本申請涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制與數(shù)據(jù)分離的多波束天線系統(tǒng)的控制信令傳輸方法。
背景技術(shù)：
為了滿足未來1000倍容量的提升，在空口傳輸技術(shù)上，大規(guī)模天線是用來達到容量提升的需求的潛在技術(shù)之一。而這種大規(guī)模天線也對組網(wǎng)提出了配套需求，即如何采用新型的組網(wǎng)技術(shù)來挖掘大規(guī)模天線應(yīng)用下的潛力，從而最終達到頻譜效率提升的目標，實現(xiàn)靈活的柔性大規(guī)模天線網(wǎng)絡(luò)。
為了應(yīng)對快速增長的數(shù)據(jù)流量，大規(guī)?；静渴鹆烁用芗奶炀€，針對小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)熱點區(qū)域使用定向波束(扇區(qū)分裂)來提升系統(tǒng)的吞吐量已經(jīng)宏蜂窩基站繼續(xù)提升容量的業(yè)界共識和趨勢。
由于容量和覆蓋要求的特性和需求不同，架構(gòu)存在優(yōu)化的可能性。數(shù)據(jù)和信令解耦架構(gòu)的提出，使得覆蓋扇區(qū)負責(zé)較大范圍的信令接入，避免過多信令切換開銷；容量扇區(qū)負責(zé)高速數(shù)據(jù)接入，可大大減少信令開銷，并可根據(jù)業(yè)務(wù)的需求變化進行動態(tài)的激活和休眠。這種架構(gòu)突破了傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)構(gòu)架的束縛，為網(wǎng)絡(luò)動態(tài)匹配未來業(yè)務(wù)的空域、時域變化特性提供支持，能夠顯著降低能耗，同時提高系統(tǒng)性能。
另外，數(shù)據(jù)與信令解耦在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的重視和應(yīng)用，比如3GPP定義的EPC已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與信令的分離；在交換和路由領(lǐng)域，SDN(Software Defined Network)的提出，也使得IP交換逐步向數(shù)據(jù)與信令解耦的方向邁進。
綜上，基于集中式大規(guī)模天線研究的容量與覆蓋小(扇)區(qū)分離的組網(wǎng)技術(shù)將會是未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進的重要方向。
然而，目前該組網(wǎng)技術(shù)仍然存在一個關(guān)鍵問題尚未得到解決：即怎么實現(xiàn)容量與覆蓋小區(qū)分離。現(xiàn)有技術(shù)通常采用所有的物理層控制信道都在覆蓋小區(qū)發(fā)送，其他的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道在容量小區(qū)中傳輸?shù)姆椒▉韺崿F(xiàn)小區(qū)分離。然而，因為在控制信令上將存在基站級別(信令小區(qū))、波束級別(容量小區(qū))和用戶級別的控制信令，并非所有的控制信令都需要在整個基站范圍內(nèi)發(fā)送，只有基站級別的用于時頻同步的公共導(dǎo)頻信號和廣播信道需要在整個基站級別發(fā)送，而用于指示下行物理控制信道到底占幾個OFDM符號的PCFICH(物理層控制格式信道)、下行物理控制信道等非基站級信號，完全可以根據(jù)容量小區(qū)的實際情況針對不同的波束設(shè)置不同的內(nèi)容。同樣，用戶級別的控制信道也只需要在對應(yīng)的容量小區(qū)(波束)上發(fā)送，而無須在整個基站覆蓋范圍內(nèi)像廣播信道一樣在整個覆蓋小區(qū)內(nèi)發(fā)送。綜上，在整個覆蓋小區(qū)發(fā)送這些波束級別和用戶級別的控制信令將帶來：
1)波束級別的控制信令在覆蓋小區(qū)傳輸將帶來不必要的干擾和發(fā)送功率的損失
2)一個波束級別和用戶級別的控制信道在整個覆蓋小區(qū)傳輸，使得這些資源無法在多個波束小區(qū)中進行重復(fù)使用，只能競爭式使用，無法給足夠多的用戶發(fā)送控制信息，出現(xiàn)控制信令信道資源受限導(dǎo)致系統(tǒng)的整體傳輸容量和效率的降低。
