专利名称：：减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法
技术领域：
：本发明涉及无线通信
技术领域：
，特别是一种减小下行链路多点协作隐式反馈开销的方法，用于下一代移动通信长期演进系统，解决无线网络中多点协作架构下用户终端反馈信息量大的问题。
背景技术：
：为了满足LTE-A的性能指标，尤其是达到LTE-A对小区边缘用户的性能要求，多点协作传输技术被看做是提高小区边缘用户性能，有效抑制小区间干扰的重要技术之一。在下行多点协作联合接收场景中，要实现多个小区和用户之间协作传输，需要服务基站获得协作区域基站的全部信道信息。这就需要用户将全部的信道状态信息反馈给服务基站，并通过服务基站和协作基站之间协调，选择合适的传输链路。在美国旧金山召开的RAN1#57次会议上，以下三种多点协作下的反馈模式被会议通过1、显式反馈(explicitfeedback)用户观测到信道状况后，例如频域信道响应信息，不对该信息进行任何处理，直接反馈给基站，使基站获取完全的信道响应信息。2、隐式反馈(implicitfeedback)用户在观测到信道状况后，对得到的信道信息进行处理，转化成特定的量化数值反馈给基站，例如CQI/PMI/RI。3、基于SRS的反馈UE传输SRS(soundingreferencesignal)给基站，基站通过SRS估计CQI信息。毫无疑问，显式反馈必然能带来更好的多点协作下的性能增益，但是，由于要将全部的信道响应信息反馈给基站，给系统带来的开销将会是非常巨大的，因此目前采用的更多的是隐式反馈，例如将信道响应信息量化为CQI/PMI/RI等进行反馈。在单用户情况下，通过隐式反馈可以完成多点协作中的主要操作，例如动态小区选择、协作抑制干扰等。从反馈的数据形式来看，目前信道信息反馈方法主要是基于CQI的信道质量指示反馈方法，如反馈信干噪比SINR，这种反馈方法有较少反馈量，一般用于随机波束形成。CoMP下行链路中，基站以一定的时间间隔发送导频信号，用户则根据这些导频信息来测量信道信息，并向服务基站发送所有链路的信道质量CQI信息，服务基站就可以根据这些CQI信息，进行资源调度以及自适应调制与编码。CQI反馈信息虽然通过精确地资源调度以及良好的链路自适应提高下行链路的系统性能，但是它作为一种额外地开销，降低了上行链路的频谱利用效率。因此，有效的CQI反馈信息压缩就显得非常重要。在LTE+子工作组第17次会议上，頂T-A_LTE+_09309“CoMPImplicitCQIFeedbackOptionsforJointProcessing”这一提案提出了一种在下行链路多点协作联合处理模式下，只需反馈用户到各个基站单条链路的CQI，基站通过计算可以得出TPCC不同情况下的CQI值，从而减小反馈量。但是该方案只能减小少量的反馈开销，并且在协作小区数目较多且资源块数量大的情况下，效果并不明显。
发明内容本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，在IMT_A_LTE+_09309提案的基础上，提出一种新的减小下行链路多点协作隐式反馈开销的方法，以实现在用户数较多且资源块数目多的情况下极大的减少反馈开销，且对系统容量不产生大的影响。为实现上述目的，本发明的技术方案是对MT_A_LTE+_09309提案的模型进行改进，通过对物理资源块分簇，以簇为单位反馈信道信息；并且在用户端预设SNR门限值，只有当簇SNR大于用户预设SNR门限值时，才反馈该簇信道状态信息。本发明实现如下一.本发明的有关术语解释信道质量指示(channelqualityindicator,CQI)^^Μ^(coordinativemultiplepoint,CoMP)CoMPi^im^^i(TransmissionPointsConfigurationforCoMP,TPCC)物理资源块(physicalresourceblock,PRB)用户(userequipment,UE)先进的LTE(longtermevolution-advanced,LTE-A)信噪比(SNR)信干噪比(SINR)二.本发明的实现本发明的实现步骤包括如下(1)将用户所处服务小区分为中心区域和边缘区域，对于处于边缘区域的用户，基站以波束的形式为其发送信息，每个波束为一个用户服务；(2)对下行链路传输的物理资源块进行分簇，将C个相邻的物理资源块分为一个族，C》2，在每个物理资源块上测得一个信噪比值，并将每个簇中的C个物理资源块上测得的最小的信噪比作为本簇的状态信息；(3))以簇为单位测出用户分别到服务基站和各协作基站之间链路的信道状态信息；(4)在用户端预设信噪比门限值t，用户分别判断测得的服务基站和各协作基站簇信噪比是否大于预设信噪比门限值t，若簇信噪比大于用户预设信噪比门限值t，用户反馈该簇状态信息到发送端基站，否则，用户不反馈该簇状态信息；(5)发送端基站根据用户反馈回的信噪比信息，利用如下信干噪比公式计算出各种不同TPCC结构编号下的信干噪比<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>......