應(yīng)用于下行CoMP OFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出應(yīng)用于下行CoMP?OFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法和裝置。中央控制單元獲取網(wǎng)絡(luò)中所有信道的狀態(tài)信息，在所有子載波和所有用戶集上求和，得到系統(tǒng)的總吞吐量，所述用戶集包括邊緣用戶和中心用戶；初始化循環(huán)次數(shù)、在各子載波上分配的功率以及用戶集；在用戶集確定的情況下，計(jì)算出使吞吐量最大所需要在各子載波上分配的功率；根據(jù)已計(jì)算出的功率更新用戶集；反復(fù)執(zhí)行上述計(jì)算功率以及更新用戶集的操作，直到達(dá)到已設(shè)定的最大循環(huán)次數(shù)，或者所分配的功率和用戶集收斂，即總吞吐量最大。本發(fā)明能使系統(tǒng)全部用戶吞吐量最大。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于下行CoMP OFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法和裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用于下行CoMP OFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在一個(gè)蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)中有很多基站，每個(gè)基站的覆蓋區(qū)域是一個(gè)小區(qū)。每個(gè)基站都與多個(gè)用戶進(jìn)行通信，所用的頻譜資源是可復(fù)用的。ITU組織已經(jīng)將LTE-Advanced采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)小區(qū)內(nèi)部采用0FDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，正交頻分多址)作為其多址接入技術(shù)。OFDMA是OFDM技術(shù)的演進(jìn)。在利用OFDM對(duì)信道進(jìn)行子載波化后，在部分子載波上加載傳輸數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用技術(shù))把寬帶信號(hào)轉(zhuǎn)為窄帶子載波信號(hào)，通過(guò)正交的子載波區(qū)分不同用戶，基本不存在小區(qū)內(nèi)的干擾，但是小區(qū)間的干擾(Inter-cell Interference, ICI)成為影響系統(tǒng)性能的主要因素。
[0003]在一個(gè)小區(qū)中，中心用戶采用較低的功率發(fā)射和接收，不同小區(qū)的用戶即使占用相同的頻率也不會(huì)造成較強(qiáng)的ICI，而在小區(qū)邊緣的用戶需要采用較高的功率發(fā)送和接收，有可能造成較強(qiáng)的ICI。根據(jù)路徑損耗來(lái)判定，當(dāng)路徑損耗大于所設(shè)定的路損門限則認(rèn)為是邊緣用戶，否則為中心用戶。為了解決邊緣用戶的小區(qū)間干擾問(wèn)題，協(xié)同多點(diǎn)傳輸/接收(Coordinated Multiple Points, CoMP)技術(shù)被提出來(lái)。
[0004]CoMP技術(shù)的原理是不同基站之間通過(guò)協(xié)同處理干擾，或者避免干擾，或者將干擾轉(zhuǎn)化為有用信號(hào)。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，CoMP是多輸入多輸出(Multi Input Multi Output, ΜΙΜΟ)技術(shù)在多小區(qū)下的應(yīng)用，其基本思想是利用空間信道上的差異來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸。通過(guò)多小區(qū)之間的干擾處理來(lái)實(shí)現(xiàn)同頻組網(wǎng)和小區(qū)間干擾的抑制或消除。
[0005]CoMP通過(guò)將其他小區(qū)的干擾信號(hào)轉(zhuǎn)化為本小區(qū)用戶的有用信號(hào)，通過(guò)提升用戶的信噪比來(lái)保證解調(diào)性能，這種技術(shù)稱為聯(lián)合處理(Joint Processing, JP)。在聯(lián)合處理方案中，協(xié)作小區(qū)集合內(nèi)的全部小區(qū)在相同的無(wú)線子載波中發(fā)送相同的數(shù)據(jù)到終端，即多個(gè)協(xié)作小區(qū)在同一時(shí)刻發(fā)送數(shù)據(jù)到同一個(gè)用戶。通過(guò)聯(lián)合傳輸方式，將原來(lái)LTE系統(tǒng)中不同小區(qū)間的干擾信號(hào)變成有用信號(hào)，從而減少小區(qū)間干擾，提升用戶的接收信號(hào)質(zhì)量，最終達(dá)到提升系統(tǒng)性能的目的。這些信號(hào)采用同樣的編碼方式，傳遞同樣的信息，因此之間不會(huì)產(chǎn)生干擾。但是這些邊緣用戶仍會(huì)受到來(lái)自其它小區(qū)(非協(xié)作小區(qū))基站同頻發(fā)射功率的干擾，而小區(qū)中心用戶也會(huì)受到其它小區(qū)的同頻干擾，因此系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)間干擾需要盡可能的減小以提高信噪比，進(jìn)而提高系統(tǒng)總吞吐量。
