專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)協(xié)作多點(diǎn)(Coordinated multipl印oint，CoMP)下行通信的方法和裝置。
背景技術(shù)：
協(xié)同多點(diǎn)傳輸技術(shù)(coordinated multipoint transmission/reception)將光纖 連接的天線站點(diǎn)協(xié)同在一起為用戶服務(wù)，由于相鄰的幾個(gè)天線站或節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)為一個(gè)用 戶服務(wù)，因而能夠提高小區(qū)邊緣CoMP用戶的數(shù)據(jù)速率。目前，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹饕獑栴}是基站的外界部分存在的干擾和覆蓋質(zhì)量下降 的問題，導(dǎo)致終端在切換區(qū)的性能較差。CoMP技術(shù)可以使幾個(gè)小區(qū)節(jié)點(diǎn)同時(shí)對(duì)小區(qū)結(jié)合部 分進(jìn)行覆蓋，以此來提高小區(qū)邊緣的性能。CoMP策略包括聯(lián)合處理(Joint Processing, JP)和協(xié)同調(diào)度/波束成形 (Coordinated Scheduling/Beamforming, CS/CB)。聯(lián)合處理是指數(shù)據(jù)在 CoMP協(xié)作集的各個(gè) 傳輸點(diǎn)均可用，即終端可以同時(shí)與多個(gè)天線點(diǎn)通信，這可以看作是軟合并宏分集技術(shù)的發(fā) 展。聯(lián)合處理又可以分為聯(lián)合傳輸(Joint Transmission)和動(dòng)態(tài)小區(qū)選擇(Dynamic Cell Selection)。協(xié)同調(diào)度/波束成形是指數(shù)據(jù)僅僅在服務(wù)小區(qū)傳輸點(diǎn)可利用，即系統(tǒng)根據(jù)終 端和多個(gè)天線之間的信道變化在多個(gè)天線點(diǎn)之間快速調(diào)度，可以看作是選擇性宏分集技術(shù) 的發(fā)展。這種方法實(shí)現(xiàn)簡單，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)影響小，但性能略差。在CoMP系統(tǒng)中，如何有效地避免協(xié)同小區(qū)邊緣的干擾并提高性能已成為非常關(guān) 鍵的問題。目前的研究中，可以采用預(yù)編碼矩陣指示器(PMI)協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)結(jié)合部分頻率 復(fù)用技術(shù)，通過PMI協(xié)調(diào)來犧牲小區(qū)中心位置用戶的自由調(diào)度來減少對(duì)邊緣位置用戶的干 擾。為了抑制聯(lián)合小區(qū)的干擾，也可以采用波束成形技術(shù)，每個(gè)簇內(nèi)的非服務(wù)節(jié)點(diǎn)基于最小 均方誤差(MMSE)標(biāo)準(zhǔn)來抑制小區(qū)用戶的本地同頻干擾，然而上述波束成形技術(shù)的設(shè)計(jì)復(fù) 雜度很高，開支很大。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的方法和裝置，以 降低協(xié)同區(qū)域內(nèi)的干擾，提高系統(tǒng)性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的方法，該方法包括劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶，并為所劃分的用戶劃分相應(yīng)的中心頻帶和邊緣 CoMP頻帶，為具有不同頻帶寬度的子載波分配功率。所述劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶的方法為計(jì)算每個(gè)小區(qū)中的用戶的信干噪比(SINR)，設(shè)定信干噪比的極限值SINRm，信干 噪比大于SINRm的用戶為中心用戶，信干噪比小于SINRm的用戶為邊緣CoMP用戶。劃分所述中心頻帶和邊緣CoMP頻帶的方法為
