基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法及系統與流程
2023-05-23 13:55:26 1
基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法及系統技術領域本發明涉及電子信息技術領域，特別涉及一種基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法及系統。
背景技術：
長期演進計劃(LongTermEvolution,LTE)中，允許將小區的頻率重用因子設為1，即每個小區均可以採用全部的可用頻譜。此方法相當於增大了每個小區的可用頻率，可以獲得更高的吞吐率，並且提高了頻譜利用率。但是，這為小區邊緣用戶帶來了嚴重的小區間幹擾，降低了小區邊緣用戶的信幹噪比(SINR)。為解決小區間幹擾問題，已有的LTE系統考慮進行多小區間幹擾抵消(Inter-CellInterferenceCancellation，ICIC)。一般而言，ICIC可以分為消除(Mitigation)和規避(Avoidance)兩種技術。這些方法主要是在碼域、頻域內完成，且配置不靈活，無法適應未來移動通信的需求。為解決以上問題，3GPP提出要把多點協作傳輸(CoordinatedMulti-Point,CoMP)引入到蜂窩移動通信系統中來，CoMP有望在未來的標準中出現。多點協作傳輸主要利用空域資源提高小區邊緣用戶的SINR，從而提高頻譜效率。考慮到CoMP帶來的好處，希望LTER8的用戶也可以支持多點協作傳輸。即希望在不改變LTER8協議棧的基礎上為R8的用戶提供CoMP服務，這是需要解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法。所述多點協作傳輸方法具有降低幹擾、提高數據傳輸可靠性的優點。本發明的另一目的在於提出一種基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸系統。為達到上述目的，本發明一方面的實施例提出一種基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法，包括以下步驟：從多個節點中確定移動終端的服務節點和多個協作節點，並根據所述服務節點和所述多個協作節點建立預編碼矩陣；所述服務節點獲得所述移動終端的服務數據，並對所述服務數據進行編碼調製；所述服務節點根據所述LTER8專用導頻生成參考信號，完成所述服務數據和所述LTER8專用導頻的資源單元映射，並根據所述預編碼矩陣將所述參考信號映射到所述服務節點和協作節點，以生成映射關係；所述服務節點和多個協作節點根據所述映射關係將預編碼後的數據發送到所述移動終端；所述移動終端根據所述LTER8專用導頻對預編碼後信道進行估計，以獲得等效協作信道，並根據所述等效協作信道對所述服務數據進行解調，以完成所述服務數據的傳輸。根據本發明實施例的方法，降低了小區邊緣用戶受到的小區間幹擾，同時使得用戶獲得宏分集增益，從而提高了用戶數據傳輸的可靠性。在本發明的一個實施例中，所述確定移動終端的服務節點和多個協作節點是根據所述移動終端與多個發送節點的信道狀態來選擇。在本發明的一個實施例中，所述多個發送節點的信道狀態通過上行信道估計或反饋信道得到。在本發明的一個實施例中，所述服務節點和所述多個協作節點協作將所述編碼調製後的服務數據發送到所述移動終端是在所述LTER8專用導頻的第5埠上完成的。在本發明的一個實施例中，所述節點包括基站、中繼站或遠程射頻單元。