CN102118825A - 实现多点联合传输的方法、终端及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种实现多点联合传输的方法、终端及系统，涉及无线通信技术，用以解决多点联合传输场景下的UE端接收到的信号中存在相位噪声的问题。一种实现多点联合传输的方法，包括：通过计算多点联合传输系统中的当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿；接收所有合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号。本发明实施例提供的方法、终端及系统适用于多种无线网络中的合作通信。

Description

实现多点联合传输的方法、终端及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种实现多点联合传输的方法、终端及系统。

背景技术

为了提高小区边缘的用户终端(User Equipment，UE)接收信号的信干噪比(Signal to Interfere and Noise Ratio，SINR)，在LTE-A(Long Term Evolution-Advanced，长期演进-增强)系统中引入了多点联合传输(Coordinated Multi-pointProcess，CoMP)，即多个基站同时为一个UE提供合作传输服务，从而形成了一种分布式多天线的架构，可以大大提高小区边缘用户的频谱效率。

不过，与单小区传输相比，下行多点联合传输存在以下问题：

在多点联合传输场景下，不同基站发送的信号在到达UE时会存在一定的相位差，而UE一般只能与当前的服务基站保持时频同步；由于难以同所有的合作基站均保持同步，因此UE端在对接收到的信号进行合并时，其中往往会存在相位噪声。

发明内容

本发明的实施例提供一种实现多点联合传输的方法、终端及系统，以解决多点联合传输场景下的UE端接收到的信号中存在相位噪声的问题。

本发明的实施例采用如下技术方案：

一种实现多点联合传输的方法，包括：

通过计算当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；

向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿；

接收合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号；

其中，所述其它合作小区为所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区；所述当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵为所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差。

一种用户终端，包括：

相位计算单元，用于通过计算当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；

反馈单元，用于向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿；

接收单元，用于接收合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号；

其中，所述其它合作小区为所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区；所述当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵为所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差。

一种实现多点联合传输的系统，包括用户终端及至少两个基站，且所述至少两个基站分属于多点联合传输模式下的至少两个合作小区；其中，

所述至少两个基站，用于向外发送导频信号；

所述用户终端，用于检测所述至少两个基站分别对应的导频信号，并通过计算多点联合传输系统中的当前服务小区同所述至少两个合作小区中其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区同当前服务小区之间的相位差，并将所述相位差反馈给所述至少两个基站，以进行相位补偿；

所述至少两个基站，还用于根据所述用户终端反馈的相位差对信号进行相位补偿，并将相位补偿后的信号发送给所述至少用户终端。

本发明实施例提供的实现多点联合传输的方法、终端及系统，通过建立其它合作小区同当前服务小区的信道系数之间的互协方差矩阵，方便地获取到其它合作小区同当前服务小区之间的相位差，并通过有限反馈的方式将所述相位差反馈给相应的小区基站，以便在发射端进行信号的相位补偿，从而有效地消除多个合作小区之间的相位差造成的相位噪声对收发同步的影响，提高了用户终端信号的解调性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中提供的方法的流程图；

图2为本发明实施例一中提供的用户终端的结构示意图；

图3为本发明实施例二中提供的方法的流程图；

图4为本发明实施例三中提供的用户终端的结构示意图一；

图5为本发明实施例三中提供的用户终端的结构示意图二；

图6为本发明实施例四中提供的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的实现多点联合传输的方法、终端及系统进行详细描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供的实现多点联合传输的方法，包括以下步骤：

101、通过计算多点联合传输系统中的当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差。

其中，所述其它合作小区为多点联合传输模式下所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区。一般情况下，在终端向发送端反馈相位差时，都会先确定一个相位参考小区；在本实施例中，以多点联合传输模式下的当前服务小区作为相位参考小区。

在这里，可以通过不同合作小区与当前用户终端之间的信道系数H(f)来构建不同合作小区之间的互协方差矩阵，并通过该互协方差矩阵确定所述其它合作小区同当前服务小区之间的相位差。

102、向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿。

当然，也可以是向所述其它合作小区的基站反馈器分别对应的PMI(Preferred Matrix Index，优选矩阵索引)；由于PMI是相位差量化后对应码本中码子的编号，因此只要有了PMI，也就得到了该PMI对应的相位差。

