CN102415120A - 协同多点传输方法及其设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种协同多点(CoMP)传输方法及其设备。该方法包括：在多于一个基站的每一个处独立产生能够关于信道进行相位预调整的预编码矩阵；多于一个基站中的每一个使用预编码矩阵对将被发送到移动终端(UE)的相同信号进行预编码并向UE发送编码后的信号；UE对从多于一个基站中的每一个接收到的编码后的信号进行合并。通过以上技术方案，可以获得高性能和高增益的CoMP传输。

Description

协同多点传输方法及其设备 技术领域

本发明的实施方式涉及无线通信技术， 更具体地， 涉及实现协同多点传输的方 法及其设备。 背景技术

协同多点发送和接收 （CoMP) 是 LTE-Advanced增强小区中心和小区边缘频 谱效率的关键技术之一。 可将 CoMP分成两类:.联合处理 （JP)和协同调度 /波束赋 形 （CS/CB：)。 由于其低回程和低等待时间要求， 作为针对联合发送的可能的预编码 类型的非相千发送方案是非常有希望的。 在时分多址 （TDD) 系统中， 非相干预编 码是特别优选的。 其中， 由于相互性， 联合发送涉及到的每一个 eNB能够通过上行 链路探测参考信号 （S-RS) 知道针对非相干本地预编码的目标用户 （UE) 的信道。

对于 TDD下行链路（DL) CoMP中的非相关发送， 所涉及到的 eNB向被称为 CoMP UE的预期 UE发送相同的数据流， 然后将 CoMP UE处接收到的信号进行非 相干合并， 这使得与相干发送相比， 系统的性能恶化了。

为了增强非相关发送场景的性能， 非常期望 CoMP UE处的相干接收。 为了做 到这一点， 需要在每一个 eNB处独立地设计一个特殊的预编码器以进行相干接收。

假定处于 TDD DL CoMP的场景中。 在随后的描述中， 假定每一个 eNB装备 有 M根天线， UE装备有 N根天线。 在单用户 （SU)多输入多输出 （MMO) TDD DL CoMP的场景中， 所有的 eNB同时向 CoMP UE发送相同的数据。 每一个 eNB 具有相等的总发射功率!>， 并在每一个 eNB的数据流中采用平均的功率分配。 还假 定有两个基站， eNB A是用户 CoMP UE所属基站， 记为第一 eNB， eNB B是协作 基站， 记为第二 eNB。

针对其发送信号， 每一个 eNB基于奇异值 （SVD) 分解使用特征向量作为其 最优预编码器来独立地设计自身的预编码器。 对于 SU-MIMO中的预编码器设计来 说， 该方法是最优的。 然而， 在 TDD DL CoMP中， 在每一个 eNB处将用户信道进 行 SVD分解后的右酉矩阵用于预编码器设计， CoMP UE侧的接收信号将进行非相 干合并。这是因为在 SVD分解中，很难在每一个 eNB处执行预相位调整以实现 CoMP UE侧的相干接收。 CoMP UE侧接收到的信号是-

= . /— (Η_π + H_n )x + n

V N ^J 其中， 1!是 CoMP UE接收到的噪声， 是^8发送的信号， Η,,和 H_l2分别表 示 eNB A和 eNB B到 CoMP UE的信道， Τ,,和 Τ₁₂分别是 eNB A和 eNB B从 SVD 分解得到的用于进行预编码的特征向量， N是从 eNB发送到 CoMP UE的数据流的 总数， 在 CoMP中， 每一个 eNB发送到 CoMP UE的数据流总数都是 N。 从 eNB A 和 eNB B分别到 CoMP UE的等效信道 fi„和 fi,₂是随机矩阵， 针对这些随机矩阵很 难执行预相位调整。 因此， 其合并将产生以下结果， 在一个时刻 fi,,和 5,₂相加可以 为 CoMP UE的性能带来好处，而在另一个时刻，其相加可以恶化 CoMP UE的性能。 因此， 在 TDD DL CoMP中， 该预编码器方案仅能获得有限信道增益的增强。

