CN102742308A - 用于下行链路蜂窝通信的UE发起的基于频率划分的CoMP方案 - Google Patents

Abstract

在本发明的实施例中，在所提出的方法中，使能CoMP的UE选择将在其协作集合中的BS，并且BS划分其带宽以服务于其自己的UE和来自其它小区的请求该BS在其协作集合中的UE。

Description

用于下行链路蜂窝通信的UE发起的基于频率划分的CoMP方案

相关申请

本申请涉及2010年1月14日提交的美国专利申请号12/687405并要求其权益。该专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

技术领域涉及蜂窝通信。

背景技术

在传统蜂窝系统中，每个小区向其自己的用户设备（UE）进行发送，并且在该过程中产生对相邻小区中的UE的干扰。这在图1A中示出。然而，在基于协调多点发送/接收（CoMP）的系统中，多个基站（BS）可以协调以向UE进行发送，如图1B中所示。存在来自协调以及干扰消除的速率增益。“3^rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group RadioAccess Network;Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects(Release 9),3GPP TR 36.8.14 V0.4.1(2009-03)”教导了CoMP策略分为以下两个策略。

a）协调调度和/或波束成形（CS/CB）

i）从发送点之一向单个UE发送数据，其中发送点是指协作BS集合中的BS。

ii）对不同发送点处的调度决策进行协调以控制所产生的干扰。

b）联合处理/发送（JP）

i）同时从多个发送点向单个UE发送（相干地或不相干地）数据以提高接收信号的质量和/或有效地抵消对其它UE的干扰。

在任何CoMP方案（例如CS/CB或JP）中的第一步骤是决定哪个BS将针对给定的UE进行协作。在“R1-092232,Summary of email discussionsCoMP v2，3GPP TSG RAN WG1 meeting #57”中，在该背景中引入了以下术语。

i）CoMP测量集合：给定UE的小区的集合，其中这些小区的链路增益矩阵由该UE测量。

ii）CoMP协作集合：协作以向给定UE进行发送的小区的集合。在CS/CB中，用户数据不需要在协作集合中的小区之间共享，但是在JP中，需要被共享。

图2中示出了小区的布局。这是广泛用于蜂窝系统的分析和仿真的模型，这是因为它是真实物理布局的接近的近似。考虑将57个小区网络组织在19个组中，使得每个组内的3个小区的基站是共置的。这3个共置的基站中的每一个使用定向天线，该定向天线将其发射信号能量的大部分限制在120度的扇区内，并且来自三个小区的三个扇区是不重叠的。当没有协调时，每个UE由其服务小区服务。在CoMP的情况下，小区组可以服务于给定的UE。这样的组可以根据小区几何结构以静态的方式或动态地基于UE到小区的链路增益来形成。

在静态协作集合形成过程中，在UE向不同的小区发送并报告链路增益值之前形成小区群集。群集的形成是基于几何结构的。图3示出了两种这样的配置。在图3A中，属于不同小区站点的相邻扇区进行协调，而在图3B中，属于同一小区站点的三个扇区进行协调。为了图形的清楚，在附图中只示出了一个协调集合，可以通过在整个蜂窝区域上重复该模式来获得其它协调集合。

在每种情况中，协作集合由三个扇区组成，并且它们服务于与这三个扇区中的任一个相关联的所有UE。静态协作集合已经被很多参考资料考虑，例如“R1-0933177，DL performance evaluation for ITU-R submission，3GPP TSG RAN WG1 meeting #5”、“R1 -093585，A Simple CoordinatedScheduling Algorithm for Downlink CoMP，3GPP TSG RAN WG1 meeting#58”以及H.Huang和M.Trivellato的“Performance of multiuser MIMO andnetwork coordination in downlink cellular networks”。

静态协作集合形成的问题在于：对于给定的UE，在它的服务小区（即，在没有CoMP的情况下服务于它的小区）之后的具有对它的最强链路增益的小区可能不位于其协作集合中。这些小区随后将引起强烈的干扰。由于链路增益的随机性质，这是可能的，其中随机遮蔽分量是最大的因素。

