CN101925183A

CN101925183A - 一种基于协作多点传输的数据传输方法及装置

Info

Publication number: CN101925183A
Application number: CN 200910108074
Authority: CN
Inventors: 郭阳
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2010-12-22
Also published as: US20120087440A1; WO2010145236A1; EP2432268B1; EP2432268A4; EP2432268A1; US8761754B2

Abstract

本发明一种基于协作多点传输的数据传输方法及装置，包括：发射点预置至少两种协作多点传输策略，包括第一种协作多点传输策略和第二种协作多点传输策略，所述第一种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流全部相同；所述第二种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流不全部相同；发射点根据参与协作传输的多个小区的接收信号，确定各个小区的信道质量值，当至少两个小区的信道质量值超过信道质量门限时，选择第二种协作多点传输策略；否则，选择第一种协作多点传输策略；发射点根据所选择的协作多点传输策略，将数据流发送给接收端。本发明可以改进协作多点传输下的数据传输性能。

Description

一种基于协作多点传输的数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO：Multiple Input and Multiple Output)无线移动通信系统，具体的，涉及一种基于协作多点传输的数据传输方法及装置。

背景技术

为了满足LTE-A(Long Term Evolution Advance，长期演进技术，3G的后续演进系统)的性能指标，尤其是达到LTE-A对小区边缘用户的性能要求，多点协作传输(CoMP，Coordinated multiple point)技术被看作是提高小区边缘用户性能，有效抑制小区间干扰的重要技术之一。CoMP技术不仅通过基站间相互协调，使得小区边缘用户所占用的资源相互正交，同时还利用多个小区统一为目标用户传输其信号，从而利用空间资源，实现既消除干扰，又增强链路性能和容量的双重性能。

在3Gpp Ran1 #53次会议中，协作多点传输(CoMP，Coordinated multiple point transmission and reception)被指出应当纳入到LTE-A的框架中。随后的54，54bis和55次会议中，提出了一系列的CoMP方案。

在如今3GPP LTE-A研究阶段的讨论过程中，CoMP技术的实现方案基本分为两类：

1.多点协作调度/波束赋型

2.多点联合协作传输/联合处理

两种方案的主要区别在于基站之间是否共享用户的数据信息。这里将第一种实现方案称为第一类CoMP，第二种实现方案称为第二类CoMP。

在第一类CoMP中，参与协作的基站之间不共享用户的数据信息，仅有用户的主服务基站与用户进行数据通信，各协作基站之间共享各用户的信道信息、分布信息等，并基于这些信息进行联合调度。波束赋型技术是提高小区边缘频谱利用率，减小小区间干扰的重要技术。对于第二类CoMP，参与协作的基站共享数据及信道、调度信息等，联合为目标用户提供服务。

发明内容

有鉴于上述背景，本发明提供了一种基于协作多点传输的数据传输方法及装置，以在协作多点传输场景下，进一步提高数据传输性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种基于协作多点传输的数据传输方法，包括：

发射点预置至少两种协作多点传输策略，包括第一种协作多点传输策略和第二种协作多点传输策略，所述第一种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流全部相同；所述第二种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流不全部相同；

发射点根据参与协作传输的多个小区的接收信号，确定各个小区的信道质量值，当至少两个小区的信道质量值超过信道质量门限时，选择第二种协作多点传输策略；否则，选择第一种协作多点传输策略；

发射点根据所选择的协作多点传输策略，将数据流发送给接收端。

在上述方法的一种实施例中，小区基于波束赋型得到的波束组被分配到不相交叉的两层，对于某一接收端，参与协作传输的小区波束组位于同一层。

在上述方法的一种实施例中，对于某一接收端，参与协作传输的小区数为3个，其中，能量最强小区为主小区，其余小区为协作小区；在第二种协作多点传输策略下，由主小区发送第一种数据流，各协作小区发送第二种数据流。

在上述方法的一种实施例中，所述主小区和所述协作小区采用空时编码或空频编码分别发送该两种数据流。

在上述方法的一种实施例中，在来自多个参与协作传输的小区的同一数据流中加载等效合成信道信息。

本发明还公开了一种基于协作多点传输的数据传输装置，包括：

策略预置模块，用于预置至少两种协作多点传输策略，包括第一种协作多点传输策略和第二种协作多点传输策略，所述第一种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流全部相同；所述第二种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流不全部相同；

