專利名稱：一種空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空分多址通信系統(tǒng)，特別涉及一種空分多址(SDMA)通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法及裝置。

背景技術(shù)：
空分多址通信系統(tǒng)是根據(jù)不同用戶信號的空間傳播特性，為相應用戶分配和提供不同的空間信道，以實現(xiàn)時間、頻率、碼道等系統(tǒng)資源復用，從而達到增加系統(tǒng)容量、提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率等目的。
空分多址系統(tǒng)通常與智能天線技術(shù)存在緊密聯(lián)系。智能天線利用信號傳輸?shù)目臻g特性和數(shù)字信號處理技術(shù)，根據(jù)信號、干擾和噪聲的空間分布，實現(xiàn)賦形權(quán)矢量估計以及下行波束賦形，即在期望的有用信號方向形成主波束，抑制其它方向的干擾和噪聲，包括在一定干擾方向上形成零陷。
名稱為“SDMA for WCDMA”，公開號為US2007/0019535A1的美國專利根據(jù)用戶的空間特征劃分多個簇(Cluster)，每簇分配一個擾碼和多個正交的沃爾什(Walsh)序列，不同簇之間的沃爾什序列可復用。該方法利用空分多址技術(shù)實現(xiàn)碼道資源的復用，但是在多徑角譜擴展較大的情況下，無法準確地判斷用戶間的空間隔離度，可能造成簇劃分困難甚至錯誤，從而導致系統(tǒng)干擾明顯增加。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法及裝置，其能夠根據(jù)不同用戶的空間特征進行系統(tǒng)資源分配，達到增加系統(tǒng)容量，提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率的目的。
本發(fā)明還有一個目的，用于提供一種空分多址通信系統(tǒng)，其可以根據(jù)不同用戶的空間特征進行系統(tǒng)資源分配，達到增加系統(tǒng)容量，提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率的目的。
為達到上述目的，本發(fā)明提供的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，包括 空間特征參數(shù)的獲取步驟，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，獲得所述各用戶的空間特征參數(shù)； 系統(tǒng)資源分配步驟，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配。
上述空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)資源分配步驟進一步包括 一判斷用戶間可否實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用的步驟，用于判斷所述用戶間的所述空間隔離度是否滿足要求，如滿足要求，則所述用戶間可以實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用，否則，所述用戶間無法實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
上述空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述空間特征參數(shù)包括用戶信號的波達角和上行接收功率角譜的峰均比。
上述空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)資源分配步驟還進一步包括 設定用戶間波達角的夾角門限的步驟； 設定用戶上行接收功率角譜的銳度門限的步驟。
上述空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述用戶間的空間隔離度是否滿足要求的步驟進一步包括判斷用戶的波達角之差是否超過所述夾角門限的步驟，如果是，則進一步判斷所述用戶各自的峰均比是否均超過所述銳度門限；如果否，則所述用戶間的空間隔離度不滿足要求。
上述空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，在所述判斷兩用戶各自的峰均比是否均超過所述銳度門限的步驟中，如所述峰均比均超過所述銳度門限，則所述用戶間的空間隔離度滿足要求，該用戶間的系統(tǒng)資源可以同時復用；否則所述用戶間的空間隔離度不滿足要求。
進一步的，本發(fā)明提供的應用上述空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法的資源分配實現(xiàn)裝置，其特征在于，該裝置包括 空間特征參數(shù)計算模塊，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，計算所述各用戶的空間特征參數(shù)； 系統(tǒng)資源分配模塊，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配；所述系統(tǒng)資源分配模塊進一步包括一判斷模塊，用于通過判斷兩用戶之間的所述空間隔離度是否滿足要求來判斷兩用戶之間是否可實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
更進一步的，本發(fā)明提供的一種空分多址通信系統(tǒng)，包括一系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置包括 空間特征參數(shù)計算模塊，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，計算所述各用戶的空間特征參數(shù)； 系統(tǒng)資源分配模塊，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配；所述系統(tǒng)資源分配模塊進一步包括一判斷模塊，用于通過判斷用戶間的所述空間隔離度是否滿足要求來判斷用戶間是否可實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法及裝置，基于用戶信號的波達角以及上行接收功率角譜的峰均比兩個空間特征參數(shù)，判定用戶間的空間隔離度，并據(jù)此實現(xiàn)系統(tǒng)資源分配。當用戶之間的空間隔離度滿足要求時，則可以同時實現(xiàn)時間、頻率以及碼道等系統(tǒng)資源復用，從而達到增加系統(tǒng)容量、提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率等目的。



