[發明專利]一種基于用戶配對的多基站協作下的通信方法

在審

• 申請號: 201410266052.3
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104038266A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 粟欣;曾捷;容麗萍;肖馳洋;邢榮榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04
• 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: 廖元秋

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種基于用戶配對的多基站協作下的通信方法。

背景技術

在同頻組網的LTE-A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(CoMP)傳輸技術是目前LTE-A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基帶單元加無線遠端單元(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(RoF)連接多個天線站點，天線站點類似1個無線遠端單元(RRU)，而所有的基帶處理仍集中在基站，形成集中的基帶單元(BBU)。

多輸入多輸出(MIMO)技術是未來無線通信系統空中接口的重要傳輸技術，通過在發射端和接收端同時配置多個接收天線，可以大幅度地提高信道容量。在CoMP系統上行鏈路中將采用一種特殊的MIMO技術，即上行的虛擬MIMO(VMIMO)技術，用戶配對是VMIMO系統中的一個重要而獨特的環節，即基站選取兩個或者多個單天線用戶組成虛擬多輸入多輸出(VMIMO)傳輸。由于信號來自不同的用戶，經過不同的信道，用戶間互相干擾的程度不同，因此，只有通過有效的用戶配對過程，才能更好地獲得VMIMO系統的多用戶分集增益，并使配對用戶間的相互干擾最小，保證合作后無線鏈路傳輸的可靠性以及魯棒性。

目前國內外關于用戶配對的研究很有限，大部分屬于隨機配對算法和正交配對算法。常用的用戶配對方式有以下幾種：

正交配對：選擇兩個信道正交性最大的用戶進行配對。這種方法的優點是計算復雜度較低；缺點是基站需要知道所有將被配對用戶的信道信息，而且只考慮了MIMO信道矩陣自身的正交性，沒有考慮配對用戶各自的信噪比，即沒有考慮到由于干擾、網絡規劃不當、或某些地區深度衰落等問題。

隨機配對：配對用戶的選擇隨機生成，這種配對方法目前使用比較普遍。優點是配對方式簡單，復雜度低，計算量小；缺點是無法合理利用信道矩陣特性，無法達到最大的信道容量，無法取得多用戶分集增益。

行列式配對：通過調度算法，選擇任意用戶，計算所有其他用戶與該用戶配對后的行列式因子，選擇行列式因子最大的，與該用戶完成配對。此算法的優點是考慮了信道容量，計算復雜度較低，缺點是對低適應性不強，對信道容量表達也沒有完全到位。

基于信號噪聲比(SNR)配對：提出一種將用戶按照其SNR分組，在不同組內采取相應配對準則的算法。同時，為了避免某一組內用戶數過少，多用戶分集增益偏低的情況，引入邊際效用函數，允許部分滿足要求的用戶,進行跨組配對。

基于路徑損耗和慢衰落排序的配對：將用戶路徑損耗加慢衰落值的和進行排序，對排序后相鄰的用戶進行配對。這種配對方法簡單，復雜度低，在用戶移動緩慢、路徑損耗和慢衰落緩慢的情況下，用戶的重新配對頻率也會降低，而且由于配對用戶路徑損耗加慢衰落值相近，也降低了用戶產生“遠近”效應的可能性。缺點是配對用戶信道相關性可能較大，配對用戶之間的干擾比較大。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出了一種基于用戶配對的多基站協作下的通信方法，以改善多基站協作系統的性能，進一步提高通信質量。

本發明提出的一種基于用戶配對的多基站協作下的通信方法，其特征在于，所述方法包括：

根據用戶到基站的上行導頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站與各用戶之間的信道信息；

基站根據所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進行配對，確定進行聯合信號處理的天線集合；

對各個基站集合中的用戶進行分組，組成虛擬MIMO進行信息傳遞。

上述方法的具體步驟包括：

(1)確定多基站協作的基站數、基站天線數，用戶數、用戶天線數；

(2)根據用戶到基站的上行導頻信號或者用戶向基站反饋的信道信息，基站獲得各基站到各用戶之間的信道信息；

(3)基站根據所得到的信道信息對基站天線與用戶天線進行配對，確定進行聯合信號處理的天線集合；

(4)對各個基站集合中的用戶進行分組，組成虛擬多輸入多輸出MIMO進行信息傳遞。

本發明的特點及有益效果：