TD-LTE逻辑小区中的区域联合检测

王敬人，王勇，彭曦

（上海贝尔股份有限公司，上海 201206）

TD_LTE的室内逻辑小区的技术使得原来的多个小区覆盖捆绑成一个逻辑小区，用户在逻辑小区内可以实现无缝切换，并实现资源的完全共享，相当于将原来物理小区的资源进行了多倍的扩展，实现这项技术的关键点在于准确有效的检测用户在哪个物理小区区域，也就是用户用哪些RRH实现对小区的接入，本文以多信道的联合检测技术为基础详细的分析了区域检测技术在室内逻辑小区覆盖中的应用。

1 逻辑小区概述

1.1 逻辑小区覆盖概述

逻辑小区的拓扑结构主要指RRH的分布结构，逻辑小区应用的拓扑结构主要有两种:链式和环式。

链式: 各个RRH并排排列。主要应用场景为有铁路线旁，多层建筑室内覆盖。

环式：各个RRH均匀环形排布。主要应用场景为低密度，散布均匀的社区。

1.2 逻辑小区的实现原理

在逻辑小区中，各个RRH分别覆盖一个单独的区域，各个区域具有空间分离性，只在区域的边缘才会有联合覆盖以增强小区边缘的信号强度。

对于UL，各个区域的RRH接收到空口信号经解调后再通过组合器进行组合后进行解码处理，并将检测处理的RRH 区域信息发送到L2/L3各个模块进行处理；对于DL，调度时根据UE所处的区域信息进行区分，然后连同区域信息发送L1进行编码处理，L1在编码完成后由多播模块分发到对应的RRH进行调制并发送到空口。

1.3 逻辑小区中的检测技术

对于逻辑小区的覆盖处理，由于在接收数据时针对不同区域内的天线数据进行上行合并处理，因此在进行UE处理天线数据时，需要对用户驻留的区域进行检测，然后用检测到的区域信息对用户天线数据分离以进行信道估计，信道均衡，信道质量等处理；同时还需要记录下区域信息提供给下行发送，用来进行下行发送的分组处理，以保证用户数据只在用户驻留的区域进行发送，因此及时准确检测出UE所在区域并对UE的天线数据进行分离处理是关键，尤其是对处于小区边缘且有多个区域重叠覆盖的UE检测处理显得更为重要。

UE天线数据分离处理，需要根据不同的信道而采用不同的处理方法, SRS按照RRH独立接收，相同的资源会按区域进行区分，不同的UE不会共用资源；PUCCH和PUSCH同一个资源可能被多UE复用，需要根据用户的不同选择性的接收，因此采取的检测方法也不尽相同。

2 单信道区域检测方法

2.1 SRS信道检测

对于SRS信道而言，不同用户的数据经过DFT和IDFT处理之后发送到空口，不同区域的用户SRS信号由组合器进行处理，然后发送到L1进行解调处理；eNode B这侧，天线数据在经过FFT和IDFT处理之后，可以根据分配给用户的cycle shift将用户数据分离出来，但是这个时候还没有用户的区域信息，需要对每个区域上的用户功率进行计算处理，然后通过功率进行对比分析，如果用户在某一两个区域上的功率值明显比别的区域功率大，则可认为这个区域是用户所在区域。

具体处理过程为：

（1）对于组合之后的天线数据进行FFT和IDFT处理，假设用户在所有区域都有信号，根据用户的cycle shift在所有区域上进行用户天线数据分离处理。

（2）计算不同区域上的用户功率。

（3） 比较不同区域上的用户并找出最大的区域功率，然后比较各个区域的功率和最大的区域功率差值，找出用户存在的区域。

2.2 PUC信道检测

PUC的信道检测通过解调参考信号DMRS的能量估计，对于PUC信道而言，用户由不同的参考信号循环移位及正交码分，在相同的区域内不同的用户会共享相同的物理资源。因此对于eNode B而言，需要在天线数据在经过FFT和IDFT处理之后，根据用户循环移位及正交码将用户DMRS数据分离出来，计算各区域内的功率，然后进行区域功率比较，检测出PUC信道估计的UE驻留的区域。驻留区域检测方法同SRS Step 3。

2.3 PUS信道检测

对于PUS信道，由于在区域资源对于用户独享，所以用户数据的分离相对比较简单，在经过FFT之后，配合调度消息将用户的天线数据分离出来，然后和SRS一样计算各区域功率比较即可计算出UE驻留的区域。

3 逻辑小区内用户区域信息的联合检测

3.1 单信道检测和联合检测的比较

对于逻辑小区覆盖的小区而言，相同用户通过不同信道检测处理得到的驻留区域应该是一致的，因此理论上当进行用户区域检测时采用一个信道的检测结果，然后通知到其他信道，直接将这个区域信息进行用户数据分离即可；但是由于各个信道的特性不一致，受干扰反应的情况也不一样，因此不同信道的检测方法各有缺点，不一定能够正确检测出用户当前驻留的区域信息。下面是各信道检测的分析情况：

（1）PUC信道：由于信道进行了码分，在同一载频资源上的用户数较多，而且信道资源单一，容易受到其它用户或者信道环境的干扰。

（2）PUS 信道：不同调度的用户资源数差异比较大，而且调度的频率也不确定，因此检测结果不稳定，当调度频率高，载频资源数比较多的情况下检测准确率高，但是调度频率低，调度载频资源比较少时候不能及时准确地检测用户区域信息。

（3）SRS信道：在用户采取宽带SRS时，载频资源数较多，受干扰较少，但是对于子带SRS的情况载频资源数较少，检测结果也不理想。

信道联合检测方案的主要思想是在信道检测的过程中综合考虑PUC、SRS、PUS这3个上行信道上的功率情况，将各信道功率进行联合比较，这样能够使检测过程对不同信道情况，不同的检测场景的反应比较稳定，增强了信道检测的准确率，是比较理想有效的检测方法。

3.2 信道联合检测方案

信道检测主要是通过检测区域中的各个信道功率情况，对不同区域的信道功率进行比对，从而可以确认用户驻留的区域，但是对于信道功率的统计受信号出现频率，信号载频多少的影响，对于出现频率高，载频多的情况检测效率比较高，反之检测可能受干扰，噪声的影响比较大，将各个信道功率进行联合统计能够分担各个信道的不足，使总的可统计载频数大幅增加，检测信号出现的频率也相应提高，因此检测的准确率也更高。

但是由于各个信道的出现频率和可使用的载频数也完全不同，因此在进行信道联合检测之前需要考虑各信道信号出现的频率和载频数。

4 联合检测的仿真效果

我们采用AWGN信道，在TD-LTE Configuration 1，20MHz的情况下采用如下的UE配置进行联合检测算法和各信道分别检测的比较：

（1）SRS周期5ms，96PRB；

（2）PUCCH 1b；

（3）PUSCH 96PRB。

图1 信噪比和差错率的关系

由图1可以看出，各信道检测不同区域的错误概率和其实际占据的子载波数成反比，而联合检测算法则能带来额外增益。

5 总结

在TD-LTE中，逻辑小区的覆盖技术推广能够使LTE中多天线小区的应用更加广泛，同一套硬件配置可以按照需求的不同完成单小区多天线或者两天线多区域的覆盖，在逻辑小区覆盖上可以使得覆盖范围和承载数据量比原来的物理小区有了几倍的增长；但是在这其中用户区域的检测和数据分离是这项技术的难点，多信道联合检测技术的应用可以使得检测成功率和稳定度方面有了很大的提升，为逻辑小区覆盖技术的应用和推广打下了可靠的基础。