CN103326814A

CN103326814A - 一种自适应传输方法及系统

Info

Publication number: CN103326814A
Application number: CN2012100815499A
Authority: CN
Inventors: 刘文豪; 王永强; 陈东丽
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: CN103326814B

Abstract

本发明公开了一种自适应传输方法及系统，终端将测量的信号信道信息和干扰信道信息上报至基站，基站根据所述信号信道信息进行小区内终端的多用户多入多出(MU-MIMO)配对，确定被调度终端和所述被调度终端的被调度层；基站间交互被调度终端的干扰信道信息，基站根据从邻区基站获知的终端的干扰信道信息以及本基站内被调度终端的信号信道信息判断是否满足多点协作(COMP)并确定传输模式和最终预编码矩阵。本方案可以提高系统性能，提高边缘UE的吞吐量；并且减少了信令的交互，传输模式可灵活配置，降低了实现复杂度。

Description

一种自适应传输方法及系统

技术领域

本发明涉及多天线通信系统，尤其涉及多用户多入多出MU-MIMO(Multi User-Multiple-Input and Multiple-Output)以及小区间多点协作CoMP(Coordinate Multi-Point)的自适应传输方法及系统。

背景技术

长期演进LTE(Long Term Evolution)系统改进了空口接入技术，采用基于正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的空中接口设计。MIMO技术是LTE系统提高小区容量，改善小区边缘用户性能的关键技术。在LTE R8中通过高层对传输模式进行半静态配置以支持单用户MIMO(SU-MIMO，single user MIMO)和多用户MIMO(MU-MIMO，Multi user MIMO)，在LTE R9中提出了透明的MU-MIMO传输概念，R9中引入了2层的用户设备UE(User Equipment)专有导频(UE-specificReference Signal)也被称之为解调导频DMRS(DeModulation ReferenceSignal)，随着LTE版本的演进在R10中引入了8层导频，以支持MU-MIMO传输中使用的层数。

透明MU-MIMO传输过程中UE不知道当前子帧的具体传输模式，对UE来说SU-MIMO和MU-MIMO传输不存在差异，UE只需根据解调导频(DMRS)解调对应层上的信息即可接收传输块。

通过小区内UE共用同频资源来提高系统性能，但是相邻小区边缘用户间仍然会存在同频干扰，不同小区的用户在相同的时间频率资源上发生的冲突影响着小区边缘用户的吞吐量。为了有效地抑制小区间干扰，LTE-A系统引入了CoMP技术，CoMP技术通过多个小区间共享信道信息并根据这些信息进行调度和波束赋形能有效改善边缘用户的性能，其中一种CoMP技术是联合波束赋形(CB，Coordinate Beamforming)，波束的生成(对于某UE而言)需要获取本小区UE的信道信息，同时还要获取邻小区UE和本小区信道之间的信道信息，根据这些信息判断是否适合做CoMP，以及最终的波束权值。

MU-MIMO和CoMP这两种技术有利于提高系统性能和边缘UE的吞吐量，如何将MU-MIMO和CoMP技术进行统一是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自适应传输方法及系统，提高系统性能，提高边缘UE的吞吐量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自适应传输方法，其中，终端将测量的信号信道信息和干扰信道信息上报至基站，基站根据所述信号信道信息进行小区内终端的多用户多入多出(MU-MIMO)配对，确定被调度终端和所述被调度终端的被调度层；基站间交互被调度终端的干扰信道信息，基站根据从邻区基站获知的终端的干扰信道信息以及本基站内被调度终端的信号信道信息判断是否满足多点协作(COMP)并确定传输模式和最终预编码矩阵。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

