CN101877887A - 协作多点传输系统的下行传输控制方法和装置 - Google Patents

协作多点传输系统的下行传输控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种协作式多点传输技术，提供一种协作多点传输系统的下行传输控制方法和负责信号联合处理的装置，用于优化协作多点传输系统的下行传输控制。本发明实施例针对协作多点传输系统，在基站侧根据用户反馈的频域资源块的SINR1等级，用户配对结果、联合资源分配结果和预处理加权值结果，确定被调度用户信道的MCS等级，以提供MCS等级的准确性，从而可以优化下行资源配置，进一步提高系统的吞吐量。

Description

协作多点传输系统的下行传输控制方法和装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种协作式多点传输技术。
背景技术
LTE(Long Term Evolution，长期演进)的演进(LTE-Advanced)系统将采用OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址)的接入方式，小区内用户的信息承载在相互正交的不同子载波上，从而避免了用户间的多址干扰。但是OFDMA接入方式本身不具备抑制小区间干扰的能力，因此影响LTE-Advanced系统性能的干扰主要来自相邻小区，即小区间的干扰。与此同时，为了获得更高频谱利用率，LTE-Advanced系统在网络部署时将尽可能采取同频组网的方式或频率复用因子接近1的组网方式。在同频组网的传统蜂窝系统中，小区边缘的用户将受到相邻小区信号的干扰，这些干扰严重限制了边缘用户的服务质量和吞吐量。
如图1所示，例如用户1的服务基站是基站1，用户2的服务基站是基站2，用户3的服务基站是基站3。对于下行链路，用户1除了接收到基站1的有用信号外，还接收到了基站2和基站3的干扰信号；同理用户2除了接收到基站2的有用信号外，还接收到基站1和基站3的干扰信号；用户3除了接收到基站3的有用信号外，还接收到基站1和基站2的干扰信号。换言之，基站1、基站2和基站3发射的信号，用户1、用户2和用户3都可以同时接收到。
因此如果基站1、基站2和基站3组成一个协作小组，利用协作式多点(Coordinated Multi-Point，CoMP)传输技术共同向用户1、用户2和用户3发射信号，并在发送端将干扰信号进行预抑制，就可以有效地降低小区间干扰，提高各用户的信号接收信干噪比，从而提高小区边缘用户的服务质量和吞吐量，提高系统的频谱利用率。CoMP传输技术实现原理如图2所示，多个基站(或者多个拉远的射频节点)组成协作小组，小组内所有基站的服务小区组成协作小区集合，对处于协作小区内的各用户统一进行用户配对和资源分配，各协作基站根据用户配对结果，将配对用户的下行信号进行联合处理后共同发射，例如图2中的基站1、基站2和基站3，或者基站4、基站5和基站6分别组成协作小组，各协作小组中负责信号联合处理的装置可以设置在其中一个基站上，也可以设置在和各基站以及核心网相连的独立网络实体上。
如图3所示，在LTE系统中，非协作系统的下行传输控制是各基站独立执行的，对于服务小区内同时需要传输下行数据的多个用户，基站周期性根据用户对下行信道的接收质量反馈信息进行用户调度，其中一次调度过程包括如下步骤：
S301、用户的服务基站发送下行公共导频，用户根据每一个下行信道的公共导频信号估计该下行信道的信道H矩阵；
公共导频是一种用户已知的序列，用户根据接收信号和已知的公共导频序列就可以估计出下行信道的信道H矩阵。
S302、用户根据估计的下行数据的信道H矩阵和接收检测方案，估计对应下行信道检测后信噪比SINR2，根据SINR2查找该下行信道的调制与编码方式(Modulation and Coding Scheme，MCS)等级；
其中：调制与编码方式进行组合总共有15种，利用15个MCS等级标识，每一个MCS等级对应一定范围的SINR。因此利用检测后信噪比SINR2可以查找相应的MCS等级
S303、用户将查找出的下行信道对应的MCS等级反馈给服务基站；
S304、用户的服务基站根据该基站的所有用户反馈各的下行信道对应的MCS等级，确定下行无线资源分配方式；
具体的，每一个下行信道使用的频域资源为一个频域资源块，用户在反馈下行信道的MCS等级时，可以将每一个频域资源块的序号以及对应的MCS等级反馈给服务基站，也可以根据设定个数，选择MCS等级最高的几个优选频域资源块进行反馈，基站根据设定准则和用户反馈信息，选择各频域资源块对应的MCS等级最高的若干用户进行调度，优先传输被调度用户的下行数据。
S305、基站根据被调度的用户反馈的MCS等级进行该用户下行信道的调制和编码，并发送下行数据；
S306、被调度的用户检测下行信道，接收下行数据。
