TD-LTE邏輯小區(qū)中的區(qū)域聯(lián)合檢測

王敬人，王勇，彭曦

（上海貝爾股份有限公司，上海 201206）

TD_LTE的室內(nèi)邏輯小區(qū)的技術(shù)使得原來的多個(gè)小區(qū)覆蓋捆綁成一個(gè)邏輯小區(qū)，用戶在邏輯小區(qū)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無縫切換，并實(shí)現(xiàn)資源的完全共享，相當(dāng)于將原來物理小區(qū)的資源進(jìn)行了多倍的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于準(zhǔn)確有效的檢測用戶在哪個(gè)物理小區(qū)區(qū)域，也就是用戶用哪些RRH實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)的接入，本文以多信道的聯(lián)合檢測技術(shù)為基礎(chǔ)詳細(xì)的分析了區(qū)域檢測技術(shù)在室內(nèi)邏輯小區(qū)覆蓋中的應(yīng)用。

1 邏輯小區(qū)概述

1.1 邏輯小區(qū)覆蓋概述

邏輯小區(qū)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要指RRH的分布結(jié)構(gòu)，邏輯小區(qū)應(yīng)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩種:鏈?zhǔn)胶铜h(huán)式。

鏈?zhǔn)? 各個(gè)RRH并排排列。主要應(yīng)用場景為有鐵路線旁，多層建筑室內(nèi)覆蓋。

環(huán)式：各個(gè)RRH均勻環(huán)形排布。主要應(yīng)用場景為低密度，散布均勻的社區(qū)。

1.2 邏輯小區(qū)的實(shí)現(xiàn)原理

在邏輯小區(qū)中，各個(gè)RRH分別覆蓋一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，各個(gè)區(qū)域具有空間分離性，只在區(qū)域的邊緣才會(huì)有聯(lián)合覆蓋以增強(qiáng)小區(qū)邊緣的信號(hào)強(qiáng)度。

對(duì)于UL，各個(gè)區(qū)域的RRH接收到空口信號(hào)經(jīng)解調(diào)后再通過組合器進(jìn)行組合后進(jìn)行解碼處理，并將檢測處理的RRH 區(qū)域信息發(fā)送到L2/L3各個(gè)模塊進(jìn)行處理；對(duì)于DL，調(diào)度時(shí)根據(jù)UE所處的區(qū)域信息進(jìn)行區(qū)分，然后連同區(qū)域信息發(fā)送L1進(jìn)行編碼處理，L1在編碼完成后由多播模塊分發(fā)到對(duì)應(yīng)的RRH進(jìn)行調(diào)制并發(fā)送到空口。

1.3 邏輯小區(qū)中的檢測技術(shù)

對(duì)于邏輯小區(qū)的覆蓋處理，由于在接收數(shù)據(jù)時(shí)針對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的天線數(shù)據(jù)進(jìn)行上行合并處理，因此在進(jìn)行UE處理天線數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)用戶駐留的區(qū)域進(jìn)行檢測，然后用檢測到的區(qū)域信息對(duì)用戶天線數(shù)據(jù)分離以進(jìn)行信道估計(jì)，信道均衡，信道質(zhì)量等處理；同時(shí)還需要記錄下區(qū)域信息提供給下行發(fā)送，用來進(jìn)行下行發(fā)送的分組處理，以保證用戶數(shù)據(jù)只在用戶駐留的區(qū)域進(jìn)行發(fā)送，因此及時(shí)準(zhǔn)確檢測出UE所在區(qū)域并對(duì)UE的天線數(shù)據(jù)進(jìn)行分離處理是關(guān)鍵，尤其是對(duì)處于小區(qū)邊緣且有多個(gè)區(qū)域重疊覆蓋的UE檢測處理顯得更為重要。

