CN103997362A - 多点协作配对方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多点协作配对方法和装置。其中，多点协作配对方法包括：目标用户端估计本时刻的信号信道和干扰信道并根据信号信道计算信号预编码矩阵索引PMI；目标用户端对本时刻的干扰信道进行修正并根据修正后的干扰信道计算最差配对预编码索引WCI；目标用户端将PMI和WCI上报给对应的服务基站，以发起协作配对请求，由服务基站将WCI交互给协作基站供协作基站进入多点协作配对流程。本发明能够有效降低系统时延和时序对协作配对的影响，使进行配对的PMI和WCI更匹配，提高预编码计算的准确性，并能较好地提高小区边缘用户的吞吐量和频谱效率。

Description

多点协作配对方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多点协作配对方法及装置。

背景技术

在3GPP长期演进（Long Term Evolution-Advanced，LTE-A）系统中，多点协作传输（Coordinated Multiple Point，CoMP）技术是一个正在进入标准进程的新技术。该技术主要针对小区边缘用户，通过相邻基站（evolved Node B，eNB）间移动用户（UE，User Equipment）信道信息的交互，相邻基站对被干扰用户采取一定的干扰规避策略或者多个基站对移动用户进行联合传输。该技术能极大地减少小区边缘干扰，提高小区边缘吞吐量及小区频谱效率。

在CoMP多天线系统中，直接反馈信道响应矩阵的比特开销太大。对信道响应矩阵进行诸如奇异值分解（SVD，Singular value decomposition），从而得出最佳的预编码矩阵进行反馈，其开销依然很大。因此需要构造一些收发端均已知的预编码码本集合，将得到的最佳预编码矩阵和预编码码本集合中的预编码矩阵进行对比，选择最近似的预编码码本对应的索引值来进行反馈，这样可以极大的节省比特开销。针对上述情形，通常，CoMP上行反馈采用部分（隐式）反馈的形式，即UE不完全反馈本小区的信道矩阵以及不完全反馈邻小区的信道矩阵，而是反馈部分信道信息。具体来说，UE反馈本小区信道的信号预编码矩阵索引（PMI，Precoding Matrix Indicator），以及邻小区信道的最差配对预编码索引（WCI，Worst Companion Indicator）。

目前CoMP预编码生成方法多基于码本反馈，协作基站根据收到的多个码本进行预编码计算。由于系统的时序关系以及系统时延和信息交互等影响，会导致进行协作配对的码本之间不是最佳的配对，进而影响整个系统的性能。此外，目前系统中采用的WCI上报方式和信息交互的判别准则也需要进行改进。

