WO2010124451A1 - 用于非相干多站点多用户联合传输的方法和设备 - Google Patents

用于非相干多站点多用户联合传输的方法和设备 Download PDF

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WO2010124451A1
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joint transmission
base station
cell edge
cell
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PCT/CN2009/071522
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刘皓
宋扬
蔡立羽
杨红卫
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Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Alcatel Lucent SAS
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Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Alcatel Lucent SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0452—Multi-user MIMO systems

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication technologies, and in particular, to a method and apparatus for non-phased multi-site multi-user joint transmission. Background technique
  • CoMP transmission and reception is a very promising technology that can effectively reduce inter-cell interference (ICI) and improve high data rates. Coverage and throughput at the cell edge, and can also increase the throughput of the system.
  • the CoMP scheme can be divided into two types, namely, cooperative scheduling/beamforming (CS/CB) and joint processing (JP).
  • CS/CB cooperative scheduling/beamforming
  • JP joint processing
  • the data stream can only be utilized in the serving cell and thus can only be transmitted from this point, but user scheduling/beamforming decisions can be coordinated in the CoMP cooperating set.
  • federated processing the data stream can be utilized in every point of the CoMP co-set.
  • Joint transmission is one of the joint processing schemes.
  • data transmissions intended for one or more user equipments (UEs) are shared in the CoMP coordination set and are between multiple cells.
  • Joint processing The plurality of signals received in the predetermined UE will be combined with each other coherently or non-coherently to enhance signal power and reduce inter-cell interference.
  • Non-coherent joint processing schemes have been widely used in single-user multiple-input multiple-output (SU-MIMO) systems to simplify system overhead and backhaul in LTE-A standardization.
  • SU-MIMO single-user multiple-input multiple-output
  • Network MIMO is a multi-site multi-user MIMO technology with coherent transmission and joint multi-site scheduling to achieve good system performance gain.
  • data information due to coherent processing of signals for multiple users, data information, channel state information (CSI), and scheduling information are frequently exchanged between multiple sites through the X2 interface, and the amount of data processing is greatly increased, making the technology very implementable. complex. Therefore, there is a need for a simplified multi-site multi-user MIMO technology. Summary of the invention
  • a base station apparatus for non-coherent multi-site multi-user joint transmission including:
  • a measuring device for measuring downlink channel state information of a cell edge user; for performing scheduling of a single cell multi-user multiple-input multiple-output system based on the result of the measuring, and obtaining a weighted and capacity scheduling device;
  • a receiving device for receiving all joint transmission modes from a cell edge user and receiving weighted and capacity of other base station devices
  • a selection device for performing joint transmission on the selected cell edge user for selecting a cell edge user that maximizes system capacity and its corresponding joint transmission mode.
  • a user equipment for non-coherent multi-site multi-user joint transmission comprising:
  • a reporting device for reporting downlink channel state information
  • a processing device for reporting a plurality of joint transmission modes according to the downlink channel state information
  • a receiving device for receiving data transmitted in a joint transmission mode for receiving data transmitted in a joint transmission mode.
  • a base station device for non-coherent multi-site multi-user joint transmission comprising the steps of:
  • Method of household equipment including:
  • a system for non-coherent multi-site multi-user joint transmission comprising the above-described base station apparatus and the above-mentioned user equipment.
  • a method and apparatus for non-coherent multi-user MIMO joint transmission combines non-coherent joint transmission and multi-user MIMO (MU-MIMO).
  • Non-coherent joint transmission significantly reduces data information exchange, CSI exchange, and scheduling information exchange through the X2 interface.
  • Multi-user MIMO fully utilizes the advantages of multi-user scheduling and diversity gain to achieve satisfactory performance gain at the cell edge, and has low performance. Achieve complexity and high system performance.
  • Figure 1 shows a fixed cluster construction according to the prior art
  • FIG. 2 is a schematic diagram of single-cell MU-MIMO scheduling in accordance with the prior art
  • FIG. 3 is a diagram showing a non-correlated multi-site multi-user joint transmission system in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a base station apparatus for non-coherent multi-site multi-user joint transmission according to the present invention
  • Figure 5 is a block diagram showing a user equipment for non-coherent multi-site multi-user joint transmission according to the present invention
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method for a base station device for non-coherent multi-site multi-user joint transmission according to the present invention
  • Figure 7 is a flow chart showing a method for non-coherent multi-site multi-user joint transmission of user equipment in accordance with the present invention
  • Figure 8 illustrates signaling interaction between a user equipment and a base station device in accordance with the present invention.
  • Figure 9 shows the distribution of normalized user throughput in accordance with the present invention
  • Figure 10 illustrates the distribution of average user throughput in accordance with the present invention.
  • Figure 1 shows a fixed cluster construction according to the prior art. As shown in Fig. 1, in the cluster construction, seven stations (represented by black dots) are deployed, each station has three cells forming a diamond shape, and three adjacent cells from different sites form one cluster.
  • each Node B performs independent single-cell MU-MIMO scheduling, and exchanges weighted capacity between three eNBs through the X2 interface.
  • a system for non-correlated multi-site multi-user joint transmission includes three cells, which constitute a cluster as defined above. There is one Node B (eNB) in each cell that provides service to multiple User Equipments (UEs) in the cell.
  • eNB Node B
  • a base station apparatus 400 for non-coherent multi-site multi-user joint transmission includes: a measuring apparatus 401 for measuring downlink channel state information of a cell edge user, based on the result of the measurement And performing scheduling of the single-cell multi-user multiple-input multiple-output system, and obtaining the weighted and capacity scheduling device 402, configured to receive all joint transmission modes from the cell edge user, and receive the weighted sum capacity of the other base station devices.
  • the measuring device 401 detects from the cell side
  • the sounding reference information of the edge user measures downlink channel state information of the cell edge user.
  • the receiving device 403 also receives a channel shield indication corresponding to each joint transmission mode.
  • the selecting means 404 determines a corresponding modulation and coding scheme based on the channel quality indication corresponding to the selected cell edge user, and notifies the other base station devices.