本申请发明人发现，在协作多点传输系统的下行传输中，由于在发送端需要对用户信号进行加权预处理，用户侧不知道预处理加权值，仅使用公共导频估计出的下行信道H矩阵和接收检测方案，无法准确估计检测后的信噪比SINR2，从而无法准确确定各频域资源块对应的MCS等级，也就无法保证下行传输控制的效率。因此，现有非协作式下行传输控制方案无法在协作式多点传输系统中直接应用。
发明内容
本发明实施例提供一种协作多点传输系统的下行传输控制方法和负责信号联合处理的装置，用于优化协作多点传输系统的下行传输控制。
一种协作多点传输系统的下行传输控制方法，包括：
负责信号联合处理的装置对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值；
负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2；
负责信号联合处理的装置根据每一个用户的SINR2估计结果，确定该用户的调制编码方式MCS，并通知该用户根据所分配的频域资源块和MCS进行下行数据的检测接收；
负责信号联合处理的装置通知各协作基站，根据用户的预处理加权值、用户所分配的频域资源块和MCS对用户的下行数据进行联合处理。
较佳的，所述负责信号联合处理的装置对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值，具体包括：
负责信号联合处理的装置获得各协作基站服务小区中的用户，分别测量并上报的频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级，以及频域资源块对应的下行信道的信道H矩阵；
负责信号联合处理的装置根据获得的SINR1等级和信道H矩阵，进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值。
较佳的，所述用户上报的频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级为：根据接收质量从高到低选择的若干个频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级。
较佳的，所述各协作基站服务小区中的用户，分别根据各协作基站下发的公共导频信号测量并上报频域资源块对应的SINR1等级以及下行公共导频信号中有用信号的接收强度；以及
所述负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2，具体包括：
负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别根据该用户反馈的频域资源块的SINR1等级、下行公共导频信号中有用信号的接收强度、用户配对结果、预处理加权值、下行信道H矩阵和接收检测方案，估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2。
较佳的，所述负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别根据该用户反馈的SINR1等级、用户配对结果、预处理加权值、下行信道H矩阵和接收检测方案，估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2，具体包括：
根据预处理加权值T、下行信道H矩阵和接收检测方案，计算接收检测的加权值W；
根据接收信噪比SINR1和下行公共导频信号中有用信号的接收强度，计算干扰信号强度Pi和噪声强度PN之和：Pi+PN；
估计检测后的
Figure B200910083413XD0000051
较佳的，负责信号联合处理的装置从协作基站获得每一个下行信道的信道H矩阵。
较佳的，所述负责信号联合处理的装置从协作基站获得每一个下行信道的信道H矩阵，具体包括：
各协作基站分别通过用户终端发送的上行导频信号获得上行信道H矩阵，并根据上行信道H矩阵确定对应的下行信道H矩阵，以及将下行信道H矩阵发送给负责信号联合处理的装置；或者
各协作基站将从用户处获得的信道H矩阵发送给负责信号联合处理的装置。
一种在协作多点传输系统中负责信号联合处理的装置，包括：
用于对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值的单元；
用于对每一个配对用户，分别根据该用户反馈的SINR1等级、用户配对结果、预处理加权值、下行信道H矩阵和接收检测方案，估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2的单元；
用于根据每一个用户的SINR2估计结果，确定该用户的调制编码方式MCS，并通知该用户根据所分配的频域资源块和MCS进行下行数据的检测接收的单元；
用于通知各协作基站，根据用户的预处理加权值、用户所分配的频域资源块和MCS对用户的下行数据进行联合处理的单元。
