LTE中CoMP的研究.ppt

LINGO LINGO 教教 程程1移动改变世界mobile changes the worldLTE-A中的关键技术-协作多点传输技术LINGO LINGO 教教 程程2LTE-A的提出 随着移动通信的快速发展和智能手机的迅速普及，用户数目和用户对网速的要求日益增大，现阶段的LET系统已经渐渐无法满足用户的需求。在这样的情况下，3GPP组织在LTE系统的基础上提出了LTE-Advanced系统。LINGO LINGO 教教 程程3随着LTE系统的商用，研究者们将目光转向了性能更加优越的LTE-A系统，LET-Advanced系统在系统容量、频谱效率、峰值速率、小区边缘用户吞吐量以及网络时延等方面有了更高要求。LINGO LINGO 教教 程程4为了满足LTE-A系统的性能要求，达到系统要求的指标，3GPP提出在LET-Advanced系统中引入了多种关键技术，包括载波聚合（Carrier Aggregation，CA），中继技术（Relay），协作多点传输（Coordinated Multi-point Tx/Rx，CoMP)等。载波聚合为了提高峰值速率，LTE-A系统支持最高100Mbps带宽。但是在现有频谱资源中很难找到如此大的连续带宽；此外，多个频段上存在很多零散的频谱资源，如果能对这些资源进行利用，将会大大提升系统频谱利用率。基于以上考虑，3GPP组织在LTE-A系统中引入了载波聚合技术。通过对多个连续或者非连续的小载波进行聚合可以获得高带宽，从而提高系统频谱利用率，与此同时也解决了运营商频谱不连续的一大难题。LINGO LINGO 教教 程程5中继技术中继技术是在原基站的基础上，引入中继节点。中继节点和基站之间采用无线连接。中继技术中下行数据的发送线路为：首先基站将数据发送到中继节点，然后中继节点将数据传输给终端用户，上行数据则相反。中继技术能大大增强网络的覆盖范围，降低了基站的部署成本。LINGO LINGO 教教 程程6协作多点传输技术CoMP技术通过移动网络中多节点（基站、用户、中继节点等）协同传输，成功解决了现在移动蜂窝单跳网络中的单小区单站点传输对系统频谱效率的限制，更好的克服了小区间的干扰，提高了LTE-A系统的性能。LINGO LINGO 教教 程程7CoMP技术基本原理 由于基站的交界部分存在干扰和覆盖质量下降的问题，导致终端在小区切换的时候的性能较差，在这样的情况下，由于小区边缘用户的频谱效率和系统吞吐量无法满足LTE-A的要求，成为了限制LTE-A系统性能的主要问题，所以，研究重点自然就转移到提升效率和边缘用户吞吐量方面上。由于协作多点传输技术利用多小区共同协作处理数据，可以大大提高LTE-A系统中边缘小区用户的频谱效率和系统吞吐量，因此CoMP技术成为了LTE-A系统的关键技术之一。这里的多点，是指地理上分离的多个天线接入点。它是利用光纤连接的天线站点协同为用户服务，相邻的几个天线站点或节点同时为一个用户服务，从而提高用户的吞吐量以及速率等。LINGO LINGO 教教 程程8 CoMP协同方案分类 在LTE-A系统的CoMP技术分为两类：联合处理、协作调度/波束赋行联合处理（JP）JP从多个同一位置或远程的小区传输数据给一个UE，该技术有利于单传输天线的小区，消除了空间干扰。协同基站通过联合处理消除用户间的干扰，将干扰信号变为有用信号并加以利用，从而有效利用ICI，提高边缘用户的服务质量，大大提高了频谱利用率。LINGO LINGO 教教 程程9CoMP JP按照数据信息是否同时由多个传输节点进行传输，又可分为CoMP联合传输JT(Joint Transmission)和CoMP动态小区选择技术DCS（Dynamic Cell Selection）。在CoMP JT中，用户一次接收从多个基站传输来的下行共享信息，并对这些信息进行合并，进而提高了接收信号的质量，同时也抑制了其他用户对该用户的干扰。协作节点之间可以通过共享用户信息将原本的干扰信号转化为有用信号。对于边缘用户来说，使用JT技术能够有效的提升他们的频谱利用率以及吞吐量。