103、接收所有合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号。

上述方法描述中，各步骤的执行主体可以是多点联合传输系统中的某一用户终端。

为了更好地实现上述方法，本实施例中还提供了一种用于实现多点联合传输的用户终端，如图2所示，包括：

相位计算单元21，用于通过计算多点联合传输系统中的当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；

反馈单元22，用于向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差以进行相位补偿；

接收单元23，用于接收所有合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号；

其中，所述其它合作小区为所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区；所述当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵为所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差。

本发明实施例提供的实现多点联合传输的方法及用户终端，通过建立其它合作小区同当前服务小区的信道系数之间的互协方差矩阵，方便地获取到其它合作小区同当前服务小区之间的相位差，并通过有限反馈的方式将所述相位差反馈给相应的小区基站，以便在发射端进行信号的相位补偿，从而有效地消除多个合作小区之间的相位差造成的相位噪声对收发同步的影响，提高了用户终端信号的解调性能。

实施例二：

下面将以一具体实施例对本发明实施例中提供的实现多点联合传输的方法进行详细描述。

首先，设定如下场景：每个小区的天线配置均为4发2收，UE通过多小区无线场景分析启动CoMP联合传输模式；其中，小区向UE侧发送的原始信号为s(t)，而小区同UE之间的信道系数的时域表示为h(t)，其对应的频域表示为H(f)；这里的h(t)或者H(f)可以通过信道估计来获得。

如图3所示，本实施例中提供的实现多点联合传输的方法，具体包括以下步骤：

301、参与CoMP联合传输的多个合作小区周期性地向外发送导频信号。

302、UE在检测并接收到所述多个合作小区发送的导频信号后，通过信道估计获取UE与所述多个合作小区之间的信道系数H(f)。

303、通过信道互协方差矩阵计算其它合作小区与当前服务小区之间的信号相位差；这里的其它合作小区指的是CoMP传输模式下所有合作小区中除当前服务小区之外的其它合作小区。具体地，

如果当前服务小区的信道系数为H_x(f)，所述其它合作小区中某一合作小区的信道系数为H_y(f)，则当前服务小区同所述某一合作小区之间的信道互协方差矩阵为：

$R_{\mathrm{xy}}\left(f\right)=H_x{\left(f\right)}^H{H}_y\left(f\right)=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{11}& R_{12}& R_{13}& R_{14}\\ R_{21}& R_{22}& R_{23}& R_{24}\\ R_{31}& R_{32}& R_{33}& R_{34}\\ R_{41}& R_{42}& R_{43}& R_{44}\end{array}\right]$ ——公式1

其中，H_x(f)^H是H_x(f)的转置；计算得到的矩阵R_xy(f)的主对角线上的元素R₁₁、R₂₂、R₃₃和R₄₄的辐角，即为所述某一合作小区的4根天线发射出的信号相对于所述当前服务小区的相位差。

为了保持相对稳定的预测和反馈，可以采用滑动平均的方式对上述互协方差矩阵进行不断的更新：

——公式2

即，根据第k时刻的信道互协方差矩阵R_xy ^(k)和k时刻的信道系数H^(k)来计算 ${\mathrm{\ρR}}_{\mathrm{xy}}^{\left(k\right)}+(1+\mathrm{\ρ})\underset{n=1}{\overset{N_d}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{x,n}^{\left(k\right),H}{H}_{y,n}^{\left(k\right)},$ 并将计算结果作为第k+1时刻的信道互协方差矩阵R_xy ^(k+1)；其中，N_d为UE进行分集合并时快速傅里叶变换的窗口大小；ρ为设定的加权值；k表示k时刻，对k时刻的R_xy ^(k)与当前N_d个信道互协方差矩阵的和进行加权平均，可以得到k+1时刻的R_xy ^(k+1)。

304、UE向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿。

305、各个合作小区根据其分别接收到的相位差信息进行相位补偿，之后所有的合作小区以协作的方式向同一个UE发送信号。

306、UE在收到所述多个合作小区发送的信号后，依次选取其中一个小区作为参考小区，以所述参考小区到达UE的第k条径作为参考径，其相对于当前服务小区的时延作为基准时延，并计算出其它合作小区的多条径到达UE的时延相对于所述基准时延(即相对于当前服务小区)的时延差τ。

