CN103402260B - 协作多点通信中的协作集选取的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于协作多点通信中的协作集选取的方法，该方法为测量集内的每个传输点配置非零功率CSI‑RS式样，在每个传输点的CSI‑RS对应的位置，将其它传输点的RE配置为静音并将少量的各传输点相同位置的PDSCH RE配置为静音。协作UE根据所获得各个传输点的CSI‑RS的参考信号接收功率和从静音的PDSCH RE处获得测量集以外的干扰和噪声的总和来计算各传输点的近似的单点CQI。最后，基于各个传输点的近似的单点CQI决定将测量集中的哪些点选进协作集。该方法既解决了未考虑CQI和干扰所造成的准确性缺失问题，又克服了UE端进行信道估计和计算单点CQI所带来的复杂度过大的问题，从而在准确性和复杂度上获得了一个很好的均衡，使得CoMP系统变得更加简单，性能也更加可靠。

Description

协作多点通信中的协作集选取的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信中的协作多点通信(CoMP,Coordinated Multi-point)，尤其涉及协作集选取的方法

背景技术

LTE-Advanced(Long Term Evolution-Advanced，下一代长期演进技术)作为4G的一种主流通信技术，得到越来越多通信厂商的关注。在LTE-Advanced系统中，下行采用正交频分多址接入（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）的接入方式使小区内用户的信息承载在相互正交的不同子载波上，从而避免了小区内用户间的多址干扰，却无法抑制边缘用户受到的小区间干扰。尤其在频率复用因子为1的蜂窝系统中，边缘用户接收得到的有用信号强度小，同时来自相邻小区的干扰信号强度大。这限制了小区边缘用户的信干噪比（Signal-to-Interference and Noise Ratio，SINR），导致其吞吐量下降，使得边缘用户不能得到满意的服务，从而严重影响了系统性能以及系统公平性的提升。因此，小区间干扰成为制约LTE-Advanced系统性能的主要因素之一。

为了消除小区间干扰，提升小区边缘用户的吞吐量和系统平均频谱效率，协作多点通信技术（CoMP）应运而生。大量的研究和仿真表明，CoMP技术在LTE-Advanced系统高负载和低负载两种场景下均可提供高数据率覆盖、小区边缘吞吐量和提高系统吞吐量。

CoMP技术在提升LTE-Advanced系统的性能的同时，也不可避免地带来了系统的复杂度。不同于传统无线通信系统的单个基站与UE（User Equipment，用户终端）进行数据的发送和接收，CoMP技术利用多个基站协同与单个UE进行通信。CoMP技术分为下行协同多点发送和上行协同多点接收两个方面。下行协同多点发送技术是对传统单基站MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）技术的补充和扩展，通过基站协同传输提高小区吞吐量尤其是小区边缘吞吐量，达到改善小区边缘覆盖、提高传输速率的效果。上行协同多点接收是指多个小区同时接收一个UE发出的数据，对各小区接收到的数据进行联合处理以提高UE数据的解调质量。

对于下行协作多点发送来说，可以分为联合处理（Joint Processing，JP）和协作调度/波束赋形（Coordinated Scheduling/Beamforming，CS/CB）两类技术。联合处理JP即多个基站点联合向一个终端发送数据，基站通过共享信道信息和数据信息，将小区间干扰作为有用信号进行联合处理。现行的JP技术主要是指联合传输（Joint Transmission，JT）。CS/CB根据干扰等信息在多个基站间实现联合的调度，基站间共享信道和调度信息。除以上两种下行发送方式之外，CoMP技术中后来还引入了第三种发送方式：DPS/DPB（DynamicPoint Selection/Blanking，动态节点选择/动态节点静默），它是根据实时的信道状态，在不同的时刻选择不同的基站传输数据，且同一时刻只允许一个基站传输数据，同时根据需要，决定是否将其它点静音。

