CN101989894B - 协作通信的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种协作通信的方法、设备和系统，属于移动通信领域，能够减小协作信令开销，降低计算复杂度，并且可以服务多个移动终端。本发明实施例提供的技术方案为：一种协作通信的方法，包括：获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；获得调度指令信息，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成；根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据。本发明实施例提供的技术方案适用于移动通信系统中。

Description

协作通信的方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种协作通信的方法、设备和系统。

背景技术

在协作MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出)系统中，为了进行基站之间的协作，基站收集信道信息(例如信道状态信息和信道相关性信息)，并将其发送到中心控制单元。中心控制单元根据基站的信道信息决定发送的方案(例如各个基站的预编码，码率，调制级别等)，然后将判决结果通报给各个基站。为了进行基站协作，下行数据将在协作基站之间共享，也就是每个协作基站都持有下行发送数据。一个基站与其服务的所有移动终端之间的信道状态信息为本地信道状态信息(local Channel State Information atTransmitter，CSIT)；所有基站与所有移动终端之间的信道状态信息为全局信道状态信息(global CSIT)。某个基站与其服务的移动终端之间的信道相关性信息为本地信道相关性信息；所有基站与所有移动终端之间的信道相关性信息为全局信道相关性信息。

根据信令开销和通信延迟要求的不同，基站之间可以以不同的形式协作。一般来说，基站之间的协作可以分为三种类型：下行全协作，每个基站将本地信道状态信息发送到中心控制单元组成全局信道状态信息，中心控制单元通过全局信道状态信息协调不同基站的下行发送比如，中心控制单元可以计算每个基站的下行预编码，并将预编码发送给各个基站；下行部分协作，每个基站将信道统计信息(例如信道相关矩阵和路损信息等)送到中心控制单元，中心控制单元根据信道统计信息得到下行协作的统计预编码；下行不协作，下行发送的时候基站之间不进行协作，即每个移动终端只受到单一基站的服务，基站之间只进行干扰消除。

在下行不协作方案中，基站之间不进行信道信息的交换，系统频谱效率低下，所以要在多个基站之间进行协作。在协作MIMO系统中，全协作方案的性能最优，但是由于计算复杂度高，信令开销大，各基站同步困难等问题在现实网络中难以实施。现有的部分协作方案中，有的可以支持多个终端但是信令开销大，有的信令开销小但是不可以同时支持多个移动终端。

发明内容

本发明的实施例提供一种协作通信的方法、设备和系统，能够减小协作信令开销，降低计算复杂度，并且可以服务多个移动终端。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种协作通信的方法，包括：

获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；

获得调度指令信息，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成；

根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据。

一种协作通信的方法，包括：

接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息；

根据所述本地信道相关性信息生成调度指令信息，所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；

将所述调度指令信息发送给基站，所述基站间协作发送方式用于确定该基站向所述服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定该基站一次发送过程中数据的发送量。

一种基站，包括：

信道信息收集模块，用于获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；

调度指令获取模块，用于获得调度指令信息，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成；

计算模块，用于根据所述本地信道状态信息和调度指令获取模块获得的调度指令信息，进行预编码计算；

发送模块，用于利用所述计算模块预编码计算的结果向所服务的终端发送通信数据。

一种调度控制装置，包括：

接收模块，用于接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息；

处理模块，用于根据所述本地信道相关性信息生成调度指令信息，所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；

发送模块，用于将所述调度指令信息发送给基站，所述基站间协作发送方式用于确定该基站向所述服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定该基站一次发送过程中数据的发送量。

一种协作通信的系统，包括：

基站和调度控制装置，其中

基站，用于获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息并向调度控制装置发送所述本地信道相关性信息，然后获得所述调度控制装置发送的调度指令信息，根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据；

调度控制装置，用于接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息，根据所述全局信道相关性信息生成调度指令信息并向基站发送。

本发明实施例提供的协作通信的方法、设备和系统，基站和调度控制装置之间不需要进行信道状态信息的交互，基站只需要向调度控制装置发送的是本地信道相关性信息，而不是发送信道矩阵，从而大大减小了信令开销；预编码不再由调度控制装置进行统一计算，而是各个基站根据本地信道状态信息分别进行计算，降低了计算的复杂度；并且每个基站根据本地信道状态信息进行预编码，实现空分多址，可以同时服务多个移动终端。