发明内容

本发明的实施方式提出了一种协同多点传输方法及其设备。

根据本发明实施方式的一方面， 提供了一种协同多点传输方法。 该方法包括： 在多于一个基站的每一个处独立产生能够关于信道进行相位预调整的预编码矩阵； 多于一个基站中的每一个使用该预编码矩阵对将被发送到移动终端（UE) 的相同信 号进行预编码并向 UE发送编码后的信号; UE对从多于一个基站中的每一个接收到的 编码后的信号进行合并。

根据本发明实施方式的另一方面，提出了一种基站，包括预编码矩阵产生单元， 用于与协同多点传输所涉及的其它基站相独立， 产生能够关于信道进行相位预调整 的预编码矩阵； 预编码单元， 用于使用预编码矩阵产生单元产生的预编码矩阵对将 被发送到 UE的信号进行预编码； 发送单元， 用于向 UE发送预编码后的信号。

根据本发明实施方式的再一方面，提出了一种移动终端（UE)，包括接收单元， 用于从多个基站接收信号， 从多个基站中的每一个接收到的信号分别被关于多个基 站中的每一个与 UE之间的信道进行相位预调整； 合并单元， 用于对从多于一个基站 中的每一个接收到的编码后的信号进行合并。 根据本发明实施方式的再一方面， 提出了一种通信系统， 包括以上所述的基站 和移动终端。

基于以上的技术方案， 本发明的实施方式的优势在于： 由于在传输之前对信号 关于基站和 UE之间的信道进行了相位预调整，因而在 UE处无须进行特别的操作便 能够获得高性能、 高增益的接收。 附图说明

根据结合附图的以下描述， 本发明的优点将变得易于理解， 其中- 图 1示出了根据本发明的实施方式的系统示意图；

图 2示出了根据本发明的实施方式的基站的方框图；

图 3示出了根据本发明的实施方式的 UE的方框图；

图 4示出了根据本发明的实施方式的传输方法的流程图；

图 5示出了本发明的实施方式的性能示意图； 具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明，在描述过程中省略了对 于本发明来说是不必要的细节和功能， 以防止对本发明的理解造成混淆。

在本发明的实施方式中， 提出了一种用于实现协同多点传输的系统， .如图 1所 示， 该系统包括以下所述的基站和移动终端 （UE)。

还提出了一种基站， 如图 2所示， 包括预编码矩阵产生单元 230， 用于与协同多 点传输所涉及的其它基站相独立，产生能够关于信道进行相位预调整的预编码矩阵； 预编码单元 240， 用于使用预编码矩阵产生单元产生的预编码矩阵对将被发送到 UE 的信号进行预编码； 发送单元 250， 用于向 UE发送预编码后的信号。

该基站还包括分解单元 220， 用于将基站与 UE之间的信道进行分解； 预编码矩 阵产生单元 230还用于根据对信道的分解产生能够对信道的相位进行预调整的预编 码矩阵。

该基站还包括信道估计单元 210， 用于对基站和移动终端（UE)之间的信道进 行估计以供分解单元 220进行信道分解。

该基站还包括缓存 260， 用于缓存将被预编码单元 240预编码的信号。 还提出了一种移动终端 （UE)， 如图 3所示， 该移动终端包括接收单元 310, 用 于从多个基站接收信号， 从多个基站中的每一个接收到的信号分别被关于多个基站 中的每一个与 UE之间的信道进行相位预调整； 合并单元 320， 用于将接收单元 310从 多个基站中的每一个接收到的信号进行合并以产生能够被送到后续基带处理单元 330进行处理的信号。

虽然上面以分离的功能模块的形式描述了本发明实施方式的基站和 UE， 但是 图 2到图 4中示出的每一个组件在实际应用中可以用多个器件实现， 示出的多个组件 在实际应用中也可以集成在一块芯片或一个设备中。该基站和 UE也可包括用于其它 目的的任何单元和装置。

下面结合附图 4详细描述上述基站和移动终端 （例如 UE) 的具体结构和操作 过程。 针对 DL CoMP场景， 本发明的实施方式的具体步骤如图 4所示， 在图 4中： 在步骤 S510中， 对信道模型进行分解。

