[發明專利]一種基于最小總誤碼率的多基站協作線性預編碼方法

無效

• 申請號: 201010185854.3
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101867462A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 粟欣;張長;吳佳;高暉;徐翼;曾捷
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/00;H04L25/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種基于最小總誤碼率的多基站協作線性預編碼方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

在同頻組網的LTE-Advance系統中，相鄰小區間的干擾限制了小區邊緣用戶的服務質量和吞吐量。為了進一步提高系統的頻譜利用率，提高小區邊緣用戶的服務質量和吞吐量，必須采用相關技術有效地降低小區間的干擾。無線通信領域中的協作多點(CoordinativeMultiple?Point，以下簡稱CoMP)傳輸技術是目前LTE-Advanced具有廣闊前景的技術，它在盡可能保持系統高頻譜利用率的基礎上，可以有效地避免或降低小區間干擾。CoMP模型最常用的是基于BBU+RRU的組網模式，類似于傳統上熟知的分布式天線技術，1個基站通過射頻光纖(以下簡稱RoF)連接多個天線站點，天線站點類似1個無線遠端單元(以下簡稱RRU)，而所有的基帶處理仍集中在基站，形成集中的基帶單元(以下簡稱BBU)。

CoMP作為提高小區吞吐量尤其是小區邊緣吞吐量的重要手段，目前技術主要包含兩類：干擾協調調度技術(Coordinated?Scheduling，以下簡稱CoMP-CS)和信號聯合處理技術(Joint?Processing，以下簡稱CoMP-JP)。其中信號聯合處理技術通過相鄰多點的協作通信，與協作小區覆蓋范圍內的用戶共同構成虛擬的多輸入多輸出(以下簡稱MIMO)結構，進而使用現有的多用戶MIMO檢測技術對這些協作的用戶進行信號的聯合發送和聯合接收，從而降低小區間的干擾，提高小區邊緣用戶的吞吐量和系統的平均吞吐量。

多基站信號聯合處理技術是降低小區間干擾、提升小區邊緣吞吐量和網絡系統吞吐量更本質更有效的技術。在下行鏈路中，協作基站通過多根發送天線向多個不同用戶發送多個數據流，分集和復用導致每個用戶的接收信號中存在著共信道干擾(以下簡稱CCI)，大大降低了系統的信道容量。為解決這個問題，基站往往在已知所有用戶的信道狀態信息(以下簡稱CSI)的前提下，通過聯合預編碼的設計來有效地抑制CCI。聯合預編碼是一種可以在不犧牲性能的情況下降低接收端復雜性的方案，這對移動通信下行鏈路非常適合。該方法有三個主要的優勢：首先，可以在發送端提前消除多信道的信道間干擾，提升系統性能；其次，可以避免接收端檢測帶來的誤碼傳播，降低差錯概率；最后，在移動通信系統下行鏈路中，可以大大降低移動臺的復雜度，為用戶和手機設備商降低成本。

聯合預編碼技術要求發送端能夠獲得與信道狀態信息相關的信息。在時分雙工(以下簡稱TDD)系統中可以通過信道互易性在上行鏈路中發送探測參考信號獲取CSI；在頻分雙工(以下簡稱FDD)系統中，接收端往往通過前綴或者導頻來獲取CSI，為了能讓發射端也能知道CSI，必須要通過反饋的方式通知發射端。按照預編碼矩陣是在接收端得到還是在發射端得到，預編碼技術分為兩大類：基于碼本的預編碼和非碼本的預編碼。對聯合預編碼的選擇，常用的有迫零、塊對角化分解、奇異值分解(以下簡稱SVD)等線性算法，和均勻信道分解、聯合泄漏信號抑制、廣義判決反饋均衡、臟紙編碼、波束成形迭代等非線性算法，基于最大化信漏噪比、最大化信干噪比(以下簡稱SINR)、最大化和速率、最小化均方誤差等準則，從而降低對其他用戶的下行干擾。

過去在單小區環境中，預編碼已取得很大進展。如今，在TD-LTE的應用場景中，利用MU-MIMO及多用戶信息論的觀點，通過聯合預編碼解決OFDM-MIMO系統在CoMP下行鏈路中小區間干擾或其它小區干擾問題，同時實現容量的增長，是一種擴展和挑戰。

低復雜度聯合線性預編碼簡單易于實現，非常適合在CoMP系統中使用。目前比較成熟的研究，主要有以下幾種：傳統的ZF算法，復雜度低，但要求基站的發射天線數必須大于共信道干擾用戶的接收天線數之和，并且由于該預編碼策略未考慮噪聲的影響，因此在系統信噪比較低的情況下，系統的性能較差；采用波束成形法進行聯合線性預編碼，通過迭代獲得預編解碼矩陣，能有效提高系統的性能，但是迭代算法具有很高的復雜度，帶來基站端更大的計算開銷和處理時延，實用性較低；基于碼本設計的預編碼算法同樣具有很低的復雜度，但是需要用戶進行對應碼本的計算和選擇，同時其用有限的碼本來描述所有可能的信道情況，將無法避免的人為引入信道表示的誤差，帶來性能的損失。