分別對(duì)中心用戶和邊緣CoMP用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到表明小區(qū)用戶負(fù)載的統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 根據(jù)所述小區(qū)用戶負(fù)載劃分所述中心頻帶和邊緣CoMP頻帶的子載波。所述分配功率的方法為使用預(yù)先分配的頻帶時(shí)為全功率；所述中心頻帶傳輸采用降功率； 所述邊緣CoMP頻帶采用全功率；當(dāng)邊緣CoMP用戶借用其它子載波時(shí)，相應(yīng)的邊緣 CoMP頻帶采用降功率。進(jìn)一步包括對(duì)邊緣CoMP用戶所對(duì)應(yīng)的邊緣子載波調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)置；和/或，應(yīng)用正交資源調(diào)度算法對(duì)不同子載波進(jìn)行分配。一種實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的裝置，該裝置包括用戶劃分單元、頻帶資源劃分單元、 功率分配單元；其中，所述用戶劃分單元，用于劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶，并將用戶劃分結(jié)果發(fā)送 給所述頻帶資源劃分單元；所述頻帶資源劃分單元，用于根據(jù)收到的用戶劃分結(jié)果為用戶劃分相應(yīng)的中心頻 帶和邊緣CoMP頻帶，并將頻帶資源劃分結(jié)果發(fā)送給所述功率分配單元；所述功率分配單元，用于根據(jù)收到的頻帶資源劃分結(jié)果為具有不同頻帶寬度的子 載波分配功率。所述用戶劃分單元，用于計(jì)算每個(gè)小區(qū)中的用戶的SINR，設(shè)定信干噪比的極限值SINRftK，信干噪比大于 SINRepg的用戶為中心用戶，信干噪比小于SINRepg的用戶為邊緣CoMP用戶。所述頻帶資源劃分單元，用于分別對(duì)中心用戶和邊緣CoMP用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到表明小區(qū)用戶負(fù)載的統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 根據(jù)所述小區(qū)用戶負(fù)載劃分所述中心頻帶和邊緣CoMP頻帶的子載波。所述功率分配單元，用于進(jìn)行如下功率分配使用預(yù)先分配的頻帶時(shí)為全功率；所述中心頻帶傳輸采用降功率；所述邊緣CoMP頻帶采用全功率；當(dāng)邊緣CoMP用戶借用其它子載波時(shí)，相應(yīng)的邊緣 CoMP頻帶采用降功率。該裝置進(jìn)一步包括載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元和/或正交資源調(diào)度單元；其中，所述載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元，用于對(duì)邊緣CoMP用戶所對(duì)應(yīng)的邊緣子載波調(diào)度 的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)置；所述正交資源調(diào)度單元，用于應(yīng)用正交資源調(diào)度算法對(duì)不同子載波進(jìn)行分配。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的方法和裝置，均可降低協(xié)同區(qū)域內(nèi)的干擾，提高系統(tǒng) 性能。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的流程圖；圖2a為本發(fā)明一實(shí)施例的頻帶資源劃分示意圖2b為本發(fā)明一實(shí)施例的小區(qū)頻帶規(guī)劃示意圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的頻帶資源優(yōu)先級(jí)調(diào)度順序示意圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的小區(qū)中心子載波調(diào)度方向示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的功率分配示意圖；圖6為本發(fā)明對(duì)中心用戶所受干擾的分析示意圖；
圖7a和圖7b為本發(fā)明對(duì)邊緣CoMP用戶所受干擾的分析示意圖；圖8為本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的裝置圖；圖9為小區(qū)用戶SINR的⑶F曲線分析示意圖；圖10為系統(tǒng)的平均頻譜效率的仿真示意圖；圖11為系統(tǒng)的頻譜效率和中斷概率的比較分析示意圖；圖12為小區(qū)吞吐量的比較分析示意圖；圖13為不同負(fù)載情況下吞吐量大小的比較分析示意圖。