附图说明

图1为本发明实施例提供的下行部分协作系统架构图；

图2为本发明实施例提供的一种协作通信的方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种协作通信的方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基站结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种调度控制装置结构框图；

图6为本发明实施例提供的一种协作通信的系统框图；

图7为本发明实施例提供的一种移动通信系统架构图；

图8为本发明实施例提供的再一种协作通信的方法流程示意图；

图9为本发明实施例中数字模拟的误包率与移动终端信道相关系数关系曲线示意图。

具体实施方式

本发明实施例采用的是下行部分协作方案，如图1所示为本发明实施例的一个下行部分协作系统架构图，所有的基站(Base Station，BS)由调度控制装置进行控制，在本发明实施例中，调度控制装置(是一个功能实体)可以独立于基站存在，也可以安置在基站(Base Station，BS)中，在图1中，N个基站进行协作共同服务M个移动终端，其中，Si表示为基站向第i个移动终端发送的信号。

下面结合附图对本发明实施例协作通信的方法、设备和系统进行详细描述。

实施例一：

本发明实施例提供了一种协作通信的方法，如图2所示，该方法包括：

201、获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；

基站可以通过信道估计或者移动终端的反馈获得所述基站覆盖范围内所有移动终端的本地信道状态信息和本地信道相关性信息。信道相关性信息包括信道相关性矩阵或天线相关系数。假如基站通过自身收集信道信息，那么可以利用现有的信道状态收集器进行信道估计；否则，如果依靠移动终端的反馈来收集信道信息，则需要建立一个专门的上行反馈信道。所述信道相关性信息可以包括信道相关性矩阵、或天线相关系数。

202、获得调度指令信息；

基站需要在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置。延迟限制将保证调度控制装置得到的本地信道相关性信息不会过时。由于本地信道相关性信息的相关时间远大于基站与调度控制装置之间的通信延迟，所以很容易满足基站能够在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置。

之后基站获得调度控制装置发送过来的调度指令信息，所述调度指令信息包括码流分配信息和基站间协作发送方式，基站间协作发送方式可以为空时码类型、空频码类型、RF combining(射频合并)和SM(空间多路复用)等，本实施例以空时码类型为例进行描述。所述调度指令信息是所述调度控制装置根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成。

203、根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据。

每个基站根据调度指令信息和本地信道状态信息计算下行预编码。令K_m为某个基站向第m个移动终端发送的码流个数，则所述移动终端在所述基站处的预编码W_m ⁿ为一个T_n×K_m的矩阵。可以使用基于迫零预编码方法或最小均方差预编码方法为所服务移动终端计算预编码矩阵。

之后，基站生成下行空分多址信号，并将所述信号广播发送。令S_m ⁿ和W_m ⁿ为第n个基站对第m个移动终端的发送信号以及预编码矩阵，则第n个基站总的发射信号为

$Y_n=W_1^n{S}_1^n+W_2^n{S}_2^n+...+W_M^n{S}_M^n$

本发明实施例提供了一种协作通信的方法，如图3所示，该方法包括：

301、接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息；

调度控制装置接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息。

302、根据所述本地信道相关性信息生成调度指令信息；

调度控制装置从每个基站处接收本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息。还可以在协作基站中选择一个基站作为anchor BS(主基站)，其它基站都将自身的本地信道相关性信息发送给anchor BS，anchor BS将从各个基站接收到的本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息，并将全局信道相关性信息发送给每个基站。

