CN102638297B - 协作传输节点和配对用户的选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种协作传输节点和配对用户的选择方法，涉及无线通信技术领域。该方法包括步骤：S1.根据请求用户的传输质量需求及相邻接入节点的负载情况，选择候选协作传输节点集合；S2.候选协作传输节点集合覆盖范围内的用户测量并反馈该用户与其接入节点及与请求用户的接入节点之间的信道信息；S3.根据信道信息，构建联合信道矩阵，根据请求用户的接入节点和候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优配对用户，告知请求用户的接入节点以及最优的协作传输节点。本发明的方法能以较小的信令开销，高效的利用联合传输/处理技术的优势，提高系统吞吐量以及边缘用户吞吐量，并改善系统的公平性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多用户联合传输或联合处理下协作传输节点和配对用户的选择方法。
背景技术
协作多点(Cooperating Multi-point，CoMP)传输技术在多输入多输出的正交频分复用(Multiple-Input Multiple-Output-OrthogonalFrequency Division Multiplexing，MIMO-OFDM)系统基础上，通过基站间、用户间、基站和中继节点间、用户和中继节点间的相互协作，解决了小区间同频干扰和用户终端的最小天线配置问题，可以有效地提高小区边缘用户的性能和扇区吞吐量，同时不给终端带来较大的复杂度提升。其中，多用户(Multi-User，MU)-联合传输(JointTransmission，JT)/联合处理(Joint Processing，JP)技术能够在不牺牲相邻小区用户性能的基础上为小区边缘用户带来性能提升，从而具有广泛的研究和应用场景。
在MU-CoMP技术中，首先要为CoMP用户选择协作传输节点(即传输集合)和传输集合下的配对用户。在传统小区的MU-MIMO中，基站需要知道与所有用户之间的信道矩阵进行用户配对，但是在多用户多点协作的节点选择和用户选择中，如果仍然要获知所有用户与测量集合接入节点(Access Point，AP)的信道信息，从系统级来看，这就要求所有设备(User Equipment，UE)要测量与所有测量集合内的AP之间的信道信息并反馈。显然，这样做会给用户、基站和空口、回程backhaul带来很大负荷。同时，也会给基站增加极大的计算复杂度。
因此，在MU-CoMP的协作节点和配对用户选择过程中，如何降低空口和基站间backhaul的反馈和开销、减少基站的计算复杂度，是MU-CoMP技术研究中必不可少的部分。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够降低空口和基站间backhaul的反馈和开销、减少基站的计算复杂度的多用户联合传输或联合处理下协作传输节点和配对用户的选择方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种协作传输节点和配对用户的选择方法，该方法包括步骤：
S1.根据请求用户的传输质量需求及相邻接入节点的负载情况，为请求用户选择候选协作传输节点，组成候选协作传输节点集合；
S2.候选协作传输节点集合覆盖范围内的用户测量并反馈该用户与其接入节点以及与请求用户的接入节点之间的信道信息；
S3.根据所述信道信息，构建联合信道矩阵，根据请求用户的接入节点及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知所述请求用户的接入节点以及所述最优的协作传输节点。
优选地，所述候选协作传输节点属于所述请求用户测量集合。
优选地，步骤S1包括：
S1.1各用户分别向其接入节点反馈该用户与其接入节点之间的信道信息，请求用户向其接入节点反馈与所述请求用户测量集合内的全部接入节点的信道信息；
S1.2决策功能节点根据请求用户反馈的信道信息及其它接入节点的负载情况，为所述请求用户确定候选协作传输节点集合，并向其发送请求。
优选地，步骤S3包括：
S3.1候选协作传输节点向决策功能节点传递其覆盖范围内的配对用户与所述请求用户的接入节点之间的信道信息；
S3.2由决策功能节点根据候选协作传输节点传递的信道信息以及所述请求用户反馈的信道信息，构建联合信道矩阵，并根据请求用户及候选协作传输节点的接入节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知所述请求用户的接入节点以及所述最优的协作传输节点。
优选地，步骤S3之后还包括步骤：
S4.所述请求用户的接入节点与所述最优的协作传输节点交互传输数据，并向所述请求用户和最优的配对用户组联合传输数据。
优选地，在步骤S1包括：
S1.1各用户分别向其接入节点反馈该用户与其接入节点之间的信道信息，请求用户向其接入节点反馈与全部接入节点的信道信息；
