CN102204326B - 用于多点协作发送与接收的无线通信集群的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
为了在优化吞吐量和性能的同时减少调度的复杂性,一种用于识别多点协作传输网络内的蜂窝集群的方法和系统。该网络包括由相应的基站服务的全部蜂窝。BSC将整个蜂窝网络划分为蜂窝集群,且将该集群信息发送给所有移动设备。候选蜂窝集群是该网络内全部蜂窝的子集。然后移动设备将从候选蜂窝集群中选择的优选蜂窝集群的认定提供给基站控制器。该基站控制器选择位于优选蜂窝集群中的至少一个基站以建立与移动设备之间的通信。从而在所选择的至少一个基站与移动设备之间建立无线连接。
Description
技术领域
本发明大体上涉及无线通信,且尤其涉及一种用于适于多点协作发送与接收的以移动设备为中心的集群系统与方法。
背景技术
在无线通信的动态领域,正当移动通信网络的容量与速度改进时,技术进步也不断地发生以使移动设备用户享受到一致与优质的性能。正当这一代移动电信网络,被统称为第三代(“3G”),还在盛行时,被称为长期演进(“LTE”)的下一代移动电信技术,标记为第四代(“4G”),正要崭露头角。因此,人们对如下系统的需求和关注就有所提高,这种系统可以满足这种新一代的移动通信的技术需求并且能提供在无线传输中减少比特误差率的同时提高带宽的方法。
为了提高覆盖范围和增加蜂窝边缘的和平均的蜂窝吞吐量,已经普及的一种方法是使用用于LTE-A的多点协作(“CoMP”)发送/接收。由于协作蜂窝固有的共同调度/处理,CoMP发送与接收也被看作一种在LTE-A小区间干扰协调(“ICIC”)的有效方法。在CoMP中,移动设备的信号是从多个基站处接收到的。该技术基于已知的多输入多输出(MIMO)方法,其中信号在中央单元内组合。该方法的结果本身会产生较好的信号质量。在传统的MIMO系统中,下行链路基站天线位于一个位置处,而CoMP系统在不同的位置处提供至少两个天线的阵列。
蜂窝式通信系统中所有基站之间的协作可大大提高蜂窝边缘的和平均的蜂窝吞吐量。然而,在系统中所有基站间共享数据/信道状态信息(“CSI”)需要高回程容量且通常太复杂而难以实现。为了降低这种复杂性,一种考虑是在与特定移动设备,也被称为用户设备(“UE”),之间进行通信的基站中选取有限数量的基站来提供协作。和CoMP发送与接收相关的一个问题涉及到确定服务于特定UE的协作蜂窝集群,从而具有,比如,为达到期望水平的调度复杂性和回程容量的最大蜂窝吞吐量。
两个常见的蜂窝集群技术是被称为纯特定UE集群和固定集群的技术。纯特定UE集群方法涉及基于长期演进信道环境来选择协作基站的集群以服务于特定UE。在该方法中,协作蜂窝的集群是基于UE的优选来选择的。对于固定的集群大小,该方法提供最大的吞吐量增益。然而,该方法需要在系统中所有基站之间进行调度,而不是在协作集群中的基站之间。这是由于,与不同的UE相对应的协作集群可能会重叠,因此需要所有重叠集群,可能是整个网络,之间的协作。因此,从调度角度来看,纯特定UE集群方法是非常复杂的。
在固定集群方法中,网络被分为非相交的协作集群,且仅需要在集群内基站的之间需要调度,从而为位于同一集群中的任一UE服务。该方法具有低调度复杂性。然而,这会导致有限的吞吐量增益。
因此,需要的是一种用于通过使用CoMP技术来实施集群方法的系统和方法,当与已知的CoMP实施比较时,该技术既容易进行调度又可提供增强的吞吐量性能和增益。
发明内容
本发明有利地提供一种方法和系统以认定多点协作传输网络内的蜂窝集群,从而在优化吞吐量和性能的同时减少调度的复杂性。
根据本发明的一方面,提供一种无线通信网络内多点协作传输的方法。该网络包括由相应的基站所服务的全部蜂窝。该方法包括,从网络内的移动设备处接收从候选蜂窝集群中选择的优选蜂窝集群的认定,其中候选蜂窝集群表示网络内全部蜂窝的子集;选择位于优选蜂窝集群中的至少一个基站以建立与移动设备之间的通信;以及在所选择的至少一个基站和移动设备之间建立无线连接。
