專利名稱：多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3GPP LTE (第三代合作伙伴計劃的長期演進(jìn))標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程領(lǐng)域，特別 是涉及一種基于信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法。
背景技術(shù)：
協(xié)作多點傳輸(Coordinated Multi Point, CoMP)技術(shù)通過基站間相互協(xié)作來減 少小區(qū)邊緣干擾、提高小區(qū)邊緣吞吐量、增加有效覆蓋，以達(dá)到高頻譜利用率的要求。在協(xié)作多點傳輸過程中，各個協(xié)作基站需要將用戶反饋回來的信道信息傳遞給中 央處理單元，中央處理單元實現(xiàn)用戶的調(diào)度和預(yù)編碼，然后再將調(diào)度和預(yù)編碼的結(jié)果傳遞 給各協(xié)作基站。隨著協(xié)作基站個數(shù)的增加，對協(xié)作基站與中央處理單元之間的信息傳遞量 大大增加，協(xié)作所需的信令和反饋開銷迅速增加，但協(xié)作所帶來的性能增益卻在減小。為了 在減少各基站和中央處理單元之間的信息交互，降低系統(tǒng)傳輸?shù)膹?fù)雜度的前提下，有效提 高頻譜效率和可靠通信，需要進(jìn)行協(xié)作發(fā)送模式和非協(xié)作發(fā)送模式之間的切換。傳輸模式自適應(yīng)切換需要在各基站利用信道的先驗信息。由于無線信道的時變 性、信道估計和反饋的時延以及頻率的偏移，使得在基站難以獲得完全的信道狀態(tài)信息。一 種行之有效的方法是利用信道統(tǒng)計狀態(tài)信息。在典型的移動通信壞境下，特別是高速移動 環(huán)境下，信道瞬時信息是快速時變的，而信道統(tǒng)計狀態(tài)信息在相當(dāng)長一段時間內(nèi)是近似不 變的，基站可以可靠的獲得信道統(tǒng)計狀態(tài)信息。近些年來的研究結(jié)果表明，利用信道統(tǒng)計狀 態(tài)信息進(jìn)行預(yù)編碼傳輸，可以有效地提高M(jìn)IMO系統(tǒng)的信道容量和傳輸可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種多小區(qū)協(xié)作下行系統(tǒng)中傳輸模式自適應(yīng)切換的方法， 能夠根據(jù)信道統(tǒng)計狀態(tài)信息自適應(yīng)調(diào)整發(fā)送模式，在降低基站間信息交互開銷的同時提高 小區(qū)邊緣吞吐量，達(dá)到高頻譜利用率的要求。技術(shù)方案本發(fā)明實施例提供了一種基于信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的多小區(qū)協(xié)作下行傳 輸模式自適應(yīng)切換的方法，包括如下步驟步驟一、根據(jù)接收信噪比從協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)選擇小 區(qū)服務(wù)基站和候選協(xié)作基站。首先用戶估計與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)各基站之間的接收信噪比，將最大的接收信噪比對 應(yīng)的基站確定為小區(qū)服務(wù)基站；然后計算協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)其他基站的候選協(xié)作因子，并反饋 給各基站，候選協(xié)作因子C^定義如下
CFi = SNRJSNRi
其中，SNEil =P0T0/N0表示用戶與小區(qū)服務(wù)基站之間的接收信噪比，Smi = PFM 表示用戶與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第，個基站之間的接收信噪比 表示用戶所在小區(qū)服務(wù)基站的 發(fā)送功率Γ表示用戶與所在小區(qū)服務(wù)基站之間的大尺度信道響應(yīng)，i 表示協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第個基站的發(fā)送功率，F(xiàn)i表示用戶與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第,個基站之間的大尺度信道響應(yīng)， ι = 1,2,..., ，m表示協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)基站數(shù)；At0表示用戶接收到的噪聲功率。定義候選協(xié)作門限如果候選協(xié)作因子C^ <5 ,則基站作為候選協(xié)作基站，記 為2 eC5，其中，C5表示候選基站集合，e表示屬于；如果候選協(xié)作因子q >5，則基站Σ 不作為候選協(xié)作基站，記為Σ ￠05 ,其中e表示不屬于。步驟二、所在小區(qū)服務(wù)基站和各候選協(xié)作基站信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的獲取。將用戶與所在小區(qū)服務(wù)基站之間的小尺度信道響應(yīng)表示為Hl:l，用戶與各候選協(xié)
作基站之間的小尺度信道響應(yīng)表示為HpieCT,當(dāng)采用反饋模式時，用戶利用信道參數(shù)的 估計值,用和~ =計算發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣，3e<0丨UC5,其中，表示求期
