分布式CoMP系统中联合预处理方法研究

H i [n]Pi [n] 。接收端对各链路的信号经过一定准则的
合并处理以得到数据信息。若采用最大比合并，相当 于数据在等效的标量信道内传输。此处等效的标量信 道 为 hi ,equ = H i ,equ [n] 范数。
F
，其中， i
F
表示矩 联合编码传输方案
其中， hm,l [n] 是载波 n 上第 m 根发送天线到第 l 根接 收天线的信道衰落系数。设 N i [n] 是 L ×1 的复高斯白 噪声矢量，均值为 0 ，方差为 σ n 2 。不失一般性，设 定 M = L 。发送矢量为 Si [n] = ( x1 , x2 ,⋯ , xM )T ，其中，
h1,1[n] h1,2 [n] ⋯ h1, L [n] h [n] h2,2 [ n] ⋯ h2, L [ n] H i [n] = 2,1 ⋮ ⋮ ⋮ hM ,1[n] hM ,2 [n] ⋯ hM , L [ n] M ×L
(4) 假定 MIMO 信道是平坦衰落的信道，即在一 个 STBC 分组周期内信道状态保持不变。则系统输入 输出关系表示为： R[n] = H i [n]Pi [n]Ci [n] + N i [n] (6) 由此可见，预编码后的数据经信道传输的过程， 可 等 效 为 Ci [n] 通 过 一 个 等 效 的 信 道 H i ,equ [n] =
第 39 卷 第 1 期 Vol.39 No.1 ·网络与通信· 网络与通信·
计 算 机 工 程 Computer Engineering
文章编号： 文章编号：1000—3428(2013)01—0093—04 文献标识码： 文献标识码：A
2013 年 1 月 January 2013
中图分类号： 中图分类号：TP311
户接收矢量为：
R[n] = H i [n]Si [n] + N i [n]
T
(2)
其中， R[n] = ( y1 , y2 ,⋯ , yL ) ； yl 为 MS 上第 l 根天线 接收到的信号。 2.2 联合编码模型 针对数据信号 Di [n] ，系统采用联合编码的方式
进行处理。具体步骤如下： (1) 通过部分或全部信道状态信息的反馈对信道 参数做出估计，协作的各 RAU 采用不同的预编码方 式 Fi [n] 对 数 据 矢 量 Di [n] 分 别 进 行 预 编 码 处 理 ， 如 式 (3) 所示：
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基金项目： 基金项目：教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20106204120002)；兰州交通大学“青蓝”人才工程计划基金资 助项目(152006) 作者简介： 作者简介：杨 军(1973－)，男，副教授、博士，主研方向：未来移动通信系统，数字图像处理；张正孝，硕士研究生；蒋占军， 副教授、博士 收稿日期： 收稿日期：2012-03-26 修回日期： 修回日期：2012-05-21 E-mail：tom.jun.yang@
xm 是第 m 根天线的发送符号； (∗)T 表示转置。则用
由前所述，空时编码的码字在 RAU 发射之前， 先要左乘预编码矩阵。预编码矩阵根据当前信道状态 信息按某种准则由天线端选择。CoMP 联合编码方案 的基本思想就是选择分布式 MIMO-OFDM 系统中相 关 RAU 形成协作集，MS 可以选择几个 RAU 为其服 务。这些选定的 RAU 构成该 MS 的激活集，只有在 激活集中的 RAU 才可以传输数据。中心基站根据协
随着无线移动通信技术的发展，为满足高速率多 媒体数 据业 务而 带来 的无 线网络 资源 紧张 的问 题已 成 为 技 术 革 新 的 焦 点 。 作 为 LT E - A ( L o n g Ti m e Evolution-Advanced) 关键技术之一的 多点协 同传输 (Coordinated Multi-point, CoMP) 技术已成为研究和发 展的趋势，目前已产生了许多相关的标准提案 [1] 。其 基本思想是通过多点协作，将 MIMO(Multiple-input
其中， U * 表示共轭。 (3) 经过空时编码处理的发送信号可表示为：
Si [n] = Pi [n]Ci [n]
(4)
(5)
0
2
2.1
CoMP 联合编码系统模型 联合编码系统模型
为波束矢量上的功率 p 2 [ n ] 0 分配矩阵， p1 ≥ 0 ， p2 ≥ 0 ， p1 + p2 = 1 。
1
概述
Multiple-output) 系统网络结构虚拟化，在多个小区间 不 同 程 度 地 共 享 信 道 状 态 信 息 (Channel State Information, CSI) 和数据信息， 将相邻小区的干扰转变 为可利用信息，进行联合传输，并在此基础上优化协 作系统的整体性能、改善小区边缘上下行链路的服务 质量。而作为未来移动通信网络中另一种关键的多天 线 接 入 技 术 ， 分 布 式 天 线 系 统 (Distributed Antenna System, DAS) 以其覆盖范围广、系统容量大和系统功
分布式 CoMP 系统中联合预处理方法研究
杨 军 a，张正孝 b，蒋占军 b
