一種協作多點通信系統的無線資源復用方法
2023-05-07 10:39:01
專利名稱：一種協作多點通信系統的無線資源復用方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，涉及一種在第三代合作夥伴項目3GPP中，用於CoMP (Coordinative Multiple Point,協作多點)的無線資源復用方法。其多址接入技術可以 ^^tit (Frequency Division Multiple Access :FDMA)> iE^iS^^tlt (Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDMA)等多址技術。
背景技術：
隨著LTE-A需求的提出，人們對小區平均頻譜效率和小區邊緣頻譜效率越來越重視，相比較而言，小區邊緣用戶所處的通信環境更加惡劣。因此，如何減少小區間幹擾提高小區邊緣用戶性能，成為LTE及LTE-A的一個主要問題。目前，大量研究表明，CoMP是一項有發展潛力的技術，它利用多個小區的發射天線協作傳輸來實現小區邊緣處無線鏈路的較高容量和可靠傳輸，可以有效解決小區邊緣幹擾問題。事實上，從功率效率以及容量分析看，如果讓用戶無論處於何時何地都進行 CoMP，雖然單個用戶利用所有網絡資源獲得較高容量，但是從多用戶和整個網絡的效益看並不見的最佳。如果某個用戶離一個小區中心很近而離其它小區都較遠時候就沒有強制使用CoMP，因為此時其它小區為了達到CoMP的宏分集增益下行鏈路需要較大功率發射，這造成了幹擾，若把這部分功率、頻率資源為其它用戶服務，可以換取整個網絡性能而不是某用戶性能。
發明內容
本發明的目的在於提出一種協作多點(CoMP)通信系統的無線資源復用方法，其中無線資源包括頻率、時隙、空間等一維或多維無線資源。本發明的協作多點(CoMP)通信系統的無線資源復用方法的具體步驟是
步驟(1).根據用戶信幹噪比(SINR)門限將小區中的用戶分為兩組，SINR大於門限值的為小區中心用戶，SINR小於或等於門限值的為小區邊緣用戶；
步驟O).將小區邊緣用戶根據系統實際情況劃分為兩類，一類為CoMP邊緣用戶，一類為非CoMP邊緣用戶；
步驟(3).將整個可用無線資源集合
分為三個子集合^、S2和瑪，即s = S1U^ U^3 ,且閭丨=1 ! = 1- ! ； S1、S2和S3分別為
小區1、小區2和小區3的小區邊緣用戶的可用無線資源，其中小區1、小區2、小區3兩兩相鄰；
步驟劣、禺和塢的分配方法為(a)小區中心用戶的可用無線資源為整個無線資源集合S ； (b)對於CoMP邊緣用戶，協作傳輸集合為小區1和小區2時，其可用無線資源集合為(S1C)S抓；協作傳輸集合為小區1和小區3時，其可用無線資源集合為(Aiisi3)VS；協作傳輸集合為小區2和小區3時，其可用無線資源集合為；協作傳輸集合為小區1、小區2和小區3時，其可用無線資源集合為^riS2 Π5'3 ; (c)對於小區1中的非COMP 邊緣用戶，其可用無線資源集合為^； (d)對小區2中的非CoMP邊緣用戶，其可
用無線資源集合為^ U^UA) ； (e)對小區3中的非CoMP邊緣用戶，其可用無線資源集合為SiX(S1I) S2) ;「\」表示集合的差集，如A\B表示所有屬於A且不屬於B的元素。步驟O)中所述的小區邊緣用戶的劃分方法是若用戶為小區邊緣用戶，則用戶測量當前接收到的三個相鄰小區的導頻信號強度，按降序排列為CSIl、CSD、CSI3 , 門限值記為C ；如果CSI1—CSI2麼C或csn-CSBSe ,則該用戶為CoMP邊緣用戶；如果 CSIl- CSI2 > C ,且csn- CSB > C ,則該用戶為非CoMP邊緣用戶；
步驟(3)中所述的無線資源的集合由頻率、時隙、和空間三維資源組成，即{(頻率，時隙，空間)}。步驟⑴和(4)中所述的小區中心用戶使用無線資源集合的先後順序為名的補集茗、馮，其中3為小區編號， = 1,2,3。門限值C可以根據系統實際需求決定，每個小區的門限值相同或不同。步驟(1)中所述的小區可以是任何形狀的覆蓋區，包括蜂窩小區。本發明方法只對部分小區邊緣用戶採用協作多點的傳輸方式，這樣可以有效的節約系統資源，降低系統負載。根據該方法中用戶類別的劃分，小區中心用戶和另外一部分邊緣用戶仍然由一個小區為其提供服務，這樣不僅可以減小多小區協調傳送信號帶來的信令開銷，減小系統複雜度，而且可減小多個基站發送信號對小區其他用戶帶來的額外幹擾。同時，本發明方法可以有效的提高系統的無線資源利用率，降低小區間幹擾。
