基于tdd蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法。建模過程中考慮了以下因素：導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。分析方法包括步驟：確定導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的參數(shù)化表達；利用干擾表達式，根據(jù)導(dǎo)頻同步情況及信道遮擋情況確定CSIT誤差表達式；通過CSIT誤差表達式，確定當某種因素成為影響CSIT精度的主導(dǎo)因素時所滿足的條件。本發(fā)明給出了CSIT誤差的參數(shù)化表達，因此可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，預(yù)測給定設(shè)計方案下的CSIT誤差情況。
【專利說明】基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，具體是基于時分雙工(TDD，Time Division Duplexing)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在多用戶MMO系統(tǒng)中，發(fā)射端信道狀態(tài)信息(CSIT，Channel State Informationat the Transmitter)對系統(tǒng)性能起重要影響。準確地建模CSIT誤差情況可以為后續(xù)的系統(tǒng)性能分析以及預(yù)編碼算法設(shè)計提供依據(jù)。在基于時分雙工的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，用戶(UE)周期性地發(fā)送上行導(dǎo)頻信號，基站通過對本小區(qū)用戶的導(dǎo)頻信號進行估計得到CSIT。在估計過程中，CSIT誤差主要由以下因素引起:由于導(dǎo)頻的發(fā)射是周期性的，因此CSIT的估計時間和CSIT的實際使用時間存在延遲；在導(dǎo)頻信道中，存在噪聲影響；在導(dǎo)頻發(fā)送過程中，相鄰小區(qū)的用戶和可能發(fā)送導(dǎo)頻信號，也可能發(fā)送數(shù)據(jù)信號，因此存在相鄰小區(qū)干擾。
[0003]為精確地對CSIT誤差進行建模，就需要同時考慮三種非理想因素的綜合作用情況。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中公開了Baolong Zhou, Lingge Jiang, Shengjie Zhao 和 Chen He 的文獻“BER Analysis of TDD Downlink Multiuser MIMO Systems with Imperfect ChannelState Information” (EURASIP JOURNAL ON WIRLESS COMMUNICATION AND NETWORKING,2011)。它提出了 TDD系統(tǒng)中同時包含延遲誤差和噪聲引起的估計誤差的建模方法。但是，模型中并沒有考慮導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的影響。為在多小區(qū)系統(tǒng)中使用該技術(shù)，需要對測量干擾與噪聲之和進行測量，作為等價噪聲帶入到誤差公式中。但是，針對干擾的測量只有在網(wǎng)絡(luò)運行的情況下才是可行的。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，無法得到干擾測量，也就無法使用該技術(shù)預(yù)測CSIT誤差，進而對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計進行指導(dǎo)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中公開了Abdulla Firag, Peter J.Smith, Himal A.Suraweera和 Arumugam Nallanathan 的 文 獻“Beamforming in Correlated MISO Systemswith Channel Estimation Error and Feedback Delay，， (in PROCEEDING OF IEEEGL0BEC0M，DECEMBER2011)，它在誤差表達式中加入了空間相關(guān)性的影響。但模型并沒有考慮導(dǎo)頻信道中的鄰區(qū)干擾問題。