基于PMI反馈的联合处理



基于PMI反馈的联合处理

栗 磊,张耀军

（信阳农林学院计算机科学系，河南信阳,464000)

摘要：为了提高LTE-Adwanced系统边缘用户的吞吐量和性能，本文在协作多点传输的基础上提出了两种联合处理的算法，这两种算法分别采用全局预编码和间接预编码的方式，把来自不同小区的干扰信号联合处理使其成为有用信号，仿真结果表明两种算法都能很好的提高边缘用户的性能。

关键词：多点协作传输；联合处理；预编码；反馈

1　概述

近年来，随着无线通信的发展，对系统占用的带宽、传输速率和频谱效率的要求越来越高，而边缘用户的频谱效率也被大家所重视，因此多点协作传输技术（CoMP）被提出以应对这种问题。这项技术在3GPPRANI#54次会议中被纳入到LTE—A的关键技术框架中，其目的是在多个基站中引入协作，在协作基站中可以共享如数据信息，信道状态信息和调制信息等，对小区间的干扰有效的抑制。

图一　联合传输的系统模型

最近关于CoMP有着大量的研究。根据数据信息是否在CoMP协作基站间共享，可将CoMP技术分为两大类:协作调度/波束赋形CS/CB)和联合处理 (JP) ，其中CS/CB 技术中，协作簇内的多个传输节点彼此共享信道信息，通过相互间的协作联合对用户进行调度决策和波束赋形，尽可能地避免小区边缘用户使用的资源在时频资源上产生冲突。JP也称为“干扰利用”，要求协作节点之间共享UE的数据信息。协作的多个基站为用户服务，通过联合处理来消除用户间的干扰，提高小区边缘用户的服务质量和吞吐量。文章中我们主要针对下行传输的联合处理。

2　系统模型

CoMP系统中，联合处理又可以分为单用户的联合处理和多用户的联合处理。单用户的联合处理(SU-MIMO)即多个小区在同一时间、同一频率为一个用户服务，多用户联合处理（MU-MIMO）即多个小区在某一时刻，同时为两个或更多用户服务。下面我们主要讨论的是单用户的联合处理，如图1所示，

在式(2.1)中，我们看到联合处理得以高效的实现，发送端需要得到预编码矩阵。在CoMP-JP中，预编码方法有基于信道矩阵的预编码方法、基于空间相关矩阵的预编码方法、基于码本的预编码方法等，在本文中，我们主要采用基于码本的预编码方法。码本选择的步骤分为以下三步：首先，在发射端存好不同天线数目的码本集；其次，根据信道估计算法估计协作信道状态信息CSI，并根据估计出的CSI按照最大SINR准则计算出最优码本的码本序号PMI，反馈到协作基站eNodeB端；最后协作基站eNodeB端以用户反馈的PMI做参考从码本集中选择相应的预编码矩阵，根据得到的预编码矩阵做预编码操作。其中SINR准则相应的计算公式为：

图三　全局预编码的联合处理

3　算法描述

本文中，我们主要根据小区联合预编码方式的不同，来研究所带来的边缘用户的服务质量，算法一为全局预编码方式，该方式把协同小区作为一个整体。如图三所示，我们假设联合小区数为2，服务小区的信道矩阵H1和协作小区的信道矩阵H2，在发射数据之前不做处理直接合并为一个大矩阵即H=[H1H2]，它的维度就是各个信道维度之和。对这个大矩阵H采用理想的信道估计方法，运用上文提到码本反馈的方法得到W，则链路下行的接收信号可以表示为

Y=[H1H2]*W*X+N。显然，从用户端来看，等效于将两个协同传输的小区等效为1个有两倍发射天线数目的大基站。

算法二如图四所示，仍然假设协作小区数为2，基站获知反馈的信息后，根据独立的信道H1和H2分别得到自己的和，然后对根据预编码向量加权后的单小区等效信道进行合并，接收端的信号为，即将每个小区的基站看成是一根虚拟天线，这样N个小区协同就可以看成是有N根虚拟天线的基站。

表格一　参数设置

4　结论

图四　间接预编码的联合处理

通过以上仿真参数，在链路级仿真中，得到下列结果

从图五和图六中我们可以看到，全局预编码性能明显的好于局部预编码，在误码率上可以得到较好的提升，相对吞吐量也有显著的提高，当然这两种算法有各自的优点和不足，算法一既考虑了每个协同小区发送的能量最大化，也通过预编码处理消除了整体信道矩阵不同层之间的干扰，缺点是需要设计发射天线数较多的大码本，无形中使得移动终端和基站间的交互信息较多。算法二不用设计更大的码本，不过在非理想的信道估计下，估计的信道就复杂一些。同时需要考虑协作基站同步的问题。所以在选择何种算法时要根据要求的性能指标来决定。

图六　不同现在比小的相对吞吐量

图五　不同信噪比小的误码率

参考文献

[1] 3GPP R182469，“LTE-Advaneed Coordinated MultiPoint transmission/reception”,Eriesson

[2] 3GPP R1-093034，“ Diseussuinson Common Feedback Frarnework for DLCoMP，Hawei

[3]鲁维民， 魏守明.CoMP中联合传输技术的研究 通信技术2012第9期

[4] 3GPP R1- 084144. Per- cell precoding methods for downlink joint processing CoMP[S]. 2008.

[5] Wu Lihua, Dai Shunhua,Wo Xiaodan,Liu Lian CoMP algorithm research based on PMIset feedbackIEEE Systems Journal，2012，5: 125-128．

[6] Stefan Schwarz,Christian Mehlfuhrer and Markus Rupp Calculation of the Spatial Preprocessing and Link Adaption Feedback for 3GPP UMTS/LTEIEEE Systems Journal，2010

[7] 杨静 LTE物理层仿真系统设计与实现电视技术 2009 49（9）；33-36

栗磊、1980年生、男、河南信阳人、本科、实验师、 研究方向（计算机应用）.

张耀军、1979年生、男、河南信阳人、硕士、讲师、研究方向（计算机应用）.

Research of joint processing with feedback of PMI

Li Lei,Zhang Yaojun

（Computer Science Department ,Xinyang College of Agriculture and Forestry,Xinyang,464000）

Abstract：In order to improve throughput and system performance at the cell edge user of the LTE-A systerms ,two joint precoding algorithms was proposed for coordinated multi-point(CoMP)transmission systems based on the existing methods,the first algorithm was used to global precoding,and the second algorithm was used to Indirect precoding,this joint processing make interference signals in different cells to become useful signal,simulation results has shown that the two algorithms can be very good to improve the performance of the cell edge user.

Keywords：CoMP transmission;joint processing;pre-coding;feedback

作者简介