具體實(shí)施例方式總體而言，可以如圖1所示執(zhí)行以下步驟步驟110 確定劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶的指標(biāo)和門限值，如采用SINR作 為劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶的指標(biāo)，并將門限值SINRftpg作為劃分中心用戶和邊緣 CoMP用戶的指標(biāo)和門限值。并且，根據(jù)所確定的指標(biāo)和門限值劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶。步驟120 劃分中心頻帶和邊緣CoMP頻帶。其中，邊緣CoMP頻帶又可以劃分為多 個(gè)部份以分別應(yīng)用于不同的小區(qū)。具體的頻帶劃分可以根據(jù)各小區(qū)負(fù)載的比例大小確定。步驟130 對(duì)邊緣子載波調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)置，如針對(duì)不同小區(qū)的邊緣子 載波設(shè)置不同的調(diào)度優(yōu)先級(jí)順序。這樣，不同小區(qū)邊緣對(duì)于同一子載波的調(diào)度順序是不同 的，可以有效避免子載波的重疊使用。步驟140 應(yīng)用正交資源調(diào)度算法，將不同資源塊的子載波按照一定的順序進(jìn)行 分配，盡量使得小區(qū)的剩余子載波在臨近小區(qū)是正交的。步驟150 為具有不同頻帶寬度的子載波分配相應(yīng)的功率，在分配功率時(shí)區(qū)分全 功率和降功率。為具有不同頻帶寬度的子載波所分配的功率通常是不同的。除了以上操作之外，還可以及時(shí)收集小區(qū)的負(fù)載狀態(tài)信息，并根據(jù)負(fù)載狀態(tài)信息 及時(shí)更新子載波分配情況，之后可以返回步驟110。需要說明的是，可以在每個(gè)小區(qū)中劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶，針對(duì)中心用戶 由節(jié)點(diǎn)單獨(dú)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，各小區(qū)的節(jié)點(diǎn)之間并不存在信息交互。為了提高邊緣CoMP用戶 的SINR，可以由幾個(gè)小區(qū)的節(jié)點(diǎn)協(xié)同對(duì)邊緣CoMP用戶進(jìn)行CoMP傳輸，子載波的分配也是由 幾個(gè)小區(qū)的節(jié)點(diǎn)共同決定的。一般情況下，可以采用將頻帶劃分成中心頻帶和邊緣頻帶正 交的軟頻率復(fù)用方案。所有小區(qū)的中心復(fù)用中心頻帶的資源，復(fù)用因子為1。邊緣頻帶則可 以劃分成幾部分并由不同的邊緣CoMP用戶調(diào)用，某些不相鄰小區(qū)的邊緣CoMP用戶可以復(fù) 用同一資源，復(fù)用因子在1和3之間。中心頻帶和邊緣頻帶的劃分是根據(jù)各個(gè)小區(qū)使用相應(yīng)資源的負(fù)載比例決定的，如確定負(fù)載最重的小區(qū)的中心用戶數(shù)和負(fù)載最重的小區(qū)的邊緣CoMP用戶數(shù)的比，對(duì)子載 波的分配充分考慮負(fù)載平衡。不同小區(qū)的邊緣CoMP用戶對(duì)于子載波的調(diào)用可以按照不同的的優(yōu)先級(jí)順序，這 樣可以最大程度的避免相鄰小區(qū)的用戶對(duì)同一資源的調(diào)用，減少邊緣CoMP用戶的干擾。中心用戶在使用中心頻帶時(shí)可以采用降功率傳輸方式；邊緣CoMP用戶在調(diào)度優(yōu) 先級(jí)最高的頻帶時(shí)可以采用全功率傳輸方式，但在調(diào)用優(yōu)先級(jí)低的頻帶時(shí)則需要采用降功 率傳輸方式以消除干擾。具體而言，需要考慮如何對(duì)小區(qū)的頻帶進(jìn)行有效地動(dòng)態(tài)劃分，使得臨近小區(qū)用戶 頻帶盡量不重疊，又能滿足每個(gè)用戶對(duì)子載波的需求，既減少了干擾的同時(shí)又不影響用戶 對(duì)子載波的使用，提高邊緣CoMP用戶的通信性能。參見圖2，其中的圖2(a)表示整個(gè)可用的頻帶資源，可以采用中心頻帶資源和邊 緣頻帶資源正交的軟頻率復(fù)用方案，即將每個(gè)小區(qū)的子載波分為中心載波和邊緣子載波兩 部分。其中，中心子載波的頻率復(fù)用因子為1，由所有小區(qū)的中心用戶共同使用，邊緣子載波 的復(fù)用因子在1和3之間，由邊緣CoMP用戶使用。這樣，由于邊緣CoMP用戶的頻帶復(fù)用率 低，因此用戶受到來自邊緣CoMP區(qū)域內(nèi)相鄰小區(qū)的同頻干擾少，邊緣性能得到提高。圖2(b)顯示的是19個(gè)小區(qū)的六邊形蜂窩系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。在系統(tǒng)中，每個(gè)小區(qū) 中有一個(gè)基站，基站位于小區(qū)的中心位置。每個(gè)基站的上層節(jié)點(diǎn)包括1個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)控制器 (Radio Network Controller, RNC)用于收發(fā)數(shù)據(jù)的控制信息。劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶時(shí)，當(dāng)全部采用邊緣CoMP用戶的時(shí)候，所有用戶的 SINR雖然可能會(huì)提高，但是對(duì)于本身SINR就比較高的中心用戶來說并不能給系統(tǒng)帶來較 好的增益，反而產(chǎn)生了反效果，所以中心用戶沒有必要進(jìn)行CoMP傳輸，只進(jìn)行單獨(dú)傳輸即 可。中心用戶和邊緣CoMP用戶的劃分是以用戶的SINR作為劃分指標(biāo)的，如計(jì)算每個(gè)小區(qū) 中的用戶的SINR，設(shè)定信干噪比的極限值SINRftpg，信干噪比大于這個(gè)極限值的用戶稱為中 心用戶，小于這個(gè)極限值的用戶為邊緣CoMP用戶。在實(shí)際應(yīng)用中，可以設(shè)第η個(gè)小區(qū)中的第k個(gè)用戶分配到子載波j的信道增益為