图 1示出了本发明实施方式的系统示意图。在图 1中，假设 eNB A发起 CoMP 请求并将 CoMP请求以及将被发送到 CoMP UE (即图 1中的 UE A) 的数据发送到 eNB B以请求 eNB B参与 CoMP。 在非相关发送中， eNB之间不存在信道状态信息 (CSI)交换， 并且每一个 eNB只可以使用其直接信道（从该 eNB到 CoMP UE)的 信息来设计预编码器。 如图 1所示， eNB A只能够独立地使用信道∑1„的 CSI来设 计预编码器 （在本发明的实施方式中， 即预编码矩阵 W„) ， 而 eNB B只能够独立 地使用信道 H₁₂的 CSI 来设计预编码器 （在本发明的实施方式中， 即预编码矩阵 W₁₂ ) 。 例如,信道 Η,,和信道 H_l2可以分别由 eNB A和 eNB B的信道估计单元 210 通过对导频信号进行处理而获得。 以构建 W„为例。 为了设计预编码器 W,, , eNB A 的分解单元' 220首先使用 QR因式分解对信道 H₁₂进行分解：

H" = R_UQ_U ( 1 ) 其中， R„是如下的下三角矩阵：

其中， rff表示从第一 eNB到 CoMP UE的第 1个数据流的等效信道增益， 表示从第一 eNB到 CoMP UE的第 N个数据流的等效信道增益， 以此类推。 其上标 表示该项的值与第一 eNB的信道相关联。 Q„是一个酉矩阵或半酉矩阵， 可以通过 公式 1得出。

在步骤 520中， 产生能够对信道的相位进行预调整的预编码矩阵。

eNB A中的预编码矩阵产生单元 230使用公式（ 1 )中得到的 Q„产生如下的预 编码矩阵：

其中， （^是(}„的共轭转置矩阵， 与 61^八和0^? 1^之间的信道相匹配， F_u是用于进行相位预调整的对角阵， 可将其表示为：

其中 是 rff的共辄， 是 η(ί)的模， 以此类推。

同样， eNB B的预编码矩阵产生单元 230可以得到第二 eNB处的预编码矩阵:

其中， 是利用下式对 H_l2进行 QR因式分解而得到的-

H_I2 = R₁₂Q₁₂ (6) 而可将 F_I2表示为

其中， r ²)表示从第二 eNB到 CoMP UE的第 1个数据流的等效信道增益， ri¾ 表示从第二 eNB到 CoMP UE的第 N个数据流的等效信道增益， 其上标表示该项的 值与第二 eNB的信道相关联， (r ²) )'是 r ²)的共辗， 是^的模， 以此类推。 在步骤 530中， 使用所获得的预编码矩阵对信号进行预编码并向相应的 CoMP UE发送。

eNB A和 eNB B中的预编码单元 240分别使用预编码矩阵对将要发送的数据 x (如， 可以是预先存储在缓存 260中的数据） 进行加权以实现预编码， 并通过发送 单元 250发往相应的 CoMP UE。

在步骤 540中， 相应的 CoMP UE从 eNB A和 eNB B接收信号， 并且在步骤 550中， 对接收到的信号进行合并。 基带处理单元 530对所合并的信号进行后续的 处理。

CoMP UE的合并单元 320对接收单元 310接收到的信号的进行合并后的表达 式如下：

p p

― H, ,W, 'x + J― H„W,,x + n ( 8 ) 其中， _η是 UE侧协方差矩阵为 „²1的加性高斯白噪声。

如公式（9 )所示， 可得到由 eNB A和 eNB B到 CoMP UE的等效信道 H所表 示的接收信号。

其中 H是具有非负对角项的下三角矩阵 _t 从公式 （9) 可以看出， 针对第 i个数据流的等效信道增益是

本发明实施方式所提供的技术方案实现了 CoMP UE侧的相干接收。 同时， 由于等 效信道 H是下三角矩阵，在 CoMP UE侧可自然地使用顺序干扰消除（SIC)接收机，

从以上 CoMP UE的吞吐量公式可以看出， 与现有技术的解决方案相比， 本发 明的实施方式所提供的解决方案可以实现更高的性能并且对于 CoMP UE来说可以 获得更高的 CoMP增益。

图 5 示出了在相同的条件下本发明的实施方式所提供的解决方案与现有技术 的解决方案的性能比较。 模拟的条件为： 两个 eNB, 每个 eNB具有四根天线， UE 具有两根天线， 发送相同的数据并且 eNB和 UE之间的信道是瑞利信道， 忽略路径 损耗和阴影效应。 如图 5所示， 其中信噪比 = ^。 可以看出， 与现有技术的解决

