CN102832983B - 信号发送方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号发送方法及基站，应用于波束成形系统，其中，信号发送方法包括：基站在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取基站内所有用户在时刻p’的RSSI值；根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户；在时刻p’，在同一信道上向用户p和与用户p配对的用户发送信号。通过本发明，解决波束成形系统的系统容量有限的问题，进而达到了提升波束成形系统的系统容量，增强产品竞争力的效果。

Description

信号发送方法及基站

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种波束成形系统的信号发送方法及基站。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，智能天线作为其中的关键技术一直受到大家的广泛关注，而波束成形作为智能天线的核心技术也是热点问题之一。在阵列信号处理的范畴内，波束成形技术就是从传感器阵列重构源信号，通过增加期望信源的贡献或抑制干扰源实现信号的分离。

随着无线技术的进步，波束成形技术的应用越来越广泛。通常，波束成形技术被用来提高基站的覆盖范围，或者通过提升终端侧的信号质量提高用户的流量。这些都是利用了波束成形可以将能量集中到某一个方向的能力。但同时，波束成形还可以削弱对其它方向的能量辐射。例如，对4天线(园阵)波束成形，在偏离汇聚方向正负80度的范围内信号能量可以下降10分贝(dB)以上，而在偏离汇聚方向正负160度的范围内信号能量可以下降20dB以上，且在偏离汇聚方向正负170度的范围内信号能量甚至可以下降30dB以上。对8天线其空间选择性就更强。

正是因为波束成形技术的上述特性，目前，在波束成形系统中，向用户发送信号时，通常某一时刻只能向一个用户发送信号，波束成形系统的系统容量有限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种波束成形系统的信号发送方法及基站，以至少解决上述波束成形系统的系统容量有限的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种信号发送方法，应用于波束成形系统，包括：基站在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取基站内所有用户在时刻p’的接收信号强度RSSI值；根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户；在时刻p’，在同一信道上向用户p和与用户p配对的用户发送信号。

优选地，根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户的步骤包括：从所有用户在时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q，确定用户q为与用户p配对的用户。

优选地，在找出RSSI值最小的用户q之后，确定用户q为与用户p配对的用户之前，还包括：基站获取用户q在时刻q’的RSSI值，和用户p在时刻q’的RSSI值，其中，时刻q’为基站向用户q发送信号的时刻；判断是否用户p在时刻p’的RSSI值与用户p在时刻q’的RSSI值的差大于用户p的进入门限，且用户q在时刻q’的RSSI值与用户q在时刻p’的RSSI值的差大于用户q的进入门限；在判断结果均为是时，确定用户q为与用户p配对的用户。

优选地，在时刻p’，在同一信道上向用户p和与用户p配对的用户发送信号的步骤包括：分别将用户p和与用户p配对的用户的数据赋形，获取用户p和与用户p配对的用户的赋形数据；将用户p和与用户p配对的用户的赋形数据进行合并；将合并后的赋形数据在对应天线上发送出去。

优选地，在根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户的步骤之前，还包括：判断用户p是否已配对；若是，则获取用户p和已与其配对的用户r在时刻p’的载波与干扰和噪声比CINR值；判断用户p在时刻p’的CINR值是否大于用户p的退出门限，以及用户r在时刻p’的CINR值是否大于用户r的退出门限；若判断结果均为是，用户p和用户r继续配对；否则，用户p和用户r拆对，执行根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户的步骤。

优选地，在基站在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取基站内所有用户在时刻p’的RSSI值的步骤之前，还包括：基站内所有用户在每一时刻上报各自的RSSI值和CINR值。

优选地，该信号发送方法还包括：若没有与用户p配对的用户，则基站在时刻p’以普通的波束成形方式向用户p发送所述信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种基站，应用于波束成形系统，包括：第一获取模块，用于在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取基站内所有用户在时刻p’的接收信号强度RSSI值；配对模块，用于根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户；发送模块，用于在时刻p’，在同一信道上向用户p和与用户p配对的用户发送信号。

优选地，配对模块包括：第一配对模块，用于从所有用户在时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q，确定用户q为与用户p配对的用户。

