同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法
专利名称：同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及ー种同构网络中基于有限反馈的多点协作调度协作波束成形、局域LTE-A系统中有限反馈下的多点协作传输的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法。
背景技术：
传统的无线蜂窝网络是ー个干扰受限的系统。虽然多入多出(MMO :MultipleInput Multiple Output)技术在单小区中可以有效提高系统容量,然而在频率复用的蜂窝环境中由于存在严重的小区间干扰(ICI Inter-cell Interference)导致系统性能下降， 尤其是小区边缘的用户由于遭受严重的ICI无法得到良好的服务。另ー方面，随着通信技术的发展，用户业务日益多祥化，并且不断提出了新的更高的性能要求。面对各小区单独处理不能有效解决小区边界干扰导致频谱效率低和不能满足业务需求的现状，第三代合作伙伴项目(3GPP :the 3rd Generation Partnership Pro ject)等组织提出了 多小区协作 CoMP技术。其原理是通过不同小区间的协同传输避免、抑制或消除来自邻小区的同频干扰(CCI Co-channel Interference),从而有效提高整个系统以及边缘用户的频谱效率。根据各协作节点的信息共享程度，CoMP可以分为两种传输模式，即联合处理(JP Joint Processing)和协作调度/协作波束成形(CS/CB Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming)。在JP模式下，用户由多个发射节点(BS Base Station)共同服务，通过提高用户接收信号质量来保证性能优势。然而这种方式需要各发射节点之间共享用户数据(Data)、所有信道状态信息(CSI ChanneI State information),通过动态交互确定调度决策和发射权重，带来了很大的系统开销以及backhaul的承重负担，实现复杂度较大。在CS/CB模式下，用户只由主发射节点(Serving-cell)服务，如图I所示，各发射节点通过协作选择相互间干扰较小的一组用户，通过充分利用空间的分离性，各节点协调发送信号波束的方向，从而有效地避免或降低小区间干扰，提高系统性能。这种方式下各节点只需要共享部分CSI和调度信息，降低了系统开销和backhaul的负担，比JP易于实现。无论是在JP还是CS/CB模式下，发射端获得的CSI会极大地影响系统性能，。当发端有完美信道信息时，多节点通过协作可以选择信道质量好且相互间干扰小的ー组用户，并通过迫零(ZF Zeroforcing)或块对角(BD Block Diagonalization)等易于实现的线性预编码技术消除或降低用户间和小区间干扰，从而提高系统性能。然而在实际的FDD (Frequency Division Duplex)系统中，上行反馈链路是容量受限的,姆个用户只反馈有限的信息，BS只能获得部分信道信息，S卩有限反馈系统，其模型如图2所示，这将导致系统性能的下降。
发明内容
本发明的目的g在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本发明的目的在于提出一种提高同构网络反馈效率、降低系统开销的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法。为达到上述目的，本发明实施例提出了同构网络系统中有限反馈下的多点协作传输方法，所述同构网络系统包括多个相同配置的发射结点，其中每个发射节点的信号覆盖ー个小区，每个所述小区包括多个用户，所述方法包括以下步骤分别为每个小区建立基准矢量以得到基准矢量集合；根据所述基准矢量集合和预设阈值，应用ー套候选用户选择标准确定候选用户集合，其中，所述预设阈值包括第一阈值Qtl和第二阈值Y O，所述ー套候选用户选择标准为
权利要求