307、根据每个合作小区对应的时延差τ，计算其发射的信号在UE端进行分集合并时的加权值；具体地，所述加权值可以通过如下公式3来计算得到：

$c\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\left\{\begin{array}{ccc}0& \mathrm{\&tau;}<-T_u& \left(1\right)\\ \frac{T_u+\mathrm{\&tau;}}{T_u}& -T_u<\mathrm{\&tau;}<0& \left(2\right)\\ 1& 0<\mathrm{\&tau;}<T_{\mathrm{CP}}& \left(3\right)\\ \frac{\mathrm{\&tau;}-T_{\mathrm{CP}}}{T_u}& T_{\mathrm{CP}}<\mathrm{\&tau;}<T_{\mathrm{CP}}+T_u& \left(4\right)\\ 0& T_{\mathrm{CP}}+T_u<\mathrm{\&tau;}& \left(5\right)\end{array}\right.$ ——公式3

其中，T_u是一个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号的宽度，其中不包含循环前缀(Cyclic Preamble，CP)；而T_cp是循环前缀CP的长度。实际上，上述根据各个合作小区对应的时延差计算出的加权值，就是在UE端分集合并时进行FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)计算的窗口中接收到的其它多径(包括所有合作小区信号)的有效比例。

在上述公式3中，情况(1)表示该径先于参考径到达UE，即时延差小于0，且差值超过了一个OFDM符号宽度；情况(2)表示该径先于参考径到达UE，但差值不超过一个OFDM符号宽度；情况(3)表示该径落后于参考径到达UE，即时延差大于0，但差值不超过CP长度；情况(4)表示该径落后于参考径到达UE，且差值超过了CP长度，但小于整个符号宽度(包括CP)；情况(5)表示该径落后于参考径到达UE，且时延差超过了整个符号宽度(包括CP)。

308、结合所述每个合作小区对应的加权值，计算接收到的信号合并后的参考能量值，并确定所述参考能量值中的最大值所对应的参考小区为第一小区，该第一小区的信号去CP之后的时间起点即为FFT的窗口起始点。

具体地，UE接收到的多径信号进行分集合并后的能量为

$P=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}^2({\mathrm{\&tau;}}_{n,l}-{\mathrm{\&tau;}}_{i,k}){\left|h_{n.l}\right|}^2$ ——公式4

其中，N为合作小区个数，L为每个小区信号到达UE的多径数(假设每个小区信号到达UE的多径数相同)，τ_n，l为小区n的第l径到达UE的时延，τ_i，k为小区i的第k径到UE信道时域冲激响应。

那么，能够使分集合并后的能量最大的参考小区相对于当前服务小区的时延应该为

${\mathrm{\&tau;}}_u^{\mathrm{syn}}(i,k)=\underset{i,k}{\arg \max }\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}^2({\mathrm{\&tau;}}_{n,l}-{\mathrm{\&tau;}}_{i,k}){\left|h_{n.l}\right|}^2$ ——公式5

在本实施例中，还可以对上述公式5进行简化；假设任意两个小区到达UE的信号之间存在固定的时延差，而忽略同一小区的不同多径之间存在的时延差，则上述公式5中的τ_n，l满足τ_n，1＝τ_n，2＝...＝τ_n，l，则公式5可以简化为

${\mathrm{\&tau;}}_u^{\mathrm{syn}}\left(i\right)=\underset{i}{\arg \max }\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}^2({\mathrm{\&tau;}}_{n,1}-{\mathrm{\&tau;}}_{i,1}){\left|h_{n.l}\right|}^2$ ——公式6

即只使用每个合作小区到达UE的多径信号中的第1径用做最佳窗口选择的参考，减少搜索时间。

根据公式6即可获取到，可使信号合并能量达到最大的时延差，将该最大时延差所对应的参考小区作为第一小区，而第一小区的信号去CP之后的时间起点即为FFT的窗口起台点。

309、根据确定好的FFT窗口起始点，利用FFT算法对接收到的信号进行合并。

具体地，在子载波k上，第n个小区发射机到UE端的频域信道系数可以表达为：

$H_n\left(f_k\right)=\mathrm{FFT}\left(h_n\left(t\right)\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{n,l}\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k{\mathrm{\&tau;}}_{n,l}}$ n＝1，2，...N，k＝0，1，2，...K

——公式7

其中，L为多径子信道个数，h_n(t)为信道时域冲激响应，h_n，i为第l条子径的时域冲激响应，τ_n，i为第l条子径相对于第一径的时延。例如，第1个小区和第2个小区到当前UE的频域信道系数为：

$H_1\left(f_k\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{1,l}\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k{\mathrm{\&tau;}}_{1,l}}$ k＝0，1，2，...K