本发明实施例针对协作多点传输系统，在基站侧根据用户反馈的频域资源块的SINR1等级，用户配对结果、联合资源分配结果和预处理加权值结果，确定被调度用户信道的MCS等级，以提供MCS等级的准确性，从而可以优化下行资源配置，进一步提高系统的吞吐量。
附图说明
图1为背景技术中描述的非协作式系统原理示意图；
图2为背景技术中描述的协作多点传输系统原理示意图；
图3为背景技术中描述的非协作式系统的下行传输控制流程示意图；
图4为本发明实施例提供的协作多点传输系统的下行传输控制流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例针对协作多点传输系统，提供一种下行传输控制技术，在基站侧，经过用户配对、联合资源分配和预处理加权值之后，再确定被调度用户信道的MCS等级，以提供MCS等级的准确性，从而可以优化下行资源配置，进一步提高系统的吞吐量。
参见图2所示，在协作式系统中，负责信号联合处理的装置可能设置在其中一个基站上，也可能设置在一个独立的网络实体上。负责信号联合处理的装置负责协作多点传输的上行传输和下行传输控制。
如图4所示，本发明实施例以M个基站组成协作一个小组为例进行说明，协作小组中各协作基站的公共导频序列分别为：D1、D2...Di...DM，协作多点传输系统中下行传输控制方法主要包括如下步骤：
S401、协作基站小组内的每一个协作基站，在所有的频域资源块上分别发送各自的下行公共导频信号；
S402、用户分别在各频域资源块对应的下行信道上，接收协作基站小组内的各协作基站下发的下行公共导频信号，并分别测量各下行信道上所接收的下行公共导频信号的接收强度、下行公共导频信号中有用信号的接收强度，以及确定下行信道对应的下行干扰和噪声强度；
实际上，用户在一个下行信道上接收的下行公共导频信号，是能够在该下行信道上接收到的所有协作基站、或者部分协作基站发送的下行公共导频信号的叠加信号。
S403、用户确定每一个下行信道的实际接收信噪比SINR1；
其中一个下行信道的实际接收信噪比SINR1的确定具体方法包括：
根据在该下行信道上接收的下行公共导频信号的接收强度Y，以及M个协作基站的公共导频序列D1、D2....DM进行信道估计，分别获得每一个下行信道的信道H矩阵，H1、H2.....HM；
确定该下行信道的干扰和噪声I，I＝Y-H1D1-H2D2-.....-HMDM；
确定该下行公共导频信号的接收信噪比SINR1，SINR1＝(H1D1+H2D2+.....+HMDM)/I。
S404、用户根据接收信噪比SINR1的大小，从高到低确定接收质量较好的前若干个下行信道使用的优选频域资源块的序号；
S405、用户将所选择的优选频域资源块的序号以及每一个优选频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级以及有用信号的接收强度，上报给协作基站；
这里需要说明的是，用户也可以将所有频域资源块的序号以及有用信号的接收强度，上报给协作基站。
S406、各协作基站分别将服务小区内用户上报的优选频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级以及有用信号的接收强度，发送给负责信号联合处理的装置；
S407、负责信号联合处理的装置根据所有协作小区内，用户反馈的优选频域资源块序号及其对应的接收信噪比SINR1的等级和有用信号的接收强度，各频域资源块对应的下行信道的信道H矩阵，进行用户配对和频域资源块分配；
信道H矩阵在用户配对时用于进行信道相关性的计算，其中：负责信号联合处理的装置有两种方法获得信道H矩阵，一是各协作基站分别通过用户终端发送的上行导频信号获得上行信道H矩阵，然后根据上行信道H矩阵和下行信道H矩阵相等的性质，确定下行信道H矩阵，并发送给负责信号联合处理的装置；二是用户终端将估计的下行信道H矩阵反馈给基站，基站统一汇报给负责信号联合处理的装置。
用户配对和联合资源分配的原则一般先将频域资源块分配给反馈的接收信噪比SINR1等级最高的用户，然后根据设定方法为确定使用该频域资源块的配对用户，例如：假定参与用户配对的用户数为N，可分配的频域资源块数目为K，对于第k(1≤k≤K)个频域资源块，首先选择出该频域资源块上对应的信道条件最好的一个用户1，再选择出在第k个频域资源块上与用户1信道正交性最好的用户2，然后再选择出在第k个频域资源块上同时与用户1、用户2信道正交性最好的用户3，依次选择出在第k个频域资源块上同时与用户1、用户2、......、用户(M-1)信道正交性最好的用户M(M≤N)。
将用户1至用户M完成对频域资源块k的用户配对和分配过程完成，依次按照上述方法完成K个频域资源块的用户配对和基站无线资源分配过程。
上述算法仅为一个示例，本领域技术人员也可以采用其它算法确定用户配对和无线资源分配方案，这里不再一一详细描述。
S408、负责信号联合处理的装置为各频域资源块上的每一个配对用户分别计算下行预处理加权值；