所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息，基站间协作发送方式可以为空时码类型、空频码类型、RF combining(射频合并)和SM(空间多路复用)等，本实施例以空时码类型为例进行描述。调度控制装置根据全局信道相关性信息进行每个基站的码流分配以及每个移动终端的空时码类型选择。调度控制装置中备有一系列候选的空时码结构，而一切可以支持通信系统的空时码都可以列入候选的范围内。例如下面的Alamouti码和D-STTD码是被未来无线通信系统广泛接受的两种空时码类型： $\mathrm{Alamouti}:\left[\begin{array}{cc}{X}_1& -X_2^{*}\\ X_2& X_1^{*}\end{array}\right]---\left(1\right)$ $\mathrm{DSTTD}:\left[\begin{array}{cc}{X}_1& -X_2^{*}\\ X_2& -X_2^{*}\\ X_3& -X_4^{*}\\ X_4& X_3^{*}\end{array}\right]---\left(2\right)$

根据所述全局信道相关性信息，调度控制装置为每个移动终端选择一种空时码结构。另外，调度控制装置还需要决定发送给每个移动终端的码流怎样在进行协作的基站之间进行分配。例如，Alamouti有两个码流((1)中的每一行代表一个码流)，而D-STTD有四个码流((2)中的每一行代表一个码流)。假设有两个协作基站为一个移动终端提供服务，调度控制装置为所述移动终端选择D-STTD码，之后，对于码流分配，调度控制装置还需要决定(2)中的哪一行将由哪个基站进行发送。

码流分配和空时码选择算法由信道相关情况、基站的天线数目以及移动终端的天线数目决定。比如在克罗内科尔相关信道模型中(本发明实施例不仅限于这种特定的模型)，需要满足以下的限制：(1)空时码率不能超过所述移动终端的天线数目，例如，Alamouti码的码率为1，D-STTD码的码率为2，因此Alamouti码可以用在任何的移动终端上，但D-STTD码必须应用在至少具有两根天线的移动终端上。(2)分配给每个基站的中的码流个数不能超过该基站的天线个数。

303、将所述调度指令信息发送给基站；

之后调度控制装置在延迟限制内将所述码流分配和空时码类型作为调度指令信息发送到每个基站，从而保证调度指令信息不会过时，所述空时码类型用于确定该基站向所述服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定该基站一次发送过程中数据的发送量。

本发明实施例提供的协作通信的方法，基站和调度控制装置之间不需要进行信道状态信息的交互，基站只需要向调度控制装置发送的是本地信道相关性信息，而不是发送信道矩阵，从而大大减小了信令开销；预编码不再由调度控制装置进行统一计算，而是各个基站根据本地信道状态信息分别进行计算，降低了计算的复杂度；并且每个基站根据本地信道状态信息进行预编码，实现空分多址，可以同时服务多个终端。

实施例二：

本发明实施例提供了一种基站，如图4所示，该基站包括信道信息收集模块401、调度指令获取模块402、计算模块403和发送模块404。

其中，信道信息收集模块401用于获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；调度指令获取模块402用于获得调度指令信息，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成；计算模块403用于根据所述本地信道状态信息和调度指令获取模块获得的调度指令信息，进行预编码计算；发送模块404用于利用所述计算模块预编码计算的结果向所服务的终端发送通信数据。

信道信息收集模块401可以通过信道估计或者移动终端的反馈获得所述基站覆盖范围内所有移动终端的本地信道状态信息和本地信道相关性信息。所述信道相关性信息可以包括信道相关性矩阵、天线相关系数。计算模块403使用基于迫零预编码方法或最小均方差预编码方法为所述移动终端计算预编码矩阵。

该基站还包括：

第二发送模块405，用于将所述本地信道相关性信息向一调度控制装置发送，并且该调度控制装置还用于接收其他基站发送的本地信道相关性信息。第二发送模块405需要在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置。延迟限制将保证调度控制装置得到的本地信道相关性信息不会过时。

所述调度指令获取模块402从所述调度控制装置获得所述调度控制指令。

当所述基站为主基站时，所述基站还包括：

调度指令生成模块，用于将所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息，根据频谱利用率为全局信道相关性信息的组合选择相对应的码流分配与基站间协作发送方式的组合，并将其存入码本中，查找所述码本确定与全局信道相关性信息所对应的全局信道相关性信息的组合，然后确定与该全局信道相关性信息组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式，所述调度指令信息包括码流分配信息与基站间协作发送方式。