  • the scheduling apparatus 402 when the scheduling apparatus 402 performs scheduling of the single-cell multi-user multiple-input multiple-output system, the other transmission degrees of freedom are used for the base station device service, and are different from being combined by multiple base station devices. Other users of the cell edge users of the service.
  • the long-term signal-to-noise ratio of the cell edge user is below a predetermined threshold.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a user equipment for non-coherent multi-site multi-user joint transmission in accordance with the present invention.
  • the user equipment 500 for non-coherent multi-site multi-user joint transmission according to the present invention includes: a reporting apparatus 501 for reporting downlink channel state information, configured to report multiple according to the downlink channel state information.
  • the long-term signal-to-noise ratio of the user equipment is below a predetermined threshold.
  • the user equipment is simultaneously served by a plurality of base station devices.
  • the reporting device 501 reports the downlink channel state information using the sounding reference signal.
  • the processing means 502 also calculates and transmits a channel quality indication corresponding to each joint transmission mode.
  • the processing means 502 detects the combined channel in each joint transmission mode and obtains a corresponding channel quality indication according to the minimum mean square error detection algorithm.
  • the respective devices included in the foregoing base station device and user equipment may be implemented by using software, hardware, firmware, or a combination thereof, and these The connections and communications between the devices can be achieved through interfaces and protocols in existing communication systems.
  • 6 shows a flow chart of a method for a base station device for non-coherent multi-site multi-user joint transmission in accordance with the present invention.
  • step S61 downlink channel state information of the cell edge user is measured.
  • step S62 based on the result of the measurement, scheduling of the single-cell multi-user MIMO system is performed, and the weighted sum capacity is obtained.
  • step S63 all joint transmission modes are received from the cell edge user, and the weighted sum capacity of the other base station devices is received.
  • step S64 the cell edge users with the largest system capacity and their corresponding joint transmission modes are selected, and the selected cell edge users are jointly transmitted.
  • step S61 downlink channel state information of the cell edge user is measured by detecting sounding reference information from the cell edge user.
  • step S63 a channel quality indication corresponding to each joint transmission mode is also received.
  • step S64 a corresponding modulation and coding scheme is determined according to a channel quality indication corresponding to the selected cell edge user, and notified to other base station devices.
  • step S62 when performing scheduling of a single-cell multi-user multiple-input multiple-output system, other transmission degrees of freedom are used for the base station device service, and are different from being combined by multiple base station devices. Other users of the cell edge users of the service.
  • the long-term signal-to-noise ratio of the cell edge user is below a predetermined threshold.
  • Figure 7 is a flow chart showing a method for non-coherent multi-site multi-user joint transmission of user equipment in accordance with the present invention.
  • step S71 downlink channel state information is reported.
  • step S72 a plurality of joint transmission modes are reported according to the downlink channel state information.
  • step S73 data transmitted in the joint transmission mode is received.
  • the long-term signal to interference and noise ratio of the user equipment is lower than a predetermined threshold.
  • the user equipment is simultaneously served by a plurality of base station devices.
  • the downlink channel state information is reported using the sounding reference signal.
  • step S72 channel quality indications corresponding to respective joint transmission modes are also calculated and transmitted.
  • step S72 the combined channel in each joint transmission mode is detected, and according to the minimum mean square error detection algorithm, a corresponding channel quality indication is obtained.
  • the above method is used in a TDD system, and a Node B (eNB) in the TDD system corresponds to the base station device described above.
  • eNB Node B
  • the joint transmission method of the non-coherent multi-site multi-user according to the present invention is performed in the cluster shown in Fig. 3 to increase the throughput of the cell edge user.
  • the user equipment may be defined as a cell edge user equipment (CEU) according to a long-term signal to interference and noise ratio (SINR) of the user equipment.
  • CEU cell edge user equipment
  • SINR signal to interference and noise ratio
  • the user equipment corresponding to the long-term SINR may be defined as CEU, and vice versa as the cell center user (CCU).
  • the predetermined threshold is dependent on the performance requirements of the system. In another embodiment of the invention, the predetermined threshold is dependent on the particular application scenario of the wireless system.
  • each eNB measures downlink channel state information (CSI) of all CEUs by detecting sounding reference signals from all CEUs and utilizing the channel reciprocity of the TDD system.
  • CSI downlink channel state information
  • each CEU user can provide services simultaneously by multiple eNBs.
  • E.g, " ra " is the CEU in eNB1, and is served by eNB1, eNB2, and eNB3 simultaneously.
  • a plurality of eNBs serving the same are simultaneously performing scheduling of a single-cell MU-MIMO system, and other transmission degrees of freedom are used for different services simultaneously than being provided by multiple eNBs.
  • Other user equipment of the CEU After performing the scheduling of the single-cell MU-MIMO system, respectively, these eNBs exchange the weighted sum capacity of each eNB with other eNBs through the X2 interface.
  • the weighted sum capacity of each eNB includes only the sum capacity of the other user equipments. For example, when scheduling cell edge users, eNB1 not only informs eNB2 and eNB3 of the sum and capacity of other user equipments other than ⁇ in its service area.
  • the above processing is performed for all CEUs, thereby obtaining the weighted sum capacity of each eNB when scheduling all CEUs, and exchanging between these eNBs through the X2 interface.
  • the X2 interface is a logical interface between base stations, and the base stations can be connected by optical fiber, copper cable or microwave.
  • each CEU reports a plurality of joint transmission modes, and calculates and transmits a channel quality indicator (CQI) corresponding to each joint transmission mode. For example, when the CEU is simultaneously served by two cells, the joint transmission mode of the 2 cells is reported, and the corresponding channel quality indication is calculated and transmitted. When three cells simultaneously serve, the joint transmission mode of the 3 cells is reported, and the corresponding channel quality indication is calculated and transmitted.
