【導(dǎo)讀】在移動(dòng)通信中，干擾抑制一直是系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，由于LTE下行采用正交頻分多址接入的。但由于頻譜資源的限制，小區(qū)之間的干擾將嚴(yán)重地影響小。區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率。愈演愈烈的小區(qū)間干擾問題進(jìn)行了研究。論文介紹了當(dāng)前主流的小區(qū)。中的實(shí)現(xiàn)可能性進(jìn)行了探討。

　　

【正文】 幾種干擾抑制技術(shù)的比較 對(duì)上面介紹的幾種對(duì)于 LTE 系統(tǒng)的干擾抑制的方案進(jìn)行比 較，可以看到，干擾隨機(jī)化繼續(xù)沿用 CDMA 系統(tǒng)成熟的加擾技術(shù)，比較簡(jiǎn)單可行，但面對(duì)的問題是將干擾視為白噪聲處理，可能會(huì)造成由于統(tǒng)計(jì)特性的不同而帶來的測(cè)量誤差。干擾消除技術(shù)可以顯著改善小區(qū)邊緣的系統(tǒng)性能，獲得較高的頻譜效率，但是對(duì)于帶寬較小的業(yè)務(wù) (如 VoIP)則不太適用，在 OFDMA 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)也比較復(fù)雜，后續(xù)對(duì)它的研究不多。干擾協(xié)調(diào) /回避則是目前研究的一項(xiàng)熱門技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以應(yīng)用于各種帶寬的業(yè)務(wù)，并且對(duì)于干擾抑制有很好的效果，適合于 OFDMA 這種特定的接入方式，但是在提高小區(qū)邊緣用戶性能的同時(shí)帶來了小區(qū)整體吞吐量的損失。以上 3 種小區(qū)間的干擾抑制方法可以相互結(jié)合，相互補(bǔ)充，以獲得更高的系統(tǒng)增益。 第四章 MUMIMO 下 CQI 計(jì)算與反饋過程的方案 由 3GPP R9 版本知道，對(duì)于多用戶 MIMO，首先用戶端依據(jù)公用導(dǎo)頻估計(jì)信道?；谛诺罓顟B(tài)信息，用戶端首先假設(shè)在單用戶 MIMO 下從碼本中選擇 PMI。在 PMI 選擇后，用戶為已選的 PMI 計(jì)算 PostSINR 作為 CQI。然后，用戶將 PMI和相對(duì)應(yīng)的 CQI index 反饋回基站。應(yīng)當(dāng)指出的是，反饋是基于單用戶 MIMO 模式下操作 的。 在反饋時(shí)，基站負(fù)責(zé)多用戶調(diào)度，其支持 SUMIMO 和 MUMIMO 模式的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。如果基站選擇單用戶 MIMO 模式，它使用 PMI 反饋選擇的預(yù)編碼矩陣和 CQI 反饋來決定 MCSlevel。這樣，所有的反饋都假設(shè)是精確的。如果選擇MUMIMO 模式，基站找出 2 個(gè)用戶配對(duì)然后計(jì)算其預(yù)編碼矩陣，然后，基站傳輸已被預(yù)編碼矩陣編碼過的這兩個(gè)用戶的數(shù)據(jù)符號(hào)。 在用戶端，起初，使用解調(diào)導(dǎo)頻來估計(jì)預(yù)編碼信道。然后，再依據(jù)解碼后的預(yù)編碼信道信息恢復(fù)原始數(shù)據(jù)符號(hào)。 由上可知，我們可以看出用戶端的反饋使用的是 SUMIMO。因 此，可以說，對(duì)于 MUMIMO 模式，不論 PMI 還是 CQI 都不是最優(yōu)的。 信道矩陣H 圖 41 R9 中 MUMIMO 的 CQI 顯式反饋 在文獻(xiàn)中，作者提出了一種 MUCQI 的改進(jìn)方式，即在用戶端測(cè)量平均噪聲加小區(qū)內(nèi)干擾能量并將其帶入 CQI 的計(jì)算方式中，以使用戶反饋回的 CQI 精確度更高。 在該提案中顯式短期 CSI 反饋首先在用戶端測(cè)出信道矩陣 1H 和 2H 以及12PP和 ( 12PP和 是用戶 1 用戶 2 反饋回基站的平均噪聲加小區(qū)內(nèi)干擾能量 )并將其反饋回基站，在基站端計(jì)算出預(yù)編碼矩陣 12WW和 ，再利用計(jì)算出的 12WW和 給出 1,predictCQI 。 信道矩陣H小區(qū)內(nèi)干擾加平均噪聲P 圖 42 經(jīng)過改進(jìn)的顯式反饋 CQI 計(jì)算與反饋過程的方 案 在本提案中沿用了上述提案在用戶端對(duì)平均噪聲加小區(qū)間干擾能量的測(cè)量，考慮了小區(qū)內(nèi)干擾對(duì) CQI 計(jì)算的影響并將其加入到一種新的 CQI 計(jì)算方式中。