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1、CoMP-(CoMP-(协作多点协作多点) )简介修简介修改改协作多点产生背景n产生背景nCoMP的研究意义CoMP产生背景 OFDM和MIMO 技术，通过把高速率的数据流分成若干低速率的数据流，调制到一组正交的子载波集上进行传输，可以有效地消除小区内的干扰。 但是在实际应用中，为了获得更高的频谱利用率，系统采用了同频组网的方式，使得位于小区边缘的用户将接收到来自相邻小区的同频干扰，严重限制了边缘用户的服务质量和吞吐量，并且OFDM技术无法有效地消除小区间干扰。 CoMP技术基于各协作基站对信道状态信息和数据信息不同程度的共享，通过小区间基站的协作将原本是邻小区的干扰转变为有用信息。CoMP的
2、研究意义n突破了单点传输对频谱效率的限制n降低小区间干扰n提升小区边缘吞吐量n提高系统吞吐量CoMP （协作多点）简介n 产生背景n 核心思想n 分类n 基本传输方案n 存在的问题CoMP核心思想 CoMP核心想法是当终端位于小区边界区域时，它能同时接收到来自多个小区的信号，同时它自己的传输也能被多个小区同时接收。在下行，如果对来自多个小区的发射信号进行协作以规避彼此间的干扰，能大大提升下行性能。在上行，信号可以同时由多个小区联合接收并进行信号合并，同时多小区也可以通过协作调度来抑制小区间干扰，从而达到提升接收信号信噪比的效果。 CoMP （协作多点）简介n 产生背景n 核心思想n 分类n 基
3、本传输方案n 存在的问题CoMP分类n根据进行协调的节点之间的关系 （R1-083049 中兴 ）n根据基站端是否共享用户数据 （R1-083192 高通）CoMP分类按照进行协调的节点之间的关系，CoMP可以分为n（1）Intra-site CoMP协作发生在一个站点内，此时因为没有回传容量的限制，可以在同一个站点的多个小区间交互大量的信息。n（2）Inter-site CoMP协作发生在多个站点间，对回传容量和时延提出了更高要求。站点内协作与站点间协作CoMP分类 根据基站端是否共享用户数据，协作多点传输技术主要分为两种情况：n一种是联合传输（JP：Joint Processing）n另一
4、种是协作调度/ 波束成型（Coordinated Scheduling/Beamforming）联合处理（ Joint Processing）联合处理也称为“干扰利用”，即用户由协作的多个基站共同服务，在协作的基站端通过联合处理消除用户间干扰，将干扰信号作为有用信号加以利用。从而有效利用小区间的干扰，提高小区边缘用户的服务质量和吞吐量，提高系统的频谱利用率。Joint Processing 需要在基站间共享用户数据，各基站通过共享数据信息联合起来向一个或者多个用户发送数据。按照数据信息是否同时由多个传输节点进行传送，又可将 JP 技术分为两种：n联合传输技术：用户一次接收从多个基站发送的 PD
5、SCH （物理下行共享信道）信息，并对这些信息进行相干或非相干合并，从而提高接收信号的质量并抑制其它 UE 对此 UE 的干扰；n动态小区选择技术：用户每次只能接收一个基站发送的 PDSCH 信息，但是基站可以根据信道质量的好坏在 CoMP 协作簇中的多个基站间进行交换。协作调度/ 波束成型Coordinated Scheduling/Beamforming 协作调度/ 波束成型，也称为“干扰避免”，用户只由单个基站提供服务，通过对系统资源有效分配，减小相邻小区边缘区域使用的资源在时间、频率或者空间上的冲突。从而在尽可能保持系统高频谱利用率的基础上避免小区间干扰，提高信号的接收信噪比。 Coo
6、rdinated Scheduling/Beamforming 不需要在基站间共享用户数据，各协作基站只通过共享调度信息来服务各自小区内的用户。CoMP （协作多点）简介n 产生背景n 核心思想n 分类n 基本传输方案n 存在的问题CoMP基本传输方案在JP-CoMP情况下，根据用户数，有两种传输方案：（R1-083115 富士通）n单用户联合传输方案（CoMP-SU-MIMO）n多用户联合传输方案（CoMP-MU-MIMO）在CS/CB-CoMP情况下n采用协调预编码方案 （R1-082886 三星）单用户联合传输方案（CoMP-SU-MIMO） 该方案中协作基站簇在一个时频资源块上同时为一
7、个用户服务，传输相同的信息，如图所示。由于相同的信息经过不同的信道在接收端被合并起来，用户有效地利用了信道提供的分集增益，提高了 CoMP 用户接收信号的质量，获得分集增益。由于系统更多的资源只对一个用户服务，而造成了资源利用率的下降。为此对于小区的中心用户，不采用协作方式。多用户联合传输方案（CoMP-MU-MIMO） 该方案中协作基站簇在一个时频资源块上同时为多个用户服务，如图所示。如果每个用户到所有协作基站的信道信息能够被每个协作基站簇获取的话，就会产生簇内多用户之间干扰，故基站需要利用预编码方案抑制簇内干扰，常用的预编码方案有 BD/ZF/DPC 算法等，从而提升系统性能。协调预编码方
8、案 在该协调预编码方案中，每个用户终端反馈一组预编码矩阵（PMI）来提高系统性能，在这组 PMI 中，不仅包括使自己性能最优的预编码矩阵，而且还反馈推荐其他协作小区使用的预编码矩阵，使其他相邻小区对自己造成的同频干扰大大减小，达到系统整体性能的最优化。CoMP （协作多点）简介n 产生背景n 核心思想n 分类n 基本传输方案n 存在的问题协作多点存在的问题n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-083192 高通）nCo-MI
