一种基于基站间协作的物理下行控制信道干扰消除方法

摘要

本发明公开了一种基于基站间协作的物理下行控制信道干扰消除方法，应用于无线蜂窝移动通信系统中，蜂窝小区的用户设备通过对物理下行控制信道(PDCCH)的信噪比(SINR)进行估计，来判断当前干扰的严重情况，并根据情况选择传统的干扰消除方法或者基于基站间协作的干扰消除算法。对于基于基站间协作的控制信道干扰消除算法，首先由基站或用户设备确定干扰基站，基站和干扰基站之间通过X2或S1接口交互物理下行控制信道的控制信息以及信道状态，最后由基站设备通过特定的时频来发送给该用户设备，并进行更为精准的干扰消除，保障干扰严重情况下的正常调度，提高系统性能。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别的，本发明涉及一种适用于LTE无线通信系统中 同频组网情况下基于宏基站间协作的控制信道干扰消除方法。

背景技术

随着行业的发展和技术的进步，各类无线通信系统均致力于提升系统性能，以满足不 断增长的性能需求。现如今所广泛推广使用的无线通信系统为长期演进系统，即LTE(Long  Term Evolution)系统。

由于LTE系统各个信道采用的抗干扰技术和系统设计余量不尽相同，因此不同信道的 同频组网能力也不同。另外，不同信道收到同频干扰的后果也是不同的。在LTE系统中，物 理下行控制信道(PDCCH，Physical Downlink Control Channel)用于传输上下行的调度控 制信息(DCI，Downlink Control Information)，决定物理上行数据信道(PDUSH，Physical  Downlink Shared Channel)和物理下行数据信道(PDSCH，Physical Downlink Shared  Channel)的资源分配、调频类型和传输模式等控制信息。根据其作用域不同，物理下行控 制信道承载信息区分公共控制信息(公共搜索空间搜索)和专用控制信息(专用搜寻空间)。

当物理下行控制信道受到同频干扰时，如导致接收错误或延时过大时，由于控制信道 在传输信令的过程中没有重传机制，将会对整个上、下行的通信造成严重影响。LTE系统采 用正交频分多址(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)分配通信信 道，可以为同步信号、广播信道、参考符号等重要的专用信道分配专用的时间和频率资源(这 些信道总是在特定的符号和子载波传输)，使本小区的同步信号、广播信道、参考符号只分 别受到其他小区同类信道的干扰，而不会受到其他类型信道的干扰。

现有技术针对小区间信号干扰的问题做出了很多尝试，然而，仍然存在着如下问题：

一方面，现有的信号干扰处理方法多采用干扰协调技术对小区各区域的频谱进行调配， 导致频谱效率不能达到最高，且干扰协调技术在实际部署中受到诸多限制，可能成为LTE 系统在进一步演进时的瓶颈；另一方面，针对控制信道上的干扰消除的研究较少，现有的干 扰消除的方案需要通过服务基站从干扰基站处获得相关的配置信息，并通过配置信息进行干 扰处理，整体方案复杂度较高，为系统增加了不必要的负担，导致无法获得较好的干扰消除 效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种轻小便捷且精度较高的测量精度的 水平高差测量架及测量装置，更加适合实际建筑结构检测的工作需要。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

本发明的目的在于提供一种LTE无线通信系统中同频组网情况下宏基站小区间物理下 行控制信道(PDCCH)的干扰消除方法。

本发明包括以下步骤：

1)用户设备(UE，User Equipment)对物理下行控制信道(PDCCH)的信噪比(SINR， Signal to Interference plus Noise Ratio)估计，与初始设定的信噪比(SINR)阈值进 行比较，判断干扰严重程度。大于该信噪比(SINR)阈值，采用常规干扰消除算法；小于该 信噪比(SINR)阈值，说明此时小区间干扰情况较为严重，采用基于基站之间协作的方式进 行干扰消除。

在步骤1)中，所述信噪比(SINR)阈值可以以物理下行控制信道(PDCCH)能否正常 解调为判断标准，根据小区覆盖的具体要求来设定。

在步骤1)中，所述常规干扰消除算法，可以为干扰抑制合并技术(IRC，Interference  Rejection Combining)或者为串行干扰消除技术，所述干扰抑制合并技术是LTE系统中用 来进行小区间干扰消除的技术，属于空间分集合并技术的一种；所述串行干扰消除是一种基 于反馈的非线性检测技术，主要通过逐层检测进行更为精确的干扰重构。

在步骤1)中，所述常规干扰消除和基于基站之间协作的方式进行干扰消除的切换可由 用户设备(UE)控制，并由用户设备(UE)通知相应的基站进行切换，完成信息交互、发送 等步骤；也可由基站设备控制，并由基站设备通知相应的用户设备进行切换，完成接收信号 的干扰消除步骤。

2)服务基站确定干扰基站。服务基站确定对用户设备造成主要干扰的相邻基站，以便 后续与该相邻基站进行交互。服务基站根据定位服务，确定用户设备的位置，并根据该位置 以及所部署的无线网络的拓扑结构确定干扰小区；或根据用户设备上报其检测的相邻小区或 部分相邻小区的相关干扰信息，确定干扰小区。

