CN103401592B - 基于lte r8 用户专用导频的多点协作传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法及系统，其中方法包括以下步骤：从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点，并根据服务节点和多个协作节点建立预编码矩阵；服务节点获得移动终端的服务数据，对服务数据进行编码调制；根据LTE R8生成用户专用参考信号，完成资源单元映射，并根据预编码矩阵将信号映射到服务节点和协作节点；将预编码后的数据发送到移动终端；根据LTER8专用导频对预编码后信道进行估计获得等效协作信道，并根据等效协作信道对服务数据进行解调，以完成服务数据的传输。根据本发明实施例的方法，降低了小区边缘用户受到的小区间干扰，同时使得用户获得宏分集增益，从而提高了用户数据传输的可靠性。

Description

基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法及系统

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，特别涉及一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法及系统。

背景技术

长期演进计划(Long Term Evolution,LTE)中，允许将小区的频率重用因子设为1，即每个小区均可以采用全部的可用频谱。此方法相当于增大了每个小区的可用频率，可以获得更高的吞吐率，并且提高了频谱利用率。但是，这为小区边缘用户带来了严重的小区间干扰，降低了小区边缘用户的信干噪比(SINR)。

为解决小区间干扰问题，已有的LTE系统考虑进行多小区间干扰抵消(Inter-CellInterference Cancellation，ICIC)。一般而言，ICIC可以分为消除(Mitigation)和规避(Avoidance)两种技术。这些方法主要是在码域、频域内完成，且配置不灵活，无法适应未来移动通信的需求。

为解决以上问题，3GPP提出要把多点协作传输(Coordinated Multi-Point,CoMP)引入到蜂窝移动通信系统中来，CoMP有望在未来的标准中出现。多点协作传输主要利用空域资源提高小区边缘用户的SINR，从而提高频谱效率。考虑到CoMP带来的好处，希望LTE R8的用户也可以支持多点协作传输。即希望在不改变LTE R8协议栈的基础上为R8的用户提供CoMP服务，这是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法。所述多点协作传输方法具有降低干扰、提高数据传输可靠性的优点。

本发明的另一目的在于提出一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法，包括以下步骤：从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点，并根据所述服务节点和所述多个协作节点建立预编码矩阵；所述服务节点获得所述移动终端的服务数据，并对所述服务数据进行编码调制；所述服务节点根据所述LTE R8专用导频生成参考信号，完成所述服务数据和所述LTE R8专用导频的资源单元映射，并根据所述预编码矩阵将所述参考信号映射到所述服务节点和协作节点，以生成映射关系；所述服务节点和多个协作节点根据所述映射关系将预编码后的数据发送到所述移动终端；所述移动终端根据所述LTE R8专用导频对预编码后信道进行估计，以获得等效协作信道，并根据所述等效协作信道对所述服务数据进行解调，以完成所述服务数据的传输。

根据本发明实施例的方法，降低了小区边缘用户受到的小区间干扰，同时使得用户获得宏分集增益，从而提高了用户数据传输的可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述确定移动终端的服务节点和多个协作节点是根据所述移动终端与多个发送节点的信道状态来选择。

在本发明的一个实施例中，所述多个发送节点的信道状态通过上行信道估计或反馈信道得到。

在本发明的一个实施例中，所述服务节点和所述多个协作节点协作将所述编码调制后的服务数据发送到所述移动终端是在所述LTE R8专用导频的第5端口上完成的。

在本发明的一个实施例中，所述节点包括基站、中继站或远程射频单元。

为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统，包括：建立模块，用于从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点，并根据所述服务节点和所述多个协作节点建立预编码矩阵；编码模块，用于获得所述移动终端的服务数据，并对所述服务数据进行编码调制；映射模块，用于根据所述LTE R8专用导频生成参考信号，完成所述服务数据和所述LTE R8专用导频的资源单元映射，并根据所述预编码矩阵将所述参考信号映射到所述服务节点和协作节点，以生成映射关系；发送模块，用于根据所述映射关系将预编码后的数据发送到所述移动终端；接收模块，用于根据所述LTE R8专用导频对预编码后信道进行估计，以获得等效协作信道，并根据所述等效协作信道对所述服务数据进行解调，以完成所述服务数据的传输。

根据本发明实施例的系统，降低了小区边缘用户受到的小区间干扰，同时使得用户获得宏分集增益，从而提高了用户数据传输的可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述建立模块根据所述移动终端与多个发送节点的信道状态确定移动终端的服务节点和多个协作节点。