信号信道信息是预编码矩阵索引(PMI)，所述干扰信道信息是最差配对索引(WCI)。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述被调度终端在被调度层不符合MU-MIMO并且不符合COMP时，所述传输模式为单用户多入多出传输，将所述被调度终端的PMI作为所述最终预编码矩阵。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述被调度终端在被调度层不符合MU-MIMO并且符合COMP时，将所述被调度终端的多点协作终端的WCI对应的特征向量组合为干扰和矩阵，根据此干扰和矩阵计算所述被调度终端的被调度层的预编码矩阵并进行整体归一化后得到所述最终预编码矩阵。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述被调度终端在被调度层符合MU-MIMO并且不符合COMP时，将与所述被调度终端的被调度层构成MU-MIMO配对的终端的PMI在被调度层对应特征向量构成干扰和矩阵，计算此干扰和矩阵的零空间，根据所述被调度终端的被调度层的PMI特征向量和所述干扰和矩阵的零空间计算所述被调度终端的预编码矩阵，并将MU-MIMO配对的各终端的预编码矩阵进行整体归一化后得到所述最终预编码矩阵。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述被调度终端在被调度层符合MU-MIMO并且符合COMP时，将与所述被调度终端的被调度层构成MU-MIMO配对的终端的PMI在被调度层对应特征向量以及与所述被调度终端满足COMP的终端的WCI对应的特征向量构成干扰和矩阵，计算此干扰和矩阵的零空间，根据所述被调度终端的被调度层的PMI特征向量和所述干扰和矩阵的零空间计算所述被调度终端的预编码矩阵，并将MU-MIMO配对的各终端的预编码矩阵进行整体归一化后得到所述最终预编码矩阵。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

将从邻区基站获得的终端的WCI整体作为干扰矩阵计算WCI零空间，计算所述被调度终端的PMI的各层与所述WCI零空间的距离，大于预设门限的距离对应的所述被调度终端的层与所述WCI对应的终端符合COMP。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

与所述被调度终端的被调度层构成MU-MIMO配对的终端的PMI在被调度层对应特征向量构成的矩阵为V1，与所述被调度终端满足COMP的终端的WCI对应的特征向量构成的矩阵为V2时，所述干扰和矩阵为[V1；V2]。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

MU-MIMO配对成功的情况有多种时，选择其中一种。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自适应传输系统，所述系统包括基站，所述基站包括信息收发模块，多用户多入多出(MU-MIMO)配对模块、信息交互模块、自适应传输控制模块，其中，

所述信息收发模块，用于接收终端上报的预编码矩阵索引(PMI)和最差配对索引(WCI)，将所述PMI发送至所述MU-MIMO配对模块和所述自适应传输控制模块，还用于从所述MU-MIMO配对模块获知所述被调度终端后向邻区基站发送所述被调度终端的WCI；还用于接收邻区基站发送的终端的WCI并发送至所述自适应传输控制模块；

所述MU-MIMO配对模块，用于根据终端的PMI进行小区内终端的MU-MIMO配对，确定被调度终端和所述被调度终端的被调度层；

所述自适应传输控制模块，用于根据从邻区基站获知的终端的WCI以及所述被调度终端的PMI判断是否满足多点协作(COMP)并确定传输模式和最终预编码矩阵。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：

所述自适应传输控制模块，用于在所述被调度终端在被调度层不符合MU-MIMO并且不符合COMP时，所述传输模式为单用户多入多出传输，将所述被调度终端的PMI作为所述最终预编码矩阵；

还用于在所述被调度终端在被调度层不符合MU-MIMO并且符合COMP时，将所述被调度终端的多点协作终端的WCI对应的特征向量组合为干扰和矩阵，根据此干扰和矩阵计算所述被调度终端的被调度层的预编码矩阵并进行整体归一化后得到所述最终预编码矩阵；

还用于在所述被调度终端在被调度层符合MU-MIMO并且不符合COMP时，将与所述被调度终端的被调度层构成MU-MIMO配对的终端的PMI在被调度层对应特征向量构成干扰和矩阵，计算此干扰和矩阵的零空间，根据所述被调度终端的被调度层的PMI特征向量和所述干扰和矩阵的零空间计算所述被调度终端的预编码矩阵，并将MU-MIMO配对的各终端的预编码矩阵进行整体归一化后得到所述最终预编码矩阵；

还用于在所述被调度终端在被调度层符合MU-MIMO并且符合COMP时，将与所述被调度终端的被调度层构成MU-MIMO配对的终端的PMI在被调度层对应特征向量以及与所述被调度终端满足COMP的终端的WCI对应的特征向量构成干扰和矩阵，计算此干扰和矩阵的零空间，根据所述被调度终端的被调度层的PMI特征向量和所述干扰和矩阵的零空间计算所述被调度终端的预编码矩阵，并将MU-MIMO配对的各终端的预编码矩阵进行整体归一化后得到所述最终预编码矩阵。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：

