说明书一种LTE自适应信号发射系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种LTE自适应信号发射系统。
背景技术
LTE(Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，于2004 年12月在3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)和MIMO (Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出)等关键发射技术，显著增加了频 谱效率和数据发射速率(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下，理论下行最大 发射速率为201Mbps，除去信令开销后大概为140Mbps，但根据实际组网以及 终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbps，上行为50Mbps)，并支持 多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持 全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆 盖也显著提升。LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复 杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。LTE系统支持与其 他3GPP系统互操作。LTE系统有两种制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即频分双工LTE 系统和时分双工LTE系统，二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上(像 帧结构、时分设计、同步等)。FDD-LTE系统空口上下行发射采用一对对称的频 段接收和发射数据，而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上 发射，相对于FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。
然而在多通信终端LTE系统中，除了链路估计误差等与单通信终端LTE系 统共同存在的问题之外，多通信终端LTE系统本身还存在的多终端分集、终端 间干扰以及多终端调度等问题，这使得从单通信终端LTE系统分析中已经得到 的导频迭代估计和资源配置的最适合匹配关系并不适用于多通信终端LTE系统， 所以对于多通信终端LTE系统广播链路的导频迭代估计和资源配置的最适合匹 配关系是值得研究的。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的实施方式，提出了一种LTE自适应信号发射系统，所述系统 包括：导频信号功率确定单元、信号发射单元、链路估计单元、回馈单元以及 通信终端组选择单元，其中，
所述导频信号功率确定单元在链路瑞利衰落条件下，预设一个数据包内最 多发射符号数T大于基地台的发射天线数M，根据导频迭代估计与资源配置的 最适合匹配关系确定最适合导频信号功率
所述信号发射单元以所述最适合导频信号功率向只有一个接收天线 的通信终端发射M个导频信号；
所述链路估计单元利用对导频信号的接收矩阵进行链路估计；
所述回馈单元用于将链路估计结果返回基地台；
所述通信终端组选择单元基于预设系统中通信终端数K不小于基地台发射 天线数M，根据通信终端返回的通信终端链路信息，进行发射通信终端组的选 择；
所述信号发射单元还用于在本数据包内对于选定的M个发射通信终端以系 统数据功率Pd发射T-M个数据符号。
根据本发明的实施方式，所述根据导频迭代估计与资源配置的最适合匹配 关系确定最适合导频信号功率包括：
当一个数据包内最多发射符号数T满足M＜T＜2M-1时，最适合导频信号功 率 P τ opt = - η - η 2 + PT M η , ]]>
式中，P为统计均匀发射功率，过程参数发射 导频信号 { s 1 , s 2 , . . . , s M } = P τ opt 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 M × M M . ]]>
根据本发明的实施方式，所述根据导频迭代估计与资源配置的最适合匹配 关系确定最适合导频信号功率包括：
当一个数据包内最多发射符号数T满足T＝2M-1时，最适合导频信号功率 式中，P为统计均匀发射功率，过程参数发射导频信号 { s 1 , s 2 , . . . , s M } = P τ opt 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 M × M M . ]]>
根据本发明的实施方式，所述根据导频迭代估计与资源配置的最适合匹配 关系确定最适合导频信号功率包括：
当一个数据包内最多发射符号数T满足T＞2M时，最适合导频信号功率 P τ opt = - η + η 2 + PT M η , ]]>
式中，P为统计均匀发射功率，过程参数发射 导频信号 { s 1 , s 2 , . . . , s M } = P τ opt 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 M × M M . ]]>
根据本发明的实施方式，所述链路估计单元利用对导频信号的接收矩阵进 行链路估计包括：
设系统中通信终端数为K，其中的任一通信终端k的链路冲击响应为hk＝ [hk1，hk2，...，hkM]，高斯白噪声nk＝[nk1，nk2，...，nkM]，对于导频信号的接 收矩阵为：
[ y k 1 , y k 2 , . . . , y kM ] = h k { s 1 , . . . , s M } + n k = P τ opt [ h k 1 , h k 2 , . . . , h kM ] 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 + [ n k 1 , n k 2 , . . . , n kM ] ]]>
得到链路估计结果为通信终端k链路信息：
h k est = [ h k 1 ^ , h k 2 ^ , . . . , h kM ^ ] = 1 P τ opt [ y k 1 , y k 2 , . . . , y kM ] , ]]>
然后通过回馈单元将其返回基地台。
根据本发明的实施方式，所述通信终端组选择单元根据通信终端返回的通 信终端链路信息，进行发射通信终端组的选择，具体包括：
