CoMP基础模型的研究

江海波　魏坚　罗石灶

【摘要】 CoMP技术是LTE的主要技术之一。文章主要针对CoMP的下行传输，从基础模型上分析CoMP的基本工作方式，并深入探讨了多基站协作模式方案。

【关键词】 多站点协作模式 CoMP CS基本模型 JP基本模型

一、前言

在LTE系统中，为了确保系统的频谱利用率，在小区间采用频率复用是1的同频组网方式，这将导致出现较大的干扰（小区间干扰ICI），小区边缘用户性能急剧恶化。CoMP技术被认为可以扩大高数据率的覆盖范围，减少小区间干扰，提高小区边缘及整个系统的容量。CoMP技术通过各节点之间共享数据信息和信道状态信息（CSI），实现有多个节点协作共同为用户提供服务。

CoMP技术是指包括服务小区和邻小区在内的多个小区站点的天线以一种协作的方式进行接收/发射，改善UE/eNB的接收信号质量，降低小区之间的干扰，提升小区边缘用户吞吐量以及小区平均吞吐量。

二、CoMP技術的分类

在下行CoMP技术中一般分为以下两类：（1）协调调度/波束赋形技术（CS/CB）：该技术中，所要传输的数据信息只能由服务小区所在的eNB进行传输，如何调度/波束赋形是有多个传输节点决定。（2）联合处理/传输技术（JP/JT）：该技术中，所要传输的数据信息在CoMP合作集的每个传输节点间进行共享。根据数据信息是否同时由多个传输节点进行传输，又可分为联合传输技术和动态小区选择技术。

三、CS基本模型

CS/CB是通过在各个传输节点之间进行协作调度或者波束赋形以降低各传输节点覆盖重叠区域的用户间干扰。从本质上说，这属于干扰避免或干扰协调。

3.1 基本模型的建立与分析

假定终端在两个基站的简单模型中，在站点eNB1和站点eNB2共同覆盖的小区边缘内的用户UE1和UE2。其中UE1隶属于eNB1，UE2隶属于Enb2。在基站为用户提供服务的时候，当基站eNB1为用户UE1分配的频率资源与基站eNB2为用户UE2分配的频率资源相同或相近时，用户之间将出现较大的干扰（如图1）。

为了减少该干扰，CoMP技术通过对eNB1和eNB2之间频率的协调调度，将基站eNB2原先分配给用户UE2的频率资源调用到给远离用户UE1的用户UE3，将一个不相干的频率资源调用给用户UE2使用，从而大大减少用户UE1和用户UE2之间的干扰（如图2）。

这就是CS的基本模型。在小区数较多或者用户数较多的情况下也是按同样的方案进行频率资源的协调调度。

四、JP基本模型

JP是多基站的动态协作完成对用户的数据传输。但是在协作过程中也会产生巨大的协作开销，从而抵消协作增益，因此需要一个适当的基站协作方案。

4.1 基本模型的建立

假定一个终端用户UE在两个基站的eNB1和eNB2的简单模型中，一个基站eNB的覆盖区域可以划分为A-主覆盖区域、B-部分覆盖区域、C-边缘覆盖区域三个区域，对于协作方式也称为：中心区域、部分协作区域、全协作区域。

当用户UE在A区域活动时，主要是由主基站提供信号传输；当用户UE在基站eNB1的B区域活动时，主要通过eNB1传输信号，eNB2起协作作用；当用户UE在基站边缘区域（C区域）活动时，这两个基站共同为用户传输（如图3）。

4.2 模型分析

4.3 多站点协作模式

往往当用户UE处在小区边缘区域（即全协作区域和部分协作区域）时，会收到多个强度相当的eNB信号，无法通过动态小区选择的技术来选择适合的eNB来传输数据，因此需要通过多基站协作传输。多基站协作分为全协作模式和部分协作模式，在对应的区域内进行传输。

在全协作模式下，eNB之间交换CSI和数据信息。eNB间通过数据信息的共享，可以协作向UE进行传输数据流，将干扰信号转变为有用信号，所以在抑制干扰方面的效果十分明显。但是，在eNB间交换CSI和数据流时会给系统带来非常大的反馈开销，在很大程度上抵消了协作增益。而在部分协作模式中，只需要交换CSI，在协作开销方面可以大大减少，能得到一个很好的折中。

五、结论

通过对CoMP技术的模型分析，可以看出CoMP本质上是多个小区多个用户的MIMO系统。CoMP主要是通过多基站的动态协作预编码技术消除小区间或用户间的干扰，从而提升系统性能。

参 考 文 献

[1] 3GPP R1-050629 Huaiwei. Inter-cell interference mitigation[R]. 3GPP TSG RAN WG1 Meeting，June 2005

[2] 沈嘉. 3GPP 长期研究（LTE）技术原理与系统设计. 人民邮电出版社，2008.11

[3] 胡宏林，徐景. 3GPP LTE 无线链路关键技术. 电子工业出版社. 2008.5