因此，在形成给定UE的协作集合的另一方法中，UE首先（通过测量所有小区的参考信号接收功率或RSRP并查找哪些小区位于服务小区的阈值内）确定具有最强链路增益的小区，并接着将此报告给其服务小区。服务小区接着决定形成具有这些小区的协调集合。已经在“R1-093410，Coordinated Beamforming Algorithms Based on Spatial Covariance Feedbackand its Gain over Single-point SU/MU Beamforming，3GPP TSG RAN WG1meeting#58”中考虑了这样的方法。

频率划分是增加总系统性能的另一重要的方法。一个简单的例证性例子可以是，总的可用频谱被划分成不相交的频段用以向不同类别的UE进行发送。这减轻了干扰的问题，并允许每个小区在这些不相交的频段中执行SU MIMO算法。

其它可选方案将必须在总频段中向不同的UE进行发送，但是使用MU-MIMO波束成形来减轻干扰。前面的频率划分方法可能实现起来较容易。不同的频段常常用于向小区边缘中的使用进行发送，因为它们最易于受到干扰。已经在“R1-093279，Downlink CoMP based on cooperativeprecoding，3GPP TSG RAN WG1 meeting#58”中考虑了这样的方法。上面提到的关于3GPP（第三代合作伙伴计划）的参考资料可能通常不对公众开放，而仅在3GPP的成员之间被讨论，它们不应被视为现有技术。

发明内容

技术问题

协调多点发送/接收（CoMP）被认为是版本-10（Rel-10）LTE高级技术的重要特征，这是因为这增强了系统数据速率和可靠性。CoMP涉及一起协作以向单个UE进行发送的多个小区。设想将来尤其是当市场从当前的LTE阶段移动到未来的LTE-A阶段时的过渡期期间，将存在具有版本8（Rel-8）LTE UE和版本-10UE的混合的网络，其中版本8（Rel-8）LTE UE不支持CoMP，而版本-10UE具有使用CoMP模式的选项。

如果UE正在使用CoMP模式，则需要决定协作以向该UE进行发送的发送集合或小区。并不是基于小区几何结构形成固定发送集合，更好的是基于对各个小区的UE链路增益来动态地形成这些集合（R1-093410，“Coordinated Beamforming Algorithms Based on Spatial CovarianceFeedback and its Gain over Single-point SU/MU Beamforming”，3GPP TSGRAN WG1 meeting #58）。

在每个发送时间间隔（TTI），小区的BS必须决定在该小区作为服务小区的所有UE之中要向哪个UE进行发送。一种方法是向以下UE进行发送：对于该UE，该小区可以支持最高数据速率，该UE为具有针对BS的最佳链路增益的UE。然而，因为链路增益强烈地依赖于距离，所以这意味着大部分时间对附近的UE进行调度。因此，可以说这种调度方法对于遥远的UE是不公平的。

为了改善这种情况，比例公平（PF）度量被引入并广泛用在很多无线系统中，例如CDMA/HDR。在这种方法中，如果一个UE被调度，则BS计算对于该UE的瞬时速率，并将该瞬时速率除以直到该TTI为止UE所接收到的平均速率。选择该度量的值最高的UE来用于发送。因此在PF调度中，考虑瞬时速率（链路增益的强度）和平均速率（长期公平）。

因此，需要高效地划分BS资源（例如时间、带宽）以及将BS分配给不同UE的协调集合，以便存在Rel-8和Rel-10UE的无缝操作。

对问题的解决方案

在实施例中，在所提出的方法中，Rel-10（使能CoMP的）UE选择将在其协作集合中的BS，并且BS划分其带宽以服务于其自己的UE和来自其它小区请求该BS在其协作集合中的UE。

在每个调度时刻开始时，每个BS使用比例公平（PF）度量来决定调度哪个UE。如果UE支持Rel-10（即，使能CoMP的UE），则它选择进入CoMP模式。它将在服务小区之后其具有最高接收信号功率（如参考信号接收功率RSRP所测量的）的小区的小区id报告给其服务小区。服务小区联系这个新小区，并向它通知这个请求。

