CN102195915B - 一种协同多点传输方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协同多点传输方法及其设备。该方法包括使用相位调整值对数据信号进行加权处理，以使得移动终端能够将从多个协同站点接收到的数据信号进行合并，形成具有最大信号强度的合并信号；将经过加权处理的数据信号发送给移动终端。上述的技术方案能使得移动终端恒定地得到增强的数据流。

Description

一种协同多点传输方法及其设备

技术领域

本发明的实施方式大致涉及通信领域，更具体地，涉及一种协同多点传输方法及其设备。

背景技术

协同多点(CoMP)传输是先进的长期演进(LTE-Advanced)中的一项很有希望的技术，可以用于有效地降低小区间干扰(ICI)，提高小区边缘的覆盖，增加***的吞吐量。联合传输(JT)是CoMP方案之一，在该方案中，数据流在CoMP协同集内共享，由多个小区进行联合处理，并发送给多个用户。用户收到信号后进行合并，以提高信号功率并降低小区间干扰。

图6示出了这样的一个多站点联合传输的示例。在图6中，由eNB1、eNB2和eNB3协同为eNB1中的UE1提供服务，将eNB1、eNB2和eNB3称为协同站点。使用根据从各个协同站点到UE1的本地信道状态(CSI)所选择的发送预编码器分别对来自各个协同站点的数据流进行加权。假设eNB1、eNB2和eNB3与UE1相对应的预编码器分别为W11、W12、W13，如果从每一个协同站点向UE1发送的数据流是相同的，则UE1接收到的信号可以表示为：

Y＝(H₁₁W₁₁+H₁₂W₁₂+H₁₃W₁₃)X+NI

其中，X是从协同站点向UE1发送的预编码前的数据流，NI是发送过程中引入的干扰和噪声。

在上述的等式中，来自不同的协同站点的信号具有不同的相位信息，因此，等效的混合信道H₁₁W₁₁+H₁₂W₁₂+H₁₃W₁₃并不总是在任何时候都能得到增强的数据流。

发明内容

本发明的实施方式提出了一种协同多点传输方法及其设备，以恒定地得到增强的数据流。

根据本发明的一方面，提供了一种协同多点传输方法，包括使用相位调整值对数据信号进行加权处理，以使得所述移动终端能够将从多个协同站点接收到的数据信号进行合并，形成具有最大信号强度的合并信号；将经过加权处理的数据信号发送给移动终端。

根据本发明的另一方面，提供了一种协同多点传输方法，包括接收并合并来自多个协同站点的数据信号，其中，所述数据信号在所述多个协同站点的每一个中使用对应的相位调整值进行了加权处理，以使得合并后的信号具有最大的信号强度。

根据本发明的再一方面，提供了一种基站，包括相位加权单元，用于使用相位调整值对数据信号进行加权处理，以使得所述移动终端能够将从多个基站接收到的数据信号进行合并，形成具有最大信号强度的合并信号；基站收发单元，用于将经过加权处理的数据信号发送给移动终端。

根据本发明的又一方面，提供了一种移动终端，包括：终端收发单元，用于接收并合并来自多个协同站点的数据信号，其中，所述数据信号在所述多个协同站点的每一个中使用对应的相位调整值进行了加权处理，以使得合并后的信号具有最大的信号强度。

根据本发明的又一方面，提供了一种协同多点传输***，包括多个上述的基站和移动终端，以及用于所述基站之间通信的回程。

根据本发明的实施例所公开的技术方案，使得协同站点所传输的数据信号到达移动终端后，经移动终端合并得到的信号能够达到最大的信号强度，从而恒定地得到了增强的数据流。

附图说明

结合附图对本发明的实施例进行详细的描述，可更好地理解本发明，其中：

图1示出了本发明实施例所应用的示例性小区部署和簇结构；

图2示出了本发明实施例的传输***；

图3示出了本发明实施例的基站结构框图；

图4示出了本发明实施例的移动终端的结构框图；

图5示出了本发明实施例的方法流程图；

图6示出了现有技术方案的传输***。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。

图1示出了本发明实施例所应用的一种小区部署和簇结构。在图1所示的结构中，总共有7个站点(如图1中的圆点所示)，每个站点有3个菱形的小区。来自不同站点的三个相邻小区形成簇(如图1中的阴影区域所示)。联合传输和联合调度在每一个簇中进行。本领域技术人员应该理解，图1所示出的结构仅是用于方便清楚地阐述本发明实施例所提出的技术方案，而不是对本发明应用场景的限制。从接下来对本发明实施方式的详细描述中可以清楚地看出，本发明实施方式所提出的方法和装置适用于任何涉及多个站点的小区部署和簇结构。

