专利名称：一种基于自适应波束赋形的时隙分配方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，尤其是指一种基于自适应波束赋形的时隙分 配方法及装置。
背景技术：
时分同步码分多址(TD-SCDMA， Time Division Synchronous Code Division Multiple Access )技术是由我国提出的第三代移动通信技术标准，具有系统容量 大、频谱利用率高、抗干扰能力强等特点，是建设第三代移动通信网络系统的 优选方案。在实际的应用中，TD-SCDMA系统使用了多种先进的技术，其中，智能天 线(SA， Smart Antenna)技术是TD-SCDMA系统中的核心技术之一，已应用 于多载波TD-SCDMA系统中的基站之上。
智能天线技术是目前发展迅速的一项新技术，主要可分为波束切换智能天 线:汰术和自适应阵列智能天线技术。其中，自适应阵列智能天线是由一系列天 线阵元组成的天线阵列，该天线阵列可利用自适应波束赋形技术，才艮据目标用 户的波达角(DOA, Direction Of Arrival)选择适当的权值来调整天线阵元的信 号分配，改变天线阵列的方向图(即以入射角为横坐标、以入射角所对应的输 出增益为纵坐标所作的图)，使得天线阵列在目标用户的来波方向形成天线阵列 方向图的主瓣(或主波束)，增强目标用户的接收信号；同时在干扰信号的方向 上形成低增益旁瓣或零陷，降低或抵消干扰信号对目标用户信号的干扰，并使 非目标用户受到的干扰最小，甚至为零，从而达到充分高效利用目标用户信号 并删除或抑制千拔/f言号的目的。
具体来说，在上述智能天线技术中的波束赋形技术中， 一般将在不同的
来波方向^上的天线阵列的阵列方向向量设为V(^);而对于某具体用户来 说，该用户到达波的方向向量由其波达角"确定，即为V(")。在实际应用 中，由于每一个用户的来波方向都不同，因此不同用户的信号之间可能会相 互造成一定干扰。为了尽可能地消除上述的干扰，智能天线将根据每一个用 户的波达角，通过一定的算法，例如最大信号准则，为每一个用户计算出一 个特定的权值矢量W7,其中T为矢量的转置；然后，根据上述天线阵列的 阵列方向向量和计算出的用户权值，可得到波达角为"的用户的方向图函
数
<formula>formula see original document page 6</formula>(1)
在TD-SCDMA系统中，从实用性和性能的角度来看，目前智能天线阵 列以采用均匀圆阵的排列方式为主。均匀圓阵的排列方式是将7V个(例如8 个，16个等)完全相同的天线阵元均匀地分布在一个半径为R的圆上，组 成一个天线阵列。因此，在排列成上述均勻圆阵的情况下，可根据上述的方 向图函数及最大信号准则，得到天线阵列在方位角为"的方向上的波束的赋 形增益函数(单位为dBi):
1<formula>formula see original document page 6</formula>(2)
其中，0《0S2;r， 7V为天线阵元的数目，A为波长，/ = -1,且假设上 述智能天线中相邻天线阵元的间隔距离为0.5 则^=8时，圆阵半径 i =0.6533 2 。
通过给上述智能天线在不同方向上的波束赋予不同的赋形增益函数，使 得智能天线可通过用户空间位置的不同来区分不同用户，提供有效的天线发 送、接收模式来跟踪用户，为用户所在的方向提供最大的增益，同时抑制其 他用户的干扰。
但是，在TD-SCDMA系统中，当位于同一载频、同一时隙的两个用户与
同 一个智能天线在空间方向上的间隔角度较小，或者该智能天线分别指向上述 两个用户的主瓣部分完全重合时，这两个用户的信号将相互给对方的信号造成
较大的干扰。同时，由于对用户的DOA估计存在误差，因此仅仅通过两个用 户的方位角的角度差并不能很好地反映这两个用户给彼此造成的千扰；此外， 考虑到旁瓣和零陷的存在，因此当这两个用户的方位角的角度差越大时，它们 彼此之间所造成的干扰也并不一定越小。在现有技术中，用于解决上述问题的 一般办法是将这两个用户分配到不同的时隙中。
因此，当新接入用户接入到TD-SCDMA系统中时， 一般都需要由基站通 过时隙分配方法来为新接入用户选择合适的时隙。而如果所使用的时隙分配方 法不理想，将使得新接入用户与系统中已接入用户之间的干扰增加，从而导致 整个系统容量的损失。