本发明实施例提供了一种调度控制装置，如图5所示，该调度控制装置包括接收模块501，处理模块502和发送模块503。

其中，接收模块501用于接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息；处理模块502用于所述本地信道相关性信息生成调度指令信息，所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；发送模块503用于将所述调度指令信息发送给基站，所述基站间协作发送方式用于确定该基站向所述服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定该基站一次发送过程中数据的发送量。

所述处理模块502包括计算单元504、存储单元505和处理单元506：

其中，计算单元504用于将所述至少两个基站发送的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息，根据频谱利用率为全局信道相关性信息的组合选择相对应的码流分配与基站间协作发送方式的组合，并将其存入码本中；存储单元505用于存储调度码流分配和基站间协作发送方式的码本，所述码本根据频谱利用率为全局信道相关性信息的组合选择相对应的码流分配与基站间协作发送方式的组合；处理单元506用于查找所述码本确定与全局信道相关性信息所对应的全局信道相关性信息的组合，之后确定与该全局信道相关性信息组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式。

其中，存储单元505存储的码本是在离线的状态下，通过仿真或实验测量在满足系统误包率要求的情况下，根据频谱利用率为全局信道相关性信息的组合选择相对应的码流分配与基站间协作发送方式的组合。

本发明实施例提供的协作通信的设备，基站和调度控制装置之间不需要进行信道状态信息的交互，基站只需要向调度控制装置发送的是本地信道相关性信息，而不是发送信道矩阵，从而大大减小了信令开销；预编码不再由调度控制装置进行统一计算，而是各个基站根据本地信道状态信息分别进行计算，降低了计算的复杂度；并且每个基站根据本地信道状态信息进行预编码，实现空分多址，可以同时服务多个终端。

实施例三：

本发明实施例提供了一种协作通信的系统，如图6所示，该系统包括基站601和调度控制装置602。

其中，基站601用于获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息并向调度控制装置602发送所述本地信道相关性信息，然后获得所述调度控制装置602发送的调度指令信息，根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据；调度控制装置602用于接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息，根据所述全局信道相关性信息生成调度指令信息并向基站发送。

基站601可以通过信道估计或者移动终端的反馈获得基站覆盖范围内所有移动终端的本地信道状态信息和本地信道相关性信息。假如基站601通过自身收集信道信息，那么可以利用现有的信道状态收集器进行信道估计；否则，如果依靠移动终端的反馈来收集信道信息，则需要建立一个专门的上行反馈信道。所述信道相关性信息可以包括信道相关性矩阵、或天线相关系数。基站601需要在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置602，延迟限制将保证调度控制装置602得到的本地信道相关性信息不会过时。由于本地信道相关性信息的相关时间远大于基站601与调度控制装置602之间的通信延迟，所以很容易满足基站601能够在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置602。调度控制装置602从每个基站处接收本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息，之后根据全局信道相关性信息进行每个基站601的码流分配以及基站间协作发送方式选择，调度控制装置602将码流分配信息和基站间协作发送方式作为调度指令信息，在延迟限制内将调度指令信息发送到每个基站，从而保证调度指令信息不会过时。基站601接收调度控制装置602发送过来的调度指令信息，根据调度指令信息和本地信道状态信息计算下行预编码。之后，基站601生成下行空分多址信号，并将所述信号广播发送。

在本发明实施例中，调度控制装置602是功能实体，可以在协作范围内只有一个，也可以在每一个协作基站中都设置一个。

1、当调度控制装置602只有一个时，可以独立于基站存在，也可以位于某一个基站。所有基站将本地信道相关性信息发送给调度控制装置，调度控制装置将接收到的各个基站的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息，并根据全局信道相关性信息选择码流分配和基站间协作发送方式，将码流分配和基站间协作发送方式作为调度指令信息发送给各个基站，各个基站根据接收到的调度指令信息和本地信道状态信息为移动终端计算预编码矩阵。

2、当调度控制装置602位于每一个协作基站时，在协作的两个以上基站中选出一个基站作为anchor BS，所有其它的基站将本地信道相关性信息发送给anchor BS，anchor BS将接收到的各个基站的本地信道相关性信息和自身的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息，并将全局信道相关性信息发送给各个基站，各个基站根据接收到的全局信道相关性信息选择码流分配和基站间协作发送方式，并根据码流分配、基站间协作发送方式和本地信道状态信息为移动终端计算预编码矩阵；