圖1是本發(fā)明實施例空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法流程圖； 圖2是本發(fā)明實施例空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置示意圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實施例詳細描述本發(fā)明，以更進一步了解本發(fā)明之目的、方案及功效，但并非作為對本發(fā)明所附權(quán)利要求保護范圍的限制。
圖1是本發(fā)明實施例空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法的流程圖；參考圖1，本發(fā)明的空分多址系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，包括 步驟S10，根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，獲得所述各用戶的空間特征參數(shù)，所述空間特征參數(shù)包括用戶信號的波達角和上行接收功率角譜的峰均比； 步驟S20，根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配。
上述步驟S10進一步包括 步驟S101，獲取用戶信號波達角 針對天線陣列，用戶k的上行信號矩陣或信道估計矩陣為 式中，M表示天線通道數(shù)，W表示上行信號長度或信道估計窗長。
空間協(xié)方差矩陣表示為 R(k)＝H(k)·(H(k))H(2) 式中，(·)H表示共軛轉(zhuǎn)置運算。
在角度覆蓋范圍內(nèi)，用戶k、θ方向上對應的上行接收功率的角譜表示為 P(k)(θ)＝(w(θ))H·R(k)·w(θ)(3) 式中，w(θ)為與陣列流形和方位角θ有關(guān)的矢量，通常采用導向矢量，即w(θi)＝a(θi)。
用戶k的信號波達角估計表示為 步驟S102，獲取用戶上行接收功率角譜的峰均比 設定用戶k接收功率角譜的峰值窗[θ(k)-α·Ω，θ(k)+α·Ω]，其中，Ω為天線陣列的半功率主瓣寬度，參數(shù) 在角度覆蓋范圍內(nèi)，峰值功率可表示為上行接收功率的最大值，也可表示為峰值窗內(nèi)的功率均值，即 式中N1表示峰值窗內(nèi)上行接收功率的采樣數(shù)。
在角度覆蓋范圍內(nèi)，均值功率表示為峰值窗外的功率均值，即 式中N2表示峰值窗外上行接收功率的采樣數(shù)。
那么，用戶k的上行接收功率角譜的峰均比表示為 本發(fā)明的方法還包括一設定用戶間波達角的夾角門限和用戶上行接收功率角譜的銳度門限的步驟；在本實施例中，設定用戶間波達角的夾角門限Θ和用戶上行接收功率角譜的銳度門限Γ。
上述步驟S20進一步包括 步驟S201，判斷兩用戶的波達角之差是否超過所述夾角門限，是，則執(zhí)行步驟S202，否則所述兩用戶之間的空間隔離度不滿足要求，兩用戶間無法實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
步驟S202，判斷所述兩用戶各自的峰均比是否均超過所述銳度門限，如所述峰均比均超過所述銳度門限，則所述兩用戶之間的空間隔離度滿足要求，該兩用戶間的系統(tǒng)資源可以同時復用；否則所述兩用戶之間的空間隔離度不滿足要求，兩用戶間無法實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
根據(jù)上述步驟S201和步驟S202，針對用戶k和用戶l，若同時滿足 則用戶k和用戶l之間的空間隔離度滿足要求，可以同時實現(xiàn)時間、頻率以及碼道等系統(tǒng)資源復用，即用戶k和用戶l之間的時間、頻率以及碼道等系統(tǒng)資源可以完全一致；否則，用戶k和用戶l之間無法同時實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用，即必須在時間、頻率或碼道等方面加以區(qū)分。
天線陣列的天線間距與陣列類型有關(guān)。一般情況下，線陣的天線間距為半載波波長；而圓陣的天線間距約為0.4～0.6倍的載波波長。
夾角門限Θ與天線陣列的半功率主瓣寬度有關(guān)，通常Θ≥β·Ω，其中Ω為主瓣寬度，參數(shù)β≥2。
用戶上行接收功率角譜的峰均比可以有效地反映出接收功率角譜的尖銳程度(銳度)，同樣在一定程度上可以作為用戶多徑角譜擴展的一個有效的衡量參數(shù)。通常銳度門限Γ≥10dB。
圖2是本發(fā)明實施例空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置示意圖。參考圖2，本發(fā)明提供的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置10，包括空間特征參數(shù)計算模塊100，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，計算所述各用戶的空間特征參數(shù)；系統(tǒng)資源分配模塊200，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配；所述系統(tǒng)資源分配模塊進一步包括一判斷模塊201，用于通過判斷兩用戶之間的所述空間隔離度是否滿足要求來判斷兩用戶之間是否可實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
綜上所述，本發(fā)明提供的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法及裝置，基于用戶信號的波達角以及上行接收功率角譜的峰均比兩個空間特征參數(shù)，判定用戶間的空間隔離度，并據(jù)此實現(xiàn)系統(tǒng)資源分配。當用戶之間的空間隔離度滿足要求時，則可以同時實現(xiàn)時間、頻率以及碼道等系統(tǒng)資源復用，從而達到了增加系統(tǒng)容量、提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率等目的。