如果小区接收到多个这样的CoMP请求，则它使用另一RF度量来选择要向其进行发送的单个UE。该PF度量考虑了UE的额外速率增加（如果它被这个小区调度）和直到该TTI为止该UE的平均速率。

每个小区对其可用带宽的一部分进行划分以服务于其作为服务小区的其自己的UE，并且其可用带宽的其余部分用于服务于来自其它小区的提交CoMP请求的UE。这种频率划分是最简单的方案，并确保在所分配的频段内，每个小区执行如在Rel-8中的单用户（SU）波束成形。

本发明的有益效果

实施例的优点的一个方面是，该算法减小了复杂性并给蜂窝系统中涉及的UE和/或BS提供了灵活性。

附图说明

图1示出了非CoMP体系的蜂窝系统和基于CoMP的蜂窝系统的图形例子。

图2示出了显示19个小区和57个扇区的蜂窝系统布局。

图3示出了固定小区群集的配置。

图4示出的图描绘了当小区外UE请求小区进行CoMP时并且该小区使用CoMP服务于这些小区外UE中的一个的场景。

图5示出了小区用于决定将使用CoMP来服务于哪个小区外UE的算法。

图6示出了具有两个小区和两个UE以及小区如何在未使能CoMP的UE（其自己的UE）和使能CoMP的UE（来自另一UE的请求CoMP服务的UE）之间划分其频率资源的例子，其中一个UE是使能CoMP的UE，而另一UE是未使能CoMP的UE。

图7是示出了整个算法的流程图，包括小区最初如何选择UE进行发送，它如何为CoMP集合形成选择第二小区外UE，以及它如何划分其频率并随后向这些UE进行发送。

具体实施方式

在实施例中，提供了UE和BS所遵循的算法，以便每个BS可以确定它是否必须是协作集合的一部分，并且如果是这样，则确定在这种协作发送中分配其资源（例如，功率、带宽）中的多少资源。一个实施例包括使能LTE的UE和使能LTE-A的UE可以共存的系统，假定BS能够运行这两个协议。

图4A和图4B示出的图描绘了当很多小区外UE请求小区进行CoMP时并且该小区最终使用CoMP服务于这些小区外UE中的一个UE的场景，而图5示出了小区用于决定将使用CoMP服务于哪个小区外UE的算法。首先，假设对于UEi（i=1,2，...,k），在BS i之后，BS 0具有次最强的链路增益，如图4中所示。

因此，每个UE i请求BS 0与BS i一起在其协作集合中（步骤501）。接着，假设UE i（i=1,2，...,k）的平均速率是Ti（步骤502）。假定BS 0仅服务于UE i，则假设在使用CoMP（即，BS 0和BS i形成协作集合）的情况下相对于UE i的瞬时速率为Rc（i,0）（步骤503）。接着，BS 0选择UE n，使得n等于argmax Rc(i,0)/Ti（步骤504）。然后，BS 0与BS n形成协作集合以服务于UE n，并且BS 0也服务于其自己的UE，其为如图4B所示的UE 0（步骤505）。

图6示出了具有两个小区和两个UE的例子，其中UE n是使能CoMP的UE，而UE 0是未使能CoMP的UE。在LTE Rel-8中，在BS当中没有协作以服务于UE。这就像UE n处于每个BS分配其所有的资源以服务于其用户的系统一样。例如，BS分配其所有的资源以服务于其自己的UE。

另一方面，在Rel-10CoMP中，像UE n处于的系统一样，BS可能在某个其它UE的协作集合中，由此一些资源现在被消耗在协作上。因此，BS必须在协作过程期间维持对其自己的UE的公平的意义。

例如，基本上，为了公平起见，BS 0必须注意UE 0。注意，如果所有UE都遵循CoMP，则它们将都具有向它们进行发送的BS集合，并且针对各UE的公平问题是不同的。然而，所示的例子所涉及的网络包括两种类型的UE，具有CoMP能力的UE，即UE n，以及没有CoMP能力的UE，即UE 0。

