CN102006152A - 一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，属于移动通信、无线通信技术领域。待服务用户根据长期统计接收信号的能量，计算各协作基站到本用户的单链路信道的信道大尺度衰落，并计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数，根据分配的比特数为每条单链路信道生成码本，根据码本量化单链路信道，并将量化信息反馈给相应的协作基站用于基站的下行预处理。本方法仅需利用信道的平均能量信息即可对单链路信道码本进行比特分配，是一种实际可行的比特分配方案。

Description

一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法

技术领域

本发明涉及一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，属于移动通信、无线通信技术领域。

背景技术

协作多点传输(Coordinated Multi-Point，CoMP)是提高小区边缘用户性能、有效抑制小区间、扇区间干扰的重要技术之一。协作多点传输可以在不同小区的基站之间协作，也可在小区内的不同扇区间协作。当考虑中继时，基站还可以与中继进行协作传输。在频分双工下行协作传输系统中，需要通过有限反馈的方式使协作基站获得必要的信道信息，从而提高小区平均和边缘吞吐量。

无论是在小区间协作还是在不同扇区间协作，协作多点传输信道不同于单小区信道的特点在于：1、协作多点传输系统中协作小区数目动态变化，使得协作多点传输信道的大小也动态变化；2、协作多点传输信道具有非对称特性，即不同协作基站到同一用户的信道能量不同，而这一非对称特性又与用户的位置密切相关。由于协作多点传输信道具有这样的特点，若我们利用传统的针对单小区系统设计的固定码本量化协作多点传输信道，不但需要极高的反馈量，而且当协作簇大小变化或用户位置变化时需要重新生成码本，这样的高反馈量与高复杂度都是实际系统所不能接受的。这些问题不解决甚至会抵消协作多点传输带来的性能增益。

考虑到协作多点传输信道具有天然的结构——由几个不相关的单个协作基站到用户端的信道(以下简称单链路信道)“组合”而成，可以利用单链路信道的码本来量化协作多点传输信道。虽然这种量化并不是最优的，但却可以大大降低生成码本的复杂度，更重要的是，这将与现有的LTE系统兼容。此外，这种方案给如何使用码本更大的自由度——可以通过准静态地调整量化各个单链路信道码本的大小来提高协作多点传输信道的量化精度或降低反馈量。

发明内容

本发明的目的是提出一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，以利用信道的平均能量信息对单链路信道码本进行比特分配，在不需增加太多的信令开销即可实现最优的比特分配。

本发明提出的面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，包括以下步骤：

(1)多基站协作系统中的待服务用户根据长期统计接收信号的能量，计算各协作基站到本用户的单链路信道的信道大尺度衰落α_i，i＝1，…，N，其中α_i为第i个协作基站到该用户的单链路信道h_i大尺度衰落，设有N个协作基站，每个待服务用户计算得到N个α_i；

(2)待服务用户根据上述计算得到的大尺度衰落α_i，计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i：

$B_i={\left[(n_t-1)({\log }_2\mathrm{\λ}-{\log }_2\frac{1}{{\mathrm{\α}}_i^4})\right]}^{+},i=1,...,N$

每个待服务用户计算得到N个B_i，即为N条单链路信道码本分配比特数，n_i为各协作基站的发射天线数，[x]⁺为函数max(x，0)，λ为-变量，满足约束条件

其中B_sum为设定的单链路信道码本的总比特数；

(3)待服务用户根据上述分配的比特数B_i为每条单链路信道h_i生成码本，根据码本量化单链路信道，并将量化信息反馈给相应的协作基站用于基站的下行预处理。

在以上所述方法中，步骤(2)所述的计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i的过程为：

(2-1)根据

得到N个

的表达式，将N个

的表达式代入约束条件

计算出λ⁽⁰⁾，将λ⁽⁰⁾的值代入上述

的表达式，计算出初步比特分配结果

(2-2)若

则令第i条单链路信道码本的最终比特分配为B_i＝0，并使计算出的码本分配比特数置零的单链路信道序号集合为Ω，设集合中单链路信道的个数为M，若

则根据 得到N-M个B_i的表达式，将N-M个B_i的表达式代入约束条件计算出λ，再将λ的取值代入上述B_i的表达式，得到N-M单链路信道码本的比特分配结果。

本发明提出一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，仅需利用信道的平均能量信息即可对单链路信道码本进行比特分配。准静态分配意味着单次的比特分配结果即可用于系统在一定时间内的下行协作传输，因而带来的额外信令开销较小，从实际系统的角度更具有可实现性。本发明提出的准静态单链路信道码本比特分配方案不仅可以获得最优的比特分配结果，还是一种实际可行的比特分配方案。

附图说明

图1是使用本发明方法的效果图。

具体实施方式

本发明提出的向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，包括以下步骤：

(1)多基站协作系统中的待服务用户根据长期统计接收信号的能量，计算各协作基站到本用户的单链路信道的信道大尺度衰落α_i，i＝1，…，N，其中α_i为第i个协作基站到该用户的单链路信道h_j大尺度衰落，设有N个协作基站，每个待服务用户计算得到N个α_i；

(2)待服务用户根据上述计算得到的大尺度衰落α_i，计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i：

$B_i={\left[(n_t-1)({\log }_2\mathrm{\λ}-{\log }_2\frac{1}{{\mathrm{\α}}_i^4})\right]}^{+},i=1,...,N$

