多点协作传输中的联合传输方法

摘要:文章提出了一种多点协作传输中多点联合传输的方法，该方案将空时/频编码与波束赋形技术以及预编码技术与波束赋形技术相结合，首先进行空时/频编码和预编码处理，并将经过处理后获得的多路数据分别通过波束赋形映射到多个协作节点进行传输；然后通过空时/频编码与波束赋形技术的结合，接收方获得更大的分集增益，同时获得波束赋形增益；最后将预编码处理与波束赋形应用到多点协作中，使得各个发送节点的信号在接收方合并，从而使得各层之间的信号更加独立，并获得波束赋形增益。

关键字:多点协作传输；多点联合传输；空时/频编码；波束赋形；预编码

英文摘要:In this paper, we propose a multi-point joint transmission method for Coordinated Multi-Point (CoMP) transmission and reception system. This solution combines beamforming with both space time/frequency coding and pre-coding technologies. The multi-path data obtained by space time/frequency coding and pre-coding will be mapped by beamforming technology to multiple coordinated nodes for transmission. The signal receiver can get bigger diversity gain and beamforming gain as well through the combination of space time/frequency coding and beamforming. Moreover, precoding and beamforming can help the signals transmitted from separated nodes in CoMP system combined at the receiver, which makes the signals at different layers more independent and obtains beamforming gain.

英文关键字:coordinated multi-point transmission and reception; multi-point joint transmission; space time/frequency coding; beamforming; precoding.wireless network; joint radio resource management

基金项目：国家科技重大专项课题(2009ZX03003)

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系统的上下行都是以正交频分复用(OFDM)为基本多址复用方式的频分系统，与传统的以CDMA为基本多址复用方式的无线通信系统不同，LTE-A系统没有处理增益，小区内部因为完全频分正交，所以几乎没有干扰问题，但在小区边缘处的干扰处理相对棘手。

多点协作传输技术是利用多个小区的发射天线协作传输来实现小区边缘处无线链路的较高容量和可靠传输，可以有效解决小区边缘干扰问题。多节点协作联合传输的方式主要可以分为两类：信号相关的传输方式和信号非相关的传输方式。相关的传输方式是指要求各个节点传输的信号在接收方具有一定的相关特性，从而使得各信号能够获得较大的合并增益；非相关的传输则不需要考虑信号在接收方的相关特性，其主要获得的是分集增益。

本文结合上述两类方式，分别提出了基于非相关的多点联合传输方式和基于相关的多点联合传输方式。

1 多点协作传输系统

多点传输系统，主要是基于解决小区边缘干扰问题而提出的，其基本原理是对边缘用户干扰较强的多个小区通过联合调度降低对小区边缘用户的干扰，或者联合传输的方式，进一步地提高小区边缘用户的接收功率，从而改善小区边缘用户的感受。其基本原理示意图如图1所示。位于小区边缘的用户1(UE1)同时被多个小区1、小区2以及小区3服务。从而消除其他小区对边缘用户的干扰，同时可以通过联合传输提高小区边缘用户的信号质量。

2 多节点联合传输的方法

多节点联合传输是通过对用户干扰严重的小区之间联合调度或者联合传输解决干扰问题。多节点联合传输方法主要可以分为两类，非相关联合传输和相关联合传输。本文分别对给出的非相关联合传输和协作联合传输的方法进行介绍。

2.1 基于非相关的多点联合传输方法

在单小区的传输中，常用的非相关传输的方式主要是开环传输方案，其中文献[1-3]给出了基于空时/频编码的传输分集方案，而文献[4-6]则给出了基于循环时延的传输分集方案。多点协作传输系统中，最简单的采用类似于组播和广播业务(MBMS)中的传输方式，即各个节点发送相同的信号，通过空间进行合并，但是在实际应用场景中，由于空间信道的随机特性，无法保证信号的有效合并。Alamouti提出的空时频编码的方案可以在2个发射天线时获得最大的分集增益，而波束赋形技术，可以使发射信号的功率集中在一定角度范围的方向上，从而使接收方获得更大接收功率。空时频分组编码后得到的多路数据在接收方是通过接收算法获得合并增益的，因此可以考虑将空时频分组编码后的多路数据分别映射到不同的节点上进行传输。

假设待发送的数据序列为[s 1,s 2,…,s n ]，首先进行空时分组码/空频块编码(STBC/SFBC)编码，经过分集处理后的数据表示为

分别将S 1和S 2映射到不同的节点上，假设进行多点协作传输的各个节点的发射天线数目为Nti，其中i 表示第i个发射节点。为了将一路数据Sk映射到Nti 个天线上，设置波束赋形权值Bi，并用Bi 对数据Sk进行处理，其中Bi为Nti×1的矩阵。则节点i 发出的信号经过空间信道后，在UE测得的表示形式为：

式中，Hi为节点i 与目标用户之间形成的信道，假设目标用户的接收天线数目为Hr，则Hi 为Hr ×Nti 的矩阵。为了分析简单，我们以2个节点进行联合传输为例说明接收方信号表示形式。

作者：孙云锋　姜静　胡留军 来源：中兴通讯技术——2010年 第1期　总第89期