LTE中CoMP的研究

1、移動(dòng)改變世界,mobile changes the world,lte-a中的關(guān)鍵技術(shù)-,協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù),lte-a的提出 隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展和智能手機(jī)的迅速普及，用戶數(shù)目和用戶對(duì)網(wǎng)速的要求日益增大，現(xiàn)階段的let系統(tǒng)已經(jīng)漸漸無法滿足用戶的需求。在這樣的情況下，3gpp組織在lte系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了lte-advanced系統(tǒng)。,隨著lte系統(tǒng)的商用，研究者們將目光轉(zhuǎn)向了性能更加優(yōu)越的lte-a系統(tǒng)，let-advanced系統(tǒng)在系統(tǒng)容量、頻譜效率、峰值速率、小區(qū)邊緣用戶吞吐量以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等方面有了更高要求。,為了滿足lte-a系統(tǒng)的性能要求，達(dá)到系統(tǒng)要求的指標(biāo)，3gpp提出在let-a

2、dvanced系統(tǒng)中引入了多種關(guān)鍵技術(shù)，包括載波聚合（carrier aggregation，ca），中繼技術(shù)（relay），協(xié)作多點(diǎn)傳輸（coordinated multi-point tx/rx，comp)等。,載波聚合,為了提高峰值速率，lte-a系統(tǒng)支持最高100mbps帶寬。但是在現(xiàn)有頻譜資源中很難找到如此大的連續(xù)帶寬；此外，多個(gè)頻段上存在很多零散的頻譜資源，如果能對(duì)這些資源進(jìn)行利用，將會(huì)大大提升系統(tǒng)頻譜利用率?；谝陨峡紤]，3gpp組織在lte-a系統(tǒng)中引入了載波聚合技術(shù)。 通過對(duì)多個(gè)連續(xù)或者非連續(xù)的小載波進(jìn)行聚合可以獲得高帶寬，從而提高系統(tǒng)頻譜利用率，與此同時(shí)也解決了運(yùn)營(yíng)商頻譜不

3、連續(xù)的一大難題。,中繼技術(shù),中繼技術(shù)是在原基站的基礎(chǔ)上，引入中繼節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)和基站之間采用無線連接。中繼技術(shù)中下行數(shù)據(jù)的發(fā)送線路為：首先基站將數(shù)據(jù)發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)，然后中繼節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸給終端用戶，上行數(shù)據(jù)則相反。中繼技術(shù)能大大增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，降低了基站的部署成本。,協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù),comp技術(shù)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中多節(jié)點(diǎn)（基站、用戶、中繼節(jié)點(diǎn)等）協(xié)同傳輸，成功解決了現(xiàn)在移動(dòng)蜂窩單跳網(wǎng)絡(luò)中的單小區(qū)單站點(diǎn)傳輸對(duì)系統(tǒng)頻譜效率的限制，更好的克服了小區(qū)間的干擾，提高了lte-a系統(tǒng)的性能。,comp技術(shù)基本原理,由于基站的交界部分存在干擾和覆蓋質(zhì)量下降的問題，導(dǎo)致終端在小區(qū)切換的時(shí)候的性能較差，在這樣的

4、情況下， 由于小區(qū)邊緣用戶的頻譜效率和系統(tǒng)吞吐量無法滿足lte-a的要求，成為了限制lte-a系統(tǒng)性能的主要問題，所以，研究重點(diǎn)自然就轉(zhuǎn)移到提升效率和邊緣用戶吞吐量方面上。由于協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)利用多小區(qū)共同協(xié)作處理數(shù)據(jù)，可以大大提高lte-a系統(tǒng)中邊緣小區(qū)用戶的頻譜效率和系統(tǒng)吞吐量，因此comp技術(shù)成為了lte-a系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。,這里的多點(diǎn)，是指地理上分離的多個(gè)天線接入點(diǎn)。它是利用光纖連接的天線站點(diǎn)協(xié)同為用戶服務(wù)，相鄰的幾個(gè)天線站點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)同時(shí)為一個(gè)用戶服務(wù)，從而提高用戶的吞吐量以及速率等。,comp協(xié)同方案分類,在lte-a系統(tǒng)的comp技術(shù)分為兩類：聯(lián)合處理、協(xié)作調(diào)度/波束賦行,聯(lián)合處

5、理（jp）,jp從多個(gè)同一位置或遠(yuǎn)程的小區(qū)傳輸數(shù)據(jù)給一個(gè)ue，該技術(shù)有利于單傳輸天線的小區(qū)，消除了空間干擾。協(xié)同基站通過聯(lián)合處理消除用戶間的干擾，將干擾信號(hào)變?yōu)橛杏眯盘?hào)并加以利用，從而有效利用ici，提高邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量，大大提高了頻譜利用率。,comp jp按照數(shù)據(jù)信息是否同時(shí)由多個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，又可分為comp聯(lián)合傳輸jt(joint transmission)和comp動(dòng)態(tài)小區(qū)選擇技術(shù)dcs（dynamic cell selection）。,在comp jt中，用戶一次接收從多個(gè)基站傳輸來的下行共享信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行合并，進(jìn)而提高了接收信號(hào)的質(zhì)量，同時(shí)也抑制了其他用戶對(duì)該用戶的

