CoMP基礎模型的研究

江海波　魏堅　羅石灶

【摘要】 CoMP技術是LTE的主要技術之一。文章主要針對CoMP的下行傳輸，從基礎模型上分析CoMP的基本工作方式，并深入探討了多基站協作模式方案。

【關鍵詞】 多站點協作模式 CoMP CS基本模型 JP基本模型

一、前言

在LTE系統中，為了確保系統的頻譜利用率，在小區間采用頻率復用是1的同頻組網方式，這將導致出現較大的干擾（小區間干擾ICI），小區邊緣用戶性能急劇惡化。CoMP技術被認為可以擴大高數據率的覆蓋范圍，減少小區間干擾，提高小區邊緣及整個系統的容量。CoMP技術通過各節點之間共享數據信息和信道狀態信息（CSI），實現有多個節點協作共同為用戶提供服務。

CoMP技術是指包括服務小區和鄰小區在內的多個小區站點的天線以一種協作的方式進行接收/發射，改善UE/eNB的接收信號質量，降低小區之間的干擾，提升小區邊緣用戶吞吐量以及小區平均吞吐量。

二、CoMP技術的分類

在下行CoMP技術中一般分為以下兩類：（1）協調調度/波束賦形技術（CS/CB）：該技術中，所要傳輸的數據信息只能由服務小區所在的eNB進行傳輸，如何調度/波束賦形是有多個傳輸節點決定。（2）聯合處理/傳輸技術（JP/JT）：該技術中，所要傳輸的數據信息在CoMP合作集的每個傳輸節點間進行共享。根據數據信息是否同時由多個傳輸節點進行傳輸，又可分為聯合傳輸技術和動態小區選擇技術。

三、CS基本模型

CS/CB是通過在各個傳輸節點之間進行協作調度或者波束賦形以降低各傳輸節點覆蓋重疊區域的用戶間干擾。從本質上說，這屬于干擾避免或干擾協調。

3.1 基本模型的建立與分析

假定終端在兩個基站的簡單模型中，在站點eNB1和站點eNB2共同覆蓋的小區邊緣內的用戶UE1和UE2。其中UE1隸屬于eNB1，UE2隸屬于Enb2。在基站為用戶提供服務的時候，當基站eNB1為用戶UE1分配的頻率資源與基站eNB2為用戶UE2分配的頻率資源相同或相近時，用戶之間將出現較大的干擾（如圖1）。

為了減少該干擾，CoMP技術通過對eNB1和eNB2之間頻率的協調調度，將基站eNB2原先分配給用戶UE2的頻率資源調用到給遠離用戶UE1的用戶UE3，將一個不相干的頻率資源調用給用戶UE2使用，從而大大減少用戶UE1和用戶UE2之間的干擾（如圖2）。

這就是CS的基本模型。在小區數較多或者用戶數較多的情況下也是按同樣的方案進行頻率資源的協調調度。

四、JP基本模型

JP是多基站的動態協作完成對用戶的數據傳輸。但是在協作過程中也會產生巨大的協作開銷，從而抵消協作增益，因此需要一個適當的基站協作方案。

4.1 基本模型的建立

假定一個終端用戶UE在兩個基站的eNB1和eNB2的簡單模型中，一個基站eNB的覆蓋區域可以劃分為A-主覆蓋區域、B-部分覆蓋區域、C-邊緣覆蓋區域三個區域，對于協作方式也稱為：中心區域、部分協作區域、全協作區域。

當用戶UE在A區域活動時，主要是由主基站提供信號傳輸；當用戶UE在基站eNB1的B區域活動時，主要通過eNB1傳輸信號，eNB2起協作作用；當用戶UE在基站邊緣區域（C區域）活動時，這兩個基站共同為用戶傳輸（如圖3）。

4.2 模型分析

4.3 多站點協作模式

往往當用戶UE處在小區邊緣區域（即全協作區域和部分協作區域）時，會收到多個強度相當的eNB信號，無法通過動態小區選擇的技術來選擇適合的eNB來傳輸數據，因此需要通過多基站協作傳輸。多基站協作分為全協作模式和部分協作模式，在對應的區域內進行傳輸。

在全協作模式下，eNB之間交換CSI和數據信息。eNB間通過數據信息的共享，可以協作向UE進行傳輸數據流，將干擾信號轉變為有用信號，所以在抑制干擾方面的效果十分明顯。但是，在eNB間交換CSI和數據流時會給系統帶來非常大的反饋開銷，在很大程度上抵消了協作增益。而在部分協作模式中，只需要交換CSI，在協作開銷方面可以大大減少，能得到一個很好的折中。

五、結論

通過對CoMP技術的模型分析，可以看出CoMP本質上是多個小區多個用戶的MIMO系統。CoMP主要是通過多基站的動態協作預編碼技術消除小區間或用戶間的干擾，從而提升系統性能。

參 考 文 獻

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

[2] 沈嘉. 3GPP 長期研究（LTE）技術原理與系統設計. 人民郵電出版社，2008.11

[3] 胡宏林，徐景. 3GPP LTE 無線鏈路關鍵技術. 電子工業出版社. 2008.5