S1.2所述请求用户的接入节点根据请求用户反馈的信道信息及其它接入节点的负载情况，为所述请求用户确定候选协作传输节点集合，并向其发送请求。
优选地，步骤S3包括：
S3.1候选协作传输节点根据其管辖范围内的配对用户反馈的信道信息，在本小区用户集合中选择本小区最优的配对用户，并告知所述请求用户的接入节点，并向其传递所述最优的配对用户与该候选协作传输节点及与所述请求用户的接入节点之间的信道信息，同时传递所述最优的配对用户的业务数据；
S3.2所述请求用户的接入节点根据所述最优的配对用户与其候选协作传输节点及与所述请求用户的接入节点之间的信道信息，以及所述请求用户反馈的信道信息，构建联合信道矩阵，并根据请求用户的接入节点及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知所述最优的协作传输节点，同时传递所述请求用户的业务数据。
优选地，步骤S1包括：
S1.1各用户分别向其接入节点反馈该用户与其接入节点之间的信道信息，请求用户向其接入节点反馈与全部接入节点的信道信息；
S1.2所述请求用户的接入节点根据请求用户反馈的信道信息与相邻小区交互的运输层接口信息，为所述请求用户确定协作传输节点集合，并向其发送请求，同时传递所述请求用户的业务数据。
优选地，在步骤S3中，协作传输节点根据其管辖范围内的配对用户反馈的信道信息及负载情况，在本小区用户集合中选择本小区最优的配对用户，告知所述请求用户的接入节点，并向其传递所述最优的配对用户与该候选协作传输节点及与所述请求用户的接入节点之间的信道信息，同时传递所述配对用户的业务数据。
优选地，步骤S3后还包括步骤：
S4.所述请求用户的接入节点与所述最优的协作传输节点集合根据约定的传输方式向所述请求用户和所述最优的配对用户组联合传输数据。
(三)有益效果
本发明的方法将由于需要获知候选配对用户与请求用户的AP之间的信道信息而进行的测量范围，从原有的测量集合内所有用户降低到候选协作传输节点集合服务的用户，从而降低了空口的开销和AP间backhaul的信令交互，能以较小的信令开销，高效的利用联合传输/处理技术的优势，提高系统吞吐量以及边缘用户吞吐量，并改善系统的公平性。
附图说明
图1为依照本发明一种实施方式的协作传输节点和配对用户的选择方法中多用户联合传输或处理系统传输模型示意图；
图2为依照本发明一种实施方式的协作传输节点和配对用户的选择方法流程图；
图3为依照本发明一种实施方式的集中式控制的协作传输节点和配对用户的选择方法流程图；
图4为依照本发明一种实施方式的第一分布式控制的协作传输节点和配对用户的选择方法流程图；
图5为依照本发明一种实施方式的第二分布式控制的协作传输节点和配对用户的选择方法流程图。
具体实施方式
本发明提出的协作传输节点和配对用户的选择方法，结合附图及实施例详细说明如下。
由于MU-JT/JP的节点选择和用户选择的开销主要是在用户配对过程产生的，需要获知候选配对用户与请求AP1之间的信道信息Hi1而进行的测量和交互开销。因而发明点的方法关注MU-JT/JP下的节点选择和用户选择的信令和反馈设计，尽可能避免在选择过程中使用所有候选配对用户的全部联合信道矩阵，从而降低UE的测量、反馈及AP间的信令开销。
本发明旨在提供一种MU-JT/JP下协作传输节点和配对用户的选择方法，以降低反馈及开销。对于MU-JT/JP系统而言，包括：基站、AP和UE。其中，基站内的各节点之间认为具有理想的backhaul连接；基站间的各节点之间需要通过有延时的X2接口相连接。如图1所示，在MU-JT/JP系统中，UE1为AP1下发起MU-JP请求的用户，AP2，...，n为其测量集合，APn下的用户为i∈(1，2，...，In)，其中，In为接入节点APn覆盖下的用户个数。。AP1选择AP2及AP2下的用户UE2进行MU-JT/JP，AP1与AP2同时向UE1和UE2传输数据。因此当UE1发起MU-JT/JP请求时，决策功能节点(可以为集中式的处理模块，如某个基站)需要进行两部分选择决策：
1)协作节点的选择，即AP2的选择
2)协作节点下与UE1配对的用户的选择，即UE2的选择针对AP1、UE1、候选节点APn及其用户在正常通信过程中，每个AP已知与自己管理的所有UE之间的信道信息和业务状态，每个UE已知与各自接入AP之间的信道信息(H11，Hin)；同时UE1可以根据AP1的信令指示，测量与指定的AP之间的信道信息(H1n)。然而，相比传统小区的正常通信过程，在MU-JT/JP的节点选择和用户选择中，决策功能节点仍然需要获知候选配对用户与AP1之间的信道信息(Hi1)。从网络系统来看，这将要求所有UE测量与测量集合内的所有AP之间的信道信息并反馈，显然是不合理、不可行的。
