IMT_A_LTE+_10571LTE-A中一种低复杂度多用户下行CoMP协作方案.doc

工作组名称标准工作组LTE+子组文稿编号IMT-A_LTE+_10571会议名称LTE+标准子组第26会议议程3.4会议时间2010年11月0405日会议地点深圳，中兴公司LTE-A中一种低复杂度多用户下行CoMP协作方案来源:北京邮电大学泛网无线通信实验室(UWC)文稿类型：讨论&文字提案联系人:陈丹 李屹邮箱：1.引言 与LTE-R8相比，LTE-A系统可以实现更高的频谱效率。随着蜂窝半径逐渐的减小，频率重用的现象会越来越大，小区的性能由于区间干扰的影响会受到很大的限制。协作多点传输作为一种小区间协作技术可以提高小区的覆盖范围和增加小区的吞吐量1-2。对于下行CoMP中的联合处理过程，多个eNBs可以看作几乎绑定的传输机联合控制数据的传输。这种合作方式的实现只有这些eNBs之间用有足够回路容量的光纤连接起来才能实现。当多个eNBs使用相同的无线资源为多个用户服务的时候，这个过程被称为多用户多输入多输出(MU-MIMO)。在传输过程中，相邻的小区以合作的方式对同一个用户传送数据，这样小区边缘的吞吐量会得到提高。另一方面，由于多个用户可以接收同一个eNB的数据，所以蜂窝的平均吞吐量也得到了提高。CoMP效率的提高依靠选择正确的传输节点和UEs在时域上受到的协作服务。当用户的数目趋向于无穷时，采用线性预编码方法可以达到和脏纸编码相同的速率和3-5，在本提案中我们对MU-MIMO处理的过程主要采用线性预编码方法。除此之外，相对于一个简单的蜂窝，大量UEs存在于协作集合中，信道反馈和调度的复杂度是比较小的。2.拟解决的问题该提案主要提出了一种应用于CoMP协作集合的下行协作方案，目的是在已知部分信道状态信息和低复杂度的情况下为多用户多输入多输出(MU-MIMO)提供最好的协作传输节点和预先安排的用户。3.解决方案 3.1 模型分析现在考虑一个协作网络下行的信号模型，假设有个eNBs和个UEs, 每个eNB和UE的天线数分别是和，CoMP MU-MIMO系统的个子载波的信道矩阵表示为： 其中每个元素代表瞬时状态信息，代表在个子载波上个用户和个eNB之间的小尺度MIMO衰落矩阵， 是初始值，是eNB和UE的间隔距离，是特殊传播环境下的路径衰减指数。对数常态阴影衰落用零均值高斯随机变量来表示，其中代表标准方差。在下行传输之前，UEs反馈所有的协作节点和eNBs之间的信道状态信息给它所在的小区，小区通过无线连接装置将这些信息传递给控制器来实现下面提出的协作方案。 3.2 协作方案这里我们为CoMP MU-MIMO预编码提出了一种新的大尺度信道矩阵以取代前面提到的复合信道，然后提出了一种建设性的低复杂度的算法将这些协作集合分成最好的传输节点组和用户。通过我们知道最重要的信道特征是指数，所以我们用信道状态信息做预编码，用这种方法我们不用考虑子载波索引，由可知，大尺度信道矩阵可写为： 其中：。用这个矩阵UEs不需要频繁的反馈CSI，并且协作传输点变化非常缓慢。协作集合创建算法假设代表备选的参与协作的小区和UEs的集合，代表已选的传输节点和UEs的集合，是在小区的UEs的数目，假设各个蜂窝的UEs的数目相同, 。代表每组中的协作传输节点的个数，或者称每个组的大小。具体的算法如下：Step1: let 。Step2:对任意，计算UE在的SINR的公式如下： P为传输功率，N为噪声功率，单个蜂窝的吞吐量可用下式表示： Step3:按照一定的调度标准找到第一个（UE, eNB）对，最大化C/I调度（MCIS）或者部分公平调度（PFS）,我们以MCIS为例，, ，.Step4:当=2：备选eNBs的数目)如果, , ，建立一个新的子矩阵, ,这样的假设是每个小区里面有一个调度的用户。）所有的线性预编码方法都有一个潜在的差信道条件的矩阵。对于加入的UE,用下面的参数来估计个UEs的信道正交性：， 其中和分别代表的行向量和行向量。）用下面的标准来衡量UE是否可以加入当前的组，如果符合这个条件，用ZF预编码方法来计算UE的SINR，有效的信道增益可以用下士表示： 代表对角元素。 ）计算协作传输点的吞吐量 b)让 ,。c)计算非协作吞吐量d)如果协作增益存在，例如：，使，其他情况则停止运算。通过这一步，由第一个协作组来确定，如果=1,意味着不用协作进行数据处理。Step5:如果，对于剩余的蜂窝，使，然后转到Step2-4来确定第二个和更多的协作组和半正交用户选择算法相比，我们的衡量标准可以根据信道向量的值而不是根据另一正交子空间变化，因此我们的算法更加简单， 4.结论该提案提出了一种CoMP MU-MIMO下行的协作传输方案，目的是为了找到最优的协作传输节点和UEs，该方案适应于实际环境中的任何CoMP协作集合的结构并且使协作的复杂度很低。参考文献1 3GPP R1-083410, “Text proposal for RAN1 TR on LTE-Advanced,”NTT DOCOMO.2 M. K. Karakayali, G. J. Foschini, and R. A. Valenzuela, “Network coordination for spectrally efficient communications in cellular systems,”IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 13, no. 4, pp. 5661, Aug. 2006.3 O. Somekh, O. Simeone, Y. Bar-Ness, and A. M. Haimovich, “Distributed Multi-Cell Zero-Forcing Beamforming in Cellular Downlink Channels,” in Proc. IEEE Global Telecommunications Conf., Nov. 2006,4 T. Yoo and A. Goldsmith, “Optimality of Zero-Forcing Beamforming with Multiuser Diversity,” in Proc. IEEE Int. C