根据本发明的另一方面,提供多点协作无线通信网络内的基站控制器。该基站控制器可与由相应基站服务的全部蜂窝进行无线通信。该基站控制器可操作地,从网络内的移动设备处,接收从候选蜂窝集群中选择出来的优选蜂窝集群的认定,其中候选蜂窝集群表示网络内全部蜂窝的子集;选择位于优选蜂窝集群中的至少一个基站以建立与移动设备之间的通信;以及在所选择的至少一个基站和移动设备之间建立无线连接。
根据本发明的另一方面,提供一种用于提高无线多点协作传输网络内性能的系统,其中该网络具有全部蜂窝。该系统包括服务于全部网络蜂窝内相应蜂窝的至少一个基站;以及与所述至少一个基站进行无线通信的基站控制器。该基站控制器可操作地,从网络内移动设备处接收从候选蜂窝集群中选择的优选蜂窝集群的认定,其中候选蜂窝集群表示网络内全部蜂窝的子集;选择位于优选蜂窝集群的至少一个基站以建立与移动设备之间的通信;以及在所选择的至少一个基站与移动设备之间建立无线连接。
附图说明
本发明的更完整的理解以及相应的优点与特点,将通过参考下述的描述并结合附图而更容易理解,其中:
图1是蜂窝式通信系统的简图;
图2是可用于实施本发明一些实施例的典型基站的简图;
图3是可用于实施本发明一些实施例的典型无线设备的简图;
图4是可用于实施本发明一些实施例的典型中继站的简图;
图5是可用于实施本发明一些实施例的示例OFDM发射器结构的逻辑电路简图;
图6是可用于实施本发明一些实施例的示例OFDM接收器结构的逻辑电路简图;
图7是根据本发明一些实施例而用的SC-FDMA发射器的简图;
图8是根据本发明一些实施例而用的SC-FDMA接收器的简图;
图9是阐明根本发明的UE-特定集群方法的简图;
图10是用于说明本发明的不同集群方法的SINR几何结构以及特定UE集群方法的效率的简图;
图11是阐明本发明的UE-特定集群方法的流程图。
具体实施方式
首先,尽管确定的实施例是在根据如长期演进(“LTE”)标准等的第三代伙伴合作项目(“3GPP”)演进进行操作的无线网络的情况下进行讨论的,本发明并不限制在这一点并可应用到其它宽带网络,包括那些根据基于正交频分复用(“OFDM”)的系统,包括WiMAX(IEEE 802.16)和超移动宽带(“UMB”)等,进行操作的宽带网络。类似地,本发明并不只限制于基于OFDM的系统,并可根据其它的系统技术进行实施,例如,码分多址(“CDMA”)、单载波频分多址(“SC-FDMA”)等。
值得注意的是,虽然这里使用了术语“基站”,应该理解的是这些设备还可指长期演进中的“eNodeB”或“eNB”设备。相应地,这里术语“基站”的使用并不旨在将本发明限于特定技术的实施。而是,术语“基站”是用于方便理解,意在与本发明上下文中的术语“eNodeB”或“eNB”可以换用。类似地,术语“无线终端”或“无线设备”可用于与术语“UE”换用以表示无线通信网络中的用户设备或用户装备。
在描述根据本发明的详细示例性实施例之前,值得注意的是,这些实施例主要在于设备部件和处理步骤的结合,所述设备部件和处理步骤通过确定服务于系统中的任一UE的协作蜂窝和扇区的集群,并为每个UE分配蜂窝和扇区集群,从而在无线蜂窝式通信系统中实施CoMP发送与接收。相应地,所述系统和方法组件可以在附图中合适处通过常规符号表示,为了使对受益于此处描述的本领域普通技术人员来显而易见的细节不至于将公开文本变得不清楚(obscure the disclosure),只显示了那些与理解本发明实施例有关的具体细节。
如这里使用的,相关术语,如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”以及类似用语,可能仅仅用来将一个实体或部件与另一个实体或部件区别开来,而并不是必然地要求或暗指这些实体或部件之间的任何物理上或逻辑上的关系或顺序。
现在参看附图,在附图中相同的参考标识符指代相似的部件,图1中显示了控制多个蜂窝12之间无线通信的基站控制器(“BSC”)10,所述多个蜂窝由相应的基站(“BS”)14提供服务。在一些配置中,每个蜂窝进一步被划分为多个扇区13或区域(未显示)。通常,每个基站14使用OFDM来促进与移动和/或无线终端/设备(“MS”)16之间的通信,其中MS16位于与相应的基站14相关联的蜂窝12内。与基站14相关的移动设备16的移动会导致信道环境中的极大波动。如图所示,基站14和移动设备16可包括多个天线以提供通信的空间多样化。在一些配置中,中继站15可有助于基站14和无线设备16之间的通信。无线设备16能够从任一蜂窝12、扇区13、区域(未在图中示出)、基站14或中继站15切换18到另一蜂窝12、扇区13、区域(未在图中示出)、基站14或中继站15。在一些配置中,基站14通过回程网络11进行相互间通信并与另一网络(如核心网络或因特网,这两者都未在图中示出)进行通信。在一些配置中不需要基站控制器10。
