新型在協(xié)同多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中控制協(xié)作傳輸下行信號(hào)的方法
【專利說(shuō)明】新型在協(xié)同多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中控制協(xié)作傳輸下行信號(hào)的方法
[0001 ] 本發(fā)明新型在協(xié)同多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中控制協(xié)作傳輸下行信號(hào)的方法屬于電子信息領(lǐng)域。
[0002]在LTE標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)中，協(xié)同多點(diǎn)傳輸(CoMP)是一種重要的技術(shù)，
其核心思想是通過(guò)多點(diǎn)協(xié)作，構(gòu)成虛擬多輸入多輸出(VMMO)，以提升小區(qū)邊緣性能。
[0003]協(xié)同多點(diǎn)傳輸有基站內(nèi)不同遠(yuǎn)程射頻單元(RRU)協(xié)作、基站和其所屬中繼協(xié)作和基站間協(xié)作等多種方式。
[0004]各種不同的協(xié)同多點(diǎn)傳輸方式的實(shí)現(xiàn)均基于以下兩個(gè)條件:
1.協(xié)作點(diǎn)之間的信息共享(包括到用戶設(shè)備的部分或全部信道狀態(tài)信息，在某些協(xié)作方式下還要求共享到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信息)。
[0005]2.聯(lián)合資源分配/調(diào)度。
[0006]在3GPP RANl第57次會(huì)議上，各廠商一致通過(guò)了在協(xié)同多點(diǎn)傳輸(CoMP)技術(shù)中可能采用以下3種反饋策略:顯式信道狀態(tài)/統(tǒng)計(jì)信息反饋；隱式信道狀態(tài)/統(tǒng)計(jì)信息反饋，如:信道質(zhì)量指示(CQI)、預(yù)編碼矩陣指示(PMI)、秩指示(RI)；
在TDD模式中利用信道互異性基于上行的探測(cè)參考信號(hào)(SRS)信號(hào)估計(jì)得到下行的信道狀態(tài)信息。對(duì)于各種不同的反饋方法，相應(yīng)的有不同的預(yù)編碼方式。
[0007]按共享信息的程度不同，CoMP可以分為聯(lián)合處理(JP)和協(xié)作波束成型(CBF)兩種方式。
[0008]其中CBF要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間共享用戶設(shè)備(UE)的信道狀態(tài)信息；JP要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間共享UE的信道狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)信息。
[0009]由于基于JP的多用戶協(xié)作多點(diǎn)傳輸(CoMP-MU)方式能夠獲得更大的性能提升，本文主要研究一個(gè)室內(nèi)基帶處理單元(BBU) +多個(gè)RRU場(chǎng)景中JP方式下的CoMP-MU預(yù)編碼方法。
[0010]CoMP系統(tǒng)中，聯(lián)合預(yù)編碼可以通過(guò)同一個(gè)BBU中多個(gè)RRU的以集中化的方式來(lái)完成。
[0011]這些協(xié)作的RRU被叫做“CoMP- RRU",為一個(gè)使用相同時(shí)頻資源塊的UE組服務(wù)。
[0012]CoMP- RRU用聯(lián)合信號(hào)預(yù)編碼來(lái)減少小區(qū)間干擾，以提高系統(tǒng)頻譜效率，特別是邊緣用戶的吞吐率。
[0013]假設(shè)每一個(gè)RRU有n t個(gè)發(fā)送天線,每一個(gè)UE有n r個(gè)接收天線。
[0014]由于發(fā)送端可以獲得預(yù)編碼后的等效信道，從而得到預(yù)編碼后UE 的容量，所以可以基于容量最大化的原則選取用戶進(jìn)行配對(duì)。
[0015]直接信道矩陣反饋可以提供豐富的信道信息，但是對(duì)于FDD模式完美的信道矩陣信息反饋是不可能的，必須利用時(shí)域或頻域的信道相關(guān)性對(duì)反饋量進(jìn)行壓縮并采用合適的量化技術(shù)。
