[發明專利]用于分布式天線移動通信系統的天線分簇方法

無效

• 申請號: 201010173235.2
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101873157A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 劉晶鑫;王東明;王江舟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04W16/28
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

技術領域

本發明是一種用于分布式天線移動通信系統中天線分簇的方法，屬于移動通信系統中無線資源管理研究領域。

背景技術

隨著通信技術的飛速發展，用戶對數據率日益增長的要求和緊缺的頻譜資源成為了無線通信的巨大挑戰。下一代移動通信系統需要達到更高的頻譜利用率，從而為大量用戶提供高數據率的服務。近年來，分布式天線系統(DistributedAntenna?System，DAS)引起了國內外的廣泛關注。在分布式天線系統中，散布在小區各處的多個遠端天線單元(Remote?Antenna?Unit，RAU)通過光纖連接到一個中央處理單元(Central?Unit，CU)。這種系統結構能顯著地提高天線到移動終端的信道質量，也有利于頻率復用，提高頻譜效率。

在分布式天線系統中，多個RAU同時同頻地為多個用戶進行服務，多個用戶共享信道資源。在這種工作方式下，各對RAU/用戶之間的子信道會相互干擾，即為互信道干擾?；バ诺栏蓴_是影響分布式天線系統性能的主要因素。

一個小區內的各個RAU是通過一個CU相互連接并由CU集中控制的，這就為多個RAU與多個用戶的協同通信創造了可能。通過多個RAU的協同通信，可以消除互信道干擾，進一步提高系統的性能。如果一個小區內的所有RAU都能夠相互協同，是最理想的情況。在這種情況下，互信道干擾被完全消除。然而，在上行聯合檢測與下行聯合預編碼的處理過程中，運算復雜度會隨著協同RAU數目的增加而迅速增大，從而大大增加系統的處理延時。因此，在實際系統應用中，尤其是在RAU的數目較多的情況下，一個小區內的所有RAU協同通信不現實。

一個合理的方法是將小區內的RAU分簇。分簇之后，由一個或多個RAU組成的天線簇相互獨立地為部分用戶服務，用戶也相應地分成幾個用戶簇。在上行通信中，同一簇內的RAU對各接收天線的接收信號進行聯合檢測，可以消除其對應用戶簇各用戶間的上行互信道干擾。對于其他簇用戶的發送信號，則將其視作干擾，即為簇間干擾。在下行通信中，同一簇內的RAU對發送給相應用戶簇中各用戶的發送信號進行聯合預編碼，可以消除簇內各用戶間的下行互信道干擾。但是簇外RAU的發送信號，仍然會對用戶造成簇間干擾。RAU的分簇協同可以有效地降低上行聯合檢測和下行聯合預編碼的算法復雜度和處理延時，其付出的代價是引入了簇間干擾，會在一定程度上影響系統的總體性能。

綜上所述，多用戶分布式天線系統的性能主要受到互信道干擾的影響。通過RAU的協同通信，可以消除或降低這種干擾，顯著地提高系統性能。然而，在實際系統中，由于信令開銷和聯合處理復雜度的限制，協作RAU的數目受到限制。RAU分簇協同是一個合理的折中方法。

現有技術中，分布式天線系統的分簇算法主要有靜態分簇和動態分簇兩類。其中靜態分簇算法簡單易用，但是由于缺乏靈活性而性能較差。而動態分簇算法的分簇結果隨著RAU和用戶間的信道狀況實時地變化，相比靜態分簇算法而言較為靈活，能夠顯著地提高系統的總體性能。現有技術中的動態分簇算法存在的主要缺點包括：1)在分簇過程中，使用窮舉搜索的方法找最佳分簇，每次搜索都需要計算信道容量，算法復雜度較高；2)簇的大小固定，RAU分簇的隨機順序有可能阻塞一些更好的分簇結果，其性能有待改進。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種能夠提高移動通信系統信道和容量的低復雜度天線分簇方法，它能夠根據RAU和用戶間的實時信道狀況動態地將RAU分簇，消除簇內干擾，提高系統性能。

一種用于分布式天線移動通信系統的天線分簇方法，是將相互干擾最大的RAU分在同一個簇，以獲得較大的干擾消除增益；同時讓對其他RAU干擾較小，且自身受到的干擾也較小的RAU單獨成為一簇，以降低系統的復雜度；具體步驟包括：

1)初始分簇：所有遠端天線單元RAU的天線各自選擇所服務的用戶；每個RAU的所有天線分為一簇，其對應的用戶也分為一簇，得到初始分簇結果；

2)各RAU或用戶周期性地測量實時信道狀態信息，并將測量結果反饋給中央處理單元CU；

3)更新分簇：CU根據各用戶與各RAU天線間的信道狀態信息得到一個信號干擾矩陣SIM，以此作為再次分簇依據；然后按照信號干擾矩陣將滿足條件的天線簇合并，得到最終分簇結果；具體步驟如下：