每一个配对用户的下行数据信号需要经过预加权处理，预处理加权值根据每一个用户的信道H矩阵计算得到，算法例如ZF(Zero Forcing，迫零)算法、BD(Block Diagonalization，块对角化)算法、DPC(Dirty Paper Coding，脏纸编码)算法等，具体算法为本领域技术人员所熟知，这里不再详细描述。
S409、负责信号联合处理的装置进一步根据用户反馈的SINR1的等级、用户配对结果、预处理加权值、下行信道H矩阵和接收检测方案，估计用户的下行信道检测后信噪比SINR2；
估计检测后信噪比SINR2的一种方法例如：
1)根据预处理加权值T、下行信道H矩阵和接收检测方案，计算接收检测的加权值W；
2)根据接收信噪比SINR1和下行公共导频信号中的有用信号D的接收强度PD，计算干扰信号I强度Pi和噪声N的强度PN之和：Pi+PN；具体计算方法为本领域技术人员所熟知，这里不再详细描述；
3)估计检测后的
Figure B200910083413XD0000091
其中|WHT|表示W、H和T三者乘积的模。
S410、根据估计的检测后信噪比SINR2确定用户下行信道的调制编码方式(MCS)；
S411、负责信号联合处理的装置通过各协作基站，向用户通知其下行信道的传输格式指示信息，包括所分配的频域资源块信息指示信息和MCS指示信息等；
S412、负责信号联合处理的装置将各配对用户所分配的频域资源块信息指示信息和MCS指示信息，以及下行预处理加权值通知所有协作基站，所有协作基站对配对用户的下行数据进行加权处理后发送。
在协作多点传输系统中，配对用户的下行数据进行联合调度，每一个用户使用至少两个协作基站在为该用户分配的频域资源块联合发送下行数据。用户配对结果需要上报给上一层核心网网络设备，上一层核心网网络设备根据用户配对结果，将用户的下行数据传输对该用户进行协作处理的各协作基站，各协作基站对配对用户的下行数据进行编码调制和预加权处理后，再根据联合资源分配结果，在相应的下行信道上发送。
S413、用户根据传输格式指示信息，在分配的频域资源块资源上，利用相应的专用导频或协作基站通知的预处理加权值检测下行数据。
系统为每一个频域资源块配置相应的专用导频序列，专用导频序列是针对每一个频域资源块预先配置到给用户的，用户使用专用导频序列可以在分配的频域资源块资源上检测下行数据。
负责信号联合处理的装置也可以通过配对用户归属的协作基站，通知配对用户使用的下行预处理加权值，配对用户可以根据下行预处理加权值和信道H矩阵，在分配的频域资源块资源上检测下行数据。
为更清楚理解本发明实施例，参见图2所示，以一个具体示例进一步说明本发明实施例提供的下行传输控制方法，例如根据协作小区内所有用户上报的测量结果，负责信号联合处理的装置确定用户1和用户2为配对用户，并为用户1和用户2分配了相同的频域资源块，如果用户1和用户2所分配的频域资源块为基站1、基站2和基站3的无线资源，则需要基站1、基站2和基站3联合处理用户1和用户2的下行数据。对于用户1，负责信号联合处理的装置将用户1的预加权值通知基站1、基站2和基站3后，基站1、基站2和基站3分别利用预加权值对用户1的数据进行编码和预加权处理，在相应下行信道上发送，用户1根据专用导频序列或预加权处理值检测从基站1、基站2和基站3联合发送的下行数据。对于用户2的下行数据联合处理完全相同，这里不再重复描述。进行联合处理后，用户从非归属小区接收的信号则不再是干扰信号，提高了小区边缘用户的归属质量和吞吐量，也进一步提高了系统的频谱利用率。
综上所述，本发明实施例针对协作多点传输系统，在基站侧根据用户反馈的频域资源块的SINR1等级，用户配对结果、联合资源分配结果和预处理加权值结果，确定被调度用户信道的MCS等级，以提供MCS等级的准确性，从而可以优化下行资源配置，进一步提高系统的吞吐量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种协作多点传输系统的下行传输控制方法，其特征在于，包括：
负责信号联合处理的装置对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值；
负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2；
负责信号联合处理的装置根据每一个用户的SINR2估计结果，确定该用户的调制编码方式MCS，并通知该用户根据所分配的频域资源块和MCS进行下行数据的检测接收；
负责信号联合处理的装置通知各协作基站，根据用户的预处理加权值、用户所分配的频域资源块和MCS对用户的下行数据进行联合处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负责信号联合处理的装置对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值，具体包括：