或者每个BS都将自身的本地信道相关性信息发送给其它的BS，比如说在整个协作系统中，一共有N个基站，每个基站都将自身的本地信道相关性信息发送给其它的N-1个基站，每个基站根据自己的本地信道相关性信息和接收到的其它基站的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息，并根据全局信道相关性信息选择码流分配和基站间协作发送方式，之后根据码流分配、基站间协作发送方式和本地信道状态信息为移动终端计算预编码矩阵。

本发明实施例提供的协作通信的系统，基站和调度控制装置之间不需要进行信道状态信息的交互，基站只需要向调度控制装置发送的是本地信道相关性信息，而不是发送信道矩阵，从而大大减小了信令开销；预编码不再由调度控制装置进行统一计算，而是各个基站根据本地信道状态信息分别进行计算，降低了计算的复杂度；并且每个基站根据本地信道状态信息进行预编码，实现空分多址，可以同时服务多个终端。

实施例四：

下面定义一个具体的场景，根据该场景对本发明实施例提供的协作通信的方法进行详细地介绍。如图7所示为该场景的示意图，该场景中包括两个基站和两个移动终端，每个基站有6根天线，每个移动终端有两根天线；在该场景所示的移动通信系统中，信道采用非相干瑞利衰落信道，调制方式为16QAM，信道编码为1/2CC，每个信息包中的比特数为192，每个移动终端都采用Alamouti码。

如图8所示，本发明实施例提供的协作通信的方法包括：

801、基站获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；

基站可以通过信道估计或者移动终端的反馈获得所述基站覆盖范围内所有移动终端的本地信道状态信息和本地信道相关性信息。假如基站通过自身收集信道信息，那么可以利用现有的信道状态收集器进行信道估计；否则，如果依靠移动终端的反馈来收集信道信息，则需要建立一个专门的上行反馈信道。所述信道相关性信息可以包括信道相关性矩阵、或天线相关系数。

802、基站在延迟限制内将本地信道相关性信息发送到调度控制装置；

基站需要在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置。延迟限制将保证调度控制装置得到的本地信道相关性信息不会过时。由于本地信道相关性信息的相关时间远大于基站与调度控制装置之间的通信延迟，所以很容易满足基站能够在给定的延迟限制内将本地信道相关性信息发送给调度控制装置。

803、调度控制装置根据接收到的本地信道相关性信息选择码流分配和基站间协作发送方式；

调度控制装置从每个基站处接收本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息，调度控制装置根据全局信道相关性信息进行每个基站的码流分配以及基站间协作发送方式选择，所述基站间协作发送方式用于确定向所述服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定一次发送过程中数据的发送量。基站间协作发送方式可以为空时码类型、空频码类型、RF combining(射频合并)和SM(空间多路复用)等，本实施例以空时码类型为例进行描述。

在图7所示的移动通信系统中，基站和移动终端采用克罗内科尔信道相关模型(本发明实施例不仅限于这种特定的信道相关模型)。两个基站的发射相关矩阵分别为

$R_{t1}=\left[\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\β}}_1& {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1^3& {\mathrm{\β}}_1^4& {\mathrm{\β}}_1^5\\ {\mathrm{\β}}_1& 1& {\mathrm{\β}}_1& {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1^3& {\mathrm{\β}}_1^4\\ {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1& 1& {\mathrm{\β}}_1& {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1^3\\ {\mathrm{\β}}_1^3& {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1& 1& {\mathrm{\β}}_1& {\mathrm{\β}}_1^2\\ {\mathrm{\β}}_1^4& {\mathrm{\β}}_1^3& {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1& 1& {\mathrm{\β}}_1\\ {\mathrm{\β}}_1^5& {\mathrm{\β}}_1^4& {\mathrm{\β}}_1^3& {\mathrm{\β}}_1^2& {\mathrm{\β}}_1& 1\end{array}\right],$ $R_{t2}=\left[\begin{array}{cccccc}1& {\mathrm{\β}}_2& {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2^3& {\mathrm{\β}}_2^4& {\mathrm{\β}}_2^5\\ {\mathrm{\β}}_2& 1& {\mathrm{\β}}_2& {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2^3& {\mathrm{\β}}_2^4\\ {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2& 1& {\mathrm{\β}}_2& {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2^3\\ {\mathrm{\β}}_2^3& {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2& 1& {\mathrm{\β}}_2& {\mathrm{\β}}_2^2\\ {\mathrm{\β}}_2^4& {\mathrm{\β}}_2^3& {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2& 1& {\mathrm{\β}}_2\\ {\mathrm{\β}}_2^5& {\mathrm{\β}}_2^4& {\mathrm{\β}}_2^3& {\mathrm{\β}}_2^2& {\mathrm{\β}}_2& 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

