一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法
【专利摘要】本发明提出了一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法，属于无线通信【技术领域】，包括：根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站与各用户之间的信道信息；基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合；对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟MIMO进行信息传递。本发明基于多基站协作，能够有效地改善小区边缘的通信质量，并通过引入更多天线来提高空间自由度，支持灵活的天线配置，可以根据不同的信道条件调整通信结合的划分，同时，通过用户配对，使得系统能够以更小的开销组成高阶MIMO系统，进一步提高通信质量。
【专利说明】一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，尤其涉及一种基于用户配对的多基站协作下的通/[目方法。
【背景技术】
[0002]在同频组网的LTE-A系统中，相邻小区间的干扰限制了小区边缘用户的服务质量和吞吐量。为了进一步提高系统的频谱利用率，提高小区边缘用户的服务质量和吞吐量，必须采用相关技术有效地降低小区间的干扰。无线通信领域中的协作多点(CoMP)传输技术是目前LTE-A具有广阔前景的技术，它在尽可能保持系统高频谱利用率的基础上，可以有效地避免或降低小区间干扰。CoMP模型最常用的是基于基带单元加无线远端单元(BBU+RRU)的组网模式，类似于传统上熟知的分布式天线技术，I个基站通过射频光纤(RoF)连接多个天线站点，天线站点类似I个无线远端单元(RRU)，而所有的基带处理仍集中在基站，形成集中的基带单兀(BBU)。
[0003]多输入多输出(MMO)技术是未来无线通信系统空中接口的重要传输技术，通过在发射端和接收端同时配置多个接收天线，可以大幅度地提高信道容量。在CoMP系统上行链路中将采用一种特殊的MMO技术，即上行的虚拟MMO(VMMO)技术，用户配对是VMMO系统中的一个重要而独特的环节，即基站选取两个或者多个单天线用户组成虚拟多输入多输出(VMMO)传输。由于信号来自不同的用户，经过不同的信道，用户间互相干扰的程度不同，因此，只有通过有效的用户配对过程，才能更好地获得VMMO系统的多用户分集增益，并使配对用户间的相互干扰最小，保证合作后无线链路传输的可靠性以及鲁棒性。
[0004]目前国内外关于用户配对的研究很有限，大部分属于随机配对算法和正交配对算法。常用的用户配对方式有以下几种:
[0005]正交配对:选择两个信道正交性最大的用户进行配对。这种方法的优点是计算复杂度较低；缺点是基站需要知道所有将被配对用户的信道信息，而且只考虑了 MMO信道矩阵自身的正交性，没有考虑配对用户各自的信噪比，即没有考虑到由于干扰、网络规划不当、或某些地区深度衰落等问题。
[0006]随机配对:配对用户的选择随机生成，这种配对方法目前使用比较普遍。优点是配对方式简单，复杂度低，计算量小；缺点是无法合理利用信道矩阵特性，无法达到最大的信道容量，无法取得多用户分集增益。
[0007]行列式配对:通过调度算法，选择任意用户，计算所有其他用户与该用户配对后的行列式因子，选择行列式因子最大的，与该用户完成配对。此算法的优点是考虑了信道容量，计算复杂度较低，缺点是对低适应性不强，对信道容量表达也没有完全到位。
[0008]基于信号噪声比(SNR)配对:提出一种将用户按照其SNR分组，在不同组内采取相应配对准则的算法。同时，为了避免某一组内用户数过少，多用户分集增益偏低的情况，弓丨入边际效用函数，允许部分满足要求的用户，进行跨组配对。
[0009]基于路径损耗和慢衰落排序的配对:将用户路径损耗加慢衰落值的和进行排序，对排序后相邻的用户进行配对。这种配对方法简单，复杂度低，在用户移动缓慢、路径损耗和慢衰落缓慢的情况下，用户的重新配对频率也会降低，而且由于配对用户路径损耗加慢衰落值相近，也降低了用户产生“远近”效应的可能性。缺点是配对用户信道相关性可能较大，配对用户之间的干扰比较大。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出了一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法，以改善多基站协作系统的性能，进一步提高通信质量。
[0011]本发明提出的一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括:
[0012]根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站与各用户之间的信道信息；
[0013]基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合；
[0014]对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟MIMO进行信息传递。
[0015]上述方法的具体步骤包括:
[0016](I)确定多基站协作的基站数、基站天线数，用户数、用户天线数；
[0017](2)根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站到各用户之间的信道信息；
[0018](3)基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合；
[0019](4)对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟多输入多输出MIMO进行信息传递。
[0020]本发明的特点及有益效果:
[0021]在本发明提出的技术方案中，根据用户和进行协作的各基站间的信道信息对用户和多基站的天线进行分组处理，确定进行联合信号处理的天线集合及其所服务的用户；将每个天线集合内的用户进行用户配对，组成虚拟MIMO进行信息的传递。本发明基于多基站协作，能够有效地改善小区边缘的通信质量，并通过引入更多天线来提高空间自由度，支持灵活的天线配置，可以根据不同的信道条件调整通信结合的划分，同时，通过用户配对，使得系统能够以更小的开销组成高阶MIMO系统，进一步提高通信质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明提出的基于用户配对的多基站协作下的通信方法的流程示意图。
[0023]图2为本发明实施例的通信场景示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
[0025]本发明提出的一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括:
[0026]根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站与各用户之间的信道信息；