為達到上述目的，本發明的實施例另一方面提出一種基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸系統，包括：建立模塊，用於從多個節點中確定移動終端的服務節點和多個協作節點，並根據所述服務節點和所述多個協作節點建立預編碼矩陣；編碼模塊，用於獲得所述移動終端的服務數據，並對所述服務數據進行編碼調製；映射模塊，用於根據所述LTER8專用導頻生成參考信號，完成所述服務數據和所述LTER8專用導頻的資源單元映射，並根據所述預編碼矩陣將所述參考信號映射到所述服務節點和協作節點，以生成映射關係；發送模塊，用於根據所述映射關係將預編碼後的數據發送到所述移動終端；接收模塊，用於根據所述LTER8專用導頻對預編碼後信道進行估計，以獲得等效協作信道，並根據所述等效協作信道對所述服務數據進行解調，以完成所述服務數據的傳輸。根據本發明實施例的系統，降低了小區邊緣用戶受到的小區間幹擾，同時使得用戶獲得宏分集增益，從而提高了用戶數據傳輸的可靠性。在本發明的一個實施例中，所述建立模塊根據所述移動終端與多個發送節點的信道狀態確定移動終端的服務節點和多個協作節點。在本發明的一個實施例中，所述建立模塊通過上行信道估計或反饋信道得到所述多個發送節點的信道狀態。在本發明的一個實施例中，所述編碼模塊對所述服務數據的編碼調製在所述LTER8專用導頻的第5埠上完成。在本發明的一個實施例中，所述節點包括基站、中繼站或遠程射頻單元。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。附圖說明本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1為根據本發明一個實施例的基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法的流程圖；圖2為根據本發明一個實施例的3個基站、2個用戶的多基站協作傳輸基本原理示意圖；圖3為根據本發明一個實施例的LTE一個資源塊中的用戶專用導頻分布示意圖；圖4為根據本發明一個實施例的基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸系統的結構框圖。具體實施方式下面詳細描述本發明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。圖1為根據本發明一個實施例的基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法的流程圖。如圖1所示，根據本發明實施例的基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸方法包括以下步驟：步驟101，從多個節點中確定移動終端的服務節點和多個協作節點。其中，節點包括基站、中繼站或遠程射頻單元。在本發明的一個實施例中，確定移動終端的服務節點和多個協作節點是根據移動終端與多個發送節點的信道狀態來選擇，且多個發送節點的信道狀態通過上行信道估計或反饋信道得到。步驟102，服務節點獲得移動終端的服務數據，並對服務數據進行編碼調製。在本發明的一個實施例中，服務節點和多個協作節點協作將編碼調製後的服務數據發送到移動終端是在LTER8專用導頻的第5埠上完成的。步驟103，服務節點根據LTER8專用導頻生成參考信號，完成服務數據和LTER8專用導頻的資源單元映射，並將編碼調製後的服務數據與服務節點和多個協作節點建議映射關係，並插入參考信號，以根據服務節點和多個協作節點對服務數據和參考信號進行預編碼。步驟104，服務節點和多個協作節點將服務數據和參考信號發送到移動終端。步驟105，移動終端根據LTER8專用導頻對預編碼後信道進行估計，以獲得等效協作信道，並根據等效協作信道對服務數據進行解調，以完成服務數據的傳輸。圖2為根據本發明一個實施例的3個基站、2個用戶的多基站協作傳輸基本原理示意圖。如圖2所示，假定通過確定節點(在節點為基站)和天線，用戶1(即移動終端1)的服務基站是基站1，協作基站為基站2、3。用戶2(即移動終端2)的服務基站為基站2，協作基站是基站1、3。實例中假定所選擇基站的所有天線均參與發送。