MU-MIMO处理会选择两个或多个信道空间正交性较强的用户作为用户组，在同一时频资源上共同传输数据，即要求(H11，H1n)与(Hi1，Hin)具有较强的正交性，其中H1n由APn决定，(Hi1，Hin)由决定。在小区内UE数量足够的情况下，由于多用户分集的存在，因此可以假设在任意小区内，总能找到一个用户，使得该用户与UE1的信道空间满足正交性要求。
因此，如图2所示，依照本发明一种实施方式的多用户联合传输或处理下协作节点和配对用户的选择方法包括步骤：
S1.根据请求用户的传输质量需求及相邻接入节点的负载情况，为请求用户选择候选协作传输节点，组成候选协作传输节点集合；
S2.候选协作传输节点集合覆盖范围内的用户测量并反馈该用户与其接入节点以及与请求用户的接入节点之间的信道信息；
S3.根据上述信道信息，构建联合信道矩阵，根据请求用户的接入节点及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知请求用户的接入节点以及所述最优的协作传输节点。
在本发明的方法中，分别采用集中式和分布式两种方案。
采用集中式控制时，步骤S1包括：
S1.1各用户(UE1和)分别向其接入节点(AP1和APn)反馈该用户与其接入节点之间的信道信息H11，Hin，请求用户UE1向其接入节点(或称请求节点)AP1反馈与测量集合中的全部接入节点APn的信道信息H1n；
S1.2决策功能节点根据UE1反馈的信道信息及其它接入节点的负载情况，为UE1确定1个或M(M≤N-1)个候选协作传输节点，作为其候选协作传输节点集合，并向APn发送MU-CoMP请求。
此时，步骤S3包括：
S3.1候选协作传输节点APn向决策功能节点传递其覆盖范围内的配对用户与AP1之间的信道信息Hi1；
S3.2由决策功能节点根据候选协作传输节点传递的信道信息以及UE1反馈的信道信息，构建联合信道矩阵，并根据AP1及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知AP1以及最优的协作传输节点。
该联合信道矩阵为：
步骤S3之后还包括步骤：
S4.AP1与所选择的最优的协作传输节点集合交互传输数据，并向UE1和最优的配对用户组联合传输数据。
采用集中式控制的方法其选择过程如图3所示。
采用第一分布式控制时，步骤S1包括：
S1.1各用户(UE1和)分别向其接入节点(AP1和APn)反馈该用户与其接入节点之间的信道信息H11，Hin，请求用户UE1向请求节点AP1反馈与测量集合中的全部接入节点APn的信道信息H1n；
S1.2AP1根据UE1反馈的信道信息及其它接入节点的负载情况，为UE1确定1个或M(M≤N-1)个候选协作传输节点，作为其候选协作传输节点集合，并向APn发送MU-CoMP请求。
此时，步骤S3包括：
S3.1候选协作传输节点APn根据其管辖范围内的配对用户反馈的信道信息，在本小区用户集合中选择本小区最优的配对用户，并告知AP1，并向其传递该最优的配对用户与该候选协作传输节点APn及与AP1之间的信道信息，同时传递最优的配对用户的业务数据；
S3.2AP1根据最优的配对用户与其候选协作传输节点APn及与AP1之间的信道信息，以及UE1反馈的信道信息，构建如上述的联合信道矩阵，并根据AP1及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知该最优的协作传输节点，同时传递UE1的业务数据。
当有多个CoMP UE在同一个RB上发生请求冲突时，可以根据CoMP UE的优先级优先选择协作传输节点和配对用户。
采用第一分布式控制的方法其选择过程如图4所示。
采用第二分布式控制时，步骤S1包括：
S1.1各用户(UE1和)分别向其接入节点(AP1和APn)反馈该用户与其接入节点之间的信道信息H11，Hin，请求用户UE1向请求节点AP1反馈与测量集合中的全部接入节点APn的信道信息H1n；
S1.2AP1根据请求用户反馈的信道信息及与系统中相邻接小区交互的运输层接口(TLI)等信息，为UE1确定1个或M(M≤N-1)个协作传输节点，作为其协作传输节点集合，并向APn发送MU-CoMP请求，发送信道信息，同时传递请求用户UE1的业务数据。
此时，在步骤S3中，协作传输节点APn根据其管辖范围内的配对用户反馈的信道信息及负载情况，在本小区用户集合中选择本小区最优的配对用户，告知AP1，并向其传递该最优的配对用户与该候选协作传输节点APn及与AP1之间的信道信息，同时传递配对用户的业务数据。
该第二分布式控制的方法中，步骤S3后还包括步骤：
S4.AP1与该最优的协作传输节点APn根据约定的传输方式向UE1和最优的配对用户组联合传输数据。
当有多个CoMP UE在同一个RB上发生请求冲突时，可以根据CoMP UE的优先级优先选择协作传输节点和配对用户。
采用第二分布式控制的方法其选择过程如图5所示。
综上，本发明分别给出三种多用户联合传输或处理下协作传输节点和配对用户的选择方法，以降低MU-JT/JP反馈及开销的方法，首先选定(候选)协作传输节点集合，只需要(候选)协作传输节点集合小区中的候选用户测量并反馈与请求AP1之间的信道信息，从而降低空口反馈和基站间信令交互开销，并减少基站与用户的复杂度。