优选地，第一配对模块包括：最小值模块，用于从所有用户在所述时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q；第二获取模块，用于获取用户q在时刻q’的RSSI值，和用户p在时刻q’的RSSI值，其中，时刻q’为基站向用户q发送信号的时刻；第一判断模块，用于判断是否用户p在时刻p’的RSSI值与用户p在时刻q’的RSSI值的差大于用户p的进入门限，且用户q在时刻q’的RSSI值与用户q在时刻p’的RSSI值的差大于用户q的进入门限；确定模块，用于在第一判断模块的判断结果均为是时，确定用户q为与用户p配对的用户。

优选地，该基站还包括：第二判断模块，用于在配对模块根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户之前，判断用户p是否已配对；第三获取模块，用于若第二判断模块的判断结果为是，则获取用户p和已与其配对的用户r在时刻p’的载波与干扰和噪声比CINR值；第三判断模块，用于判断用户p在时刻p’的CINR值是否大于用户p的退出门限，以及用户r在时刻p’的CINR值是否大于用户r的退出门限；若判断结果均为是，用户p和用户r继续配对；否则，用户p和用户r拆对，进入配对模块。

通过本发明，采用在同一时刻同一信道上向某用户及与该用户配对的用户同时发送信号，使得波束成形系统中的一次信号发送不再只面向单用户，而是同时向多个用户发送，从而解决波束成形系统的系统容量有限的问题，进而达到了提升波束成形系统的系统容量，增强产品竞争力的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例一的一种信号发送方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施例二的一种信号发送方法的步骤流程图；

图3是根据本发明实施例三的一种信号发送方法的步骤流程图；

图4是图3所示实施例中的进行用户配对的步骤流程图；

图5是图3所示实施例中的对配对用户进行空间复用的示意图；

图6是根据本发明实施例四的一种基站的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参照图1，示出了根据本发明实施例一的一种信号发送方法的步骤流程图。

本实施例的信号发送方法应用于波束成形系统，包括以下步骤：

步骤S102：基站在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取基站内所有用户在时刻p’的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信号强度)值。

其中，时刻p’可以是基站为用户p预先分配的一个时刻，也可以是基站向用户p发送信号时使用的一个不特定时刻。RSSI值是用户接收到的信号强度。在本步骤中，当基站在时刻p’向用户p发送信号时，需要获取基站内所有用户在该时刻p’的RSSI值，以作为为用户p配对的参数。

步骤S104：基站根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户。

基站根据获取的所有用户在时刻p’的RSSI值，从多个用户中查找与用户p配对的用户。其中，能够配对是指如果在同一时刻同一信道上向多个用户发送信号，该多个用户的信号质量仍满足大于最低解调门限的要求，则该多个用户能够配对，也即，要求配对后的每个用户的信号质量仍满足大于最低解调门限的要求。在该原则下，能够与一个用户配对的用户一般来说可能有一个，当然，也可能有多个，也可能一个也没有。

步骤S106：基站在时刻p’，在同一信道上向用户p和与用户p配对的用户发送信号。

在确定了时刻p’与用户p配对的用户后，基站在同一信道上同时向能够配对的多个用户发送信号。从而，既有效利用了波束成形的特性，又提高了系统容量。

相关技术中，波束成形系统的基站向用户发送信号时，通常某一时刻只能向一个用户发送信号，波束成形系统的系统容量有限。通过本实施例，采用在同一时刻同一信道上向某用户及与该用户配对的用户同时发送信号，使得波束成形系统中的一次信号发送不再只面向单用户，而是同时向多个用户发送，从而解决波束成形系统的系统容量有限的问题，进而达到了提升波束成形系统的系统容量，增强产品竞争力的效果。

实施例二

参照图2，示出了根据本发明实施例二的一种信号发送方法的步骤流程图。

本实施例的信号发送方法应用于波束成形系统，包括以下步骤：

步骤S202：基站为每个用户分配一个时刻，在该时刻向该用户发送信号。

如，为用户p分配一个时刻p’，为用户q分配一个时刻q’等。

步骤S204：基站在每一时刻让所有用户上报其RSSI值和CINR(Carrier toInterference plus Noise Ratio，载波与干扰和噪声比)值。

基站优选地在每一时刻让所有用户上报其RSSI值和CINR值，但不限于此，基站也可以仅在需要向某一用户如用户p在时刻p’发送信号时，才让所有用户上报各自在时刻p’的RSSI值和CINR值。RSSI值和CINR值可以同时上报，也可以本次仅上报RSSI值，在需要时再上报CINR值，以判断某用户与已与其配对的用户是否还能继续配对。也可以仅上报RSSI值，每一次都对用户进行配对。