1.ー种同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述同构网络系统包括多个相同配置的发射结点，其中每个发射节点的信号覆盖ー个小区，每个所述小区包括多个用户，所述方法包括以下步骤 分别为每个小区建立基准矢量以得到基准矢量集合； 根据所述基准矢量集合和预设阈值，应用一套候选用户选择标准确定候选用户集合，其中，所述预设阈值包括第一阈值Qtl和第二阈值Y O，所述ー套候选用户选择标准为 0 |h(z(hが))1〉—。，—，...斗 Jg。, LI <7。，(財,) 其中，所述第一阈值Qtl为限定用户的信道方向的门限值，所述第二阈值Ycl为对用户干扰信道強度的门限值，所述Q为候选用户选择标准，所述|Z(h/4,V/))为第I个小区中第Ik个用户的信道h/ 4与第I个小区基准矢量V1的夹角，所述Igt77VmI为第m个小区到第I个小区中第Ik个用户的干扰信道在第m个小区基准矢量Vm上的投影，所述I和m为小区的ID号； 所述候选用户集合中的每个用户向发射节点发送具有预设大小的反馈信息； 向发送出所述反馈信息的用户应用一套调度策略，以从所述发送出所述反馈信息的用户中选择当前时刻的调度用户； 所述调度用户向所述发射节点反馈所述信道信息；以及 所述发射节点根据所述反馈的信道信息对所述调度用户的信道进行重构，并基于所述重构的信道做预编码，以根据所述预编码结果向所述调度用户发送信息。
2.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述基准矢量集合中每个基准矢量为V1, (I = 1，......L)，其中，所述V1为第I个小区的基准矢量，所述L为小区的个数，且多个基准矢量的模均为I。
3.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述候选用户集合中的每个用户向所述发射节点发送的反馈信息的反馈量均为1-bit。
4.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述候选集合为r = {rj，(1 = 1，...，l)，所述匕为第I个小区中的候选用户集合，所述候选用户集合中的候选用户个数为P = card(k, k G Q )，其中，所述card为候选用户集合中元素的个数，所述k为满足条件Q的用户。
5.根据权利要求4所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述一套调度策略为 A :当P = 0时，在每个所述小区中的所有用户中随机选择调度用户；以及 B :当P > 0时，在候选集合r中以最小历史平均速率用户优先的原则选择调度用户。
6.根据权利要求5所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述调度策略B的调度公式为V = argmax^^，(I = 1，. . .，L)，其中，旯0) 为第I个小区中第k个用户在固定时间窗内的历史平均呑吐量。
7.根据权利要求6所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，还包括对所述巧(O进行更新，其中更新公式为
8.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述调度用户向所述发射节点反馈所述信道信息，其中，所述信道信息为量化信道矢量 ι，其中，
9.根据权利要求8所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，进ー步包括 根据所述信道方向的均匀分布特性、所述第一阈值Qtl和所述调度用户向所述发射节点反馈比特数Ii1,计算所述整个单位超球的大码本B的大小N,其中，所述大码本B = {b1；b2. . .，bN}，所述h为码本B中的码字； 所述发射节点和调度用户根据相应的小区的基准矢量和大码本B得到依据所述球冠的小码本C ； 根据所述小码本C查找最优码字对所述调度用户的信道方向进行量化。
10.根据权利要求9所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在干，所述发射节点根据所述反馈的信道信息对所述调度用户的信道进行重构，进一歩包括 所述发射节点根据所述调度用户反馈的所述小码本C的索引在所述小码本C中查找对应的码字，以根据所述码字重构所述调度用户的信道。
全文摘要
本发明提出一种同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，包括以下步骤分别为每个小区建立基准矢量以得到基准矢量集合；根据基准矢量集合和预设阈值，应用一套候选用户选择标准确定候选用户集合；所述候选用户集合中的每个用户向发射节点发送具有预设大小的反馈信息；向发送出反馈信息的用户应用一套调度策略，以从所述发送出反馈信息的用户中选择当前时刻的调度用户；调度用户向所述发射节点反馈所述信道信息；以及所述发射节点根据反馈的信道信息对调度用户的信道进行重构，并基于所述重构的信道做预编码，以根据所述预编码结果向所述调度用户发送信息。根据本发明的实施例有效地提高同构网络反馈效率、降低系统开销。
文档编号H04B7/04GK102647216SQ20121010776
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者张煜, 彭碧君, 陈巍, 雷鸣 申请人:日电(中国)有限公司, 清华大学