因此，也無法為多小區(qū)系統(tǒng)中CSIT誤差進行預(yù)測，從而指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中公開了Jubin Jose, Alexei Ashikhmin, Tomas L.Marzetta 和 SriramVishwanath 的文獻“Pilot Contamination and Precoding in Mult1-cell TDD Systems”(IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL.10, N0.8, AUGUST2011),這篇文獻中考慮了導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的問題。該技術(shù)簡化地認為干擾信號的功率與期望導(dǎo)頻信號功率呈固定比例。然而，隨著UE在小區(qū)內(nèi)的移動以及傳播環(huán)境的變化，干擾信號功率與期望信號的比例隨之改變。而固定比例假設(shè)并不能描述干擾信號功率與環(huán)境參數(shù)與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系，因此限制了模型的精度。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中公開了Tomas L.Marzetta 的文獻 “Noncooperative CellularWireless with Unlimited Numbers of Base Station Antenna，，( IEEE TRANSACTIONS ONCOMMUNICATIONS, VOL.9，N0.11，N0VEMBER2010)，這篇文章中考慮了導(dǎo)頻同步下的導(dǎo)頻干擾問題，并使用了固定比例假設(shè)。另外，該技術(shù)應(yīng)用的場景為大規(guī)模天線情況。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中公開了Fabio Fernandes, Alexei Ashikhmin 和 Tomas L.Marzetta 的文獻“ Inter-cell Interference in Noncooperative TDD Large Scale Antenna System，，(IEEE JOURANL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL.31，N0.2，F(xiàn)EBRUARY2011)，該技術(shù)增加考慮了導(dǎo)頻非同步的情況，但是其分析過程中考慮大規(guī)模天線場景，另外也沒有給出干擾功率的參數(shù)化表達。
[0009]綜上所述，在已有的CSIT誤差建模方法中，還沒有同時包含延遲誤差，由噪聲引起的估計誤差和由導(dǎo)頻干擾引起的估計誤差的綜合模型。在多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，如果使用只包含延遲和噪聲的模型，就需要對噪聲和干擾功率之和進行測量。這種測量只有當網(wǎng)絡(luò)處于運行狀態(tài)時才是可行的。因此，只包含延遲和噪聲的模型無法用來指導(dǎo)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計。為精確建模多小區(qū)系統(tǒng)中的CSIT誤差，就必須將相鄰小區(qū)干擾納入到模型中。而在相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻干擾建模方面，目前技術(shù)中的模型只是簡單地假設(shè)干擾功率與期望信號功率呈正t匕。這種簡化假設(shè)并不能反映環(huán)境參數(shù)及系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)對鄰區(qū)干擾的影響，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法。
[0011]本發(fā)明針對現(xiàn)有CSIT誤差模型的不足，提出了綜合三種非理想因素的綜合CSIT誤差模型。這三種非理想因素包括:導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。CSIT的獲取過程如下-M周期性地發(fā)射導(dǎo)頻信號，基站采用最小均放誤差(麗SE)的方法估計CSI。在服務(wù)小區(qū)UE發(fā)送導(dǎo)頻的過程中，相鄰小區(qū)UE可能同步地發(fā)送相同的上行導(dǎo)頻，即導(dǎo)頻同步情況，也可能發(fā)送上行數(shù)據(jù)或與服務(wù)小區(qū)不同的導(dǎo)頻序列，即導(dǎo)頻非同步情況。本發(fā)明針對兩種情況分別考慮。在導(dǎo)頻同步或非同步的情況下，干擾UE假設(shè)分布在服務(wù)小區(qū)以外，其位置假設(shè)服從泊松點過程。另外，本發(fā)明充分考慮了多種傳播環(huán)境組合。包括信道包含陰影遮擋及不包含陰影遮擋的情況。本發(fā)明采用干擾建模的方法替代了目前技術(shù)中干擾信號與期望信號呈正比的簡化假設(shè)，給出導(dǎo)頻干擾的參數(shù)化表達，并進一步得到了 CSIT誤差的參數(shù)化表達。因此，本發(fā)明能夠反映系統(tǒng)參數(shù)的變化對CSIT乃至系統(tǒng)性能的影響，從而指導(dǎo)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計和選取。