[0006]已有文獻(xiàn)表明下行OFDMA網(wǎng)絡(luò)中的下行功率分配可由次優(yōu)解來(lái)逼近或者預(yù)編碼或者預(yù)調(diào)制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)吞吐量最大化，但是這些算法不支持CoMP場(chǎng)景，即一個(gè)用戶在同一時(shí)隙一個(gè)子載波上只能和一個(gè)基站進(jìn)行通信。為了實(shí)現(xiàn)CoMP場(chǎng)景OFDMA網(wǎng)絡(luò)中的下行吞吐量的最大化，有研究提出了二分功率控制算法。二分功率控制算法是基站以零功率或者全功率(即最大功率)進(jìn)行信號(hào)發(fā)射。
[0007]假設(shè)一個(gè)多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中有M個(gè)基站，這些基站都連接到一個(gè)中央控制單元(⑶)，以便獲取網(wǎng)絡(luò)中所有信道的狀態(tài)信息(CSI)。基站m在子載波η上的發(fā)射功率為？^]，基站m的取值為1，2，3，4……M，且每個(gè)基站都以Pmax或者零功率發(fā)射，即pm[n]=Pmax或者pm[n]=0。假設(shè)系統(tǒng)中有D個(gè)邊緣用戶，例如可以設(shè)定位于2/3小區(qū)半徑之外的為邊緣用戶。hm,d[n]是選擇因子，表明基站m與用戶d的通信關(guān)系，其中
[0008]
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于下行CoMP OFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法，其特征在于: 中央控制單元獲取網(wǎng)絡(luò)中所有信道的狀態(tài)信息，在所有子載波和所有用戶集上求和，得到系統(tǒng)的總吞吐量，所述用戶集包括邊緣用戶和中心用戶； 初始化循環(huán)次數(shù)、在各子載波上分配的功率以及用戶集； 在用戶集確定的情況下，計(jì)算出使吞吐量最大所需要在各子載波上分配的功率； 根據(jù)已計(jì)算出的功率更新用戶集； 反復(fù)執(zhí)行上述計(jì)算功率以及更新用戶集的操作，直到達(dá)到已設(shè)定的最大循環(huán)次數(shù)，或者所分配的功率和用戶集收斂，即總吞吐量最大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法，其特征在于: 更新用戶集的操作為: 從第一子載波開(kāi)始依次選擇用戶集，在后的子載波選擇的用戶集不能與在前的子載波選擇的用戶集有交疊，除非已全部輪詢完所有的用戶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法，其特征在于: 初始化在各子載波上分配的功率以及用戶集的操作為: 所述中央控制單元搜尋所有的用戶集、以及每個(gè)基站在各自每個(gè)子載波上的分配功率，選擇使吞吐量達(dá)到最大的用戶集和對(duì)應(yīng)的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法，其特征在于: 計(jì)算出使吞吐量最大所需要在各子載波上分配的功率的操作為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的方法，其特征在于: 根據(jù)以下公式更新用戶集:
6.應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的裝置，其特征在于，包括中央控制單元、初始化單元、功率計(jì)算單元、更新單元以及判斷單元: 中央控制單元，獲取網(wǎng)絡(luò)中所有信道的狀態(tài)信息，在所有子載波和所有用戶集上求和，得到系統(tǒng)的總吞吐量，所述用戶集包括邊緣用戶和中心用戶； 初始化單元，初始化循環(huán)次數(shù)、在各子載波上分配的功率以及用戶集； 功率計(jì)算單元，在用戶集確定的情況下，計(jì)算出使吞吐量最大所需要在各子載波上分配的功率； 更新單元，根據(jù)已計(jì)算出的功率更新用戶集； 判斷單元，判斷是否達(dá)到已設(shè)定的最大循環(huán)次數(shù)，或者所分配的功率和用戶集收斂，即吞吐量最大，如果是，結(jié)束計(jì)算過(guò)程，否則，通知所述功率計(jì)算單元以及所述更新單元繼續(xù)執(zhí)行上述計(jì)算功率以及更新用戶集的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的裝置，其特征在于: 所述更新單元從第一子載波開(kāi)始依次選擇用戶集，在后的子載波選擇的用戶集不能與在前的子載波選擇的用戶集有交疊，除非已全部輪詢完所有的用戶。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的裝置，其特征在于: 所述初始化單元根據(jù)所述中央控制單元的搜索結(jié)果進(jìn)行更新，其中，所述中央控制單元搜尋所有的用戶集、以及每個(gè)基站在各自每個(gè)子載波上的分配功率，選擇使吞吐量達(dá)到最大的用戶集和對(duì)應(yīng)的功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述應(yīng)用于下行CoMPOFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的裝置，其特征在于: 所述功率計(jì)算單元計(jì)算出使吞吐量最大所需要在各子載波上分配的功率的操作為:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述應(yīng)用于下行CoMP OFDMA場(chǎng)景下使吞吐量最大的裝置，其特征在于: 所述更新單元根據(jù)以下公式更新用戶集:
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK103458421SQ201210180869
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】王衛(wèi)東, 常馨月, 張英海, 李秀華, 王犇 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)