参看图2,图示为基站14的范例。基站14通常包括控制系统20、基带处理器22、发射电路24、接收电路26、多天线28以及网络接口30。接收电路26从一个或多个由移动终端16(示于图3)与中继站15(示于图4)提供的远程发生器处接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和移除待处理信号中的宽带干扰。下变频与数字化电路(未在图中示出)使被滤波的接收信号下变频至中间或基带频率信号,然后数字化成一个或多个数字流。
基带处理器22处理数字化的接收信号以提取在接收信号中传输的信息或数据位。所述处理一般包括解调、译码和纠错操作。因此,基带处理器22通常由一个或多个数字信号处理器(DSP)或特定用途集成电路(ASIC)执行。所述接收到的信息通过网络接口30由无线网络传送或者被发射到另一移动设备16,该移动设备或直接或借助于中继站15由基站14服务。
在发射方面,基带处理器22在控制系统20的控制下从网络接口30接收数字化数据并对所述数据进行编码用以传输,所述数据可能代表音频、数据或控制信息。被编码的数据被输出到发射电路24,且被编码的数据在发射电路24中被一个或多个具有期望发射频率的载波信号所调制。功率放大器(未在图中示出)将被调制的载波信号放大到适于传输级,并通过匹配网络(未在图中示出)将被调制的载波信号传送到发射天线28。调制和处理的细节在下文中将更详细地描述。
参看图3,图示为移动设备16的范例。类似于基站14,移动设备16包括控制系统32、基带处理器34、发射电路36、接收电路38、多天线40以及用户接口电路42。接收电路38从一个或多个基站14与中继站15处接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和移除待处理信号中的宽带干扰。下变频与数字化电路(未在图中示出)使得被滤波的接收信号下变频至中间或基带频率信号,然后数字化成一个或多个数字流。
基带处理器34处理数字化的接收信号来提取在接收信号中传输的信息或数据位。所述处理一般包括解调、译码和纠错操作。基带处理器34通常由一个或多个数字信号处理器(“DSPs”)和专用集成电路(“ASICs”)执行。
对于发射方面,基带处理器34接收来自控制系统32的数字化数据,该数据可能代表音频、数据或控制信息,基带处理器34对数据进行编码来用于发射。被编码数据被输出到发射电路36,被编码数据在发射电路中被调制器用来调制位于期望发射频率处的一个或多个载波信号。功率放大器(未在图中示出)将被调制的载波信号放大到适于传输级,且通过匹配网络(未在图中示出)将被调制的载波信号传送到天线40。本领域技术人员所知的各种调制和处理技术可被用于进行移动设备和基站之间或直接或通过中继站的信号传输。
在OFDM调制中,发射带被划分为多个正交的载波。根据待发射数字数据对每个载波进行调制。由于OFDM将发射带划分为多个载波,所以每个载波的带宽减少且每个载波的调制时间增加。由于多个载波被并行发射,所以在任意已知载波上的数字数据或符号的发射率低于使用单个载波的情况。
OFDM调制对待发射信息利用快速傅立叶逆变换(“IFFT”)操作。对于解调,对接收的信号快速傅立叶变换(“FFT”)操作就能恢复发射信息。实际操作中,IFFT和FFT分别由数字信号处理来实现离散傅立叶逆变换(“IDFT”)和离散傅立叶变换(“DFT”)。相应地,OFDM调制的特征化特点是:在传输信道内的多个频带产生正交载波。被调制信号是数字信号,具有相对低的传输率且能够位于其各自频带内。并不是数字信号直接调制个别载波。而是所有载波立即被IFFT处理来进行调制。
在操作中,OFDM优选地被用于从基站14到移动设备16的至少下行链路传输。每个基站14配备n个发射天线28(n>=1),且每个移动终端16配备m个接收天线40(m>=1)。值得注意的是,各个天线能够被用于采用恰当的双工器或开关来接收和发射,且这样的标记只是为了清楚起见。