[0016]在時(shí)域、頻域上的平均或?qū)行量化都可能會(huì)導(dǎo)致H的嚴(yán)重失真，分析了平均和量化兩種壓縮反饋量的方法在不同的場(chǎng)景下對(duì)性能的影響。
[0017]在TDD模式CoMP中，如果采用SRS設(shè)計(jì)會(huì)帶來(lái)協(xié)作小區(qū)SRS接收功率不足和不同小區(qū)的SRS序列相關(guān)性性能較差的問(wèn)題，為了支持CoMP- JP,可能需要對(duì)現(xiàn)有的SRS信號(hào)進(jìn)行某種增強(qiáng)。
[0018]基于空間相關(guān)矩陣的預(yù)編碼方法
某些條件下，信道矩陣在時(shí)域、頻域上的平均或壓縮將極大的降低其有效性，這也使信道矩陣的反饋壓縮變得較為困難。
[0019]但是信道的空間相關(guān)矩陣在頻域或時(shí)域上的平均卻不會(huì)造成很大失真，所以基于信道協(xié)方差矩陣進(jìn)行預(yù)編碼可能成為了一種
更為有效的預(yù)編碼方法。
[0020]基于碼本的預(yù)編碼方法
基于碼本的預(yù)編碼方法其原理是在收發(fā)端預(yù)先存儲(chǔ)一個(gè)碼本(即預(yù)編碼矩陣的集合)，接收端根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)以某種準(zhǔn)則選擇最好的預(yù)編碼矩陣，將預(yù)編碼矩陣編號(hào)(PMI)反饋回發(fā)射端。
[0021]由于其反饋量小，同時(shí)與Rel.8兼容性好，在標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中得到了很多公司的支持。
[0022]Rel.8碼主要是針對(duì)SU-MMO的進(jìn)行設(shè)計(jì)，而對(duì)MU-MMO或CoMP-MU來(lái)說(shuō)，其性能并不是很好。
[0023]從CoMP來(lái)看，由于多點(diǎn)傳輸，碼本需要支持的天線數(shù)會(huì)到8根，4比特反饋8天線碼本與4比特反饋4天線碼本相比所帶來(lái)的性能提升非常有限，所以需要更多的反饋比特?cái)?shù)來(lái)支持CoMP-MU。
[0024]一種方案是固定碼本設(shè)計(jì)，增加的反饋比特?cái)?shù)用于支持更大的碼本。
[0025]本發(fā)明新型在協(xié)同多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中控制協(xié)作傳輸下行信號(hào)的方法的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、反饋開(kāi)銷小。
[0026]但是這種方案碼本對(duì)場(chǎng)景的適應(yīng)能力，及對(duì)系統(tǒng)性能的提升是有限的。
[0027]研究表明，隨著碼本的增大，獲得的性能提升很快會(huì)趨于飽和，同時(shí)，對(duì)于不同的碼本設(shè)計(jì)(例如:基于DFT的碼本設(shè)計(jì),Householder變換的碼本設(shè)計(jì)等)在飽和區(qū)域時(shí)其性能非常接近。
[0028]另外一種方案是設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)碼本，利用信道相關(guān)矩陣的長(zhǎng)時(shí)反饋值來(lái)調(diào)整當(dāng)前采用的碼本。
[0029]由于在慢衰落信道中信道相關(guān)矩陣R的變化緩慢，所以R的反饋時(shí)間間隔(即碼本自適應(yīng)的時(shí)間間隔)可以在設(shè)置得較長(zhǎng)，這樣與固定碼本方法相比增加的反饋量非常小。
[0030]在某些情況下上行SRS信號(hào)可以用來(lái)估計(jì)R。
[0031]自適應(yīng)碼本設(shè)計(jì)首先要確定一個(gè)基碼本，以8 X 16的基于復(fù)Hadamard變換(CHT)的碼本為例。
[0032]在沒(méi)有利用信道空間相關(guān)矩陣R時(shí)，碼本為WDS ;在采用R時(shí)，將采用碼本:ff=normalize (RffCHT )其中，函數(shù)normalize (g )表示將各列的二范數(shù)歸一化為I。