在本发明的一个实施例中，所述建立模块通过上行信道估计或反馈信道得到所述多个发送节点的信道状态。

在本发明的一个实施例中，所述编码模块对所述服务数据的编码调制在所述LTER8专用导频的第5端口上完成。

在本发明的一个实施例中，所述节点包括基站、中继站或远程射频单元。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的3个基站、2个用户的多基站协作传输基本原理示意图；

图3为根据本发明一个实施例的LTE一个资源块中的用户专用导频分布示意图；

图4为根据本发明一个实施例的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为根据本发明一个实施例的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法包括以下步骤：

步骤101，从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点。其中，节点包括基站、中继站或远程射频单元。

在本发明的一个实施例中，确定移动终端的服务节点和多个协作节点是根据移动终端与多个发送节点的信道状态来选择，且多个发送节点的信道状态通过上行信道估计或反馈信道得到。

步骤102，服务节点获得移动终端的服务数据，并对服务数据进行编码调制。

在本发明的一个实施例中，服务节点和多个协作节点协作将编码调制后的服务数据发送到移动终端是在LTE R8专用导频的第5端口上完成的。

步骤103，服务节点根据LTE R8专用导频生成参考信号，完成服务数据和LTE R8专用导频的资源单元映射，并将编码调制后的服务数据与服务节点和多个协作节点建议映射关系，并插入参考信号，以根据服务节点和多个协作节点对服务数据和参考信号进行预编码。

步骤104，服务节点和多个协作节点将服务数据和参考信号发送到移动终端。

步骤105，移动终端根据LTE R8专用导频对预编码后信道进行估计，以获得等效协作信道，并根据等效协作信道对服务数据进行解调，以完成服务数据的传输。

图2为根据本发明一个实施例的3个基站、2个用户的多基站协作传输基本原理示意图。如图2所示，假定通过确定节点(在节点为基站)和天线，用户1(即移动终端1)的服务基站是基站1，协作基站为基站2、3。用户2(即移动终端2)的服务基站为基站2，协作基站是基站1、3。实例中假定所选择基站的所有天线均参与发送。设每个基站N_t根天线，依据LTER8用户专用导频，采用N点FFT的OFDM调制方式。称用户所在小区的基站为服务基站，其它参与协作的基站称为协作基站。

基站接收到用户的服务数据后，对服务数据进行编码调制，然后进行资源映射，插入用户专用的参考信号，参考信号的生成公式如下所示：

$r\left(m\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c(2m\left)\right)+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c(2m+1\left)\right),m=0,1,\mathrm{...},12N_{RB}^{PDSCH}-1$

其中，表示LTE下行用户数据发送的带宽，序列c(i)是LTE中定义的伪随机序列。用户专用导频插入到资源快中的位置如图3所示。

完成资源映射后，基站需对用户的数据进行预编码，考虑子载波n，时隙为l时的用户数据x_k,l，为方便起见，省去子载波和时隙的下标，用x₁,x₂分别表示用户1、2在子载波n，时隙l处的数据。用户1、2的预编码矢量分别表示为w₁、w₂，其维度均为3N_t×1维。对于单个用户其预编码矩阵为预编码矢量，用户1和2的预编码矢量可以表示为，其中，分别表示转置，表示用户1的预编码矢量中对应于基站1的部分，对于 的含义也于此类似。

在本发明的一个实施例中，预编码矩阵的求解可以利用现有的理论结论。当协作传输用户数为1时，进行单用户预编码求解；当协作用户数有多个时，可以采用多用户预编码技术，例如迫零(ZF)、块对角化、MMSE预编码等。计算与编码矩阵时用到的信道状态信息可以是用户通过反馈信道反馈至发送端的，也可以是发送端依据上行信道估计得到。

对用户数据和专用参考信号进行预编码时，有如下两种方法：

1、由用户的服务基站或中心控制单元完成多基站预编码后把预编码后的数据发送给协作基站。以用户1为例，此时可以由基站1进行预编码w₁x₁，然后把数据w_1,2x₁、w_1,3x₁发送给协作基站2、3。

2、将计算得到的预编码矢量发送给各个协作基站，在各个协作基站处分布式的完成预编码。例如将w_1,2、w_1,3发送给基站2、3，然后在两个基站处分别对用户1的数据和专用参考信号进行预编码得到w_1,2x₁、w_1,3x₁。