本發(fā)明將提供一種控制與數(shù)據(jù)分離時物理控制信道高效發(fā)送的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明將解決控制與數(shù)據(jù)分離大框架下的控制信令傳輸方法，以避免簡單地控制信令在整個覆蓋小區(qū)發(fā)送帶來的如下問題：
1.波束級別的控制信令在覆蓋小區(qū)傳輸將帶來不必要的干擾和發(fā)送功率的損失。
2.控制信令在容量小區(qū)(波束)下發(fā)送時帶來的容量小區(qū)之間的干擾問題，從而造成容量小區(qū)之間的控制信令干擾每個波束里面的用戶的良好接收。
3.一個波束級別和用戶級別的控制信道在整個覆蓋小區(qū)傳輸，使得這些資源無法在多個波束小區(qū)中進行重復(fù)使用，只能競爭式使用，無法給足夠多的用戶發(fā)送控制信息，出現(xiàn)控制信令信道資源受限導(dǎo)致系統(tǒng)的整體傳輸容量和效率的降低。
這個方法也需要能盡量不更改終端用戶設(shè)備，保證現(xiàn)有的移動終端無須在標準協(xié)議和硬件上進行修改即可使用。即：所有的處理過程對于終端用戶設(shè)備是透明的。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種控制與數(shù)據(jù)分離的多波束天線系統(tǒng)的控制信令傳輸方法包括以下步驟：S1，對控制信令分類；基站級別控制信令即信令小區(qū)控制信令,波束級別的控制信令即容量小區(qū)控制信令和用戶級別的控制信令；S2，判斷用戶設(shè)備所處的容量小區(qū)，同時判別是否與其他容量小區(qū)重疊；S3，用戶相關(guān)的控制信令在容量小區(qū)上的資源分配和發(fā)送。
進一步地，所述信令小區(qū)控制信令包括物理廣播信道、物理多播信道、物理尋呼信道和公共導(dǎo)頻信號；所述容量小區(qū)控制信令和用戶級別的控制信令包括所述信令小區(qū)控制信令之外的所有控制信道。
進一步地，所述容量小區(qū)控制信令和用戶級別的控制信令包括物理層控制格式信道PCFICH、下行物理控制信道PDCCH、專用解調(diào)參考信號DMRS。
進一步地，所述容量小區(qū)的波束是大規(guī)模天線系統(tǒng)對于不同的天線陣元進行加權(quán)產(chǎn)生，所述信令小區(qū)的方向圖也是大規(guī)模天線系統(tǒng)對于不同的天線陣元加權(quán)獲得，只是所述容量小區(qū)和所述信令小區(qū)的加權(quán)系數(shù)不同，天線方向圖也不同；所述容量小區(qū)是小波束天線自己的固定方向圖構(gòu)成，這種情況下所述信令小區(qū)則是這幾個小波束方向圖加權(quán)獲得。
進一步地，所述步驟S2中判斷用戶設(shè)備所處的容量小區(qū)，同時判別是否與其他容量小區(qū)重疊，包括各個容量小區(qū)接收用戶設(shè)備的上行隨機接入信號，分析接收信號的隨機接入碼和用戶碼；多于一個波束接收到的隨機接入碼和用戶碼相同的信號，且它們與其中最強的信號差值的絕對值與預(yù)訂閾值比較時，功率差的絕對值小于該閾值，則該用戶設(shè)備處于該隨機接入碼和用戶碼相同的信號對應(yīng)波束及該波束的重疊區(qū)域，否則該用戶設(shè)備僅屬于該隨機接入碼和用戶碼相同的信號對應(yīng)波束范圍內(nèi)；而上述過程中該用戶設(shè)備使用的用戶碼和隨機接入碼的信號最強的小區(qū)為該用戶設(shè)備的容量小區(qū)。
進一步地，所述步驟S3用戶相關(guān)的控制信令在容量小區(qū)上的資源分配和發(fā)送，包括每個容量小區(qū)根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)情況和資源情況，明確需要為用戶分配的時頻資源和需采取的編碼調(diào)制方式，上述信息通過所述下行公共控制信道PDCCH發(fā)送給用戶終端；分配給非重疊區(qū)用戶的信息，由對應(yīng)波束小區(qū)的下行公共控制信道PDCCH單獨分配時頻資源進行傳輸；分配給重疊區(qū)用戶的下行公共控制信道PDCCH資源，則能夠分配給不在該重疊區(qū)域的其他用戶同時使用。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過區(qū)分覆蓋級控制信令、波束級控制信令和用戶級控制信令的方法，區(qū)別地在不同覆蓋范圍上進行發(fā)送，而并非簡單地控制信令在整個覆蓋小區(qū)發(fā)送。解決了這一簡單全部在基站范圍內(nèi)發(fā)送帶來的：不必要的干擾；不必要的功率消耗；控制信令容量的降低等問題。并對波束級和用戶級的控制信令提出了區(qū)分重疊區(qū)用戶和非重疊區(qū)用戶的方法，和各自的控制信令發(fā)送策略與方法。能夠?qū)⒖刂菩帕畹膫鬏斝实玫綐O大的提升。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例