由于多个基站（也可以称为传输点或接入点）的参与，CoMP系统中也产生了两个新的集合的概念，即CoMP协作集和CoMP测量集。图1给出了CoMP中各种集合之间的关系示意图。如图1所示，CoMP协作集是指地理上分布的、直接或间接参与向UE发送数据（即PDSCH信息，Physical Downlink Shared CHannel）的传输点的集合，如图1所示，该协作集包含的传输点为cell单元A、B、C中的基站。该集合可以对于UE透明或不透明。CoMP测量集是指与UE间的链路相关的信道状态信息或信道统计信息要报告的小区集合，如图1所示，该测量集包括cell单元A、B、C和D。CoMP测量集可能与协作集相同，也可能大于协作集。

在进行CoMP传输时，一般流程如下：

（1）首先基于某种准则确定小区边缘UE，此UE的信道状态条件较差，受到较严重的小区间干扰，因此是需要基站协作进行服务的UE，即为协作UE；

（2）确定协作UE后，需要为该UE配备测量集，该测量集可以根据协作UE上报的信道状态信息参考信号CSI-RS（Channel State Information-Reference Signal）的参考信号接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）信息进行确定。CSI-RS信息具体包括：信道质量指示(CQI,Channel Quality Indicator),秩指示(RI,Rank Indicator),预编码矩阵指示(PMI,Precoding Matrix Indicator),以及相位指示信息(PhI,PhaseIndicator)。

（3）确定测量集后，需要基于某种准则为协作UE选取协作集；

（4）选定协作集后，根据采用的上述传输模式，协作集内的基站联合对协作UE进行服务。

其中，如何从测量集中选择协作集是急需解决的问题。现有的从测量集选择协作集的方法可分为两种：一种是基于信号接收强度的方法（可称为传统方法一）。UE接收到的信号必须满足一定的条件才可被UE正确解调，也就是说如果UE收到来自测量集中某节点的无线信号强度大于预先设置的门限值，则可以将此节点作为UE的协作节点。该方法主要是通过UE对CSI-RS的参考信号接收功率（RSRP）的上报以选择协作节点。基于对CSI-RS的RSRP测量，在测量集内选择一个较小的协作集，比如协作点个数N=2。但是，在CoMP中UE会同时收到来自多个传输点的信号，这些信号之间互相干扰，影响信号接收强度的准确测量。该方法仅仅基于信号接收强度而为考虑来自多节点的信号间干扰，而且也没有考虑节点的信道质量，因此所选的协作节点的质量无法得到保证。另一种是基于信道质量的方法（以下称为传统方法二），通过UE反馈的测量集内各传输点的单点CQI信息进行选择。在该方法中，UE需要基于每个CSI-RS式样进行反馈,除了上报单点的预编码矩阵指示PMI以外，还要上报准确的单点CQI。但当测量集比较大时，如传输点个数N=9，计算准确的单点CQI的复杂度对该UE来说会很高；而且计算单点CQI还需要UE进行信道估计去获得接收端的有用信号功率，这样大大增加UE本身的复杂度和负担。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新的用于协作多点通信下选取协作集的方法，既考虑了干扰和噪声，又对单点CQI的计算进行了简化，从而降低了UE端的复杂度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种用于协作多点通信中的协作集选取的方法，包括：

步骤1）为测量集内的每个传输点配置非零功率CSI-RS式样，所配置的CSI-RS式样分布在不同的RE位置上，并且在每个传输点的CSI-RS对应的位置，将其它传输点的RE配置为静音；

步骤2）基于各传输点的CSI-RI式样，将各传输点的资源块发送出去；

步骤3）在协作UE处根据接收到的资源块获得每个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率并将其作为该协作UE从该传输点接收到的有用信号功率，以及计算测量集内各个传输点的单点CQI；

步骤4）基于各个传输点的单点CQI决定将测量集中的哪些点选进协作集。

上述方法中，所述步骤1）还可包括将各传输点的一个或几个相同位置的PDSCH RE配置为静音。

上述方法中，所述步骤3）还可包括从静音的PDSCH RE处获得测量集以外的干扰和噪声的总和。

上述方法中，所述步骤3）中可采用下列公式计算各个传输点的单点CQI：

其中CQI_i表示测试集中第i个传输点的单点CQI，P_CSI-RSi为第i个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率，为测量集以外的干扰和噪声的总和，Q(·)是量化函数。