  • CQI channel quality indicator
  • the equivalent channel of the UE 's 3-cell joint transmission is a combined channel from eNB1, eNB2, and eNB3, that is,
  • ⁇ reports the joint transmission mode of the 3 cells, and calculates and transmits Corresponding channel quality indication.
  • the joint transmission mode of the 2 cells is reported, and the corresponding channel shield indication is calculated and transmitted.
  • the joint transmission mode of the two cells is also included, and the corresponding channel quality indication is calculated and transmitted.
  • the CEU transmits all joint transmission modes, corresponding channel quality indications, and IDs of the CEUs to the eNBs of its serving cell.
  • the above processing is performed for all cell edge users.
  • the combined channel from the eNB performing the joint transmission is detected, and the channel quality indication for each CEU is obtained by the algorithm based on the minimum mean square error (MMSE) detection algorithm.
  • MMSE minimum mean square error
  • the 3-cell joint transmission capacity of each CEU is at least three times the single-cell processing (SCP) capacity served by only the serving cell in which it is located.
  • the 2-cell joint transmission capacity of each CEU is at least twice the single-cell processing (SCP) capacity served by its serving cell.
  • the eNB collects all joint transmission modes and corresponding channel quality indications (CQIs) from the CEU, and collects the weighted sum capacity after secondary MU-MIMO scheduling from other eNBs.
  • CQIs channel quality indications
  • the above information is exchanged between different eNBs through the X2 interface, and the CEU that maximizes the system capacity and the corresponding joint transmission mode are selected, and the selected CEU is scheduled, thereby implementing the gain of the non-coherent MU-MIMO joint transmission. maximize. .
  • the selected CEU is scheduled by selecting a CEU that maximizes the weighted sum of the total system and a corresponding joint transmission mode.
  • the eNB of the selected CEU serving cell determines an appropriate modulation and coding scheme (MCS) according to the CQI feedback from the selected CEU, and notifies the MCS level to other coordinated cells through the X2 interface, and passes through the X2 interface. And sharing the data information of the CEU with other coordinated cells.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the reporting device 501 of the cell edge user equipment 500 reports the downlink channel state information by using the sounding reference signal, and the base station device 400 measuring device 401 measures the downlink channel state of the cell edge user equipment 500 by detecting the sounding reference information. information.
  • the scheduling apparatus 402 of the plurality of base station devices serving the same at the same time respectively performs scheduling of the single-cell MU-MIMO system, and uses other transmission degrees of freedom for different Other user equipments of the cell edge user equipment 500 that are simultaneously served by multiple base station devices.
  • the base station device 400 exchanges the weighted sum capacity of each eNB with other base station devices through the X2 interface. It should be noted that the weighted sum capacity of each base station device includes only the sum and capacity of the other user equipment. For example, when scheduling cell edge user equipment, the scheduling device 402 only notifies other base station devices of the sum and capacity of other user equipments in the service area.
  • the foregoing processing is performed for all the cell edge user equipments, thereby obtaining the weighted sum capacity of each base station device when scheduling all the cell edge user equipments, and exchanging between the base station devices through the X2 interface. .
  • the processing device 502 of each cell edge user equipment 500 reports a plurality of joint transmission modes, and calculates and transmits a channel quality indicator corresponding to each joint transmission mode.
  • CQI channel quality indicator
  • the processing device 502 of each cell edge user equipment 500 reports a plurality of joint transmission modes, and calculates and transmits a channel quality indicator corresponding to each joint transmission mode.
  • CQI Road Shield Indicator
  • each cell edge user equipment 500 transmits all joint transmission modes, corresponding channel quality indications, and the ID of the cell edge user equipment to the receiving device 403 of the base station device 400 of its serving cell.
  • processing device 502 of user equipment 500 detects the combined channel in each joint transmission mode and obtains a corresponding channel quality indication by algorithm based on a minimum mean square error (MMSE) detection algorithm.
  • MMSE minimum mean square error
  • the receiving device 403 of the base station device 400 receives all joint transmission modes and corresponding channel quality indications (CQIs) from the processing device 502 of the user equipment 500, and collects weighted sums of secondary MU-MIMO scheduling from other base station devices. capacity. The above information is exchanged between different base station devices via the X2 interface.
  • the selecting means 404 of the base station device 400 selects the cell edge users that maximize the system capacity and the corresponding joint transmission mode, and schedules the selected cell edge users to maximize the gain of the non-coherent MU-MIMO joint transmission.
  • the selected CEU is scheduled by selecting a CEU that maximizes the weighted sum of the total system and a corresponding joint transmission mode.
  • the base station device 400 of the serving cell to which the selected cell edge user 500 belongs determines the appropriate modulation and coding scheme (MCS) according to the CLRI feedback from the selected cell edge user, and notifies the MCS level to the other through the X2 interface. Cooperating with the base station device, and sharing the data information of the CEU with other coordinated base station devices through the X2 interface.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the selecting means 404 of the base station device 400 performs joint transmission on the selected cell edge user equipment 500.
  • the receiving device 503 of the cell edge user equipment 500 receives the data transmitted in the joint transmission mode.
  • the method and device for joint transmission of non-coherent multi-site multi-user of the present invention jointly service cell edge users through multiple eNBs, and enables independent transmission in the serving cell and the coordinated cell through independent MU-MIMO scheduling Degree can still be applied to Other user equipment in the cell.
  • the cell edge user can fully utilize the multi-site joint transmission gain, and within one site, the cell center user can implement multi-user joint scheduling and diversity gain. Since the multi-site joint transmission mode scheduling mainly relies on the feedback of the CEU, this significantly reduces the exchange of scheduling information through the X2 interface, and does not require CSI exchange through the X2 interface.
  • the non-coherent multi-site multi-user joint transmission method of the present invention can significantly simplify the overhead and transmission capacity of the backhaul.
  • the system performance evaluation is mainly performed using the TDD system. Due to the channel reciprocity of the TDD system, the downlink precoding is based on the downlink sounding reference signal.
  • the cell edge UE (CEU) is determined according to a 2 dB threshold.