UE n请求小区0位于其协作集合中，并且小区0同意。小区0将其带宽划分成两个部分，并使用αW带宽用于使用SU发送技术来向UE进行发送。其余带宽(1-α)W用于向UE n进行发送。BS n使用整个带宽W向UE n进行发送。因为UE 0是未使能CoMP的，所以它看到来自BS n的干扰。

实际上，将以离散的方式实现αW。对于10MHz带宽而言，针对每个TTI存在50个物理资源块（PRB），每个PRB具有180KHz带宽。BS 0将这些PRB中的N个分配给UE 0（其中N>25），并且将50-N个分配给UEn。

在频率划分之后，小区0遵循到UE 0的LTE发送，UE 0是未使能Rel-10的UE。对于到UE n的发送而言，两个小区都可以遵循如前所述的CB/CS或JP CoMP技术。

图7是示出了整个算法的流程图，包括小区最初如何选择UE进行发送，它如何为CoMP集合形成选择第二小区外UE，以及它如何划分其频率并随后向这两个UE进行发送。

在步骤701中，在每个TTI处，每个小区通过运行PF算法来决定要向哪个UE进行发送。在这个实施例中，小区i在其作为服务小区的所有UE上经由PF算法决定要向UE i进行发送。在步骤702中，确定UE是否是使能CoMP的UE。在这个实施例中，确定UE i是否是使能CoMP的。如果UE是未使能CoMP的UE，则该过程继续进行到步骤703。

在步骤703中，确定来自其它小区的UE是否请求小区i进行协作。如果存在来自其它小区的UE的对协作的任何请求，小区i使用PF算法确定要向UE n进行发送，如图5所示的。一旦小区i确定要向UE n进行发送，小区i就使用部分带宽αW经由SU-MIMO服务于UE i，并使用(1-α)W经由与小区n的CoMP来服务于UE n（步骤706）。

为了公平，假定α>0.5。如果没有来自其它小区的UE请求小区位于其协作集合内，则小区设置α=1，即，使用全带宽来服务于其UE（步骤704）。如果UE不请求CoMP模式，则服务小区使用全带宽或部分带宽向UE进行发送。注意，这是基本的LTE情况。

如果UE是使能CoMP的UE，则UE i将具有对于它的次最强链路增益（即，在小区i本身之后）的小区的id报告给小区i（步骤707）。在这个实施例中，假定小区m为具有对于UE i的次最强的链路增益的小区。小区i请求小区m位于UE i的协作集合中（步骤708）。接着确定小区m是否接受来小区i的对协作的请求（步骤709）。

如果小区m在运行如图5所示的PF算法之后接受来自小区i的请求，则确定来自其它小区的UE是否请求小区i进行协作（步骤710）。如果小区m不接受来自小区i的请求，则该过程继续进行到步骤703。

如果不存在来自其它小区的UE请求小区i进行协作，则小区i使用全带宽W经由与小区m的CoMP来服务于UE i（步骤711）。如果存在来自其它小区的UE请求小区i进行协作，则小区i使用如图5所示的PF算法来确定要向UE n进行发送（步骤712）。接着，小区i使用部分带宽αW经由与小区m的CoMP来服务于UE i，并使用(1-α)W经由与小区n的CoMP来服务于UE n（步骤713）。

实施例的优点的一个方面是在两种类型的UE共存时使能CoMP的Rel-10与未使能CoMP的Rel-8后向兼容。该算法能以最小（或减小的）复杂性来实现，并给蜂窝系统中涉及的所有UE和BS提供灵活性。实施例的优点的另一方面是用于形成CoMP协作集合的新的动态算法。UE通过将请求发送到BS来发起这种协作集合形成，并且BS只选择一个UE，以便最小化（或减小）计算复杂性。

在说明书中对“一个实施例”、“这个实施例”或“这些实施例”的提及表示结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且这些短语在说明书中的各个地方的出现不一定都是指同一实施例。

此外，在上面详述的描述中，阐述了很多特定的细节，以便提供对本发明的彻底理解。然而，对本领域的普通技术人员显而易见的是，为了实施本发明，这些特定细节可能并不都是需要的。在其它情况下，为了不使本发明变得不必要的模糊，公知的结构、材料、电路、过程和接口没有被详细描述，和/或可以以方框图的形式示出。