[0027]基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合；
[0028]对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟MIMO进行信息传递。
[0029]上述方法的具体步骤如图1所示，包括:
[0030](I)确定多基站协作的基站数、基站天线数，用户数、用户天线数；
[0031](2)根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站到各用户之间的信道信息；
[0032](3)基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合；
[0033](4)对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟多输入多输出MIMO进行信息传递。
[0034]所述步骤⑵中基站获得各基站到各用户之间的信道信息的具体方式为:
[0035]利用用户到基站的上行导频信号进行信道估计，基站获得各基站到各用户之间的信道信息；或根据用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站到各用户之间的信道信息。
[0036]所述步骤(3)基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对的方法具体包括:
[0037]基站根据通信协议中规定的虚拟多输入多输出(VMMO)天线配置和用户端天线数将基站天线进行分组，形成若干个相互间进行联合信号处理的天线集合；基站根据信道信息使每个用户与基站天线集合进行配对；具体步骤如下:
[0038]a、设所考虑的通信系统由M个相互协作的基站和N个用户，M、N为正整数；其中，N个用户的集合为IUE1, UE2，…，UEN}，每个用户有L根天线，则所有用户的天线集合为IAUE1, AUE2,…，AUEnxlI，其中下标表示用户天线编号，M个基站的集合为
[0039](BS1, BS2,…，BSJ，每个基站有K根天线，则所有基站天线集合为:
[0040](ABS1, ABS2,…，ABSmxkI，其中下标表示基站天线编号；
[0041]b、记基站与各用户之间的信道信息为{Hij，其中HL表示第i个用户到第j个基站的信道信息；根据信道信息{Hij，基站对基站天线与用户天线进行配对:
[0042]bl、根据通信协议中规定的虚拟多输入多输出MIMO天线配置和用户端天线数目，基站设定每a个用户和根基站天线形成一组虚拟ΜΙΜ0，按此划分基站天线共分为S组，则每组虚拟MIMO的链路数目为(a X L) X Qp其中是第j组虚拟MIMO中基站端的天线数
目，满足L，与每组基站天线对应的用户数目为^/ S」；
[0043]b2、基站设定基站之间进行联合信号处理的天线集合为:
[0044]
【权利要求】
1.一种基于用户配对的多基站协作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括: 根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站与各用户之间的信道信息； 基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合； 对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟MIMO进行信息传递。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤: (1)确定多基站协作的基站数、基站天线数，用户数、用户天线数； (2)根据用户到基站的上行导频信号或者用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站到各用户之间的信道信息； (3)基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对，确定进行联合信号处理的天线集合； (4)对各个基站集合中的用户进行分组，组成虚拟多输入多输出MIMO进行信息传递。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中基站获得各基站到各用户之间的信道信息的具体方式为: 利用用户到基站的上行导频信号进行信道估计，基站获得各基站到各用户之间的信道信息；或根据用户向基站反馈的信道信息，基站获得各基站到各用户之间的信道信息。
4.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤(3)基站根据所得到的信道信息对基站天线与用户天线进行配对的方法具体包括: a、设所考虑的通信系统由M个相互协作的基站和N个用户，M、N为正整数；其中，N个用户的集合为IUE1, UE2,…，UEJ，每个用户有L根天线，则所有用户的天线集合为IAUE1, AUE2,…，AUEnxlI，其中下标表示用户天线编号，M个基站的集合为 (BS1, BS2,…，BSmI，每个基站有K根天线，则所有基站天线集合为: IABS1, ABS2,…，ABSmxJ，其中下标表示基站天线编号； b、记基站与各用户之间的信道信息为{Hij，其中叫表示第i个用户到第j个基站的信道信息；根据信道信息{Hij，基站对基站天线与用户天线进行配对: C、对各个基站集合中的用户进行分组:根据步骤b的用户与S个基站天线集合中的第s个基站集合的配对结果{a I Index1 = s}，对基站天线集合s配对的a个用户，根据信道信息{Hij进行用户分组。 d、传递信息方式为，遍历每个用户组内的用户，进行各用户组虚拟MIMO的通信。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述步骤b具体包括: bl、根据通信协议中规定的虚拟多输入多输出MIMO天线配置和用户端天线数目，基站设定每a个用户和根基站天线形成一组虚拟ΜΙΜ0，按此划分基站天线共分为S组，则每组虚拟MMO的链路数目为(aXL) XQj,其中Qj是第j组虚拟MMO中基站端的天线数目，满足≥aXL，与每组基站天线对应的用户数目为 b2、基站设定基站之间进行联合信号处理的天线集合为:{{ABSu, ABSi2ABSl 0i},{ABS21, ABS22ABS2 u'ABSsa , ABSs 2ABSsak }[,其中下标表示天线集合标号和天线集合内的天线标号，共计有S个天线集合，并设定与各用户对应的基站天线集合编号为(Index1, Indes2,…，IndexJ,其中I ( Indexi≤S表示对第i个用户对应的天线集合编号，根据信道信息{Hij使每个用户与基站天线集合进行配 对。
【文档编号】H04B7/04GK104038266SQ201410266052
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】粟欣, 曾捷, 容丽萍, 肖驰洋, 邢荣荣 申请人:清华大学