  • the joint transmission mode can be flexibly selected from 2-cell coordination or 3-cell coordination. Set up a four-shot antenna deployment.
  • the reference for single cell processing SU-MIMO is the transmission of 2 data streams.
  • up to 4 UEs are scheduled per cell, and each UE has only one data stream. Table 1 details the simulation parameters.

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Description

用于非相千多站点多用户联合传输的方法和设备 技术领域
本发明涉及无线通信技术， 尤其涉及一种用于非相千多站点多用户 联合传输的方法和设备。 背景技术
对于下一代长期演进（ LTE-A )的标准组织来说，协作多点（ CoMP ) 传输和接收是一种前景非常良好的技术， 可以有效地减少小区间干扰 ( ICI ) , 改进高数据速率的覆盖以及小区边缘的吞吐量， 并且还能够增 加系统的吞吐量。 根据 CoMP协同集中可用的数据流， CoMP方案可以 被分成两种类型， 即协同调度 /波束成形（CS/CB )以及联合处理（JP ) 。 对于协同调度 /波束成形来说， 仅可以在服务小区利用数据流， 因而仅可 以从该点进行传送， 但是在 CoMP协同集中可以协同地进行用户调度 / 波束成形判定。 对于联合处理来说， 在 CoMP协同集的每个点中都可以 利用数据流。
联合传输（JT )是联合处理方案的其中一种， 在联合传输中， 预定 用于一个或多个用户设备 ( UE )的数据传输在 CoMP协同集中是共享的 , 并且在多个小区之间被联合处理。 在预定的 UE中接收的多个信号将被 相干或非相干地彼此组合， 以便加强信号功率， 并且减少小区间干扰。 非相干联合处理方案已经被广泛地用于单用户多输入多输出 ( SU-MIMO ) 系统， 以便在 LTE-A标准化中简化系统的开销以及回程 谷里。
网络 MIMO是一种借助相干传输和联合多站点调度的多站点多用 户 MIMO技术， 从而实现良好的系统性能增益。 然而， 由于对于多用户 的信号进行相干处理， 需要在多个站点之间， 通过 X2接口频繁交换数 据信息、 信道状态信息 （CSI ) 以及调度信息， 数据处理量大大增加， 使得该技术实现起来非常复杂。 因此， 需要一种简化的多站点多用户 MIMO技术。 发明内容
本发明的目的在于提供一种用于非相干多站点多用户的联合处理 的方法和设备。
根据本发明， 提供了一种用于非相干多站点多用户联合传输的基站 设备， 包括：
用于测量小区边缘用户的下行信道状态信息的测量装置； 用于基于所述测量的结果， 执行单小区多用户多入多出系统的调 度， 并且得到加权后的和容量的调度装置；
用于从小区边缘用户接收所有的联合传输模式， 并且接收其他基站 设备的加权后的和容量的接收装置； 以及
用于选择使得系统容量最大的小区边缘用户及其对应的联合传输 模式， 对所述选择的小区边缘用户进行联合传输的选择装置。
根据本发明， 还提供了一种用于非相干多站点多用户联合传输的用 户设备， 包括：
用于报告下行信道状态信息的报告装置；
用于根据所述下行信道状态信息， 报告多种联合传输模式的处理装 置； 以及
用于接收按照联合传输模式传输的数据的接收装置。
根据本发明， 还提供了一种用于非相干多站点多用户联合传输的基 站设备的方法， 包括步骤：
( 1 ) 测量小区边缘用户的下行信道状态信息；
( 2 )基于所述测量的结果， 执行单小区多用户多入多出系统的调 度， 并且得到加权后的和容量；
( 3 ) 从小区边缘用户接收所有的联合传输模式， 并且接收其他基 站设备的加权后的和容量； 以及
( 4 ) 选择使得系统容量最大的小区边缘用户及其对应的联合传输 模式， 对所述选择的小区边缘用户进行联合传输。
根据本发明， 还提供了一种用于非相干多站点多用户联合传输的用 户设备的方法， 包括：
( 1 )报告下行信道状态信息；
( 2 )根据所述下行信道状态信息， 报告多种联合传输模式； 以及
( 3 )接收按照联合传输模式传输的数据。
根据本发明， 还提供了一种用于非相干多站点多用户联合传输的系 统， 包括上述的基站设备以及上述的用户设备。
根据本发明的用于非相干多用户 MIMO联合传输的方法和设备，将 非相干联合传输和多用户 MIMO ( MU-MIMO )组合在一起。 非相干联 合传输通过 X2接口明显地减少数据信息交换、 CSI交换以及调度信息 交换， 多用户 MIMO充分利用多用户调度和分集增益的优点， 实现令人 满意的小区边缘的性能增益， 并且具有低的实现复杂度以及高的系统性 能。 附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描 述， 本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更加明显：
图 1示出了才艮据现有技术的固定的簇构建；
图 2是根据现有技术的单小区 MU-MIMO调度的示意图； 图 3示出了根据本发明的实施例的非相关多站点多用户联合传输系 统的示意图。
图 4示出了根据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的基站 设备的方框图；
图 5示出了才 据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的用户 设备的方框图；
图 6示出了根据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的基站 设备的方法的流程图；