9、MO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问题协作多点存在的问题站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-083192 高通）nCo-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R
10、1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问题站点内协作与站点间协作需考虑的问题nInter-eNB 由于在协作eNBs之间需要共享调度信息、动态的信道信息及用户数据，且X2接口存在时延，因此共享的信息并不能反映即时的状态，同时由于传输过程中需共享各种信息就引入了开销问题。 所以站点间协作受到了X2接口承载能力及时延的限制，因此需要增强X2接口的性能及限制协作的灵活性。站点内协作与站点间协作需考虑的问题nIntra-eNB 站点内协作只需考虑eNB的处理时延，处理时延短得多，由于不用通过X2接口来交换复杂的协作信号，在站点间协作过程
11、中就没有额外的开销。 相比之站点间协作，站内协作能获得较大的联合传输增益和网络吞吐量，并且频谱利用率也得到提高。 协作多点存在的问题n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-083192 高通）nCo-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问
12、题联合处理与协作调度/波束成形的适用协作场景n由于需要在协作小区间进行数据共享，这就对小区间通信的时延及容量有较高的要求。n对于站点内协作，协作小区在地理位置上是同地的（协作小区），小区间的通信没有回传容量的限制，可以在同一个站点的多个小区间交互大量的信息。n因此，JP更适用于站点内协作场景。联合处理与协作调度/波束成形的适用协作场景n由于在小区间数据包不用共享，所以动态调度/波束成形在回传容量方面没有严格的限制。n但通信信息像是信道状态信息，混合自动重传请求（HARQ）确认消息使得回传时延对性能影响还是很严重的。n因此，动态调度/波束成形似乎更适用于站点间协作的协作场景 。协作多点存在的问题
13、n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-083192 高通）Co-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问题Co-MIMO(Collaborative MIMO )Co-MIMO的基本概念是：在相同的无线资源环境下，多个协作基站与单个或多
14、个移动台之间的联合MIMO接收。协作MIMO有两个基本特点：n在相同的无线资源环境下，每个移动台可由多个协作基站服务，这样，小区间干扰就能被减小甚至可转变为有用信号功率。 n在相同的无线资源环境下，每个基站可服务多个移动台。这样，整个扇区吞吐量就可得到改善。下行Co-MIMOCell-edgeCell-centerBS1BS2MS3MS1MS2MS4Co-MIMO pair 1Co-MIMO pair 2BS1BS2MS3MS1MS2MS4Co-MIMO pair Single BS MIMO用户不管在小区中心还是在小区什么地方基站都采用用户不管在小区中心还是在小区什么地方基站都采用Co-MI
15、MO 只有小区边缘的用户基站才使用只有小区边缘的用户基站才使用Co-MIMO 两种方法都能提高系统吞吐量及小区边缘吞吐量，但只在小区边缘的用户使用Co-MIMO,开销比较小。Co-MIMO(Collaborative MIMO ) Co-MIMO可用于小区边缘，改善小区边缘用户的吞吐量及减小小区间干扰。需要加强及修改的方面： 回传开销 信道测量 参考结构设计协作多点存在的问题n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-0
16、83192 高通）nCo-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问题小区间干扰问题通过有限协作解决小区间干扰的两种方法：碰撞避免波束成形（Collision Avoidance Beam-forming）协作PMI（PMI Coordination） Collision Avoidance Beam-forming collision avoidance beam-forming (CA-BF) ，用户终端反馈使自己
17、所受干扰最小的预编码矩阵，并推荐其他eNB使用，这样就限制了其他eNBs的调度选择来减小干扰。调度器作用：根据带宽及回传时延来调度各小区，防止波束成形时发生碰撞。PMI CoordinationPMI coordination，用户终端反馈一组PMI值（不但包括使自己性能最优的预编码矩阵，而且包括相临小区推荐的使自己所受干扰最小的预编码矩阵），eNB可根据如何满足吞吐量最大来选择合适的PMI协作多点存在的问题n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R