在步骤2)中，所述定位服务位于用户设备侧，分为基于GPS的定位，和基于移动运营 网基站的定位。

3)服务基站和干扰基站之间交互信息。可通过S1接口或X2接口。考虑到X2接口数 据交互的时延，可将基站交互信息在MAC层处理后通过网络层或数据链路层物理连接的接口 进行交互。

在步骤3)中，S1接口为第三代移动通信技术规范机构3GPP中定义的基站与分组核心 网(EPC)之间的通讯接口，X2接口为第三代移动通信技术规范机构3GPP中定义的一种基 站与基站间的逻辑接口。

在步骤3)中，所述交互信息为干扰基站发送用户设备的物理下行控制信道(PDCCH) 信息及相应的信道状态。

4)服务基站向用户设备(UE)发送交互信息。为了使用户设备(UE)能够正确接收该 交互信息，可通过特定时频进行发送。该特定时频至少需要满足干扰较小或抗干扰能力较强。

在步骤4)中，基站通过特定时频发送信息的传输控制位于基站侧控制模块，该控制模 块主要功能为：调度可用时频，保障交互信息不受邻小区特定时频和业务信道、控制信道信 息的干扰。

5)用户设备(UE)根据交互信息进行干扰消除。接收端收到干扰基站的相关信息后， 对信息进行处理，包括干扰信息的重构，干扰消除结果的对比等。

在步骤4)中，用户设备根据基站发来的干扰基站的相关信息，尽可能准确的重构干扰 信号：

$y_i=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{H}_i{x}_i$

其中，y_i表示所重构的第i个干扰基站的干扰信号，N表示干扰基站的个数，H_i表示 交互信息中第i个干扰基站的物理下行控制信道(PDCCH)的信道矩阵，x_i表示交互信息中 第i个干扰基站的物理下行控制信道(PDCCH)上的调度控制信息(DCI)。

本发明的有益效果是：能够灵活地通过估计物理下行控制信道(PDCCH)的信噪比 (SINR)，并根据系统对小区覆盖、控制信息的具体要求来判断当前干扰的严重情况，从而 采取复杂度较低且极易实现的传统干扰消除算法或者复杂度高但消除性能良好的基于基站 协作进行干扰消除的方案。本发明提出的基于基站协作进行干扰消除的方案，基站之间交互 的是重构干扰所需要的直接信息，避免了信息在后续处理和恢复过程中造成的误差，能够更 为精准的重构出干扰信息，从而达到更好的干扰消除效果。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种基于基站间协作 的物理下行控制信道干扰消除方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的逻辑框图。

具体实施方式

实施例

为了使本发明的目的、方案和优点能够更加清楚，以下实施例将结合附图对本发明作 详细描述。

本发明的一种基于基站间协作的物理下行控制信道干扰消除方法，如图1所示：

步骤101，根据接收端对物理下行控制信道(PDCCH)的信噪比(SINR)估算，物理下 行控制信道(PDCCH)的信噪比(SINR)计算方法可参考：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{PDCCH}}={\mathrm{SINR}}_{\mathrm{CQI}}+10\log \left(\frac{{\mathrm{EPRE}}_{\mathrm{PDCCH}}}{{\mathrm{EPRE}}_{\mathrm{PDSCH}}}\right)$

其中，SINR_PDCCH为物理下行控制信道的信噪比，SINR_CQI为链路级接口得到的物理下 行数据信道解调估计所得信噪比，EPRE_PDCCH为物理下行控制信道上的最小时频资源单位的 平均能量强度，EPRE_PDSCH为物理下行数据信道上的最小时频资源单位的平均能量强度。

步骤102，将估算所得信噪比(SINR)与事先设置好的阈值进行比较，判断干扰严重程 度。信噪比(SINR)大于该阈值，采用常规干扰消除算法，如干扰抑制合并算法(IRC)或 串行干扰消除算法；信噪比(SINR)小于该阈值，说明此时干扰情况严重，则采用基于基站 之间信息交互的方式进行干扰消除。关于信噪比(SINR)的判断与处理方式的切换由用户设 备(UE)或服务基站控制。

干扰的程度可以以物理下行控制信道(PDCCH)能否正常解调为判断标准，信噪比(SINR) 的阈值根据小区覆盖的具体要求来设定。小区信号覆盖要求为95％时，控制信道信噪比 (SINR)需要大于-5dB；小区信号覆盖要求为98％时，控制信道信噪比(SINR)需要大于6.7dB。 因此，在小区95％的覆盖要求下，可将信噪比(SINR)阈值设置为-5dB，当物理下行控制信 道(PDCCH)的信噪比(SINR)估计值大于-5dB时，采用排序串行干扰消除算法或球形译码 算法进行干扰消除。当物理下行控制信道(PDCCH)的信噪比(SINR)估计值小于-5dB时， 说明此时干扰情况比较严重，采用基于基站之间信息交互的方式进行干扰消除。