[0012]根據(jù)本發(fā)明提供的基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法，包括如下步驟:
[0013]步驟1:確定導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的統(tǒng)計分布，給出參數(shù)化表達的導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的表達式；
[0014]步驟2:針對導(dǎo)頻非同步的情況，根據(jù)信道的遮擋情況，利用導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的表達式，得到發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的表達式；
[0015]步驟3:針對導(dǎo)頻同步的情況，考慮傳播環(huán)境為無遮擋環(huán)境，利用導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的表達式，得到發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的參數(shù)化表達；
[0016]步驟4:利用發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的參數(shù)化表達，確定影響發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的關(guān)鍵因素。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟I具體包括如下子步驟:
[0018]步驟1.1:假設(shè)干擾用戶處在服務(wù)小區(qū)以外，干擾用戶的位置服從泊松點過程，對于單個干擾鏈路，干擾鏈路的統(tǒng)計特性并不具體給出，而用一般性的概率分布函數(shù)指代；
[0019]步驟1.2:在干擾用戶位置服從泊松點過程的情況下，得到導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的特征函數(shù)的表達式；
[0020]步驟1.3:利用相鄰小區(qū)干擾的特征函數(shù)的表達式，并根據(jù)累積量和特征函數(shù)的關(guān)系，得到相鄰小區(qū)干擾的累計量表達式；
[0021]步驟1.4:利用導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的一階累積量和二階累積量，并忽略高階累計量，對總干擾幅度的統(tǒng)計特性分布使用復(fù)高斯分布進行近似；
[0022]步驟1.5:步驟1.4中給出的復(fù)高斯分布由小區(qū)半徑、路損以及干擾用戶密度參數(shù)給出，步驟1.4所得到復(fù)高斯分布即為相鄰小區(qū)導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的參數(shù)化表達。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟2具體包括如下子步驟:
[0024]步驟2.1:在導(dǎo)頻周期中，用戶設(shè)備UE發(fā)送訓(xùn)練序列；同一小區(qū)中用戶設(shè)備UE所使用的訓(xùn)練序列彼此正交；確定基站接收序列的表達式，接收序列表達式中包含了噪聲和導(dǎo)頻干擾；
[0025]步驟2.2:基站使用期望UE的導(dǎo)頻序列，對接收到的導(dǎo)頻序列做相關(guān)濾波，得到相關(guān)濾波操作后的導(dǎo)頻信號表達式；
[0026]步驟2.3:根據(jù)相關(guān)濾波操作后的導(dǎo)頻信號，進行麗SE估計并將結(jié)果作為估計的CSIT ;在麗SE估計的過程中，基站跟蹤期望導(dǎo)頻信號的平均功率、以及噪聲與干擾的平均功率之和；通過此操作，得到MMSE估計的誤差表達式；
[0027]步驟2.4:根據(jù)麗SE估計下的誤差表達式，利用步驟I中得到的鄰區(qū)干擾的高斯近似，考慮傳播模型為路損與瑞利衰落，得到導(dǎo)頻信道中同時包含噪聲和相鄰小區(qū)干擾下的CSIT誤差表達式；
[0028]步驟2.5:考慮傳播模型為路損、瑞利衰落以及Gamma遮擋，采用同步驟2.4中的估計，得到CSIT誤差表達式；
