[发明专利]一种基于协作决策和自适应功率分配的下行协作多点传输方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体的说，涉及一种基于协作决策和自适应功率分配的下行协作多点传输方法。

背景技术

在3GPP组织提出的LTE-A方案中，边缘用户的吞吐量是其重点考虑的性能指标。这是因为受传播距离和小区间干扰的影响，不论是WCDMA系统还是LTE系统，都存在小区边缘用户的QoS远远低于小区中心用户QoS的问题。而本发明涉及了LTE-A系统中用于改善小区边缘用户性能的关键技术——协作多点传输技术(CoMP)。

在较早的3GPP LTE方案中，下行链路采用正交频分多址接入(OFDMA)技术，而为了降低峰均功率比，上行链路采用基于正交频分复用(OFDM)的单载波频分多址接入(SC-FDMA)技术。因此，在单个LTE小区内，对于接入的多个用户设备(UEs)可以使它们在时域、频域或者码域(之一即可)实现“小区内正交”。这样，在单个LTE小区中就不存在同信道干扰的问题。不过，由于LTE小区的频率复用因子为1，而处于多个LTE小区边缘的用户必然存在小区间干扰的问题。对于这个问题，LTE的方案中并没有重点加以考虑，这主要是因为：(1). LTE的方案对边缘用户性能的指标要求并不高，因此，在小区内同信道干扰为零的情况下，边缘用户的性能已经可以接受；(2). 对于某一边缘用户来说，其在某一时段存在的小区间干扰实际上是被平均到了整个通信时段。因此，在LTE系统中，小区间干扰对边缘用户的影响并不显著。

但是，作为LTE方案的演进，LTE-A方案要求更高的通信速率(系统容量)和边缘用户的数据吞吐量。为此，LTE-A中采用了一些新的物理层关键技术，如多载波聚合技术，多入多出技术以及多用户的MIMO(MU-MIMO)技术等等。而对于边缘用户来说，其性能的提升很重要一点将来自于小区间干扰的消除，即通过小区间的正交资源分配来消除小区间的同信道干扰。在LTE-A系统中，基站和用户都配备有多根天线，此时消除小区间干扰的方法就称作CoMP技术。

目前下行的CoMP方案主要有：联合处理(JP)和协调规划/波束成形(CS/CB)。其中，前者又可以进一步分为联合传输(JT)和动态小区选择(DCS)^[1]。

在JT方案中，边缘用户同时接收来自周围协作小区基站发来的信号，也就是说，边缘用户的资源块(RB)由协作基站共同发送。为了区分不同基站发来的相同信息信号而不至于产生自干扰，JT中需要对各个基站发送的信息进行预编码处理，这通常是由各协作基站保存的码本所给定的。具体地，各个基站根据边缘用户到自己的信道信息独立地选择最好的预编码矩阵；然后，在这些预编码矩阵中选择对各基站协作传输最好的(自干扰尽量小)预编码矩阵作为码本，并依据该码本对相同的RB进行预编码和发送；最后，边缘用户分别解调出不同基站发来的相同信息，合并后获得显著的性能增益。

在DCS方案中，边缘用户在某一时刻只能接收来自一个协作基站的信号，这个协作基站既可以是其本身的服务基站(eNodeB)，也可以是其周围参与协作的基站。而DCS方案中，边缘用户进行基站选择是依据最小路径损失，即在参与协作的基站中，选择信道条件最好的基站。此时，其余基站在该RB上不工作，从而彻底消除了小区间的干扰。

在CB方案 (CS方案不作波束形成)中，边缘用户的有用信号都是由自己的Servicing eNodeB发送而来，只不过需要相邻基站进行协调来进行各自的波束形成，以使其对相邻协作小区边缘用户的干扰尽量小，从而达到改善小区边缘用户性能的目的。

值得注意的是，对于JT和DCS方案，其CoMP的实现是以降低协作小区频率复用率为代价的，即协作基站在为其它小区边缘用户提供协作服务时，该RB就不能再分配给自己小区内的用户了。而CB方案虽然不存在这个问题，但是其对边缘用户性能的提升十分有限，仅仅是降低了相邻小区对该边缘用户的干扰，而并不能获得额外的分集增益。

为此，本发明考虑将这三种方案的优势结合起来，利用MU-MIMO技术^[2-4]，设计一种基于协作决策和自适应功率分配的下行协作多点传输方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于协作决策和自适应功率分配的下行协作多点传输方法。