9(d) 其中，q(d)，Si,,,K(Cl)i,j分別為距離d的路徑損耗，陰影效應(yīng)和快衰落損耗。用戶 i的接收信干噪比SINR可以表示為其中，Ntl指白高斯噪聲(AWGN)的功率，Pj是使用第j塊子載波的傳輸功率；Y為 干擾小區(qū)，P為干擾小區(qū)的發(fā)射功率。根據(jù)信道信息和自適應(yīng)編碼調(diào)制方式(AMC)提供的 信道狀況作為依據(jù)，估計(jì)用戶SINR的極限值，傳輸周期為6ms。即算法為IF SINRk, j,n> SINRepg, mode = 1 ；即模式為1的用戶為中心用戶，基站直傳數(shù)據(jù)；ELSE mode = 2 ；即模式為2的用戶為中心用戶，進(jìn)行CoMP協(xié)作傳輸；ENDIF在進(jìn)行頻帶資源的劃分時(shí)，可以如圖2(a)所示將整個(gè)頻帶資源劃分成兩個(gè)主要部分中心頻帶A和邊緣CoMP頻帶B、C和D。整個(gè)頻帶的子載波數(shù)為N = 64，總帶寬為W。 所有小區(qū)中心用戶復(fù)用α比例的中心頻帶Α，復(fù)用因子為1 ;Β子載波用于小區(qū)1的邊緣 CoMP用戶，小區(qū)2、4、6的邊緣CoMP用戶共同復(fù)用C部分子載波，而小區(qū)3、5、7的邊緣CoMP 用戶共同復(fù)用D部分子載波。上述四部份子載波的多少是根據(jù)小區(qū)用戶的負(fù)載來劃分的，如分別對(duì)中心用戶 和邊緣CoMP用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到表明小區(qū)用戶負(fù)載的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)小區(qū)用戶負(fù)載劃分中 心頻帶和邊緣CoMP頻帶的子載波。這樣分別對(duì)多個(gè)(如7個(gè))小區(qū)的中心用戶數(shù)和邊緣 CoMP用戶數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以確定負(fù)載的比例和子載波分配。在分配子載波時(shí)，按照比例公平 算法對(duì)小區(qū)中的用戶進(jìn)行子載波的分配，分配過程中按某一方向順序進(jìn)行調(diào)度，這樣可以 保證用戶分配的公平性又能減少用戶間的干擾。如圖2(a)中所示四部份所占的比例分別 為α + (β 祁 2+β 3) = 1 ；其中，α，β β 2，β 3的大小是由小區(qū)的負(fù)載狀況決定的。如
aMc其中，Μ。為所有小區(qū)中心中負(fù)載最多小區(qū)的用戶數(shù)，Me = MJMJMx, M1為小區(qū)1的 邊緣CoMP用戶數(shù)，小區(qū)3、5、7的邊緣最大用戶數(shù)Μ。= max (M3, M5, M7)；小區(qū)2、4、6邊緣最 大用戶數(shù)的邊緣最大用戶數(shù)Mx = max (M2, M4, M6)。進(jìn)行邊緣子載波調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序設(shè)置的目的在于避免邊緣CoMP用戶的同頻干 擾。邊緣CoMP用戶對(duì)子載波調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序如圖3所示，即各個(gè)小區(qū)邊緣CoMP用戶優(yōu) 先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高的頻帶，這樣不同小區(qū)的對(duì)同一頻帶的調(diào)度順序是不同的，重疊的概率會(huì) 降低，有助于抑制干擾。小區(qū)1的邊緣CoMP用戶優(yōu)先調(diào)度B部分的頻帶，當(dāng)頻帶資源不足 時(shí)，可以考慮調(diào)度C和D部份的頻帶，優(yōu)先級(jí)依次降低?；谡毁Y源調(diào)度算法，能夠?qū)ψ虞d波的調(diào)度按照一定的方向順序進(jìn)行，可以最 大程度的避免子載波的重疊。如圖4所示，小區(qū)1的用戶在調(diào)用剩余中心子載波時(shí)，按照從 左向右的方向調(diào)用；這樣，如果子載波有剩余，那么剩余的子載波也是在中心部分的右邊。 小區(qū)3、5、7的用戶調(diào)用中心子載波時(shí)可以按照從中間向兩邊的方向調(diào)度，這樣剩余子載波 就在中心部分的兩端。而小區(qū)2、4、6調(diào)用中心子載波時(shí)可以從右向左調(diào)度，這樣就會(huì)剩余 中心部分左側(cè)的子載波。這種調(diào)度可以盡量避免預(yù)分配子載波與借用后子載波的重疊?？梢杂胇心e{0，l淶表示子載波分配的二進(jìn)制變量。當(dāng)值為1時(shí)，表明分配給第i
