LTE-A中协同多点传输的联合处理预编码方法

摘要:协同多点传输(CoMP)是围绕LTE-A的目标而提出的通过基站内不同远程射频单元(RRU)协作、基站和其所属中继协作和基站间协作等多种多点协作方式，减小小区边缘干扰、提高小区边缘频谱效率、增加有效覆盖的技术措施。CoMP中的联合处理技术(JP)对系统性能的提升最大，JP对性能提升的主要途径是基于信道信息的预编码技术。在不同的CoMP场景下，各种预编码方式各有优劣。越来越多的研究更集中于从压缩反馈量和优化码本设计两个角度来实现预编码的优化。

关键字:预编码；联合处理；协同多点传输；信道信息反馈

英文摘要:Coordinated Multi-Point (CoMP) transmission/reception is an efficient way to reduce inter-cell interference, improve the spectrum efficiency and coverage in LTE-A system, through Remote Radio Unit (RRU), base station or relay cooperation. Compared with other CoMP technologies, Joint Processing (JP), which carries out precoding based on channel information, can achieve the biggest system performance gain. Different precoding methods are suitable for different CoMP scenarios. Recently, more and more research concentrates on feedback compression and coded book optimization in CoMP precoding.

英文关键字:precoding; joint processing; CoMP transmission; channel information feedback

基金项目：国家重点基础研究发展规划("973"计划)课题(2007CB307101、2007CB307106)

在LTE标准的演进中，协同多点传输(CoMP)是一种重要的技术，其核心思想是通过多点协作，构成虚拟多输入多输出(VMIMO)，以提升小区边缘性能。协同多点传输有基站内不同远程射频单元(RRU)协作、基站和其所属中继协作和基站间协作等多种方式。各种不同的协同多点传输方式的实现均基于以下两个条件：

(1)协作点之间的信息共享(包括到用户设备的部分或全部信道状态信息，在某些协作方式下还要求共享到用户设备的数据信息)。

(2)联合资源分配/调度。

在3GPP RAN1第57次会议上，各厂商一致通过了在协同多点传输(CoMP)技术中可能采用以下3种反馈策略[1]：

显式信道状态/统计信息反馈；

隐式信道状态/统计信息反馈，如：信道质量指示(CQI)、预编码矩阵指示(PMI)、秩指示(RI)；

在TDD模式中利用信道互异性基于上行的探测参考信号(SRS)信号估计得到下行的信道状态信息。

对于各种不同的反馈方法，相应的有不同的预编码方式。

按共享信息的程度不同，CoMP可以分为联合处理(JP)和协作波束成型(CBF)两种方式。其中CBF要求协作节点之间共享用户设备(UE)的信道状态信息；JP要求协作节点之间共享UE的信道状态信息及数据信息。

由于基于JP的多用户协作多点传输(CoMP-MU)方式能够获得更大的性能提升，本文主要研究一个室内基带处理单元(BBU)+多个RRU场景中JP方式下的CoMP-MU预编码方法。

1 系统模型

CoMP系统中，联合预编码可以通过同一个BBU中多个RRU的以集中化的方式来完成。这些协作的RRU被叫做"CoMP-RRU"，为一个使用相同时频资源块的UE组服务。CoMP-RRU用联合信号预编码来减少小区间干扰，以提高系统频谱效率，特别是边缘用户的吞吐率。

假设每一个RRU有n t个发送天线，每一个UE有n r个接收天线。一个CoMP-RRU由M 个协作RRU组成，这M个协作RRU为M 个使用相同时频资源块的UE服务。下行链路中，这M 个协作RRU和M 个UE可以形成一个虚拟(Mn r )×(Mn t )的MIMO系统，如图1所示。

UE组中第n个载波上从CoMP-RRU到第u个用户的信道矩阵表示为Hu[n ]=Gu[n ]Fu[n ]，其中，Gu[n ]是一个n t×(Mn r )维矩阵代表归一化的复信道增益，Fu[n ]是一个(Mnt ×Mn t )的对角矩阵，表达式为：

其中Pu,i [n ]=Ptxu[n ]×Pathlossu,i×Shadowingu,i    (1≤i≤Mnt )是第u 个UE从第i 个发送天线的接收到的信号的平均功率。

因此，这个协作(Mn r )×(Mn t )虚拟MIMO系统第n 个载波上的复合信道矩阵表示为：

第n个载波上对于第u个UE的数据矢量为：

其中，l 代表第u 个UE的层数。

第u 个UE的数据矢量的联合预编码矩阵表示为Bu[n ]∈(Mn t×l )，CoMP-RRU的发送矢量由下式给出：

作者：魏宁　李少谦　岳钢   来源：中兴通讯技术——2010年 第1期　总第89期