$H_2\left(f_k\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{2,l}\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k{\mathrm{\&tau;}}_{2,l}}$ k＝0，1，2，...K

由于第1个小区和第2个小区与UE之间的距离不同，因此信号到达UE的时间也不同，存在一定的相对延时。如果以第1个小区到达UE的信号去CP之后的时间起点作为接收机FFT窗口起点，并将第2个小区信号与第1个小区信号到达UE的时间差(第1径时间差)定义为Δτ_2，1，则在进行信号合并时，第2个小区与UE之间的频域信道系数H′₂(f_k)可以等效为：

$H_2^{\&prime;}\left(f_k\right)=\mathrm{FFT}\left(h_2(t-{\mathrm{\&Delta;\&tau;}}_{\mathrm{2,1}})\right)$

$=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{\mathrm{2,1}}\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k{\mathrm{\&tau;}}_{2,l}}\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&Delta;}{f}_k\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&tau;}}_{\mathrm{2,1}}}$ ——公式8

$=H_2\left(f_k\right)\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&tau;}}_{\mathrm{2,1}}}$

则最终等效的合并信道系数为：

$H\left(f_k\right)=H_1\left(f_k\right)+H_2^{\&prime;}\left(f_k\right)=H_1\left(f_k\right)+H_2\left(f_k\right)\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&tau;}}_{\mathrm{2,1}}}$ ——公式9

如果将合作小区的数量扩展为M个，仍然以第1个合作小区的FFT窗口为合并后的FFT窗口，则合并的信道系数可以表达为：

$H\left(f_k\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_m\left(f_k\right)\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;}{f}_k\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&tau;}}_{m,1}}$ ——公式10

在公式10中，以步骤308中确定的第一小区的信号去CP之后的时间起点作为FFT的窗口起始点，而Δτ_m，1为第m个合作小区相对于第一小区的时延，也就是第m个合作小区相对于所述相位参考小区的时延。

之后，根据计算得到的合并后的信道系数H(f_k)计算出合并后的信号。

此外，在本实施例中，还可以通过计算某一合作小区自身的信道协方差矩阵来计算该合作小区所发送的信号的信号功率；具体地，

如果所述合作小区的信道系数为H_z(f)，则该合作小区所对应的信道协方差矩阵为：

$R_{\mathrm{zz}}\left(f\right)=H_z{\left(f\right)}^H{H}_z\left(f\right)=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{11}^{\&prime;}& R_{12}^{\&prime;}& R_{13}^{\&prime;}& R_{14}^{\&prime;}\\ R_{21}^{\&prime;}& R_{22}^{\&prime;}& R_{23}^{\&prime;}& R_{24}^{\&prime;}\\ R_{31}^{\&prime;}& R_{32}^{\&prime;}& R_{33}^{\&prime;}& R_{34}^{\&prime;}\\ R_{41}^{\&prime;}& R_{42}^{\&prime;}& R_{43}^{\&prime;}& R_{44}^{\&prime;}\end{array}\right]$ ——公式11

其中，矩阵主对角线上的元素R′₁₁、R′₂₂、R′₃₃和R′₄₄的模值，即为所述合作小区的4根天线发射出的CSI-RS(Channel State Info-Reference Signal，信道状态信号-参考信号)的功率，对应着所述4个CSI-RS信号的信号强度(Received SignalStrength Indicator，RSSI)。

同样，为了保持相对稳定的预测和反馈，可以采用滑动平均的方式对上述协方差矩阵进行不断的更新：

——公式12

即，根据第k时刻的信道协方差矩阵R_xx ^(k)和k时刻的信道系数H^(k)来计算 $\mathrm{\&rho;}{R}_{\mathrm{xx}}^{\left(k\right)}+(1+\mathrm{\&rho;})\underset{n=1}{\overset{N_d}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_{x,n}^{\left(k\right),H}{H}_{x,n}^{\left(k\right)},$ 并将计算结果作为第k+1时刻的信道协方差矩阵R_xx ^(k+1)；其中，Nd为UE进行分集合并时快速傅里叶变换的窗口大小；ρ为设定的加权值。

本发明实施例提供的实现多点联合传输的方法，通过有限反馈的方式将各个合作小区相对于当前服务小区的信号之间的相位差反馈给相应的小区基站，以便在发射端进行信号的相位补偿，并依据用户终端接收到的信号合并后能量最大化的准则确定分集合并时FFT的窗口起始点，进而利用FFT算法对多个合作小区发送的信号进行合并，从而有效地消除多个合作小区之间的相位差造成的相位噪声对收发同步的影响，提高了用户终端信号的解调性能；