一種控制與數(shù)據(jù)分離的多波束天線系統(tǒng)的控制信令傳輸方法:
步驟1：對控制信令進行分類：
(a)基站級別(信令小區(qū))控制信令：物理廣播信道、物理多播信道、物理尋呼信道、公共導(dǎo)頻信號；
(b)波束級別(容量小區(qū))和用戶級別的控制信令:a)之外的所有控制信道，如物理層控制格式信道(PCFICH)、下行物理控制信道(PDCCH)、專用解調(diào)參考信號(DMRS)等。
每個容量小區(qū)根據(jù)各自對于控制信令的要求，在協(xié)議規(guī)定的空間時間和頻率資源上發(fā)送各自相關(guān)的容量小區(qū)級的控制信令，物理層控制格式信道(PCFICH)、下行物理控制信道(PDCCH)、專用解調(diào)參考信號(DMRS)，這些容量小區(qū)級別的控制信令可以各自不同。這些容量小區(qū)的波束可以是大規(guī)模天線系統(tǒng)對于不同的天線陣元進行加權(quán)產(chǎn)生，而覆蓋小區(qū)的方向圖也為這些陣元加權(quán)獲得，只是容量小區(qū)和覆蓋小區(qū)的加權(quán)系數(shù)不一樣，天線方向圖也不一樣；容量小區(qū)也可以是小波束天線自己的固定方向圖構(gòu)成，這種情況下覆蓋小區(qū)則是這幾個小波束方向圖加權(quán)獲得。
步驟2：判斷用戶設(shè)備所處的容量小區(qū)，同時判別是否與其他容量小區(qū)重疊；各個容量小區(qū)(波束)接收用戶設(shè)備的上行隨機接入信號，分析接收信號的隨機接入碼和用戶碼。如果多于一個波束接收到的隨機接入碼和用戶碼相同的信號，而且它們與其中最強的信號差值的絕對值與預(yù)訂閾值比較時，功率差的絕對值小于該閾值，則該用戶設(shè)備處于該隨機接入碼和用戶碼相同的信號對應(yīng)波束及該波束的重疊區(qū)域，否則該用戶設(shè)備僅屬于該隨機接入碼和用戶碼相同的信號對應(yīng)波束范圍內(nèi)。而上述過程中該用戶設(shè)備使用的用戶碼和隨機接入碼的信號最強的小區(qū)為該用戶設(shè)備的容量小區(qū)。
用戶設(shè)備所處的容量小區(qū)可以通過分析上行隨機接入信號中的隨機接入碼和用戶碼進行判斷。設(shè)總波束數(shù)為M，用戶設(shè)備接收到的用戶碼和隨機接入碼的信號功率分別為{P1，P2，...，PM}，則用戶所處小區(qū)k滿足：
當用戶設(shè)備接收到來自不同波束的用戶碼和隨機接入碼的信號功率相近，如：
Pm≈Pn
則用戶處于波束小區(qū)m和n的重疊區(qū)域。
步驟3：：所述步驟S3用戶相關(guān)的控制信令在容量小區(qū)上的資源分配和發(fā)送，包括每個容量小區(qū)根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)情況和資源情況，明確需要為用戶分配的時頻資源和需采取的編碼調(diào)制方式，上述信息通過所述下行公共控制信道PDCCH發(fā)送給用戶終端；分配給非重疊區(qū)用戶的信息，由對應(yīng)波束小區(qū)的下行公共控制信道PDCCH單獨分配時頻資源進行傳輸；分配給重疊區(qū)用戶的下行公共控制信道PDCCH資源，則可以分配給不在該重疊區(qū)域的其他用戶同時使用。
選擇非重疊區(qū)的用戶的基本原則是計算非重疊區(qū)需要分配PDCCH調(diào)度資源用戶集合中與該重疊區(qū)用戶產(chǎn)生干擾最小的原則，或者其他合理的配對原則，如正交性原則、接收干擾最小原則、接收信號最大原則等均可。包括但不限于上述干擾最小配對原則。
本發(fā)明通過區(qū)分覆蓋級控制信令、波束級控制信令和用戶級控制信令的方法，區(qū)別地在不同覆蓋范圍上進行發(fā)送，而并非簡單地控制信令在整個覆蓋小區(qū)發(fā)送。解決了這一簡單全部在基站范圍內(nèi)發(fā)送帶來的：不必要的干擾；不必要的功率消耗；控制信令容量的降低等問題。并對波束級和用戶級的控制信令提出了區(qū)分重疊區(qū)用戶和非重疊區(qū)用戶的方法，和各自的控制信令發(fā)送策略與方法。能夠?qū)⒖刂菩帕畹膫鬏斝实玫綐O大的提升。