为了降低新接入用户与系统中已接入用户之间的干扰， 一般的方法是充分 利用智能天线的特性进行时隙分配。在文献1 (昆仑，李世鹤，张中兆， 一种 对TD-SCDMA系统动态信道分配方法的改进，通信技术，总第137期，2003 年第5期)中提出了一种小区分区的方法，该方法通过引入网络规划的思想， 动态的确立几个具有相同或相似干扰强度的时隙，然后将这几个时隙按方位角 划分。当有新用户提出信道需求时，可首先测量用户方位，然后按照时隙的方 位划分分配相应的时隙信道，从而较有效地抵消部分干扰。而在文献2 ( Lei Jin; Bing Wang; Ping Zhang， "A novel TD-SCDMA fast DCA algorithm based on the positions of users," Communications and Information Technology, 2005. ISCIT 2005. IEEE International Symposium on , vol.2, no.pp. 864- 867, 12-14 Oct. 2005 )中，U'J 提出了一种利用智能天线去克服交叉时隙的干扰的方法。然而，由于上述方法 中都没有考虑到用户的移动性，因此上述方法对用户的位置信息比较敏感；而 且使用上述的方法后，系统容量的损失较大，且上述方法的实现也较为困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于自适应波束赋形的时隙分配方
法及装置，从而将新接入用户分配到合适的待接入时隙中去。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的 一种基于自适应波束赋形的时隙分配方法，该方法包括'
A、 选择至少一个备选时隙；
B、 根据赋形增益函数或阵列方向向量计算备选时隙中的所有已接入用 户与新接入用户的表示彼此之间的干扰大小的相关系数；
C、 根据所述相关系数为新接入用户从所述备选时隙中选择一个时隙作 为待接入时隙。
本发明的实施例还提供了 一种基于自适应波束赋形的时隙分配装置，该装 置包括构造模块、计算模块和选择模块；
所述构造模块与计算模块相连接，用于根据新接入用户的业务类型选择至 少一个备选时隙，将所选择的备选时隙作为时隙集合，并将所述的时隙集合发 送给计算模块；
所述计算模块与构造模块和选择模块相连接，用于根据所输入的赋形增益 函数或阵列方向向量计算所接收到的时隙集合中表示已接入用户与新接入用户 彼此之间的干扰大小的相关系数，并将相关系数和时隙集合发送给选择模块； 所述选择模块根据接收到的相关系数从时隙集合中选择接入时隙。 综上可知，本发明的实施例提供了一种基于自适应波束赋形的时隙分配方 法及装置，通过对相关系数的计算为新接入用户选择待接入时隙，从而将新接 入用户加入到已接入用户与新接入用户的相互干扰最小的备选时隙中去，有效 地降低了新接入用户与系统中已接入用户之间的干扰，达到了使同一时隙中的 用户在空间方位上分散分布的目的，因此能提高系统的实际容量和用户的服务 质量；此外，由于考虑到了新接入用户和时隙中已接入用户的累计干扰，而使 用了平均相关系数来选择时隙，因此本发明的实施例所提供的时隙分配方法及 装置对用户的方位角信息估计误差并不敏感，所以对用户的位置信息敏感度不 高，并且实现方式也比较简单。
图1为本发明实施例中时隙分配方法的总流程图。
图2为本发明实施例中时隙选择方法的流程图。 图3为本发明实施例中时隙分配装置的结构图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附 图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明的实施例提供了 一种基于自适应波束赋形的时隙分配方法，该方 法首先根据新接入用户的业务类型选择至少 一个时隙，然后根据同 一时隙中 所有已接入用户与新接入用户的赋形增益函数或阵列方向向量来计算备选 时隙中的已接入用户与新接入用户的相关系数，然后根据相关系数为新接入 用户从所述备选时隙中选择相关系数的平均值最小的备选时隙作为待接入 时隙。
图1为本发明实施例中时隙分配方法的总流程图。如图l所示，本发明 实施例中的时隙分配方法包括以下步骤