因此，有必要寻找合适的手段和方式，对上述存在的问题进行改进和修正。

发明内容

本发明提出一种多点协作配对方法及装置，以解决现有技术中系统因素导致协作配对不是最佳配对以及WCI上报方式导致开销浪费的技术问题。

本发明的实施例提供一种多点协作配对方法，包括：

目标用户端估计本时刻的信号信道和干扰信道；

目标用户端根据所述信号信道计算信号预编码矩阵索引PMI；

目标用户端对本时刻的干扰信道进行修正；

目标用户端根据修正后的干扰信道计算最差配对预编码索引WCI；

目标用户端将所述PMI和所述WCI上报给对应服务基站，以发起协作配对请求，由所述服务基站将所述WCI交互给协作基站供所述协作基站进入多点协作配对流程。

优选地，所述的多点协作配对方法，通过平滑处理对本时刻的干扰信道进行修正。

优选地，所述的多点协作配对方法，根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。

优选地，所述的多点协作配对方法，所述多点协作配对方法在将所述WCI上报给所述服务基站的步骤之前还包括步骤：判断是否将所述WCI上报给所述服务基站。

优选地，所述的多点协作配对方法，所述判断是否将所述WCI上报给所述服务基站的步骤包括：

计算本小区参考信号接收功率RSRP和邻小区RSRP；

确定本小区RSRP和邻小区RSRP的比值；

比较所述比值和第一阈值；

根据所述比值和第一阈值的比较结果确定是否将所述WCI上报给所述服务基站。

优选地，所述的多点协作配对方法，当所述比值小于所述第一阈值时，将所述WCI上报给所述服务基站。

优选地，所述的多点协作配对方法，所述判断是否将所述WCI上报给所述服务基站的步骤包括：

计算干扰信道特征值；

比较所述干扰信道特征值和第二阈值；

根据所述干扰信道特征值和第二阈值的比较结果确定是否将所述WCI上报给所述服务基站。

优选地，所述的多点协作配对方法，所述多点协作配对方法在比较所述干扰信道特征值和第二阈值的步骤之前还包括步骤：

计算信号信道特征值；

所述第二阈值和信号信道特征值的最大值成正比。

本发明还提供一种多点协作配对装置，包括：

估计单元，用于估计本时刻的信号信道和干扰信道；

修正单元，用于对本时刻的干扰信道进行修正；

计算单元，用于根据所述信号信道计算信号预编码矩阵索引PMI；以及根据修正后的干扰信道计算最差配对预编码索引WCI；

发送单元，用于将所述PMI和所述WCI上报给对应服务基站，以发起协作配对请求，由所述服务基站将所述WCI交互给协作基站供所述协作基站进入多点协作配对流程。

优选地，所述的多点协作配对装置，所述修正单元利用平滑处理对本时刻的干扰信道进行修正。

优选地，所述的多点协作配对装置，所述修正单元根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。

优选地，所述的多点协作配对装置，还包括：判断单元，用于判断是否上报所述WCI，并根据判断结果向所述发送单元下达指令；所述发送单元根据所述指令判断是否将所述WCI上报给所述服务基站。

优选地，所述的多点协作配对装置，所述判断单元包括：

计算模块，用于计算本小区RSRP和邻小区RSRP，以及确定本小区RSRP和邻小区RSRP的比值；

比较模块，用于比较所述比值和第一阈值；

指令模块，用于根据所述比值和第一阈值的比较结果确定是否向所述发送单元下达上报WCI指令。

优选地，所述的多点协作配对装置，当所述比值小于第一阈值时，指令模块下达上报WCI指令。

优选地，所述的多点协作配对装置，所述判断单元包括：

计算模块，用于计算干扰信道特征值；

比较模块，用于比较所述干扰信道特征值和第二阈值；

指令模块，用于根据所述干扰信道特征值和第二阈值的比较结果确定是否向所述发送单元下达上报WCI指令。

优选地，所述的多点协作配对装置，所述计算模块还用于计算信号信道特征值，所述第二阈值和信号信道特征值的最大值成正比。

本发明通过对干扰信道矩阵的修正，有效降低系统时延和时序对协作配对的影响，使进行配对的PMI和WCI更匹配，提高预编码计算的准确性，进而提高整个系统的性能，通过调整WCI上报机制能较好地提高小区边缘用户的吞吐量和频谱效率。

附图说明

本发明的发明构思将在下面结合附图进行详细说明和介绍，其中附图包括：

图1是本发明实施例一提供的多点协作传输中的协作配对方法的流程图；

图2A是本发明实施例二提供的多点协作传输中两小区两用户场景示意图；

图2B是本发明实施例二提供的多点协作传输中的协作配对方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的多点协作传输中的协作配对装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，本部分描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本实施例提供一种多点协作配对方法，应用于基于CoMP多天线的通信系统中并由UE执行。如图1所示，该方法包括：

步骤S110：目标用户端估计本时刻的信号信道和干扰信道；

步骤S120：目标用户端根据信号信道计算PMI；

步骤S130：目标用户端对本时刻的干扰信道进行修正；

在该步骤中，通过平滑处理对本时刻的干扰信道进行修正。例如，根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。

