[發明專利]基于FFR的多蜂窩合作MIMO系統

無效

• 申請號: 201110256402.4
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102281130A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 樸大志;王玲;逯貴禎;曹三省
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L25/03
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及一種基于FFR的多蜂窩合作MIMO系統，屬于蜂窩無線通信領域。

背景技術

隨著社會信息化的推進，移動多媒體和移動互聯網等吞噬大量帶寬的無線應用迅猛發展，不斷挑戰現有無線通信網絡的性能極限。雖然通過功能更強大的糾錯碼和自適應調制等先進技術已經使系統性能大幅度提高，但使蜂窩網容量受限的根本問題-同頻道用戶間的干擾，依然沒有解決。而且隨著用戶數的增加，蜂窩網中基站的密度也不斷提高，迫使下一代蜂窩網中采用更緊密的頻率復用方式，這樣同頻道干擾對蜂窩系統性能的瓶頸作用尤為凸顯。

近年來出現的多蜂窩合作MIMO(multiple-input?multiple-output多輸入多輸出)技術為同頻道干擾問題的解決提供了一種可能，并在LTE-Advanced等新一代無線網絡標準中被廣泛討論，仿真研究表明多蜂窩合作MIMO技術對整個網絡性能在覆蓋范圍、蜂窩邊緣吞吐量、可靠性和頻譜效率等多方面都有所提高。

目前，基于多蜂窩合作MIMO系統的設計多考慮網絡中的所有基站都使用相同頻率構成一個MIMO簇進行合作的情況，這樣在整個MIMO簇內的同頻道干擾問題就可以通過基站間的聯合信號處理來解決。但對于某個由成百上千個基站構成的無線蜂窩網，如果構成一個龐大的MIMO簇，簇內基站間用戶數據和信道狀態等信息交換的開銷龐大，而且這個簇內的信號處理也會非常復雜。所以實際中只能考慮用有限個蜂窩來構成一個虛擬合作MIMO簇，在這個MIMO簇內所有用戶使用相同頻率，這樣就需要使用多個MIMO簇來覆蓋某個較大的區域，比如用一些由3個、7個或19個合作蜂窩作為一個基本單元來覆蓋整個區域，這些MIMO簇如果使用相同的頻率，也會互相干擾。

如圖1所示(此圖來自J.Zhang，R.Chen，J.G.Andrews，A.Ghosh，and?R.W.Heath?Jr，“Networked?MIMO?with?clustered?linear?precoding，”IEEE?Trans.Wireless?Commun.，vol.8，no.4，pp.1910-1921，Apr.2009)。在此方案中，提出了一種基于MIMO簇b的下行全頻率復用的合作蜂窩a網絡實現方式，通過MIMO簇內部基站間的充分合作來消除簇內的同頻道干擾，同時在各個MIMO簇之間也進行一定的合作，對簇邊緣用戶間的同頻道干擾進行預消除。

目前人們對如圖1所示的下行蜂窩系統中基于虛擬MIMO簇的設計進行了較多關注，在下行系統中因為基站的位置是確定的而且基站之間可以通過高速鏈路來通信，因此可以通過基站間合作進行的一些預編碼技術比如DPC(dirty?paper?coding)和塊對角化等來進行干擾抑制，而在上行系統中，由于用戶的位置在每個小區中一般是隨機分布的，而且用戶之間也很難交流，因此這些干擾抑制技術在上行系統中是很難使用的。

另外，在這些現有的基于虛擬MIMO簇的設計中，多考慮每個MIMO簇內和各個MIMO簇間都使用相同頻率的全頻率復用網絡，而我們通過研究發現，同頻MIMO簇間的干擾會使這種網絡的信道容量大幅度下降。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于FFR的多蜂窩合作MIMO系統。該系統在合作MIMO簇中的蜂窩數有限的情況下，提出了基于FFR(fractional?frequency?reuse，分數頻率復用)的合作MIMO簇結構來實現蜂窩網絡設計中頻譜利用率與同頻干擾抑制的折中，從而獲得與全頻率復用系統相比更大的信道容量。

本發明主要保護點在于提出了蜂窩網中基于FFR的虛擬合作MIMO技術以及系統的總帶寬在MIMO簇中的分配方法，具體技術方案如下：

本發明包括至少一個HMC，所述每個HMC包括內部合作MIMO簇和外部合作MIMO簇，所述外部合作MIMO簇沿所述內部合作MIMO簇的外緣周向布置，所述各HMC中的內部合作MIMO簇使用相同的頻率，所述各HMC之間相鄰的外部合作MIMO簇使用不同的頻率，在每個HMC內部所有合作的MIMO簇間使用不同頻率。

所述HMC中總蜂窩數N_HMC要滿足無縫覆蓋的條件，即N_HMC＝i²+j²+ij，其中i，j均為大于0的整數。