(兰州交通大学 a. 研究生学院；b. 电子与信息工程学院，兰州 730070) 摘 要：在分布式多点协同传输系统中，为进一步提升小区边缘用户接收性能和提高频谱利用率，提出一种联合预处理方 法。该方法采用预编码和空时编码相结合的联合编码模型。在分布式天线系统的各远端天线单元(RAU)根据信道状态好坏， 形成针对用户传输的协作集合。 协作集合中各 RAU 采用相应的预编码规则对同一用户数据进行预处理， 并通过空时分组码 的方式发送数据。协同的各 RAU 进行联合传输，用户端使用最大比合并的方式接收。仿真实验结果表明，该方法能有效地 改善系统误码率性能，提高边缘用户接收可靠性。 关键词： 关键词：多点协同传输；分布式天线系统；预编码；空时分组码；联合处理；误码率
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计 算 机
工 程
2013 年 1 月 15 日
率效率高的特点被广泛认可 [2] 。因此，分布式无线通 信网络和 CoMP 技术的结合将更有利于实现未来移 动通信的发展目标。 当 前 CoMP 的 研 究 多 采 用 分 布 式 协 同 传 输 模 [3] 型 。协作的每个分布式传输节点 ( 接入点 ) 采用不同 预 编 码 矩 阵 处 理 多 个 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 数据信息 [4-5]。然而，高速率的 传输要求以及复杂的通信环境影响，使得预编码所需 的 CSI 很难被短时而精确地估计， 所以使用一种编码 方式的结构已不能满足通信的需求，联合编码引起广 泛 关 注 [6-7] 。 文 献 [8] 提 出 的 空 时 分 组 码 (Space Time Block Code, STBC) 通过空、 时二维正交分组编码使接 收机以较低检测复杂度获得较高的空间分集，可以有 效抵抗 多径 衰落 ，提 高系 统传输 可靠 性。 因此 ，将 STBC 引入分布式无线通信系统中，利用 STBC 提供 的空间复用增益和分集增益，实现联合编码协同传输 成为一种可能。 目前，针对 STBC 结构传输下的预编码技术已有 大量研究，而针对 STBC 与预编码混合结构下的分布 式多点协同传输技术研究较少。本文提出一种预编码 与空时分组码相结合的联合编码策略，并将其应用到 多点协同传输系统中，以改善系统的环境适应能力。 该方案将空时编码可获得最大分集增益、最大信道编 码增益和较高吞吐量的优点，与预编码高效编码性能 相结合，实现 CoMP 系统中用户性能的优化。
Research on Joint Preprocessing Method in Distributed CoMP Systems
YANG Juna, ZHANG Zheng-xiaob, JIANG Zhan-junb
(a. School of Graduate Studies; b. School of Electronic & Information Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China) 【Abstract】A joint preprocessing method in distributed Coordinated Multi-point(CoMP) systems is proposed so as to further improve spectrum utilization and edge user’s receptivity, and it is adopted the style of joint-coding in which pre-coding and space time block code is combined to use. According to channel state information, some relevant Remote Antenna Units(RAUs) are chosen in Distributed Antenna System(DAS) to form a cooperating set for transmission. Precoding rules are adopted correspondingly by each RAU in cooperating set, and the processed data is transmitted by using Space Time Block Code(STBC). A Maxima-ratio Combining(MRC) approach is adopted to calculate the received signals which are transmitted jointly by each coordinated RAU in this system. Simulation experimental results show that the proposed method can effectively improve not only the Bit Error Rate(BER), but also the transmission reliability. 【Key words】Coordinated Multi-point(CoMP) transmission; Distributed Antenna System(DAS); pre-coding; Space Time Block Code(STBC); joint processing; Bit Error Rate(BER) DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2013.01.020