CN102165831A - 协调的多点传送/接收用户分组 - Google Patents

Abstract

采用用户分组来折衷COMP前向链路容量和要求的反向链路反馈，这使得COMP的设计变得可行和灵活。基于参考信号，为每个分散的传送器(14，16)和UE(18，20)对测量诸如大尺度衰落等信道要素，并且网络(10)在反向链路中接收此信息作为反馈。COMP基于反馈的可用反向链路容量，确定可负担的最大交叉干扰级别α_req。如果超过此最大交叉干扰级别α_req，则将地理上分隔的UE(18，20)划分成尽可能少的组，分隔每个组内的UE(18，20)，并且为组分配不同的时间/频率资源块。进行分组带有的约束是交叉干扰不超过α_req。

Description

协调的多点传送/接收用户分组

技术领域

本发明一般涉及无线通信网络，并且具体地说，涉及将用户设备(UE)分组以改进协调的多点传送/接收(COMP)网络中的性能的方法。

背景技术

如A.A.M.Saleh、A.J.Rustako Jr.和R.S.Roman在名称为“Distributed antennas for indoor radio communications”(公布在IEEE Transactions on Communications中，vol.35，no.12，pp.1245-1251，1987)的论文中所述，对于协调的多点传送/接收(COMP)(随后称为分布式天线系统(DAS))的前身最初被引入以用于室内无线通信中的覆盖改进。他们的方案涉及通过泄漏馈线的离散实现到单个用户的传送。相反，COMP的概念使得通过无线电头端(或基站)的互连网络能够传送多个数据流，其中，表示多个数据流的不同信号可通过加权来控制并且分发到不同无线电头端。COMP的构想可在下行链路中及在上行链路中使用。在本发明中，我们只涉及下行链路。然而，如J.Gan等人在名称为“On sum rate and power consumption of multi-User distributed antenna system with circular antenna layout”(公布在EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking中，vol.2007，文章ID 89780)的论文中所述，近来的研究表明，DAS不但能提供覆盖改进，而且能提供容量增强。

利用COMP的优点的技术能够分成两类：单用户COMP(SU-COMP)和多用户COMP(MU-COMP)。SU-COMP技术尝试通过空间复用或空间分集来改进用于单用户的链路质量。然而，SU-COMP技术不能管理用户之间的相互干扰。相应地，对于正在使用相同时间/频率资源的地理上分隔的用户，需要无线电资源管理(RRM)方案。再使用距离限制了SU-COMP的容量增大。

MU-COMP技术联合处理往/来于多个用户的信号，并尝试改进总体系统性能。MU-COMP与多用户多输入多输出(MU-MIMO)系统很类似。相应地，诸如迫零(ZF)波束形成和脏纸编码(DPC)等为MU-MIMO系统开发的技术能够直接应用到MU-COMP。G.J.Foschini等人在名称为“The value of coherent base station coordination”(公布在the Proceedings of the 39th Annual Conference on Information Sciences and Systems(CISS′05)中，2005年3月)的论文中描述了这些技术中的一些技术。

由于无需如SU-COMP中一样在时间/频率中分隔用户以避免相互干扰，因此，MU-COMP技术能实现COMP提供的容量限制。然而，对于前向链路传送，传送器需要知道所有信道状态信息(CSI)，这是不可实现的。

SU-COMP技术和MU-COMP技术采用不同方案减少用户之间的相互干扰-SU-COMP使用RRM分隔用户，并且MU-COMP使用基于CSI的信号处理。RRM方案效率低，而完全了解CSI使得信号处理方案变得不可行。

发明内容

根据本发明的一个或多个实施例，采用用户分组来折衷COMP前向链路容量和要求的反向链路反馈，这使得COMP的设计变得可行和灵活。网络从至少两个地理上分散的传送天线传送参考信号。为每个分散的传送器和UE对测量诸如大尺度衰落等信道要素，并且网络在反向链路中接收此信息作为反馈。COMP基于反馈的可用反向链路容量，确定能够支持的最大交叉干扰级别α_req。如果超过此最大交叉干扰级别α_req，则将地理上分隔的UE划分成尽可能少的组，并且为组分配不同的时间/频率资源块。进行分组带有的约束是交叉干扰不超过α_req。

借助于足够的反向链路容量，COMP能够通过将更多用户分组在一起(组中用户之间的分隔更少)来增大前向链路容量。在反向链路容量受约束时，通过创建更多更小的组，增大每个组中的用户的分隔。在此情况下，以总体系统容量中的一定损失为代价，能够满足所有用户的QoS。