σ" 方案相比， 本发明的实施方式所提供的解决方案有 lbps/Hz左右的吞吐量优势， 并 且随着信噪比的增加， 该优势更大。

虽然本发明的实施方式基于两个基站进行了阐述，然而本领域技术人员根据上 述技术方案的启示， 可以轻易地使用本发明实施方式所提供的技术方案实现三个或 三个以上基站的协同传输。

本领域技术人员应该很容易认识到，可以通过编程计算机实现上述方法的不同 步骤。 在此， 一些实施方式同样包括机器可读或计算机可读的程序存储设备 （如， 数字数据存储介质） 以及编码机器可执行或计算机可执行的程序指令， 其中， 该指 令执行上述方法的一些或全部步骤。 例如， 程序存储设备可以是数字存储器、 磁存 储介质 （如磁盘和磁带） 、 硬件或光可读数字数据存储介质。 实施方式同样包括执 行上述方法的所述步骤的编程计算机。

描述和附图仅示出本发明的原理。因此应该意识到， 本领域技术人员能够建议 不同的结构， 虽然这些不同的结构未在此处明确描述或示出， 但体现了本发明的原 理并包括在其精神和范围之内。 此外， 所有此处提到的示例明确地主要只用于教学 目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人所贡献的促进本领域的构思， 并应被 解释为不是对这些特定提到的示例和条件的限制。 此外， 此处所有提到本发明的原 贝 |J、 方面和实施方式的陈述及其特定的示例包含其等同物在内。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式， 本领域的技术人员应该理解， 在不 脱离本发明的范围的任何修改或局部替换， 均应该属于本发明的权利要求来限定的 范围， 因此， 本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1. 权 利 要 求

   1、 一种协同多点 （CoMP) 传输方法， 包括：

   在多于一个基站的每一个处独立产生能够关于信道进行相位预调整的预编码 矩阵；

   所述多于一个基站中的每一个使用所述预编码矩阵对将被发送到移动终端 (UE) 的相同信号进行预编码并向所述 UE发送编码后的信号；

   所述 UE对从所述多于一个基站中的每一个接收到的编码后的信号进行合并。
2. 2、根据权利要求 1所述的方法， 所述在多于一个基站的每一个处独立产生能够 对信道的相位进行预调整的预编码矩阵包括：

   将所述多于一个基站的每一个与所述 UE之间的信道进行分解；

   根据对所述信道的分解产生能够对信道的相位进行预调整的预编码矩阵。
3. 3、 根据权利要求 2所述的方法， 所述将所述多于一个基站的每一个与所述 UE 之间的信道进行分解包括：

   使用 QR因式分解对所述多于一个基站的每一个与 UE之间的信道进行分解。
4. 4、 根据权利要求 2所述的方法， 其中， 所述多于一个基站中的每一个使用所述 预编码矩阵对将被发送到 UE的相同信号进行预编码包括：

   所述多于一个基站中的每一个分别使用各自产生的预编码矩阵对将被发送到 所述 UE的信号进行加权。
5. 5、 一种基站， 包括：

   预编码矩阵产生单元， 用于与协同多点传输所涉及的其它基站相独立， 产生能 够关于信道进行相位预调整的预编码矩阵；

   预编码单元，用于使用所述预编码矩阵产生单元产生的所述预编码矩阵将被发 送到 UE的信号进行预编码；

   发送单元， 用于向所述 UE发送预编码后的信号。
6. 6、 根据权利要求 5所述的基站， 还包括：

   分解单元， 用于将所述基站与 UE之间的信道进行分解；

   预编码矩阵产生单元还用于根据对所述信道的分解产生能够对信道的相位进 行预调整的预编码矩阵。 7、 一种移动终端 （UE)， 包括：

   接收单元， 用于从多个基站接收信号， 从所述多个基站中的每一个接收到的信 号分别被关于所述多个基站中的每一个与所述 UE之间的信道进行相位预调整； 合并单元，用于对从所述多于一个基站中的每一个接收到的编码后的信号进行 合并。
7. 8、一种通信系统， 包括根据权利要求 5或 6所述的基站和根据权利要求 7所述的 移动终端。