此外，本实施例还提供了一种通过信道协方差/互协方差矩阵来获取不同合作小区的信号强度、相位差等参数的方法，简化了现有的信号参数的认知和测量方法。

实施例三：

针对实施例二中提供的方法，本实施例提供了一种实现多点联合传输的用户终端。

如图4所示，本实施例中提供的用户终端，包括：

相位计算单元41，用于通过计算多点联合传输系统中的当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；在这里，所述其它合作小区为所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区；

反馈单元42，用于向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿；

接收单元45，用于接收所有合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号。

在本实施例中，所述信道互协方差矩阵R_xy(f)为当前服务小区同所述其它合作小区的信道系数之间的协方差，即

R_xy(f)＝H_z(f)^HH_y(f)

其中，H_x(f)为当前服务小区的信道系数；H_x(f)^H为H_x(f)的转置；H_y(f)为所述其它合作小区中的某一小区的信道系数。则，

所述相位计算单元41，进一步包括：

互协方差计算模块411，用于根据公式R_xy(f)＝H_x(f)^HH_y(f)计算出当前服务小区同所述其它合作小区之间的信道互协方差矩阵；

幅值计算模块412，用于计算R_xy(f)中主对角线上各元素的辐角，则所得到的辐角值即为所述某一合作小区的多根天线发射出的信号相对于所述当前服务小区的相位差。

进一步地，本实施例中所提供的用户终端还包括：

功率计算单元43，用于通过信道协方差矩阵计算每个合作小区的多个天线所发射的信号的功率；

而且，所述信道协方差矩阵R_xx(f)为合作小区中某一小区的信道系数自身的协方差，即

R_xx(f)＝H_x(f)^HH_x(f)

其中，H_x(f)为某一合作小区的信道系数；则，

所述功率计算单元43，包括：

协方差计算模块431，用于依次根据公式R_xx(f)＝H_x(f)^HH_x(f)计算出某一合作小区的信道互协方差矩阵；

模值计算模块432，用于计算R_xx(f)中主对角线上各元素的模值，则所得到的模值即为所述某一合作小区的多根天线发射出的信号的功率。

此外，本实施例中提供的用户终端，还可以包括：更新单元44，用于通过公式

——公式13

来修改所述信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵；即，根据第k时刻的信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵R^(k)和k时刻的信道系数H^(k)来计算 $\mathrm{\&rho;}{R}^{\left(k\right)}+(1+\mathrm{\&rho;})\underset{n=1}{\overset{N_d}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_n^{\left(k\right),H}{H}_n^{\left(k\right)},$ 从而得到k+1时刻的信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵R^(k+1)；其中，N_d为快速傅里叶变换的窗口大小。具体地，更新单元44又进一步包括：

第一更新模块，用于对互协方差计算模块411计算得到的信道互协方差矩阵进行修改，此时上述公式13中的R^(k+1)即为_Rxy；

第二更新模块，用于对协方差计算模块431计算得到的信道协方差矩阵进行修改，此时上述公式13中的R^(k+1)即为R_xx。

进一步地，本实施例中提供的用户终端还包括以下结构以完成对多个合作小区发送的信号进行合并的过程；具体地，所述用户终端还包括：

确定单元51，用于依照合并能量最大化原则，确定快速傅里叶变换的窗口起始点；

合并单元52，用于利用快速傅里叶变换算法对接收到的相位补偿后的信号进行合并。

其中，所述确定单元51包括：

时延计算模块511，用于以所述多个合作小区依次作为参考小区，并以所述参考小区相对于当前服务小区的时延为基准时延，计算其它合作小区相对于所述参考小区的时延差；

权值计算模块512，用于根据每个合作小区相对于所述参考小区的时延差，计算所述每个合作小区所发射的信号在进行合并时的加权值；

确定模块513，用于根据所述每个合作小区对应的加权值，计算接收到的信号合并后的参考能量值，获得所述多个参考小区分别对应的参考能量值，并确定所述多个参考能量值中的最大值所对应的参考小区为第一小区，该第一小区的信号去掉循环前缀之后的时间起点即为快速傅里叶变换的窗口起始点。

在本实施例中，所述合并单元52包括：

系数计算模块521，用于利用快速傅里叶变换算法来完成公式10的计算，获得所述接收到的相位补偿后的信号合并后的信道系数；其中，M为合作小区的数量，Δτ_m，1为第m个合作小区相对于第一小区的时延；