6、干擾。協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間可以通過共享用戶信息將原本的干擾信號(hào)轉(zhuǎn)化為有用信號(hào)。對(duì)于邊緣用戶來說，使用jt技術(shù)能夠有效的提升他們的頻譜利用率以及吞吐量。,comp dcs中用戶每次只能接收一個(gè)基站發(fā)出的pdsch（physical downlink shared channel，物理下行共享信道）信息，但是基站可以根據(jù)信道質(zhì)量的好壞在comp協(xié)作中的多個(gè)基站間進(jìn)行交換，每次只有一個(gè)基站用用戶傳輸數(shù)據(jù)。,協(xié)作調(diào)度/波束賦行（cs/cb）,協(xié)同調(diào)度的意思是通過協(xié)作集中的多個(gè)小區(qū)協(xié)作，在僅有一個(gè)基站為用戶提供服務(wù)的情況下，盡量對(duì)無線資源進(jìn)行合理有效的分配，減小扇形邊界區(qū)域的資源在時(shí)域，頻域以及空域上的沖突，從

7、而保持較高的系統(tǒng)頻譜效率，提高信號(hào)的接收sinr。波束賦形的目標(biāo)是根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)，形成對(duì)基帶（中頻）信號(hào)的最佳組合或者分配。具體地說，其主要任務(wù)是補(bǔ)償無線傳播過程中由空間損耗、多徑效應(yīng)等因素引入的信號(hào)衰落與失真，同時(shí)降低同信道用戶間的干擾。,comp中的關(guān)鍵過程,邊緣用戶判定、協(xié)作節(jié)點(diǎn)選擇和資源分配是comp技術(shù)中的三個(gè)關(guān)鍵過程。,邊緣用戶判定,comp技術(shù)不可避免的會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度和系統(tǒng)開銷，而且處于小區(qū)中心的、信道狀況較好的用戶不需要comp服務(wù)也能保證通信質(zhì)量，出于對(duì)成本的考慮，不能為所有用戶提供comp服務(wù)，因此需要一種標(biāo)準(zhǔn)來界定哪些用戶可以享受comp服務(wù)。把處于小區(qū)中央的、不需要

8、comp服務(wù)仍能保證通信質(zhì)量的用戶定義為中心用戶；把處于小區(qū)邊緣的、需要進(jìn)行comp服務(wù)的用戶定義為邊緣用戶，邊緣用戶又稱comp用戶。,sinr門限法,由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定一個(gè)sinr門限，服務(wù)小區(qū)根據(jù)用戶反饋的sinr確定該用戶是否是comp用戶?；蛘哂捎脩舾鶕?jù)測(cè)量的sinr進(jìn)行自判斷，并把判斷結(jié)果反饋給服務(wù)小區(qū)。這種方法的關(guān)鍵是選擇合適的sinr門限，而此門限值與comp用戶的數(shù)量、系統(tǒng)的開銷和性能有著密切的關(guān)系。 comp前后速率法 預(yù)先計(jì)算每個(gè)用戶采用comp技術(shù)傳輸前后的速率，把comp傳輸前的速率記為r,comp傳輸后的速率記為r，當(dāng)滿足r(1+)r時(shí)，即comp帶來的性能增益達(dá)到一定

9、程度時(shí)，才把該用戶列為comp用戶。該方法復(fù)雜度較高，但可以保證comp用戶的性能提升。,資源分配 在comp系統(tǒng)中，對(duì)于jt方案，需要多個(gè)協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)為comp用戶分配相同的時(shí)頻資源。為了進(jìn)行有限的資源分配，一般是把整個(gè)系統(tǒng)資源劃分為邊緣用戶服務(wù)的comp頻段和為中心用戶服務(wù)的非comp頻段。劃分方法可以是靜態(tài)資源劃分，也可以是動(dòng)態(tài)資源劃分。 在劃分資源之后，可以按照一定的規(guī)則分別調(diào)度邊緣用戶和中心用戶。若優(yōu)先調(diào)度邊緣用戶，則能夠保證邊緣用戶的性能提升，但是會(huì)降低系統(tǒng)整體性能；若優(yōu)先調(diào)度中心用戶，邊緣用戶的性能提升成都會(huì)減小，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)系統(tǒng)的不同需求，選擇相應(yīng)的調(diào)度方法。,協(xié)作節(jié)點(diǎn)選擇

10、 對(duì)于特定的comp用戶，為其提供服務(wù)的小區(qū)有多個(gè)，由rsrp（(reference signal receiving power，參考信號(hào)接收功率）最大的服務(wù)小區(qū)向其發(fā)送pdcch（physical downlink control channel）信息，這樣的小區(qū)同一時(shí)刻只有一個(gè)。協(xié)作小區(qū)則是指與服務(wù)小區(qū)交互信道信息、協(xié)商資源分配策略，或者直接參與comp用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)小區(qū)。 理想情況下，參與協(xié)作的小區(qū)越多，comp性能越好。實(shí)際情況中，若幾個(gè)小區(qū)的服務(wù)已經(jīng)足夠滿足用戶業(yè)務(wù)qos(quality of service,服務(wù)質(zhì)量)的需求，考慮到復(fù)雜度和開銷，再加入小區(qū)進(jìn)行協(xié)作則是不必要的，其帶來的開銷遠(yuǎn)大于增益，且為其他小區(qū)用戶進(jìn)行comp的協(xié)作小區(qū)本身的吞吐量也會(huì)受到影響，基于以上原因，一般選擇12個(gè)協(xié)作小區(qū)，即協(xié)作集的大小一般是23個(gè)小區(qū)。 目前協(xié)作節(jié)點(diǎn)的選擇方法主要有三個(gè)：網(wǎng)絡(luò)確定協(xié)作集方案，用戶確定協(xié)作集方