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及ー种同构网络中基于有限反馈的多点协作调度协作波束成形、局域LTE-A系统中有限反馈下的多点协作传输的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法。
背景技术：
传统的无线蜂窝网络是ー个干扰受限的系统。虽然多入多出(MMO :MultipleInput Multiple Output)技术在单小区中可以有效提高系统容量,然而在频率复用的蜂窝环境中由于存在严重的小区间干扰(ICI Inter-cell Interference)导致系统性能下降， 尤其是小区边缘的用户由于遭受严重的ICI无法得到良好的服务。另ー方面，随着通信技术的发展，用户业务日益多祥化，并且不断提出了新的更高的性能要求。面对各小区单独处理不能有效解决小区边界干扰导致频谱效率低和不能满足业务需求的现状，第三代合作伙伴项目(3GPP :the 3rd Generation Partnership Pro ject)等组织提出了 多小区协作 CoMP技术。其原理是通过不同小区间的协同传输避免、抑制或消除来自邻小区的同频干扰(CCI Co-channel Interference),从而有效提高整个系统以及边缘用户的频谱效率。根据各协作节点的信息共享程度，CoMP可以分为两种传输模式，即联合处理(JP Joint Processing)和协作调度/协作波束成形(CS/CB Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming)。在JP模式下，用户由多个发射节点(BS Base Station)共同服务，通过提高用户接收信号质量来保证性能优势。然而这种方式需要各发射节点之间共享用户数据(Data)、所有信道状态信息(CSI ChanneI State information),通过动态交互确定调度决策和发射权重，带来了很大的系统开销以及backhaul的承重负担，实现复杂度较大。在CS/CB模式下，用户只由主发射节点(Serving-cell)服务，如图I所示，各发射节点通过协作选择相互间干扰较小的一组用户，通过充分利用空间的分离性，各节点协调发送信号波束的方向，从而有效地避免或降低小区间干扰，提高系统性能。这种方式下各节点只需要共享部分CSI和调度信息，降低了系统开销和backhaul的负担，比JP易于实现。无论是在JP还是CS/CB模式下，发射端获得的CSI会极大地影响系统性能，。当发端有完美信道信息时，多节点通过协作可以选择信道质量好且相互间干扰小的ー组用户，并通过迫零(ZF Zeroforcing)或块对角(BD Block Diagonalization)等易于实现的线性预编码技术消除或降低用户间和小区间干扰，从而提高系统性能。然而在实际的FDD (Frequency Division Duplex)系统中，上行反馈链路是容量受限的,姆个用户只反馈有限的信息，BS只能获得部分信道信息，S卩有限反馈系统，其模型如图2所示，这将导致系统性能的下降。
发明内容
本发明的目的g在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本发明的目的在于提出一种提高同构网络反馈效率、降低系统开销的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法。为达到上述目的，本发明实施例提出了同构网络系统中有限反馈下的多点协作传输方法，所述同构网络系统包括多个相同配置的发射结点，其中每个发射节点的信号覆盖ー个小区，每个所述小区包括多个用户，所述方法包括以下步骤分别为每个小区建立基准矢量以得到基准矢量集合；根据所述基准矢量集合和预设阈值，应用ー套候选用户选择标准确定候选用户集合，其中，所述预设阈值包括第一阈值Qtl和第二阈值Y O，所述ー套候选用户选择标准为
权利要求
1.ー种同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述同构网络系统包括多个相同配置的发射结点，其中每个发射节点的信号覆盖ー个小区，每个所述小区包括多个用户，所述方法包括以下步骤 分别为每个小区建立基准矢量以得到基准矢量集合； 根据所述基准矢量集合和预设阈值，应用一套候选用户选择标准确定候选用户集合，其中，所述预设阈值包括第一阈值Qtl和第二阈值Y O，所述ー套候选用户选择标准为 0 |h(z(hが))1〉—。，—，...斗 Jg。, LI <7。，(財,) 其中，所述第一阈值Qtl为限定用户的信道方向的门限值，所述第二阈值Ycl为对用户干扰信道強度的门限值，所述Q为候选用户选择标准，所述|Z(h/4,V/))为第I个小区中第Ik个用户的信道h/ 4与第I个小区基准矢量V1的夹角，所述Igt77VmI为第m个小区到第I个小区中第Ik个用户的干扰信道在第m个小区基准矢量Vm上的投影，所述I和m为小区的ID号； 所述候选用户集合中的每个用户向发射节点发送具有预设大小的反馈信息； 向发送出所述反馈信息的用户应用一套调度策略，以从所述发送出所述反馈信息的用户中选择当前时刻的调度用户； 所述调度用户向所述发射节点反馈所述信道信息；以及 所述发射节点根据所述反馈的信道信息对所述调度用户的信道进行重构，并基于所述重构的信道做预编码，以根据所述预编码结果向所述调度用户发送信息。