当使用中继站15时,OFDM优选地被用于从基站14到中继站15以及从中继站15到移动设备16的下行链路传输。
参看图4,图示为中继站15的范例。类似于基站14和移动设备16,中继站15包括控制系统132、基带处理器134、发射电路136、接收电路138、多天线130以及中继电路142。中继电路140使得中继站14有助于基站16和移动设备16之间的通信。接收电路138从一个或多个基站14和移动设备16处接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用于放大和移除待处理信号中的宽带干扰。下变频与数字化电路(未在图中示出)使得被滤波的接收信号下变频至中间或基带频率信号,然后数字化成一个或多个数字流。
基带处理器134处理数字化的接收信号来提取接收信号中传输的信息或数据位。该处理一般包括解调、译码和纠错操作。基带处理器134通常由一个或多个数字信号处理器(DSP)和/或专用集成电路(ASIC)执行。
对于发射,基带处理器134接收来自控制系统132的数字化数据,并对数据进行编码用以传输,所述数据可能代表音频、数据或控制信息。被编码数据被输出到发射电路136,被编码数据在发射电路135中用调制器被调制为位于期望发射频率处的一个或多个载波信号。功率放大器(未在图中示出)将被调制载波信号放大到适于传输级,且通过匹配网络(未在图中示出)将调制载波信号传送到发射天线130。本领域的技术人员可得到的各种调制和处理技术可被用于移动设备和基站之间如上述描述的或直接或间接通过中继站的信号传输。
参看图5,描述了OFDM传输结构的逻辑表。最初,基站控制器10将待发射到各移动设备16的数据,或直接或借助于中继站15,发送到基站14。基站14可使用与移动设备有关的信道质量指示(“CQIs”)来对用于传输的数据进行调度,以及选择用于传输调度数据的合适译码和调制。CQIs可直接从移动设备16获得,或者基于由移动设备16提供的信息在基站14处确定CQIs。不论哪种情况,每个移动设备16的CQI是信道振幅(或响应)关于OFDM频带变化程度的函数。
调度数据44,比特流,被数据扰码逻辑电路46用降低与数据相关的峰值平均功率比(peak-to-average power ratio)的方式对其进行扰码。使用添加CRC逻辑电路48来确定用于扰码数据的循环冗余校验(“CRC”)并将CRC添加到扰码数据中。下一步,使用信道编码逻辑电路50来实现信道编码,从而有效地将冗余添加到数据中以促进移动设备16处的恢复和纠错。重申,特定移动设备16的信道编码是以CQI为基础的。在一些实施例中,信道编码逻辑电路52使用已知的涡轮编码技术。速率匹配逻辑电路52对被编码数据进行处理来补偿与编码相关的数据扩展。
比特交织器逻辑电路54系统地对被编码数据中的比特进行重新排序以使连续数据比特的损失最小。所产生的数据比特由映射逻辑电路56系统地映射为相应符号,所述相应符号取决于所选用的基带调制。优选用正交幅度调制(“QAM”)或正交相移键控(“QPSK”)调制。优选基于特定移动设备16的CQI来选择调制的程度。用符号交织器逻辑电路58系统地对符号进行重新排序,以进一步增强传输信号对由频率选择衰落引起的周期数据损失的免疫力(immunity)。
此时,多组比特被映射成代表振幅与相位分布中相应位置的符号。当期望空间多元化时,时空块代码(“STC”)编码逻辑电路60对符号块进行处理,该逻辑电路能够以使发射信号更易抗干扰且更易在移动设备16处被译码的方式来修改符号。STC编码逻辑电路60对输入符号进行处理且提供n个输出,与基站14的发射天线28输出的数量一致。如上述关于图5的描述,控制系统20和/或基带处理器22提供映射控制信号来控制STC编码。此时,假设n个输出的符号代表了待发射数据且能够被移动设备16所恢复。