UE天線數(shù)據(jù)分離處理，需要根據(jù)不同的信道而采用不同的處理方法, SRS按照RRH獨(dú)立接收，相同的資源會(huì)按區(qū)域進(jìn)行區(qū)分，不同的UE不會(huì)共用資源；PUCCH和PUSCH同一個(gè)資源可能被多UE復(fù)用，需要根據(jù)用戶的不同選擇性的接收，因此采取的檢測方法也不盡相同。

2 單信道區(qū)域檢測方法

2.1 SRS信道檢測

對(duì)于SRS信道而言，不同用戶的數(shù)據(jù)經(jīng)過DFT和IDFT處理之后發(fā)送到空口，不同區(qū)域的用戶SRS信號(hào)由組合器進(jìn)行處理，然后發(fā)送到L1進(jìn)行解調(diào)處理；eNode B這側(cè)，天線數(shù)據(jù)在經(jīng)過FFT和IDFT處理之后，可以根據(jù)分配給用戶的cycle shift將用戶數(shù)據(jù)分離出來，但是這個(gè)時(shí)候還沒有用戶的區(qū)域信息，需要對(duì)每個(gè)區(qū)域上的用戶功率進(jìn)行計(jì)算處理，然后通過功率進(jìn)行對(duì)比分析，如果用戶在某一兩個(gè)區(qū)域上的功率值明顯比別的區(qū)域功率大，則可認(rèn)為這個(gè)區(qū)域是用戶所在區(qū)域。

具體處理過程為：

（1）對(duì)于組合之后的天線數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT和IDFT處理，假設(shè)用戶在所有區(qū)域都有信號(hào)，根據(jù)用戶的cycle shift在所有區(qū)域上進(jìn)行用戶天線數(shù)據(jù)分離處理。

（2）計(jì)算不同區(qū)域上的用戶功率。

（3） 比較不同區(qū)域上的用戶并找出最大的區(qū)域功率，然后比較各個(gè)區(qū)域的功率和最大的區(qū)域功率差值，找出用戶存在的區(qū)域。

2.2 PUC信道檢測

PUC的信道檢測通過解調(diào)參考信號(hào)DMRS的能量估計(jì)，對(duì)于PUC信道而言，用戶由不同的參考信號(hào)循環(huán)移位及正交碼分，在相同的區(qū)域內(nèi)不同的用戶會(huì)共享相同的物理資源。因此對(duì)于eNode B而言，需要在天線數(shù)據(jù)在經(jīng)過FFT和IDFT處理之后，根據(jù)用戶循環(huán)移位及正交碼將用戶DMRS數(shù)據(jù)分離出來，計(jì)算各區(qū)域內(nèi)的功率，然后進(jìn)行區(qū)域功率比較，檢測出PUC信道估計(jì)的UE駐留的區(qū)域。駐留區(qū)域檢測方法同SRS Step 3。

2.3 PUS信道檢測

對(duì)于PUS信道，由于在區(qū)域資源對(duì)于用戶獨(dú)享，所以用戶數(shù)據(jù)的分離相對(duì)比較簡單，在經(jīng)過FFT之后，配合調(diào)度消息將用戶的天線數(shù)據(jù)分離出來，然后和SRS一樣計(jì)算各區(qū)域功率比較即可計(jì)算出UE駐留的區(qū)域。

3 邏輯小區(qū)內(nèi)用戶區(qū)域信息的聯(lián)合檢測

3.1 單信道檢測和聯(lián)合檢測的比較

對(duì)于邏輯小區(qū)覆蓋的小區(qū)而言，相同用戶通過不同信道檢測處理得到的駐留區(qū)域應(yīng)該是一致的，因此理論上當(dāng)進(jìn)行用戶區(qū)域檢測時(shí)采用一個(gè)信道的檢測結(jié)果，然后通知到其他信道，直接將這個(gè)區(qū)域信息進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)分離即可；但是由于各個(gè)信道的特性不一致，受干擾反應(yīng)的情況也不一樣，因此不同信道的檢測方法各有缺點(diǎn)，不一定能夠正確檢測出用戶當(dāng)前駐留的區(qū)域信息。下面是各信道檢測的分析情況：