其中，不限制功能决策节点确定候选用户集合及最终决策最优配对用户和协作节点的准则。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种协作传输节点和配对用户的选择方法，其特征在于，该方法包括步骤：
S1.根据请求用户的传输质量需求及相邻接入节点的负载情况，为请求用户选择候选协作传输节点，组成候选协作传输节点集合；
S2.候选协作传输节点集合覆盖范围内的用户测量并反馈该用户与其接入节点以及与请求用户的接入节点之间的信道信息；
S3.根据所述信道信息，构建联合信道矩阵，根据请求用户的接入节点及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知所述请求用户的接入节点以及所述最优的协作传输节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述候选协作传输节点在所述请求用户测量集合内。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：
S1.1各用户分别向其接入节点反馈该用户与其接入节点之间的信道信息，请求用户向其接入节点反馈与所述请求用户测量集合内的全部接入节点的信道信息；
S1.2决策功能节点根据请求用户反馈的信道信息及其它接入节点的负载情况，为所述请求用户确定候选协作传输节点集合，并向其发送请求。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：
S3.1候选协作传输节点向决策功能节点传递其覆盖范围内的配对用户与所述请求用户的接入节点之间的信道信息；
S3.2由决策功能节点根据候选协作传输节点传递的信道信息以及所述请求用户反馈的信道信息，构建联合信道矩阵，并根据请求用户的接入节点及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知所述请求用户的接入节点以及所述最优的协作传输节点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3之后还包括步骤：
S4.所述请求用户的接入节点与所述最优的协作传输节点交互传输数据，并向所述请求用户和最优的配对用户组联合传输数据。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S1包括：
S1.1各用户分别向其接入节点反馈该用户与其接入节点之间的信道信息，请求用户向其接入节点反馈与全部接入节点的信道信息；
S1.2所述请求用户的接入节点根据请求用户反馈的信道信息及其它接入节点的负载情况，为所述请求用户确定候选协作传输节点集合，并向其发送请求。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：
S3.1候选协作传输节点根据其管辖范围内的配对用户反馈的信道信息，在本小区用户集合中选择本小区最优的配对用户，并告知所述请求用户的接入节点，并向其传递所述最优的配对用户与该候选协作传输节点及与所述请求用户的接入节点之间的信道信息，同时传递所述最优的配对用户的业务数据；
S3.2所述请求用户的接入节点根据所述最优的配对用户与其候选协作传输节点及与所述请求用户的接入节点之间的信道信息，以及所述请求用户反馈的信道信息，构建联合信道矩阵，并根据请求用户的接入节点及候选协作传输节点的负载及业务状态，选择最优的协作传输节点，及其覆盖范围内的最优的配对用户，并告知所述最优的协作传输节点，同时传递所述请求用户的业务数据。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：
S1.1各用户分别向其接入节点反馈该用户与其接入节点之间的信道信息，请求用户向其接入节点反馈与全部接入节点的信道信息；
S1.2所述请求用户的接入节点根据请求用户反馈的信道信息与相邻小区交互的运输层接口信息，为所述请求用户确定协作传输节点集合，并向其发送请求，同时传递所述请求用户的业务数据。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，协作传输节点根据其管辖范围内的配对用户反馈的信道信息及负载情况，在本小区用户集合中选择本小区最优的配对用户，告知所述请求用户的接入节点，并向其传递所述最优的配对用户与该候选协作传输节点及与所述请求用户的接入节点之间的信道信息，同时传递所述配对用户的业务数据。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤S3后还包括步骤：
S4.所述请求用户的接入节点与所述最优的协作传输节点集合根据约定的传输方式向所述请求用户和所述最优的配对用户组联合传输数据。
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