新型在协同多点传输系统中控制协作传输下行信号的方法
【专利说明】新型在协同多点传输系统中控制协作传输下行信号的方法
[0001 ] 本发明新型在协同多点传输系统中控制协作传输下行信号的方法属于电子信息领域。
[0002]在LTE标准的演进中，协同多点传输(CoMP)是一种重要的技术，
其核心思想是通过多点协作，构成虚拟多输入多输出(VMMO)，以提升小区边缘性能。
[0003]协同多点传输有基站内不同远程射频单元(RRU)协作、基站和其所属中继协作和基站间协作等多种方式。
[0004]各种不同的协同多点传输方式的实现均基于以下两个条件:
1.协作点之间的信息共享(包括到用户设备的部分或全部信道状态信息，在某些协作方式下还要求共享到用户设备的数据信息)。
[0005]2.联合资源分配/调度。
[0006]在3GPP RANl第57次会议上，各厂商一致通过了在协同多点传输(CoMP)技术中可能采用以下3种反馈策略:显式信道状态/统计信息反馈；隐式信道状态/统计信息反馈，如:信道质量指示(CQI)、预编码矩阵指示(PMI)、秩指示(RI)；
在TDD模式中利用信道互异性基于上行的探测参考信号(SRS)信号估计得到下行的信道状态信息。对于各种不同的反馈方法，相应的有不同的预编码方式。
[0007]按共享信息的程度不同，CoMP可以分为联合处理(JP)和协作波束成型(CBF)两种方式。
[0008]其中CBF要求协作节点之间共享用户设备(UE)的信道状态信息；JP要求协作节点之间共享UE的信道状态信息及数据信息。
[0009]由于基于JP的多用户协作多点传输(CoMP-MU)方式能够获得更大的性能提升，本文主要研究一个室内基带处理单元(BBU) +多个RRU场景中JP方式下的CoMP-MU预编码方法。
[0010]CoMP系统中，联合预编码可以通过同一个BBU中多个RRU的以集中化的方式来完成。
[0011]这些协作的RRU被叫做“CoMP- RRU",为一个使用相同时频资源块的UE组服务。
[0012]CoMP- RRU用联合信号预编码来减少小区间干扰，以提高系统频谱效率，特别是边缘用户的吞吐率。
[0013]假设每一个RRU有n t个发送天线,每一个UE有n r个接收天线。
[0014]由于发送端可以获得预编码后的等效信道，从而得到预编码后UE 的容量，所以可以基于容量最大化的原则选取用户进行配对。
[0015]直接信道矩阵反馈可以提供丰富的信道信息，但是对于FDD模式完美的信道矩阵信息反馈是不可能的，必须利用时域或频域的信道相关性对反馈量进行压缩并采用合适的量化技术。
[0016]在时域、频域上的平均或对H行量化都可能会导致H的严重失真，分析了平均和量化两种压缩反馈量的方法在不同的场景下对性能的影响。
[0017]在TDD模式CoMP中，如果采用SRS设计会带来协作小区SRS接收功率不足和不同小区的SRS序列相关性性能较差的问题，为了支持CoMP- JP,可能需要对现有的SRS信号进行某种增强。
[0018]基于空间相关矩阵的预编码方法
某些条件下，信道矩阵在时域、频域上的平均或压缩将极大的降低其有效性，这也使信道矩阵的反馈压缩变得较为困难。
[0019]但是信道的空间相关矩阵在频域或时域上的平均却不会造成很大失真，所以基于信道协方差矩阵进行预编码可能成为了一种
更为有效的预编码方法。
[0020]基于码本的预编码方法
基于码本的预编码方法其原理是在收发端预先存储一个码本(即预编码矩阵的集合)，接收端根据当前的信道状态以某种准则选择最好的预编码矩阵，将预编码矩阵编号(PMI)反馈回发射端。
[0021]由于其反馈量小，同时与Rel.8兼容性好，在标准化进程中得到了很多公司的支持。
[0022]Rel.8码主要是针对SU-MMO的进行设计，而对MU-MMO或CoMP-MU来说，其性能并不是很好。