在最后的反饋過程中，提出了新的反饋方案，比上述方法減少了反饋量，且提出了有用信號(hào)與小區(qū)內(nèi)干擾比的概念，在判斷 SUMIMO 和 MUMIMO 模式的判斷上加強(qiáng)了基站判據(jù)。在某些方面上加強(qiáng)了 MUMIMO 的總體性能。 具體的實(shí)施步驟如下： (1)假設(shè)兩個(gè)用戶已被配對(duì)。以用戶 1 為例，首先測(cè)量出信道矩陣 1H ，并依據(jù) 1H 在碼本中挑選出合適的 1W 。 (2)由于 MUMIMO 的配對(duì)原則，用戶 2 應(yīng)為與用戶 1 相互干擾最小的用戶，即其預(yù)編碼矩陣 2W 應(yīng)為與 1W 在碼本中正交或近似正交的碼字，以此在用戶 1 端假設(shè)用戶 2 的預(yù)編碼矩陣為 2W（該預(yù)編碼矩陣 2W 并 不一定為用戶 2 真正的預(yù)編碼矩陣，只是用戶 1 端假設(shè)的近似的碼字）。 (3)獲得了用戶 1 與用戶 2 的預(yù)編碼矩陣后，再由文獻(xiàn)中提供的方法，即在用戶端測(cè)量小區(qū)內(nèi)干擾能量和平均噪聲值 1P ，在用戶 1 處反饋有用信號(hào)與小區(qū)間干擾信號(hào)的比值，并將其量化后得出一個(gè)反饋量化值 M（這里可視為已經(jīng)將該小區(qū)內(nèi)干擾能量值劃分為 16 個(gè)與 CQI Index 值相對(duì)應(yīng)的索引值區(qū)間，并且用戶與基站都知道該索引值區(qū)間表）。在計(jì)算出優(yōu)化后的 SUMIMO CQI 值，并將其量化后得出的量化值 N 作為 CQI 值 反饋回基站。（ M 和 N 均為 4 比特） (4)在基站端通過查找 M 與 N 對(duì)應(yīng)的信干噪比區(qū)間并分別取該區(qū)間的均值39。39。MN與 還原出相應(yīng)的 SUCQI 和 MUCQI 值，輔助基站動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換 SUMIMO 和MUMIMO 的傳輸方式，并使基站更精確的判斷用戶使用何種調(diào)制方式。 兩個(gè)經(jīng)過量化的數(shù)值M與N 圖 43 本提案所提出的在上述顯式改進(jìn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)得出的隱式反饋 總結(jié) 在本提案中，提出了在 3GPP R9 版本關(guān)于 CQI 反 饋基礎(chǔ)上新的改進(jìn)的方法，一種新的反饋方案和一個(gè)有用信號(hào)與小區(qū)內(nèi)干擾能量比值的概念。提案中考慮了小區(qū)內(nèi)干擾情況并將其使用于 MUCQI 的計(jì)算中，在完成對(duì) CQI 的計(jì)算后，用戶并不簡(jiǎn)單的將 CQI 反饋回基站，而是將其拆成兩部分反饋，一部分是用戶有用信號(hào)與小區(qū)內(nèi)干擾能量的比值，另一部分我們可以將其視為單用戶的 CQI 也就是 SUMIMO 下的 CQI。在此我們將其量化為 M 與 N（ M 與 N 都是 4 比特的數(shù)），并將其反饋回基站。在基站通過相應(yīng)的計(jì)算還出相應(yīng)的 SUCQI與 MUCQI，并通過判斷有用信號(hào)與小區(qū)內(nèi)干擾比值的大小，判斷小 區(qū)內(nèi)信號(hào)間的相關(guān)性強(qiáng)弱。這樣可以幫助基站更精確的轉(zhuǎn)換 SUMIMO 或 MUMIMO 模式。以及幫助基站精確地獲得 MUMIMO 情況下的信道容量和調(diào)制編碼方式，從而優(yōu)化MUMIMO 性能。 第五章 CoMP 中小區(qū)協(xié)作集的選擇方案 協(xié)作多點(diǎn)傳輸 (CoMP, Coordinated Multi Point transmission/reception)是圍繞LTEA 的目標(biāo)而提出的通過基站間協(xié)作減少小區(qū)邊緣干擾、提高小區(qū)邊緣頻譜效率、增加有效覆蓋的技術(shù)措施。自從 CoMP 作為 LTEA 的一種傳輸方案首次被提出以來，引起了對(duì)該技術(shù)廣泛的討論，其中一個(gè)重要的方面是如何確定 CoMP中的小區(qū)協(xié)作集合。 在協(xié)作多點(diǎn)傳輸過程中，協(xié)作基站需要將用戶的信道信息傳遞給中心處理單元，中心處理單元實(shí)現(xiàn)用戶的調(diào)度和預(yù)編碼，將調(diào)度和預(yù)編碼的結(jié)果傳遞給協(xié)作基站。