望，上標(biāo)Gt代表共軛轉(zhuǎn)置，U表示集合的并集；接下來分別對發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣進(jìn) 行特征分解，Rn =UnAjjI^ ,其中，Usi,Ufi分別表示發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣Rri的特征 向量，As,Ari分別表示對角元素由發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣Rri的特征值所構(gòu)成的對角陣； 最后，用戶將Us，Aii和Ari反饋給各基站。當(dāng)采用隱反饋模式時，各基站利用接收鏈路a的信道估計結(jié)果以及信道的互易 性1^ =flf，采用與反饋模式相同的方法計算出發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣Hri , !E(O)UCT
；然后分別對發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣進(jìn)行特征分解，R · =UnAjiUi?；緦⑺@取的所有信道統(tǒng)計狀態(tài)信息傳遞給中央處理單元。步驟三、中央處理單元根據(jù)基站傳遞過來的信道統(tǒng)計狀態(tài)信息，選擇基站協(xié)作發(fā) 送模式和非協(xié)作發(fā)送模式。上述的方法，其中，所述步驟二中，所述各基站信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的獲取分為反饋 和隱反饋兩種模式，采用反饋模式時，各基站通過用戶的反饋獲得信道統(tǒng)計狀態(tài)信息；當(dāng)采 用隱反饋模式時，直接在各基站計算信道統(tǒng)計狀態(tài)信息。上述的方法，其中，所述步驟二中，所述各基站信道統(tǒng)計狀態(tài)信息是指發(fā)送相關(guān)陣 和接收相關(guān)陣。上述的方法，其中，所述步驟三中，所述基站協(xié)作發(fā)送模式和非協(xié)作發(fā)送模式的切 換具體包括
步驟a)、中央處理單元獲得基站傳遞過來的信道統(tǒng)計狀態(tài)信息后，計算發(fā)送模式切換 門限SM^。步驟b)、比較用戶與所在服務(wù)小區(qū)間的信噪比SNR13與發(fā)送模式切換門限SNRi的 關(guān)系，如果SNR4SN民,則采用協(xié)作發(fā)送模式，否則采用非協(xié)作發(fā)送模式。上述的方法，其中，步驟a)中，發(fā)送模式切換門限Srai = ^rjiiZ0 ,其中r; = Σ ^*^ ! 1)趕Λο,ι)
ieCBI
η表示小區(qū)服務(wù)基站與候選協(xié)作基站的總基站個數(shù)；·4,ι表示對角陣Aii的最大對角元 素,ie{0}UCT。上述的方法，其中，步驟b)中，在當(dāng)前用戶與所在服務(wù)小區(qū)之間的信噪比￡ 民小
于或等于發(fā)送模式切換門限的條件下，如果發(fā)送模式為非協(xié)作發(fā)送模式則中央處理 單元發(fā)送信令通知基站切換到協(xié)作模式，如果發(fā)送模式為協(xié)作發(fā)送模式則不做任何處理。在當(dāng)前用戶與所在服務(wù)小區(qū)之間的信噪比5 大于發(fā)送模式切換門限SAS5的
條件下，如果發(fā)送模式為非協(xié)作發(fā)送模式則不做任何處理，如果發(fā)送模式為協(xié)作發(fā)送模式 則中央處理單元發(fā)送信令通知基站切換到非協(xié)作模式。有益效果本發(fā)明實施例提供的基于信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模 式自適應(yīng)切換的方法，具有如下優(yōu)點
1、本方法僅需要信道統(tǒng)計狀態(tài)信息，適用于各種典型的無線通信系統(tǒng)；
2、本方法能夠根據(jù)信道環(huán)境的變化進(jìn)行多小區(qū)下行傳輸模式的切換，優(yōu)于單一模式發(fā)
送；


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅表明本發(fā)明的一些實 施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他實施例的附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種多基站協(xié)作示意圖。圖2為本發(fā)明實施例提供的一種兩基站協(xié)作下行傳輸模式切換實例。圖3為本發(fā)明實施例提供的一種多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式切換方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例 對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明實施例提供的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式切換的方法，可以根據(jù)不同的信道 狀態(tài)信息和用戶的位置可以確定不同的發(fā)送模式協(xié)作發(fā)送模式和非協(xié)作發(fā)送模式。在降 低基站間信息交互開銷的同時提高小區(qū)邊緣吞吐量，達(dá)到高頻譜利用率的要求。小區(qū)服務(wù) 基站和候選服務(wù)基站結(jié)構(gòu)如圖1所示。如圖3所示，本發(fā)明實施例提供的一種多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式切換方法的流程 圖，所屬方法包括以下步驟