步骤S140：目标用户端根据修正后的干扰信道计算WCI；

步骤S150：目标用户端将PMI和WCI上报给对应服务基站，以发起协作配对请求，由对应服务基站将WCI交互给协作基站供协作基站进入多点协作配对流程。

在该步骤前，还包括判断是否将WCI上报给对应服务基站，具体包括：计算本小区RSRP和邻小区RSRP；确定本小区RSRP和邻小区RSRP的比值（RSRP的最大值或平均值的比值），可以采用最大值的比值或者平均值的比值；根据该比值和第一阈值的比较结果确定是否将WCI上报给对应服务基站，例如当比值小于第一阈值时下达上报WCI指令。其中，第一阈值根据实际测定确定。也可以具体包括：计算干扰信道特征值；根据干扰信道特征值和第二阈值的比较结果确定是否将WCI上报给对应服务基站。其中第二阈值和信号信道特征值的最大值成正比。

本实施例通过对干扰信道矩阵的修正，有效降低系统时延和时序对协作配对的影响，使进行配对的PMI和WCI更匹配，提高预编码计算的准确性，通过调整WCI上报机制能较好地提高小区边缘用户的吞吐量和频谱效率。

实施例二

本实施例提供一种多点协作配对方法，应用于基于CoMP多天线的通信系统中并由UE执行，具体为两个小区两个用户的场景下，如图2A所示。其中，基站侧采用4天线发送数据，UE侧采用2天线接收数据。UE1归属于eNB1，UE2归属于eNB2，UE不发生小区间移动或切换，只在小区内移动。UE1和UE2被分配了相同的频率资源，eNB1和eNB2之间通过X2口交互WCI信息。如图2B所示，该方法包括：

步骤210：目标用户端估计本时刻的信号信道和干扰信道。

在该步骤中，对于本小区eNB1，本小区用户UE1估计到本小区eNB1之间的信号信道为H₁₁，邻小区用户UE2估计到本小区eNB1之间的干扰信道为H₂₁。对于邻小区eNB2，邻小区用户UE1估计到本小区eNB2之间的干扰信道为H₁₂，本小区用户UE2估计到本小区eNB2之间的信号信道为H₂₂。其中，H₁₁、H₂₁、H₁₂、H₂₂均为2×4的矩阵。

步骤220：目标用户端根据信号信道矩阵计算信号预编码信息，预编码信息包括秩信息（RI，RANK Indictor）和信号预编码矩阵索引PMI。

在该步骤中，以UE1为例说明RI和PMI的计算过程。计算H₁₁的相关矩阵R₁₁=H₁₁*（H₁₁)^H，其中（）^H表示取共轭转置运算。将R₁₁进行SVD分解， $R_{11}={\mathrm{UDV}}^H=U\left(\begin{array}{cc}\mathrm{eig}1& 0\\ 0& \mathrm{eig}2\end{array}\right)V^H.$ 其中，U表示R₁₁的行奇异矢量，为2×2的矩阵；eig1和eig2表示R₁₁的两个特征值，从大到小排列；V^H为R₁₁的列奇异矢量，为2×2的矩阵。若eig1/eig2大于门限值，取H₁₁的秩RI₁₁为1。若eig1/eig2小于门限值，取H₁₁的秩RI₁₁为2。门限值可设定为4.5，但不限于此。

根据计算出的秩信息RI₁₁，从预编码的单层或双层码本里选取码字，码本为LTE协议中确定码本。遍历码本中的码字W_i（其中i是相应码本中的码字序号，对于四天线，i=0,1，...15），计算trace((H₁₁W_i）^H·(H₁₁W_i))的最大值，trace（）表示求迹运算。该最大值对应的索引号i即为与信号信道矩阵H₁₁对应的信号预编码矩阵索引PMI。