個(gè)用戶的子載波為中心的第j個(gè)子載波；當(dāng)<^^ =1表明分配給第i個(gè)用戶的子載波為邊
)
緣的第j個(gè)子載波。中心子載波和邊緣子載波通常是正交的，即(:Φ 、η Ccomp = {}。在進(jìn)行功率分配時(shí)，有關(guān)功率分配的各參數(shù)可以表示為
^center ((\ ι)xU eI0'1), i = ι... Mk, j=l …N;
MkΣ
i=l · 其中，Ra是能提供用戶i的最小數(shù)據(jù)速率。關(guān)于系統(tǒng)吞吐量的大小為 其中，X表示由基站的調(diào)度器調(diào)度的用戶i到達(dá)時(shí)間T的系統(tǒng)吞吐量大小。X^ 和<^表示由調(diào)度器在時(shí)間t時(shí)刻分別對(duì)中心和邊緣子載波的調(diào)度。當(dāng)各個(gè)小區(qū)確定了中心用戶和邊緣CoMP用戶的子載波后，就可以確定在各個(gè)子 載波上的傳輸功率，中心用戶在使用中心頻帶A時(shí)采用降功率傳輸數(shù)據(jù)，邊緣CoMP用戶在 使用扇區(qū)預(yù)先分配的頻帶時(shí)采用全功率傳輸數(shù)據(jù)，而當(dāng)借用中心部分或其它扇區(qū)的頻帶資 源時(shí)最好采用降功率的傳輸方式，這樣可以避免用戶間的干擾。圖5所示為各小區(qū)使用不同頻帶的功率分配情況，在使用預(yù)先分配的頻帶時(shí)是全 功率P發(fā)射，由于邊緣CoMP用戶可以借用中心用戶剩余的頻帶，為了避免中心用戶與邊緣 CoMP用戶使用同一頻帶，所有中心頻帶A傳輸采用降功率，既不會(huì)影響覆蓋也能夠避免中 心用戶與邊緣CoMP用戶使用同頻帶所產(chǎn)生的干擾。如小區(qū)1的中心用戶在使用A頻帶 資源時(shí)采用降功率(如P/2)傳輸數(shù)據(jù)；小區(qū)1的邊緣CoMP用戶使用頻帶B時(shí)，傳輸功率 為全功率P ；當(dāng)小區(qū)1的邊緣CoMP用戶使用子載波A、C或D時(shí)，為了減少臨近小區(qū)的邊緣 CoMP用戶的干擾，通常采用降功率(如P/2)傳輸。即在完成上述操作后，可以針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用場景進(jìn)行干擾分析。如圖6所示的一跳 用戶干擾分析中心節(jié)點(diǎn)的用戶與基站的通信是直傳的，調(diào)度的是中心子載波，用戶i接收 來自基站(BS)的接收功率可以表示為 其中，為第k個(gè)小區(qū)的基站的發(fā)射功率，G^為用戶i和它的服務(wù)基站之間的信
道增益。由于每個(gè)小區(qū)中心使用相同的子載波，所以小區(qū)1的中心用戶所受的干擾主要來 自臨近18個(gè)小區(qū)中心的同頻干擾 其中，為小區(qū)1中的第i個(gè)用戶與第j個(gè)小區(qū)在中心子載波b上的信道增益。所以小區(qū)中心用戶的SINR可以表示為 其中，Ntl Af為AWGN在帶寬Af上的噪聲功率。針對(duì)邊緣CoMP用戶的干擾分析如圖7所示。其中，圖7(a)為原有3扇區(qū)的子載波分配方案下的干擾分析，主小區(qū)1的扇區(qū)1的邊緣CoMP用戶的子載波調(diào)度是由小區(qū)1，2， 3的基站協(xié)同決定的，所受的干擾則來自所有使用同頻資源的小區(qū)基站，即協(xié)同小區(qū)外的所 有基站，所以用戶i的接收功率為 其中，GG為用戶i接收第1個(gè)小區(qū)的基站邊緣子載波的信道增益。用戶i所接收到的干擾功率為 扇區(qū)1中邊緣CoMP用戶i的SINR為 圖7(b)為動(dòng)態(tài)分配模型的用戶干擾分析。其中，小區(qū)1的扇區(qū)1的邊緣CoMP用 戶接收來自小區(qū)1，3的基站協(xié)同傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，所受的干擾則主要來自外圈的干擾，干擾小 區(qū)主要是小區(qū)8，10，12，14，16，18。邊緣CoMP用戶i的接收功率可以表示為 用戶i所接收到的干擾功率為 所以邊緣CoMP用戶的SINR為 需要說明的是，在實(shí)際的移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在很多用戶，用戶可能某一時(shí)刻在小 區(qū)1而另一時(shí)刻會(huì)移動(dòng)到其它小區(qū)，或者從小區(qū)邊緣移動(dòng)到小區(qū)中心，因此小區(qū)的負(fù)載是 在變化的。因此可以對(duì)圖1中的具體設(shè)置進(jìn)行一定的調(diào)整，所述調(diào)整可以根據(jù)現(xiàn)有的負(fù)載 情況的比例進(jìn)行，相應(yīng)的頻帶資源也會(huì)得到相應(yīng)調(diào)整以滿足新的信道狀態(tài)的要求?？梢曰趫D2所示的系統(tǒng)進(jìn)行仿真。仿真平臺(tái)采用的是宏小區(qū)的參考系統(tǒng)，地理 模型則采用19個(gè)小區(qū)的卷繞技術(shù)。所有小區(qū)中的用戶數(shù)相同。系統(tǒng)在主小區(qū)內(nèi)有不均勻 的用戶分布，用戶位置的產(chǎn)生采用距離和方向角形式，用戶到基站的距離服從高斯分布，方 向角均勻分布在W，2ji]上。頻率選擇性信道模型由6個(gè)相互獨(dú)立的瑞利多徑組成，擁有 指數(shù)衰減分布。將本發(fā)明的模型與現(xiàn)有技術(shù)的模型進(jìn)行比較時(shí)，仿真參數(shù)如表1所示。
