LTE中CoMP的研究

1、移動改變世界,mobile changes the world,lte-a中的關鍵技術-,協(xié)作多點傳輸技術,lte-a的提出 隨著移動通信的快速發(fā)展和智能手機的迅速普及，用戶數(shù)目和用戶對網(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)絡時延等方面有了更高要求。,為了滿足lte-a系統(tǒng)的性能要求，達到系統(tǒng)要求的指標，3gpp提出在let-a

2、dvanced系統(tǒng)中引入了多種關鍵技術，包括載波聚合（carrier aggregation，ca），中繼技術（relay），協(xié)作多點傳輸（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，多個頻段上存在很多零散的頻譜資源，如果能對這些資源進行利用，將會大大提升系統(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。 通過對多個連續(xù)或者非連續(xù)的小載波進行聚合可以獲得高帶寬，從而提高系統(tǒng)頻譜利用率，與此同時也解決了運營商頻譜不

3、連續(xù)的一大難題。,中繼技術,中繼技術是在原基站的基礎上，引入中繼節(jié)點。中繼節(jié)點和基站之間采用無線連接。中繼技術中下行數(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，然后中繼節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸給終端用戶，上行數(shù)據(jù)則相反。中繼技術能大大增強網(wǎng)絡的覆蓋范圍，降低了基站的部署成本。,協(xié)作多點傳輸技術,comp技術通過移動網(wǎng)絡中多節(jié)點（基站、用戶、中繼節(jié)點等）協(xié)同傳輸，成功解決了現(xiàn)在移動蜂窩單跳網(wǎng)絡中的單小區(qū)單站點傳輸對系統(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技術基本原理,由于基站的交界部分存在干擾和覆蓋質量下降的問題，導致終端在小區(qū)切換的時候的性能較差，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，研究重點自然就轉移到提升效率和邊緣用戶吞吐量方面上。由于協(xié)作多點傳輸技術利用多小區(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技術成為了lte-a系統(tǒng)的關鍵技術之一。,這里的多點，是指地理上分離的多個天線接入點。它是利用光纖連接的天線站點協(xié)同為用戶服務，相鄰的幾個天線站點或節(jié)點同時為一個用戶服務，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技術分為兩類：聯(lián)合處理、協(xié)作調度/波束賦行,聯(lián)合處

5、理（jp）,jp從多個同一位置或遠程的小區(qū)傳輸數(shù)據(jù)給一個ue，該技術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，將干擾信號變?yōu)橛杏眯盘柌⒓右岳?，從而有效利用ici，提高邊緣用戶的服務質量，大大提高了頻譜利用率。,comp jp按照數(shù)據(jù)信息是否同時由多個傳輸節(jié)點進行傳輸，又可分為comp聯(lián)合傳輸jt(joint transmission)和comp動態(tài)小區(qū)選擇技術dcs（dynamic cell selection）。,在comp jt中，用戶一次接收從多個基站傳輸來的下行共享信息，并對這些信息進行合并，進而提高了接收信號的質量，同時也抑制了其他用戶對該用戶的

6、干擾。協(xié)作節(jié)點之間可以通過共享用戶信息將原本的干擾信號轉化為有用信號。對于邊緣用戶來說，使用jt技術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)信道質量的好壞在comp協(xié)作中的多個基站間進行交換，每次只有一個基站用用戶傳輸數(shù)據(jù)。,協(xié)作調度/波束賦行（cs/cb）,協(xié)同調度的意思是通過協(xié)作集中的多個小區(qū)協(xié)作，在僅有一個基站為用戶提供服務的情況下，盡量對無線資源進行合理有效的分配，減小扇形邊界區(qū)域的資源在時域，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，提高信號的接收sinr。波束賦形的目標是根據(jù)系統(tǒng)性能指標，形成對基帶（中頻）信號的最佳組合或者分配。具體地說，其主要任務是補償無線傳播過程中由空間損耗、多徑效應等因素引入的信號衰落與失真，同時降低同信道用戶間的干擾。,comp中的關鍵過程,邊緣用戶判定、協(xié)作節(jié)點選擇和資源分配是comp技術中的三個關鍵過程。,邊緣用戶判定,comp技術不可避免的會增加系統(tǒng)復雜度和系統(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服務也能保證通信質量，出于對成本的考慮，不能為所有用戶提供comp服務，因此需要一種標準來界定哪些用戶可以享受comp服務。把處于小區(qū)中央的、不需要

8、comp服務仍能保證通信質量的用戶定義為中心用戶；把處于小區(qū)邊緣的、需要進行comp服務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)預先設定一個sinr門限，服務小區(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)測量的sinr進行自判斷，并把判斷結果反饋給服務小區(qū)。這種方法的關鍵是選擇合適的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系。 comp前后速率法 預先計算每個用戶采用comp技術傳輸前后的速率，把comp傳輸前的速率記為r,comp傳輸后的速率記為r，當滿足r(1+)r時，即comp帶來的性能增益達到一定

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

10、 對于特定的comp用戶，為其提供服務的小區(qū)有多個，由rsrp（(reference signal receiving power，參考信號接收功率）最大的服務小區(qū)向其發(fā)送pdcch（physical downlink control channel）信息，這樣的小區(qū)同一時刻只有一個。協(xié)作小區(qū)則是指與服務小區(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€或多個小區(qū)。 理想情況下，參與協(xié)作的小區(qū)越多，comp性能越好。實際情況中，若幾個小區(qū)的服務已經(jīng)足夠滿足用戶業(yè)務qos(quality of service,服務質量)的需求，考慮到復雜度和開銷，再加入小區(qū)進行協(xié)作則是不必要的，其帶來的開銷遠大于增益，且為其他小區(qū)用戶進行comp的協(xié)作小區(qū)本身的吞吐量也會受到影響，基于以上原因，一般選擇12個協(xié)作小區(qū)，即協(xié)作集的大小一般是23個小區(qū)。 目前協(xié)作節(jié)點的選擇方法主要有三個：網(wǎng)絡確定協(xié)作集方案，用戶確定協(xié)作集方