对本实施例,假设基站14具有两个发射天线28(n=2)且STC编码逻辑电路60提供两个输出符号流。相应地,由STC编码逻辑电路60输出的每个符号流被发送到相应的IFFT处理器62,为容易理解所以图示为分开的。本领域的技术人员将会认识到一个或多个处理器可被单独地,或与此处描述的其他处理方法相结合地,被用于提供这样的数字信号处理。IFFT处理器62优选地对各符号Lu进行操作以提供逆傅立叶变换。IFFT处理器62的输出提供时域中的符号。时域符号被分组为帧,该帧与循环前缀(prefix-by-prefix)插入逻辑电路64相关。每个由此产生的信号通过相应的数字上变频(“DUC”)与数模(“D/A”)转换电路66在数字域被上变频到中间频率并转换成模拟信号。由此产生的(模拟)信号同时以期望RF频率被调制、放大,且通过RF电路68和天线28被发射。值得注意的是,为预期移动设备16所知的导频信号被散布在子载波中。移动设备16,下文详细讨论,使用导频信号用于信道评估。
参看图6,图示为移动设备16对发射信号的接收,所述接收或直接来自基站14或借助于中继站15。当发射信号到达移动设备16的每个天线40处时,相应的RF电路70对各个信号进行解调和放大。为了简洁明晰,详细描述和图中仅示出两条接收路径中的一条。模数(A/D)转换与下变频电路72对模拟信号进行数字化与下变频以进行数字处理。自动增益控制电路(“AGC”)74可使用由此产生的数字化信号来控制基于接收信号级的RF电路70中的放大器增益。
起初,将数字化信号提供给同步逻辑电路76,所述同步逻辑电路包括对几个OFDM符号进行缓存且计算两连续OFDM符号间自相关性的粗同步逻辑电路78。由此产生相应于最大相关结果的时间指数确定精细同步搜索窗口,精细同步逻辑电路80使用该窗口来确定基于报头的精确的帧初始位置。精细同步逻辑电路80的输出可以促进帧对准逻辑电路84获得帧。恰当的帧对准很重要,从而随后的FFT处理可提供从时域到频域的准确转换。精细同步算法是以报头携带的接收到的导频信号和已知导频数据的本地副本之间的相关性为基础的。一旦帧对准出现,OFDM符号的前缀被前缀移除逻辑电路86移除,且由此产生的样例被发送到频率偏移校正逻辑电路88,该逻辑电路可补偿由发射器和接收器中不匹配的本地振荡器引起的系统频率偏移。优选地,同步逻辑电路76包括频率偏移与时钟评估逻辑电路82,该逻辑电路基于报头来帮助评估对发射信号的影响,且将所述评估提供给校正逻辑电路88以恰当地处理OFDM符号。
此时,时域中的OFDM符号已准备好使用FFT处理逻辑电路90转换到频域。其结果是被发送到处理逻辑电路92中的频域符号。处理逻辑电路92使用散布导频提取逻辑电路94来提取散布导频信号,使用信道评估逻辑电路96来确定基于提取到的导频信号的信道评估,并使用信道重建逻辑电路98来提供所有子载波的信道响应。为了确定每个子载波的信道响应,导频信号本质上是多个导频符号,以时间与频率上均已知的模式,散布于在OFDM子载波上的数据符号内。继续参看图6,处理逻辑电路将接收到的导频符号与特定时刻特定子载波中期望的导频符号进行比较来确定传输导频符号的子载波的信道响应。其结果被插入以评估大部分,如果不是全部的话,其余未被提供导频符号的子载波的信道响应。实际辅助插入的信道响应(The actualaid interpolated channel responses)可被用于评估总信道响应,该信道响应包括OFDM信道中的大部分,如果不是全部的话,子载波的信道响应。
从每个接收路径的信道响应中获得的频域符号和信道重建信息可提供给STC译码器100,该译码器对两个接收路径均提供STC译码以恢复发射符号。当对各个相应频域符号进行处理时,信道重建信息将均衡信息提供给STC译码器100以充分移除传输信道的影响。
使用符号解交织器逻辑电路102将被恢复符号按顺序放回,所述符号解交织器逻辑电路102与发射器中的符号交织器逻辑电路58相对应。然后使用解映射逻辑电路104将解交织符号解调或解映射到相应的比特流。然后使用比特解交织器逻辑电路106对比特进行解交织,该比特解交织器逻辑电路106与发射器结构中的比特交织器逻辑电路54相对应。然后解交织比特被速率解匹配逻辑电路108处理并被传递给信道译码逻辑电路110以恢复最初的扰码数据和CRC校验和。相应地,CRC逻辑电路112移除CRC校验和,以传统方式校验扰码数据,并将扰码数据提供给解扰码逻辑电路114用于以已知基站的解扰码代码来解扰码,以恢复原始发射数据116。