在圖1和圖2中，本發(fā)明所揭示的一種空分多址通信系統(tǒng)，包括空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置10，通過該空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置10可以實現(xiàn)圖1所示方法。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，包括
空間特征參數(shù)的獲取步驟，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，獲得所述各用戶的空間特征參數(shù)；
系統(tǒng)資源分配步驟，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)資源分配步驟進一步包括
一判斷用戶間可否實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用的步驟，用于判斷所述用戶間的所述空間隔離度是否滿足要求，如滿足要求，則所述用戶間可以實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用，否則，所述用戶間無法實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述空間特征參數(shù)包括用戶信號的波達角和上行接收功率角譜的峰均比。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)資源分配步驟還進一步包括
設定用戶間波達角的夾角門限的步驟；
設定用戶上行接收功率角譜的銳度門限的步驟。
5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述用戶間的空間隔離度是否滿足要求的步驟進一步包括判斷用戶的波達角之差是否超過所述夾角門限的步驟，如果是，則進一步判斷所述用戶各自的峰均比是否均超過所述銳度門限；如果否，則所述用戶間的空間隔離度不滿足要求。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，在所述判斷兩用戶各自的峰均比是否均超過所述銳度門限的步驟中，如所述峰均比均超過所述銳度門限，則所述用戶間的空間隔離度滿足要求，該用戶間的系統(tǒng)資源可以同時復用；否則所述用戶間的空間隔離度不滿足要求。
7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述用戶信號的波達角估計以下式表示
其中，P(k)(θ)表示用戶k在θ方向上對應的上行接收功率的角譜，其可以下式表示
P(k)(θ)＝(w(θ))H·R(k)·w(θ)，
其中，w(θ)為與陣列流形和方位角θ有關(guān)的矢量，R(k)表示空間協(xié)方差矩陣，其可以下式表示
R(k)＝H(k)·(H(k))H，
其中，(·)H表示共軛轉(zhuǎn)置運算，H(k)表示用戶k的上行信號或信道估計矩陣，可以下式表示
其中，M表示天線通道數(shù)，W表示上行信號長度或信道估計窗長。
8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，其特征在于，所述上行接收功率角譜的峰均比以下式表示
其中，Pp(k)表示角度覆蓋范圍內(nèi)上行接收功率的最大值或峰值窗內(nèi)的功率均值，
Pm(k)表示角度覆蓋范圍內(nèi)峰值窗外的功率均值，
所述上行接收功率的最大值Pp(k)以下式表示
所述峰值窗內(nèi)的功率均值Pp(k)以下式表示
其中，N1表示峰值窗內(nèi)上行接收功率的采樣數(shù)，
θn屬于用戶k接收功率角譜的峰值窗內(nèi)，
所述峰值窗外的功率均值Pm(k)以下式表示
其中，N2表示峰值窗外上行接收功率的采樣數(shù)，
θn屬于用戶k接收功率角譜的峰值窗外，
所述用戶k接收功率角譜的峰值窗以下式表示[θ(k)-α·Ω，θ(k)+α·Ω]，其中，Ω為天線陣列的半功率主瓣寬度，參數(shù)
9、一種利用權(quán)利要求1～8中任一項所述的空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法的資源分配實現(xiàn)裝置，其特征在于，該裝置包括
空間特征參數(shù)計算模塊，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，計算所述各用戶的空間特征參數(shù)；
系統(tǒng)資源分配模塊，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配；所述系統(tǒng)資源分配模塊進一步包括一判斷模塊，用于通過判斷兩用戶之間的所述空間隔離度是否滿足要求來判斷兩用戶之間是否可實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
10、一種空分多址通信系統(tǒng)，包括一系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)裝置包括
空間特征參數(shù)計算模塊，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，計算所述各用戶的空間特征參數(shù)；
系統(tǒng)資源分配模塊，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配；所述系統(tǒng)資源分配模塊進一步包括一判斷模塊，用于通過判斷用戶間的所述空間隔離度是否滿足要求來判斷用戶間是否可實現(xiàn)系統(tǒng)資源復用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空分多址通信系統(tǒng)資源分配實現(xiàn)方法，包括空間特征參數(shù)的獲取步驟，用于根據(jù)天線陣列上的各用戶上行信號或信道估計，獲得所述各用戶的空間特征參數(shù)；系統(tǒng)資源分配步驟，用于根據(jù)所述空間特征參數(shù)判定所述用戶間的空間隔離度，并根據(jù)所述空間隔離度進行系統(tǒng)資源分配。本發(fā)明的應用可以同時實現(xiàn)時間、頻率以及碼道等系統(tǒng)資源復用，從而達到增加系統(tǒng)容量、提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率等目的。
文檔編號H04Q7/36GK101335970SQ200710117970
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者秦洪峰, 強 李 申請人:中興通訊股份有限公司