本发明的实施例提出了一种传输***，如图2所示，该传输***包括下面将要描述的多个基站、移动终端和回程。应该意识到，虽然图2中仅示意性地示出了三个基站eNB1、eNB2和eNB3和一个移动终端UE1，然而在实际的网络部署中，可以有更多或更少的基站以及更多的移动终端，各个基站之间的通信也可以通过其它方式进行。

本发明的实施例提出了一种基站。如图3所示，该基站包括相位加权单元320，用于对数据信号进行相位加权；基站收发单元330，用于将相位加权后的数据信号处理为适合空间无线传输的信号，非限制性地，基站收发单元330的功能可包括数模变换、上变频、功率放大等。

该基站还可包括最优预编码器310，用于在对数据信号进行相位加权之前对数据信号进行最优预编码，输入最优预编码器的数据信号可以事先经过了编码、调制和交织等处理。

基站收发单元330还向移动终端发送下行链路参考信号并接收移动终端对下行链路参考信号的反馈，非限制性地，可通过广播的方式来发送。该基站还可包括信息提取单元340，用于从基站收发单元330接收到的反馈中提取最佳相位调整值信息。相位加权单元320用于根据该最佳相位调整值信息进行配置，使其以最佳相位调整值对后续发送的信号进行加权。这里的最佳相位调整值信息可以是最佳相位调整值本身，也可以是能够唯一表示最佳相位调整值的任何数值。

此外，在来自移动终端的反馈中还可以包括针对该基站的最优预编码信息。

本发明的实施例还提出了一种移动终端。如图4所示，该移动终端包括终端收发单元410，用于对各个协同基站发送的下行链路参考信号进行射频处理。非限制性地，终端收发单元410的功能可包括低噪声放大(LNA)、下变频、模数变换等等。相位计算单元420，用于根据处理后的信号计算最佳相位调整值并通过终端收发单元410反馈回对应的协同基站，在这里，最佳相位调整值是使接收到的无线信号强度最大的各个协同基站的数据流相位调整值。

移动终端还包括预编码确定单元440，用于根据终端收发单元410处理后的信号计算针对每一个基站的最优预编码矩阵，并通过终端收发单元410反馈回对应的基站。

终端收发单元410还用于对各个协同基站发送的数据信号进行射频处理，其中，该数据信号是在各个协同基站上通过了相位加权的。该移动终端还包括解调单元430，用于对来自终端收发单元410的数据进行信号基带操作，如解调、解交织、译码等等。

虽然上面以分离的功能模块的形式描述了本发明实施例的基站和移动终端，但是图3或图4中示出的每一个组件在实际应用中可以用多个器件实现，示出的多个组件在实际应用中也可以集成在一块芯片或一个设备中。该基站和移动终端也可包括用于其它目的的任何单元和装置。

下面结合图5对图3和图4所示的设备的功能进行详细阐述。

在下行链路(DL)多站点协同传输方案中，一个或更多的小区间干扰成为了用于增加信号功率的有用信号。例如在图6中，由三个相邻的eNB向UE1提供服务。UE1可根据分别来自三个eNB的DL参考信号测量DL信道状态信息(CSI)，并从而确定与对应的CSI相匹配的最优预编码器，和针对图6的示例一样，可将协同eNB的最优预编码器分别表示为W11、W12和W13。来自不同eNB的不同信道具有不同的相位方向，在本发明的实施例中为每一个协同站点选择适当的相位方向调整能够增强合并后的信号的强度。

以服务基站eNB1的数据流的方向作为基准，假设eNB2的两个数据流执行相位校正的角度为θ₁和θ₂，并假设eNB2的两个数据流执行相位校正的角度为θ₃和θ₄。

如图5所示，在步骤510，协同eNB中的最优预编码器310对数据信号进行预编码，在步骤520中，相位加权单元320对编码后的数据信号引入不同的相位校正矩阵，并经由基站收发单元330发送相位加权后的数据信号以及下行链路参考信号。在步骤530中，UE1的终端收发单元410对数据信号和下行链路参考信号进行接收和检测，其中，接收到的数据信号可以表示为：

$Y=(H_{11}{W}_{11}+H_{12}{W}_{12}{M}_{\mathrm{\θ}}^2+H_{13}{W}_{13}{M}_{\mathrm{\θ}}^3)X+\mathrm{NI}---\left(1\right)$

其中，eNB2的相位校正矩阵是 $M_{\mathrm{\θ}}^2=\left(\begin{array}{cc}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right)$

eNB3的相位校正矩阵是 $M_{\mathrm{\θ}}^3=\left(\begin{array}{cc}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_3}& 0\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_4}\end{array}\right)$