在恢复数据116的同时,CQI 120,或至少能充分在基站14处产生CQI的信息,被确定并发射到基站14。如上注明的,CQI可以是载波干扰比(CIR)122的函数,还可以是信道响应通过OFDM频带中各子载波时变化程度的函数。对于该实施例,用于发射信息的OFDM频率带中的每个子载波的信道增益,相对于另一个进行比较,从而确定穿过OFDM频率带时信道增益变化的程度。该信道分析可由信道变化分析技术118执行。尽管有很多技术可用于测得变化的程度,但是对于用于发射信息的OFDM频带中每个子载波,一个技术是计算信道增益的偏离标准。
图7和图8分别示出根据本发明实施例的单输入单输出(“SISO”)配置的单载波频分多址(“SC-FDMA”)发射器和接收器的示例。在SISO配置中,移动站在一天线处发射,基站和/或中继站在一天线处接收。图7和图8示出在用于LTE SC-FDMA上行链路的发射器和接收器处需要的基本信号处理步骤。在一些实施例中,使用SC-。SC-FDMA是一种为3GPP LTE宽带无线第四代(4G)空中接口标准以及类似标准的上行链路引进的调制和多接入方案。SC-FDMA可被看作离散傅立叶变换(“DFT”)预-2(pre-2)编码的正交频分多址(“OFDMA”)方案,或者,它可被看作单载波(“SC”)多址方案。
因此,如图7和图8所示,在发射器端RF信号148受限于DFT预编码142、子载波映射144和标准OFDMA发射电路146,而在接收器端OFDMA接收电路150和子载波映射144产生受限于位于接收器输出处的逆离散傅立叶逆变换(“IDFT”)152的信号。
SC-FDMA和OFDMA的全面收发器处理有几处相似点。OFDMA和SC-FDMA之间的那些共同点在OFDMA发射电路146和OFDMA接收电路150中示出,因此这些对本发明领域内普通技术人员来说是显而易见的。由于调制符号的DFT预编码以及解调制符号相应的IDFT预编码,SC-FDMA明显不同于OFDMA。由于该预编码,SC-FDMA子载波并不如OFDMA子载波那样被独立地调制。因此,SC-FDMA信号的峰值平均功率比(“PAPR”)低于OFDMA信号的PAPR。就发射功率效率而言,低PAPR极大地有益于移动设备。
本发明提供特定UE集群方法,其中服务特定UE的eNB集群是较多集群的子集,而不是整个网络的子集。该方法提供简化的调度实施(相对于纯特定UE集群方法的复杂调度而言)和优等性能(相对于固定集群方法的次等性能而言)。从较多蜂窝集群中挑选的蜂窝集群子集可根据不同的子带和不同的时间而变化。本发明的系统和方法需要较多蜂窝集群中eNB(而非网络中的所有eNB)之间的调度,且能提供大多数切实可行的吞吐量增益。
网络被划分为蜂窝的集群。这些集群被称为CoMP测量蜂窝集(“CMCS”)。CMCS是蜂窝特定而非移动设备特定。CMCS中蜂窝的认定和蜂窝总数的确定不是固定的,并可根据不同的频带而变化也可根据不同的时间而变化。这反映了本发明的集群方法与系统的动态本质。因此,CMCS是表示全部可用于特定移动设备16的“候选”eNB 14的蜂窝集群。
特定蜂窝12内的移动设备16则从选择出来的蜂窝集群(CMCS)内的所有eNB 14处测量接收到的功率。移动设备16向BSC 10报告其接收到最大功率的CMCS内蜂窝的子集数。该子集被称为CoMP报告蜂窝集(“CRCS”)。CRCS是移动设备特定而不是蜂窝特定。BSC 10接收来自每个移动设备16的传输,移动设备16向BSC 10报告每个UE的优选蜂窝集群(CRCS)。基于该报告,BCS 10为该移动设备16确定CRCS内蜂窝中哪个eNB14应该实际执行CoMP传输。由BCS 10选择的蜂窝集包括实际执行CoMP传输的eNB14。该蜂窝集是CRCS的子集,且被称为CoMP激活蜂窝集(“CACS”)。应该注意的是,尽管在CACS内只有eNB14执行到已知移动设备16的传输,但是调度协同在整个CMCS内都是需要的,因为对应于不同移动设备16的不同CACS可能重叠。