隨著協(xié)作基站的個(gè)數(shù)增加，對(duì)協(xié)作基站與中心處理單元間的回傳信道容量的要求大大增加，協(xié)作所需的信令和反饋開銷迅速增加，資源分配和實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼的復(fù)雜度也急劇增長(zhǎng)，但協(xié)作所帶來的性能增益卻在逐步減小。為了降低協(xié)作傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度，需要將網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)劃分成小區(qū)協(xié)作 集，在各協(xié)作集內(nèi)進(jìn)行小區(qū)間的協(xié)作。 目前，各個(gè)公司和高校已經(jīng)提出了許多關(guān)于協(xié)作節(jié)點(diǎn)選取的方法，這些方法主要分為以下三種：系統(tǒng)定義方法 (workdefined method)、用戶指定方法 (Pure UEspecific method)和以上兩種方法的折中方案。系統(tǒng)定義方法實(shí)施起來簡(jiǎn)單但提供的容量增益很有限；用戶指定方法可以達(dá)到系統(tǒng)的最大吞吐量增益，但在實(shí)際應(yīng)用中復(fù)雜度過高；最后一種方案與前兩種相比在調(diào)度復(fù)雜度和吞吐量增益之間取得了較好的折中。 本提案提出了一種新的小區(qū)協(xié)作集的選擇方法，該方法采用系 統(tǒng)定義和用戶指定的折中方法，并且針對(duì)于聯(lián)合傳輸下的兩種不同模式 —— CoMP SUMIMO和 CoMP MUMIMO 采用不同的協(xié)作集選擇策略。 小區(qū)協(xié)作集的選擇方案 已有的 CoMP 中的小區(qū)協(xié)作集選擇方法 (1)系統(tǒng)定義方法 (workdefined method) 系統(tǒng)定義方法，又稱固定劃分方法，是指不同的協(xié)作集由系統(tǒng)預(yù)先劃分好，某個(gè) CoMP 用戶一旦確定了自己的服務(wù)小區(qū) (Serving Cell),就會(huì)自動(dòng)選擇該用戶的小區(qū)協(xié)作集。在系統(tǒng)定義的方法中，系統(tǒng)中的所 有小區(qū)被劃分成互不相交的小區(qū)協(xié)作集，只需要對(duì)一個(gè)協(xié)作集內(nèi)的所有 eNBs 進(jìn)行調(diào)度，調(diào)度復(fù)雜度低。但是由于形成的協(xié)作集是固定的，處于協(xié)作集邊緣的用戶在該協(xié)作集中所得到的服務(wù)不能達(dá)到最優(yōu)，所以該方法所得到的吞吐量增益有限。 (2)用戶指定方法 (Pure UEspecific method) 在用戶指定方法中，用戶根據(jù)系統(tǒng)中各個(gè)小區(qū)和該用戶之間的信道信息來選擇最佳的協(xié)作集。在協(xié)作集大小固定的情況下，該方法可以得到最大的吞吐量增益。但是該方法需要對(duì)系統(tǒng)中的所有小區(qū)進(jìn)行遍歷和調(diào)度，從調(diào)度的觀點(diǎn)來講復(fù)雜度過高。 (3)折中方法 為了在調(diào)度復(fù)雜度和吞吐量增益之間取得了較好的折中，文獻(xiàn)中提出了一種折中的小區(qū)協(xié)作集選擇方案。該方案將用戶指定方法中用戶選擇的集合從整個(gè)系統(tǒng)縮小到一個(gè) “較大的固定集合 ”，從而調(diào)度只需要在該集合中進(jìn)行，調(diào)度復(fù)雜度較用戶指定的方法有所降低，并且用戶可以得到該固定集合范圍內(nèi)最大的吞吐量增益。但是提案中并沒有明確指明 “較大的固定集合 ”應(yīng)該如何選取和定義。 本提案中根據(jù) CoMP 用戶在服務(wù)小區(qū)中的具體位置確定該用戶的候選協(xié)作集，在候選協(xié)作集中使用用戶指定方法確定最終的小區(qū)協(xié)作集。該方法屬于系統(tǒng)定義和用戶指定方法 的折中方法，在較低的復(fù)雜度的情況下獲得大的吞吐量增益。 CoMP 的分類 按共享信息的程度不同， CoMP 可以分為聯(lián)合處理 (JP)和協(xié)調(diào)調(diào)度 /協(xié)作波束成型 (CS/CB)兩種方式。