仿真參數(shù)Γ Ε
19個(gè)小區(qū)3個(gè)扇區(qū)的六邊形模型 表1通常，用戶與基站間距離均值與小區(qū)半徑之比r變化范圍為0. 1到1. 0，間隔為 0. 1。當(dāng)系統(tǒng)級(jí)平臺(tái)采用基于路徑損耗的用戶接入策略時(shí)，具體路損模型如下式所示r = Brgmini (PLi (d)}；其中，PLi(Cl)為第i條可選節(jié)點(diǎn)基站到用戶的路徑損耗采用Okumura-Hata的非視 距模型，表達(dá)式如下Pl (dB) = 34. 6078+35. 74351gd+o ；其中，d為發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的距離，σ代表陰影衰落，服從標(biāo)準(zhǔn)差為8. OdB的 對(duì)數(shù)正態(tài)分布；且本系統(tǒng)中小尺度衰落為頻率選擇性衰落。表2描述了使用AMC時(shí)接收SINR和頻譜效率的關(guān)系。在系統(tǒng)級(jí)仿真中，根據(jù)所得 到的SINR，通過查表2以得到頻譜效率。
表2假設(shè)對(duì)于主小區(qū)的用戶i，查表得到的頻譜效率為SE，總用戶數(shù)為Mu，對(duì)于全緩 沖(full-buffer)業(yè)務(wù)模式下的頻譜效率可以采用如下計(jì)算方法
D
CU _ totalwmZ.
5其中，Rt。tal為小區(qū)內(nèi)正確接收的總吞吐量，W為系統(tǒng)帶寬。中斷概率的定義為SINR 低于某一極限SINR極限的概率，可以表示為Pout = Pr (SINRi(SINI^g)；其中，SINR極限可以定義為表中的最小信干噪比值4dB。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證上述操作能夠順利進(jìn)行，可以進(jìn)行如圖8所示的設(shè)置。參 見圖8，圖8為本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的裝置圖，該裝置包括相連的用戶劃分 單元、頻帶資源劃分單元、載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元、正交資源調(diào)度單元、功率分配單元。在具體應(yīng)用時(shí)，用戶劃分單元可以進(jìn)行涉及劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶的操 作，并將用戶劃分結(jié)果發(fā)送給頻帶資源劃分單元；由頻帶資源劃分單元為不同的用戶劃分 相應(yīng)的中心頻帶和邊緣CoMP頻帶，并將頻帶劃分結(jié)果發(fā)送給載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元；由 載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元對(duì)邊緣子載波調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)置，并將設(shè)置結(jié)果發(fā)送給 正交資源調(diào)度單元；由正交資源調(diào)度單元應(yīng)用正交資源調(diào)度算法，將不同資源塊的子載波 按照一定的順序進(jìn)行分配，盡量使得小區(qū)的剩余子載波在臨近小區(qū)是正交的，并將正交資 源調(diào)度結(jié)果發(fā)送給功率分配單元；由功率分配單元為具有不同頻帶寬度的子載波分配不同 的功率。需要說明的是，載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元以及正交資源調(diào)度單元所執(zhí)行的操作能 夠使本發(fā)明的效果更加突出，但并不是必須的。在沒有設(shè)置這兩個(gè)單元中的一個(gè)甚至兩個(gè) 的情況下，頻帶資源劃分單元可以和功率分配單元通過載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元或正交資 源調(diào)度單元相連，或者直連。只要所設(shè)置的各單元能夠順利完成各自所應(yīng)執(zhí)行的相應(yīng)操作 即可。上述各單元所能執(zhí)行的操作已在前述流程中詳細(xì)描述，在此不再贅述?