图9示出本发明特定移动设备集群方法的例子。网络被划分为许多CMCS。在该例中显示9蜂窝的CMCS。如上述所描述的,这个数量的选择可基于多个不同因素,因素包括蜂窝内eNB 14的强度、其操作处的频带以及该频带内的干扰级。然后移动设备16选择CMCS的子集(CRCS)。移动设备16通过考虑如信道资源和从CMCS内不同eNB 14处的接收到的功率这类信息,来选择“优选”蜂窝(CRCS)。因此,在典型实施例中,移动设备16通过考虑从CMCS内eNB 14处接收到的信号功率级来选择数个eNB 14,例如3或4个eNB 14。在另一实施例中,如果移动设备16将6个优选蜂窝选作CRCS,相比选择较少的优选蜂窝,这可能会产生更好的性能,但是也会占用更多信道资源。因此,例如在图9中,蜂窝1可与整个阴影区域(CMCS)内的两个其它蜂窝协同,例如蜂窝10和蜂窝17。移动设备16一旦做出其CRCS选择就发送报告给BSC 10,向BSC 10告知其已选择,在该例子中是3个蜂窝,且请求BSC 10在所选择的3个蜂窝内挑选哪个基站14应该实际提供与移动设备16之间的连接。
图10是比较不同集群方法的信号与干扰加噪声比(“SINR”)曲线的图形。图9中的说明考虑到蜂窝网络的下行链路,该网络具有19个六边形站点、每个站点有三个蜂窝、500米的站点间距(“ISD”)以及20dB的天线前后(front-to-back)增益。信道可基于取决于距离的衰减与遮挡来建模。CoMP传输只应用于具有小于SINRth=0dB的接收(预-CoMP-)SINR的移动设备16。后-CoMP-SINR(CoMP后的SINR)是通过将两个(56个中的)干扰信号转换为期望的信号来计算的。这对应于三个协同eNB 14中的开环传输多样性方案。
图10的图形表明不同集群方法的SINR的曲线。该图形示出累计分配函数(“CDF”)对四个不同方案的SINR:不使用CoMP的情况,使用纯以移动设备为中心的CoMP方案的情况,使用固定集群CoMP方案的情况,以及使用本发明所提议的以移动设备为中心的CoMP方案的情况。通常,更好性能的移动设备16与相对高的SINR相关联。
图11示出本发明示例集群方法的流程图。首先,在步骤154处,BCS 10将整个蜂窝网络划分为蜂窝集群(CMCS),且将CMCS发送到每个移动设备16。如上所描述的,这个数量取决于多个因素,可根据每个频带而变化且可根据时间而变化。然后在步骤156处,移动设备16可基于例如从那些蜂窝内eNB 14接收到的信号的强度来确定其“优选”蜂窝(CRCS)。在步骤158处,BCS 10接收来自移动设备16的蜂窝集群选择(CRCS)。然后在步骤160处,BCS 10确定移动设备的CRCS内哪些蜂窝实际执行CoMP传输。然后BCS10指令一个优选蜂窝内eNB 14与目标移动设备16进行实际连接。
本发明的方法和系统通过减少与现有技术CoMP蜂窝集群方法相关联的综合调度的复杂性,克服了现有技术中的问题,同时提高了系统的整体性能。
本发明的方法和系统通过选择在系统内服务移动设备的协同蜂窝或扇区的集群,实现了无线蜂窝式通信系统中的CoMP发送和接收。本发明是为每个移动设备分配蜂窝/扇区集群的新颖方案。本发明的集群方案是以UE为中心的方法,其中服务于特定移动设备的eNB集群是较多集群的子集,而不是整个网络的子集。该方法需要仅在较多集群内eNB之间的调度,而不是在网络内所有eNB之间调度,且提供最佳性能和吞吐量。
图1-11提供可用于实现本发明实施例的通信系统的一个特定例子。需要理解的是,具有不同于该特定例子的结构,但以与这里描述的实施例的实现一致的方式进行操作的通信系统,也可实现本发明的实施例。
本发明可由硬件、软件或硬件与软件的组合来实现。适于执行此处所描述方法的任何类型的计算系统或其它的设备,均适于执行此处描述的功能。
硬件与软件的通常组合可以是具有一个或多个处理部件和存储在存储器媒介中的计算机程序的计算机系统,该存储器媒介当被下载和执行时可以控制计算机系统以致可以执行这里描述的方法。本发明还可以嵌入到计算机程序产物中。该计算机程序产物包括所有能够实现这里描述的方法的特点,并且,当装到计算机系统中时所述计算机程序产物能够执行这些方法。存储器媒介涉及任何易失或不易失的存储器设备。
本发明上下文中的计算机程序或应用是指任何表达、以任何语言、代码或符号,其意在在使具有信息处理能力的系统直接或在进行以下任何一种或两种处理后完成特定功能:A)转换成另一种语言、代码或符号;B)以不同材料形式再现。