設每個基站Nt根天線，依據LTER8用戶專用導頻，採用N點FFT的OFDM調製方式。稱用戶所在小區的基站為服務基站，其它參與協作的基站稱為協作基站。基站接收到用戶的服務數據後，對服務數據進行編碼調製，然後進行資源映射，插入用戶專用的參考信號，參考信號的生成公式如下所示：<![CDATA[r(m)=12(1-2c(2m))+j12(1-2c(2m+1)),m=0,1,...,12NRBPDSCH-1]]>其中，表示LTE下行用戶數據發送的帶寬，序列c(i)是LTE中定義的偽隨機序列。用戶專用導頻插入到資源快中的位置如圖3所示。完成資源映射後，基站需對用戶的數據進行預編碼，考慮子載波n，時隙為l時的用戶數據xk,l，為方便起見，省去子載波和時隙的下標，用x1,x2分別表示用戶1、2在子載波n，時隙l處的數據。用戶1、2的預編碼矢量分別表示為w1、w2，其維度均為3Nt×1維。對於單個用戶其預編碼矩陣為預編碼矢量，用戶1和2的預編碼矢量可以表示為，其中，分別表示轉置，表示用戶1的預編碼矢量中對應於基站1的部分，對於的含義也於此類似。在本發明的一個實施例中，預編碼矩陣的求解可以利用現有的理論結論。當協作傳輸用戶數為1時，進行單用戶預編碼求解；當協作用戶數有多個時，可以採用多用戶預編碼技術，例如迫零(ZF)、塊對角化、MMSE預編碼等。計算與編碼矩陣時用到的信道狀態信息可以是用戶通過反饋信道反饋至發送端的，也可以是發送端依據上行信道估計得到。對用戶數據和專用參考信號進行預編碼時，有如下兩種方法：1、由用戶的服務基站或中心控制單元完成多基站預編碼後把預編碼後的數據發送給協作基站。以用戶1為例，此時可以由基站1進行預編碼w1x1，然後把數據w1,2x1、w1,3x1發送給協作基站2、3。2、將計算得到的預編碼矢量發送給各個協作基站，在各個協作基站處分布式的完成預編碼。例如將w1,2、w1,3發送給基站2、3，然後在兩個基站處分別對用戶1的數據和專用參考信號進行預編碼得到w1,2x1、w1,3x1。預編碼完成後，多個基站聯合將用戶數據發送出去，此時，對於用戶1、2而言其對應的移動終端所接收到的數據為，y1＝h1(w1x1+w2x2)+n1，y2＝h2(w1x1+w2x2)+n2，其中，h1,h2分別表示3個基站到用戶1、2的下行信道，n1,n2表示加性噪聲，w1x1和w2x2表示用戶1和用戶2預編碼後映射到所有發射天線上的數據。兩個用戶的幹擾可以通過預編碼矩陣的設計得到消除或減弱。考慮用戶1、2發送的用戶專用參考信號xp1,xp2，則在參考信號所在的時頻單元，接收信號為，yp1＝hp1(wp1xp1+wp2xp2)+np1，yp2＝hp2(wp1xp1+wp2xp2)+np2，其中，下標p表示導頻所在的時頻單元，wp1xp1和wp2xp2表示用戶1和用戶2的用戶專用導頻信號經預編碼後映射到所有天線上的數據，np1和np2表示用戶1、2的導頻資源單元處對應的加性噪聲。則用戶1可以通過該參考信號估計得到預編碼後的等效信道hp1wp1，從而可以進行數據的解調和解碼。根據本發明實施例的方法，降低了小區邊緣用戶受到的小區間幹擾，同時使得用戶獲得宏分集增益，從而提高了用戶數據傳輸的可靠性。圖4為根據本發明一個實施例的基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸系統的結構框圖。如圖4所示，根據本發明實施例的基於LTER8用戶專用導頻的多點協作傳輸系統包括建立模塊100、編碼模塊200、映射模塊300、發送模塊400和接收模塊500。其中，建立模塊100用於從多個節點中確定移動終端的服務節點和多個協作節點，並根據服務節點和多個協作節點建立預編碼矩陣。節點包括基站、中繼站或遠程射頻單元。在本發明的一個實施例中，建立模塊100根據移動終端與多個發送節點的信道狀態確定移動終端的服務節點和多個協作節點，並且建立模塊100通過上行信道估計或反饋信道得到多個發送節點的信道狀態。