LTE-A中協(xié)同多點(diǎn)傳輸?shù)穆?lián)合處理預(yù)編碼方法

摘要:協(xié)同多點(diǎn)傳輸(CoMP)是圍繞LTE-A的目標(biāo)而提出的通過基站內(nèi)不同遠(yuǎn)程射頻單元(RRU)協(xié)作、基站和其所屬中繼協(xié)作和基站間協(xié)作等多種多點(diǎn)協(xié)作方式，減小小區(qū)邊緣干擾、提高小區(qū)邊緣頻譜效率、增加有效覆蓋的技術(shù)措施。CoMP中的聯(lián)合處理技術(shù)(JP)對(duì)系統(tǒng)性能的提升最大，JP對(duì)性能提升的主要途徑是基于信道信息的預(yù)編碼技術(shù)。在不同的CoMP場(chǎng)景下，各種預(yù)編碼方式各有優(yōu)劣。越來越多的研究更集中于從壓縮反饋量和優(yōu)化碼本設(shè)計(jì)兩個(gè)角度來實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼的優(yōu)化。

關(guān)鍵字:預(yù)編碼；聯(lián)合處理；協(xié)同多點(diǎn)傳輸；信道信息反饋

英文摘要:Coordinated Multi-Point (CoMP) transmission/reception is an efficient way to reduce inter-cell interference, improve the spectrum efficiency and coverage in LTE-A system, through Remote Radio Unit (RRU), base station or relay cooperation. Compared with other CoMP technologies, Joint Processing (JP), which carries out precoding based on channel information, can achieve the biggest system performance gain. Different precoding methods are suitable for different CoMP scenarios. Recently, more and more research concentrates on feedback compression and coded book optimization in CoMP precoding.

英文關(guān)鍵字:precoding; joint processing; CoMP transmission; channel information feedback

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(“973”計(jì)劃)課題(2007CB307101、2007CB307106)

在LTE標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)中，協(xié)同多點(diǎn)傳輸(CoMP)是一種重要的技術(shù)，其核心思想是通過多點(diǎn)協(xié)作，構(gòu)成虛擬多輸入多輸出(VMIMO)，以提升小區(qū)邊緣性能。協(xié)同多點(diǎn)傳輸有基站內(nèi)不同遠(yuǎn)程射頻單元(RRU)協(xié)作、基站和其所屬中繼協(xié)作和基站間協(xié)作等多種方式。各種不同的協(xié)同多點(diǎn)傳輸方式的實(shí)現(xiàn)均基于以下兩個(gè)條件：

(1)協(xié)作點(diǎn)之間的信息共享(包括到用戶設(shè)備的部分或全部信道狀態(tài)信息，在某些協(xié)作方式下還要求共享到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信息)。

(2)聯(lián)合資源分配/調(diào)度。

在3GPP RAN1第57次會(huì)議上，各廠商一致通過了在協(xié)同多點(diǎn)傳輸(CoMP)技術(shù)中可能采用以下3種反饋策略[1]：

顯式信道狀態(tài)/統(tǒng)計(jì)信息反饋；

隱式信道狀態(tài)/統(tǒng)計(jì)信息反饋，如：信道質(zhì)量指示(CQI)、預(yù)編碼矩陣指示(PMI)、秩指示(RI)；

在TDD模式中利用信道互異性基于上行的探測(cè)參考信號(hào)(SRS)信號(hào)估計(jì)得到下行的信道狀態(tài)信息。

對(duì)于各種不同的反饋方法，相應(yīng)的有不同的預(yù)編碼方式。

按共享信息的程度不同，CoMP可以分為聯(lián)合處理(JP)和協(xié)作波束成型(CBF)兩種方式。其中CBF要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間共享用戶設(shè)備(UE)的信道狀態(tài)信息；JP要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間共享UE的信道狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)信息。

由于基于JP的多用戶協(xié)作多點(diǎn)傳輸(CoMP-MU)方式能夠獲得更大的性能提升，本文主要研究一個(gè)室內(nèi)基帶處理單元(BBU)+多個(gè)RRU場(chǎng)景中JP方式下的CoMP-MU預(yù)編碼方法。

1 系統(tǒng)模型

CoMP系統(tǒng)中，聯(lián)合預(yù)編碼可以通過同一個(gè)BBU中多個(gè)RRU的以集中化的方式來完成。這些協(xié)作的RRU被叫做“CoMP-RRU”，為一個(gè)使用相同時(shí)頻資源塊的UE組服務(wù)。CoMP-RRU用聯(lián)合信號(hào)預(yù)編碼來減少小區(qū)間干擾，以提高系統(tǒng)頻譜效率，特別是邊緣用戶的吞吐率。

假設(shè)每一個(gè)RRU有n t個(gè)發(fā)送天線，每一個(gè)UE有n r個(gè)接收天線。一個(gè)CoMP-RRU由M 個(gè)協(xié)作RRU組成，這M個(gè)協(xié)作RRU為M 個(gè)使用相同時(shí)頻資源塊的UE服務(wù)。下行鏈路中，這M 個(gè)協(xié)作RRU和M 個(gè)UE可以形成一個(gè)虛擬(Mn r )×(Mn t )的MIMO系統(tǒng)，如圖1所示。

UE組中第n個(gè)載波上從CoMP-RRU到第u個(gè)用戶的信道矩陣表示為Hu[n ]=Gu[n ]Fu[n ]，其中，Gu[n ]是一個(gè)n t×(Mn r )維矩陣代表歸一化的復(fù)信道增益，F(xiàn)u[n ]是一個(gè)(Mnt ×Mn t )的對(duì)角矩陣，表達(dá)式為：

其中Pu,i [n ]=Ptxu[n ]×Pathlossu,i×Shadowingu,i    (1≤i≤Mnt )是第u 個(gè)UE從第i 個(gè)發(fā)送天線的接收到的信號(hào)的平均功率。

因此，這個(gè)協(xié)作(Mn r )×(Mn t )虛擬MIMO系統(tǒng)第n 個(gè)載波上的復(fù)合信道矩陣表示為：

第n個(gè)載波上對(duì)于第u個(gè)UE的數(shù)據(jù)矢量為：

其中，l 代表第u 個(gè)UE的層數(shù)。

第u 個(gè)UE的數(shù)據(jù)矢量的聯(lián)合預(yù)編碼矩陣表示為Bu[n ]∈(Mn t×l )，CoMP-RRU的發(fā)送矢量由下式給出：