（1）PUC信道：由于信道進(jìn)行了碼分，在同一載頻資源上的用戶數(shù)較多，而且信道資源單一，容易受到其它用戶或者信道環(huán)境的干擾。

（2）PUS 信道：不同調(diào)度的用戶資源數(shù)差異比較大，而且調(diào)度的頻率也不確定，因此檢測結(jié)果不穩(wěn)定，當(dāng)調(diào)度頻率高，載頻資源數(shù)比較多的情況下檢測準(zhǔn)確率高，但是調(diào)度頻率低，調(diào)度載頻資源比較少時(shí)候不能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測用戶區(qū)域信息。

（3）SRS信道：在用戶采取寬帶SRS時(shí)，載頻資源數(shù)較多，受干擾較少，但是對(duì)于子帶SRS的情況載頻資源數(shù)較少，檢測結(jié)果也不理想。

信道聯(lián)合檢測方案的主要思想是在信道檢測的過程中綜合考慮PUC、SRS、PUS這3個(gè)上行信道上的功率情況，將各信道功率進(jìn)行聯(lián)合比較，這樣能夠使檢測過程對(duì)不同信道情況，不同的檢測場景的反應(yīng)比較穩(wěn)定，增強(qiáng)了信道檢測的準(zhǔn)確率，是比較理想有效的檢測方法。

3.2 信道聯(lián)合檢測方案

信道檢測主要是通過檢測區(qū)域中的各個(gè)信道功率情況，對(duì)不同區(qū)域的信道功率進(jìn)行比對(duì)，從而可以確認(rèn)用戶駐留的區(qū)域，但是對(duì)于信道功率的統(tǒng)計(jì)受信號(hào)出現(xiàn)頻率，信號(hào)載頻多少的影響，對(duì)于出現(xiàn)頻率高，載頻多的情況檢測效率比較高，反之檢測可能受干擾，噪聲的影響比較大，將各個(gè)信道功率進(jìn)行聯(lián)合統(tǒng)計(jì)能夠分擔(dān)各個(gè)信道的不足，使總的可統(tǒng)計(jì)載頻數(shù)大幅增加，檢測信號(hào)出現(xiàn)的頻率也相應(yīng)提高，因此檢測的準(zhǔn)確率也更高。

但是由于各個(gè)信道的出現(xiàn)頻率和可使用的載頻數(shù)也完全不同，因此在進(jìn)行信道聯(lián)合檢測之前需要考慮各信道信號(hào)出現(xiàn)的頻率和載頻數(shù)。

4 聯(lián)合檢測的仿真效果

我們采用AWGN信道，在TD-LTE Configuration 1，20MHz的情況下采用如下的UE配置進(jìn)行聯(lián)合檢測算法和各信道分別檢測的比較：

（1）SRS周期5ms，96PRB；

（2）PUCCH 1b；

（3）PUSCH 96PRB。

圖1 信噪比和差錯(cuò)率的關(guān)系

由圖1可以看出，各信道檢測不同區(qū)域的錯(cuò)誤概率和其實(shí)際占據(jù)的子載波數(shù)成反比，而聯(lián)合檢測算法則能帶來額外增益。

5 總結(jié)

在TD-LTE中，邏輯小區(qū)的覆蓋技術(shù)推廣能夠使LTE中多天線小區(qū)的應(yīng)用更加廣泛，同一套硬件配置可以按照需求的不同完成單小區(qū)多天線或者兩天線多區(qū)域的覆蓋，在邏輯小區(qū)覆蓋上可以使得覆蓋范圍和承載數(shù)據(jù)量比原來的物理小區(qū)有了幾倍的增長；但是在這其中用戶區(qū)域的檢測和數(shù)據(jù)分離是這項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)，多信道聯(lián)合檢測技術(shù)的應(yīng)用可以使得檢測成功率和穩(wěn)定度方面有了很大的提升，為邏輯小區(qū)覆蓋技術(shù)的應(yīng)用和推廣打下了可靠的基礎(chǔ)。