S1、初始化等待通信终端组Γ1＝{1，...，K}，选择第一个发射通信终端 设置发射通信终端标识号i＝2；
S2、调整等待通信终端组， Γ i = { k ∈ Γ 1 : h k est ( h π ( n ) est ) + | h k est ( h π ( n ) est ) + | < ϵ , 1 ≤ n ≤ i - 1 } , ]]>其中 ε＝0.4，表示第n个发射通信终端的链路信息；
S3、选择第i个发射通信终端
调整发射通信终端标识号i＝i+1；如果i＜M，执行S2；
S4、最终确定的发射通信终端组为{π(1)，...，π(M)}，选择出的发射通 信终端数和基地台发射天线数M相等；
根据本发明的实施方式，所述信号发射单元还用于在本数据包内对于选定 的M个发射通信终端以系统数据功率Pd发射T-M个数据符号，所述系统数据功 率 P d = PT - P τ opt M T - M . ]]>
本发明的LTE自适应信号发射系统，在考虑了多通信终端LTE系统链路估 计误差以及多通信终端环境的通信终端调度的基础上，按照多通信终端LTE容 量推导LTE链路的导频迭代估计和资源配置的最适合匹配关系，并采用最适合 导频信号功率发射与基地台发射天线数相等数量的导频信号并进行数据发射， 优化了链路估计的准确性，提高了LTE链路的吞吐性能。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制，而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的 部件。在附图中：
附图1示出了根据本发明实施方式的LTE自适应信号发射系统结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示 了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不 应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻 地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出了一种LTE自适应信号发射系统，如附图1 所示，所述系统包括：导频信号功率确定单元、信号发射单元、链路估计单元、 回馈单元以及通信终端组选择单元，其中，
所述导频信号功率确定单元在链路瑞利衰落条件下，预设一个数据包内最 多发射符号数T大于基地台的发射天线数M，根据导频迭代估计与资源配置的 最适合匹配关系确定最适合导频信号功率
所述信号发射单元以所述最适合导频信号功率向只有一个接收天线 的通信终端发射M个导频信号；
所述链路估计单元利用对导频信号的接收矩阵进行链路估计；
所述回馈单元用于将链路估计结果返回基地台；
所述通信终端组选择单元基于预设系统中通信终端数K不小于基地台发射 天线数M，根据通信终端返回的通信终端链路信息，进行发射通信终端组的选 择；
所述信号发射单元还用于在本数据包内对于选定的M个发射通信终端以系 统数据功率Pd发射T-M个数据符号。
根据本发明的实施方式，所述根据导频迭代估计与资源配置的最适合匹配 关系确定最适合导频信号功率包括：
当一个数据包内最多发射符号数T满足M＜T＜2M-1时，最适合导频信号功 率 P τ opt = - η - η 2 + PT M η , ]]>
式中，P为统计均匀发射功率，过程参数发射 导频信号 { s 1 , s 2 , . . . , s M } = P τ opt 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 M × M M . ]]>
当一个数据包内最多发射符号数T满足T＝2M-1时，最适合导频信号功率 式中，P为统计均匀发射功率，过程参数发射导频信号 { s 1 , s 2 , . . . , s M } = P τ opt 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 M × M M . ]]>
当一个数据包内最多发射符号数T满足T＞2M时，最适合导频信号功率 P τ opt = - η + η 2 + PT M η , ]]>
式中，P为统计均匀发射功率，过程参数发射 导频信号 { s 1 , s 2 , . . . , s M } = P τ opt 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 M × M M . ]]>
根据本发明的实施方式，所述链路估计单元利用对导频信号的接收矩阵进 行链路估计包括：
设系统中通信终端数为K，其中的任一通信终端k的链路冲击响应为hk＝ [hk1，hk2，...，hkM]，高斯白噪声nk＝[nk1，nk2，...，nkM]，对于导频信号的接 收矩阵为：
[ y k 1 , y k 2 , . . . , y kM ] = h k { s 1 , . . . , s M } + n k ]]>
= P τ opt [ h k 1 , h k 2 , . . . , h kM ] 1 0 · 0 0 1 · 0 · · · · 0 0 · 1 + [ n k 1 , n k 2 , . . . , n kM ] ]]>
得到链路估计结果为通信终端k链路信息：
h k est = [ h k 1 ^ , h k 2 ^ , . . . , h kM ^ ] = 1 P τ opt [ y k 1 , y k 2 , . . . , y kM ] , ]]>
然后通过回馈单元将其返回基地台。
根据本发明的实施方式，所述通信终端组选择单元根据通信终端返回的通 信终端链路信息，进行发射通信终端组的选择，具体包括：
S1、初始化等待通信终端组Γ1＝{1，...，K}，选择第一个发射通信终端 设置发射通信终端标识号i＝2；
S2、调整等待通信终端组， Γ i = { k ∈ Γ i : h k est ( h π ( n ) est ) + | h k est ( h π ( n ) est ) + | < ϵ , 1 ≤ n ≤ i - 1 } , ]]>其中 ε＝0.4，表示第n个发射通信终端的链路信息；
S3、选择第i个发射通信终端
调整发射通信终端标识号i＝i+1；如果i＜M，执行S2；
S4、最终确定的发射通信终端组为{π(1)，...，π(M)}，选择出的发射通 信终端数和基地台发射天线数M相等；
根据本发明的实施方式，所述信号发射单元还用于在本数据包内对于选定 的M个发射通信终端以系统数据功率Pd发射T-M个数据符号，所述系统数据功 率 P d = PT - P τ opt M T - M . ]]>
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应所述以权利要求的保护范围为准。