合并模块522，用于根据所述合并后的信道系数计算合并后的信号。

本发明实施例提供的实现多点联合传输的用户终端，通过有限反馈的方式将各个合作小区相对于当前服务小区的信号之间的相位差反馈给相应的小区基站，以便在发射端进行信号的相位补偿，并依据用户终端接收到的信号合并后能量最大化的准则确定分集合并时FFT的窗口起始点，进而利用FFT算法对多个合作小区发送的信号进行合并，从而有效地消除多个合作小区之间的相位差造成的相位噪声对收发同步的影响，提高了用户终端信号的解调性能；

此外，本实施例还提供的用户终端还可以通过信道协方差/互协方差矩阵来获取不同合作小区的信号强度、相位差等参数，从而简化了现有的信号参数的认知和测量过程。

实施例四：

本发明实施例还提供了一种实现多点联合传输的系统，如图6所示，包括上述用户终端61及至少两个基站62，且所述至少两个基站62分属于多点联合传输模式下的至少两个合作小区；具体地，

所述至少两个基站62，用于向外发送导频信号；

所述用户终端61，用于检测所述至少两个基站62分别对应的导频信号，并通过计算多点联合传输系统中的当前服务小区同所述至少两个合作小区中其它合作小区之间的信道互协方差矩阵来获得所述其它合作小区同当前服务小区之间的相位差，并将所述相位差反馈给所述至少两个基站62，以进行相位补偿；

所述至少两个基站62，还用于根据所述用户终端反馈的相位差对信号进行相位补偿，并将相位补偿后的信号发送给所述至少用户终端。

进一步地，为了顺利完成对多个合作小区发送的信号进行合并的过程，在本实施例提供的实现多点联合传输的系统中，

所述用户终端61，还用于依照合并能量最大化原则，确定快速傅里叶变换的窗口起始点，并利用快速傅里叶变换算法对接收到的相位补偿后的信号进行合并。

本实施例中提供的实现多点联合传输的系统，其具体工作原理可参考实施例二中方法的描述，此处不再赘述。

本发明实施例提供的实现多点联合传输的系统，通过建立其它合作小区同当前服务小区的信道系数之间的互协方差矩阵，方便地获取到其它合作小区同当前服务小区之间的相位差，并通过有限反馈的方式将所述相位差反馈给相应的小区基站，以便在发射端进行信号的相位补偿，从而有效地消除多个合作小区之间的相位差造成的相位噪声对收发同步的影响，提高了用户终端信号的解调性能；

而且，依据用户终端接收到的信号合并后能量最大化的准则确定快速傅里叶变换的窗口起始点，并利用快速傅里叶变换算法对接收到的信号进行合并，这样不仅使合并能量达到了最大，同时也缩短了信号合并的处理时间，提高了运算效率。

本发明实施例中提供的实现多点联合传输的方法、终端及系统，可以应用于Wimax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)系统中的网络MIMO(Multi-Input Multi-Output，多入多出)、无线自组织网络、无线传感器网络或者无线Mesh(网格)网络中的合作通信等，当然也可以应用于无线测距、雷达干扰源定位等领域。

通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

Claims (20)

1.一种实现多点联合传输的方法，其特征在于，包括：

通过计算当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；

向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿；

接收合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号；

其中，所述其它合作小区为所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区；所述当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵为所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差。

2.根据权利要求1所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差，为：

R_xy(f)＝H_x(f)^HH_y(f)

其中，H_x(f)为当前服务小区的信道系数；H_x(f)^H为H_x(f)的转置；H_y(f)为所述其它合作小区中的某一小区的信道系数。

3.根据权利要求2所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，所述通过计算当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差，包括：

根据公式R_xy(f)＝H_x(f)^HH_y(f)计算出当前服务小区同所述其它合作小区之间的信道互协方差矩阵；

计算R_xy(f)中主对角线上各元素的辐角，则所得到的辐角值即为所述某一合作小区的多根天线发射出的信号相对于所述当前服务小区的相位差。

4.根据权利要求1所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，还包括：

通过计算所述每个合作小区的信道协方差矩阵获得每个合作小区的多个天线所发射的信号的功率；

其中，所述每个合作小区的信道协方差矩阵为所述合作小区中每个小区的信道系数自身的协方差。

5.根据权利要求4所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，所述合作小区中某一小区的信道系数自身的协方差为：R_xx(f)＝H_x(f)^HH_x(f)；其中，H_x(f)为所述某一合作小区的信道系数；则，