图 7示出了根据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的用户 设备的方法的流程图；
图 8示出了根据本发明的在用户设备和基站设备之间进行信令交互 的示意图；
图 9示出了根据本发明的归一化后的用户吞吐量的分布； 以及 图 10示出了根据本发明的平均用户吞吐量的分布。
附图中， 相同或者相似的附图标识代表相同或者相似的部件。 具体实施方式
下面结合附图并参照具体实施例来描述根据本发明的用于非相干 多用户 MIMO联合传输的方法和设备。
图 1示出了才艮据现有技术的固定的簇构建。 如图 1所示， 在该簇构 建中， 部署了 7个站点 （由黑点表示） ， 每个站点具有形成菱形形状的 3个小区， 并且来自不同站点的 3个相邻小区形成一个簇。
图 2是根据现有技术的单小区 MU-MIMO调度的示意图。如图 2所 示， 在现有技术中， 每个节点 B ( eNB )执行独立的单小区 MU-MIMO 调度， 并且通过 X2接口在 3个 eNB之间交换加权后的和容量
图 3示出了根据本发明的实施例的非相关多站点多用户联合传输系 统的示意图。 如图 3所示， 在该实施例中， 用于非相关多站点多用户联 合传输的系统包括三个小区， 这三个小区构成一个如上文所定义的簇。 在每个小区中存在着一个节点 B ( eNB ) , 该 eNB对该小区中的多个用 户设备（UE )提供服务。
图 4示出了根据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的基站 设备的方框图。 如图 4所示， 根据本发明的用于非相干多站点多用户联 合传输的基站设备 400包括： 用于测量小区边缘用户的下行信道状态信 息的测量装置 401 , 用于基于所述测量的结果， 执行单小区多用户多入 多出系统的调度， 并且得到加权后的和容量的调度装置 402, 用于从小 区边缘用户接收所有的联合传输模式， 并且接收其他基站设备的加权后 的和容量的接收装置 403 , 以及用于选择使得系统容量最大的小区边缘 用户及其对应的联合传输模式， 对所述选择的小区边缘用户进行联合传 输的选择装置 404。
才艮据本发明的一个实施例， 所述测量装置 401通过检测来自小区边 缘用户的探测参考信息， 测量所述小区边缘用户的下行信道状态信息。 根据本发明的一个实施例， 所述接收装置 403还接收与各个联合传 输模式相对应的信道盾量指示。
根据本发明的一个实施例， 所述选择装置 404根据与所述选择的小 区边缘用户相对应的信道质量指示， 确定相应的调制和编码方案， 并且 通知给其他基站设备。
根据本发明的一个实施例， 所述调度装置 402在执行单小区多用户 多入多出系统的调度时， 将其他传输自由度用于所述基站设备服务的、 不同于被多个基站设备联合服务的小区边缘用户的其他用户。
才艮据本发明的一个实施例， 小区边缘用户的长时信千噪比低于预定 的门限。
图 5示出了才 据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的用户 设备的方框图。 如图 5所示， 根据本发明的用于非相干多站点多用户联 合传输的用户设备 500包括： 用于报告下行信道状态信息的报告装置 501 , 用于根据所述下行信道状态信息， 报告多种联合传输模式的处理 装置 502， 以及用于接收按照联合传输模式传输的数据的接收装置 503。
根据本发明的一个实施例， 所述用户设备的长时信千噪比低于预定 的门限。
根据本发明的一个实施例， 所述用户设备同时由多个基站设备进行 服务。
根据本发明的一个实施例， 所述报告装置 501利用探测参考信号来 报告下行信道状态信息。
根据本发明的一个实施例， 所述处理装置 502还计算并且传送与各 个联合传输模式相对应的信道质量指示。
根据本发明的一个实施例， 所述处理装置 502检测各个联合传输模 式下的组合信道， 并且根据最小均方误差检测算法， 得到对应的信道质 量指示。
在本发明的各个实施例中，上述基站设备和用户设备包含的各个装 置可以利用软件、 硬件、 固件或者它们的结合的方式来实现， 并且这些 装置之间的连接和通信可以通过现有通信系统中的接口和协议来实现。 图 6示出了根据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的基站 设备的方法的流程图。 如图 6所示， 在步骤 S61中， 测量小区边缘用户 的下行信道状态信息。 在步骤 S62中， 基于所述测量的结果， 执行单小 区多用户多入多出系统的调度， 并且得到加权后的和容量。 在步骤 S63 中， 从小区边缘用户接收所有的联合传输模式， 并且接收其他基站设备 的加权后的和容量。 在步骤 S64中， 选择使得系统容量最大的小区边缘 用户及其对应的联合传输模式， 对所述选择的小区边缘用户进行联合传 输。
根据本发明的一个实施例， 在步骤 S61中， 通过检测来自小区边缘 用户的探测参考信息， 测量小区边缘用户的下行信道状态信息。
根据本发明的一个实施例， 在步骤 S63中， 还接收与各个联合传输 模式相对应的信道质量指示。
根据本发明的一个实施例， 在步骤 S64中， 根据与所述选择的小区 边缘用户相对应的信道质量指示， 确定相应的调制和编码方案， 并且通 知给其他基站设备。
根据本发明的一个实施例， 在步骤 S62中， 在执行单小区多用户多 入多出系统的调度时， 将其他传输自由度用于所述基站设备服务的、 不 同于被多个基站设备联合服务的小区边缘用户的其他用户。
才艮据本发明的一个实施例， 小区边缘用户的长时信千噪比低于预定 的门限。
图 7示出了根据本发明的用于非相干多站点多用户联合传输的用户 设备的方法的流程图。 如图 7所示， 在步骤 S71中， 报告下行信道状态 信息。 在步骤 S72中， 根据所述下行信道状态信息， 报告多种联合传输 模式。 在步骤 S73中， 接收按照联合传输模式传输的数据。