<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>..................<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中L为总共可以选择的小区数目，分子为有用信号，表示L个小区中某几个小区当前簇信噪比大于用户预设的信噪比门限值，分母为干扰信号，表示L个小区中某几个小区当前簇信噪比小于用户预设的信噪比门限值，TPCC结构总共有个编号，计算得出浐个信干噪比值。(6)在2L个信干噪比中选择数值最大的信干噪比max{SINRj|j=1,2……2L}，然后选择最大信干噪比对应的TPCC结构编号，以该编号下的服务结构为用户提供服务。本发明由于采用在用户反馈单独链路CQI的基础上，把相邻的资源块分簇，以簇作为反馈单元，并在用户端预设SNR门限值t，通过门限值比较判决簇SNR是否要反馈回发送端基站，使得只有较好信噪比的反馈信息传输给基站，极大降低了反馈开销；同时与压缩比率相比，对原有系统吞吐量的影响较小。因此本发明适合在实际系统中使用，尤其是协作小区数多且通信时间长的热点区域，且具有频谱利用率高，使用成本低的优点。图1为本发明方法的流程图；图2为本发明下行链路CoMP减小反馈开销的系统模型图；图3为不同SNR门限值时本发明与原有方法系统吞吐量比值仿真图；图4为不同SNR门限值时本发明与原有方法系统反馈量比值仿真图；图5为SNR门限值等于4时为用户服务的小区数目概率图；图6为SNR门限值等于8时为用户服务的小区数目概率图；图7为SNR门限值等于12时为用户服务的小区数目概率图；图8为SNR门限值等于16时为用户服务的小区数目概率图；图9为SNR门限值等于20时为用户服务的小区数目概率图。具体实施例方式参照图1，本发明的具体实施步骤如下步骤1，划分小区和选择CoMP小区。la)划分出中心区域和边缘区域本实施例选择服务小区半径为R米，中心区域范围为为0r米，边缘区域范围为rR米，见图2；lb)选择多点协作小区当用户位于中心区域时，只有服务基站为用户提供服务；当用户位于边缘区域时，由于存在路径损耗，在离用户最近的L个小区中根据链路质量选择小区为用户提供服务。图2仅考虑用户位于边缘区域时的情况。Hc^H1……Hh分别为C(1、Cl……(^1到用户的信道矩阵。本实施例假设基站发送功率都相等，则用户接收到的信号为y=HoPoS+HiPiS+^P^......+Η^^^^+ηHi(i=0，1……L-1)为瑞利信道，发送端天线和接收端天线数目为NtXNr=4X2，对Hi奇异值分解得Hi=UidVi，Ui和Vi为正交矩阵，d为Hi的特征矩阵，s为发送信息，η为加性高斯白噪声，Pi(i=0,1……L-1)为第i条链路上的预编码矩阵，其大小为Vi的第一列元素。步骤2，分簇并计算物理资源块状态信息。2a)设下行链路总共有K个物理资源块，求出每个物理资源块上的状态信息SNR(k)JHkP^ENk=1,2,3,……，K；Hk为瑞利信道；Pk为传输第k个物理资源块时的预编码矩阵；E为发送功率；N为加性高斯白噪声功率；2b)对下行链路传输的物理资源块进行分簇，将C个相邻的物理资源块分为一个簇，总共分M=(K/C)+个簇，(·)+表示取上整，第m个簇对应于(k，k+l……k+C-Ι)这C个物理资源块，簇状态信息SNR(m)的大小为min(SNR(k),SNR(k+l)……SNR(k+C_l))，m=1，2，......，Μ。本实施例采用K个资源块传数据，分簇后，将K个资源块分为M=(K/C)+个簇。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>=min|^^-^,-,~,SNR(m)表示簇信道状态信息，m=1,2,……，(K/C)+；SNR(k)表示一个物理资源块上的状态信息，k=1,2,3,……，K；Hk为瑞利信道；Pk为传输第k个物理资源块时的预编码矩阵；E为发送功率；N为加性高斯白噪声功率。步骤3，以簇为单位测出用户分别到服务基站和各协作基站之间链路的信道状态fn息ο第i条链路第m个簇的信道状态信息为SNRi(m)=IainiSNRi(k),SNRi(A:+1),......SNRj(k+C-1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>本实施例选择离用户最近的L个小区作为可能为用户服务的CoMP小区，i=1，2j……LoSNR1(m)=min(SNR1(k)，SNR1(k+Ι)，......SNR1(k+C-Ι))SNR2(m)=min(SNR2(k)，SNR2(k+Ι)，......SNR2(k+C-Ι))..................SNRl(m)=min(SNRl(k)，SNRl(k+Ι)，......SNRl(k+C-Ι))SNR1(m)为服务小区簇信噪比；SNR2(m)，SNR3(m)……SNRl(m)分别为各协作小区簇信噪比。