本领域的技术人员应当认识到,本发明并不限于在上文中特别示出的以及描述的内容。另外,值得注意的是,如果没有相反的提及,所有附图并不是按比例的。根据上述说明各种修改和变化是可能的且不偏移本发明的范围和精神的,本发明的范围和精神只由下面的权利要求限制。
Claims (17)
1.一种无线通信网络内多点协作传输的方法,所述无线通信网络包括由相应的基站服务的多个蜂窝,所述方法包括:
从所述无线通信网络内的移动设备处,接收从候选蜂窝集群中选择的优选蜂窝集群的认定,所述候选蜂窝集群表示包括在所述无线通信网络内的所述多个蜂窝的子集,所述候选蜂窝集群内的蜂窝根据所述移动设备的操作的频带被列入所述候选蜂窝集群内;
选择位于所述优选蜂窝集群的至少一个基站以建立与移动设备之间的通信;和
在所述选择的至少一个基站和移动设备之间建立无线连接。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述候选蜂窝集群根据时间而变化。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述候选蜂窝集群根据每个可操作的频带内的干扰而变化。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述候选蜂窝集群是基于从优选蜂窝集群内每个基站处接收到的功率级来确定的。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述候选蜂窝集群根据所述网络内的资源可用而变化。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括,如果所述移动设备的优选蜂窝集群内的蜂窝与另一个移动设备的优选蜂窝集群内蜂窝完全相同时,协同在所述选择的至少一个基站与移动设备之间的无线连接的调度。
7.一种多点协作无线通信网络内的基站控制器,所述无线通信网络包括由相应的基站服务的多个蜂窝,所述基站控制器可操作以:
从所述无线通信网络内的移动设备处,接收从候选蜂窝集群中选择的优选蜂窝集群的认定,所述候选蜂窝集群代表包括在所述无线通信网络内的所述多个蜂窝的子集,所述候选蜂窝集群内的蜂窝根据所述移动设备的操作的频带被列入所述候选蜂窝集群内;
选择位于优选蜂窝集群的至少一个基站以建立与移动设备的通信;和
在所述选择的至少一个基站与移动设备之间建立无线连接。
8.根据权利要求7所述的基站控制器,其中所述候选蜂窝集群根据时间而变化。
9.根据权利要求7所述的基站控制器,其中所述候选蜂窝集群根据每个可操作的频带内的干扰而变化。
10.根据权利要求7所述的基站控制器,其中所述候选蜂窝集群是基于从优选蜂窝集群内每个基站处接收到的功率级来确定的。
11.根据权利要求7所述的基站控制器,其中所述候选蜂窝集群根据所述网络内的资源可用而变化。
12.一种用于提高多点协作无线通信网络内性能的系统,所述无线通信网络包括多个蜂窝,所述系统包括:
服务于包括在所述多个蜂窝内相应蜂窝的至少一个基站;和
与所述至少一个基站进行无线通信的基站控制器,所述基站控制器被配置以:
从所述无线通信网络内的移动设备处接收从候选蜂窝集群中选择的优选蜂窝集群的认定,其中候选蜂窝集群代表包括在所述无线通信网络内的所述多个蜂窝的子集,所述候选蜂窝集群内的蜂窝根据所述移动设备的操作的频带被列入所述候选蜂窝集群内;
选择位于优选蜂窝集群的至少一个基站以建立与移动设备的通信;和
在所选择的至少一个基站与移动设备之间建立无线连接。
13.根据权利要求12所述的系统,其中所述候选蜂窝集群根据时间而变化。
14.根据权利要求12所述的系统,其中所述候选蜂窝集群根据每个可操作的频带内的干扰而变化。
15.根据权利要求12所述的系统,其中所述候选蜂窝集群是基于从优选蜂窝集群内每个基站处接收到的功率级来确定的。
16.根据权利要求12所述的系统,其中所述候选蜂窝集群根据所述网络内的资源可用而变化。
17.根据权利要求12所述的系统,所述基站控制器进一步被配置为,如果所述移动设备的优选蜂窝集群内的蜂窝与另一个移动设备的优选蜂窝集群内蜂窝完全相同时,协同在所述选择的至少一个基站与移动设备之间的无线连接的调度。
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