上述方法中，所述步骤2）中在发送各传输点的资源块时使测量集的信号保持时间上同步。

上述方法中，所述步骤3）还可包括将各个传输点的单点CQI分别反馈给测量集内相应的传输点。

又一方面，本发明提供了一种用于协作多点通信中的协作集选取的系统，所述系统包括测量集中的各传输点和协作UE；其中，为所述测量集中的各个传输点配置的非零功率CSI-RS式样分布在不同的RE位置上，并且在每个传输点的CSI-RS对应的位置，其它传输点的RE被配置为静音；

所述协作UE用于根据所接收的来自传输点的资源块获得各个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率并将其作为该协作UE从该传输点接收到的有用信号功率，以及计算并反馈测量集内各个传输点的单点CQI；

所述传输点用于基于所配置的CSI-RS式样发送资源块RB，以及用于接收来自协作UE反馈的单点CQI，并基于各个传输点的单点CQI决定将测量集中的哪些传输点选进协作集。

上述系统中，所述测量集中的各个传输点的一个或几个的相同位置的PDSCH RE可被配置为静音。

上述系统中，所述协作UE还可用于从静音的PDSCH RE处获得测量集以外的干扰和噪声的总和。

上述系统中，所述协作UE可采用下列公式计算各个传输点的单点CQI：

其中CQI_i表示测试集中第i个传输点的单点CQI，P_CSI-RSi为第i个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率，为测量集以外的干扰和噪声的总和，Q(·)是量化函数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

采用了新的CSI-RS和RE的配置，基于该配置进行协作集选取，不仅可以将测量集外的干扰和噪声考虑进去，还可以简化CQI的计算方法，省去UE端在作干扰测量时需要进行信道估计这一复杂步骤，大大降低了UE端的复杂度。该方法较好地解决了现有的协作集选取技术面临的问题，在简化UE端的系统结构的同时，也不失准确性，因而具有较高的工程实用价值。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为CoMP中协作集和测量集之间关系示意图；

图2为CoMP中传统的CSI-RS对应的RE配置示意图；

图3为根据本发明实施例的CSI-RS对应的RE的配置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

从上文所述可以看出从测量集中选取协作集是与测量集内的CQI反馈和干扰测量紧密联系的，而CoMP下的CQI反馈和干扰测量又与传统的non-CoMP（非CoMP）明显不同，因此这里先对non-CoMP和CoMP下的CQI反馈和干扰测量技术作简单说明。

在non-CoMP的情况下，UE会将测量得到的信道状态信息CSI反馈给eNodeB（Evolved Node B，演进型节点B）。eNodeB根据这些信息来对UE进行调度和自适应传输，这一过程都是基于单基站对单用户来完成的，实现相对而言较为简单。但在CoMP情形下，由于是包含多基站的一个协作集与UE之间进行通信，因此测量和反馈方案更为复杂。在3GPPRAN1#67会议上，已经确定了CoMP反馈的基本方案，就是对每个CSI-RS资源进行反馈，同时考虑对CSI-RS资源间的差异进行反馈，比如两传输点间的相位信息。其中CSI-RS是3GPP Release-10中引入的用于CSI测量的参考信号，它可以支持8天线端口，并为不同地理位置的传输点分配不同的CSI-RS式样进行传输，这样，在CoMP方案中，可以将不同的CSI-RS式样分配至不同的传输点，从而较好地在UE端将各个传输点区分开来。3GPP会议中所确定的方案中的CSI-RS资源，就是CSI-RS式样，该方案下的反馈能够很好的分解为与每个CSI-RS资源相关的反馈，这样就能更方便进行调度。参考信号用于UE测量来自基站的无线信号，是UE进行信道估计的依据。好的参考信号映射方案会给UE的信道估计和反馈代理极大的方便，从而基站可以根据UE的反馈选择最优化的调制及编码方式。