基站优选地让所有用户在每一时刻上报其RSSI值和CINR值，可以使基站及时了解各用户的状态，也使基站能够不断地修订各用户时刻的RSSI表和CINR表，并根据新的RSSI表和CINR表计算修订各用户的配对表，然后根据配对表确定各用户时刻的信号发送方式，如此循环往复。

此外，基站除了可以让所有用户在每一时刻上报其RSSI值和CINR值，或者仅在需要向某一用户如用户p在时刻p’发送信号时，才让所有用户上报各自在时刻p’的RSSI值和CINR值外，还可以根据实际需要设定规则，使所有用户上报其在某一时刻或某些时刻的RSSI值和CINR值，如周期上报方式等，本发明对此不作限制。

步骤S206：基站根据记录的RSSI值和CINR值，判断哪些用户可以配对，哪些用户不能配对或需要拆对。

本步骤为优选方案，在实际使用中可以不上报CINR值，也不进行判断，在每一个时刻p’为用户p确定配对用户。而通过本步骤，以CINR值为参数，能够更加快速地确定用户p的已配对用户是否能够继续配对。在能够继续配对的情况下，大大节约了配对时间，减少了运算量，提高了系统效率。

在上报RSSI值和CINR值的情况下，或者在只上报RSSI值的情况下，基站都可以从所有用户在时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q，确定用户q为与用户p配对的用户。通过确定RSSI值最小的用户为与用户p配对的用户，实现简单，能够快速进行配对，提高信号发送速度和效率。

步骤S208：基站在某用户时刻除了向该用户发送信号，还要在同一信道上向与其配对的用户发送信号。

本实施例中，基站通过在每一时刻让所有用户上报其RSSI值和CINR值，从而可以不断地修订各用户时刻的RSSI表和CINR表，并根据新的RSSI表和CINR表计算修订各用户的配对表，然后根据配对表确定各用户时刻的信号发送方式，循环往复。与现有技术相比，提升了系统的容量，增强了产品的竞争力。

实施例三

参照图3，示出了根据本发明实施例三的一种信号发送方法的步骤流程图。

本实施例的信号发送方法应用于波束成形系统，包括以下步骤：

步骤S302：基站为每个用户分配一个时刻，在该时刻向该用户发送信号。

步骤S304：基站在每一时刻让所有用户上报其RSSI值和CINR值。

为表述方便，假设共有n个用户，对用户时刻p’，各用户的RSSI值记为：RSSI_p’1、RSSI_p’2、…、RSSI_p’p、…、RSSI_p’n；同时各用户在时刻p’的CINR值记为CINR_p’1、CINR_p’2、…、CINR_p’p、…、CINR_p’n。这些值按各用户时刻进行更新。

步骤S306：基站根据记录的RSSI值和CINR值，判断哪些用户可以配对，哪些用户不能配对或需要拆对。

本步骤具体如图4所示，以用户p的配对判断为例，包括以下步骤：

步骤S3062：首先确认用户p是否已有配对，若是，执行步骤S3064；若否，执行步骤S3066。

步骤S3064：如已经配对(假定为用户r)，则判断CINR_p’p是否大于用户p的退出门限SNR_op，以及CINR_p’r是否大于用户r的退出门限SNR_or。如果都能满足要求，则用户p和用户r可以继续配对，执行步骤S308。否则，用户p和用户r拆对，执行步骤S3066。

对于一定的调制编码方式，要使解调后的误码率小于一定的值，信号的信噪比要满足一定的条件，这个条件通常称为解调门限。实际应用中为避免乒乓效应通常会使用2种解调门限，一个是进入门限，另一个是退出门限。信号的信噪比如果大于某种调制编码方式的进入门限，则发射机可以以该调制编码方式发送信号。信号的信噪比如果小于某种调制编码方式的退出门限，则发射机则需要退出该调制编码方式，以较低阶的调制编码方式发送信号。

步骤S3066：如没有配对，则在时刻p’各用户的RSSI值中找出最小值。假定找到的最小值为用户q在时刻p’的RSSI_p’q。然后再从记录中找出时刻q’的RSSI_q’q和RSSI_q’p值。之后计算(RSSI_p’p-RSSI_q’p)是否大于用户p的进入门限SNR_ip，以及(RSSI_q’q-RSSI_p’q)是否大于用户q的进入门限SNR_iq，如果是，则用户p和用户q可以配对。否则，不能配对。