[0023]从CoMP来看，由于多点传输，码本需要支持的天线数会到8根，4比特反馈8天线码本与4比特反馈4天线码本相比所带来的性能提升非常有限，所以需要更多的反馈比特数来支持CoMP-MU。
[0024]一种方案是固定码本设计，增加的反馈比特数用于支持更大的码本。
[0025]本发明新型在协同多点传输系统中控制协作传输下行信号的方法的特点是实现简单、反馈开销小。
[0026]但是这种方案码本对场景的适应能力，及对系统性能的提升是有限的。
[0027]研究表明，随着码本的增大，获得的性能提升很快会趋于饱和，同时，对于不同的码本设计(例如:基于DFT的码本设计,Householder变换的码本设计等)在饱和区域时其性能非常接近。
[0028]另外一种方案是设计一种自适应码本，利用信道相关矩阵的长时反馈值来调整当前采用的码本。
[0029]由于在慢衰落信道中信道相关矩阵R的变化缓慢，所以R的反馈时间间隔(即码本自适应的时间间隔)可以在设置得较长，这样与固定码本方法相比增加的反馈量非常小。
[0030]在某些情况下上行SRS信号可以用来估计R。
[0031]自适应码本设计首先要确定一个基码本，以8 X 16的基于复Hadamard变换(CHT)的码本为例。
[0032]在没有利用信道空间相关矩阵R时，码本为WDS ;在采用R时，将采用码本:ff=normalize (RffCHT )其中，函数normalize (g )表示将各列的二范数归一化为I。
[0033]此外R也可由前k个特征向量构成的Rk
代替:与固定码本方法相比，自适应码本方法可以获得较大的性能提升，但与前两种方法相比，其能够达到的性能还是很有限的。
[0034]另外在基于码本的预编码方法中，用户配对是一个较难解决的问题，这也限制了基于码本的预编码方法提升性能的能力。
[0035]对于固定码本的预编码方法，只能基于各用户选取的预编码矩阵的波束距离最小准则(MBD)来进行用户配对；对于自适应码本预编码方法，先基于R做用户配对是一种解决的思路，但是由于R的反馈时间间隔较大，这一方法的有效性还有待于进一步的验证。
[0036]长期演进(LTE)技术是设计良好的高级技术。
[0037]在无线接入网部分，首先，利用下行和上行的正交频分复用/离散傅立叶变换_扩频正交频分复用(OFDM/DFT- S0FDM)技术实现了小区内完全正交的信道，极大消除了同小区干扰；其次，多天线技术的收发分集、空分复用、波束赋形等使用方式的灵活转换，灵活利用了空间信道的特性，增大流量，克服干扰；此外，多小区干扰协调(ICIC)机制，第一次突破了单个小区独立控制的思路，将多小区看做一个大系统，引入联合协调干扰的思想。因此，LTE系统的链路流量已经接近香农极限，在LTE系统的后续演进中，对于更高的频谱效率要求，链路级技术改进所能做的工作已经有限，而为了达到提升链路级性能(SINR)的目的，必须转而寻求系统级的解决手段。
[0038]协作通信技术就是在这种背景下被引入到LTE系统中的。
[0039]协作通信是指系统中多个基站(eNodeB)或者多个基站和天线站远程射频单元(RRU)同时进行多点发送/接收的技术，用户终端(UE)将与多个基站和天线站之间建立上下行链接进行通信。
[0040]基站与多个天线站、多个基站之间可以用光纤进行网状互联。
[0041]具体地说，网络中插入天线站，或者基于现有站点形成分布式
天线系统，进行与UE间的多发多收，称为协同多点传输技术；当直接利用现有网络，在各个基站之间用光纤互联，多个基站直接与UE进行通信，称为基站间协同技术。这两种形式都是协作通信在实际中的应用。
[0042]在这种情况下，其中一个基站是与UE通信的主基站，其他基站则退化为RRU天线站。
[0043]协作通信主要利用了系统处理的增益，为了带来多站协作的增益，需要在具体技术中考虑多站协作问题。
[0044]目前还在研究中的最主要的几项关键技术有:
(I)智能关联。UE能够自动搜寻