專利名稱：一種lte-a下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信系統(tǒng)協(xié)作傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種LTE-A下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法。
背景技術(shù)：
為了遏制全球微波接入互操作(World interoperability for MicrowaveAccess, WiMAX)技術(shù)的迅猛崛起之勢(shì)，并且能夠與3GPP2提出的寬帶技術(shù)相抗衡，第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)開(kāi)展了通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunication System, UMTS)技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)(Long TermEvolution, LTE)項(xiàng)目，從而確保在未來(lái)十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的有效競(jìng)爭(zhēng)力。從LTE系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)可以看到，LTE旨在提高數(shù)據(jù)傳輸速率，降低系統(tǒng)時(shí)延，增大 系統(tǒng)容量和覆蓋范圍，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)成本，因此，LTE系統(tǒng)被看作是“準(zhǔn)4G”技術(shù)。隨著LTE標(biāo)準(zhǔn)化工作越趨成熟，為了 LTE技術(shù)及其后續(xù)先進(jìn)技術(shù)的長(zhǎng)久生命力，同時(shí)為了滿足頂T Advance所定義的4G系統(tǒng)及未來(lái)通信系統(tǒng)的更高的要求，3GPP實(shí)時(shí)展開(kāi)了LTE技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)，即LTE Advance (LTE-A)技術(shù)。作為L(zhǎng)TE的進(jìn)一步演進(jìn)技術(shù)，LTE-A應(yīng)保持與LTE很好的兼容性，并實(shí)現(xiàn)更高的峰值速率和小區(qū)吞吐量。由此，3GPP針對(duì)LTE-A提出了幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括協(xié)作多點(diǎn)傳輸(coordinated multiple point transmissionand reception, CoMP)、載波聚合(carrier aggregation, CA)、上行多天線(ΜΙΜΟ)、下行多天線增強(qiáng)、中繼技術(shù)(relay)等。其中，CoMP技術(shù)是將多個(gè)小區(qū)間的信道信息和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行共享，并在這些信息的基礎(chǔ)上采用預(yù)編碼技術(shù)，達(dá)到小區(qū)間同頻信號(hào)干擾消除的目的，從而優(yōu)化多個(gè)小區(qū)的整體系統(tǒng)性能。CoMP技術(shù)通過(guò)多小區(qū)間的協(xié)作，主要提高了小區(qū)吞吐量尤其是小區(qū)邊緣用戶的吞吐量以及小區(qū)邊緣頻譜效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，提供一種回程量低、實(shí)用性強(qiáng)的LTE-A下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明LTE-A下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟(I)、用戶隔離性的計(jì)算將一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)中的若干小區(qū)劃分為若干子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)包含等數(shù)量的小區(qū)，這些小區(qū)彼此相鄰，一個(gè)子系統(tǒng)稱為一個(gè)靜態(tài)協(xié)議簇，靜態(tài)協(xié)議簇中用戶k到天線j的信道系數(shù)hy為K1 = 4z^j(1)
V ( U)式(I)中，c為常數(shù)，是天線遠(yuǎn)場(chǎng)參考距離處的路徑損耗，C^j是用戶k到天線j的距離，Y是路徑衰落因子，1,=10%% VdB是O均值、標(biāo)準(zhǔn)差為0dB的高斯隨機(jī)變量，表示
對(duì)數(shù)正態(tài)陰影衰落，Zkjj為瑞利衰落，是均值為O的復(fù)高斯隨機(jī)變量；靜態(tài)協(xié)議簇內(nèi)信道信息全共享，基于信道特性，計(jì)算用戶的隔離性nk %= Σ E{hjf}/ Σ ^{Κ,Γ}⑵