为了选择最优的相位调整值，在步骤540中，依照公式(2)，相位计算单元420根据接收到的下行链路参考信号对合并信号的容量求解最大值，从而获得最佳相位调整值：

$\underset{\left\{{\mathrm{\θ}}_i\right\}}{\arg \max }\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|H_{11}\left(k\right)W_{11}+H_{12}\left(k\right)W_{12}\left(\begin{array}{cc}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right)+H_{13}\left(k\right)W_{13}\left(\begin{array}{cc}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_3}& 0\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_4}\end{array}\right)\left|\right|}^2---\left(2\right)$

其中，默认下行链路参考信号的幅度为1。其中，H₁₁(k)表示H₁₁在第k帧或第k个载波上的信道值，其值可实际测量得到。k是时域或频域宽度，k的取值范围可以是时域上的几帧，也可以是频域上的几十个子载波，优选地，k的取值范围不宜太大。

当等式(2)取得最大值时，即可认为得到了各个最佳相位调整值。优选地，在求解公式(2)时所得到的最佳相位调整值，可以从如下的一组相位角中进行选择：

${\mathrm{\θ}}_i=\frac{2\mathrm{\π}(n-1)}{N},i=1,\·\·\·,4,n=1,\·\·\·,N$

其中，N是相位校正的粒度。

如果将N设置为2，可选的相位角有两个，即{+1，-1}，则每一个相位校正需要1比特的反馈。

如果将N设置为4，可选的相位角有四个，即

则每一个相位校正需要2比特的反馈。

如果将N设置为2^m，则每一个相位校正需要m比特的反馈。

相位计算单元420通过终端射频单元410将最佳相位调整值信息反馈回各个协同eNB，最佳相位调整值信息可以是最佳相位调整值本身，也可以是能够唯一表示最佳相位调整值的任何数值。

在用户侧，有两种反馈可以确定发送加权信息(预编码矩阵索引和/或最佳相位调整值)：

其一、确定最优预编码器以匹配来自协同eNB的本地DL信道状态信息(CSI)，并将对应的预编码矩阵索引(PMI)反馈回其服务eNB，然后由服务eNB通过回程将PMI发送给其它协同eNB。各协同eNB使用各自的预编码矩阵在步骤510中对数据信号进行预编码。其中，最优预编码器是根据各个小区的信道分别求解得到的，其具体求解方法为本领域技术人员所知，在此不再赘述。

其二，如果使用相位校正算法进一步增强接收到的信号强度，只需要少量的附加比特来反馈相位方向的调整。

对应的eNB的基站收发单元330接收到反馈信息后，在步骤550中，信息提取单元340提取出最佳相位调整值信息和/或预编码矩阵索引，从而，最优预编码器单元310使用预编码矩阵索引对数据信号进行预编码，相位加权单元320利用最佳相位调整值信息对经过预编码的数据信号进行加权。该加权后的数据信号经由对应的eNB以及UE1各自的收发单元330、410处理后，在步骤560中由解调单元430进行基带信号处理，如解调、解交织和解码等等。

应该注意到的是，下行链路参考信号的传输与数据信号的传输没有必然的联系，因此虽然以上参考图4的描述非限定性地将数据信号的传输以及加权信息(预编码矩阵索引和/或最佳相位调整值)的产生和传递在一个流程中叙述，然而本领域技术人员应该知道，这两个处理可以是独立的，即加权信息的产生和传递可以在数据信号传输之前、之中或之后的任何阶段执行，也可以在没有数据信号传输时实现加权信息的产生和传递。

下面使用***级的仿真来评估本发明实施例所提出的多站点联合传输结合相位校正的***性能。

***消耗和方针参数如下所示：

·菱形扇区

·发射机：4×2CL-MIMO

·接收机：MMSE检测器

·不采用HARQ

·11个MCS类型，目标BLER＝0.01

·比例公平(PF)调度器

·信道估计误差＝3dB

·小区边缘用户阈值：-1dB

·基于单用户MIMO(SU-MIMO)的多站点联合传输方案

·1比特反馈的相位校正

·两流传输

·基于码本的PMI选择

                 表1 ***级仿真结果

传输方案	小区平均吞吐量(kbps)	5％用户吞吐量(kbps)
			SU-MIMO	9439(1.00)	177.4(1.00)
多站点联合传输	9477(1.00)	224.1(1.26)
			多站点联合传输(带有相位校正)	9413(1.00)	244.5(1.38)

表1示出了仿真结果，可以看出与单小区SU-MIMO相比，多站点传输方案获得26％(＝(224.1-177.4)/177.4)的小区边缘吞吐量增益，而没有损失平均吞吐量。当附加使用相位校正算法时，多站点联合传输方案还可以多获得12％(＝(244.5-177.4)/177.4-26％)的边缘小区用户吞吐量增益而几乎不损失小区平均吞吐量。进一步的仿真还表明，当相位校正的粒度(N)增加，还能进一步提高多站点联合传输的***性能。