所述通过计算所述每个合作小区的信道协方差矩阵获得每个合作小区的多个天线所发射的信号的功率，包括：

依次根据公式R_xx(f)＝H_x(f)^HH_x(f)计算出所述每个合作小区的信道协方差矩阵；

计算每个R_xx(f)中主对角线上各元素的模值，则所得到的模值即为所述合作小区的多根天线发射出的信号的功率。

6.根据权利要求3或5所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，还包括：

根据第k时刻的信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵R^(k)和k时刻的信道系数H^(k)来计算 $\mathrm{\&rho;}{R}^{\left(k\right)}+(1-\mathrm{\&rho;})\underset{n=1}{\overset{N_d}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_n^{\left(k\right),H}{H}_n^{\left(k\right)},$ 并将其作为k+1时刻的信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵R^(k+1)；

其中，N_d为快速傅里叶变换的窗口大小。

7.根据权利要求1所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，还包括：

依照合并能量最大化原则，确定快速傅里叶变换的窗口起始点；

利用快速傅里叶变换算法对所接收到的相位补偿后的信号进行合并。

8.根据权利要求7所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，所述依照合并能量最大化原则，确定快速傅里叶变换的窗口起始点，包括：

以所述多个合作小区依次作为参考小区，并以所述参考小区相对于当前服务小区的时延为基准时延，计算其它合作小区相对于所述参考小区的时延差；

根据每个合作小区相对于所述参考小区的时延差，计算所述每个合作小区所发射的信号在进行合并时的加权值；

根据每个合作小区对应的加权值，计算接收到的信号合并后的参考能量值，获得所述多个参考小区分别对应的参考能量值，并确定所述多个参考能量值中的最大值所对应的参考小区为第一小区，该第一小区的信号去掉循环前缀之后的时间起点为快速傅里叶变换的窗口起始点。

9.根据权利要求8所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，如果某一合作小区相对于所述参考小区的时延差为τ，则该合作小区所发射的信号在进行合并时的加权值为

$c\left(\mathrm{\&tau;}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{\&tau;}<-T_u\\ \frac{T_u+\mathrm{\&tau;}}{T_u}& -T_u<\mathrm{\&tau;}<0\\ 1& 0<\mathrm{\&tau;}<T_{\mathrm{CP}}\\ \frac{\mathrm{\&tau;}-T_{\mathrm{CP}}}{T_u}& T_{\mathrm{CP}}<\mathrm{\&tau;}<T_{\mathrm{CP}}+T_u\\ 0& T_{\mathrm{CP}}+T_u<\mathrm{\&tau;}\end{array}\right.$

其中，T_u为一个正交频分复用符号的宽度，T_CP为循环前缀的长度。

10.根据权利要求7所述的实现多点联合传输的方法，其特征在于，所述利用快速傅里叶变换算法对所接收到的相位补偿后的信号进行合并，具体为：

利用快速傅里叶变换算法来完成公式 $H\left(f\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_m\left(f\right)\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;f\&Delta;}{\mathrm{\&tau;}}_{m,1}}$ 的计算，获得所述接收到的相位补偿后的信号合并后的信道系数；

根据所述合并后的信道系数计算合并后的信号；

其中，M为合作小区的数量，Δτ_m，1为第m个合作小区相对于第一小区的时延。

11.一种用户终端，其特征在于，包括：

相位计算单元，用于通过计算当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵获得所述其它合作小区与当前服务小区之间的相位差；

反馈单元，用于向所述其它合作小区的基站反馈其分别对应的相位差，以进行相位补偿；

接收单元，用于接收合作小区的基站在进行相位补偿后发送的信号；

其中，所述其它合作小区为所有合作小区中除当前服务小区以外的其它小区；所述当前服务小区同其它合作小区之间的信道互协方差矩阵为所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差。

12.根据权利要求11所述的用户终端，其特征在于，所述当前服务小区同其它合作小区的信道系数之间的协方差，为：R_xy(f)＝H_x(f)^HH_y(f)；其中，H_x(f)为当前服务小区的信道系数；H_x(f)^H为H_x(f)的转置；H_y(f)为所述其它合作小区中的某一小区的信道系数；则，