2.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述基准矢量集合中每个基准矢量为V1, (I = 1，......L)，其中，所述V1为第I个小区的基准矢量，所述L为小区的个数，且多个基准矢量的模均为I。
3.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述候选用户集合中的每个用户向所述发射节点发送的反馈信息的反馈量均为1-bit。
4.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述候选集合为r = {rj，(1 = 1，...，l)，所述匕为第I个小区中的候选用户集合，所述候选用户集合中的候选用户个数为P = card(k, k G Q )，其中，所述card为候选用户集合中元素的个数，所述k为满足条件Q的用户。
5.根据权利要求4所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述一套调度策略为 A :当P = 0时，在每个所述小区中的所有用户中随机选择调度用户；以及 B :当P > 0时，在候选集合r中以最小历史平均速率用户优先的原则选择调度用户。
6.根据权利要求5所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述调度策略B的调度公式为V = argmax^^，(I = 1，. . .，L)，其中，旯0) 为第I个小区中第k个用户在固定时间窗内的历史平均呑吐量。
7.根据权利要求6所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，还包括对所述巧(O进行更新，其中更新公式为
8.根据权利要求I所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，所述调度用户向所述发射节点反馈所述信道信息，其中，所述信道信息为量化信道矢量 ι，其中，
9.根据权利要求8所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在于，进ー步包括 根据所述信道方向的均匀分布特性、所述第一阈值Qtl和所述调度用户向所述发射节点反馈比特数Ii1,计算所述整个单位超球的大码本B的大小N,其中，所述大码本B = {b1；b2. . .，bN}，所述h为码本B中的码字； 所述发射节点和调度用户根据相应的小区的基准矢量和大码本B得到依据所述球冠的小码本C ； 根据所述小码本C查找最优码字对所述调度用户的信道方向进行量化。
10.根据权利要求9所述的同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，其特征在干，所述发射节点根据所述反馈的信道信息对所述调度用户的信道进行重构，进一歩包括 所述发射节点根据所述调度用户反馈的所述小码本C的索引在所述小码本C中查找对应的码字，以根据所述码字重构所述调度用户的信道。
全文摘要
本发明提出一种同构网络系统中基于有限反馈的多点协作传输方法，包括以下步骤分别为每个小区建立基准矢量以得到基准矢量集合；根据基准矢量集合和预设阈值，应用一套候选用户选择标准确定候选用户集合；所述候选用户集合中的每个用户向发射节点发送具有预设大小的反馈信息；向发送出反馈信息的用户应用一套调度策略，以从所述发送出反馈信息的用户中选择当前时刻的调度用户；调度用户向所述发射节点反馈所述信道信息；以及所述发射节点根据反馈的信道信息对调度用户的信道进行重构，并基于所述重构的信道做预编码，以根据所述预编码结果向所述调度用户发送信息。根据本发明的实施例有效地提高同构网络反馈效率、降低系统开销。
文档编号H04B7/04GK102647216SQ20121010776
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者张煜, 彭碧君, 陈巍, 雷鸣 申请人:日电(中国)有限公司, 清华大学
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