策略选择模块，用于根据参与协作传输的多个小区的接收信号，确定各个小区的信道质量值，当至少两个小区的信道质量值超过信道质量门限时，选择第二种协作多点传输策略；否则，选择第一种协作多点传输策略；

数据发送模块，用于根据所选择的协作多点传输策略，将数据流发送给接收端。

本发明通过预置两种协作多点传输策略，并根据是否有超过一个小区的信道质量值而选择相应的传输策略进行数据发送，在信道质量较差时，则传输同一个数据流以保证数据传输质量，在信道质量较好时，则传输不同的数据流，以增加数据吞吐量，从而能够进一步改进数据传输性能。

附图说明

图1为本发明实施例所描述的第一层波束组；

图2为本发明实施例所描述的第二层波束组；

图3为本发明实施例所描述的第一种协作多点传输策略；

图4为本发明实施例所描述的第二种协作多点传输策略；

图5为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

参见图5，本发明主要基于协作多点传输(CoMP)场景，采用如下的数据传输方法：

1、发射点预置至少两种协作多点传输策略，包括第一种协作多点传输策略和第二种协作多点传输策略，所述第一种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流全部相同；所述第二种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流不全部相同；

2、发射点根据参与协作传输的多个小区的接收信号，确定各个小区的信道质量值，当至少两个小区的信道质量值超过信道质量门限时，选择第二种协作多点传输策略；否则，选择第一种协作多点传输策略；

3、发射点根据所选择的协作多点传输策略，将数据流发送给接收端。

上文中，发射点，一般指进行数据发送的基站；接收端，一般指进行数据接收的用户终端(UE，以下简称为用户)。协作多点传输，一般适用于接收端位于某个小区边缘时，在这种情况下，接收端除了接收其所在小区的信号，还将可能接收到邻近小区的信号。通常的，这些邻近小区的信号被视为干扰，但在协作多点传输中，这些“干扰”信号将被转化为有用信号而参与到对接收端的数据发送中，因此，称这些参与了数据发送的小区为参与协作传输的小区(包括接收端所在小区及其邻近小区)。

由于参与协作传输的小区通常为多个，因此，将涉及到多个小区如何对接收端发送数据。在本发明中，至少预置了两种协作多点传输策略，在第一种协作多点传输策略下，参与协作传输的各个小区发送相同的数据流，即只发送一种数据流到接收端；而在第二种协作多点传输策略下，参与协作传输的各个小区发送的数据流不全相同，即，发送到接收端的数据流至少包括两种。例如，一部分参与协作传输的小区发送第一种数据流，另一部分参与协作传输的小区发送第二种数据流。

协作多点传输策略的选择，主要基于小区的信道质量值进行，可以预设置一个信道质量门限(可根据实际需求进行相应调整)，当超过两个小区的信道质量值超过信道质量门限，则选择第二种策略，否则，选择第一种。通过这种CoMP服务策略的选择，在信道质量较差时，参与协作传输的各小区传输相同的数据流，以保证数据传输质量；而在信道质量较好时，参与协作传输的各小区传输不同的数据流，从而可以提高数据吞吐量，从而能够改进数据传输性能。

如前文所述，在现有的CoMP实现方案中，第一类实现方案为波束赋型，在本发明中，参与协作传输的小区采用波束赋型的形式进行小区覆盖，如图1、2所示，理论化的，可以将一个小区视为覆盖一个六边形区域。一般的，对于一个小区而言，从小区中心出发，可以六个分别指向六边形的六个角的波束覆盖整个小区。为描述之便，如图1、2所示，将图示水平放置的六边形小区的位于水平方向中间位置的两个顶点的左顶点称为顶点1，按顺时针方向经过的各顶点称为顶点2、顶点3、顶点4(即水平方向中间位置的右顶点)、顶点5、顶点6。在本发明的实例中，可以将小区的波束组分配到两层中，且分层不相交叉，即各个波束都被唯一的分配到一层中，而不是一个波束有可能既属于一层，又属于另一层。如图1，第一层波束组包括覆盖小区的顶点2、顶点4、顶点6的波束。如图2，第二层波束组包括覆盖小区的顶点1、顶点3、顶点5的波束，即同一层中各个波束夹角为120度。参与协作传输的小区均按同样方式进行波束组分层。因此，图1所示的位于某一小区边缘的用户，被三个小区的第一层波束组所覆盖；图2所示的位于某一小区的边缘的用户，被三个小区的第二层波束组所覆盖，即，对于某一用户，参与协作传输的小区波束组位于同一层。