所述自适应传输控制模块，确定所述被调度终端与邻区基站的终端是否满足多点协作时，将从邻区基站获得的终端的WCI整体作为干扰矩阵计算WCI零空间，计算所述被调度终端的PMI的各层与所述WCI零空间的距离，判定大于预设门限的距离对应的所述被调度终端的层与所述WCI对应的终端符合COMP。

本方案可以提高系统性能，提高边缘UE的吞吐量；并且减少了信令的交互，传输模式可灵活配置，降低了实现复杂度。

附图说明

图1是自适应传输方法的流程示意图；

图2是自适应传输系统的结构示意图；

图3是具体实施例中以两小区四UE配置的组网示意图；

图4是具体实施例中以两小区四UE配置的自适应传输方法示意图；

图5是具体实施例中以两小区四UE配置的MU-MIMO配对方法示意图；

图6是具体实施例中以两小区四UE配置的CoMP配对方法示意图；

图7是具体实施例中以两小区四UE配置的SU-MIMO情况下的处理方法示意图；

图8是具体实施例中以两小区四UE配置的MU-MIMO情况下的处理方法示意图。

具体实施方式

本方案中综合考虑MU-MIMO和CoMP，根据UE反馈的信道信息确定最终调度的UE及传输模式和预编码矩阵。

如图1所示，自适应传输方法包括：终端将测量的信号信道信息和干扰信道信息上报至基站，基站根据所述信号信道信息进行小区内终端的多用户多入多出(MU-MIMO)配对，确定被调度终端和所述被调度终端的被调度层；基站间交互被调度终端的干扰信道信息，基站根据从邻区基站获知的终端的干扰信道信息以及本基站内被调度终端的信号信道信息判断是否满足多点协作(COMP)并确定传输模式和最终预编码矩阵。

UE测量并向服务基站反馈信号信道和干扰信道，为例减少反馈开销，UE采用隐式反馈，即对测量的信道进行量化，信号信道的量化索引称之为预编码矩阵索引PMI(Precoding Matrix Indicator)，干扰信道的量化索引称之为最差配对索引WCI(Worst Companion Indictor)。

MU-MIMO配对可能成功也可能失败，当MU配对失败的时候，转换为SU-MIMO模式，根据一定的策略选取其中的一个UE作为被调度UE，并选择其被调度层。MU-MIMO配对成功的情况有多种时，选择其中一种。

如果一个基站内有多个用户适合做CoMP传输则在同一段时频资源上调度多个UE，否则只调度一个UE。

如图2所示，自适应传输系统包括基站，所述基站包括信息收发模块，多用户多入多出(MU-MIMO)配对模块、自适应传输控制模块，其中，

本方案中涉及以下情况：

其中，与所述被调度终端的被调度层构成MU-MIMO配对的终端的PMI在被调度层对应特征向量构成的矩阵为V1，与所述被调度终端满足COMP的终端的WCI对应的特征向量构成的矩阵为V2时，所述干扰和矩阵为[V1；V2]。

下面通过两小区四UE，被调度UE分配同频资源为场景详细说明本方案。

如图3所示，小区1下终端包括UE1和UE2，小区2下终端包括UE3和UE4。

如图4所示，小区1内的基站eNB1下的UE1和UE2测量RI、PMI、WCI、CQI等参数并上报至eNB1，小区2内的基站eNB2下的UE3和UE4测量RI、PMI、WCI、CQI等参数并上报至eNB2，eNB1和eNB2分别进行小区内MU-MIMO配对后确定各自小区的被调度终端及被调度层，eNB1和eNB2交互各自被调度终端的WCI，eNB1和eNB2分别根据收到的WCI进行CoMP配对，根据MU-MIMO配对和CoMP配对的结果确定传输模式和最终预编码矩阵。

如图5所示，eNB1进行小区1内的MU-MIMO配对，配对过程实际就是向量到空间距离的计算，UE1上报的PMI记为PMI_1，UE2上报的PMI记为PMI_2，PMI_1的秩为2，PMI_2的秩也为2，此时需要计算4个距离值，PMI_1的第一列特征矢量与PMI_2的第一列的零空间的距离，记为disUE1L0_UE2L0即MU00，其余距离分别为disUE1L0_UE2L1即MU01，disUE1L1_UE2L0即MU10，disUE1L1_UE2L1即MU11。