步骤201，确定干扰基站。服务基站需要根据用户所在的位置，确定潜在的干扰小区， 从而和该潜在干扰小区的基站进行信息交互。基站确定干扰小区的方法有两种：

(1)基站可利用GPS定位服务，确定用户设备的所在位置，从而根据该位置点所部署 的无线网络的拓扑结构确定干扰小区；

(2)用户设备检测各个相邻小区或部分相邻小区的干扰相关信息，汇报给对应的基站， 基站根据该干扰相关信息确定干扰小区。

步骤301，服务基站与干扰基站之间交互信息。交互的信息主要为干扰基站所发送的物 理下行控制信道(PDCCH)的控制信息及信道状态。由于基站侧并不能直接对下行信道状态 进行测量或估计，物理下行控制信道状态可按照下述方法进行获取：对于TDD双工系统，在 信道相干时间内可以认为上下信道具有互易性，干扰基站可以利用其接收到的信息进行信道 估计，并根据其互易性来估计下行信道的信道状态信息。对于FDD双工系统，下行信道状态 可通过用户设备(UE)的信息反馈获得。用户设备(UE)的反馈方式可采用显示反馈，直接 反馈信道的状态信息；也可采用隐式反馈，经用户设备(UE)的适当处理后，反馈给eNB 一个信道状态指示(CQI，channel quality indicator)。

目标基站与干扰基站通过S1接口或X2接口交互信息。考虑到基站通过X2接口交互信 息时产生的数据交互时延(X2接口的典型时延范围在10到20毫秒之间，包括eNB内部处 理时延、节点切换和路由时延，节点之间的传输时延)，可通过MAC层处理交互信息后上报 给网络层或数据链路层物理连接的接口进行交互。

步骤302，服务基站通过特定时频向用户设备(UE)发送交互信息。为了使用户设备(UE) 能在干扰严重的情况下正确接收来自基站的交互信息，需要采用特定的时频进行发送，该特 定时频至少需要满足干扰较小或抗干扰能力较强。下行近似空白子帧(ABS，Almost Blank  Subframe)可作为传输信道之一。

所述近似空白子帧(ABS)是异构网络为了缓解位于范围扩张域的用户受到的干扰问题， 将部分子帧配置为“近似空白子帧”，对于一些受到宏基站严重干扰扩张域中的用户，通过 在这些近似空白子帧(ABS)上调度，可以减少这些用户控制信道上受到的干扰。在R10中， X2信令能够以位图的形式指示哪个子帧配置了近似空白子帧，在R11中，相邻两个宏小区 可采用不同的近似空白子帧(ABS)配置，从而可以避免近似空白子帧(ABS)的干扰。因此， 可以考虑让宏基站利用空余的近似空白子帧向它所服务的控制信道受到干扰的用户设备 (UE)发送交互的信息。具体实施方法为：

对近似空白子帧(ABS)进行半静态配置，即宏基站/低功率节点的位图在一段时间内 保持不变，一段时间后会发生改变。配置方案为：标记(N/M,K,pattern_type)中N/M是空 白率，M是总子帧数，N是总子帧中近似空白子帧(ABS)数，K是N个近似空白子帧(ABS) 中连续子帧数，配置类型可以为ABS或MBSFN，用于表示数据域是否有物理下行控制信道 (PDCCH)传输，子帧从0号开始。当基站需要通过近似空白子帧(ABS)进行交互信息的发 送时，将相应子帧中的类型标记为ABS，基站中的控制模块用于进行传输控制和协调，保证 相邻小区配置ABS的子帧不会产生冲突和碰撞。

步骤401，用户设备(UE)进行干扰消除。下行链路接收信号包含了期望信号、噪声信 号和干扰信号，可以表示为：

$y=H_0{x}_d+\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{H}_i{x}_i+n$

其中，H₀x_d表示期望信号，表示重构的干扰信号，n表示噪声，N表示干扰小 区的个数。

根据上述式可以看出，若能通过基站之间信息的交互，得到干扰基站的发送信息x和 信道状态H，接收端即可完成干扰消除，且性能应更好。

接收端收到干扰基站的相关信息后，对信息进行处理，包括干扰信息的损耗，干扰消 除结果的对比等。用户设备(UE)进行控制信道干扰消除这一技术在本领域中是熟知的，本 发明在此不再赘述。

可以看出，相比于常规的干扰消除技术，本方案解决了不同严重程度干扰的消除，尤 其适用于解决异构环境中，由于基站间功率的不平衡及一些封闭签约用户组(CSG，Closed  Subscriber Group)小区的存在而带来的干扰问题。

步骤501，信噪比(SINR)大于预设阈值时，通过常规干扰消除算法进行干扰消除，可 以为干扰抑制合并技术(IRC，Interference Rejection Combining)或者为串行干扰消除 技术，所述干扰抑制合并技术是LTE系统中用来进行小区间干扰消除的技术，属于空间分集 合并技术的一种；所述串行干扰消除是一种基于反馈的非线性检测技术，主要通过逐层检测 进行更为精确的干扰重构。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基于基站间协作的物理下行控制信道干扰 消除方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任 何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。