每个待服务用户计算得到N个B_i，即为N条单链路信道码本分配比特数，n_i为各协作基站的发射天线数，[x]⁺为函数max(x，0)，λ为一变量，满足约束条件

其中B_sum为设定的单链路信道码本的总比特数；

(3)待服务用户根据上述分配的比特数B_i为每条单链路信道h_i生成码本，根据码本量化单链路信道，并将量化信息反馈给相应的协作基站用于基站的下行预处理。

在上述所述的方法中，步骤(2)的计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i的过程为：

(2-1)根据

得到N个的表达式，将N个的表达式代入约束条件

计算出

将

的值代入上述

的表达式，计算出初步比特分配结果

(2-2)若则令第i条单链路信道码本的最终比特分配为B_i＝0，并使计算出的码本分配比特数置零的单链路信道序号集合为Ω，设集合中单链路信道的个数为M，若

则根据

得到N-M个B_i的表达式，将N-M个B_i的表达式代入约束条件

计算出λ，再将λ的取值代入上述B_i的表达式，得到N-M单链路信道码本的比特分配结果。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施实例对本发明作进一步地详细描述。

假设两个4天线基站协作服务多个单天线用户的协作多点传输场景。单个协作基站到待服务用户之间的单链路信道为统计独立同分布的瑞利信道。单链路信道码本采用随机矢量码本，单链路信道码本的总比特数B_sum为8比特。用户分布在第1号小区内，

用来表征用户位置。

实施步骤如下：

(1)两基站协作系统中的待服务用户根据长期统计接收信号的能量，计算各协作基站到本用户的单链路信道的信道大尺度衰落α_i，i＝1，2，其中α_i为第i号协作基站到该用户的单链路信道h_i大尺度衰落；

(2)待服务用户根据上述计算得到的大尺度衰落α_i，计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i：

$B_i={[3\×({\log }_2\mathrm{\λ}-{\log }_2\frac{1}{{\mathrm{\α}}_i^4})]}^{+},i=\mathrm{1,2}$

每个待服务用户计算得到2个B_i，即为2条单链路信道码本分配比特数，[x]⁺为函数max(x，0)，λ为一变量，满足约束条件

(3)待服务用户根据上述分配的比特数B_i为每条单链路信道h_i生成码本，根据码本量化单链路信道，并将量化信息反馈给相应的协作基站用于基站的下行预处理。

在上述所述的方法中，步骤(2)的计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i的过程为：

(2-1)根据得到

的表达式，将

的表达式代入约束条件

计算出λ⁽⁰⁾，将λ⁽⁰⁾的值代入上述

的表达式，计算出初步比特分配结果

(2-2)若

则令第i条单链路信道码本的最终比特分配为B_i＝0，并使计算出的码本分配比特数置零的单链路信道序号集合为Ω，设集合中单链路信道的个数为M，若

则根据

得到2-M个B_i的表达式，将2-M个B_i的表达式代入约束条件

计算出λ，再将λ的取值代入上述B_i的表达式，得到2-M单链路信道码本的比特分配结果。

图1给出该实施例在matlab仿真平台下的效果图，仿真中

用来表征待服务用户位置，随着待服务用户位置越接近第1号协作基站，

的值越大。可以看到，对于任意位置的待服务用户，采用本发明提出的比特分配方案所获得的比特分配结果与通过穷举搜索获得的最优比特分配结果完全一致。从而说明本专利所提出方法的最优性。

本发明只需通过准静态比特分配即可达到最优比特分配的结果，需要的额外信令开销较小，是一种实际可行的比特分配方案。

Claims (2)

1.一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)多基站协作系统中的待服务用户根据长期统计接收信号的能量，计算各协作基站到本用户的单链路信道的信道大尺度衰落α_i，i＝1，…，N，其中α_i为第i个协作基站到该用户的单链路信道h_i大尺度衰落，设有N个协作基站，每个待服务用户计算得到N个α_i；

(2)待服务用户根据上述计算得到的大尺度衰落α_i，计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i：

$B_i={\left[(n_t-1)({\log }_2\mathrm{\λ}-{\log }_2\frac{1}{{\mathrm{\α}}_i^4})\right]}^{+},i=1,...,N$

每个待服务用户计算得到N个B_i，即为N条单链路信道码本分配比特数，n_t为各协作基站的发射天线数，[x]⁺为函数max(x，0)，λ为一变量，满足约束条件

其中B_sum为设定的单链路信道码本的总比特数；

(3)待服务用户根据上述分配的比特数B_i为每条单链路信道h_i生成码本，根据码本量化单链路信道，并将量化信息反馈给相应的协作基站用于基站的下行预处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的计算分配给各协作基站到本用户的单链路信道码本的比特数B_i的过程为：

(2-1)根据

得到N个

的表达式，将N个

的表达式代入约束条件

计算出λ⁽⁰⁾，将λ⁽⁰⁾的值代入上述

的表达式，计算出初步比特分配结果

(2-2)若

则令第i条单链路信道码本的最终比特分配为B_i＝0，并使计算出的码本分配比特数置零的单链路信道序号集合为Ω，设集合中单链路信道的个数为M，若

则根据

得到N-M个B_i的表达式，将N-M个B_i的表达式代入约束条件

计算出λ，再将λ的取值代入上述B_i的表达式，得到N-M单链路信道码本的比特分配结果。

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