在建立了CoMP反馈方案的框架之后，为了更准确地获得CQI，以便基站端进行更准确的速率预测和自适应传输，需要在UE端进行干扰测量，获得接收端的信干噪比值SINR，进而量化为CQI值。CQI计算公式（1）可表示为：

其中，P是UE接收的有用信号功率，I+N₀即干扰和噪声，表示接收的干扰信号的功率，Q(·)是量化函数。

传统的non-CoMP下的干扰测量是基于CRS（Cell-specific RS，小区专有导频）进行，UE用CRS上的接收信号减去CRS的贡献部分，余下的就是干扰和噪声，可以用它去评估PDSCH上所受的干扰，因为两者所受的干扰基本是相同的；再利用上述CQI计算公式（1）计算的SINR值，量化得到CQI反馈给基站，以获得较准确的自适应传输速率和调制编码方案。

但是在CoMP下，上述基于CRS的干扰测量方法已不再适用，因此普遍采用CSI-RS进行干扰测量。在CoMP下，如果上述CQI计算公式（1）中的P代表的是单个传输点发送的有用信号功率，则该CQI称为单点CQI；若P代表的是多个传输点联合发送的有用信号功率，则该CQI称为聚合CQI。CoMP下具体采用哪种CQI反馈，与所采用的CoMP传输模式有关，如JT、CS/CB或者DPS。

图2给出了传统的CoMP中参考信号（CSI-RS）对应的RE（Resource Element，资源单元）配置的示意图。RE是信号传输的基本单位，在CoMP下行链路中一个时隙中传输的信号可以用资源块（Resource Block，RB）来描述，构成资源块的基本元素为资源单元RE。图2以图1中所示的3个传输点（即Cell A、B、C的3个基站）为例进行说明。如图2所示网络侧为每个传输点配置一种非零功率CSI-RS式样，这些式样分布在不同的RE位置上，因此彼此相互正交，以便UE能将它们区分开来。但是该配置下，非零功率CSI-RS会受到其它传输点的PDSCH的干扰，比如传输点1的CSI-RS就会受到传输点2、传输点3的PDSCH的干扰。例如，图2中每一个小方格表示一个RE。涂黑的RE表示基站用该资源块来做CSI-RS资源，并进行干扰测量。没有涂黑的RE表示可以用来传送数据（例如，传输PDSCH信息）。当以图2的结构传输时，传输点1用来做CSI-RS的资源很明显可以受到传输点2和3的同频干扰。传输点2和传输点3亦是同理。因此，在用该CSI-RS进行信道估计时，其准确性就会受到影响，同时，利用该CSI-RS进行干扰测量时，其准确性也会受到影响，从而计算出的CQI值就是不准确的，进而会影响到该系统的链路自适应性能。

图3为根据本发明实施例的CoMP中参考信号（CSI-RS）对应的RE配置的示意图。如图3所示，在某个传输点CSI-RS对应的位置，其它传输点的RE是静音的，这样就可以很好地避免以上所提到的干扰问题。如图3所示，仍以传输点1，2，3（分别代表图1中的cell A、B、C的基站）为例。涂黑的RE表示基站用该资源块来做CSI-RS资源，并进行干扰测量。没有涂黑的RE表示可以用来传送数据。画叉号(如图3所示)的RE表示静默，即不传送任何数据。与图2相比，当以图3的结构来传输时，传输点1用来做CSI-RS的资源是不受传输点2和3干扰的。因为这块资源在传输点2和3处是静默的（即画叉号的资源），也即不发送任何数据。