[0029]步驟2.6:在步驟2.4和2.5中得到的同時包含噪聲和相鄰小區(qū)干擾的CSIT誤差公式中，加入延遲誤差的影響，得到同時包含三種非理想因素下的綜合誤差表達式；延遲誤差模型采用一階馬爾科夫模型描述；
[0030]其中，所述三種非理想因素為:導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。
[0031]優(yōu)選地，所述步驟3具體包括如下子步驟:
[0032]步驟3.1:在導(dǎo)頻周期中，用戶設(shè)備UE發(fā)送訓(xùn)練序列；同一小區(qū)中用戶設(shè)備UE所使用的訓(xùn)練序列彼此正交；確定基站接收序列的表達式，接收序列表達式中包含了噪聲和導(dǎo)頻干擾；
[0033]步驟3.2:利用期望UE的導(dǎo)頻序列對接收到的導(dǎo)頻序列做相關(guān)濾波，由于相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻序列與本小區(qū)導(dǎo)頻相同，因此相關(guān)濾波操作無法將期望導(dǎo)頻與干擾導(dǎo)頻分離；
[0034]步驟3.3:基站跟蹤期望導(dǎo)頻與干擾導(dǎo)頻之和的平均功率，以及噪聲的平均功率，并對相關(guān)濾波后的接收導(dǎo)頻信號進行麗SE估計作為CSIT ;通過此操作，得到麗SE估計下的誤差表達式；
[0035]步驟3.4:傳播環(huán)境為路損與瑞利衰落，得到導(dǎo)頻信道中同時包含噪聲和鄰區(qū)干擾下的CSIT誤差表達式；
[0036]步驟3.5:在步驟3.3和3.4中得到的同時包含噪聲和相鄰小區(qū)干擾的CSIT誤差公式中，加入延遲誤差的影響，得到同時包含三種非理想因素下的綜合誤差表達式；延遲誤差模型采用一階馬爾科夫模型描述；
[0037]其中，所述三種非理想因素為:導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。
[0038]優(yōu)選地，所述步驟4具體包括如下子步驟:
[0039]步驟4.1:給出主導(dǎo)非理想因素的定義，即當單獨考慮某一因素下的CSIT誤差與考慮所有因素下的CSIT誤差二者之比超過一固定閾值，則認為該因素是影響CSIT誤差關(guān)鍵的主導(dǎo)因素；
[0040]步驟4.2:在導(dǎo)頻非同步且信道無遮擋的環(huán)境中，利用單獨存在延遲誤差下的CSIT誤差表達式，再利用步驟2.6中得到的三種非理想因素作用下的CSIT誤差表達式，根據(jù)二者比值的參數(shù)化表達，對得到當延遲誤差成為主導(dǎo)因素時的條件表達式；
[0041]步驟4.3:在導(dǎo)頻非同步且信道無遮擋的環(huán)境中，利用單獨存在導(dǎo)頻信道噪聲下的CSIT誤差表達式，再利用步驟2.6中得到的三種非理想因素作用下的CSIT誤差表達式，根據(jù)二者比值的參數(shù)化表達，對得到當導(dǎo)頻信道中的噪聲成為主導(dǎo)因素時的條件表達式；
[0042]步驟4.4:在導(dǎo)頻非同步且信道無遮擋的環(huán)境中，利用單獨存在導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾下的CSIT誤差表達式，再利用步驟2.6中得到的三種非理想因素作用下的CSIT誤差表達式，根據(jù)二者比值的參數(shù)化表達，對得到當導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾成為主導(dǎo)因素時的條件表達式。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0044]本發(fā)明綜合考慮了延遲誤差，導(dǎo)頻信道噪聲和導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾對CSIT誤差的影響。在實際系統(tǒng)中，CSIT誤差是這些非理想因素綜合作用的結(jié)果。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的分析過程與實際物理過程更為吻合，因此提高了模型的精度。另外，本發(fā)明中的建模方法可以預(yù)測給定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計下的CSIT誤差，為網(wǎng)絡(luò)部署提供依據(jù)。更進一步地，本發(fā)明給出了主導(dǎo)因素條件，根據(jù)給定的環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，可以判斷影響CSIT誤差的關(guān)鍵因素。找出影響誤差的關(guān)鍵后，網(wǎng)絡(luò)運營商可以以此選定合適的魯棒性傳輸策略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0046]圖1為本發(fā)明中干擾UE的位置分布示意圖；