在对用户进行数据发送时，首先对用户所处的位置进行定位，根据用户所处的位置是处于第一层或第二层波束组的覆盖范围，从而确定是第一层或是第二层波束组对其进行CoMP联合服务。而对于小区边缘用户，如上所述，进行协作服务时，是使用三个小区的三个波束同时对用户进行服务。通过波束组分层，可以在相同的时间和频率资源下，对两个用户进行数据传输，从而达到复用频率资源，提高数据吞吐量的目的。

如图3所示，图3示例性的说明了第一种协作多点传输策略(CoMP服务策略1)：

在策略1中，CoMP传输基于1个发送端口。

3个小区共用1个发送端口，也就是说3个小区所发送的数据相同，用X1表示，每个小区所使用的波束赋型权值不同，各小区根据所使用的层的波束组中的波束方向自行确定波束赋型权值。

接收到的信号可表示为：y＝h₁B₁x₁+h₂B₂x₁+h₃B₃x₁，其中，y是接收信号，x1是发送数据，h是信道增益，B是波束赋型权值。

如图4所示，图4示例性的说明了第二种协作多点传输策略(CoMP服务策略2)：

在策略2中，CoMP传输基于2个发送端口。

可以把3个服务小区分成2组，同一组里的一个或多个小区各自波束赋型后在同一个发送端口发送信号，也就是说发送相同的数据流。可以根据接收来自各个小区信号的能量分析，将3个小区分为主小区和协作小区。其中，能量分析根据CQI(信道质量指示符)确定，能量最强(也即信道质量最好)的一个小区作为主小区，其余两个小区均作为协作小区，可把主小区作为一个发送端口(发送端口1)，发送的数据流用X1(第一种数据流)表示，其余2个协作小区作为另一个发送端口(发送端口2)，发送的数据流用X2(第二种数据流)表示。

接收到的信号可表示为：

其中发送端口1的等效合成信道矩阵H₁＝h₁B₁，发送端口2的等效合成信道矩阵H₂＝h₂B₂+h₃B₃。

等效合成信道信息，也即等效合成信道矩阵(大写H)，用于对真实信道信息(小写h)进行等效。等效合成信道矩阵注入到专用导频中，由此，发送端口1和发送端口2使用不同的两套导频，专用导频信息被直接加载在数据流上。

因此，接收端在接收到数据流X1和数据流X2时，可以直接根据两个数据流中的专用导频来进行等效信道估计，即只需要根据等效合成信道信息(大写H)就可进行解调，而不需要知道真实信道信息(小写h)。从而，只需要根据收到的导频对使用这套导频的所有传输点(参与协作传输的各个小区)作一次信道估计，将所有传输点当作是经过一个整体信道进行发射的，而不需要区分参与协作的各个传输点对应的信道。也即，对于接收端，其将来自一个发送端口的数据流等效的视为由一根发射天线发出，尽管来自一个发送端口的数据流事实上可能由参与协作传输的多个小区发出。通过等效合成信道信息，使得用户接收方式简单，且下行控制信令较少。此外，这对于后面进行空时或空频编码也相当重要，因为2维的空时或空频编码需要2个信道元素。

发射点根据接收来自各个小区信号的能量分析，分别分析来自主小区和协作小区的接收信号，根据每个小区的接收信号确定来自每个小区的CQI(信道质量指示符)值，当3个CQI值中至少有2个CQI值大于CQI门限值(信道质量门限值)时，则选择使用策略2，否则选择使用策略1。也就是说当信号质量较好的情况下选择策略2，同时发送2个数据流；当信号质量较差时选择使用策略1，3个小区发送相同的数据流。

为了提升系统性能，降低误码率，可以使用空时编码或空频编码对数据流进行编码，以空时编码为例：

发送过程：

在时刻t1时，在两个发送端口分别发送数据x₁和x₂；

在时刻t2时，在两个发送端口分别发送数据和

不同发送端口的DRS导频(加载在数据流上的专用导频)是不同的，三个小区中，主小区使用发送端口1，采用一种DRS导频；两个协作小区使用相同的发送端口2，这两个小区进行发送的时候，使用相同的DRS导频。

