5人室内团队协作小游戏 [浅谈LTE-A中的协作多点传输技术]

来源:自然科学 发布时间:2019-03-12 05:36:12 点击:

  摘要:协作多点传输(CoMP)技术是LTE-Advanced(LTE-A)系统中的关键技术之一,能够显着提高小区吞吐量和边缘用户速率。文章首先阐述了CoMP 技术的理论基础及技术优势,随后介绍了CoMP技术 的分类及反馈机制,最后总结CoMP 技术面临的机遇和未来的发展方向。
  关键词:LTE-A;协作多点传输;反馈1
  
  引言
  近年来,随着移动通信技术的飞速发展,系统对无线通信业务的支持能力有了显著提高。然而,用户对移动通信业务性能的要求也向着高速率和高质量的方向发展。因此,在下一代移动通信技术的研究中,对频谱效率、传输速率、系统吞吐量和小区边缘用户性能等方面也提出了更高的要求。随着LTE- A需求的提出,人们对小区平均频谱效率和小区边缘频谱效率越来越重视,相比较而言,小区边缘的频谱效率最受人们关注,这主要是因为LTE-A通信系统是基于正交频分复用(OFDM)技术和多输入多输出(MIMO)技术的。虽然OFDM技术通过子载波的正交性有效地消除了小区内干扰,但是在频率复用因子为1的多小区系统中,小区间干扰(ICI,Inter-Cell Interference)依然存在,这成为提高系统吞吐量和改善小区边缘用户性能的主要障碍。
  协作多点传输技术因其能有效改善小区边缘用户性能,提高系统吞吐量,引起了业界的广泛关注和研究,并成为3GPP LTE-A标准化进程中的重要研究项目。协作多点传输(Coordinated Multiple Point Transmission/Reception,CoMP)技术是指多个不同位置相互之间分散的传输节点之间的协作,是一种用于改善小区覆盖范围、提高系统吞吐量和改善小区边缘用户性能的重要工具。其主要目的是为了解决小区边缘用户的干扰;其基本思想是变干扰信号为有用信号,减少干扰信号的同时增强有用信号的功率,从而提高系统整体性能;其基本原理是对受干扰较强的小区边缘用户通过协作调度的方式来降低对小区边缘用户的干扰,或者采用联合处理的方式,来提高边缘用户的接收功率,从而改善边缘用户的性能。其中参与协作的多个传输点可以是具有完整基带处理模块、资源管理模块和射频单元的基站,也可以是位置不同的多个天线或射频单元 (如分布式天线)。
  2.CoMP技术的理论基础协作多点传输技术来源于多天线分集技术和中继信道容量分析理论。多天线分集技术,也称为多输入多输出(MIMO)技术,指的是发送端或接收端配备多根天线或天线阵列,利用多天线间形成的多个空间子信道的分集增益来提高发送端与接收端之间的信道容量。
  利用空间分集来提高收发两端间的信道容量是协作多点传输技术产生的根本原因,同时多天线分集技术的研究发展又使得协作多点传输技术在实际通信系统中的应用成为可能。中继信道模型是CoMP技术的最根本模型,可从信息理论的角度对3个以上节点组成的通信网络的容量进行中继信道容量分析。中继信道可以根据不同的条件变化为广播信道或多址接入信道。
  3.CoMP技术的分类目前,3GPP 中的多点协作仅仅是指数据信息的协作,即物理下行共享信道(PDSCH)中的信息在多个传输节点协作传输,PDCCH 中传输的控制信息仅由UE所在的服务小区的基站进行单独传送。根据参与协作的基站间是否共享用户的数据信息,可将多点协作传输技术分为两类:多点联合处理(Joint Processing ,JP)和多点协作调度/波束赋形Coordinated Scheduling/Beamforming ,CS/CB)。(1)多点联合处理(JP):参与协作的多个基站(也称协作簇)对用户数据进行联合预处理,以消除基站间的干扰。协作簇内的基站不仅需要共享信道信息,还需共享用户的数据信息。整个协作簇同时服务一个或多个用户,所要传输的数据信息在CoMP协作簇的每个传输节点间进行共享。根据数据信息是否同时由多个传输节点进行传送, 又可将此类技术分为动态选择和联合传输:
  ●动态选择:每个UE每一时刻只接收来自一个传输节点的物理下行共享信道信息,但这个信息来自哪一个传输节点,可以根据信道质量的好坏在CoMP 协作簇中的多个传输节点间进行动态选择。
  ●联合传输:每个UE同时接收来自多个传输节点物理下行共享信道信息,并对这多个信息进行合并,从而提高接收信号的功率并抑制其它用户对此用户的干扰。(2)多点协作调度/波束赋形(CS/CB):协作簇间通过协作,对系统资源进行有效的分配,尽可能地避免小区边缘用户使用的资源在时域或频域上的冲突。在该方式下,协作簇间只需要共享信道信息,不需要共享数据信息。协作簇内的基站各自服务各自的用户,即一个UE只由一个基站提供服务,如图1(b)所示。 (a)联合处理(JP) (b)协作调度/波束赋形(CS/CB)图1 CoMP的分类4.CoMP中的反馈目前,将CoMP中的反馈机制分为3类:(1)显式反馈UE反馈的是没有经过任何处理的直接观测到的信道信息。反馈内容包括两部分:信道部分(如信道矩阵/协方差矩阵或者信道矩阵/协方差矩阵的主要特征值分量),噪声部分(噪声的协方差矩阵或者此矩阵的主要特征值分量)。由于显式反馈比隐式反馈反馈了更多的信道信息,所以显式反馈可以获得更好的传输性能。但显式反馈的缺点是反馈的信息量太大,给上行反馈信道带来了很大的压力,对信道状态的变化和时延比较敏感。(2)隐式反馈UE反馈给基站的信息是经过预处理的信道信息(如PMI /CQI)。由于PMI /CQI反映的是一段时间的信道状态,所以对于信道状态的变化和时延不是特别敏感。相对于显式反馈,其上行反馈信道的负担较小,但CoMP方案的设计不如显式反馈灵活。此外,针对不同的假设定义了不同的反馈模式,如多点协作调度/波束赋形(CS/CB)传输还是多点联合处理(JP)传输、单小区传输还是协作簇传输、单用户还是多用户MIMO等。CS/CB可以反馈单小区或者多个单小区PMI,也可以反馈PMI以外的其他类型的信息,JP反馈单小区PMI或多小区PMI。 (3)基于SRS的反馈基于SRS的反馈是指基站根据上行Sounding信号,利用上下行信道互易性获得下行信道信息,这种反馈只适用于TDD系统。5.结束语作为LTE-A的关键技术,协作多点传输技术能够有效消除小区间的干扰,使得系统的性能大大提升,尤其是对小区边缘用户性能的改善。但协作多点传输技术也对系统设计带来了挑战,如协作节点的选择、预编码方式的设计、反馈机制的选择等。如何在系统反馈量、复杂度、性能等各个方面取得平衡,将是未来协作多点传输技术研究的重点。
  参考文献
  [1] 吴梅,黄帆,桑林,杨大成. 协作式多点传输在LTE-Advanced系统中的应用.移动通信.2010.10.
  [2] 刘思杨.LTE-Advanced系统中的协作多点传输技术.电信网技术.2009.9.
  [3] 林崇圣,王亚峰,金婧,杨大成.LTE- Advanced系统多点协作传输技术研究.现代电信科技.2010.1.
  注:本论文得到山东省高等学校优秀青年教师国内访问学者项目经费资助

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