预编码完成后，多个基站联合将用户数据发送出去，此时，对于用户1、2而言其对应的移动终端所接收到的数据为，y₁＝h₁(w₁x₁+w₂x₂)+n₁，y₂＝h₂(w₁x₁+w₂x₂)+n₂，其中，h₁,h₂分别表示3个基站到用户1、2的下行信道，n₁,n₂表示加性噪声，w₁x₁和w₂x₂表示用户1和用户2预编码后映射到所有发射天线上的数据。两个用户的干扰可以通过预编码矩阵的设计得到消除或减弱。考虑用户1、2发送的用户专用参考信号x_p1,x_p2，则在参考信号所在的时频单元，接收信号为，y_p1＝h_p1(w_p1x_p1+w_p2x_p2)+n_p1，y_p2＝h_p2(w_p1x_p1+w_p2x_p2)+n_p2，其中，下标p表示导频所在的时频单元，w_p1x_p1和w_p2x_p2表示用户1和用户2的用户专用导频信号经预编码后映射到所有天线上的数据，n_p1和n_p2表示用户1、2的导频资源单元处对应的加性噪声。则用户1可以通过该参考信号估计得到预编码后的等效信道h_p1w_p1，从而可以进行数据的解调和解码。

根据本发明实施例的方法，降低了小区边缘用户受到的小区间干扰，同时使得用户获得宏分集增益，从而提高了用户数据传输的可靠性。

图4为根据本发明一个实施例的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统的结构框图。如图4所示，根据本发明实施例的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统包括建立模块100、编码模块200、映射模块300、发送模块400和接收模块500。

其中，建立模块100用于从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点，并根据服务节点和多个协作节点建立预编码矩阵。节点包括基站、中继站或远程射频单元。

在本发明的一个实施例中，建立模块100根据移动终端与多个发送节点的信道状态确定移动终端的服务节点和多个协作节点，并且建立模块100通过上行信道估计或反馈信道得到多个发送节点的信道状态。

编码模块200用于获得移动终端的服务数据，并对服务数据进行编码调制。

在本发明的一个实施例中，编码模块200对服务数据的编码调制在LTE R8专用导频的第5端口上完成。

映射模块300用于根据LTE R8专用导频生成参考信号，完成服务数据和LTE R8专用导频的资源单元映射，并根据预编码矩阵将参考信号映射到服务节点和协作节点，以生成映射关系。

发送模块400用于根据映射关系将预编码后的数据发送到移动终端。

接收模块500用于根据LTE R8专用导频对预编码后信道进行估计，以获得等效协作信道，并根据等效协作信道对服务数据进行解调，以完成服务数据的传输。

图2为根据本发明一个实施例的3个基站、2个用户的多基站协作传输基本原理示意图。如图2所示，通过建立模块100确定节点(在节点为基站)和天线，在图2中用户1(即移动终端1)的服务基站是基站1，协作基站为基站2、3。用户2(即移动终端2)的服务基站为基站2，协作基站是基站1、3。实例中假定所选择基站的所有天线均参与发送。设每个基站N_t根天线，依据LTE R8用户专用导频，采用N点FFT的OFDM调制方式。称用户所在小区的基站为服务基站，其它参与协作的基站称为协作基站。

编码模块200对用户移动终端的服务数据进行编码调制，然后由映射模块300建立进行编码调制后的服务数据与服务节点和多个协作节点之间的映射关系，例如将编码调制后的服务数据映射到基站的天线上。映射关系的建立过程中，首先要根据LTE R8专用导频生成参考信号，参考信号的生成通过如下公式表示，该公式为，

$r\left(m\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c(2m\left)\right)+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c(2m+1\left)\right),m=0,1,\mathrm{...},12N_{RB}^{PDSCH}-1$

其中，表示LTE下行用户数据发送的带宽，序列c(i)是LTE中定义的伪随机序列。用户专用导频插入到资源快中的位置如图3所示。

完成资源映射后，基站需对用户的数据进行预编码，考虑子载波n，时隙为l时的用户数据x_k,l，为方便起见，省去子载波和时隙的下标，用x₁,x₂分别表示用户1、2在子载波n，时隙l处的数据。用户1、2的预编码矢量分别表示为w₁、w₂，其维度均为3N_t×1维。对于单个用户其预编码矩阵为预编码矢量，用户1和2的预编码矢量可以表示为，其中，和分别表示转置，表示用户1的预编码矢量中对应于基站1的部分，对于 和的含义也类似。