圖1為本發明三小區模型的小區邊緣所劃分的區域圖； 圖2為可用頻率集合與用戶集合之間的對應關係示意圖。
具體實施例方式根據本發明的基本構思，在設計實現整個網絡的無線資源復用方案時，將網絡中的3個兩兩相鄰的小區作為一個區群，可以根據本發明提出的方法設計其中任一區群的復用方案，然後將相同的設計方案應用到網絡中的其他區群；或者，根據網絡中各個區群的用戶的分布及其業務分布情況採用本發明提出的方法分別設計各個區群的復用方案，其中每個區群用於復用的頻段劃分可以根據各個區群中用戶的分布及其業務分布情況進行調整。根據本發明的一種協作多點(CoMP)通信系統的無線資源復用方法，具體步驟如下
步驟1 根據用戶信幹噪比SINR門限將小區中的用戶分為兩組，SINR大於門限值的為小區中心用戶，SINR小於或等於門限值的為小區邊緣用戶；
步驟2:將小區邊緣用戶根據系統實際情況劃分為兩類，一類為CoMP邊緣用戶，一類為非CoMP邊緣用戶；小區邊緣用戶的劃分方法可以是若用戶為小區邊緣用戶，則用戶測量當前接收到的三個相鄰小區的導頻信號強度，按降序排列為CSIl、CSI2、CSI3 , 門限值記為 。如果csn-CSI2Se或csn-CSI3&，則該用戶為CoMP邊緣用戶；如果 CSIl- CSI2 > C ,且csn— CSI3 > C ,則該用戶為非CoMP邊緣用戶；
步驟3 將整個可用無線資源集合「分為3個子集合禺、S2和禺，即SUS2US3且 I^l = I^2I = 1 !。這裡，S1、S2和S1分別為小區1、小區2和小區3的小區邊緣用戶的可用無線資源，其中小區1、小區2、小區3兩兩相鄰；
步驟4 各、^和S3的分配為(a)小區中心用戶的可用無線資源為整個無線資源集合S ;(b)對於CoMP邊緣用戶，協作傳輸集合為小區1和小區2時，其可用無線資源集合為錢姆呢；協作傳輸集合為小區1和小區3時，其可用無線資源集合為GSf1IWW3 ；協作傳輸集合為小區2和小區3時，其可用無線資源集合為(&門禺)\5\ ；協作傳輸集合為小區1、小區2和小區3時，其可用無線資源集合為孓門高門禺；(c)對於小區1中的非CoMP 邊緣用戶，其可用無線資源集合為^ KS2U^) ； (d)對小區2中的非CoMP邊緣用戶，其可用無線資源集合為^U^iUA) ； (e)對小區3中的非CoMP邊緣用戶，其可用無線資源集合為 S3HSiD S2)。步驟5 小區中心用戶，如小區 的小區中心用戶，使用無線資源集合的先後順序為瑪的補集瓦、馬，其中！ = 1,2,3。需要說明的是，當只需要對頻率資源進行復用規劃時，本發明就是一種頻率復用方案，S、民、S2和禺簡化為頻率集合。當只需要對時隙進行復用規劃時，本發明就是一種
時分復用方案，S、S1、S2和塢簡化為時隙集合。其它情況類似。另外，可以根據用戶的分布及其業務分布情況，通過動態的劃分小區邊緣用戶和小區中心用戶，對小區進行無線資源復用。本發明中的小區可以是任何形狀的覆蓋區，包括蜂窩小區。並且，門限值可以根據系統實際需求決定，每個小區的門限值可以相同也可以不同。下面參照附圖並結合本發明的優選實施例來描述本發明的一種協作多點(CoMP) 通信系統的無線資源復用方法。本實施例中僅對頻率資源進行復用規劃，此時S、S1、S2和禺簡化為頻率集合，J 為整個系統的可用頻率集合。參見圖1，圖中由多個小區同時為其提供服務的，如用戶1，為CoMP邊緣用戶；圖中處於小區邊緣且只由一個小區為其提供服務的，如用戶2，為非CoMP邊緣用戶；其它為小區中心用戶。本發明將無線蜂窩網絡中的3個兩兩相鄰的小區作為一個區群。首先根據本發明提出的方法設計其中任一區群的頻率復用方案，然後將相同的設計方案應用到網絡中的其他區群，從而解決整個網絡的頻率復用問題。
步驟1 參見圖1，將一個區群中的三個兩兩相鄰的小區分別記為小區1、小區2、小區3。根據用戶信幹噪比SINR門限將小區中的用戶分為兩組，SINR大於門限值的為小區中心用戶，其所處區域為圖中圓形所示區域。SINR小於或等於門限值的為小區邊緣用戶；
步驟2:若用戶為小區邊緣用戶，則用戶測量當前接收到的三個相鄰小區的導頻信號強度，按降序排列為CSIl、CSI2、CSI3 ,門限值記為c。如果CSI1—CSI2Sc或 CSIl- CSI3 c，且CSD— CSI3 > c ,則該用戶為非CoMP邊緣用戶；
步驟3 將整個可用頻率集合S分為3個子集合，即s = S1UiSr2 US3 ,且昧丨==