例如某层特征向量(记为a)到矩阵V的零空间距离平方为：

d^{2} = {| | a - P_{a &RightArrow; V} | |}_{2}^{2} = {| | a - Σ_{i = 1}^{n} < a, v_{i} > v_{i} | |}_{2}^{2},

其中

< a, v_{i} > = v_{i}^{H} a

其中a为矢量，V＝[v1 v2...vn]，V的各列两两正交且归一，a也为归一化的矢量。

空间距离的计算方法为：获得干扰信道矩阵V，根据此V计算其零空间，计算特征向量到此零空间的距离平方。例如PMI_1的layer0和PMI_2的layer0配对尝试时，对应的干扰信道矩阵V认为是PMI_2的第一列特征向量。

将距离与预设门限进行比较，当距离小于门限时将标识变量置为1，否则置为0，根据上述方法可确定MU00，MU01，MU10，MU11四个标识变量。MU-MIMO配对成功的情况有多种时，选择其中一种，例如可查表1确定MU-MIMO的配对情况，确定被调度的UE以及具体调度的传输层：

表1 MU配对标识变量的各种组合情况

MU00	MU01	MU10	MU11	传输模式
					0	0	0	0	SU
0	0	0	1	MU，UE1：layer1，UE2：layer1
					0	0	1	0	MU，UE1：layer1，UE2：layer0
0	0	1	1	MU，UE1：layer1，UE2：layer0，1
					0	1	0	0	MU，UE1：layer 0，UE2：layer1
0	1	0	1	MU，UE1：layer 0，1，UE2：layer1
					0	1	1	0	MU，UE1：layer 0，UE2：layer1
0	1	1	1	MU，UE1：layer1，UE2：layer0，1
					1	0	0	0	MU，UE1：layer 0，UE2：layer0
1	0	0	1	MU，UE1：layer 0，UE2：layer0
					1	0	1	0	MU，UE1：layer 0，1，UE2：layer0
1	0	1	1	MU，UE1：layer 0，1，UE2：layer0
					1	1	0	0	MU，UE1：layer 0，UE2：layer0，1
1	1	0	1	MU，UE1：layer 0，UE2：layer0，1
					1	1	1	0	MU，UE1：layer 0，1，UE2：layer0
1	1	1	1	MU，UE1：layer 0，1，UE2：layer 0，1

基站在完成MU-MIMO配对之后便能够定被调度的UE及被调度层，基站之间通过X2口交互各自被调度UE的WCI。例如，eNB 1确定被调度的终端是UE1和UE2，eNB 2确定被调度的终端是UE3和UE4，则eNB 1将UE1和UE2的WCI发送至eNB2，eNB2将UE3和UE4的WCI发送至eNB1。

基站根据交互过来的WCI和本小区待调度UE的PMI比较，确定是否适合与邻区的UE做CoMP，是否适合做CoMP的依据依然是特征矢量和零空间的距离，但计算零空间的方法和MU-MIMO配对过程中的方法不同：本实施例中基站在进行CoMP配对时，不知道邻区交互过来的WCI对应的UE究竟调度了几层；因此是按照邻区交互过来的WCI为整体计算零空间的，设UE3反馈的WCI记为WCI3，WCI3的秩为2，则用于计算零空间的干扰矩阵为WCI3索引的两列特征向量。根据干扰矩阵计算WCI的零空间，计算PMI的每一层与WCI零空间的距离。比较空间距离和门限值确定CoMP配对标识变量。

如图6所示进行CoMP配对的方法，i为1时表示针对UE1进行CoMP配对，i为2时表示针对UE2进行CoMP配对。以UEi与UE3进行CoMP配对为例，初始化待配对UEi的标识变量CoMPUE_ilayer0UE3，CoMPUE_ilayer1UE3，CoMPUE_ilayer0UE4，CoMPUE_ilayer1UE4为0。