步骤4，用户预设SNR门限值并判决。用户端预设SNR门限值t；当用户测得的每条链路的簇信道状态信息SNRi(Hi)大于门限值t时，则反馈该簇的SNRi(m)到基站，即基站接收反馈状态信息SNRi=(SNRi(Hi)ISNRi(Hi)>t}；反之，若用户测得的簇SNRiOn)小于门限值t，则丢弃该簇的信道信肩、ο步骤5，基站根据单条链路的SNRi算出对应TPCC结构下的SINR」。5a)计算单条链路的SINRj<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>..................<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>SINR1是用户到服务小区的信干噪比；SINR2……SIN&分别是用户到各协作小区的信干噪比；5b)计算其余对应TPCC结构下的SINRj<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>..................SINRil=SNR1+SNR2......+SNRlSNRi=(SNRi(m)|SNRi(m)>t}，i=1，2......L；步骤6，选择最大的信干噪比，用对应的TPCC编号下的结构为用户提供服务。本实施例SINRj(j=1,2,……，2l)对应的TPCC结构如表1，<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1根据上述步骤已经计算出的信干噪比，在力个信干噪比中选择数值最大的信干噪比HiaxiSINRjIj=1,2……2]，然后选择该最大信干噪比下对应的TPCC结构编号，以此编号下的服务结构为用户提供服务。本发明的效果可通过以下仿真进一步说明1.仿真条件构建下行链路多点协作模型，包括一个服务基站和两个协作基站，考虑用户处于边缘区域时的系统容量和反馈量大小，仿真参数选取如表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表22.仿真内容2a)求解现有技术系统容量Capacity和反馈量R在现有技术中，采用不分簇且不预设门限方案时假设总共有K个物理资源块，带宽为B，则系统容量为Capacity=∑BIog2(1+max(SINRy(k)))采用波束为用户传输信息，假设所有反馈量用Sbit量化，全反馈时，反馈量大小为R=KUbK表示物理资源块数目，U表示用户数目，b=(Iog2K)++(Iog2N)++8表示每个资源块所需的bit数，(·)+表示取上整，N表示预编码码本数目。2b)求本发明系统容量Capacity和反馈量R'本发明减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法的系统容量为Capacity'=∑BLog2(1+max(57iV^(m)))M=(K/C)+，SINRj(Hi)为分簇后的簇信噪比下计算出的信干噪比。这里，若当前小区的簇SNR<t，则不采用这个小区为用户服务，由于可能存在该条链路对其他处于当前区域的用户的链路质量较好，因此把该条链路的信号当作干扰。本发明减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法的反馈量大小<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>M=(K/C)+，U表示用户数目，b'=(Iog2M)++(Iog2N)++8，ρ为簇反馈概率，大小为该簇中C个资源块上最小的信噪比大于门限值t的概率，根据用户预设的门限值不同，各小区反馈概率的大小也不同，具体数值如表3中所示<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表33.仿真结果如图3所示，随着SNR门限值的增大，本发明相比原有技术系统容量会有所下降，这是由于SNR门限值越高，质量差的信道信息被丢弃的概率越大，系统总的容量就有所下降。如图4所示，随着SNR门限值的增大，本发明相比原有技术反馈量有大幅减小，这是由于SNR门限值越高，需要反馈的信道状态信息越少，反馈量随之降低。不同信噪比SNR门限值时，为用户服务的小区数目概率不同。由于服务小区对于用户路径衰减最小，服务质量好，所以不管采用哪个SNR门限值，服务小区几乎始终为用户提供服务，即就是至少有一个小区为用户服务，基本不存在没有小区为用户服务的情况。