负责信号联合处理的装置获得各协作基站服务小区中的用户，分别测量并上报的频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级，以及频域资源块对应的下行信道的信道H矩阵；
负责信号联合处理的装置根据获得的SINR1等级和信道H矩阵，进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用户上报的频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级为：根据接收质量从高到低选择的若干个频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述各协作基站服务小区中的用户，分别根据各协作基站下发的公共导频信号测量并上报频域资源块对应的SINR1等级以及下行公共导频信号中有用信号的接收强度；以及
所述负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2，具体包括：
负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别根据该用户反馈的频域资源块的SINR1等级、下行公共导频信号中有用信号的接收强度、用户配对结果、预处理加权值、下行信道H矩阵和接收检测方案，估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述负责信号联合处理的装置对每一个配对用户，分别根据该用户反馈的SINR1等级、用户配对结果、预处理加权值、下行信道H矩阵和接收检测方案，估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2，具体包括：
根据预处理加权值T、下行信道H矩阵和接收检测方案，计算接收检测的加权值W；
根据接收信噪比SINR1和下行公共导频信号中有用信号的接收强度，计算干扰信号的强度Pi和噪声的强度PN之和：Pi+PN；
估计检测后的
Figure F200910083413XC0000021
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，负责信号联合处理的装置从协作基站获得每一个下行信道的信道H矩阵。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述负责信号联合处理的装置从协作基站获得每一个下行信道的信道H矩阵，具体包括：
各协作基站分别通过用户终端发送的上行导频信号获得上行信道H矩阵，并根据上行信道H矩阵确定对应的下行信道H矩阵，以及将下行信道H矩阵发送给负责信号联合处理的装置；或者
各协作基站将从用户处获得的信道H矩阵发送给负责信号联合处理的装置。
8.一种在协作多点传输系统中负责信号联合处理的装置，其特征在于，包括：
用于对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值的单元；
用于对每一个配对用户，分别估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2的单元；
用于根据每一个用户的SINR2估计结果，确定该用户的调制编码方式MCS，并通知该用户根据所分配的频域资源块和MCS进行下行数据的检测接收的单元；
用于通知各协作基站，根据用户的预处理加权值、用户所分配的频域资源块和MCS对用户的下行数据进行联合处理的单元。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述用于对各协作基站服务小区中的用户进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值的单元，具体包括：
用于获得各协作基站服务小区中的用户，分别测量并上报的频域资源块对应的接收信噪比SINR1等级，以及频域资源块对应的下行信道的信道H矩阵的子单元；
用于根据获得的SINR1等级和信道H矩阵，进行用户配对和频域资源块分配，以及确定各配对用户的下行信号预处理加权值的子单元。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述用于对每一个配对用户，分别估计用户根据所分配的频域资源块接收下行数据时的检测后信噪比SINR2的单元的单元，具体包括：
用于根据预处理加权值T、下行信道H矩阵和接收检测方案，计算接收检测的加权值W的子单元；
用于根据接收信噪比SINR1和下行公共导频信号中有用信号的接收强度，计算干扰信号强度Pi和噪声强度PN之和的子单元；
用于估计检测后的
Figure F200910083413XC0000031
的子单元。
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