步驟201 用戶估計與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)各基站之間的接收信噪比，將最大的接收信噪比 對應(yīng)的基站確定為小區(qū)協(xié)作基站；計算協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)其他基站的候選協(xié)作因子，并反饋給 各基站，候選協(xié)作因子C^定義如下
CFi = SNRJSNRi 6其中，SNEc = P0TJN0表示用戶與小區(qū)服務(wù)基站之間的接收信噪比，Smi = PRmi 表示用戶與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第 個基站之間的接收信噪比，石表示用戶所在小區(qū)服務(wù)基站的 發(fā)送功率，F(xiàn)13表示用戶與所在小區(qū)服務(wù)基站之間的大尺度信道響應(yīng)，只表示協(xié)作小區(qū)簇 內(nèi)第 個基站的發(fā)送功率，F(xiàn)i表示用戶與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第i個基站之間的大尺度信道響應(yīng)， ^1,2,..., , m表示協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)基站數(shù)；風(fēng)表示用戶接收到的噪聲功率。步驟202 定義候選協(xié)作門限J ,比較候選協(xié)作門限5與候選協(xié)作因子的大小 關(guān)系。步驟203 如果候選協(xié)作因子Ci^ > 5 ,則基站t不作為候選協(xié)作基站，記為i g CB , 其中CT表示候選基站集合。步驟204 如果候選協(xié)作因子輝 5 ,則基站？作為候選協(xié)作基站，記為Σ eC5。步驟205 各基站選取用戶反饋信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的兩種方式反饋和隱反饋。步驟206 采用反饋模式時，將用戶與所在小區(qū)服務(wù)基站和各候選協(xié)作基站之間
的小尺度信道響應(yīng)表示為Hq,Hi j €(75,用戶利用信道參數(shù)的估計值，用和I = 5 !
計算發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣，Ie(O)UCJ ,其中表示求期望，上標(biāo)(·)Τ代表共軛轉(zhuǎn)置，IJ 表示集合的并集。步驟207 用戶分別對發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣進(jìn)行特征分解，RH· =υ :Λ 4 ，其中，Ufi、U 分別表示發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣！^的特征向量，AilAfi分別表示對角元 素由發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣的特征值所構(gòu)成的對角陣。步驟208 用戶將Us，A5i和Ari反饋給各基站。步驟209 當(dāng)采用隱反饋模式時，各基站利用接收鏈路琿的信道估計結(jié)果以及信
道的互易性Hi =H『，采用與反饋模式相同的方法計算出發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣1^, i e {0}U CJ。步驟210 各基站分別對發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣進(jìn)行特征分解，Rfi =υ Λ 4_步驟211 基站將所獲取的所有信道統(tǒng)計狀態(tài)信息傳遞給中央處理單元。步驟212 中央處理單元計算發(fā)送模式切換門限SWS5 =PrTJAZ0 ,其中
權(quán)利要求
1.一種多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一、根據(jù)接收信噪比從協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)選擇小區(qū)服務(wù)基站和候選協(xié)作基站 首先用戶估計與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)各基站之間的接收信噪比，將最大的接收信噪比對應(yīng) 的基站確定為小區(qū)服務(wù)基站；然后計算協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)其他基站的候選協(xié)作因子，并反饋給 各基站，候選協(xié)作因子CPi定義如飛CFi = SNRJSNRi其中，SNSii = P0T0/N0表示用戶與小區(qū)服務(wù)基站之間的接收信噪比， SNRi = Pfi風(fēng)表示用戶與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第個基站之間的接收信噪比，馬表示用戶所在 小區(qū)服務(wù)基站的發(fā)送功率，Γ0表示用戶與所在小區(qū)服務(wù)基站之間的大尺度信道響應(yīng)” 表示協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第 個基站的發(fā)送功率，F(xiàn)i表示用戶與協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)第ζ個基站之間的 大尺度信道響應(yīng)，口 1,2,...