如图5所示，SNR=4时，三条信道的SNR几乎均大于预设SNR门限值，基本无被丢弃的信道信息，三个小区协作为用户提供服务。如图6所示，SNR=8时，两个协作小区到用户的SNR小于门限值的概率有所增加，协作小区有一小部分信道信息被丢弃，出现服务小区和协作小区两个小区为用户服务的情况。如图7所示，SNR=12时，几乎两个协作小区中一条链路就要被丢弃，两个小区为用户服务的概率最大，一个小区为用户服务和三个小区为用户服务的概率分别为1/4左右ο如图8所示，SNR=16时，一个小区为用户服务的概率最大，主要为服务小区。两个小区，包括服务小区和一个协作小区为用户服务的概率占到1/3左右，三个小区协作的概率最小，几乎为零。如图9所示，SNR=20时，主要依靠服务小区为用户提供服务，协作小区很少能参与进来为用户服务。仿真结果表明，本发明与原有技术相比，由于对物理资源块进行分簇，并且在用户端预设合适的SNR门限值，可以使在对系统容量影响不大的情况下，大幅的减小反馈开销，特别适合多点协作边缘用户使用，并且随着以后网络复杂度的提高和用户业务量的增加，其性能要远胜于原有技术方案。权利要求一种减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法，包括如下步骤(1)将用户所处服务小区分为中心区域和边缘区域，对于处于边缘区域的用户，基站以波束的形式为其发送信息，每个波束为一个用户服务；(2)对下行链路传输的物理资源块按顺序从第一个物理资源块开始，将C个物理资源块分为一个簇，C≥2，直到所有要传输的物理资源块被划分完，若最后一个簇物理资源块数目不足C个，则这些资源块分为一个簇，在每个物理资源块上测得一个信噪比值SNR，并将每个簇中测得的最小的信噪比min{SNR}作为本簇的信道状态信息；(3)以簇为单位测出用户分别到服务基站和各协作基站之间链路的信道状态信息；(4)在用户端预设信噪比门限值t，用户分别判断测得的服务基站和各协作基站簇信噪比是否大于预设信噪比门限值t，若簇信噪比大于用户预设信噪比门限值t，用户将该簇状态信息反馈到发送端基站，否则，用户不反馈该簇状态信息；(5)发送端基站根据用户反馈回的信噪比信息，利用如下信干噪比公式计算出各种不同TPCC结构编号下的信干噪比<mrow><msub><mi>SINR</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>SNR</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>3</mn></msub><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mi>L</mi></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow><mrow><msub><mi>SINR</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>SNR</mi><mn>2</mn></msub><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>3</mn></msub><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mi>L</mi></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow>………………<mrow><msub><mi>SINR</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>SNR</mi><mi>L</mi></msub><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>2</mn></msub><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mrow><mi>L</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow><mrow><msub><mi>SINR</mi><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>3</mn></msub><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mi>L</mi></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow><mrow><