專利名稱：雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下結(jié)合空分復(fù)用的單用戶mimo方案和裝置及基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下單用戶MIMO方案、實(shí)現(xiàn)上述MIMO方案的裝置以及包含上述MIMO裝置的基站。
背景技術(shù)：
協(xié)作式單用戶MIMO(CoMP-SU-MIMO)作為一種協(xié)作式多點(diǎn)傳輸技術(shù)，其主要特點(diǎn)如下協(xié)作簇內(nèi)的基站選擇需要服務(wù)的用戶(通常為邊緣用戶)并通過協(xié)作處理同時(shí)對(duì)該用戶傳輸相同的數(shù)據(jù)。稱這些選中的用戶為協(xié)作用戶。假設(shè)每個(gè)發(fā)送點(diǎn)有nt天線，每個(gè) UE有κ根天線。在下行鏈路中，M個(gè)協(xié)作發(fā)送點(diǎn)(基站)和一個(gè)UE形成了一個(gè)(Mnt) X (nr) 的虛擬ΜΙΜΟ系統(tǒng)，如

圖1所示。對(duì)于沒有被選擇的非協(xié)作用戶，則按照傳統(tǒng)的方式由相應(yīng)扇區(qū)的基站獨(dú)立調(diào)度。在現(xiàn)有的CoMP-SU-MIMO中，協(xié)作小區(qū)的選擇，可以由網(wǎng)絡(luò)(network-centric)或者 UE(UE-centric)來決定，或者由二者協(xié)調(diào)(hybrid fashion)。在UE-centric場(chǎng)景下，每個(gè)UE都選擇一組最佳協(xié)作小區(qū)。這些小區(qū)簇的選擇是動(dòng)態(tài)的，并且有可能會(huì)重疊。所以協(xié)作小區(qū)的選擇需要全網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)，從調(diào)度的角度來看這是很復(fù)雜的。一種替代的方法是把小區(qū)簇設(shè)定得大一些，UE在特定的小區(qū)簇內(nèi)部進(jìn)行動(dòng)態(tài)選擇最佳協(xié)作小區(qū)，它雖然是次優(yōu)的方法，但同樣能帶來較大的增益。在network-centric場(chǎng)景下，小區(qū)簇的選擇是靜態(tài)的。每個(gè)UE都只能被一組確定的小區(qū)簇服務(wù)，小區(qū)簇內(nèi)的小區(qū)將相互協(xié)作，共同為UE服務(wù)。但位于小區(qū)簇邊緣地區(qū)的UE 的性能將會(huì)受到一定的影響。為降低復(fù)雜度，協(xié)作小區(qū)的數(shù)量一般應(yīng)作限制。在這種場(chǎng)景下，可以允許只由小區(qū)簇的一部分小區(qū)來為某個(gè)UE服務(wù)，即并不一定始終都由小區(qū)簇內(nèi)的所有小區(qū)共同來為某個(gè)UE服務(wù)。雙層協(xié)作簇的概念，其建立原則為每一層協(xié)作簇中的協(xié)作效果較弱的區(qū)域應(yīng)當(dāng)被另一層能獲得較佳協(xié)作效果的協(xié)作簇覆蓋，這樣系統(tǒng)中的盡可能多的區(qū)域均能獲得較好的協(xié)作效果。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)。1、對(duì)于協(xié)作式無線電系統(tǒng)靜態(tài)協(xié)作(即network-centric)的CoMP-SU-MIMO，即在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)就約定好基站1、基站2和基站3進(jìn)行協(xié)作組成一個(gè)協(xié)作集合，基站1小區(qū)里的用戶1、基站2小區(qū)里的用戶2和基站3小區(qū)里的用戶3組成一個(gè)協(xié)作用戶組。然而，用戶2發(fā)射的信號(hào)到達(dá)基站2、基站3和基站4最強(qiáng)，即基站2、基站3和基站4接收用戶2的有用信號(hào)最佳。同時(shí)，在使用基站2、基站3和基站4檢測(cè)用戶2的信號(hào)時(shí)，用戶2的有用信號(hào)所受到的干擾主要是用戶3和用戶4的信號(hào)或者是其他小區(qū)用戶的信號(hào)。因此靜態(tài)協(xié)作存在協(xié)作較弱的區(qū)域。并且該方式的協(xié)作的頻譜利用率不夠高。
2、對(duì)于協(xié)作式無線電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)作的過程(即UE-centric)，是從UE的角度出發(fā)選擇最合適的協(xié)作基站。由于小區(qū)簇的選擇是動(dòng)態(tài)的，并且有可能會(huì)重疊，所以協(xié)作小區(qū)的選擇需要全網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)，從調(diào)度的角度來看復(fù)雜度較高。盡管另一種替代的方法是把小區(qū)簇設(shè)定得大一些，UE在特定的小區(qū)簇內(nèi)部進(jìn)行動(dòng)態(tài)選擇最佳協(xié)作小區(qū)，但仍不能很明顯的解決復(fù)雜度高的問題。且對(duì)頻譜利用率的提升有限。3、對(duì)于雙層協(xié)作簇模型下的CoMP-SU-MIMO，由于每個(gè)基站處在兩個(gè)協(xié)作簇中，進(jìn)而導(dǎo)致這兩個(gè)協(xié)作簇對(duì)共同資源的競(jìng)爭(zhēng)。若僅僅簡(jiǎn)單的將資源正交的劃分到兩個(gè)協(xié)作簇中則會(huì)出現(xiàn)對(duì)資源使用的浪費(fèi)，頻譜效率不高，且?guī)淼耐掏铝吭鲆嬗邢蕖?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下結(jié)合空分復(fù)用的單用戶MIMO方案，以在復(fù)雜度增加不大的情況下，較好的獲取協(xié)作式無線電系統(tǒng)的容量和覆蓋的增益。