[0047]圖2為本發(fā)明中CSIT估計的基本流程；
[0048]圖3為本發(fā)明方案及對比方案在不同噪聲功率下總的CSIT誤差對比圖；
[0049]圖4為本發(fā)明方案及對比方案在不同服務(wù)小區(qū)UE位置下總的CSIT誤差對比圖；
[0050]圖5為本發(fā)明方案及對比方案在不同信道相關(guān)系數(shù)下總的CSIT誤差對比圖；[0051]圖6為本發(fā)明方案中導(dǎo)頻同步情況對CSIT誤差的影響圖；
[0052]圖7為本發(fā)明方案中傳播環(huán)境中的遮擋效應(yīng)情況對CSIT誤差的影響圖。
【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0054]本發(fā)明提供了一種時分雙工(TDD)機制下，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射端信道狀態(tài)信息(CSIT)的誤差建模方法。建模過程中考慮了以下因素:導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。分析方法包括步驟:確定導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的參數(shù)化表達；利用干擾表達式，根據(jù)導(dǎo)頻同步情況及信道遮擋情況確定CSIT誤差表達式；通過CSIT誤差表達式，確定當某種因素成為影響CSIT精度的主導(dǎo)因素時所滿足的條件。本發(fā)明給出了 CSIT誤差的參數(shù)化表達，因此可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，預(yù)測給定設(shè)計方案下的CSIT誤差情況。
[0055]本發(fā)明將問題分解為下面的幾個子問題進行解決:導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾建模，不同導(dǎo)頻同步情況及信道傳播環(huán)境下的CSIT誤差參數(shù)化表達，影響CSIT誤差關(guān)鍵因素的判定條件。其中:
[0056]在導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾建模階段，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)標準中的上下行配置情況，導(dǎo)頻信道只受到上行干擾。干擾用戶分布在服務(wù)小區(qū)以外。服務(wù)小區(qū)內(nèi)的用戶采用正交的導(dǎo)頻序列，因此沒有小區(qū)內(nèi)干擾。干擾用戶的位置隨機分布。干擾用戶的位置假設(shè)滿足泊松點過程。基站處總的干擾幅度為各個干擾用戶產(chǎn)生的干擾信號幅度的疊加。利用現(xiàn)有技術(shù)中對服從泊松點過程的隨機變量求和的特征函數(shù)公式，可得到總干擾幅度的n階累積量。利用其中的前兩階累積量，可以得到總干擾幅度概率分布的復(fù)高斯近似。
[0057]在不同導(dǎo)頻同步情況及信道傳播環(huán)境下的CSIT誤差參數(shù)化表達階段，本發(fā)明分別得到每種情況下的CSIT表達式。服務(wù)小區(qū)UE周期性地發(fā)送導(dǎo)頻信號。在此期間，對于導(dǎo)頻非同步的情況，相鄰小區(qū)的UE可能發(fā)送數(shù)據(jù)信號，也可能發(fā)送導(dǎo)頻信號。并且相對服務(wù)小區(qū)的導(dǎo)頻序列，相鄰小區(qū)UE發(fā)送的導(dǎo)頻序列是隨機的。在導(dǎo)頻非同步情況，本發(fā)明考慮了兩種信道傳播環(huán)境。一種環(huán)境為路損+瑞利衰落模型。另一環(huán)境考慮了遮擋的影響，為路損+瑞利衰落+Gamma遮擋模型。針對導(dǎo)頻同步的情況，則認為相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻發(fā)送過程與本小區(qū)同步進行，并且各小區(qū)的導(dǎo)頻序列配置相同。導(dǎo)頻同步下的信道傳播模型考慮為路損+瑞利衰落。在以上各情況中，基站采用MMSE估計得到信道狀態(tài)，根據(jù)不同情況下干擾導(dǎo)頻和期望導(dǎo)頻的功率表達式，再利用MMSE估計的誤差公式可以得到對應(yīng)的CSIT參數(shù)化表達。
[0058]在確定影響CSIT誤差關(guān)鍵因素的判定條件階段，定義CSIT的主導(dǎo)因素為:當僅包含某種特定非理想因素情況下的CSIT誤差與所有因素綜合作用下的誤差，若二者比值超過給定閾值，則認為該因素為影響CSIT誤差的關(guān)鍵。根據(jù)上述定義，并利用上一階段中得到的不同情況下的CSIT誤差的參數(shù)化表達，可得到當某種非理想因素成為主導(dǎo)因素的判定條件。主導(dǎo)因素判定條件可以幫助網(wǎng)絡(luò)運營商了解影響CSIT誤差的關(guān)鍵因素，從而為選擇合適的魯棒性傳輸方案提供依據(jù)。