步骤IOI，根据新接入用户类型，获得时隙集合S。即先根据新接入用 户的业务类型，例如语音业务、64kbps数据业务，128kbps数据业务等，从 码资源可以满足所述新接入用户的业务需求的时隙中选择合适的时隙作为 备选时隙，然后将所选择出来的备选时隙组成一个时隙集合S。如果时隙集 合S为空集，即找不到合适的时隙时，则系统将拒绝新接入用户接入。
步骤102,从时隙集合S中为新接入用户选择待接入时隙。即#4居一定 的时隙选择方法从时隙集合S中选择适合新接入用户的时隙，作为待接入时 隙。所述的时隙选择方法将在随后的实施例中进行详细的说明。
步骤103,为新接入用户进行接入控制。即判断新接入用户是否满足接 入控制条件，如果满足条件，则为新接入用户进行接入控制；如果不满足条 件，则拒绝新接入用户接入。所述的接入控制条件可以为本领域中常用的接
入控制条件。
步骤104,为接入的新接入用户分配功率，进行功率控制。
通过上述的步骤101 ~步骤104,可为新接入用户完成时隙的分配。 在上述的步骤102中，需要根据时隙选择方法来为新接入用户选择待接 入时隙。以下，将结合图2以及实施例对所述的时隙选择方法进行详细的介
绍,
图2为本发明实施例中时隙选择方法的流程图。如图2所示，本发明实 施例中的时隙选择方法包括以下步骤
步骤201，求出时隙集合S中每一个时隙中的所有已接入用户与新接入 用户的相关系数。
本步骤中所述的相关系数(也可称之为正交因子)可以通过赋形增益函 数或阵列方向向量来获得，分别称之为赋形增益相关系数或阵列方向相关系 数。以下将以时隙集合S中的第y个时隙为例，分别对两种方法进行描述。
1 )利用赋形增益函数计算同 一时隙中的所有已接入用户与新接入用户 的赋形增益相关系数。
以时隙集合s中的第y个时隙为例，设在第7个时隙中已接入《个用户， 设第y个时隙中的第/个用户的赋形增益函数为g("力,-)，其中",.,为基站 的智能天线对第y个时隙中的第/个用户赋形后的波束的方位角，将^作为
积分变量；设新接入用户的赋形增益函数为g( 其中"，为基站的
智能天线对新接入用户赋形后的波束的方位角；此时jfi设具有理想的doa 估计的情况，即智能天线对新接入用户赋形后的波束的方位角与新接入用户 的波达方向角相同。因此，可将新接入用户与第乂个时隙中的第/个用户的 赋形增益相关系数c力.定义为
力.<formula>formula see original document page 10</formula>(3)
上述赋形增益相关系数c力.可用来表示新接入用户与第_/个时隙中的第
个用户之间的干扰的大小，即当C力.较大时，则表示干扰较大；当C力较小时， 则表示干扰较小。
依此类推，可求出新接入用户与第_/个时隙中的所有已接入用户的赋形 增益相关系数，并进一步可求出新接入用户与时隙集合S中的所有时隙中的 所有已接入用户的赋形增益相关系数。
2)利用阵列方向向量计算同 一时隙中的所有已接入用户与新接入用户 的阵列方向相关系数。
同理，以时隙集合S中的第y个时隙为例，设在第y个时隙中已接入用 户的数目为《；设第y个时隙中的第/个用户的阵列方向向量为V("》)，其 中",.,为第j'个时隙中的第z'个用户的波达方向角；设新接入用户的阵列方向 向量为V(""，)，其中" ，为新接入用户信号的波达方向角。
因此，可将新接入用户与第y个时隙中的第Z个用户的阵列方向相关系 数G,定义为
由于阵列方向向量为离散的变量，因此在本实施例的公式(4)中使用 的不是积分的计算方式，而是内积的计算方式，用符号"<>"表示。上述 阵列方向相关系数C》.也可用来表示新接入用户与第乂个时隙中的第/个用户 之间的干扰的大小，即当C力.较大时，则表示干扰较大；当Cy,.较小时，则表 示干扰较小。
依此类推，可求出新接入用户与第y'个时隙中的所有已接入用户的阵列 方向相关系数，并进一步可求出新接入用户与时隙集合S中的所有时隙中的 所有已接入用户的阵列方向相关系数。
上述的赋形增益相关系数和阵列方向相关系数可统称为相关系数。根据 上述的对相关系数的定义可知，当相关系数较小时，则用户之间的相互干扰 较小；而当相关系数较大时，则用户之间的相互干扰也较大。因此，为减小
新接入用户与系统中已接入用户之间的干扰，应选择一个新接入用户与时隙 中所有已接入用户之间的相关系数都较小的时隙来作为待接入时隙。