此外，按照计算机内的操作的算法和符号表示来给出接下来的详细描述的某些部分。这些算法描述和符号表示是数据处理领域中的技术人员用来来将其创新的本质最有效地传达给本领域其它技术人员的方式。算法是导致期望的结束状态或结果的一系列定义的步骤。在本发明中，所执行的步骤需要对真实量进行实际操纵以获得真实结果。

通常，虽然不是必要，但是这些量采取能够被存储、传输、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号或指令的形式。有时主要由于常用的原因，将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数字、指令等已经被证明是方便的。然而，应当记住，这些和类似术语的全部都是与适当的物理量相关联的，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。

除非另外特别规定，否则如从下面的讨论中明显看到的，应当认识到，在整个描述中，利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“显示”等之类的术语的讨论可以包括计算机系统或其它信息处理设备的行动和过程，这些行动和过程将在计算机系统的寄存器和存储器内被表示为物理（电子）量的数据操纵和转换为在计算机系统的存储器或寄存器或其它信息存储、传输或显示设备内被类似地表示为物理量的其它数据。

本发明还涉及用于执行本文中的操作的装置。该装置可为了所需目的而被特别构造，或者它可以包括由一个或多个计算机程序选择性地激活或重新配置的一个或多个通用计算机。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，例如但不限于光盘、磁盘、只读存储器、随机存取存储器、固态设备和驱动器、或适合于存储电子信息的任何其它类型的介质。本文给出的算法和显示在本质上并不是与任何特定的计算机或其它装置有关的。

各种通用系统可以与根据本文的教导的程序和模块一起使用，或者可以证明构造更专用的装置来执行期望的方法步骤是方便的。此外，没有参考任何特定的编程语言来描述本发明。应认识到，各种编程语言都可以用于实现本文所述的发明的教导。编程语言的指令可以由一个或多个处理设备（例如中央处理单元（CPU）、处理器或控制器）来执行。

在本描述中，为了解释的目的而阐述了很多细节，以便提供对本发明的彻底理解。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，为了实施本发明，并不是所有这些特定的细节都是需要的。还应注意，本发明可以被描述为过程，其通常被描绘为流程图、流程图示、结构图或方框图。虽然流程图可以将操作描述为连续的过程，但是很多操作可以被并行或并发地执行。此外，操作的顺序可以被重新排列。

如本领域中已知的，上面所述的操作可以由硬件、软件或软件和硬件的某种组合来执行。本发明的实施例的各个方面可以使用电路和逻辑设备（硬件）来实现，而其它方面可以使用存储在机器可读介质上的指令（软件）来实现，这些指令在被处理器执行时将使处理器执行实现本发明的实施例的方法。此外，本发明的一些实施例可以只在硬件中执行，而其它实施例可以只在软件中执行。而且，所述的各种功能可以在单个单元中执行，或者可以在多个部件中以任何数量的方式扩展。当由软件执行时，这些方法可以由处理器（例如通用计算机）基于存储在计算机可读介质上的指令来执行。如果需要，则指令可以以压缩和/或加密格式存储在介质上。

根据前述内容，很明显的是，本发明提供的方法、装置和存储在计算机可读介质上的程序为文件存储系统减少了对远程位置上的数据的数据处理时间。此外，虽然在本说明书中示出和描述了特定的实施例，但是本领域的普通技术人员将认识到，被计算来实现相同目的的任何布置可以代替所公开的特定实施例。本公开内容旨在涵盖本发明的任何和所有调整或变化，并且应理解，在下面的权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制到在说明书中公开的特定实施例。相反，本发明的范围应完全由下面的权利要求以及享有这些权利的等价形式的全部范围来确定，这些利要求应根据权利要求解释的所确认的原则进行解释。

Claims (17)

