[发明专利]用于分布式天线移动通信系统的天线分簇方法

说明书

技术领域

本发明是一种用于分布式天线移动通信系统中天线分簇的方法，属于移动通信系统中无线资源管理研究领域。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，用户对数据率日益增长的要求和紧缺的频谱资源成为了无线通信的巨大挑战。下一代移动通信系统需要达到更高的频谱利用率，从而为大量用户提供高数据率的服务。近年来，分布式天线系统(DistributedAntenna System，DAS)引起了国内外的广泛关注。在分布式天线系统中，散布在小区各处的多个远端天线单元(Remote Antenna Unit，RAU)通过光纤连接到一个中央处理单元(Central Unit，CU)。这种系统结构能显著地提高天线到移动终端的信道质量，也有利于频率复用，提高频谱效率。

在分布式天线系统中，多个RAU同时同频地为多个用户进行服务，多个用户共享信道资源。在这种工作方式下，各对RAU/用户之间的子信道会相互干扰，即为互信道干扰。互信道干扰是影响分布式天线系统性能的主要因素。

一个小区内的各个RAU是通过一个CU相互连接并由CU集中控制的，这就为多个RAU与多个用户的协同通信创造了可能。通过多个RAU的协同通信，可以消除互信道干扰，进一步提高系统的性能。如果一个小区内的所有RAU都能够相互协同，是最理想的情况。在这种情况下，互信道干扰被完全消除。然而，在上行联合检测与下行联合预编码的处理过程中，运算复杂度会随着协同RAU数目的增加而迅速增大，从而大大增加系统的处理延时。因此，在实际系统应用中，尤其是在RAU的数目较多的情况下，一个小区内的所有RAU协同通信不现实。

一个合理的方法是将小区内的RAU分簇。分簇之后，由一个或多个RAU组成的天线簇相互独立地为部分用户服务，用户也相应地分成几个用户簇。在上行通信中，同一簇内的RAU对各接收天线的接收信号进行联合检测，可以消除其对应用户簇各用户间的上行互信道干扰。对于其他簇用户的发送信号，则将其视作干扰，即为簇间干扰。在下行通信中，同一簇内的RAU对发送给相应用户簇中各用户的发送信号进行联合预编码，可以消除簇内各用户间的下行互信道干扰。但是簇外RAU的发送信号，仍然会对用户造成簇间干扰。RAU的分簇协同可以有效地降低上行联合检测和下行联合预编码的算法复杂度和处理延时，其付出的代价是引入了簇间干扰，会在一定程度上影响系统的总体性能。

综上所述，多用户分布式天线系统的性能主要受到互信道干扰的影响。通过RAU的协同通信，可以消除或降低这种干扰，显著地提高系统性能。然而，在实际系统中，由于信令开销和联合处理复杂度的限制，协作RAU的数目受到限制。RAU分簇协同是一个合理的折中方法。

现有技术中，分布式天线系统的分簇算法主要有静态分簇和动态分簇两类。其中静态分簇算法简单易用，但是由于缺乏灵活性而性能较差。而动态分簇算法的分簇结果随着RAU和用户间的信道状况实时地变化，相比静态分簇算法而言较为灵活，能够显著地提高系统的总体性能。现有技术中的动态分簇算法存在的主要缺点包括：1)在分簇过程中，使用穷举搜索的方法找最佳分簇，每次搜索都需要计算信道容量，算法复杂度较高；2)簇的大小固定，RAU分簇的随机顺序有可能阻塞一些更好的分簇结果，其性能有待改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种能够提高移动通信系统信道和容量的低复杂度天线分簇方法，它能够根据RAU和用户间的实时信道状况动态地将RAU分簇，消除簇内干扰，提高系统性能。

一种用于分布式天线移动通信系统的天线分簇方法，是将相互干扰最大的RAU分在同一个簇，以获得较大的干扰消除增益；同时让对其他RAU干扰较小，且自身受到的干扰也较小的RAU单独成为一簇，以降低系统的复杂度；具体步骤包括：

1)初始分簇：所有远端天线单元RAU的天线各自选择所服务的用户；每个RAU的所有天线分为一簇，其对应的用户也分为一簇，得到初始分簇结果；

2)各RAU或用户周期性地测量实时信道状态信息，并将测量结果反馈给中央处理单元CU；

3)更新分簇：CU根据各用户与各RAU天线间的信道状态信息得到一个信号干扰矩阵SIM，以此作为再次分簇依据；然后按照信号干扰矩阵将满足条件的天线簇合并，得到最终分簇结果；具体步骤如下：