附图说明

图1是COMP前向链路的功能框图。

图2是对于具有0.2的交叉干扰的COMP为各种反馈方案绘制出容量对SNR的曲线图。

图3是对于具有0.1的交叉干扰的COMP为各种反馈方案绘制出容量对SNR的曲线图，。

图4是对于具有0.05的交叉干扰的COMP为各种反馈方案绘制出容量对SNR的曲线图。

图5是将COMP用户分组的方法的流程图。

图6是COMP中用户的分布的图形。

具体实施方式

图1示出示范COMP无线通信网络10的功能框图。控制器12将至少两个地理上分散的传送天线14、16的每个天线传送的信号加权。来自每个天线14、16的信号由操作区或小区中至少两个用户设备(UE)18、20的每个用户设备收到。由于传送天线14、16和UE 18、20均在地理上是散布的，因此，通常每个UE 18、20将不从每个传送天线14、16接收带有相同信号强度的信号。相反，由于路径损耗，更靠近的天线14、16传送的信号将以高强度接收到，并且由更远天线14、16传送的信号将以弱强度接收到。

交叉干扰对于UE 18、20定义为干扰(即，更远)的天线的信道方差与期望(即，更近)的天线的信道方差的平方比。通过两个分散的天线14、16和两个单天线UE 18、20模拟了图1所示的COMP网络的性能。在模拟中，假设E(|h_1，1|²)＝E(|h_2，2|²)＝1，E(|h_1，2|²)＝E(|h_2，1|²)＝α²，其中，α≤1表示交叉干扰。

名称为“MU-COMP Channel State Ratio Quantization and Transmission”的转让给本申请的受让人并通过引用以其整体结合于本文的共同未决专利申请(序号____)描述了一种减少MU-COMP中由UE报告或反馈CSI造成的反向链路开销负载的技术。简单地说，该技术利用了干扰信道通常相比期望信道具有低得多的信号强度的实际情况。因此，干扰信道与期望信道的信道状态的要素(例如快速衰落)的比率将是小的，并且能够量化成仅少量的比特q。具体而言，将比率建模为复高斯随机变量与单位方差的比率。比率在幅度和相位方面分别量化成比特长度q₁和q₂的值。

图2示出0.2的交叉干扰的模拟结果；图3示出0.1的交叉干扰的模拟结果；以及图4示出0.05的交叉干扰的模拟结果。这些曲线图对于不同反馈量(无反馈、q₁＝q₂＝2、q₁＝q₂＝5及完全CSI)将容量绘制为SNR的函数-针对指定的交叉干扰级别。

假设用户在30dB的SNR在容量方面具有6比特/s/Hz的QoS要求。从图2、3和4，可观察到此要求能够在交叉干扰为0.2时q₁＝q₂＝5、交叉干扰为0.1时q₁＝q₂＝2及交叉干扰为0.05时无反馈的情况下得到满足。

结果显示，在交叉干扰大时，例如在用户靠近干扰天线时，需要更多的信道状态反馈信息。另一方面，在交叉干扰小时，例如在用户与任何干扰天线有一定距离时，要求的反馈信息量更小。

根据本发明的一个或多个实施例，通过用户选择和分组来控制交叉干扰。相同组中的用户使用相同的时间/频率资源(或资源块)，并因此在地理上是分隔的，优选分隔至少再使用模式距离(reuse pattern distance)，以便保持低于期望级别的交叉干扰。不同组使用不同的资源块。相应地，靠在一起但在不同组中的用户不会遇到交叉干扰。

图5示出用户选择和分组的方法100的流程图。虽然本领域技术人员将认识到方法100正在持续进行，但为了解释的目的，方法100以从至少两个地理上分散的传送天线14、16传送参考信号来“开始”(框102)。为每个分散的传送器14、16和UE 18、20对测量诸如大尺度衰落等信道要素，并且网络在反向链路中接收此信息作为反馈(框104)。COMP基于反馈的可用反向链路容量，确定能够支持的最大交叉干扰级别α_req(框106)。如果超过此最大交叉干扰级别α_req(框108)，则将地理上分隔的UE 18、20划分成尽可能少的组，并且为组分配不同的时间/频率资源块(框110)。进行分组带有的约束是交叉干扰不超过α_req。此分组方法能够用公式表示为以下数学形式：为带有索引1、2、3、…、K的用户找出最佳分割，

其中，S＝{S₁，S₂，…}是任何可能的分割，使得对于任何集合

满足α_m，n≤α_req，其中m，n∈S_i，m≠n。α_m，n≤α_req是用户m与用户n之间的交叉干扰级别。对最佳分割的穷举搜索始终是可能的，但复杂性至少随涉及的节点数量呈指数增长。系统随后继续监视性能(框102)。