[0033]此外R也可由前k個(gè)特征向量構(gòu)成的Rk
代替:與固定碼本方法相比，自適應(yīng)碼本方法可以獲得較大的性能提升，但與前兩種方法相比，其能夠達(dá)到的性能還是很有限的。
[0034]另外在基于碼本的預(yù)編碼方法中，用戶配對(duì)是一個(gè)較難解決的問(wèn)題，這也限制了基于碼本的預(yù)編碼方法提升性能的能力。
[0035]對(duì)于固定碼本的預(yù)編碼方法，只能基于各用戶選取的預(yù)編碼矩陣的波束距離最小準(zhǔn)則(MBD)來(lái)進(jìn)行用戶配對(duì)；對(duì)于自適應(yīng)碼本預(yù)編碼方法，先基于R做用戶配對(duì)是一種解決的思路，但是由于R的反饋時(shí)間間隔較大，這一方法的有效性還有待于進(jìn)一步的驗(yàn)證。
[0036]長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)技術(shù)是設(shè)計(jì)良好的高級(jí)技術(shù)。
[0037]在無(wú)線接入網(wǎng)部分，首先，利用下行和上行的正交頻分復(fù)用/離散傅立葉變換_擴(kuò)頻正交頻分復(fù)用(OFDM/DFT- S0FDM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小區(qū)內(nèi)完全正交的信道，極大消除了同小區(qū)干擾；其次，多天線技術(shù)的收發(fā)分集、空分復(fù)用、波束賦形等使用方式的靈活轉(zhuǎn)換，靈活利用了空間信道的特性，增大流量，克服干擾；此外，多小區(qū)干擾協(xié)調(diào)(ICIC)機(jī)制，第一次突破了單個(gè)小區(qū)獨(dú)立控制的思路，將多小區(qū)看做一個(gè)大系統(tǒng)，引入聯(lián)合協(xié)調(diào)干擾的思想。因此，LTE系統(tǒng)的鏈路流量已經(jīng)接近香農(nóng)極限，在LTE系統(tǒng)的后續(xù)演進(jìn)中，對(duì)于更高的頻譜效率要求，鏈路級(jí)技術(shù)改進(jìn)所能做的工作已經(jīng)有限，而為了達(dá)到提升鏈路級(jí)性能(SINR)的目的，必須轉(zhuǎn)而尋求系統(tǒng)級(jí)的解決手段。
[0038]協(xié)作通信技術(shù)就是在這種背景下被引入到LTE系統(tǒng)中的。
[0039]協(xié)作通信是指系統(tǒng)中多個(gè)基站(eNodeB)或者多個(gè)基站和天線站遠(yuǎn)程射頻單元(RRU)同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)發(fā)送/接收的技術(shù)，用戶終端(UE)將與多個(gè)基站和天線站之間建立上下行鏈接進(jìn)行通信。
[0040]基站與多個(gè)天線站、多個(gè)基站之間可以用光纖進(jìn)行網(wǎng)狀互聯(lián)。
[0041]具體地說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)中插入天線站，或者基于現(xiàn)有站點(diǎn)形成分布式
天線系統(tǒng)，進(jìn)行與UE間的多發(fā)多收，稱為協(xié)同多點(diǎn)傳輸技術(shù)；當(dāng)直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，在各個(gè)基站之間用光纖互聯(lián)，多個(gè)基站直接與UE進(jìn)行通信，稱為基站間協(xié)同技術(shù)。這兩種形式都是協(xié)作通信在實(shí)際中的應(yīng)用。
[0042]在這種情況下，其中一個(gè)基站是與UE通信的主基站，其他基站則退化為RRU天線站。
[0043]協(xié)作通信主要利用了系統(tǒng)處理的增益，為了帶來(lái)多站協(xié)作的增益，需要在具體技術(shù)中考慮多站協(xié)作問(wèn)題。
[0044]目前還在研究中的最主要的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)有:
(I)智能關(guān)聯(lián)。UE能夠自動(dòng)搜尋