而接收相关矩阵为

$R_{r1}=\left[\begin{array}{cc}1& {\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\α}}_1& 1\end{array}\right],$ $R_{r2}=\left[\begin{array}{cc}1& {\mathrm{\α}}_2\\ {\mathrm{\α}}_2& 1\end{array}\right]---\left(5\right)$

由于基站天线以及周围的环境在很长的时期内是静态的，所以发送相关矩阵R_t1和R_t2会在长时间内保持静态。因此，空时码的选择和码流分配只由接收相关矩阵决定。

对于不同信道相关性信息的组合，调度控制装置首先通过仿真或实验测量在满足系统误包率要求的情况下，选择频谱利用率最高的码流分配与空时码类型的组合，并将其存入码本中。此码本预先存储在基站以及调度控制装置中。

建立码本的步骤如下：

1、确定β₁和β₂；

2、选择一种{α₁，α₂}的组合；

3、选择一种可能的空时码结构以及码流分配的方案；

4、计算移动终端1和移动终端2的误包率(PER)，分别记作p₁和p₂。如果p₁或p₂大于系统的PER要求，则这组空时码和码流分配方案的目标函数置零，否则的话令目标函数为w₁log(1/p₁)+w₂log(1/p₂)，其中w₁和w₂为系统设置的两个权重常数；

5、重复步骤3-4，取遍所有可能的空时码结构和码流分配方案；

6、选择目标函数值最大的空时码结构和码流分配方案，作为该{α₁，α₂}组合情况下的最优调度方案；

7、重复步骤2-6，为所有的{α₁，α₂}组合方案寻找到最优的调度方案。

之后存储得到的码本，调度控制装置按照全局信道相关性信息，找到所存储码本中最接近的信道相关性信息的组合，从而确定该信道相关性信息组合所对应的码流分配与空时码类型，步骤如下：

首先将α₁和α₂进行离散量化为{α₁ ¹，α₁ ²，...，α₁ ^A}和{α₂ ¹，α₂ ²，...，α₂ ^B}，一般来说建立的查找码本可以分为三列，第一列为{α₁，α₂}组合，第二列为两个基站的码流分配，第三列为两个移动终端的空时码选择；

在实际应用中，调度控制装置首先获得{α₁，α₂}组合，然后寻找查找码本中与获得{α₁，α₂}最接近的量化{α₁，α₂}组合，则与{α₁，α₂}组合相对应的空时码类型和码流分配就是要选择的调度指令信息。

下面举例介绍怎样计算每种码流分配和空时码类型选择的目标函数。假设

β₁＝β₂＝0，α₂＝0.8，α₁＝[0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9]，系统需要的PER为0.02，空时码选择为：移动终端1使用D-STTD码，移动终端2使用Alamouti码，码流分配为：每个移动终端的码流一半分给基站1，另一半分给基站2。

数字模拟的误包率与移动终端1信道相关系数关系曲线如图9所示，从图中可以看出，当α₁＞0.2时，前面提到的空时码和码流分配的组合的目标函数为零，因为移动终端1的误包率高于系统要求的误包率阈值。在这种情况下，调度控制装置将会为移动终端1选择一种码率更低的空时码(D-STTD码的码率为2，Alamouti码的码率为1)，比如Alamouti码。因此，降低误包率是以降低系统的吞吐量为代价的。当两个移动终端都使用Alamouti码的时候，系统频谱效率比移动终端1用D-STTD码，移动终端2用Alamouti码要低。因此，当误包率可以满足需求的情况下，要选择频谱效率最大的一种发送方式(包括空时码选择与码流分配的组合)。