；谝陨纤黾夹g(shù)內(nèi)容，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的技術(shù)效果能夠通過圖9至圖 13得到體現(xiàn)。圖 9 為小區(qū)用戶的 SINR 的累計(jì)分布函數(shù)(cumulative distribution function, ⑶F)曲線。從圖中可以看出邊緣CoMP用戶采用CoMP傳輸比無CoMP傳輸?shù)男阅芤茫@是 因?yàn)樾^(qū)之間的協(xié)同傳輸可以增大邊緣CoMP用戶的接收功率，提高小區(qū)的覆蓋。并且本發(fā) 明的CoMP子載波分配算法比現(xiàn)有技術(shù)的分配算法優(yōu)越，因?yàn)閷?duì)CoMP邊緣區(qū)域進(jìn)行了有效 地動(dòng)態(tài)子載波分配并合理地選擇了協(xié)同小區(qū)，因而降低了邊緣CoMP用戶之間的沖突，提高了性能。圖10為系統(tǒng)的平均頻譜效率的仿真圖，從圖中可以看出隨著用戶離基站距離越 來越遠(yuǎn)，小區(qū)的頻譜效率明顯下降。因?yàn)殡S著距離的增大，因路徑損耗等帶來的信號(hào)干擾 就增大，使得SINR下降。現(xiàn)有技術(shù)的分配模型對(duì)頻帶的劃分只是靜態(tài)的，并沒有考慮小區(qū) 的負(fù)載和信道條件，選擇的協(xié)同小區(qū)僅僅為鄰近小區(qū)，并沒有有效地解決邊緣CoMP用戶的 干擾問題。而本發(fā)明的動(dòng)態(tài)的頻帶子載波分配方案將子載波 分成相互正交的多份(如四 份)，在邊緣劃分扇區(qū)，不同的協(xié)同基站只為某一扇區(qū)用戶提供協(xié)同數(shù)據(jù)；并且，在協(xié)同的 過程中為了減少干擾，主子載波和輔子載波采用不同的功率傳輸；再有，子載波的分配是根 據(jù)信道狀態(tài)條件分配的，使得子載波得以充分利用，頻譜效率明顯提高。圖11體現(xiàn)了系統(tǒng)的頻譜效率和中斷概率的在不同模型下的比較，從圖中可以看 出的動(dòng)態(tài)的四頻帶的子載波分配算法比靜態(tài)的分配算法的頻譜效率提高了大約7.8%，采 用邊緣節(jié)點(diǎn)的CoMP傳輸?shù)哪Ｐ捅葻oCoMP傳輸大大降低了中斷的概率，這都得益于SINR的 巨大改善。與無CoMP相比，CoMP方案下幾個(gè)小區(qū)基站的協(xié)同傳輸，增大了邊緣CoMP用戶 的接收功率，使得用戶的SINR提高，大大減少了中斷。動(dòng)態(tài)CoMP方案對(duì)協(xié)同小區(qū)進(jìn)行選擇 并有效進(jìn)行頻率規(guī)劃，使得邊緣CoMP用戶的臨近小區(qū)干擾下降，中斷概率比現(xiàn)有技術(shù)的對(duì) 比方案更低。圖12體現(xiàn)了三種模型的小區(qū)吞吐量的比較，具體比較不同小區(qū)半徑下的小區(qū)吞 吐量的大小。隨著小區(qū)半徑的增加，雖然減少了小區(qū)之間的干擾，但是增加了路徑損耗；在 小區(qū)半徑1. 5km之內(nèi)CoMP動(dòng)態(tài)方案根據(jù)負(fù)載和信道信息進(jìn)行的動(dòng)態(tài)子載波分配和協(xié)同小 區(qū)的選擇，使得小區(qū)邊緣CoMP用戶之間的干擾減小，因此吞吐量明顯提高。圖13體現(xiàn)了不同負(fù)載情況下的吞吐量大小的比較，從圖中可以看出，在負(fù)載數(shù)非 常少的情況下，協(xié)同傳輸?shù)挠绊懖⒎悄敲疵黠@；而隨著負(fù)載的變化，對(duì)于非CoMP模型來說， 一些邊緣負(fù)載并不能達(dá)到理想傳輸。所以隨著負(fù)載數(shù)的增加，本發(fā)明協(xié)同傳輸?shù)男Ч捅?非CoMP效果好很多。本發(fā)明方案可以采用比例公平調(diào)度和子載波的有效分配，在負(fù)載多的 情況下更能體現(xiàn)用戶分集增益。綜上所述可見，無論是方法還是裝置，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的技術(shù)，均可以 有效降低協(xié)同區(qū)域內(nèi)的干擾，提高系統(tǒng)性能。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種實(shí)現(xiàn)協(xié)作多點(diǎn)CoMP下行通信的方法，其特征在于，該方法包括劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶，并為所劃分的用戶劃分相應(yīng)的中心頻帶和邊緣CoMP頻帶，為具有不同頻帶寬度的子載波分配功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶的方 法為計(jì)算每個(gè)小區(qū)中的用戶的信干噪比SINR，設(shè)定信干噪比的極限值SINRftK，信干噪比大 于SINRftK的用戶為中心用戶，信干噪比小于SINRftK的用戶為邊緣CoMP用戶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，劃分所述中心頻帶和邊緣CoMP頻帶的方 