针对在MU-MIMO配对中UEi可用的被调度层，layer0可被调度时，计算UEi的PMI的layer0上的矢量与UE3的WCI的零空间距离是否大于预设门限，大于预设门限时，两者不满足CoMP配对，非大于预设门限时，两者满足CoMP配对CoMPUE_i_Layer0UE3＝1。Layer1可被调度时，计算UEi的PMI的layer1上的矢量与UE3的WCI的零空间距离是否大于预设门限，大于预设门限时，两者不满足CoMP配对，非大于预设门限时，两者满足CoMP配对CoMPUE_i_Layer1UE3＝1。layer0和Layer1均可被调度时，分别针对UEi的PMI的layer0和layer1进行判断。通过根据上述方法计算得到值可以根据表2确定UE1、UE2与UE3、UE4的CoMP配对结果。

表2 CoMP配对过程中产生的变量(i＝1，2)

确定最终的干扰和矩阵V，MU配对过程中的干扰矩阵记为V1，CoMP配对过程中的干扰矩阵记为V2，则干扰和矩阵为[V1；V2]；例如：当UE1的layer0和UE2的layer1配对MU-MIMO成功此时确定UE1的layer0被调度，V1为PMI2索引的第二列特征向量，当UE1的layer0同时可以和UE3配对成功，V2为WCI3索引的特征向量，特征向量的个数等于WCI3的秩；

对干扰和矩阵V做svd分解计算干扰和矩阵的零空间，小于门限值的特征值对应的特征向量组成的矩阵记为干扰和矩阵的零空间；将UE1调度层的特征向量投影到干扰和矩阵零空间上形成UE1的预编码矩阵，同样的方法计算UE2的预编码矩阵；对UE1和UE2的预编码矩阵做整体归一化形成最终的预编码矩阵。

如图7所示，eNB1对UE1和UE2进行MU-MIMO配对失败后，选择一个UE进行SU-MIMO的后续处理方法。其中，j为1时表示进行SU-MIMO的为UE1，j为2时表示进行SU-MIMO的为UE2。对UE2的层0(iLayer＝0)和层1(iLayer＝1)分别进行处理，当前待处理层是被调度层时，判断此层满足与UE3进行CoMP时，则将UE3的WCI对应的特征矢量加入到干扰和矩阵V，否则执行下一步；判断此层满足与UE4进行CoMP时，将UE4的WCI对应的特征矢量加入到干扰和矩阵V。

针对UEj的单层，干扰和矩阵V不为空时，计算UEj当前层的预编码矩阵，最后将各层的预编码矩阵进行整体归一化。

UEj的各层对应的干扰和矩阵V均为空时，将UEj的PMI作为预编码矩阵。

如图8所示，eNB1对UE1和UE2进行MU-MIMO配对成功后，对UE1和UE2进行MU-MIMO的后续处理方法。其中，j为1时表示进行UE1，j为2时表示UE2。分别对UE1和UE2进行CoMP配对，以UE1为例，针对每个被调度层，判断此层满足与UE3进行CoMP时，将UE3的WCI对应的特征矢量加入到干扰和矩阵V；判断此层满足与UE4进行CoMP时，将UE4的WCI对应的特征矢量加入到干扰和矩阵V。针对UE1，干扰和矩阵V为空时即UE1的当前层不满足CoMP时，将MU配对过程中干扰信道加入干扰和矩阵V，计算干扰和矩阵V的零空间，计算UE1当前层的预编码矩阵。同理，针对UE2进行同样处理。最后对UE1和UE2的预编码矩阵进行整体归一化。

本应用场景下，可以是UE1和UE2 MU-MIMO配对成功，同时UE1和UE3CoMP配对成功，或者，UE1和UE2 MU-MIMO配对成功，同时UE1和UE3、UE4配对成功。均可以提高系统性，提高边缘UE的吞吐量。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims

1.一种自适应传输方法，其中，

终端将测量的信号信道信息和干扰信道信息上报至基站，基站根据所述信号信道信息进行小区内终端的多用户多入多出(MU-MIMO)配对，确定被调度终端和所述被调度终端的被调度层；

基站间交互被调度终端的干扰信道信息，基站根据从邻区基站获知的终端的干扰信道信息以及本基站内被调度终端的信号信道信息判断是否满足多点协作(COMP)并确定传输模式和最终预编码矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

MU-MIMO配对成功的情况有多种时，选择其中一种。

10.一种自适应传输系统，所述系统包括基站，所述基站包括信息收发模块，多用户多入多出(MU-MIMO)配对模块、信息交互模块、自适应传输控制模块，其中，

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，