UE2信号信道矩阵H₂₂的预编码信息的求解过程相同。

步骤230：目标用户端将PMI反馈给本小区对应的基站。

步骤240：目标用户端对本时刻的干扰信道进行修正。

该步骤中，可以采用以下3种方式的任何一种进行修正。

（1）根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。以UE1为例，设t时刻的干扰信道矩阵为t-1时刻的干扰信道矩阵为对t时刻的干扰信道进行修正如下式所示：

$\stackrel{\‾}{H_{12}^t}=H_{12}^t+(H_{12}^t-H_{12}^{t-1})$

（2）根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。以UE1为例，设t-2时刻的干扰信道矩阵为t-1时刻的干扰信道矩阵为对t时刻的干扰信道进行修正如下式所示：

$\stackrel{\‾}{H_{12}^t}=H_{12}^{t-1}+k*(H_{12}^{t-1}-H_{12}^{t-2})$

k取值范围为实数，与信道变化速度成正比。即信道变化速度较快，k的取值较大，如果信道变化速度较慢，k的取值应较小，在信道变化的拐点处，k的取值最小。

（3）根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。以UE1为例，设t-3时刻的干扰信道矩阵为t-2时刻的干扰信道矩阵为t-1时刻的干扰信道矩阵为对t时刻的干扰信道进行修正如下式所示：

设 ${\mathrm{\Δt}}_1=H_{12}^{t-1}-H_{12}^{t-2},{\mathrm{\Δt}}_2=H_{12}^{t-2}-H_{12}^{t-3}$

则 $\stackrel{\‾}{H_{12}^t}=H_{12}^{t-1}+{\mathrm{\Δt}}_1+({\mathrm{\Δt}}_1-{\mathrm{\Δt}}_2)$

$=3H_{12}^{t-1}-3H_{12}^{t-2}+H_{12}^{t-3}$

上述处理能够平滑信道衰落幅度（信道状态），更加准确地得到干扰信道的信息，使得利用修正后的干扰信道计算出的WCI变化更加平缓，降低PMI和WCI匹配的敏感度。

步骤S250：目标用户端根据修正后的干扰信道矩阵计算最差伴随预编码矩阵。

该步骤中，计算方法与步骤220步骤中的相同。

步骤S260：目标用户端判断UE是否处于小区的边缘。

该步骤中，可以采用以下2种方式的任何一种进行判断。

（1）根据参考信号接收功率（RSRP，Reference Signal Received Power）判断。

UE通过对导频的测量计算出本小区和邻小区对应的RSRP。对于两个小区两个UE场景，平台中UE采用两天线接收导频，每个小区对应的RSRP应该有两个值。本小区对应的RSRP分别为RSRP_ser1和RSRP_ser2，邻小区对应的RSRP分别为RSRP_nbr1和RSRP_nbr2。提取本小区对应的RSRP以及邻小区对应的RSRP最大值，RSRP_ser=max{RSRP_ser1,RSRP_ser2}，RSRP_nbr=max{RSRP_nbr1,RSRP_nbr2}。但不限于此，也可以取本小区对应的RSRP的平均值和邻小区对应RSRP的平均值。RSRP_ser/RSRP_nbr=<门限值，判定UE处于小区边缘，否则UE不处于小区边缘。其中，门限值根据实际情况测量后确定。

（2）根据信号信道矩阵的特征值判断。

以UE1为例进行说明。计算信号信道矩阵H₁₁的两个特征值，将H₁₁进行SVD分解， $H_{11}={\mathrm{UDV}}^H=U\left(\begin{array}{cccc}A& 0& 0& 0\\ 0& B& 0& 0\end{array}\right)V^H,$ 其中，U表示H₁₁的行奇异矢量，为2×2的矩阵，A和B表示H₁₁的两个特征值，V^H为H₁₁的列奇异矢量，为4×4的矩阵；计算干扰信道矩阵H₁₂的两个特征值，将H₁₂进行SVD分解， $H_{12}=U_1{D}_1{V_1}^H=U_1\left(\begin{array}{cccc}C& 0& 0& 0\\ 0& D& 0& 0\end{array}\right){V_1}^H,$ 其中，U₁表示H₁₂的行奇异矢量，为2×2的矩阵，C和D表示H₁₂的两个特征值，V₁ ^H为H₁₂的列奇异矢量，为4×4的矩阵。

