TD-LTE系统中多点协作技术的研究

摘要

TD-SCDMA是我国具有自主知识产权的3G标准，自从其产生以来，在世界上引起了广泛的关注。TD-LTE在TDD的特性上与TD-SCDMA是一脉相承的关系，其必然成为TD-SCDMA未来的演进方向。另外，TDD系统具有一系列的优势，例如，信道的互易性，动态的进行上下行链路的资源配置等，这些都促使TD-LTE成为人们争相研究的对象。TD-LTE系统中的关键技术主要包括TDD，MIMO和OFDM。
　　 随着LTE的研究工作进入尾声，LTE-Advanced作为LTE的演进技术被提出并获得了广泛的关注。LTE-Advanced需要支持更高的下行链路峰值速率，这就要求将现有的单点传输扩展为多点协作传输，即CoMP(Coordinated Multiple points)传输技术。目前，对CoMP的讨论主要集中于协作调度/波束成型(Coordinated Scheduling/Beamforming，CS/CB)和联合处理(Joint Processing，JP)这两个方面。CS/CB和JP技术之间的主要不同在于用户数据是否在协作的小区间共享。CoMP系统中涉及的技术主要集中在以下几个方面：预编码，参考信号设计，CoMP协作小区簇的确定，调度技术，有限反馈，功率分配等方面。因此，研究TD-LTE系统下的CoMP技术具有非常重要的意义。
　　 本论文中首先对TD-LTE系统的结构和CoMP技术的概念进行了简介。然后对CoMP系统中的两大主流技术CS/CB和JP进行了概括。其中研究的重点是CoMP-MU-MIMO下行链路的联合处理技术。在MU-MIMO下行链路中，如何消除或者降低用户间的同信道干扰（Co-Channel Interference，CCI）是其核心问题。类似于单小区下的情况，也可以在CoMP系统中使用预编码和用户调度技术来对消CCI。
　　 首先在各协作小区完全已知用户的信道状态信息的条件下，介绍了几种线性预编码算法，并通过仿真验证了JP-SLNR(Signal to leakage plus noise ratio，信号泄露噪声比)准则的预编码算法在性能和适用范围上均能取得比较好的结果。由于完整的信道状态信息在实际中是不可知的，因此这就需要进行信道估计，鉴于TDD系统的信道互易性，使用导频辅助的信道估计方法来获得信道的状态信息，以此信道估计值作为预编码的依据，仿真结果表明，尽管信道估计的误差对CoMP系统的性能有比较明显的影响，但相对于单小区系统，CoMP技术带来的系统性能增益还是比较显著的。在用户调度算法中，根据预编码算法中使用的SLNR值表征系统中用户信道条件的好坏，尝试了一种被称为最大化最小SLNR值的用户调度方法。仿真的结果表明，这种用户的调度方法，能够显著降低系统的误帧率，提高系统的吞吐量性能。