O步驟4 如圖2，為、^和S3的分配為(a)小區中心用戶的可用頻率為整個頻率集合S ;(b)對於CoMP邊緣用戶，協作傳輸集合為小區1和小區2時，其可用頻率集合為 (S1HS2)XS3 ;協作傳輸集合為小區1和小區3時，其可用頻率集合為(為門&)\尚；協作傳輸集合為小區2和小區3時，其可用頻率集合為；協作傳輸集合為小區1、小區2和小區3時，其可用頻率集合為苟(14門禺；(c)對於小區1中的非CoMP邊緣用戶， 其可用頻率集合為Sf1KS2 US3) ； (d)對小區2中的非CoMP邊緣用戶，其可用頻率集合為 S2HSlUSs) ； (e)對小區3中的非CoMP邊緣用戶，其可用頻率集合為馮衝叫幻。步驟5 小區中心用戶，如小區 的小區中心用戶，使用頻率集合的先後順序為 馬的補集瓦、馬，其中i = U,3。本發明中的小區可以是任何形狀的覆蓋區，包括蜂窩小區。並且，門限值c可以根據系統實際需求決定，每個小區的門限值可以相同也可以不同。
權利要求
1.一種協作多點通信系統的無線資源復用方法，其特徵在於該方法的具體步驟是 步驟(1).根據用戶信幹噪比門限將小區中的用戶分為兩組，信幹噪比大於門限值C的為小區中心用戶，信幹噪比小於或等於門限值 的為小區邊緣用戶；所述的小區中心用戶使用無線資源集合的先後順序為名的補集運、名，其中i為小區編號， = 1,2,3 ；步驟O).將小區邊緣用戶根據系統實際情況劃分為兩類，一類為CoMP邊緣用戶，一類為非CoMP邊緣用戶；所述的小區邊緣用戶的劃分方法是若用戶為小區邊緣用戶，則用戶測量當前接收到的三個相鄰小區的導頻信號強度，按降序排列為CSIl、CSI2、CSB , 門限值記為C ；如果csn—CSI2眾或CSI1-CSBk ,則該用戶為CoMP邊緣用戶；如果 CSIl- CSI2 > C，且csn— CSI3 > C ,則該用戶為非CoMP邊緣用戶；步驟(3).將整個可用無線資源集合S分為三個子集合場、為和塢，即S = S1UAU^，且=1 丨=I^l .,Si、S2和塢分別為小區1、小區2和小區3的小區邊緣用戶的可用無線資源，其中小區1、小區2、小區3兩兩相鄰；步驟(4).劣、為和瑪的分配方法為(a)小區中心用戶的可用無線資源為整個無線資源集合S ； (b)對於CoMP邊緣用戶，協作傳輸集合為小區1和小區2時，其可用無線資源集合為(SlClS2)XSi ；協作傳輸集合為小區1和小區3時，其可用無線資源集合為(Ar^3)NSi2 ；協作傳輸集合為小區2和小區3時，其可用無線資源集合為0 2(1禺)\& ；協作傳輸集合為小區1、小區2和小區3時，其可用無線資源集合為^rW2 A^ ; (c)對於小區1中的非CoMP 邊緣用戶，其可用無線資源集合為S1 \ (S2 US,) ； (d)對小區2中的非CoMP邊緣用戶，其可用無線資源集合為場\(劣1^3) ； (e)對小區3中的非CoMP邊緣用戶，其可用無線資源集合為 '、', (β U S2 )。
2.如權利要求1所述的一種協作多點通信系統的無線資源復用方法，其特徵在於步驟(3)中所述的無線資源的集合由頻率、時隙、和空間三維資源組成，即{(頻率，時隙，空間)}。
3.如權利要求1所述的一種協作多點通信系統的無線資源復用方法，其特徵在於門限值e根據系統實際需求決定，每個小區的門限值相同或不同。
4.如權利要求1所述的一種協作多點通信系統的無線資源復用方法，其特徵在於所述的小區可以是任何形狀的覆蓋區，包括蜂窩小區。
全文摘要
本發明公開了一種協作多點通信系統的無線資源復用方法。本發明將每個小區的用戶分為小區中心用戶和小區邊緣用戶，其中將小區邊緣用戶劃分為CoMP邊緣用戶和非CoMP邊緣用戶，只有CoMP能給系統提供較高效益時才用多個小區協作傳輸，其它用戶由一個小區為其提供服務。無線資源分配方面，對於小區邊緣用戶，按照一定原則給一個區群內的三個小區的邊緣區域分配可用無線資源；對於小區中心用戶，可以為其分配整個無線資源集合。該方法在滿足用戶一定QoS前提下有效提高系統頻譜效率和數據速率。本發明方法可以有效節約系統資源，降低系統負載，減小多小區協調傳送信號帶來的信令開銷，減小系統複雜度，且可減小多個基站帶來的額外幹擾。
文檔編號H04W16/18GK102572853SQ20121005292
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者章堅武, 許方敏 申請人:杭州電子科技大學