求信号信道矩阵的两个特征值的最大值，记为E=max{A，B}。给定预设门限值，若C<E×门限值且D<E×门限值判定UE不处于小区边缘，若C>E×门限值或D>E×门限值则判定UE处于小区边缘。门限值可以选为20%，但不限于此。在UE2侧，处理与UE1相同。

步骤S270：如果UE处于小区边缘，UE将WCI信息反馈给本小区对应的基站并交互给邻小区对应基站，以发起协作配对流程。

步骤S280：如果UE不处于小区边缘，UE不反馈WCI信息。

当前基站收到邻小区交互过来的WCI信息，进入CoMP配对流程，基站侧根据UE反馈的PMI和邻小区交互过来的WCI进行预编码矩阵的计算。

如果当前基站没有收到邻小区交互过来的WCI信息，按单用户多输入多输出（SU-MIMO，Single User Multiple Input Multiple Output）流程进行处理，基站侧根据UE反馈来的PMI作为预编码矩阵。如果当前基站收到邻小区交互过来的WCI信息，进入CoMP配对流程，基站侧根据UE反馈的PMI和邻小区交互过来的WCI进行预编码矩阵的计算。

本实施例通过对干扰信道矩阵的修正，有效降低系统时延和时序对协作配对的影响，使进行配对的PMI和WCI更匹配，提高预编码计算的准确性，通过调整WCI上报机制能较好地提高小区边缘用户的吞吐量和频谱效率。

实施例三

本实施例提供一种多点协作配对装置，如UE。如图3所示，该装置包括：

估计单元310，用于估计本时刻的信号信道和干扰信道；

修正单元320，用于对本时刻的干扰信道进行修正；

计算单元330，用于根据信号信道计算PMI；以及根据修正后的干扰信道计算WCI；

发送单元350，用于将预编码信息上报给本小区和将WCI上报给本小区对应基站，由对应服务基站将WCI交互给协作基站供协作基站进入多点协作配对流程。

修正单元320利用平滑处理对本时刻的干扰信道进行修正。例如，根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。

优选该装置还包括判断单元340，用于判断是否上报所述WCI，并根据判断结果向发送单元350下达指令。发送单元350根据所述指令判断是否将WCI上报给本小区对应基站。判断单元340包括：计算模块341，用于计算本小区RSRP和邻小区RSRP，以及确定本小区RSRP和邻小区RSRP的比值（例如，RSRP的最大值或平均值的比值）；比较模块342，用于确定该比值和第一阈值的比较结果；以及指令模块343，用于根据比较结果确定是否向发送单元下达上报WCI指令。例如，当比值小于第一阈值时，指令模块343下达上报WCI指令。其中，第一阈值根据实际测定确定。或者，计算模块341计算干扰信道特征值；比较模块342比较干扰信道特征值和第二阈值；以及指令模块343根据比较结果确定是否向发送单元下达上报WCI指令。计算模块341还计算信号信道特征值，而第二阈值和信号信道特征值的最大值成正比。

本实施例通过对干扰信道矩阵的修正，有效降低系统时延和时序对协作配对的影响，使进行配对的PMI和WCI更匹配，提高预编码计算的准确性，通过调整WCI上报机制能较好地提高小区边缘用户的吞吐量和频谱效率。

Claims (16)