[0059]具體地，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟:
[0060]步驟(1)導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的高斯近似
[0061]在導(dǎo)頻信道中，導(dǎo)頻干擾來自于相鄰小區(qū)的上行通信。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)標準“3GPPTSG RAN:TS36.211vll.2.0E-UTRA:Physical Channels and Modulation”，在 TDD 系統(tǒng)的上下行配置中，各小區(qū)應(yīng)采用相同的上下行配置。因此，在服務(wù)小區(qū)基站發(fā)送上行導(dǎo)頻時，其他小區(qū)應(yīng)處于上行通信中。在服務(wù)小區(qū)中，不同UE采用彼此正交的導(dǎo)頻序列，因此沒有小區(qū)內(nèi)干擾。干擾UE分布在服務(wù)小區(qū)以外，其位置分布假設(shè)服從泊松點過程。泊松點過程是指，在任意給定的區(qū)域內(nèi)(除服務(wù)小區(qū)外)，干擾用戶的個數(shù)為隨機變量并服從泊松分布。泊松分布的系數(shù)與干擾用戶密度成正比。不失一般性地，選取服務(wù)小區(qū)中某一對收發(fā)天線之間的信道估計過程進行分析。干擾UE和所選取UE的位置分布可參考附圖1。其中，R為小區(qū)半徑，Ra為所選取的UE與服務(wù)小區(qū)基站的距離。導(dǎo)頻信道中總干擾的幅度為各UE天線上產(chǎn)生的干擾信號幅度的疊加?？偢蓴_的幅度可表達為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:確定導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的統(tǒng)計分布，給出參數(shù)化表達的導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的表達式； 步驟2:針對導(dǎo)頻非同步的情況，根據(jù)信道的遮擋情況，利用導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的表達式，得到發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的表達式； 步驟3:針對導(dǎo)頻同步的情況，考慮傳播環(huán)境為無遮擋環(huán)境，利用導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的表達式，得到發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的參數(shù)化表達； 步驟4:利用發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的參數(shù)化表達，確定影響發(fā)射端信道狀態(tài)信息CSIT誤差的關(guān)鍵因素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法，其特征在于，所述步驟I具體包括如下子步驟: 步驟1.1:假設(shè)干擾用戶處在服務(wù)小區(qū)以外，干擾用戶的位置服從泊松點過程，對于單個干擾鏈路，干擾鏈路的統(tǒng)計特性用一般性的概率分布函數(shù)指代； 步驟1.2:在干擾用戶位置服從泊松點過程的情況下，得到導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的特征函數(shù)的表達式； 步驟1.3:利用相鄰小區(qū)干擾的特征函數(shù)的表達式，并根據(jù)累積量和特征函數(shù)的關(guān)系，得到相鄰小區(qū)干擾的累計量表達式； 步驟1.4:利用導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾的一階累積量和二階累積量，并忽略高階累計量，對總干擾幅度的統(tǒng)計特性分布使用復(fù)高斯分布進行近似； 步驟1.5:步驟1.4中給出的復(fù)高斯分布由小區(qū)半徑、路損以及干擾用戶密度參數(shù)給出，步驟1.4所得到復(fù)高斯分布即為相鄰小區(qū)導(dǎo)頻干擾統(tǒng)計特性的參數(shù)化表達。