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有方案中靜態(tài)協(xié)作和動(dòng)態(tài)協(xié)作各自存在的缺點(diǎn)，結(jié)合雙層協(xié)作簇的思想提出了一種基于基站的雙層協(xié)作簇策略下利用空分復(fù)用方式傳輸?shù)姆桨福鉀Q了雙層協(xié)作簇中簇間資源分配的問題，進(jìn)而在復(fù)雜度增加不大的情況下帶來對(duì)頻譜效率和系統(tǒng)吞吐量的進(jìn)一步提升，較好的獲取協(xié)作式無線電系統(tǒng)的好處。如圖2所示為本發(fā)明雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下結(jié)合空分復(fù)用的單用戶MIMO方案的流程圖，其具體實(shí)施過程如下步驟1、基站將UE分配到兩個(gè)協(xié)作簇中基站利用UE接收周圍基站信號(hào)的功率值來將用戶劃分到不同的協(xié)作簇中。UE分別計(jì)算出接收到的兩個(gè)協(xié)作簇基站信號(hào)功率和，并上報(bào)給主服務(wù)基站，主服務(wù)基站比較每個(gè)UE的上述兩個(gè)功率和，再根據(jù)資源的占用情況等其他因素決定將UE分配到哪一層協(xié)作簇中。比如僅比較功率和，對(duì)于Celltl的UEtl，它可能處在的協(xié)作簇為由cellpcellp Cell2 組成的協(xié)作簇clusterl和由cell。、cell3、Cell4組成的協(xié)作簇cluster2。UE0可分別測(cè)出來源于cellp Cell2, cell3> cell4的基站的接收信號(hào)功率強(qiáng)度，分別記為PI、P2、P3和P4，基站計(jì)算出
權(quán)利要求
1.一種雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下結(jié)合空分復(fù)用的單用戶ΜΙΜ0，其特征在于，包括確定每個(gè)用戶和基站的鏈路質(zhì)量；雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下每個(gè)扇區(qū)將用戶分配到相應(yīng)的協(xié)作簇中；確定各協(xié)作頻段上的協(xié)作用戶；生成協(xié)作用戶的預(yù)處理矩陣，進(jìn)行歸一化處理并傳輸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基站利用UE接收周圍基站信號(hào)的功率值來將用戶劃分到不同的協(xié)作簇中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，UE分別計(jì)算出接收到的兩個(gè)協(xié)作簇基站信號(hào)功率和，并上報(bào)給主服務(wù)基站，主服務(wù)基站比較每個(gè)UE的上述兩個(gè)功率和，再根據(jù)資源的占用情況等其他因素決定將UE分配到哪一層協(xié)作簇中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果一個(gè)扇區(qū)所處的兩個(gè)協(xié)作簇選擇的兩個(gè)協(xié)作UE間的干擾較小，則使用空分復(fù)用，否則為這兩個(gè)協(xié)作UE分配正交的頻段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每個(gè)UE分別計(jì)算來自兩個(gè)協(xié)作簇中協(xié)作基站的接收功率和的比值，根據(jù)兩個(gè)協(xié)作UE的該比值之差來判斷是否進(jìn)行空分復(fù)用，如設(shè)定一個(gè)門限，差別大于這個(gè)門限時(shí)才使用空分復(fù)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述功率的計(jì)算應(yīng)考慮路徑損耗、陰影衰落和天線方向性增益?；緦⒏饔脩舴峙涞较鄬?duì)于該用戶來說接收功率和較大的協(xié)作簇中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成協(xié)作用戶的預(yù)處理矩陣，可以采用兩種方式進(jìn)行，具體包括協(xié)作簇間無共享調(diào)度信息，則每個(gè)協(xié)作簇按照LBF算法獨(dú)立的得到對(duì)協(xié)作簇內(nèi)協(xié)作用戶的預(yù)編碼矩陣；協(xié)作簇間共享調(diào)度信息，則利用BD-SVD算法獲得預(yù)編碼矩陣消除對(duì)鄰協(xié)作簇的協(xié)作用戶的干擾。
8.—種雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下結(jié)合空分復(fù)用的單用戶MIMO的裝置，所述MIMO裝置包括分配模塊，分配區(qū)域內(nèi)用戶到兩層協(xié)作簇；調(diào)度模塊，每層協(xié)作簇獨(dú)立調(diào)度用戶；判斷模塊，根據(jù)調(diào)度用戶的大尺度信息，判斷是否對(duì)用戶進(jìn)行SDMA預(yù)編碼；計(jì)算模塊，計(jì)算預(yù)處理矩陣并對(duì)預(yù)處理矩陣歸一化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙層協(xié)作簇結(jié)構(gòu)下結(jié)合空分復(fù)用的單用戶MIMO方案、實(shí)現(xiàn)上述MIMO方案的裝置以及包含上述MIMO裝置的基站，包括基站將UE分配到兩個(gè)協(xié)作簇中方法的確定；根據(jù)這兩個(gè)UE的大尺度信息來判斷是否進(jìn)行SDMA；生成協(xié)作用戶的預(yù)處理矩陣；進(jìn)行歸一化處理并傳輸數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明方案，以在復(fù)雜度增加不大的情況下，較好的獲取協(xié)作式無線電系統(tǒng)的好處。
文檔編號(hào)H04W72/04GK102170699SQ20111009498
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者王亞峰, 耿健, 裕華龍, 黃帆 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)