对于由编码模块200所生成的预编码矩阵，其求解可以利用现有的理论结论。当协作传输用户数为1时，进行单用户预编码求解，当协作用户数有多个时，可以采用多用户预编码技术，例如迫零(ZF)、块对角化、MMSE预编码等。

预编码完成后，多个基站联合将用户数据发送出去，此时，对于用户1、2而言其对应的移动终端所接收到的数据为，y₁＝h₁(w₁x₁+w₂x₂)+n₁，y₂＝h₂(w₁x₁+w₂x₂)+n₂，其中，h₁,h₂分别表示3个基站到用户1、2的下行信道，n₁,n₂表示加性噪声，w₁x₁和w₂x₂表示用户1和用户2预编码后映射到所有发射天线上的数据。两个用户的干扰可以通过预编码矩阵的设计得到消除或减弱。考虑用户1、2发送的用户专用参考信号x_p1,x_p2，则在参考信号所在的时频单元，接收信号为，y_p1＝h_p1(w_p1x_p1+w_p2x_p2)+n_p1，y_p2＝h_p2(w_p1x_p1+w_p2x_p2)+n_p2，其中，下标p表示导频所在的时频单元，w_p1x_p1和w_p2x_p2表示用户1和用户2的用户专用导频信号经预编码后映射到所有天线上的数据，n_p1和n_p2表示用户1、2的导频资源单元处对应的加性噪声。则用户1可以通过该参考信号估计得到预编码后的等效信道h_p1w_p1，从而可以进行数据的解调和解码。

根据本发明实施例的系统，降低了小区边缘用户受到的小区间干扰，同时使得用户获得宏分集增益，从而提高了用户数据传输的可靠性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点；

所述服务节点获得所述移动终端的服务数据，并对所述服务数据进行编码调制；

所述服务节点根据所述LTE R8专用导频生成参考信号，完成所述服务数据和所述LTER8专用导频的资源单元映射，并将编码调制后的服务数据与所述服务节点和多个协作节点建立映射关系，并插入所述参考信号，以根据所述服务节点和多个协作节点对所述服务数据和所述参考信号进行预编码；

所述服务节点和多个协作节点将所述服务数据和所述参考信号发送到所述移动终端；

所述移动终端根据所述LTE R8专用导频对预编码后信道进行估计，以获得等效协作信道，并根据所述等效协作信道对所述服务数据进行解调，以完成所述服务数据的传输。

2.如权利要求1所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法，其特征在于，所述确定移动终端的服务节点和多个协作节点是根据所述移动终端与多个发送节点的信道状态来选择。

3.如权利要求2所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法，其特征在于，所述多个发送节点的信道状态通过上行信道估计或反馈信道得到。

4.如权利要求1所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法，其特征在于，所述服务节点和所述多个协作节点协作将所述编码调制后的服务数据发送到所述移动终端是在所述LTE R8专用导频的第5端口上完成的。

5.如权利要求1所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输方法，其特征在于，所述节点包括基站、中继站或远程射频单元。

6.一种基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统，其特征在于，包括：

建立模块，用于从多个节点中确定移动终端的服务节点和多个协作节点；

编码模块，用于获得所述移动终端的服务数据，并对所述服务数据进行编码调制；

映射模块，用于根据所述LTE R8专用导频生成参考信号，完成所述服务数据和所述LTER8专用导频的资源单元映射，并将编码调制后的服务数据与所述服务节点和多个协作节点建立映射关系，并插入所述参考信号，以根据所述服务节点和多个协作节点对所述服务数据和所述参考信号进行预编码；

发送模块，用于根据所述映射关系将预编码后的数据发送到所述移动终端；

接收模块，用于根据所述LTE R8专用导频对预编码后信道进行估计，以获得等效协作信道，并根据所述等效协作信道对所述服务数据进行解调，以完成所述服务数据的传输。

7.如权利要求6所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统，其特征在于，所述建立模块根据所述移动终端与多个发送节点的信道状态确定移动终端的服务节点和多个协作节点。

8.如权利要求7所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统，其特征在于，所述建立模块通过上行信道估计或反馈信道得到所述多个发送节点的信道状态。

9.如权利要求6所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统，其特征在于，所述编码模块对所述服务数据的编码调制在所述LTE R8专用导频的第5端口上完成。

10.如权利要求6所述的基于LTE R8用户专用导频的多点协作传输系统，其特征在于，所述节点包括基站、中继站或远程射频单元。