г，基站判断终端k归属于天线ka，否则认为终端k不归属于天线ka，其中Г为系统设置的判别门限。Г的设置可以根据系统的实际运行情况进行设定，例如，调高或调低Г的取值，将减少或增加用户终端的归属天线的数量。
S103：基站对终端进行分组，对属于同一组的终端分配相同的无线资源进行数据的传输。
通过步骤S102对终端天线归属的判断，即可得到哪些用户的信息在哪些天线上有效接收或发送。因此，对于归属于不同天线的用户终端，互相之间具有较大的隔离度，因而可以将归属于不同天线的用户终端归为一个SDMA组，对属于同一组的终端分配相同的无线资源进行数据的传输。
作为本发明的实施例，相同的无线资源包括相同的时隙、码道和频率资源等无限资源。
更具体而言，基站为属于同一SDMA组的终端分配相同的无线资源进行数据的传输包括：
基所述终端归属的天线上对其进行下行数据的发送，并所述终端使用相同的无线资源进行数据的传输，同时，基站在终端归属的天线上接收相应终端发送的上行数据。
例如，当用户终端1归属天线1，用户终端2归属天线2，则基站将用户终端1待发送的信号只在天线1上发送，则基站将用户终端2待发送信号只在天线2上发送。
当某个用户终端归属于多根天线，此时可以对用户信息进行联合检测。即基站在终端归属的天线上检测终端发送的上行数据，通过对终端归属的所有天线进行联合检测，接收终端发送的上行数据。
当用户终端通过高速共享指示信道HS‑SICH或上行增强物理信道E‑PUCH向基站发送数据时，基站将会对承载上行数据的高速共享指示信道HS‑SICH或上行增强物理信道E‑PUCH的信道估计值后进行联合检测。例如，不失一般性地，假设有两用户进行空分，用户终端1根据前面的判断归属于天线1和2，用户终端2归属于天线3和4。那么为了接收用户终端1在HS‑SICH或E‑PUCH上发送的数据，基站将会对天线1和2接收的HS‑SICH或E‑PUCII的数据根进行信道估计，根据联合检测方法进行多天线联合检测即得到用户终端1发送的信息数据。同理，对天线3和4接收的数据根据现有的联合检测方法即得到用户2的数据。
对上述步骤S101至S103进行一次完整的处理过程后，基站和多个终端之间也完成了一次发送和接收过程。随着时间的变化，无线信道或终端的位置也会出现变化，因此，在后续的数据传输过程中，通过重复步骤S101至S103，将可以继续对用户终端实现SDMA的数据传输。
本发明提出的上述方法，能够充分利用室内分布式系统的特点，依据楼层之间存在较大隔离度，各个通道的覆盖区域相对独立，不同楼层之间的干扰很小，充分利用分布式天线来实现对用户的SDMA，有效提升系统容量。
本发明还提出了一种实现室内分布式系统的空分多址接入的基站。如图2所示，本为实现室内分布式系统的空分多址接入基站的结构示意图。基站200包括：接收模块210、判断模块220和发送模块230。
其中，接收模块210用于接收终端发送的上行信号，根据上行信号进行信道估计；判断模块220根据信道估计的结果，对终端进行天线归属判断，并将归属于不同天线的终端分为同一个空分多址接入SDMA组；发送模块230用于向同一个空分多址接入SDMA组的终端使用相同的无线资源进行数据发送。相同的无线资源包括相同的时隙、码道和频率资源等无限资源。
作为本发明的实施例，接收模块210用于接收终端发送DPCH信道的信号，根据DPCH信道的信号进行信道估计。
作为本发明的实施例，判断模块220还包括配置模块221，配置模块221用于获取判别终端天线归属的门限Г，判断模块220根据终端的DPCH的多天线信道估计，得到终端的空间协方差矩阵，对每个终端，判断模块220通过EBB波束赋形算法，求得每个天线对应的赋形系数w(k，ka)，k＝1...K，ka＝1...Ka，其中K，Ka分别表示终端数目和天线单元数目，当|w(k，ka)|2＞Г，判断模块220判断终端k归属于天线ka，否则判断终端k不归属于天线ka。
作为本发明的实施例，发送模块230在判断模块220判断的终端归属的天线上对其进行下行数据的发送，并通知终端使用相同的无线资源进行数据的传输，接收模块210在判断模块220判断的终端归属的天线上接收终端发送的上行数据。
作为本发明的实施例，接收模块210还包括联合检测模块211，在联合检测模块211对承载上行数据的高速共享指示信道HS‑SICH或上行增强物理信道E‑PUCH进行信道估计，在终端归属的天线上检测终端发送的上行数据，对终端归属的所有天线进行联合检测，接收终端发送的上行数据。
本发明提出的上述设备，能够充分利用室内分布式系统的特点，依据楼层之间存在较大隔离度，各个通道的覆盖区域相对独立，不同楼层之间的干扰很小，充分利用分布式天线来实现对用户的SDMA，有效提升系统容量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。