步骤202,根据同 一 时隙中所有的相关系数求该时隙的平均相关系数。
以时隙集合s中的第y个时隙为例，通过对第y个时隙中的所有用户与 新接入用户的相关系数(即赋形增益相关系数或阵列方向相关系数)求平均 值，可以得到第y个时隙中的所有用户与新接入用户的平均相关系数，即<formula>formula see original document page 12</formula> (5)
依此类推，可以得到时隙集合S中每个时隙的平均相关系数，这些平均 相关系数的集合可用(CJ表示，其中/=1， 2， ...， M, M为时隙集合S中所包 含的时隙的数目。
通过计算上述的平均相关系数，可以用所计算的平均相关系数的大小来 表示同 一时隙中所有用户与新接入用户间的干扰的大小即平均相关系数的 数值大，则表示同一时隙中所有用户与新接入用户间的干扰的大；反之，则 表示同 一时隙中所有用户与新接入用户间的干扰的小。
在本发明的实施例中，可通过上述的求平均值的方法计算所述相关系数 的平均值，也可用其它的计算平均值的方法，例如利用方差求平均值、利用 加权求平均值等方法来计算所述相关系数的平均值。
步骤203，从时隙集合S中选择平均相关系数最小的时隙作为新接入用 户的祠-接入时隙。
即从时隙集合S中选择满足下式条件的时隙作为新接入用户的待接入 时隙
<formula>formula see original document page 12</formula> (6)
其中，n^n(Cj表示从集合《C/〉中选出数值最小的平均相关系数，arg为
一种运算符号，表示将所有/中的使得C/最小的那个/的值赋值给变量L 根据变量A的值即可在时隙集合S中选择合适的时隙，即第A:个时隙作为新
接入用户的待接入时隙。
通过上述的步骤201 -203，可从时隙集合S中选择一个平均相关系数 最小的时隙作为新接入用户的待接入时隙，从而使得新接入用户与待接入时 隙中已接入的用户之间的相互干扰最小。
本发明的实施例中还提供了 一种基于自适应波束赋形的时隙分配方法 及装置。图3为本发明实施例中时隙分配装置的结构图。如图3所示，本发 明实施例中的时隙分配装置300包括构造模块301、计算模块302和选择 模块303。所述构造模块301与计算模块302相连接，用于根据新接入用户 的业务类型选择至少一个备选时隙，构造时隙集合S，并将构造的时隙集合 S发送诶计算模块302;所述计算模块302与选择模块303相连接，用于根 据输入的用户数据(即赋形增益函数或阵列方向向量)计算所接收到的时隙 集合S中的所有已接入用户与新接入用户的表示彼此之间的干扰大小的相 关系数，并将计算所得的相关系数和时隙集合S发送给选择模块303;所述 选择模块303根据接收到的相关系数从时隙集合S中选择接入时隙。
所述的选择模块303还包括均值模块304和选取模块305，其中，均值 模块分别与计算模块302和选取模块305相连接，用于根据从计算模块302 接收到的相关系数和时隙集合S计算时隙集合S中各时隙中相关系数的平 均值，并将时隙集合S和计算的平均值发送给选取模块305;选取模块305 根据接收到的时隙集合S和平均值选择接入时隙。
在本发明的实施例中，可通过上述的求平均值的方法计算所述相关系数 的平均值，也可用其它的计算平均值的方法，例如利用方差求平均值、利用 加权求平均值等方法来计算所述相关系数的平均值。
上述时隙分配装置300中还可包括接入控制模块306和功率控制模块 307。其中，所述接入控制模块306分别与选择模块303和功率控制模块307 相连接，用于根据从选择模块303中得到的所选择的接入时隙，为新接入用 户作接入控制，然后发送接入控制完成信号给功率控制模块307;所述功率 控制模块307根据接收到的接入控制完成信号，对接入的新接入用户进行功