根据本发明的一个实施例， 所述用户设备的长时信干噪比低于预定 的门限。
根据本发明的一个实施例， 所述用户设备同时由多个基站设备进行 服务。 根据本发明的一个实施例， 在步骤 S71中， 利用探测参考信号来报 告下行信道状态信息。
根据本发明的一个实施例， 在步骤 S72中， 还计算并且传送与各个 联合传输模式相对应的信道质量指示。
根据本发明的一个实施例， 在步骤 S72中， 检测各个联合传输模式 下的组合信道， 并且根据最小均方误差检测算法， 得到对应的信道质量 指示。
下面结合图 3、 6、 7详细描述根据本发明的非相干多站点多用户联 合传输方法的实现进程以及信令机制。
才艮据本发明的一个实施例， 上述方法被用于 TDD系统， 所述 TDD 系统中的节点 B ( eNB )对应于上文所述的基站设备。
由于小区边缘用户 （CEU )会经历严重的小区间干扰， 在图 3所示 的簇中执行根据本发明的非相干多站点多用户的联合传输方法， 以便增 加小区边缘用户的吞吐量。
根据本发明的一个实施例，按照用户设备的长时信干噪比（ SINR )， 可以将用户设备限定为小区边缘用户设备（ CEU )。例如，如果长时 SINR 小于预定的门限，与该长时 SINR相对应的用户设备可以被定义为 CEU， 反之则被定义为小区中心用户 （CCU ) 。 在本发明的一个实施例中， 所 述的预定门限取决于系统的性能要求。 在本发明的另一个实施例中， 所 述的预定门限取决于无线系统的具体应用场景。
如图 3所示， UEin表示 eNB #i ( i=l， 2, 3 )的 CEU n。 对于多站 点联合传输来说， 来自一个簇中的相邻的 3个 eNB的所有 CEU将会被 一个接一个检查。
( 1 )探测参考信息传输
在本发明中， 通过检测来自所有 CEU 的探测参考信号， 并且利用 TDD系统的信道互易性， 每个 eNB测量所有 CEU的下行信道状态信息 ( CSI ) 。
( 2 )通过 X2接口的次级 MU-MIMO调度信息交换
如图 3所示， 每个 CEU用户可以由多个 eNB同时提供服务。 例如， ra "是 eNBl中的 CEU， 被 eNBl、 eNB2和 eNB3同时进行服务。
在本发明中， 基于每个 CEU的下行 CSI， 同时对其提供服务的多个 eNB分别执行单小区 MU-MIMO系统的调度，并且将其他传输自由度用 于不同于被多个 eNB同时提供服务的 CEU的其他用户设备。 这些 eNB 在分别执行单小区 MU-MIMO系统的调度之后， 通过 X2接口， 将每个 eNB的加权后的和容量与其他 eNB进行交换。需要指出的是，每个 eNB 的加权后的和容量仅包括所述其他用户设备的和容量。 例如， 在对小区 边缘用户 进行调度时， eNBl仅将其服务区域内的除了 ^ "之外的其 他用户设备的和容量通知给 eNB2和 eNB3。
而且， 对于所有的 CEU都执行上述处理， 从而得到在对所有 CEU 进行调度时的每个 eNB 的加权后的和容量， 并且通过 X2接口在这些 eNB之间进行交换。
需要指出的是， X2接口是基站之间的逻辑接口，并且基站之间可以 通过光纤、 铜缆或微波等进行连接。
( 3 ) 下行调度信息反馈
根据 CEU的下行信道状态信息的测量结果， 每个 CEU报告多种联 合传输模式， 并且计算和传送与各个联合传输模式相对应的信道质量指 示（CQI ) 。 例如， 在该 CEU由 2个小区同时进行服务时， 报告 2小区 的联合传输模式， 并且计算和传送对应的信道质量指示。 在由 3个小区 同时进行服务时， 报告 3小区的联合传输模式， 并且计算和传送对应的 信道质量指示。
在本发明的一个实施例中， 在 ra "被 eNBl、 eNB2和 eNB3联合月良 务时， UE 的 3 小区联合传输的等效信道是来自 eNBl、 eNB2和 eNB3 的组合信道， 即
Figure imgf000010_0001
其中
表示从 eNB#i ( i=l， 2, 3 ) 到 "的预编码矩阵，
1表示从 eNB#i ( i=l， 2, 3 )到^"的信道状态信息。
在这种情况下， ^ '报告 3 小区的联合传输模式， 并且计算和传送 对应的信道质量指示。
在 被 eNBl、 eNB2联合服务时， 报告 2小区的联合传输模 式， 并且计算和传送对应的信道盾量指示。
在 ιι被 eNBl、 eNB3联合服务时， 也包括 2小区的联合传输 模式， 并且计算和传送对应的信道质量指示。
也就是说， 所述 CEU将所有的联合传输模式、 对应的信道质量指 示以及所述 CEU的 ID发送给其服务小区的 eNB。
而且， 对于所有的小区边缘用户都执行上述处理。
在本发明的一个实施例中，检测来自进行联合传输的 eNB的组合信 道， 并且通过根据最小均方误差（MMSE )检测算法， 得到各个 CEU的 信道质量指示。
需要指出的是， 在本发明中， 每个 CEU的 3 小区联合传输容量至 少是仅由其所处的服务小区服务的单小区处理（SCP )容量的 3倍。 每 个 CEU的 2小区联合传输容量至少是仅由其服务小区服务的单小区处 理（ SCP )容量的 2倍。
( 4 )通过 X2接口的下行 JT调度信息交换
eNB 从 CEU 收集所有的联合传输模式以及对应的信道质量指示 ( CQI ) , 并且收集来自其他 eNB的次级 MU-MIMO调度后的加权后的 和容量。 在不同的 eNB之间通过 X2接口交换上述信息， 并且从中选择 使得系统容量最大的 CEU以及对应的联合传输模式，对所述选择的 CEU 进行调度， 从而将非相干 MU-MIMO联合传输的增益实现最大化。 。
根据本发明的一个实施例， 通过选择使得总的系统加权后的和容量 最大的 CEU以及对应的联合传输模式， 对所述选择的 CEU进行调度。
所述选择的 CEU的服务小区的 eNB根据来自所述选择的 CEU的 CQI反馈，确定适当的调制和编码方案（ MCS )，通过 X2接口，将 MCS 级通知给其他的协同小区， 并且通过 X2接口， 与其他协同小区共享该 CEU的数据信息。