本领域技术人员应该很容易认识到，可以通过编程计算机实现上述方法的不同步骤。在此，一些实施方式同样包括机器可读或计算机可读的程序存储设备(如，数字数据存储介质)以及编码机器可执行或计算机可执行的程序指令，其中，该指令执行上述方法的一些或全部步骤。例如，程序存储设备可以是数字存储器、磁存储介质(如磁盘和磁带)、硬件或光可读数字数据存储介质。实施方式同样包括执行上述方法的所述步骤的编程计算机。

描述和附图仅示出本发明的原理。因此应该意识到，本领域技术人员能够建议不同的结构，虽然这些不同的结构未在此处明确描述或示出，但体现了本发明的原理并包括在其精神和范围之内。此外，所有此处提到的示例明确地主要只用于教学目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人所贡献的促进本领域的构思，并应被解释为不是对这些特定提到的示例和条件的限制。此外，此处所有提到本发明的原则、方面和实施方式的陈述及其特定的示例包含其等同物在内。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种协同多点传输方法，包括：

使用由移动终端所确定的相位调整值对数据信号进行加权处理，以使得所述移动终端能够将从多个协同站点接收到的数据信号进行合并，形成具有最大信号强度的合并信号；

将经过加权处理的数据信号发送给所述移动终端；

其中，通过附加比特来反馈相位方向的调整，其中如果将相位校正的粒度N设置为2^m，则每一个相位校正需要m比特的反馈。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在使用所述相位调整值对数据信号进行加权之前，对所述数据信号进行最优预编码。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

向所述移动终端发送下行链路参考信号；

接收所述移动终端对所述下行链路参考信号的反馈，并从所述反馈中提取所述相位调整值和／或用于进行最优预编码的预编码矩阵索引。

4.一种协同多点传输方法，包括：

接收并合并来自多个协同站点的数据信号，其中，所述数据信号在所述多个协同站点的每一个中使用对应的由移动终端所确定的相位调整值进行了加权处理，以使得合并后的信号具有最大的信号强度；其中，所述移动终端通过附加比特来反馈相位方向的调整，其中如果将相位校正的粒度N设置为2^m，则每一个相位校正需要m比特的反馈。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

接收所述多个协同站点发送的下行链路参考信号；

根据所述下行链路参考信号，确定针对所述多个协同站点中每一个的相位调整值和／或用于在所述多个协同站点进行最优预编码的预编码矩阵索引；

将所述相位调整值和／或所述预编码矩阵索引反馈到所述多个协同站点。

6.一种基站，包括：

相位加权单元，用于使用由移动终端所确定的相位调整值对数据信号进行加权处理，以使得所述移动终端能够将从多个协同站点接收到的数据信号进行合并，形成具有最大信号强度的合并信号；

基站收发单元，用于将经过加权处理的数据信号发送给所述移动终端；

其中，所述移动终端通过附加比特来反馈相位方向的调整，其中如果将相位校正的粒度N设置为2^m，则每一个相位校正需要m比特的反馈。

7.根据权利要求6所述的基站，还包括：

最优预编码单元，用于在使用所述相位调整值对数据信号进行加权之前，对所述数据信号进行最优预编码。

8.根据权利要求6或7所述的基站，其中，所述基站收发单元还用于向所述移动终端发送下行链路参考信号；

所述基站还包括：

信息提取单元，用于接收所述移动终端对所述下行链路参考信号的反馈，并从所述反馈中提取所述相位调整值和／或用于进行最优预编码的预编码矩阵索引。

9.一种移动终端，包括：

终端收发单元，用于接收并合并来自多个协同站点的数据信号，其中，所述数据信号在所述多个协同站点的每一个中使用对应的由所述移动终端所确定的相位调整值进行了加权处理，以使得合并后的信号具有最大的信号强度；

其中，所述移动终端通过附加比特来反馈相位方向的调整，其中如果将相位校正的粒度N设置为2^m，则每一个相位校正需要m比特的反馈。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其中，所述终端收发单元还用于接收所述多个协同站点发送的下行链路参考信号；

所述移动终端还包括：

相位确定单元，用于根据所述下行链路参考信号，确定针对所述多个协同站点中每一个的相位调整值；和／或

预编码确定单元，用于根据所述下行链路参考信号，确定用于在所述多个协同站点进行最优预编码的预编码矩阵索引。

11.一种协同多点传输***，包括根据权利要求6至8中任一项所述的基站、根据权利要求9或10所述的移动终端以及用于所述基站之间通信的回程。

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