在接收端，用户根据DRS导频估计出合成信道H₁＝h₁B₁，H₂＝h₂B₂+h₃B₃后，按照STBC(空时编码)或SFBC(空频编码)译码方案进行相应的译码。STBC和SFBC的操作事实上是一样的，只不过一种是在时域进行，另一种是在频域进行。

由于使用的是DRS专用导频而非公共导频，所以接收端的信道估计不能检测到小区侧的物理天线，而是检测到发送端口，也就是说发送端口1即为信道估计得到的发射天线1，发送端口2即为信道估计得到的发射天线2。

UE(接收端)有2根接收天线，接收天线1和接收天线2。

信道估计得到的信道矩阵为：

H = (\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix})

其中h_ij表示从发射端口i到接收天线j的信道增益。其中h₁₁ h₁₂即为上文中提到的：发送端口1的等效合成信道矩阵H₁＝h₁B₁，其中h₂₁ h₂₂即为上文中提到的：发送端口2的等效合成信道矩阵H₂＝h₂B₂+h₃B₃。

解码过程：

用r₁，r₃表示第1个发射符号间隔接收天线的接收符号，用r₂，r₄表示第2个发射符号间隔接收天线的接收信号：

r₁＝h₁₁x₁+h₁₂x₂+n₁

r_{2} = - h_{11} x_{2}^{*} + h_{12} x_{1}^{*} + n_{2}

r₃＝h₂₁x₁+h₂₂x₂+n₃

r_{4} = - h_{21} x_{2}^{*} + h_{22} x_{1}^{*} + n_{4}

最优极大似然译码结果为：

{\tilde{r}}_{1} = h_{11}^{*} r_{1} + h_{12} r_{2}^{*} + h_{21}^{*} r_{3} + h_{22} r_{4}^{*}

{\tilde{r}}_{2} = h_{12}^{*} r_{1} + h_{11} r_{2}^{*} + h_{22}^{*} r_{3} + h_{21} r_{4}^{*}

由此可以解得发送的数据流X1和X2。

本发明，设置了至少协作多点传输策略，并且可以根据信道质量，自适应的选择发送策略进行数据流的发送，这种方案有利于系统性能的提升，改进数据传输性能，提高数据吞吐量，增加小区覆盖。

本发明主要针对CoMP场景下的发送，其实现方案结合了波束赋型和联合处理的特点，并加以使用空频或空时码，以及对波束组进行分层，可以提高小区边缘用户及整体系统的性能。同时，该数据传输方法与LTE R8具有很好的兼容性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但这只是为便于理解而举的实例，不应认为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出各种可能的等同改变或替换，这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于协作多点传输的数据传输方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，小区基于波束赋型得到的波束组被分配到不相交叉的两层，对于某一接收端，参与协作传输的小区波束组位于同一层。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于某一接收端，参与协作传输的小区数为3个，其中，能量最强小区为主小区，其余小区为协作小区；在第二种协作多点传输策略下，由主小区发送第一种数据流，各协作小区发送第二种数据流。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主小区和所述协作小区采用空时编码或空频编码分别发送该两种数据流。

5.如权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，在来自多个参与协作传输的小区的同一数据流中加载等效合成信道信息。

6.一种基于协作多点传输的数据传输装置，其特征在于，包括：

策略预置模块，用于预置至少两种协作多点传输策略，包括第一种协作多点传输策略和第二种协作多点传输策略，所述第一种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流全部相同；

所述第二种协作多点传输策略为：参与协作传输的多个小区发送的数据流不全部相同；

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，小区基于波束赋型得到的波束组被分配到不相交叉的两层，对于某一接收端，参与协作传输的小区波束组位于同一层。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，对于某一接收端，参与协作传输的小区数为3个，其中，信道质量最好小区为主小区，其余小区为协作小区；在第二种协作多点传输策略下，由主小区发送第一种数据流，各协作小区发送第二种数据流。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述主小区和所述协作小区采用空时编码或空频编码分别发送该两种数据流。

10.如权利要求6至9任一所述的装置，其特征在于，在来自多个参与协作传输的小区的同一数据流中加载等效合成信道信息。