CoMP DCS中用户每次只能接收一个基站发出的PDSCH（Physical Downlink Shared CHannel，物理下行共享信道）信息，但是基站可以根据信道质量的好坏在CoMP协作中的多个基站间进行交换，每次只有一个基站用用户传输数据。LINGO LINGO 教教 程程10协作调度/波束赋行（CS/CB）协同调度的意思是通过协作集中的多个小区协作，在仅有一个基站为用户提供服务的情况下，尽量对无线资源进行合理有效的分配，减小扇形边界区域的资源在时域，频域以及空域上的冲突，从而保持较高的系统频谱效率，提高信号的接收SINR。波束赋形的目标是根据系统性能指标，形成对基带（中频）信号的最佳组合或者分配。具体地说，其主要任务是补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真，同时降低同信道用户间的干扰。LINGO LINGO 教教 程程11CoMP中的关键过程边缘用户判定、协作节点选择和资源分配是CoMP技术中的三个关键过程。边缘用户判定 CoMP技术不可避免的会增加系统复杂度和系统开销，而且处于小区中心的、信道状况较好的用户不需要CoMP服务也能保证通信质量，出于对成本的考虑，不能为所有用户提供CoMP服务，因此需要一种标准来界定哪些用户可以享受CoMP服务。把处于小区中央的、不需要CoMP服务仍能保证通信质量的用户定义为中心用户；把处于小区边缘的、需要进行CoMP服务的用户定义为边缘用户，边缘用户又称CoMP用户。LINGO LINGO 教教 程程12SINR门限法由系统预先设定一个SINR门限，服务小区根据用户反馈的SINR确定该用户是否是CoMP用户。或者由用户根据测量的SINR进行自判断，并把判断结果反馈给服务小区。这种方法的关键是选择合适的SINR门限，而此门限值与CoMP用户的数量、系统的开销和性能有着密切的关系。CoMP前后速率法预先计算每个用户采用CoMP技术传输前后的速率，把CoMP传输前的速率记为R,CoMP传输后的速率记为R，当满足R(1+)R时，即CoMP带来的性能增益达到一定程度时，才把该用户列为CoMP用户。该方法复杂度较高，但可以保证CoMP用户的性能提升。LINGO LINGO 教教 程程13资源分配 在CoMP系统中，对于JT方案，需要多个协作传输节点为CoMP用户分配相同的时频资源。为了进行有限的资源分配，一般是把整个系统资源划分为边缘用户服务的CoMP频段和为中心用户服务的非CoMP频段。划分方法可以是静态资源划分，也可以是动态资源划分。在划分资源之后，可以按照一定的规则分别调度边缘用户和中心用户。若优先调度边缘用户，则能够保证边缘用户的性能提升，但是会降低系统整体性能；若优先调度中心用户，边缘用户的性能提升成都会减小，实际应用中，根据系统的不同需求，选择相应的调度方法。LINGO LINGO 教教 程程14协作节点选择对于特定的CoMP用户，为其提供服务的小区有多个，由RSRP（(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）最大的服务小区向其发送PDCCH（Physical Downlink Control CHannel）信息，这样的小区同一时刻只有一个。协作小区则是指与服务小区交互信道信息、协商资源分配策略，或者直接参与CoMP用户数据传输的一个或多个小区。理想情况下，参与协作的小区越多，CoMP性能越好。实际情况中，若几个小区的服务已经足够满足用户业务QoS(Quality of Service,服务质量)的需求，考虑到复杂度和开销，再加入小区进行协作则是不必要的，其带来的开销远大于增益，且为其他小区用户进行CoMP的协作小区本身的吞吐量也会受到影响，基于以上原因，一般选择12个协作小区，即协作集的大小一般是23个小区。目前协作节点的选择方法主要有三个：网络确定协作集方案，用户确定协作集方案以及混合方案。通过实际情况选择不同方案，目前而言，混合方案是应用较为广泛的协作节点选择方案。LINGO LINGO 教教 程程15在当前移动通信的发展进程中，随着用户需求的增大，将对下一代移动通信网络提出更艰巨的挑战。CoMP技术可以提高系统性能，能保障稳定的服务品质与数据吞吐量，在未来的通信发展中，CoMP技术一定会绽放出自己的光彩，极大的提升系统的性能。