所述相位计算单元，包括：

互协方差计算模块，用于根据公式R_xy(f)＝H_x(f)^HH_y(f)计算出当前服务小区同所述其它合作小区之间的信道互协方差矩阵；

幅值计算模块，用于计算R_xy(f)中主对角线上各元素的辐角，则所得到的辐角值即为所述某一合作小区的多根天线发射出的信号相对于所述当前服务小区的相位差。

13.根据权利要求11所述的用户终端，其特征在于，还包括：

功率计算单元，用于通过计算所述每个合作小区的信道协方差矩阵获得每个合作小区的多个天线所发射的信号的功率；

其中，所述每个合作小区的信道协方差矩阵为所述合作小区中每个小区的信道系数自身的协方差。

14.根据权利要求13所述的用户终端，其特征在于，所述合作小区中某一小区的信道系数自身的协方差为：R_xx(f)＝H_x(f)^HH_x(f)；其中，H_x(f)为某一合作小区的信道系数；则，

所述功率计算单元，包括：

协方差计算模块，用于依次根据公式R_xx(f)＝H_x(f)^HH_x(f)计算出所述每个合作小区的信道互协方差矩阵；

模值计算模块，用于计算每个R_xx(f)中主对角线上各元素的模值，则所得到的模值即为所述合作小区的多根天线发射出的信号的功率。

15.根据权利要求12或14所述的用户终端，其特征在于，还包括：

更新单元，用于通过第k时刻的信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵R^(k)和k时刻的信道系数H^(k)来计算 $\mathrm{\&rho;}{R}^{\left(k\right)}+(1-\mathrm{\&rho;})\underset{n=1}{\overset{N_d}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_n^{\left(k\right),H}{H}_n^{\left(k\right)},$ 并将其作为k+1时刻的信道协方差矩阵或者信道互协方差矩阵R^(k+1)；其中，N_d为快速傅里叶变换的窗口大小。

16.根据权利要求11所述的用户终端，其特征在于，还包括：

确定单元，用于依照合并能量最大化原则，确定快速傅里叶变换的窗口起始点；

合并单元，用于利用快速傅里叶变换算法对接收到的相位补偿后的信号进行合并。

17.根据权利要求16所述的用户终端，其特征在于，所述确定单元包括：

时延计算模块，用于以所述多个合作小区依次作为参考小区，并以所述参考小区相对于当前服务小区的时延为基准时延，计算其它合作小区相对于所述参考小区的时延差；

权值计算模块，用于根据每个合作小区相对于所述参考小区的时延差，计算所述每个合作小区所发射的信号在进行合并时的加权值；

确定模块，用于根据所述每个合作小区对应的加权值，计算接收到的信号合并后的参考能量值，获得所述多个参考小区分别对应的参考能量值，并确定所述多个参考能量值中的最大值所对应的参考小区为第一小区，该第一小区的信号去掉循环前缀之后的时间起点为快速傅里叶变换的窗口起始点。

18.根据权利要求16所述的用户终端，其特征在于，所述合并单元包括：

系数计算模块，用于利用快速傅里叶变换算法来完成公式 $H\left(f\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_m\left(f\right)\&CenterDot;e^{-j2\mathrm{\&pi;f\&Delta;}{\mathrm{\&tau;}}_{m,1}}$ 的计算，获得所述接收到的相位补偿后的信号合并后的信道系数；其中，M为合作小区的数量，Δτ_m，1为第m个合作小区相对于第一小区的时延；

合并模块，用于根据所述合并后的信道系数计算合并后的信号。

19.一种实现多点联合传输的系统，包括用户终端及至少两个基站，且所述至少两个基站分属于多点联合传输模式下的至少两个合作小区；其特征在于，

所述至少两个基站，用于向外发送导频信号；

所述用户终端，用于检测所述至少两个基站分别对应的导频信号，并通过计算当前服务小区同所述至少两个合作小区中其它合作小区之间的信道互协方差矩阵获得所述其它合作小区同当前服务小区之间的相位差，并将所述相位差反馈给所述至少两个基站，以进行相位补偿；

所述至少两个基站，还用于根据所述用户终端反馈的相位差对信号进行相位补偿，并将相位补偿后的信号发送给所述至少用户终端。

20.根据权利要求19所述的实现多点联合传输的系统，其特征在于，

所述用户终端，还用于依照合并能量最大化原则，确定快速傅里叶变换的窗口起始点，并利用快速傅里叶变换算法对接收到的相位补偿后的信号进行合并。

Images