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法，其特征在于，所述步驟2具體包括如下子步驟: 步驟2.1:在導(dǎo)頻周期中，用戶設(shè)備UE發(fā)送訓(xùn)練序列；同一小區(qū)中用戶設(shè)備UE所使用的訓(xùn)練序列彼此正交；確定基站接收序列的表達式，接收序列表達式中包含了噪聲和導(dǎo)頻干擾； 步驟2.2:基站使用期望UE的導(dǎo)頻序列，對接收到的導(dǎo)頻序列做相關(guān)濾波，得到相關(guān)濾波操作后的導(dǎo)頻信號表達式； 步驟2.3:根據(jù)相關(guān)濾波操作后的導(dǎo)頻信號，進行MMSE估計并將結(jié)果作為估計的CSIT ；在MMSE估計的過程中，基站跟蹤期望導(dǎo)頻信號的平均功率、以及噪聲與干擾的平均功率之和；通過此操作，得到麗SE估計的誤差表達式； 步驟2.4:根據(jù)麗SE估計下的誤差表達式，利用步驟I中得到的鄰區(qū)干擾的高斯近似，考慮傳播模型為路損與瑞利衰落，得到導(dǎo)頻信道中同時包含噪聲和相鄰小區(qū)干擾下的CSIT誤差表達式； 步驟2.5:考慮傳播模型為路損、瑞利衰落以及Gamma遮擋，采用同步驟2.4中的估計，得到CSIT誤差表達式； 步驟2.6:在步驟2.4和2.5中得到的同時包含噪聲和相鄰小區(qū)干擾的CSIT誤差公式中，加入延遲誤差的影響，得到同時包含三種非理想因素下的綜合誤差表達式；延遲誤差模型采用一階馬爾科夫模型描述； 其中，所述三種非理想因素為:導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法，其特征在于，所述步驟3具體包括如下子步驟: 步驟3.1:在導(dǎo)頻周期中，用戶設(shè)備UE發(fā)送訓(xùn)練序列；同一小區(qū)中用戶設(shè)備UE所使用的訓(xùn)練序列彼此正交；確定基站接收序列的表達式，接收序列表達式中包含了噪聲和導(dǎo)頻干擾； 步驟3.2:利用期望UE的導(dǎo)頻序列對接收到的導(dǎo)頻序列做相關(guān)濾波，由于相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻序列與本小區(qū)導(dǎo)頻相同，因此相關(guān)濾波操作無法將期望導(dǎo)頻與干擾導(dǎo)頻分離； 步驟3.3:基站跟蹤期望導(dǎo)頻與干擾導(dǎo)頻之和的平均功率，以及噪聲的平均功率，并對相關(guān)濾波后的接收導(dǎo)頻信號進行麗SE估計作為CSIT ;通過此操作，得到麗SE估計下的誤差表達式； 步驟3.4:傳播環(huán)境為路損與瑞利衰落，得到導(dǎo)頻信道中同時包含噪聲和鄰區(qū)干擾下的CSIT誤差表達式； 步驟3.5:在步驟3.3和3.4中得到的同時包含噪聲和相鄰小區(qū)干擾的CSIT誤差公式中，加入延遲誤差的影響，得到同時包含三種非理想因素下的綜合誤差表達式；延遲誤差模型采用一階馬爾科夫模型描述； 其中，所述三種非理想因素為:導(dǎo)頻發(fā)射周期引起的延遲，導(dǎo)頻信道中的噪聲以及導(dǎo)頻信道中的相鄰小區(qū)干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于TDD蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端信道狀態(tài)信息的誤差建模方法，其特征在于，所述步驟4具體包括如下子步驟: 步驟4.1:給出主導(dǎo)非理想因素的定義，即當單獨考慮某一因素下的CSIT誤差與考慮所有因素下的CSIT誤差二者之比超過一固定閾值，則認為該因素是影響CSIT誤差關(guān)鍵的主導(dǎo)因素； 步驟4.2:在導(dǎo)頻非同步且信道無遮擋的環(huán)境中，利用單獨存在延遲誤差下的CSIT誤差表達式，再利用步驟2.6中得到的三種非理想因素作用下的CSIT誤差表達式，根據(jù)二者比值的參數(shù)化表達，對得到當延遲誤差成為主導(dǎo)因素時的條件表達式； 步驟4.3:在導(dǎo)頻非同步且信道無遮擋的環(huán)境中，利用單獨存在導(dǎo)頻信道噪聲下的CSIT誤差表達式，再利用步驟2.6中得到的三種非理想因素作用下的CSIT誤差表達式，根據(jù)二者比值的參數(shù)化表達，對得到當導(dǎo)頻信道中的噪聲成為主導(dǎo)因素時的條件表達式； 步驟4.4:在導(dǎo)頻非同步且信道無遮擋的環(huán)境中，利用單獨存在導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾下的CSIT誤差表達式，再利用步驟2.6中得到的三種非理想因素作用下的CSIT誤差表達式，根據(jù)二者比值的參數(shù)化表達，對得到當導(dǎo)頻信道中相鄰小區(qū)干擾成為主導(dǎo)因素時的條件表達式。
【文檔編號】H04B17/00GK103731218SQ201310582676
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】襲奇, 何晨, 蔣鈴鴿 申請人:上海交通大學(xué)