( 5 ) 下行 JT传输
根据上述调度结果，所有的 eNB通过协同或者无需协同将下行信号 发送给所有被调度的用户。 随后， 所述选择的 CEU接收按照联合传输 模式传输的数据。
下面结合图 8详细描述根据本发明的在小区边缘用户设备和基站设 备之间进行信令交互的进程。
( 1 )探测参考信息传输
如图 8所示， 小区边缘用户设备 500的报告装置 501利用探测参考 信号来报告下行信道状态信息， 基站设备 400测量装置 401通过检测所 述探测参考信息， 测量小区边缘用户设备 500的下行信道状态信息。
( 2 )通过 X2接口的次级 MU-MIMO调度信息交换
基于所述测量的小区边缘用户设备 500的下行信道状态信息， 同时 对其提供服务的多个基站设备的调度装置 402 分别执行单小区 MU-MIMO系统的调度， 并且将其他传输自由度用于不同于被多个基站 设备同时提供服务的小区边缘用户设备 500的其他用户设备。
基站设备 400在分别执行单小区 MU-MIMO系统的调度之后，通过 X2接口， 将每个 eNB的加权后的和容量与其他基站设备进行交换。 需 要指出的是， 每个基站设备的加权后的和容量仅包括所述其他用户设备 的和容量。 例如， 在对小区边缘用户设备^^进行调度时， 调度装置 402 仅将其服务区域内的除了 之外的其他用户设备的和容量通知给其他 基站设备。
而且， 对于所有的小区边缘用户设备都执行上述处理， 从而得到在 对所有小区边缘用户设备进行调度时的每个基站设备的加权后的和容 量， 并且通过 X2接口在这些基站设备之间进行交换。
( 3 ) 下行调度信息反馈
才艮据小区边缘用户设备 500的下行信道状态信息的测量结果， 每个 小区边缘用户设备 500的处理装置 502报告多种联合传输模式， 并且计 算和传送与各个联合传输模式相对应的信道质量指示 （CQI ) 。 例如， 在小区边缘用户设备 500由 2个小区同时进行服务时， 报告 2小区的联 合传输模式， 并且计算和传送相对应的信道质量指示。 在由 3个小区同 时进行服务时， 报告 3小区联合传输模式， 并且计算和传送相对应的信 道盾量指示 （CQI ) 。
也就是说， 每个小区边缘用户设备 500的处理装置 502将所有的联 合传输模式、 对应的信道质量指示以及所述小区边缘用户设备的 ID发 送给其服务小区的基站设备 400的接收装置 403。
而且， 对于所有的用户设备 500都执行上述处理。
在本发明的一个实施例中， 用户设备 500的处理装置 502检测各个 联合传输模式下的组合信道， 并且通过根据最小均方误差 （MMSE )检 测算法， 得到对应的信道质量指示。
( 4 )通过 X2接口的下行 JT调度信息交换
基站设备 400的接收装置 403从用户设备 500的处理装置 502接收 所有的联合传输模式以及对应的信道质量指示 （CQI ) ， 并且收集来自 其他基站设备的次级 MU-MIMO调度后的加权后的和容量。在不同的基 站设备之间通过 X2接口交换上述信息。 基站设备 400的选择装置 404 从中选择使得系统容量最大的小区边缘用户以及对应的联合传输模式， 对所述选择的小区边缘用户进行调度，从而将非相干 MU-MIMO联合传 输的增益实现最大化。
根据本发明的一个实施例， 通过选择使得总的系统加权后的和容量 最大的 CEU以及对应的联合传输模式， 对所述选择的 CEU进行调度。
所述选择的小区边缘用户 500所属的服务小区的基站设备 400根据 来自所述选择的小区边缘用户 CQI反馈， 确定适当的调制和编码方案 ( MCS ) , 通过 X2接口， 将 MCS级通知给其他的协同基站设备， 并且 通过 X2接口， 与其他协同基站设备共享该 CEU的数据信息。
( 5 ) 下行 JT传输
根据上述调度结果， 基站设备 400的选择装置 404对所述选择的小 区边缘用户设备 500进行联合传输。 所述小区边缘用户设备 500的接收 装置 503接收按照联合传输模式传输的数据。
本发明的用于非相干多站点多用户的联合传输的方法和设备通过 多个 eNB对小区边缘用户进行联合服务， 并且通过独立的 MU-MIMO 调度， 使得服务小区以及协同小区中的其他传输自由度仍然可以适用于 小区中的其他用户设备。 通过上述方案， 小区边缘用户可以充分地利用 多站点联合传输增益， 并且在一个站点内， 小区中心用户可以实现多用 户联合调度和分集增益。 由于多站点联合传输模式调度主要依赖于 CEU 的反馈， 这就明显地减低了通过 X2接口的调度信息的交换， 而且无需 通过 X2接口进行 CSI的交换。 在多个小区之间进行联合传输时， 多个 小区仅仅共享一个或多个 CEU的数据流，这就明显地减低了通过 X2接 口的数据信息传输。 于是， 本发明的非相干多站点多用户联合传输方法 能够明显地简化回程的开销和传输容量。
下面通过系统级仿真示出本发明的方法和设备的良好系统性能增 益。
在本发明中， 主要利用 TDD系统进行系统性能评估。 由于 TDD系 统的信道互易性， 下行预编码是基于下行探测参考信号。 根据 2dB门限 来确定小区边缘 UE ( CEU ) 。 联合传输模式可以从 2小区协同或 3小 区协同中灵活地选择。 设定四发两收的天线部署。 单小区处理的基准 SU-MIMO是 2个数据流的传输。 设定非相干 MU-MIMO JT方案中， 每 个小区最多调度 4个 UE， 并且每个 UE仅有一个数据流。表 1详细地列 出了仿真参数。
Figure imgf000014_0001
阴影标准偏差 8dB
站点间 1
阴影相关
站点内 0.5
穿墙损耗 20dB
带宽 10MHz
载波频率 2GHz
UE速度 3km/h
子载波间隔 15kHz
调度器 比例公平调度器
控制开销 3个控制符号
接收机处理 MMSE检测器
到系统的链路 ESM
eNB Tx功率 46dBm
业务类型 全緩存
信道估计误差 3dB
TDD的 DL:UL 1 :1