图6示出COMP中用户1-8和传送天线的典型分布。在反向链路容量足以支持高级别的信道状态反馈时，用户被划分成两个组{1，3，5，7}和{2，4，6，8}，并且每组分配有不同的资源块。在每个组中的用户在地理上充分散布，使得他们不相互干扰。在此情况下，分配的每个资源块能够同时支持四个用户，并且容量较大。在由于反向链路容量约束而能支持更少反馈时，将这些用户划分成四组{1，7}、{2，8}、{3，5}及{4，6}。同样地，每组中的用户相互分隔，并且每组分配有不同的资源块。通过此分组，所有用户的QoS能得到满足。然而，每个资源块只同时支持两个用户，因此，总体系统容量降低。

本发明的实施例提供一种用户分组方法以折衷COMP前向链路容量和要求的反向链路反馈，这使得COMP的设计变得可行和灵活。具体而言，在至少两方面中带来了灵活性。首先，随着能支持更多信道状态反馈的反向链路容量增大，相同组中用户的分隔能够减少。因此，在每组中能包括更多用户，并且增大系统容量。其次，在反向链路容量受约束时，增大每个组中的用户的分隔。在此情况下，以总体系统容量中一定损失的代价，能够满足所有用户的QoS。

当然，在不脱离本发明基本特性的情况下，本发明可以在不同于本文具体所述那些方式的其它方式中实现。所示实施例在所有方面均要视为说明性而不是限制性的，并且在随附权利要求的意义和等同范围内的所有更改旨在涵盖于其中。

Claims (11)

1.一种在多用户分布式天线系统(MU-COMP)无线通信网络(10)中操作传送器的方法(100)，所述网络包括至少两个地理上分散的传送器(14，16)且其中至少两个用户设备(UE)(18，20)正在接收信号，所述方法包括：

从每个传送器(14，16)传送参考信号；

从每个UE(18，20)接收由所述UE(18，20)从接收的参考信号计算的有关前向链路信道状态的反馈信息；以及

基于反向链路容量，将UE(18，20)分组并且在每组基础上分配时间/频率资源。

2.如权利要求1所述的方法(100)，其中将UE(18，20)分组包括基于用户的服务质量要求和反向链路容量来确定最大交叉干扰级别，并且将所述UE(18，20)分组成使得不超过所确定的最大交叉干扰级别。

3.如权利要求3所述的方法(100)，其中将所述UE(18，20)分组成使得不超过所确定的最大交叉干扰级别包括形成不超过所确定的最大交叉干扰级别的可能的最少组。

4.如权利要求1所述的方法(100)，其中每个组中的UE在地理上按照时间/频率资源再使用模式距离来分隔。

5.如权利要求1所述的方法(100)，其中有关前向链路信道状态的所述反馈信息包括UE(18，20)从第一传送器(14，16)较弱接收的信道的信道要素与所述UE(18，20)从第二传送器(14，16)较强接收的信道的信道要素的比率的量化度量。

6.一种多用户分布式天线系统(MU-COMP)无线通信网络(10)中的传送器(14，16)，所述网络包括至少两个地理上分散的传送器(14，16)，每个传送器传送参考信号，所述传送器(14，16)包括控制器(12)，所述控制器操作以从至少两个用户设备(UE)(18，20)接收有关前向链路信道状态的反馈信息，并且还操作以基于反向链路容量将所述UE(18，20)分组并在每组基础上分配时间/频率资源。

7.如权利要求7所述的传送器(14，16)，其中所述控制器(12)还操作以也基于反向链路容量将所述UE(18，20)分组。

8.如权利要求8所述的传送器(14，16)，其中所述控制器(12)还操作以基于用户的服务质量要求和反向链路容量来确定最大交叉干扰级别，并且将所述UE(18，20)分组成使得不超过所确定的最大交叉干扰级别。

9.如权利要求9所述的传送器(14，16)，其中所述控制器(12)还操作以形成不超过所确定的最大交叉干扰级别的可能的最少组。

10.如权利要求7所述的传送器(14，16)，其中每个组中的UE(18，20)在地理上按照时间/频率资源再使用模式距离来分隔。

11.如权利要求7所述的传送器(14，16)，其中有关反向链路信道质量的所述反馈信息包括UE(18，20)从第一传送器(14，16)较弱接收的信道的信道要素与所述UE(18，20)从第二传送器(14，16)较强接收的信道的信道要素的比率的量化度量。

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