对于(α₁＝0.2，α₂＝0.8)，前面提到的空时码与码流分配组合的目标函数为

w₁log(1/p₁)+w₂log(1/p₁)＝w₁log(1/0.012)+w₂log(1/0.0008)＝11.6

假设w₁＝w₂＝1。

804、调度控制装置将码流分配和基站间协作发送方式型作为调度指令信息在延迟限制内发送到基站；

调度控制装置在延迟限制内将调度指令信息发送到每个基站，从而保证调度指令信息不会过时。基站接收调度控制装置发送过来的调度指令信息。

805、基站根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，为所服务的终端计算预编码矩阵；

每个基站根据调度指令信息和本地信道状态信息计算下行预编码。令K_m为某个基站向第m个移动终端发送的码流个数，则所述移动终端在所述基站处的预编码W_m ⁿ为一个T_n×K_m的矩阵。可以使用基于迫零预编码方法或最小均方差预编码方法为所服务移动终端计算预编码矩阵。

806、基站向所服务的终端发送下行空分多址信号。

之后，基站生成下行空分多址信号，并将所述信号广播发送。令S_m ⁿ和W_m ⁿ为第n个基站对第m个移动终端的发送信号以及预编码矩阵，则第n个基站总的发射信号为

$Y_n=W_1^n{S}_1^n+W_2^n{S}_2^n+...+W_M^n{S}_M^n$

在相同的设置条件之下，比较本发明实施例的下行部分协作方案与下行非协作方案以及下行全协作方案的性能。对于下行非协作方案，假设每个基站只服务一个移动终端，但是采用迫零预编码来消除对另一个移动终端的干扰。对于全协作空分多址，假设调度控制装置知道全局信道状态信息，联合进行迫零预编码。对于本发明提出的部分协作空分多址，也使用迫零预编码。

经过性能比较可以看出，本发明实施例的下行部分协作方案的性能要优于下行非协作方案，这是因为基站之间进行了协作发送，另外相比下行全协作方案，本发明实施例大大减少了信令开销。本发明实施例提出的技术方案与下行非协作方案相比以很小的信令开销获得了显著的性能增益。

本发明实施例提供的协作通信的方法，基站和调度控制装置之间不需要进行信道状态信息的交互，基站只需要向调度控制装置发送的是本地信道相关性信息，而不是发送信道矩阵，从而大大减小了信令开销；预编码不再由调度控制装置进行统一计算，而是各个基站根据本地信道状态信息分别进行计算，降低了计算的复杂度；并且每个基站根据本地信道状态信息进行预编码，实现空分多址，可以同时服务多个终端。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种协作通信的方法，其特征在于，包括：

获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；所述信道相关性信息包括信道相关性矩阵或天线相关系数；

获得调度指令信息，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成；所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；所述基站间协作发送方式用于确定向所服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定一次发送过程中数据的发送量；

根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据；

其中，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成包括：

将所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息；

在满足系统误包率要求的情况下，为不同信道相关性信息的组合选择频谱利用率最高的码流分配与基站间协作发送方式组合，并将其存入码本中；

查找所述码本确定与全局信道相关性信息最接近的信道相关性信息的组合，然后确定与该信道相关性信息的组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式。

2.根据权利要求1所述的协作通信的方法，其特征在于，所述进行预编码计算包括：

使用基于迫零预编码方法或最小均方差预编码方法为所述终端计算预编码矩阵。

3.如权利要求1所述的协作通信的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述本地信道相关性信息向一调度控制装置发送。

4.如权利要求3所述的协作通信的方法，其特征在于，所述获得调度指令信息包括：

从所述调度控制装置获得所述调度指令信息。

5.一种协作通信的方法，其特征在于，包括：

接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息；所述信道相关性信息包括信道相关性矩阵或天线相关系数；

