基于PMI反饋的聯合處理

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基于PMI反饋的聯合處理

栗 磊,張耀軍

（信陽農林學院計算機科學系，河南信陽,464000)

摘要：為了提高LTE-Adwanced系統邊緣用戶的吞吐量和性能，本文在協作多點傳輸的基礎上提出了兩種聯合處理的算法，這兩種算法分別采用全局預編碼和間接預編碼的方式，把來自不同小區的干擾信號聯合處理使其成為有用信號，仿真結果表明兩種算法都能很好的提高邊緣用戶的性能。

關鍵詞：多點協作傳輸；聯合處理；預編碼；反饋

1　概述

近年來，隨著無線通信的發展，對系統占用的帶寬、傳輸速率和頻譜效率的要求越來越高，而邊緣用戶的頻譜效率也被大家所重視，因此多點協作傳輸技術（CoMP）被提出以應對這種問題。這項技術在3GPPRANI#54次會議中被納入到LTE—A的關鍵技術框架中，其目的是在多個基站中引入協作，在協作基站中可以共享如數據信息，信道狀態信息和調制信息等，對小區間的干擾有效的抑制。

圖一　聯合傳輸的系統模型

最近關于CoMP有著大量的研究。根據數據信息是否在CoMP協作基站間共享，可將CoMP技術分為兩大類:協作調度/波束賦形CS/CB)和聯合處理 (JP) ，其中CS/CB 技術中，協作簇內的多個傳輸節點彼此共享信道信息，通過相互間的協作聯合對用戶進行調度決策和波束賦形，盡可能地避免小區邊緣用戶使用的資源在時頻資源上產生沖突。JP也稱為“干擾利用”，要求協作節點之間共享UE的數據信息。協作的多個基站為用戶服務，通過聯合處理來消除用戶間的干擾，提高小區邊緣用戶的服務質量和吞吐量。文章中我們主要針對下行傳輸的聯合處理。

2　系統模型

CoMP系統中，聯合處理又可以分為單用戶的聯合處理和多用戶的聯合處理。單用戶的聯合處理(SU-MIMO)即多個小區在同一時間、同一頻率為一個用戶服務，多用戶聯合處理（MU-MIMO）即多個小區在某一時刻，同時為兩個或更多用戶服務。下面我們主要討論的是單用戶的聯合處理，如圖1所示，

在式(2.1)中，我們看到聯合處理得以高效的實現，發送端需要得到預編碼矩陣。在CoMP-JP中，預編碼方法有基于信道矩陣的預編碼方法、基于空間相關矩陣的預編碼方法、基于碼本的預編碼方法等，在本文中，我們主要采用基于碼本的預編碼方法。碼本選擇的步驟分為以下三步：首先，在發射端存好不同天線數目的碼本集；其次，根據信道估計算法估計協作信道狀態信息CSI，并根據估計出的CSI按照最大SINR準則計算出最優碼本的碼本序號PMI，反饋到協作基站eNodeB端；最后協作基站eNodeB端以用戶反饋的PMI做參考從碼本集中選擇相應的預編碼矩陣，根據得到的預編碼矩陣做預編碼操作。其中SINR準則相應的計算公式為：

圖三　全局預編碼的聯合處理

3　算法描述

本文中，我們主要根據小區聯合預編碼方式的不同，來研究所帶來的邊緣用戶的服務質量，算法一為全局預編碼方式，該方式把協同小區作為一個整體。如圖三所示，我們假設聯合小區數為2，服務小區的信道矩陣H1和協作小區的信道矩陣H2，在發射數據之前不做處理直接合并為一個大矩陣即H=[H1H2]，它的維度就是各個信道維度之和。對這個大矩陣H采用理想的信道估計方法，運用上文提到碼本反饋的方法得到W，則鏈路下行的接收信號可以表示為

Y=[H1H2]*W*X+N。顯然，從用戶端來看，等效于將兩個協同傳輸的小區等效為1個有兩倍發射天線數目的大基站。

算法二如圖四所示，仍然假設協作小區數為2，基站獲知反饋的信息后，根據獨立的信道H1和H2分別得到自己的和，然后對根據預編碼向量加權后的單小區等效信道進行合并，接收端的信號為，即將每個小區的基站看成是一根虛擬天線，這樣N個小區協同就可以看成是有N根虛擬天線的基站。

表格一　參數設置

4　結論

圖四　間接預編碼的聯合處理

通過以上仿真參數，在鏈路級仿真中，得到下列結果

從圖五和圖六中我們可以看到，全局預編碼性能明顯的好于局部預編碼，在誤碼率上可以得到較好的提升，相對吞吐量也有顯著的提高，當然這兩種算法有各自的優點和不足，算法一既考慮了每個協同小區發送的能量最大化，也通過預編碼處理消除了整體信道矩陣不同層之間的干擾，缺點是需要設計發射天線數較多的大碼本，無形中使得移動終端和基站間的交互信息較多。算法二不用設計更大的碼本，不過在非理想的信道估計下，估計的信道就復雜一些。同時需要考慮協作基站同步的問題。所以在選擇何種算法時要根據要求的性能指標來決定。

圖六　不同現在比小的相對吞吐量

圖五　不同信噪比小的誤碼率

參考文獻

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[7] 楊靜 LTE物理層仿真系統設計與實現電視技術 2009 49（9）；33-36

栗磊、1980年生、男、河南信陽人、本科、實驗師、 研究方向（計算機應用）.

張耀軍、1979年生、男、河南信陽人、碩士、講師、研究方向（計算機應用）.

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

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