此外，如图3所示，除了将CSI-RS对应的RE静音外，还将各传输点的少量相同位置的PDSCH RE静音。该静音PDSCH RE用来测量测量集以外的干扰和噪声总和在传统方法二中，要测量单点的CQI，测量集以外的干扰和噪声总和通过如下方法获得：UE根据某一传输点的CSI-RS进行信道估计，计算出UE实际接收到的该传输点的CSI-RS信号值，设为S_CSI-RS，然后用该CSI-RS对应的RE上接收的总信号减去实际接收到的CSI-RS信号值S_CSI-RS，余下的就是测量集以外的干扰和噪声总和由于该方法需要进行信道估计，而CSI-RS对应的RE密度一般较小，因此信道估计的准确性往往不是很高，进而会影响到的准确性。因此，在本发明的一个实施例中，采用静音的PDSCH RE来获得测量集以外的干扰和噪声总和由于静音的PDSCH RE上的信号除了测量集以外的干扰和噪声总和以外，再没有其它多余信号，因而可以直接获得，准确性得到了很好的保证，而且，也省去了信道估计，UE的复杂度得到了大大的简化。

下面，结合图3所示的RE配置，来具体说明根据本发明一个实施例的选择协作集的方法和步骤。

步骤1）为测量集内的各传输点配置CSI-RS式样，具体配置方式采用如图3中所示的RE的配置。例如，首先为每个传输点配置一种非零功率CSI-RS式样，这些式样分布在不同的RE位置上，因此彼此相互正交，以便UE能将它们区分开来；其次，在每个传输点的CSI-RS对应的位置，将其它传输点的RE配置为静音；最后，将各传输点的一个或几个相同位置的PDSCH RE配置为静音。

步骤2）基于所配置的CSI-RS式样，将各传输点配置好的资源块RB发送出去，发送时测量集的信号保持时间上同步，这样使得各传输点相同位置的RE可以在UE端同时被接收。

步骤3）在该协作UE处，根据接收到的资源块获得各个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率（RSRP），设为P_CSI-RSi；在下文计算单点CQI时可以用它去近似地代替UE从传输点接收到的有用信号功率。比如传输点1的RSRP为P_CSI-RS1，用它去近似地代替UE从传输点1接收到的有用信号功率；

步骤4）在步骤3）进行的同时，UE从静音的PDSCH RE处获得测量集以外的干扰和噪声的总和

步骤5）根据如下公式（2）计算近似的单点CQI：

公式（2）

式中CQI_i表示第i个传输点近似的单点CQI，P_CSI-RSi为第i个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率，为测量集以外的干扰和噪声的总和，Q(·)是量化函数。该CQI与传统方法二中准确的单点CQI相比，用P_CSI-RSi去近似地代替UE从传输点i接收到的有用信号功率。而且，从静音的PDSCH RE处直接获得干扰和噪声，简化了计算复杂度，从而减少了进行信道估计以及测量其他点的干扰所需的较大开销。

步骤6）协作UE获得了测量集内各个传输点的近似单点CQI后，分别将其反馈回到相应的传输点。

步骤7）基于测量集内各个传输点的近似单点CQI，决定将测量集中的哪些传输点选进协作集，并将结果通知给测量集内的其它点。例如，可以通过传输点互相之间的通信协商来选出前k个近似单点CQI高的传输点作为协作集，其中k小于或等于测量集中传输点的总数。或者可以选出其近似单点CQI大于预定阈值的传输点加入协作集。或者也可以测量集内的各个传输点可以将所接收到的、从UE反馈的近似单点CQI转发到某个中心控制器，由该中心控制器来决定将该测量集中的哪些传输点选进协作集，并将结果通知给测量集内的各个传输点。例如，选出测量集中前k个近似单点CQI高的传输点作为协作集，或者可以选出其近似单点CQI大于预定阈值的传输点加入协作集。该中心控制器可以是专用于选择协作集的装置，也可以是测量集内被指定为用于选择协作集的某个传输点。

