TD-LTE邏輯小區中的區域聯合檢測

王敬人，王勇，彭曦

（上海貝爾股份有限公司，上海 201206）

TD_LTE的室內邏輯小區的技術使得原來的多個小區覆蓋捆綁成一個邏輯小區，用戶在邏輯小區內可以實現無縫切換，并實現資源的完全共享，相當于將原來物理小區的資源進行了多倍的擴展，實現這項技術的關鍵點在于準確有效的檢測用戶在哪個物理小區區域，也就是用戶用哪些RRH實現對小區的接入，本文以多信道的聯合檢測技術為基礎詳細的分析了區域檢測技術在室內邏輯小區覆蓋中的應用。

1 邏輯小區概述

1.1 邏輯小區覆蓋概述

邏輯小區的拓撲結構主要指RRH的分布結構，邏輯小區應用的拓撲結構主要有兩種:鏈式和環式。

鏈式: 各個RRH并排排列。主要應用場景為有鐵路線旁，多層建筑室內覆蓋。

環式：各個RRH均勻環形排布。主要應用場景為低密度，散布均勻的社區。

1.2 邏輯小區的實現原理

在邏輯小區中，各個RRH分別覆蓋一個單獨的區域，各個區域具有空間分離性，只在區域的邊緣才會有聯合覆蓋以增強小區邊緣的信號強度。

對于UL，各個區域的RRH接收到空口信號經解調后再通過組合器進行組合后進行解碼處理，并將檢測處理的RRH 區域信息發送到L2/L3各個模塊進行處理；對于DL，調度時根據UE所處的區域信息進行區分，然后連同區域信息發送L1進行編碼處理，L1在編碼完成后由多播模塊分發到對應的RRH進行調制并發送到空口。

1.3 邏輯小區中的檢測技術

對于邏輯小區的覆蓋處理，由于在接收數據時針對不同區域內的天線數據進行上行合并處理，因此在進行UE處理天線數據時，需要對用戶駐留的區域進行檢測，然后用檢測到的區域信息對用戶天線數據分離以進行信道估計，信道均衡，信道質量等處理；同時還需要記錄下區域信息提供給下行發送，用來進行下行發送的分組處理，以保證用戶數據只在用戶駐留的區域進行發送，因此及時準確檢測出UE所在區域并對UE的天線數據進行分離處理是關鍵，尤其是對處于小區邊緣且有多個區域重疊覆蓋的UE檢測處理顯得更為重要。

UE天線數據分離處理，需要根據不同的信道而采用不同的處理方法, SRS按照RRH獨立接收，相同的資源會按區域進行區分，不同的UE不會共用資源；PUCCH和PUSCH同一個資源可能被多UE復用，需要根據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 單信道區域檢測方法

2.1 SRS信道檢測

對于SRS信道而言，不同用戶的數據經過DFT和IDFT處理之后發送到空口，不同區域的用戶SRS信號由組合器進行處理，然后發送到L1進行解調處理；eNode B這側，天線數據在經過FFT和IDFT處理之后，可以根據分配給用戶的cycle shift將用戶數據分離出來，但是這個時候還沒有用戶的區域信息，需要對每個區域上的用戶功率進行計算處理，然后通過功率進行對比分析，如果用戶在某一兩個區域上的功率值明顯比別的區域功率大，則可認為這個區域是用戶所在區域。

具體處理過程為：

（1）對于組合之后的天線數據進行FFT和IDFT處理，假設用戶在所有區域都有信號，根據用戶的cycle shift在所有區域上進行用戶天線數據分離處理。

（2）計算不同區域上的用戶功率。

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

2.2 PUC信道檢測

PUC的信道檢測通過解調參考信號DMRS的能量估計，對于PUC信道而言，用戶由不同的參考信號循環移位及正交碼分，在相同的區域內不同的用戶會共享相同的物理資源。因此對于eNode B而言，需要在天線數據在經過FFT和IDFT處理之后，根據用戶循環移位及正交碼將用戶DMRS數據分離出來，計算各區域內的功率，然后進行區域功率比較，檢測出PUC信道估計的UE駐留的區域。駐留區域檢測方法同SRS Step 3。

2.3 PUS信道檢測

對于PUS信道，由于在區域資源對于用戶獨享，所以用戶數據的分離相對比較簡單，在經過FFT之后，配合調度消息將用戶的天線數據分離出來，然后和SRS一樣計算各區域功率比較即可計算出UE駐留的區域。

3 邏輯小區內用戶區域信息的聯合檢測

3.1 單信道檢測和聯合檢測的比較

對于邏輯小區覆蓋的小區而言，相同用戶通過不同信道檢測處理得到的駐留區域應該是一致的，因此理論上當進行用戶區域檢測時采用一個信道的檢測結果，然后通知到其他信道，直接將這個區域信息進行用戶數據分離即可；但是由于各個信道的特性不一致，受干擾反應的情況也不一樣，因此不同信道的檢測方法各有缺點，不一定能夠正確檢測出用戶當前駐留的區域信息。下面是各信道檢測的分析情況：

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

（2）PUS 信道：不同調度的用戶資源數差異比較大，而且調度的頻率也不確定，因此檢測結果不穩定，當調度頻率高，載頻資源數比較多的情況下檢測準確率高，但是調度頻率低，調度載頻資源比較少時候不能及時準確地檢測用戶區域信息。

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

信道聯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個上行信道上的功率情況，將各信道功率進行聯合比較，這樣能夠使檢測過程對不同信道情況，不同的檢測場景的反應比較穩定，增強了信道檢測的準確率，是比較理想有效的檢測方法。

3.2 信道聯合檢測方案

信道檢測主要是通過檢測區域中的各個信道功率情況，對不同區域的信道功率進行比對，從而可以確認用戶駐留的區域，但是對于信道功率的統計受信號出現頻率，信號載頻多少的影響，對于出現頻率高，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，將各個信道功率進行聯合統計能夠分擔各個信道的不足，使總的可統計載頻數大幅增加，檢測信號出現的頻率也相應提高，因此檢測的準確率也更高。

但是由于各個信道的出現頻率和可使用的載頻數也完全不同，因此在進行信道聯合檢測之前需要考慮各信道信號出現的頻率和載頻數。

4 聯合檢測的仿真效果

我們采用AWGN信道，在TD-LTE Configuration 1，20MHz的情況下采用如下的UE配置進行聯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 信噪比和差錯率的關系

由圖1可以看出，各信道檢測不同區域的錯誤概率和其實際占據的子載波數成反比，而聯合檢測算法則能帶來額外增益。

5 總結

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