1.一种多点协作配对方法，其特征在于，该多点协作配对方法包括：

目标用户端估计本时刻的信号信道和干扰信道；

目标用户端根据所述信号信道计算信号预编码矩阵索引PMI；

目标用户端对本时刻的干扰信道进行修正；

目标用户端根据修正后的干扰信道计算最差配对预编码索引WCI；

目标用户端将所述PMI和所述WCI上报给对应服务基站，以发起协作配对请求，由所述服务基站将所述WCI交互给协作基站供所述协作基站进入多点协作配对流程。

2.根据权利要求1所述的多点协作配对方法，其特征在于：

通过平滑处理对本时刻的干扰信道进行修正。

3.根据权利要求2所述的多点协作配对方法，其特征在于：

根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。

4.根据权利要求1所述的多点协作配对方法，其特征在于，所述多点协作配对方法在将所述WCI上报给所述服务基站的步骤之前还包括步骤：判断是否将所述WCI上报给所述服务基站。

5.根据权利要求4所述的多点协作配对方法，其特征在于，所述判断是否将所述WCI上报给所述服务基站的步骤包括：

计算本小区参考信号接收功率RSRP和邻小区RSRP；

确定本小区RSRP和邻小区RSRP的比值；

比较所述比值和第一阈值；

根据所述比值和第一阈值的比较结果确定是否将所述WCI上报给所述服务基站。

6.根据权利要求5所述的多点协作配对方法，其特征在于：

当所述比值小于所述第一阈值时，将所述WCI上报给所述服务基站。

7.根据权利要求4所述的多点协作配对方法，其特征在于，所述判断是否将所述WCI上报给所述服务基站的步骤包括：

计算干扰信道特征值；

比较所述干扰信道特征值和第二阈值；

根据所述干扰信道特征值和第二阈值的比较结果确定是否将所述WCI上报给所述服务基站。

8.根据权利要求7所述的多点协作配对方法，其特征在于，所述多点协作配对方法在比较所述干扰信道特征值和第二阈值的步骤之前还包括步骤：

计算信号信道特征值；

所述第二阈值和信号信道特征值的最大值成正比。

9.一种多点协作配对装置，其特征在于，该多点协作配对装置包括：

估计单元，用于估计本时刻的信号信道和干扰信道；

修正单元，用于对本时刻的干扰信道进行修正；

计算单元，用于根据所述信号信道计算信号预编码矩阵索引PMI；以及根据修正后的干扰信道计算最差配对预编码索引WCI；

发送单元，用于将所述PMI和所述WCI上报给对应服务基站，以发起协作配对请求，由所述服务基站将所述WCI交互给协作基站供所述协作基站进入多点协作配对流程。

10.根据权利要求9所述的多点协作配对装置，其特征在于：

所述修正单元利用平滑处理对本时刻的干扰信道进行修正。

11.根据权利要求10所述的多点协作配对装置，其特征在于：

所述修正单元根据本时刻的干扰信道和前一时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前两时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正、或者根据前三时刻的干扰信道对本时刻的干扰信道进行修正。

12.根据权利要求9所述的多点协作配对装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于判断是否上报所述WCI，并根据判断结果向所述发送单元下达指令；所述发送单元根据所述指令判断是否将所述WCI上报给所述服务基站。

13.根据权利要求12所述的多点协作配对装置，其特征在于，所述判断单元包括：

计算模块，用于计算本小区RSRP和邻小区RSRP，以及确定本小区RSRP和邻小区RSRP的比值；

比较模块，用于比较所述比值和第一阈值；

指令模块，用于根据所述比值和第一阈值的比较结果确定是否向所述发送单元下达上报WCI指令。

14.根据权利要求13所述的多点协作配对装置，其特征在于：

当所述比值小于第一阈值时，指令模块下达上报WCI指令。

15.根据权利要求12所述的多点协作配对装置，其特征在于，所述判断单元包括：

计算模块，用于计算干扰信道特征值；

比较模块，用于比较所述干扰信道特征值和第二阈值；

指令模块，用于根据所述干扰信道特征值和第二阈值的比较结果确定是否向所述发送单元下达上报WCI指令。

16.根据权利要求15所述的多点协作配对装置，其特征在于：

所述计算模块还用于计算信号信道特征值，所述第二阈值和信号信道特征值的最大值成正比。