^ψψη 1 7 ISr-Xc κ 1式⑵中，#[^表示用戶k所在的小區(qū)中基站的天線集，N。是用戶k所在的靜態(tài)協(xié)議簇的天線集，根據(jù)公式(2)計(jì)算出靜態(tài)協(xié)議簇內(nèi)每個(gè)用戶的隔離性；(2)、靜態(tài)協(xié)議簇內(nèi)協(xié)作用戶與非協(xié)作用戶的劃分根據(jù)步驟(I)中得出的用戶隔離性，將一個(gè)協(xié)議簇內(nèi)的所有用戶劃分為小區(qū)邊緣·用戶和中心用戶；當(dāng)用戶k的隔離性nk大于隔離性閾值η時(shí)，則將該用戶k劃分為小區(qū)中心用戶，即非協(xié)作用戶，用戶k e ΦΕ，ΦΕ*—個(gè)靜態(tài)協(xié)議簇中非協(xié)作用戶集；其中非協(xié)作用戶集ΦΕ的用戶，按各自所屬的小區(qū)基站分為Φ￡ι，Φ￡2，…Ifl非協(xié)作用戶子集，B為一個(gè)協(xié)議簇內(nèi)的小區(qū)數(shù)；當(dāng)用戶k的隔離性η k小于或等于隔離性閾值η時(shí)，則將該用戶k劃分為小區(qū)邊緣用戶，即協(xié)作用戶，用戶k e Φε, Φ。為一個(gè)靜態(tài)協(xié)議簇中協(xié)作用戶集；(3)、協(xié)作方法的實(shí)現(xiàn)將協(xié)作用戶集Φ。中的用戶數(shù)據(jù)信息在靜態(tài)協(xié)議簇內(nèi)進(jìn)行完全共享，靜態(tài)協(xié)議簇內(nèi)的所有基站都向協(xié)作用戶集Φ。中的所有用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)協(xié)議簇內(nèi)部的多點(diǎn)協(xié)作；對(duì)于非協(xié)作用戶而言，其數(shù)據(jù)信息則不進(jìn)行共享，則對(duì)于％鳥(niǎo):..…非協(xié)作用戶子集中用戶只有所屬的本地基站才向其發(fā)送數(shù)據(jù)。在步驟(2)中可以知道，本發(fā)明基于隔離性閾值劃分用戶是否需要協(xié)作，因此隔離性閾值n的選取直接關(guān)系到協(xié)作質(zhì)量。作為進(jìn)步的改進(jìn)，本發(fā)明采用效用函數(shù)U(Il)，并通過(guò)具體測(cè)試確定隔離性閾值n U (η) = a+(1- ) AH^l) 0<a<\(3)
max” AS (η)max7 AH (η)其中，n表示隔離性閾值，其取值范圍為
,Δ#· )表示隨著隔離性閾值n的變化，小區(qū)的信道容量的平均增加量，max;, Δ (/7)表示隨著隔離性閾值η的變化協(xié)議簇內(nèi)的信道容量的平均最大增加量；同理，表示隨著隔離性閾值η的變化協(xié)議簇內(nèi)的回程的平均減少量，ΠΗΧ Δ770)表示隨著隔離性閾值η的變化議簇內(nèi)的回程的平均最大減少量；α表示一個(gè)反應(yīng)子系統(tǒng)需求的平衡變量，當(dāng)較少考慮協(xié)議簇內(nèi)回程量問(wèn)題時(shí)，即可令α —1，當(dāng)需要更多的考慮系統(tǒng)容量，而信道容量較少考慮時(shí)，α —O;當(dāng)效用函數(shù)U(Il)值最大時(shí)的隔離性閾值H即為步驟中的隔離性閾值H。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明LTE-A下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法，針對(duì)3GPP LTE-A下行系統(tǒng)，提出了基于靜態(tài)協(xié)議簇，利用用戶隔離性劃分用戶的LTE-A下行系統(tǒng)的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法首先利用用戶信道信息計(jì)算用戶在協(xié)議簇中的隔離性；然后，針對(duì)用戶的隔離性，將協(xié)議簇內(nèi)的用戶劃分成為協(xié)作用戶和非協(xié)作用戶兩部分；最后，對(duì)協(xié)作用戶，在協(xié)議簇內(nèi)進(jìn)行信息全共享，即協(xié)議簇內(nèi)所有基站都對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)協(xié)作傳輸，從而達(dá)到消除協(xié)議簇內(nèi)的同頻干擾的目的，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，與協(xié)議簇內(nèi)所有用戶進(jìn)行完全協(xié)作相比，該協(xié)作傳輸方法能夠有效地降低回程量。


圖I是若干小區(qū)組成的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)圖；圖2是LTE-A系統(tǒng)靜態(tài)協(xié)議簇組成圖；圖3是本發(fā)明采用隔離性劃分協(xié)議簇內(nèi)協(xié)作與非協(xié)作用戶流程圖；圖4是本發(fā)明采用隔離性劃分協(xié)議簇內(nèi)協(xié)作與非協(xié)作用戶的示意圖；
圖5是本發(fā)明中協(xié)議簇內(nèi)所有用戶容量隨著隔離性閾值變化的增加量示意圖；圖6是本發(fā)明中協(xié)議簇內(nèi)總回程量的減少量示意圖；圖7是本發(fā)明中采用的效用函數(shù)確定隔離性閾值示意具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖I是若干小區(qū)組成的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)圖。如圖I所示，蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)包含了 Mb個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)一個(gè)基站，每個(gè)基站設(shè)有Nt根天線，而每個(gè)小區(qū)有K用戶，每個(gè)用戶的天線數(shù)Nk= I。每個(gè)基站都使用相同的頻譜資源，實(shí)現(xiàn)頻譜全復(fù)用。小區(qū)b中的用戶k的接收信號(hào)yk，b為
__Af __Mb l4 _
yk,b = ^KbVk,b +Σ^Α^,-λβ+Σ\ Σ^ + (4)
=1 j=i
i.喊b^b
、-V-j 、-V-!