此外，还可以做一个配对表记录各用户的配对情况，以方便后续配对处理。

步骤S308：基站判断用户p是否有配对用户，根据配对表确定信号的发送方式，若没有配对用户，执行步骤S310；若有配对用户，执行步骤S312。

步骤S310：以用户时刻p’为例，如果用户p没有配对，则按普通的波束成形方式发送用户p的数据(即用户p数据乘上各天线的赋形值再送到相应天线上发送出去)，本次信号发送流程结束。

步骤S312：如果用户p与用户q配对，则在用户时刻p’除了发送用户p的信号，还要同时发送用户q的信号。

本步骤中对配对用户进行空间复用如图5所示，包括：

步骤一：将用户p的数据赋形(即分别乘上用户p对各天线的赋形值)。

步骤二：将用户q的数据赋形(即分别乘上用户q对各天线的赋形值)。

步骤三：将用户p和用q户对应天线的赋形数据进行合并(相加)。

步骤四：将合并后的赋形数据送到对应天线上发送出去。

由于各天线发送的信号都已经过赋形，在信号到达用户后，对应用户的信号会得到加强，而其它方向的用户信号会被削弱。只要其他用户的干扰信号不使该用户的信号质量降低到其解调门限(SNR)以下(通过配对时的计算避免该情况出现)，该用户的数据解调就不受影响。这样也就通过空间赋形实现了频率和时间的复用，提升了系统的容量。

实施例四

参照图6，示出了根据本发明实施例四的一种基站的结构框图。

本实施例的基站应用于波束成形系统，包括：第一获取模块602，用于在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取基站内所有用户在时刻p’的RSSI值；配对模块604，用于根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户；发送模块606，用于在时刻p’，在同一信道上向用户p和与用户p配对的用户发送信号。

优选地，配对模块604包括：第一配对模块，用于从所有用户在时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q，确定用户q为与用户p配对的用户。

优选地，第一配对模块包括：最小值模块，用于从所有用户在时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q；第二获取模块，用于获取用户q在时刻q’的RSSI值，和用户p在时刻q’的RSSI值，其中，时刻q’为基站向用户q发送信号的时刻；第一判断模块，用于判断用户p在时刻p’的RSSI值与用户p在时刻q’的RSSI值的差是否大于用户p的进入门限，以及，用户q在时刻q’的RSSI值与用户q在时刻p’的RSSI值的差是否大于用户q的进入门限；确定模块，用于在第一判断模块的判断结果均为是时，确定用户q为与用户p配对的用户。

优选地，本实施例的基站还包括：第二判断模块，用于在配对模块604根据RSSI值，确定在时刻p’与用户p配对的用户之前，判断用户p是否已配对；第三获取模块，用于若第二判断模块的判断结果为是，则获取用户p和已与其配对的用户r在时刻p’的CINR值；第三判断模块，用于判断用户p在时刻p’的CINR值是否大于用户p的退出门限，以及用户r在时刻p’的CINR值是否大于用户r的退出门限；若判断结果均为是，用户p和用户r继续配对；否则，用户p和用户r拆对，进入配对模块604。

优选地，发送模块606包括：赋形模块，用于分别将用户p和与用户p配对的用户的数据赋形，获取用户p和与用户p配对的用户的赋形数据；合并模块，用于将用户p和与用户p配对的用户的赋形数据进行合并；合并发送模块，用于将合并后的赋形数据在对应天线上发送出去。

优选地，发送模块606还包括：普通发送模块，用于若没有与用户p配对的用户，则基站在时刻p’以普通的波束成形方式向用户p发送信号。

优选地，本实施例的基站还包括：上报模块，用于让基站内所有用户在每一时刻上报各自的RSSI值和CINR值。

通过本实施例的基站，可以实现前述多个实施例的信号发送方法，并具有方法实施例中相应的效果和功能，在此不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本发明充分利用了波束成形技术的空间选择能力，提供了一种应用于多天线波束成形技术中的信号发送方法，通过在同一时刻向配对的多个用户发送信号，有效提高了系统容量。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种信号发送方法，应用于波束成形系统，其特征在于，包括：

基站在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取所述基站内所有用户在所述时刻p’的接收信号强度RSSI值；