，《 , m表示協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)基站數(shù)；^表示用戶接收到的噪聲 功率；定義候選協(xié)作門限3，如果候選協(xié)作因子q <S，則基站,作為候選協(xié)作基站，記為 jeC5，其中，C5■表示候選基站集合，€表示屬于；如果候選協(xié)作因子><5，則基站》不 作為候選協(xié)作基站，記為igCS，其中g(shù)表示不屬于；步驟二、所在小區(qū)服務(wù)基站和各候選 協(xié)作基站信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的獲取將用戶與所在小區(qū)服務(wù)基站之間的小尺度信道響應(yīng)表 示力H用戶與各候選協(xié)作基站之間的小尺度信道響應(yīng)表示為HpeCT,當(dāng)采用反饋模式時，用戶利用信道參數(shù)的估計值，用和Rri = ^(HiH/)分別計算發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣 R^ , ie{0}UC5 ,其中，表示求期望，上標(biāo)代表共軛轉(zhuǎn)置，U表示集合的并集；接下來分 別對發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣進(jìn)行特征分解，ι =UnAsI^ ,其中，υβ、υκ·分別表示發(fā)送 相關(guān)陣和接收相關(guān)陣Rri的特征向量，AilAri分別表示對角元素由發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān) 陣Rri的特征值所構(gòu)成的對角陣；最后，用戶將AriK饋給各基站；當(dāng)采用隱反饋 模式時，各基站利用接收鏈路Si的信道估計結(jié)果以及信道的互易性Hi =Uf，采用與反饋模式相同的方法計算出發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣Rri^e (O)UC^ ；然后分別對發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣進(jìn)行特征分解，R7i=IJriAJJli ；基站將所獲取的所有信道統(tǒng)計狀態(tài)信息傳遞給中央處理單元，步驟三、中央處理單元根據(jù)基站傳遞過來的信道統(tǒng)計狀態(tài)信息，選擇基站協(xié)作發(fā)送模式和非協(xié) 作發(fā)送模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，其特征在于， 所述步驟二中，所述各基站信道統(tǒng)計狀態(tài)信息的獲取分為反饋和隱反饋兩種模式，采用反 饋模式時，各基站通過用戶的反饋獲得信道統(tǒng)計狀態(tài)信息；當(dāng)采用隱反饋模式時，直接在各 基站計算信道統(tǒng)計狀態(tài)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，其特征在于，所述步驟二中，所述各基站信道統(tǒng)計狀態(tài)信息是指發(fā)送相關(guān)陣和接收相關(guān)陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，其特征在于， 所述步驟三中，所述基站協(xié)作發(fā)送模式和非協(xié)作發(fā)送模式的切換具體包括步驟a)、中央處理單元獲得基站傳遞過來的信道統(tǒng)計狀態(tài)信息后，計算發(fā)送模式切換 門限5 ；步驟b)、比較用戶與所在服務(wù)小區(qū)間的信噪比5 與發(fā)送模式切換門限SMi3的關(guān) 系，如果SM0 SSWSj ,則采用協(xié)作發(fā)送模式，否則采用非協(xié)作發(fā)送模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，其特征在于，所述步驟a)中，發(fā)送模式切換門限5 =1οηΓ !Nn，其中^ = 21^' —1PAu),
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多小區(qū)協(xié)作下行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，其特征在于， 所述步驟b)中，在當(dāng)前用戶與所在服務(wù)小區(qū)之間的信噪比5 小于或等于發(fā)送模式切換
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在多小區(qū)協(xié)作下行系統(tǒng)中利用信道統(tǒng)計狀態(tài)信息進(jìn)行傳輸模式自適應(yīng)切換的方法，該切換方法按以下步驟進(jìn)行1)用戶利用接收信噪比確定小區(qū)服務(wù)基站，并計算用戶到協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)其他基站之間的候選協(xié)作因子，在協(xié)作小區(qū)簇內(nèi)確定候選協(xié)作基站；2)用戶估計與小區(qū)服務(wù)基站和候選協(xié)作基站之間的信道信息，計算出信道統(tǒng)計狀態(tài)信息，包括發(fā)送和接收相關(guān)陣，并反饋或隱反饋給各基站，各基站將信道統(tǒng)計狀態(tài)信息傳遞給中央處理單元；3)中央處理單元根據(jù)信道統(tǒng)計狀態(tài)信息，計算發(fā)送模式切換門限，通過比較用戶與小區(qū)服務(wù)基站間的接收信噪比和發(fā)送模式切換門限進(jìn)行基站協(xié)作發(fā)送模式和非協(xié)作發(fā)送模式的切換。
文檔編號H04B7/08GK102098091SQ20111000372
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者張軍, 金石, 高西奇 申請人:東南大學(xué)