小K內(nèi)Inj頻十?dāng)_小區(qū)fH制頻I —.擾式(4)中pk，b表示小區(qū)b中的用戶k的發(fā)射功率，■■，…Mu,' ]，表示用戶k到基站b的所有天線的信道信息，e Caw是小區(qū)b中的用戶k為了消除同頻干擾而生成的預(yù)編碼矩陣，xk，b是基站b發(fā)送給用戶k的信息符號(hào)，且E( I xk，b|2) = 1，<為用戶k在小區(qū)b中的同頻用戶數(shù)，nkb是均值為O方差為σ的高斯白噪聲。從公式(4)可以看出，用戶k的接收信號(hào)7。含有小區(qū)內(nèi)同頻干擾，以及小區(qū)間同頻干擾。 圖2是LTE-A系統(tǒng)靜態(tài)協(xié)議簇組成圖。如圖2所示，可以看到靜態(tài)協(xié)議簇是由相鄰小區(qū)組成，其具體的相鄰小區(qū)個(gè)數(shù)根據(jù)不同的靜態(tài)協(xié)議簇有所不同，在本實(shí)施例中，采用協(xié)議簇內(nèi)的小區(qū)個(gè)數(shù)B=3。劃分靜態(tài)協(xié)議簇后，公式(4)可以轉(zhuǎn)化為
權(quán)利要求
1.一種LTE-A下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟 (I)、用戶隔離性的計(jì)算 將一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)中的若干小區(qū)劃分為若干子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)包含等數(shù)量的小區(qū)，這些小區(qū)彼此相鄰，一個(gè)子系統(tǒng)稱為一個(gè)靜態(tài)協(xié)議簇，靜態(tài)協(xié)議簇中用戶k到天線j的信道系數(shù)hky為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法，其特征在于，在步驟(2)中隔離性閾值η的確定采用效用函數(shù)U ( η)，并通過(guò)具體測(cè)試確定
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種LTE-A下行系統(tǒng)中的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法，針對(duì)3GPPLTE-A下行系統(tǒng)，提出了基于靜態(tài)協(xié)議簇，利用用戶隔離性劃分用戶的LTE-A下行系統(tǒng)的多點(diǎn)協(xié)作傳輸方法首先利用用戶信道信息計(jì)算用戶在協(xié)議簇中的隔離性；然后，針對(duì)用戶的隔離性，將協(xié)議簇內(nèi)的用戶劃分成為協(xié)作用戶和非協(xié)作用戶兩部分；最后，對(duì)協(xié)作用戶，在協(xié)議簇內(nèi)進(jìn)行信息全共享，即協(xié)議簇內(nèi)所有基站都對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)協(xié)作傳輸，從而達(dá)到消除協(xié)議簇內(nèi)的同頻干擾的目的，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，與協(xié)議簇內(nèi)所有用戶進(jìn)行完全協(xié)作相比，該協(xié)作傳輸方法能夠有效地降低回程量。
文檔編號(hào)H04B7/06GK102882576SQ201210324859
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者劉健, 隆克平, 周潔 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)