根据所述RSSI值，确定在所述时刻p’与所述用户p配对的用户；

在所述时刻p’，在同一信道上向所述用户p和与所述用户p配对的用户发送所述信号；

其中，与用户p配对的用户满足以下条件：信号质量大于最低解调门限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述RSSI值，确定在所述时刻p’与所述用户p配对的用户的步骤包括：

从所述所有用户在所述时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q，确定所述用户q为与所述用户p配对的用户。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在找出RSSI值最小的用户q之后，确定所述用户q为与所述用户p配对的用户之前，还包括：

所述基站获取所述用户q在时刻q’的RSSI值，和所述用户p在所述时刻q’的RSSI值，其中，所述时刻q’为所述基站向所述用户q发送信号的时刻；

判断是否所述用户p在所述时刻p’的RSSI值与所述用户p在所述时刻q’的RSSI值的差大于所述用户p的进入门限，且，所述用户q在所述时刻q’的RSSI值与所述用户q在所述时刻p’的RSSI值的差大于所述用户q的进入门限；

在判断结果均为是时，确定所述用户q为与所述用户p配对的用户。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在所述时刻p’，在同一信道上向所述用户p和与所述用户p配对的用户发送所述信号的步骤包括：

分别将所述用户p和与所述用户p配对的用户的数据赋形，获取所述用户p和与所述用户p配对的用户的赋形数据；

将所述用户p和与所述用户p配对的用户的赋形数据进行合并；

将合并后的赋形数据在对应天线上发送出去。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述RSSI值，确定在所述时刻p’与所述用户p配对的用户的步骤之前，还包括：

判断所述用户p是否已配对；

若是，则获取所述用户p和已与其配对的用户r在所述时刻p’的载波与干扰和噪声比CINR值；

判断所述用户p在所述时刻p’的CINR值是否大于所述用户p的退出门限，以及所述用户r在所述时刻p’的CINR值是否大于所述用户r的退出门限；

若判断结果均为是，所述用户p和用户r继续配对；否则，所述用户p和用户r拆对，执行所述根据所述RSSI值，确定在所述时刻p’与所述用户p配对的用户的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述基站在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取所述基站内所有用户在所述时刻p’的RSSI值的步骤之前，还包括：

所述基站内所有用户在每一时刻上报各自的RSSI值和CINR值。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

若没有与所述用户p配对的用户，则所述基站在所述时刻p’以普通的波束成形方式向所述用户p发送所述信号。

8.一种基站，应用于波束成形系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于在某一时刻p’向一个用户p发送信号时，获取所述基站内所有用户在所述时刻p’的接收信号强度RSSI值；

配对模块，用于根据所述RSSI值，确定在所述时刻p’与所述用户p配对的用户；

发送模块，用于在所述时刻p’，在同一信道上向所述用户p和与所述用户p配对的用户发送所述信号；

其中，与用户p配对的用户满足以下条件：信号质量大于最低解调门限。

9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述配对模块包括：

第一配对模块，用于从所述所有用户在所述时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q，确定所述用户q为与所述用户p配对的用户。

10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，所述第一配对模块包括：

最小值模块，用于从所述所有用户在所述时刻p’的RSSI值中，找出RSSI值最小的用户q；

第二获取模块，用于获取所述用户q在时刻q’的RSSI值，和所述用户p在所述时刻q’的RSSI值，其中，所述时刻q’为所述基站向所述用户q发送信号的时刻；

第一判断模块，用于判断是否所述用户p在所述时刻p’的RSSI值与所述用户p在所述时刻q’的RSSI值的差大于所述用户p的进入门限，且，所述用户q在所述时刻q’的RSSI值与所述用户q在所述时刻p’的RSSI值的差大于所述用户q的进入门限；

确定模块，用于在所述第一判断模块的判断结果均为是时，确定所述用户q为与所述用户p配对的用户。

11.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，还包括：

第二判断模块，用于在所述配对模块根据所述RSSI值，确定在所述时刻p’与所述用户p配对的用户之前，判断所述用户p是否已配对；

第三获取模块，用于若所述第二判断模块的判断结果为是，则获取所述用户p和已与其配对的用户r在所述时刻p’的载波与干扰和噪声比CINR值；

第三判断模块，用于判断所述用户p在所述时刻p’的CINR值是否大于所述用户p的退出门限，以及所述用户r在所述时刻p’的CINR值是否大于所述用户r的退出门限；若判断结果均为是，所述用户p和用户r继续配对；否则，所述用户p和用户r拆对，进入所述配对模块。