msub><mi>SINR</mi><mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>SNR</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>4</mn></msub><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mi>L</mi></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow>………………<mrow><msub><mi>SINR</mi><msup><mn>2</mn><mi>L</mi></msup></msub><mo>=</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mn>2</mn></msub><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>+</mo><msub><mi>SNR</mi><mi>L</mi></msub></mrow>其中L为总共可以选择的小区数目，分子为有用信号，表示L个小区中某几个小区当前簇信噪比大于用户预设的信噪比门限值，分母为干扰信号，表示L个小区中某几个小区当前簇信噪比小于用户预设的信噪比门限值，TPCC结构总共有2L个编号，计算得出2L个信干噪比值。(6)在2L个信干噪比中选择数值最大的信干噪比max{SINRj|j＝1，2……2L}，然后选择最大信干噪比对应的TPCC结构编号，以该编号下的服务结构为用户提供服务。2.根据权利要求1所述的减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法，其中步骤(1)所述的中心区域和边缘区域，是设定用户所处的服务小区半径为R米，以基站为中心将Or半径范围划分为中心区域，rR半径范围划分为边缘区域，R>r。3.根据权利要求1所述的减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法，其中步骤(1)所述的每个波束为一个用户服务，是指基站把要发送给用户的导频信息，在一个波束上传输，且每个波束只专属为一个用户传输导频信号。4.根据权利要求1所述的减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法，其中步骤(2)所述的将每个簇中的C个物理资源块上测得的最小的信噪比作为本簇的信道状态信息，是对于簇中的每个物理资源块k，根据信噪比公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>求出一个信噪比值，C个物理资源块可以求出C个信噪比值，再在C个求出的信噪比值中以最小的信噪比作为本簇的信道状态信息，其中Hk为瑞利信道，Pk为传输第k个物理资源块时的预编码矩阵，E是为每个物理资源块分配的发送功率，N为加性高斯白噪声。5.根据权利要求1所述的减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法，其中步骤(3)所述的以簇为单位测出用户分别到服务基站和各协作基站之间链路的信道状态信息，是对于每一个簇m，用户要测量各个基站到用户单条链路的SNRi(m)，i=1，2……L，i表示第i个小区，包括一个服务基站，L-I个协作基站，SNR1(m)为服务小区信噪比，SNR2(m)，SNR3(m)……SNRl(m)分别为各协作小区信噪比。6.根据权利要求1所述的减小下行链路多点协作隐式反馈开销方法，其中步骤(4)所述的在用户端预设信噪比门限值t，是根据用户所处环境、服务小区能够容纳的用户数以及用户要满足的服务质量而设置，4<t(20。全文摘要本发明公开了一种减小下行链路多点协作隐式反馈开销的方法，涉及无线通信
技术领域：
，主要解决现有技术用户反馈开销大的问题。在下行链路多点协作联合处理模式下，用户只需反馈分别到各基站单条链路的CQI，并且只需反馈单条链路的SNR值，在此基础上，对物理资源块进行分簇，C个相邻的物理资源块分为一个簇，以该簇中C个物理资源块上最小的SNR作为本簇的信道状态信息，并且在用户端预设SNR门限，只有当用户检测到簇的SNR大于预设门限值时，才反馈该簇的SNR到基站端，否则丢弃该簇的信道状态信息，基站根据反馈回的SNR值，选择合适TPCC结构为用户提供服务。本发明通过选择合适的SNR门限值，可在对系统容量影响不大的前提下，大幅度的减小用户的反馈开销。文档编号H04W72/08GK101800578SQ20101001357公开日2010年8月11日申请日期2010年1月8日优先权日2010年1月8日发明者吕潇潇,吕磊,杨清海申请人:西安电子科技大学