多点协作传输技术综述

伍爽　韩哲鑫

摘 要 多点协作传输（CoMP）技术是指通过基站之间的信息共享来完成基站之间的信息的协作，从而更好的抑制小区之间的干扰。本文在对CoMP技术进行概述的基础上，对其研究意义、传输模式、优势和面临的挑战方面对其进行介绍。

关键词 多点协作传输技术 CoMP

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A

1 CoMP技术产生背景

平坦衰落信道中，多入多出（MIMO）技术可在不增加带宽和天线发送功率的情况下，成倍提高频谱利用率。另一方面，正交频分复用（OFDM）技术将信道分成若干正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，将频率选择性信道转化为若干个平坦衰落信道。因此MIMO-OFDM已被认为是新一代无线通信系统采用的关键技术。然而，OFDM技术将小区内用户数据调制到相互正交的子信道上发送虽然消除了小区内干扰，但却无法有效抑制小区间干扰。

因此，在基于MIMO-OFDM的LTE-A系统中，如何抑制小区间的干扰已成为一个亟待解决的问题。对于传统的干扰受限系统来说，用户仅由一个基站为其提供服务，相邻小区的信号被当作干扰信号，尤其是处于小区边缘的用户，收到来自其它小区的干扰特别严重，从而导致边缘用户的服务质量较差。协作多点传输技术将多个基站协作，通过在协作基站簇之间共享信道状态信息和调度等有用信息，将传统的干扰受限系统拓展成协作式无线电系统。

2 CoMP研究的意义

协作多点传输（CoMP）通过对相邻的基站进行协同，可以实现多个接入点的信号的收发协作，可以有效降低干扰、提高系统容量、改善小区边界的覆盖和用户数据速率，特别对小区边界用户的性能改善十分有效。该技术仅需有限的基站间信息交互，具有实现简单、系统需要较低等优势。CoMP技术与其他单基站MIMO技术的共存和自适应模式切换将会充分发挥MIMO技术在各种环境和业务需求下的作用。

协作多点传输技术相比传统蜂窝系统，同来会引入一些需要进一步解决的问题主要体现在下述几个方面：需要集中调度和联合处理的单元；对（光纤）传输网的要求更高；基带处理算法的复杂度和系统开销大大增加；对多天线的信道估计算法和导频设计提出挑战。某些额外的测量、反馈以及基站间的信令交互是基站协作CoMP正常工作的前提条件，也是实现CoMP技术的潜在的设计问题，更进一步的分析视不同的具体实施方案而定。

3 CoMP的传输模式

根据协作基站之间是否进行用户数据共享，可以把CoMP技术分为两类：一种需要协作基站之间共享用户数据的，称为联合传输（Joint Processing）；另一种是不需要基站共享用户数据的，称为协作调度/波束成型（Coordinated Scheduling），此时用户只由单个基站提供服务。

3.1 CS/CBF模式

协作调度（CS）通过相邻多小区的协作，利用合理的联合调度算法，对系统资源有效分配，避免小区边缘用户使用的资源在时/频域上的冲突，用户只由主服务基站提供服務。

协作波束成型（CBF）在多个基站之间通过共享的调度信息，各基站对服务用户的数据进行预处理。CBF与联合发送的区别在于：CBF中经过预处理的数据由主服务基站单独发送，而并不由协作的基站簇共同发送，这可以大大减小基站间的信息交互。

3.2 JP模式

对于JP模式来说，协作簇内的基站不仅需要同协作基站共享信道信息，还需要同协作基站共享用户信息。然后，不同的基站根据共享的用户和信息信息来完成对协作簇内用户的服务。协作簇中的基站可能同时服务一个或多个用户。

4 CoMP的优势

协作多点传输通过对部署在相邻区域的基站的协作，可以完成对多个接入点信息的收发进行协调，通过基站之间的协作可以有效的降低小区边缘用户所受到的干扰，提高系统容量、改善小区边界的覆盖和用户数据速率，特别对小区边界用户的性能改善十分有效。CoMP的优点具体体现为：

（1）提升服务品质。即便是在蜂窝边缘，CoMP技术也可为手机到网络的上行传输提供稳定的高传输率

（2）CoMP技术在应用过程中对于天线的部署和定位上区别于传统MIMO方式。在传统MIMO中，多个天线被部署在同一地点。而对于CoMP技术来说，主要是对那些被部署在相邻的多个地点的基站天线进行互联。这样可以使用一个大容量的基站和若干拉远的天线（BBU+RRU）进行大范围的覆盖，实现基站资源的共用。

（3）对多个接入点的信号的发送与接收进行紧密协调，可以在抑制小区间干扰的同时提高有用信号功率，从而具有降低干扰、提升效率优点。

5 CoMP面临的挑战

从协议的设计方面看：由协作引入的基站间交互的信令如何设计？协作的多个基站与用户之间的参考信令如何设计？FDD系统中下行信道信息如何反馈？

从系统实现复杂度方面看：CoMP对（光纤）传输网的要求更高、对调度器的处理能力要求更强。

综上，一方面CoMP技术能从本质上提高系统性能，另一方面，为了获得明显的CoMP增益系统的计算复杂度和精度都需要有大的提升。如何在这两方面间取得一个折中，是一个非常现实和亟待进一步研究的问题。

参考文献

[1] Boon Loong Ng， J. S. Evans， S. V. Hanly， et al， “Distributed Downlink Beamforming With Cooperative Base Stations，” IEEE Trans. on InfoRMation Theory， vol.54， no. 12， pp. 5491 – 5499， Dec. 2008.

[2] V. Spajic， D. Begenisic and D. Savkovic， "Intra eNB UL CoMP： Concepts， performance and field trial results，"？2016 24th Telecommunications Forum （TELFOR）， Belgrade， 2016， pp. 1-4.