1.一种在包括具有使能CoMP的UE的小区和具有未使能CoMP的UE的小区的蜂窝系统中使用的方法，其包括：

请求所述具有未使能CoMP的UE的小区进行协调以向所述使能CoMP的UE进行发送；

将所述具有未使能CoMP的UE的小区的带宽划分成第一带宽部分和第二带宽部分；

使用所述第一带宽部分向所述未使能CoMP的UE进行发送；以及

使用所述第二带宽部分向所述使能CoMP的UE进行发送。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有使能CoMP的UE的小区被配置成请求另一小区进行协调以向所述使能CoMP的UE进行发送，而所述具有未使能CoMP的UE的小区被配置成仅向所述具有未使能CoMP的UE的小区中的非CoMP的UE进行发送。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

选择具有非CoMP体系的UE的小区向哪个UE进行发送。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定在所述具有使能CoMP的UE的小区之后的具有次强链路增益的小区。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

向所述具有使能CoMP的UE的小区报告所述具有次强链路增益的小区的ID。

6.如权利要求4所述的方法，其中，对具有次强链路增益的小区的确定是通过测量所有小区的RSRP来进行的。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有使能CoMP的UE的小区支持LTE版本10，而所述具有未使能CoMP的UE的小区支持LTE版本8。

8.如权利要求1所述的方法，其中，每个小区包括至少一个基站。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一带宽部分被表示为αW，而所述第二带宽部分被表示为(1-α)W。

10.如权利要求1所述的方法，还包括：

如果多个UE位于所述具有使能CoMP的UE的小区中，则基于PF确定所述小区向所述多个UE中的哪一个UE进行发送。

11.一种在包括小区的蜂窝系统中使用的方法，其中所述小区包括至少一个作为所述小区的发送目的地的UE，，所述方法包括：

确定作为第一小区的发送目的地的UE；

确定所述UE是否是使能CoMP的UE；以及

如果所述UE是使能CoMP的UE，则确定第二小区将向所述UE进行发送，请求所述第二小区向所述UE进行发送，以及

通过确定所述UE是否满足下列条件来确定所述第二小区是否将向所述UE进行发送：

所述UE=argmax Rc(i,0)/Ti，

其中，

UE i(i=1,2，...i)，

Rc=在使用CoMP的情况下相对于UE i的瞬时速率，并且

Ti=UE i的平均速率。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

如果所述UE是未使能CoMP的UE，则确定是否存在从来自另一小区的UE向所述第一小区提出的协作请求；以及

如果存在请求，则将所述小区的带宽划分成第一带宽部分和第二带宽部分，使用所述第一带宽部分向所述第一小区中的UE进行发送，并使用所述第二带宽部分向所述另一小区中的UE进行发送。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：

如果不存在请求，则使用所述第一小区的全带宽向所述第一小区中的UE进行发送。

14.如权利要求12所述的方法，其中，所述第一带宽部分被表示为αW，而所述第二带宽部分被表示为(1-α)W。

15.如权利要求11所述的方法，还包括：

如果所述第二小区决定进行发送，则使用所述第二小区的全带宽向所述第一小区中的UE进行发送。

16.一种蜂窝系统，包括：

具有使能CoMP的UE的小区；以及

具有未使能CoMP的UE的小区；

其中，

所述具有未使能CoMP的UE的小区请求进行协调以向所述使能CoMP的UE进行发送；

所述具有未使能CoMP的UE的小区将所述具有未使能CoMP的UE的小区的带宽划分成第一带宽部分和第二带宽部分；

所述未使能CoMP的UE使用所述第一带宽部分进行通信；并且

所述使能CoMP的UE使用所述第二带宽部分进行通信。

17.一种蜂窝系统，包括：

小区，其中，所述小区包括至少一个作为所述小区的发送目的地的UE；

其中，

所述蜂窝系统确定作为第一小区的发送目的地的UE；

所述蜂窝系统确定所述UE是否是使能CoMP的UE；以及

如果所述UE是使能CoMP的，则所述蜂窝系统确定第二小区将向所述UE进行发送，请求所述第二小区向所述UE进行发送，并且

所述蜂窝系统通过确定所述UE是否满足下列条件来确定所述第二小区是否将向所述UE进行发送：

所述UE=argmax Rc(i,0)/Ti，

其中，

UE i(i=1,2，...i)，

Rc=在使用CoMP的情况下相对于UE i的瞬时速率，并且

Ti=UE i的平均速率。

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