18、1-082469 爱立信，R1-083192 高通）nCo-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）天线端口问题（R1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问题天线端口问题在LTE Release 8中，定义了三种天线端口：nPort 03:特定小区nPort 5:特定用户nPort 4:组播单频网络利用天线端口实现小区间协作多点的收发1.复用天线端口5来实现CoMP的收发最多只能有4个CoMP小区分集，MIMO都能用于CoMP因为不止要估计一个信道， 并要处理与多天线相关的一
19、些估计， 基带处理过程较为复杂。 利用天线端口实现小区间协作多点的收发2.定义一个新的天线端口来实现CoMP的收发所有CoMP小区传送相同的内容给目标UE可用分集技术仅需估计一个信道，基带处理简单协作多点存在的问题n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-083192 高通）nCo-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R1-082847 中兴
20、）CoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）n有限反馈问题CoMP技术与SFR（软频率复用）相结合n软频率复用：所有的频段被分成了两组子载波, 一组称为主子载波, 另外一组称为辅子载波。主子载波可以在小区的任何地方使用, 而辅子载波则只能在小区中心被使用。不同小区之间的主子载波相互正交, 在小区边缘有效地抑制了干扰, 而辅子载波由于只在小区中心使用, 相互之间干扰较小, 则可以使用相同的频率解决干扰问题nCoMP：主要用于小区边缘，能有效解决小区间干扰，并获得协作增益CoMP技术与SFR（软频率复用）相结合n当来自相邻小区的干扰小于设定的阈值时，用SFRn当来自相邻小
21、区的干扰大于设定的阈值时，用CoMP协作多点存在的问题n站点内（Intra-eNB）协作与站点间（Inter-eNB）协作需考虑的问题 （R1-083049，R1-083050 华为）n联合处理与协作调度/波束成形的局限性及适用协作场景 （R1-082469 爱立信，R1-083192 高通）nCo-MIMO （R1-082812 上海贝尔，阿朗）n小区间干扰问题 （R1-082886 三星）n天线端口映射问题（R1-082847 中兴）nCoMP技术与SFR（软频率复用）相结合（R1-083608 中兴）有限反馈问题有限反馈问题 为了实现多个小区和用户之间协作传输，需要服务基站获得协作区域内
22、所有用户与基站间的全部信道信息，这就需要用户将全部的信道状态信息反馈给服务基站。 而反馈全部信道状态信息将占用大量的上行资源，给上行信道带来巨大的压力，同时也会引起信道损耗和系统性能的降低，从而在一定程度上限制了 CoMP 方法在蜂窝系统的应用。 在 3GPP RAN1 #57 次会议上，以下三种多点协作下的反馈模式被会议通过：n显性反馈n隐性反馈n基于 SRS （sounding 参考信号）的反馈显性的信道状态/统计信息反馈n用户观测到信道状态信息后，没有对该信道信息进行任何处理，直接反馈给基站，使得基站获得完全的信道响应信息。 反馈内容包括两部分：信道部分反馈信道矩阵/协方差矩阵、反馈信道
23、矩阵/协方差矩阵的主要特征值分量；噪声干扰部分反馈噪声干扰的协方差矩阵、反馈噪声干扰协方差矩阵的主要特征值分量。显性的信道状态/统计信息反馈优缺点n由于反馈完全的信道响应信息，可以获得比隐性反馈更好的性能，基站也能够设计出更为灵活的 CoMP 方案。n用户可以通过 CSI-RS 测量来获得下行信道状态信息，但是这样的反馈信息量过大，对于信道的快速变化和反馈时延比较敏感。n与直接反馈信道状态信息相比，采用反馈信道的统计信息可以减少系统对信道快速变化和反馈时延的敏感性，而且由于信道的统计信息反映的是信道一种长期趋势，因此可以减少反馈的频率，也可以降低反馈信道的压力。隐性的信道状态/统计信息反馈 用
24、户观测到信道状态信息后，对得到的信道信息进行处理，转化成特定的量化数值后（如 CQI、PMI、RI 等），反馈给基站。隐性的信道状态/统计信息反馈优缺点n基站端的 CoMP 方案必须基于反馈的CQI/PMI/RI，在设计 CoMP 方案的灵活性方面比不上显性的信息反馈。n由于 CQI/PMI/RI 反映的是长期的信道状况，因此对于信道的快速变化和反馈时延不太敏感。n隐性反馈会在一定程度上造成预编码性能的损失，但是可以有效地减少反馈量，它是性能与反馈量之间的一个折中，而且与显性的信息反馈相比，该反馈方式对于上行反馈信道的负担较小。基于 SRS 信道的反馈n该反馈方式根据上行 Sounding 参考信号（用作上行信道质量的估计与信道选择 ），利用互异性获得下行信道状态信息。n利用 TDD 系统的信道对称性，适应于 TDD 系统。 在 LTE-A 系统中，由于需要测量来自多个小区的信道信息，针对 LTE 系统设计的上行 Sounding 参考信号是否能适用于 LTE-A 系统还需要进一步研究。谢 谢!结束结束
