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(xié)作模式方案。

【關鍵詞】 多站點協(xié)作模式 CoMP CS基本模型 JP基本模型

一、前言

在LTE系統(tǒng)中，為了確保系統(tǒng)的頻譜利用率，在小區(qū)間采用頻率復用是1的同頻組網方式，這將導致出現(xiàn)較大的干擾（小區(qū)間干擾ICI），小區(qū)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(qū)間干擾，提高小區(qū)邊緣及整個系統(tǒng)的容量。CoMP技術通過各節(jié)點之間共享數據信息和信道狀態(tài)信息（CSI），實現(xiàn)有多個節(jié)點協(xié)作共同為用戶提供服務。

CoMP技術是指包括服務小區(qū)和鄰小區(qū)在內的多個小區(qū)站點的天線以一種協(xié)作的方式進行接收/發(fā)射，改善UE/eNB的接收信號質量，降低小區(qū)之間的干擾，提升小區(qū)邊緣用戶吞吐量以及小區(qū)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(xié)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(qū)所在的eNB進行傳輸，如何調度/波束賦形是有多個傳輸節(jié)點決定。（2）聯(lián)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(jié)點間進行共享。根據數據信息是否同時由多個傳輸節(jié)點進行傳輸，又可分為聯(lián)合傳輸技術和動態(tài)小區(qū)選擇技術。

三、CS基本模型

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

四、JP基本模型

JP是多基站的動態(tài)協(xié)作完成對用戶的數據傳輸。但是在協(xié)作過程中也會產生巨大的協(xié)作開銷，從而抵消協(xié)作增益，因此需要一個適當的基站協(xié)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(qū)域可以劃分為A-主覆蓋區(qū)域、B-部分覆蓋區(qū)域、C-邊緣覆蓋區(qū)域三個區(qū)域，對于協(xié)作方式也稱為：中心區(qū)域、部分協(xié)作區(qū)域、全協(xié)作區(qū)域。

當用戶UE在A區(qū)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(qū)域活動時，主要通過eNB1傳輸信號，eNB2起協(xié)作作用；當用戶UE在基站邊緣區(qū)域（C區(qū)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(xié)作模式

往往當用戶UE處在小區(qū)邊緣區(qū)域（即全協(xié)作區(qū)域和部分協(xié)作區(qū)域）時，會收到多個強度相當的eNB信號，無法通過動態(tài)小區(qū)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(xié)作傳輸。多基站協(xié)作分為全協(xié)作模式和部分協(xié)作模式，在對應的區(qū)域內進行傳輸。

在全協(xié)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(xié)作向UE進行傳輸數據流，將干擾信號轉變?yōu)橛杏眯盘?，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(tǒng)帶來非常大的反饋開銷，在很大程度上抵消了協(xié)作增益。而在部分協(xié)作模式中，只需要交換CSI，在協(xié)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(qū)多個用戶的MIMO系統(tǒng)。CoMP主要是通過多基站的動態(tài)協(xié)作預編碼技術消除小區(qū)間或用戶間的干擾，從而提升系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)出版社. 2008.5