率控制。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护 范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种基于自适应波束赋形的时隙分配方法，其特征在于，该方法包括A、选择至少一个备选时隙；B、根据赋形增益函数或阵列方向向量计算备选时隙中的所有已接入用户与新接入用户的表示彼此之间的干扰大小的相关系数；C、根据所述相关系数为新接入用户从所述备选时隙中选择一个时隙作为待接入时隙。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括 Cl、分别计算各备选时隙中相关系数的平均值；C2 、选择相关系数的平均值最小的备选时隙作为新接入用户的待接入时隙。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括 根据新接入用户的业务类型选择至少 一个备选时隙，所述备选时隙中的码资源满足新接入用户的需求。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当根据赋形增益函数计 算所述相关系数时，所述步骤B中的相关系数按照以下公式计算<formula>formula see original document page 2</formula>其中，C力.为赋形增益相关系数，为对新接入用户赋形后的波束的 方位角；0为来波方向；G(" ew，-)为新接入用户的赋形增益函数；"》为 对第j'个时隙中的第/个用户赋形后的波束的方位角；G("》,<^)为第_/个时 隙中的第/个用户的赋形增益函数。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当根据阵列方向向量计 算所述相关系数时，所述步骤B中的相关系数按照以下公式计算 <formula>formula see original document page 3</formula>其中，C,.,为阵列方向相关系数，""^为对新接入用户赋形后的波束的方位角；V(^eJ为新接入用户的阵列方向向量；"力为对第y个时隙中的第 /个用户赋形后的波束的方位角；V("》)为第7'个时隙中的第/个用户的阵列 方向向量。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括D、 为新接入用户进行接入控制；E、 为新接入用户分配功率，进行功率控制。
7、 一种基于自适应波束赋形的时隙分配装置，其特征在于，该装置包括 构造模块、计算模块和选择模块；所述构造模块与计算模块相连接，用于根据新接入用户的业务类型选择至 少一个备选时隙，将所选择的备选时隙作为时隙集合，并将所述的时隙集合发送给计算模块；所述计算模块与构造模块和选择模块相连接，用于根据所输入的赋形增益 函数或阵列方向向量计算所接收到的时隙集合中表示已接入用户与新接入用户彼此之间的干扰大小的相关系数，并将相关系数和时隙集合发送给选择模块； 所述选择才莫块根据接收到的相关系数从时隙集合中选择接入时隙。
8、 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述选择模块还包括均值 模块和选取模块；所述均值模块分别与计算模块和选取模块相连接，用于根据从计算模块接 收到的相关系数和时隙集合计算时隙集合中各时隙中相关系数的平均值，并将时隙集合和计算的平均值发送给选^^莫块；所述选取模块，用于根据接收到的时隙集合和平均值选择接入时隙。
9、 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括接入控制模 块和功率控制模块；所述接入控制模块分别与选择模块和功率控制模块相连接，用于根据从选 择模块中得到的所选择的待接入时隙，为新接入用户作接入控制，然后将接入控制完成信号发送给功率控制模块；所述功率控制模块根接收到的接入控制完成信号，对接入的新接入用户进行功率控制。
全文摘要
本发明的实施例公开了一种基于自适应波束赋形的时隙分配方法，该方法包括A.选择至少一个备选时隙；B.根据赋形增益函数或阵列方向向量计算备选时隙中的所有已接入用户与新接入用户的表示彼此之间的干扰大小的相关系数；C.根据所述相关系数为新接入用户从所述备选时隙中选择一个时隙作为待接入时隙。本发明的实施例还公开了一种基于自适应波束赋形的时隙分配装置，该装置包括计算模块和选择模块。通过本发明实施例所提供的时隙分配方法和装置，可有效降低新接入用户与系统中已接入用户之间的干扰，提高系统的实际容量和用户的服务质量。
文档编号H04J13/00GK101340220SQ20071011825
公开日2009年1月7日 申请日期2007年7月3日 优先权日2007年7月3日
发明者沈沉沉, 王俊波, 进 胥, 明 陈 申请人:鼎桥通信技术有限公司