法為分別對(duì)中心用戶和邊緣CoMP用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到表明小區(qū)用戶負(fù)載的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù) 所述小區(qū)用戶負(fù)載劃分所述中心頻帶和邊緣CoMP頻帶的子載波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配功率的方法為使用預(yù)先分配的頻帶時(shí)為全功率；所述中心頻帶傳輸采用降功率；所述邊緣CoMP頻帶采用全功率；當(dāng)邊緣CoMP用戶借用其它子載波時(shí)，相應(yīng)的邊緣 CoMP頻帶采用降功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括對(duì)邊緣CoMP用戶所對(duì)應(yīng)的邊緣子載波調(diào)度的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)置；和/或，應(yīng)用正交資源調(diào)度算法對(duì)不同子載波進(jìn)行分配。
6.一種實(shí)現(xiàn)CoMP下行通信的裝置，其特征在于，該裝置包括用戶劃分單元、頻帶資源 劃分單元、功率分配單元；其中，所述用戶劃分單元，用于劃分中心用戶和邊緣CoMP用戶，并將用戶劃分結(jié)果發(fā)送給所 述頻帶資源劃分單元；所述頻帶資源劃分單元，用于根據(jù)收到的用戶劃分結(jié)果為用戶劃分相應(yīng)的中心頻帶和 邊緣CoMP頻帶，并將頻帶資源劃分結(jié)果發(fā)送給所述功率分配單元；所述功率分配單元，用于根據(jù)收到的頻帶資源劃分結(jié)果為具有不同頻帶寬度的子載波 分配功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述用戶劃分單元，用于計(jì)算每個(gè)小區(qū)中的用戶的SINR，設(shè)定信干噪比的極限值SINRftK，信干噪比大于SINR極 限的用戶為中心用戶，信干噪比小于SINRftK的用戶為邊緣CoMP用戶。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述頻帶資源劃分單元，用于分別對(duì)中心用戶和邊緣CoMP用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到表明小區(qū)用戶負(fù)載的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù) 所述小區(qū)用戶負(fù)載劃分所述中心頻帶和邊緣CoMP頻帶的子載波。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述功率分配單元，用于進(jìn)行如下功率分配使用預(yù)先分配的頻帶時(shí)為全功率；所述中心頻帶傳輸采用降功率；所述邊緣CoMP頻帶采用全功率；當(dāng)邊緣CoMP用戶借用其它子載波時(shí)，相應(yīng)的邊緣 CoMP頻帶采用降功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括載波調(diào)用 優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元和/或正交資源調(diào)度單元；其中，所述載波調(diào)用優(yōu)先級(jí)執(zhí)行單元，用于對(duì)邊緣CoMP用戶所對(duì)應(yīng)的邊緣子載波調(diào)度的優(yōu) 先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)置；所述正交資源調(diào)度單元，用于應(yīng)用正交資源調(diào)度算法對(duì)不同子載波進(jìn)行分配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)協(xié)作多點(diǎn)下行通信的方法和裝置，均可劃分中心用戶和邊緣協(xié)作多點(diǎn)用戶，并為所劃分的用戶劃分相應(yīng)的中心頻帶和邊緣協(xié)作多點(diǎn)頻帶，為具有不同頻帶寬度的子載波分配功率。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)協(xié)作多點(diǎn)下行通信的方法和裝置，均可降低協(xié)同區(qū)域內(nèi)的干擾，提高系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04W72/12GK101868017SQ20101020745
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者張禹強(qiáng), 張鴻濤, 王曉湘, 鄭立芝 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司