CQI报告 每 5ms, 2RBs 在系统级仿真之后， 对于单小区 SU-MIMO方案以及非相干联合传 输方案来说， 归一化后的用户吞吐量的分布如图 9所示。 与公平性曲线 相比， 这两种方案都具有令人满意的公平性。 根据图 10 所示的平均用 户吞吐量的分布，与 SU-MIMO方案相比，非相千 MU-MIMO JT方案具 有非常良好的性能。从表 2所示系统级仿真结果可以看出，与 SU-MIMO 方案相比， 可以看出非相干 MU-MIMO JT方案具有平均 27%的小区吞 吐量增益， 以及 60%的小区边缘用户吞吐量增益。
Figure imgf000016_0001
从以上的系统及仿真可以看出， 与 SU-MIMO方案相比， 本发明通 过射频组合， 能够实现显著提高的多用户分集增益， 并且改进小区边缘 用户的信号功率， 同时减少小区间的干扰。
以上描述了本发明的一些具体实施例，但是对于本领域技术人员来 说， 可以在不背离本发明的基本构思的前提下， 对于本发明作出各种修 改。 这些修改都应落入本发明的权利要求书限定的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种用于非相干多站点多用户联合传输的基站设备， 包括： 用于测量小区边缘用户的下行信道状态信息的测量装置； 用于基于所述测量的结果， 执行单小区多用户多入多出系统的调 度， 并且得到加权后的和容量的调度装置；
用于从小区边缘用户接收所有的联合传输模式， 并且接收其他基站 设备的加权后的和容量的接收装置； 以及
用于选择使得系统容量最大的小区边缘用户及其对应的联合传输 模式， 对所述选择的小区边缘用户进行联合传输的选择装置。
2. 根据权利要求 1 所述的基站设备， 其中所述测量装置通过检测 来自小区边缘用户的探测参考信息， 测量所述小区边缘用户的下行信道 状态信息。
3. 根据权利要求 1 所述的基站设备， 其中所述接收装置还接收与 各个联合传输模式相对应的信道质量指示。
4. 根据权利要求 3 所述的基站设备， 其中所述选择装置根据与所 述选择的小区边缘用户相对应的信道质量指示， 确定相应的调制和编码 方案， 并且通知给其他基站设备。
5. 根据权利要求 1 所述的基站设备， 其中所述调度装置在执行单 小区多用户多入多出系统的调度时， 将其他传输自由度用于所述基站设 备服务的、 不同于被多个基站设备联合服务的小区边缘用户的其他用 户。
6. 根据权利要求 1 所述的基站设备， 其中小区边缘用户的长时信 干噪比低于预定的门限。
7. 一种用于非相干多站点多用户联合传输的用户设备， 包括： 用于报告下行信道状态信息的报告装置；
用于根据所述下行信道状态信息， 报告多种联合传输模式的处理装 置； 以及
用于接收按照联合传输模式传输的数据的接收装置。
8、 根据权利要求 7 所述的用户设备， 其中所述用户设备的长时信 干噪比低于预定的门限。
9、 根据权利要求 7 所述的用户设备， 其中所述用户设备同时由多 个基站设备进行服务。
10、 根据权利要求 7所述的用户设备， 其中所述报告装置利用探测 参考信号来报告下行信道状态信息。
11、 根据权利要求 7所述的用户设备， 其中所述处理装置还计算并 且传送与各个联合传输模式相对应的信道质量指示。
12、 根据权利要求 11 所述的用户设备， 其中所述处理装置检测各 个联合传输模式下的组合信道， 并且根据最小均方误差检测算法， 得到 对应的信道质量指示。
13. 一种用于非相干多站点多用户联合传输的基站设备的方法， 包 括步骤：
( 1 ) 测量小区边缘用户的下行信道状态信息；
( 2 )基于所述测量的结果， 执行单小区多用户多入多出系统的调 度， 并且得到加权后的和容量；
( 3 ) 从小区边缘用户接收所有的联合传输模式， 并且接收其他基 站设备的加权后的和容量； 以及
( 4 ) 选择使得系统容量最大的小区边缘用户及其对应的联合传输 模式， 对所述选择的小区边缘用户进行联合传输。
14. 根据权利要求 13所述的方法， 其中在步骤（1 ) 中， 通过检测 来自小区边缘用户的探测参考信息， 测量小区边缘用户的下行信道状态 息。
15. 根据权利要求 13所述的方法， 其中在步骤（3 ) 中， 还接收与 各个联合传输模式相对应的信道质量指示。
16. 根据权利要求 15所述的方法， 其中在步骤（4 ) 中， 根据与所 述选择的小区边缘用户相对应的信道质量指示， 确定相应的调制和编码 方案， 并且通知给其他基站设备。
17. 根据权利要求 13所述的方法， 其中在步骤（2 ) 中， 在执行单 小区多用户多入多出系统的调度时， 将其他传输自由度用于所述基站设 备服务的、 不同于被多个基站设备联合服务的小区边缘用户的其他用 户。
18、 根据权利要求 13 所述的方法， 其中小区边缘用户的长时信干 噪比低于预定的门限。
19、 一种用于非相干多站点多用户联合传输的用户设备的方法， 包 括：
( 1 )报告下行信道状态信息；
( 2 )根据所述下行信道状态信息， 报告多种联合传输模式； 以及
( 3 )接收按照联合传输模式传输的数据。
20、 根据权利要求 19 所述的方法， 其中所述用户设备的长时信干 噪比低于预定的门限。
21、 根据权利要求 19 所述的方法， 其中所述用户设备同时由多个 基站设备进行服务。
22、 根据权利要求 19所述的方法， 其中在步骤（1 ) 中， 利用探测 参考信号来报告下行信道状态信息。
23、 根据权利要求 19所述的方法， 其中在步骤（2 ) 中， 还计算并 且传送与各个联合传输模式相对应的信道质量指示。
24、 根据权利要求 23所述的方法， 其中在步骤（2 ) 中， 检测各个 联合传输模式下的组合信道， 并且根据最小均方误差检测算法， 得到对 应的信道质量指示。
25、 一种用于非相干多站点多用户联合传输的系统， 包括： 根据权利要求 1所述的基站设备； 以及
根据权利要求 7所述的用户设备。
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