一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，包括：根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站與各用戶之間的信道信息；基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合；對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬MIMO進(jìn)行信息傳遞。本發(fā)明基于多基站協(xié)作，能夠有效地改善小區(qū)邊緣的通信質(zhì)量，并通過引入更多天線來提高空間自由度，支持靈活的天線配置，可以根據(jù)不同的信道條件調(diào)整通信結(jié)合的劃分，同時，通過用戶配對，使得系統(tǒng)能夠以更小的開銷組成高階MIMO系統(tǒng)，進(jìn)一步提高通信質(zhì)量。
【專利說明】一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通/[目方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在同頻組網(wǎng)的LTE-A系統(tǒng)中，相鄰小區(qū)間的干擾限制了小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量和吞吐量。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜利用率，提高小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量和吞吐量，必須采用相關(guān)技術(shù)有效地降低小區(qū)間的干擾。無線通信領(lǐng)域中的協(xié)作多點(CoMP)傳輸技術(shù)是目前LTE-A具有廣闊前景的技術(shù)，它在盡可能保持系統(tǒng)高頻譜利用率的基礎(chǔ)上，可以有效地避免或降低小區(qū)間干擾。CoMP模型最常用的是基于基帶單元加無線遠(yuǎn)端單元(BBU+RRU)的組網(wǎng)模式，類似于傳統(tǒng)上熟知的分布式天線技術(shù)，I個基站通過射頻光纖(RoF)連接多個天線站點，天線站點類似I個無線遠(yuǎn)端單元(RRU)，而所有的基帶處理仍集中在基站，形成集中的基帶單兀(BBU)。
[0003]多輸入多輸出(MMO)技術(shù)是未來無線通信系統(tǒng)空中接口的重要傳輸技術(shù)，通過在發(fā)射端和接收端同時配置多個接收天線，可以大幅度地提高信道容量。在CoMP系統(tǒng)上行鏈路中將采用一種特殊的MMO技術(shù)，即上行的虛擬MMO(VMMO)技術(shù)，用戶配對是VMMO系統(tǒng)中的一個重要而獨特的環(huán)節(jié)，即基站選取兩個或者多個單天線用戶組成虛擬多輸入多輸出(VMMO)傳輸。由于信號來自不同的用戶，經(jīng)過不同的信道，用戶間互相干擾的程度不同，因此，只有通過有效的用戶配對過程，才能更好地獲得VMMO系統(tǒng)的多用戶分集增益，并使配對用戶間的相互干擾最小，保證合作后無線鏈路傳輸?shù)目煽啃砸约棒敯粜浴?br> [0004]目前國內(nèi)外關(guān)于用戶配對的研究很有限，大部分屬于隨機配對算法和正交配對算法。常用的用戶配對方式有以下幾種:
[0005]正交配對:選擇兩個信道正交性最大的用戶進(jìn)行配對。這種方法的優(yōu)點是計算復(fù)雜度較低；缺點是基站需要知道所有將被配對用戶的信道信息，而且只考慮了 MMO信道矩陣自身的正交性，沒有考慮配對用戶各自的信噪比，即沒有考慮到由于干擾、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不當(dāng)、或某些地區(qū)深度衰落等問題。
[0006]隨機配對:配對用戶的選擇隨機生成，這種配對方法目前使用比較普遍。優(yōu)點是配對方式簡單，復(fù)雜度低，計算量小；缺點是無法合理利用信道矩陣特性，無法達(dá)到最大的信道容量，無法取得多用戶分集增益。
[0007]行列式配對:通過調(diào)度算法，選擇任意用戶，計算所有其他用戶與該用戶配對后的行列式因子，選擇行列式因子最大的，與該用戶完成配對。此算法的優(yōu)點是考慮了信道容量，計算復(fù)雜度較低，缺點是對低適應(yīng)性不強，對信道容量表達(dá)也沒有完全到位。
[0008]基于信號噪聲比(SNR)配對:提出一種將用戶按照其SNR分組，在不同組內(nèi)采取相應(yīng)配對準(zhǔn)則的算法。同時，為了避免某一組內(nèi)用戶數(shù)過少，多用戶分集增益偏低的情況，弓丨入邊際效用函數(shù)，允許部分滿足要求的用戶，進(jìn)行跨組配對。
[0009]基于路徑損耗和慢衰落排序的配對:將用戶路徑損耗加慢衰落值的和進(jìn)行排序，對排序后相鄰的用戶進(jìn)行配對。這種配對方法簡單，復(fù)雜度低，在用戶移動緩慢、路徑損耗和慢衰落緩慢的情況下，用戶的重新配對頻率也會降低，而且由于配對用戶路徑損耗加慢衰落值相近，也降低了用戶產(chǎn)生“遠(yuǎn)近”效應(yīng)的可能性。缺點是配對用戶信道相關(guān)性可能較大，配對用戶之間的干擾比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出了一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法，以改善多基站協(xié)作系統(tǒng)的性能，進(jìn)一步提高通信質(zhì)量。
[0011]本發(fā)明提出的一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括:
[0012]根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站與各用戶之間的信道信息；
[0013]基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合；
[0014]對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬MIMO進(jìn)行信息傳遞。
[0015]上述方法的具體步驟包括:
[0016](I)確定多基站協(xié)作的基站數(shù)、基站天線數(shù)，用戶數(shù)、用戶天線數(shù)；
[0017](2)根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息；
[0018](3)基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合；
[0019](4)對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬多輸入多輸出MIMO進(jìn)行信息傳遞。
[0020]本發(fā)明的特點及有益效果:
[0021]在本發(fā)明提出的技術(shù)方案中，根據(jù)用戶和進(jìn)行協(xié)作的各基站間的信道信息對用戶和多基站的天線進(jìn)行分組處理，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合及其所服務(wù)的用戶；將每個天線集合內(nèi)的用戶進(jìn)行用戶配對，組成虛擬MIMO進(jìn)行信息的傳遞。本發(fā)明基于多基站協(xié)作，能夠有效地改善小區(qū)邊緣的通信質(zhì)量，并通過引入更多天線來提高空間自由度，支持靈活的天線配置，可以根據(jù)不同的信道條件調(diào)整通信結(jié)合的劃分，同時，通過用戶配對，使得系統(tǒng)能夠以更小的開銷組成高階MIMO系統(tǒng)，進(jìn)一步提高通信質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明提出的基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法的流程示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例的通信場景示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]本發(fā)明提出的一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括:
[0026]根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站與各用戶之間的信道信息；
[0027]基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合；
[0028]對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬MIMO進(jìn)行信息傳遞。
[0029]上述方法的具體步驟如圖1所示，包括:
[0030](I)確定多基站協(xié)作的基站數(shù)、基站天線數(shù)，用戶數(shù)、用戶天線數(shù)；
[0031](2)根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息；
[0032](3)基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合；
[0033](4)對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬多輸入多輸出MIMO進(jìn)行信息傳遞。
[0034]所述步驟⑵中基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息的具體方式為:
[0035]利用用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息；或根據(jù)用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息。
[0036]所述步驟(3)基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對的方法具體包括:
[0037]基站根據(jù)通信協(xié)議中規(guī)定的虛擬多輸入多輸出(VMMO)天線配置和用戶端天線數(shù)將基站天線進(jìn)行分組，形成若干個相互間進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合；基站根據(jù)信道信息使每個用戶與基站天線集合進(jìn)行配對；具體步驟如下:
[0038]a、設(shè)所考慮的通信系統(tǒng)由M個相互協(xié)作的基站和N個用戶，M、N為正整數(shù)；其中，N個用戶的集合為IUE1, UE2，…，UEN}，每個用戶有L根天線，則所有用戶的天線集合為IAUE1, AUE2,…，AUEnxlI，其中下標(biāo)表示用戶天線編號，M個基站的集合為
[0039](BS1, BS2,…，BSJ，每個基站有K根天線，則所有基站天線集合為:
[0040](ABS1, ABS2,…，ABSmxkI，其中下標(biāo)表示基站天線編號；
[0041]b、記基站與各用戶之間的信道信息為{Hij，其中HL表示第i個用戶到第j個基站的信道信息；根據(jù)信道信息{Hij，基站對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對:
[0042]bl、根據(jù)通信協(xié)議中規(guī)定的虛擬多輸入多輸出MIMO天線配置和用戶端天線數(shù)目，基站設(shè)定每a個用戶和根基站天線形成一組虛擬ΜΙΜ0，按此劃分基站天線共分為S組，則每組虛擬MIMO的鏈路數(shù)目為(a X L) X Qp其中是第j組虛擬MIMO中基站端的天線數(shù)
目，滿足L，與每組基站天線對應(yīng)的用戶數(shù)目為^/ S」；
[0043]b2、基站設(shè)定基站之間進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合為:
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種基于用戶配對的多基站協(xié)作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括: 根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站與各用戶之間的信道信息； 基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合； 對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬MIMO進(jìn)行信息傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: (1)確定多基站協(xié)作的基站數(shù)、基站天線數(shù)，用戶數(shù)、用戶天線數(shù)； (2)根據(jù)用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息； (3)基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對，確定進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合； (4)對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組，組成虛擬多輸入多輸出MIMO進(jìn)行信息傳遞。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟(2)中基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息的具體方式為: 利用用戶到基站的上行導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息；或根據(jù)用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息。
4.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟(3)基站根據(jù)所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對的方法具體包括: a、設(shè)所考慮的通信系統(tǒng)由M個相互協(xié)作的基站和N個用戶，M、N為正整數(shù)；其中，N個用戶的集合為IUE1, UE2,…，UEJ，每個用戶有L根天線，則所有用戶的天線集合為IAUE1, AUE2,…，AUEnxlI，其中下標(biāo)表示用戶天線編號，M個基站的集合為 (BS1, BS2,…，BSmI，每個基站有K根天線，則所有基站天線集合為: IABS1, ABS2,…，ABSmxJ，其中下標(biāo)表示基站天線編號； b、記基站與各用戶之間的信道信息為{Hij，其中叫表示第i個用戶到第j個基站的信道信息；根據(jù)信道信息{Hij，基站對基站天線與用戶天線進(jìn)行配對: C、對各個基站集合中的用戶進(jìn)行分組:根據(jù)步驟b的用戶與S個基站天線集合中的第s個基站集合的配對結(jié)果{a I Index1 = s}，對基站天線集合s配對的a個用戶，根據(jù)信道信息{Hij進(jìn)行用戶分組。 d、傳遞信息方式為，遍歷每個用戶組內(nèi)的用戶，進(jìn)行各用戶組虛擬MIMO的通信。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟b具體包括: bl、根據(jù)通信協(xié)議中規(guī)定的虛擬多輸入多輸出MIMO天線配置和用戶端天線數(shù)目，基站設(shè)定每a個用戶和根基站天線形成一組虛擬ΜΙΜ0，按此劃分基站天線共分為S組，則每組虛擬MMO的鏈路數(shù)目為(aXL) XQj,其中Qj是第j組虛擬MMO中基站端的天線數(shù)目，滿足≥aXL，與每組基站天線對應(yīng)的用戶數(shù)目為 b2、基站設(shè)定基站之間進(jìn)行聯(lián)合信號處理的天線集合為:{{ABSu, ABSi2ABSl 0i},{ABS21, ABS22ABS2 u'ABSsa , ABSs 2ABSsak }[,其中下標(biāo)表示天線集合標(biāo)號和天線集合內(nèi)的天線標(biāo)號，共計有S個天線集合，并設(shè)定與各用戶對應(yīng)的基站天線集合編號為(Index1, Indes2,…，IndexJ,其中I ( Indexi≤S表示對第i個用戶對應(yīng)的天線集合編號，根據(jù)信道信息{Hij使每個用戶與基站天線集合進(jìn)行配 對。
【文檔編號】H04B7/04GK104038266SQ201410266052
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】粟欣, 曾捷, 容麗萍, 肖馳洋, 邢榮榮 申請人:清華大學(xué)