至此，选取协作集的工作完毕，协作集中的各个传输点将会联合为该协作UE进行服务。

在本发明的又一个实施例中，还提供了一种用于协作多点通信中的协作集选取的系统，所述系统包括测量集中的各传输点和协作UE；其中，所述测量集中的各个传输点配置的非零功率CSI-RS式样采用如上文结合图3所示的配置方案，即为这些传输配置的CSI-RI式样分布在不同的RE位置上，并且在每个传输点的CSI-RS对应的位置，其它传输点的RE被配置为静音。而且可以将所述测量集中的各个传输点的一个或几个的相同位置的PDSCH RE被配置为静音，这样，协作UE可以从静音的PDSCH RE处直接获得测量集以外的干扰和噪声的总和。各个传输点将配置好的资源块RB发送出去，协作UE根据所接收的来自传输点的资源块获得各个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率，并采用上文所述的方法来计算并反馈测量集内各个传输点的近似单点CQI。各个传输点接收来自协作UE反馈的近似单点CQI，并且如上文所述的，可基于各个传输点的近似单点CQI决定将测量集中的哪些传输点选进协作集。

通过上述的实施例可以看出，采用根据本发明实施例的RE配置和协作集选取方法，既可以克服传统方法一中未考虑CQI和干扰所造成的准确性缺失问题，又可以解决传统方法二中UE端进行信道估计和计算单点CQI所带来的复杂度过大的问题，从而在准确性和复杂度上获得了一个很好的均衡，使得CoMP系统变得更加简单，性能也更加可靠。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (8)

1.一种用于协作多点通信中的协作集选取的方法，所述方法包括：

步骤1)为测量集内的每个传输点配置非零功率CSI-RS式样，所配置的CSI-RS式样分布在不同的RE位置上，并且在每个传输点的CSI-RS对应的位置，将其它传输点的RE配置为静音；

步骤2)基于各传输点的CSI-RI式样，将各传输点的资源块发送出去；

步骤3)在协作UE处根据接收到的资源块获得每个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率并将其作为该协作UE从该传输点接收到的有用信号功率，以及计算测量集内各个传输点的单点CQI；

步骤4)基于各个传输点的单点CQI决定将测量集中的哪些点选进协作集;

其中，所述步骤1)还包括将各传输点的一个或几个相同位置的PDSCH RE配置为静音。

2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤3)还包括从静音的PDSCHRE处获得测量集以外的干扰和噪声的总和。

3.根据权利要求2所述的方法，所述步骤3)中采用下列公式计算各个传输点的单点CQI：

其中CQI_i表示测试集中第i个传输点的单点CQI，P_CSI-RSi为第i个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率，为测量集以外的干扰和噪声的总和，Q(·)是量化函数。

4.根据权利要求1所述的方法，所述步骤2)中在发送各传输点的资源块时使测量集的信号保持时间上同步。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，所述步骤3)还包括将各个传输点的单点CQI分别反馈给测量集内相应的传输点。

6.一种用于协作多点通信中的协作集选取的系统，所述系统包括测量集中的各传输点和协作UE；其中，为所述测量集中的各个传输点配置的 非零功率CSI-RS式样分布在不同的RE位置上，并且在每个传输点的CSI-RS对应的位置，其它传输点的RE被配置为静音；

所述协作UE用于根据所接收的来自传输点的资源块获得各个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率并将其作为该协作UE从该传输点接收到的有用信号功率，以及计算并反馈测量集内各个传输点的单点CQI；

所述传输点用于基于所配置的CSI-RS式样发送资源块RB，以及用于接收来自协作UE反馈的单点CQI，并基于各个传输点的单点CQI决定将测量集中的哪些传输点选进协作集；

其中所述测量集中的各个传输点的一个或几个的相同位置的PDSCHRE被配置为静音。

7.根据权利要求6所述的系统，所述协作UE还用于从静音的PDSCHRE处获得测量集以外的干扰和噪声的总和。

8.根据权利要求7所述的系统，所述协作UE采用下列公式计算各个传输点的单点CQI：

其中CQI_i表示测试集中第i个传输点的单点CQI，P_CSI-RSi为第i个传输点的CSI-RS的参考信号接收功率，为测量集以外的干扰和噪声的总和，Q(·)是量化函数。