其中 CS/CB 要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間共享用戶設(shè)備 (UE)的信道狀態(tài)信息； JP 要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間共享 UE 的信道狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)信息。 根據(jù)協(xié)作集同時(shí)所服務(wù)的用戶數(shù)目的不同， JP 又可以分為兩種模式： CoMP SUMIMO 和 CoMP MUMIMO。在 CoMP SUMIMO 中，互相協(xié)作的各小區(qū)只為一個(gè)用戶服務(wù)；在 CoMP MUMIMO 中 , 互相協(xié)作的各小區(qū)可為多個(gè)用戶同時(shí)服務(wù)。在 SUMIMO 中，相同的資源在一個(gè)時(shí)間段里只分配給同一用戶，因此在協(xié)作集中不存在干擾；在 MUMIMO 中，協(xié)同的基站同時(shí)向多個(gè)用戶發(fā)送信號(hào)，此時(shí)任何一個(gè)用戶除了接收到有用信號(hào)外，還受到其他用戶的干擾信號(hào)，嚴(yán)重影響用戶的接收性能。所以在 MUMIMO 情況下，通過協(xié)作小區(qū)的聯(lián)合預(yù)編碼方法消除用戶間干擾至關(guān)重要。 由于 CoMP SUMIMO 和 CoMP MUMIMO 兩種模式存在著干擾和資源分配等方面的不同，所以應(yīng)該分別針對(duì)兩種模式設(shè)計(jì)不同的小區(qū)協(xié)作集選擇方 法。對(duì)于 CoMP SUMIMO 模式，協(xié)作集選擇的原則是保證所得到的該用戶的吞吐量增益最大；對(duì)于 CoMP MUMIMO 模式，為了達(dá)到全局的最優(yōu)，協(xié)作集選擇的原則是保證同時(shí)被協(xié)作小區(qū)服務(wù)的多個(gè)用戶的總吞吐量達(dá)到最大。文獻(xiàn)中協(xié)作小區(qū)選取方法從單個(gè)用戶的角度考慮，無法滿足 CoMP MUMIMO 下多個(gè)用戶的總體性能最優(yōu)。本提案針對(duì)兩種模式，分別給出了相應(yīng)的小區(qū)協(xié)作集的選取方法。 新型的小區(qū)協(xié)作集的選擇方法 (1)根據(jù) CoMP 用戶的位置選擇候選協(xié)作集 為了降低調(diào)度的復(fù)雜度，小區(qū)協(xié)作集選擇的第 一步是將用戶指定方法中協(xié)作集選擇的集合從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有小區(qū)縮小到一個(gè)較小的集合。 由于傳播距離的增加，路徑損耗增大，遠(yuǎn)距離小區(qū)參與協(xié)作的效果相對(duì)劣于近距離小區(qū)。根據(jù)以上觀點(diǎn)， CoMP 用戶可以根據(jù)在服務(wù)小區(qū)中的具體位置確定該用戶的候選協(xié)作集合。具體步驟如下： 步驟一：以頂點(diǎn)和小區(qū)中心的連線將小區(qū)劃分為六個(gè)大小相等的三角形區(qū)域。 步驟二：根據(jù) CoMP 用戶所處的位置確定其所在的區(qū)域。 步驟三：該 CoMP 用戶的候選協(xié)作集合是與所在區(qū)域相鄰的小區(qū)以及該小區(qū)兩邊的小區(qū)。 具體過程如下：假設(shè)某個(gè) CoMP 用戶 UE1 的 Serving Cell 為 Cell0,將 Cell0 按上述規(guī)則劃分成六個(gè)區(qū)域 ? ?39。6,39。5,39。4,39。3,39。2,39。1 ，如圖 51 所示；確定 UE1 所在的區(qū)域?yàn)?39。1 ，則 UE1 的候選協(xié)作集合為 ? ?6,2,1 ，它的協(xié)作小區(qū)將在 ? ?6,2,1 集合中選取。類似的，若 UE1 所 在 的 區(qū) 域 為 39。6,39。5,39。4,39。3,39。2 ， 則 候 選 協(xié) 作 集 合 分 別 為 ：? ? ? ? ? ? ? ? ? ?6,5,1,6,5,4,5,4,3,4,3,2,3,2,1 。 04326152 39。4 39。3 39。 1 39。6 39。5 39。U E 1 圖 51 小區(qū)的劃分和候選協(xié)作集合的確定 (2)CoMP SUMIMO 和 CoMP MUMIMO 下的小區(qū)協(xié)作集選取方法 在 CoMP SUMIMO 模式下，幾個(gè)小區(qū)同時(shí)只為一個(gè)用戶服務(wù)，所以在小區(qū)協(xié)作集選取時(shí)只需考慮使該用戶的吞吐量達(dá)到最大