根据所述本地信道相关性信息生成调度指令信息，所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；

将所述调度指令信息发送给基站，所述基站间协作发送方式用于确定该基站向所服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定该基站一次发送过程中数据的发送量；

其中，所述根据所述本地信道相关性信息生成调度指令信息包括：

将接收的所述至少两个基站发送的本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息；

在满足系统误包率要求的情况下，为不同信道相关性信息的组合选择频谱利用率最高的码流分配与基站间协作发送方式的组合，并将其存入码本中；

查找所述码本确定与全局信道相关性信息最接近的信道相关性信息的组合，然后确定与该信道相关性信息的组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式。

6.一种基站，其特征在于，包括：

信道信息收集模块，用于获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息；所述信道相关性信息包括信道相关性矩阵或天线相关系数；

调度指令获取模块，用于获得调度指令信息，所述调度指令信息根据所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息生成；所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；所述基站间协作发送方式用于确定向所服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定一次发送过程中数据的发送量；

计算模块，用于根据所述本地信道状态信息和调度指令获取模块获得的调度指令信息，进行预编码计算；

发送模块，用于利用所述计算模块预编码计算的结果向所服务的终端发送通信数据；

所述基站还包括：

调度指令生成模块，用于将所述本地信道相关性信息及其他基站的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息；在满足系统误包率要求的情况下，为不同信道相关性信息的组合选择频谱利用率最高的码流分配与基站间协作发送方式组合，并将其存入码本中；查找所述码本确定与全局信道相关性信息最接近的信道相关性信息的组合，然后确定与该信道相关性信息的组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式。

7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述计算模块使用基于迫零预编码方法或最小均方差预编码方法为终端计算预编码矩阵。

8.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：

第二发送模块，用于将所述本地信道相关性信息向一调度控制装置发送。

9.如权利要求8所述的基站，其特征在于，所述调度指令获取模块从所述调度控制装置获得所述调度控制指令。

10.一种调度控制装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息；所述信道相关性信息包括信道相关性矩阵或天线相关系数；

处理模块，用于根据所述本地信道相关性信息生成调度指令信息，所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；

发送模块，用于将所述调度指令信息发送给基站，所述基站间协作发送方式用于确定该基站向所服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定该基站一次发送过程中数据的发送量；

其中，所述处理模块还包括：

计算单元，用于将所述至少两个基站发送的本地信道相关性信息组成全局信道相关性信息，在满足系统误包率要求的情况下，为不同信道相关性信息的组合选择频谱利用率最高的码流分配与基站间协作发送方式的组合，并将其存入码本中；

存储单元，用于存储调度码流分配和基站间协作发送方式的码本；

处理单元，用于查找所述码本确定与全局信道相关性信息最接近的信道相关性信息的组合，之后确定与该信道相关性信息的组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式。

11.一种协作通信的系统，其特征在于，包括：

基站和调度控制装置，其中

基站，用于获得本地信道状态信息以及本地信道相关性信息并向调度控制装置发送所述本地信道相关性信息，然后获得所述调度控制装置发送的调度指令信息，根据所述调度指令信息和本地信道状态信息，进行预编码计算并向所服务的终端发送通信数据；所述信道相关性信息包括信道相关性矩阵或天线相关系数；所述调度指令信息包括基站间协作发送方式及码流分配信息；所述基站间协作发送方式用于确定向所服务的终端发送的总的码流数目以及编码的方式，所述码流分配信息用于确定一次发送过程中数据的发送量；

调度控制装置，用于接收至少两个基站发送的本地信道相关性信息，组成全局信道相关性信息，根据所述全局信道相关性信息生成调度指令信息并向基站发送；具体用于将接收的所述至少两个基站发送的本地信道相关性信息后，组成全局信道相关性信息；在满足系统误包率要求的情况下，为不同信道相关性信息的组合选择频谱利用率最高的码流分配与基站间协作发送方式的组合，并将其存入码本中；查找所述码本确定与全局信道相关性信息最接近的信道相关性信息的组合，然后确定与该信道相关性信息的组合所对应的码流分配与基站间协作发送方式。

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