編碼模塊200用於獲得移動終端的服務數據，並對服務數據進行編碼調製。在本發明的一個實施例中，編碼模塊200對服務數據的編碼調製在LTER8專用導頻的第5埠上完成。映射模塊300用於根據LTER8專用導頻生成參考信號，完成服務數據和LTER8專用導頻的資源單元映射，並根據預編碼矩陣將參考信號映射到服務節點和協作節點，以生成映射關係。發送模塊400用於根據映射關係將預編碼後的數據發送到移動終端。接收模塊500用於根據LTER8專用導頻對預編碼後信道進行估計，以獲得等效協作信道，並根據等效協作信道對服務數據進行解調，以完成服務數據的傳輸。圖2為根據本發明一個實施例的3個基站、2個用戶的多基站協作傳輸基本原理示意圖。如圖2所示，通過建立模塊100確定節點(在節點為基站)和天線，在圖2中用戶1(即移動終端1)的服務基站是基站1，協作基站為基站2、3。用戶2(即移動終端2)的服務基站為基站2，協作基站是基站1、3。實例中假定所選擇基站的所有天線均參與發送。設每個基站Nt根天線，依據LTER8用戶專用導頻，採用N點FFT的OFDM調製方式。稱用戶所在小區的基站為服務基站，其它參與協作的基站稱為協作基站。編碼模塊200對用戶移動終端的服務數據進行編碼調製，然後由映射模塊300建立進行編碼調製後的服務數據與服務節點和多個協作節點之間的映射關係，例如將編碼調製後的服務數據映射到基站的天線上。映射關係的建立過程中，首先要根據LTER8專用導頻生成參考信號，參考信號的生成通過如下公式表示，該公式為，<![CDATA[r(m)=12(1-2c(2m))+j12(1-2c(2m+1)),m=0,1,...,12NRBPDSCH-1]]>其中，表示LTE下行用戶數據發送的帶寬，序列c(i)是LTE中定義的偽隨機序列。用戶專用導頻插入到資源快中的位置如圖3所示。完成資源映射後，基站需對用戶的數據進行預編碼，考慮子載波n，時隙為l時的用戶數據xk,l，為方便起見，省去子載波和時隙的下標，用x1,x2分別表示用戶1、2在子載波n，時隙l處的數據。用戶1、2的預編碼矢量分別表示為w1、w2，其維度均為3Nt×1維。對於單個用戶其預編碼矩陣為預編碼矢量，用戶1和2的預編碼矢量可以表示為，其中，和分別表示轉置，表示用戶1的預編碼矢量中對應於基站1的部分，對於和的含義也類似。對於由編碼模塊200所生成的預編碼矩陣，其求解可以利用現有的理論結論。當協作傳輸用戶數為1時，進行單用戶預編碼求解，當協作用戶數有多個時，可以採用多用戶預編碼技術，例如迫零(ZF)、塊對角化、MMSE預編碼等。預編碼完成後，多個基站聯合將用戶數據發送出去，此時，對於用戶1、2而言其對應的移動終端所接收到的數據為，y1＝h1(w1x1+w2x2)+n1，y2＝h2(w1x1+w2x2)+n2，其中，h1,h2分別表示3個基站到用戶1、2的下行信道，n1,n2表示加性噪聲，w1x1和w2x2表示用戶1和用戶2預編碼後映射到所有發射天線上的數據。兩個用戶的幹擾可以通過預編碼矩陣的設計得到消除或減弱。考慮用戶1、2發送的用戶專用參考信號xp1,xp2，則在參考信號所在的時頻單元，接收信號為，yp1＝hp1(wp1xp1+wp2xp2)+np1，yp2＝hp2(wp1xp1+wp2xp2)+np2，其中，下標p表示導頻所在的時頻單元，wp1xp1和wp2xp2表示用戶1和用戶2的用戶專用導頻信號經預編碼後映射到所有天線上的數據，np1和np2表示用戶1、2的導頻資源單元處對應的加性噪聲。則用戶1可以通過該參考信號估計得到預編碼後的等效信道hp1wp1，從而可以進行數據的解調和解碼。根據本發明實施例的系統，降低了小區邊緣用戶受到的小區間幹擾，同時使得用戶獲得宏分集增益，從而提高了用戶數據傳輸的可靠性。儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。