减轻协调多点小区间下行链路干扰的已扩展CoMP小区

摘要

通过在扩展的CoMP小区的发射计算中将至少一个CoMP小区“扩展”成包含由相邻CoMP小区服务的UE，以便最小化对由其它CoMP小区服务的UE的干扰，来减少CoMP小区间干扰。边界子小区中的每个UE都识别它从中接收超出阈限值的干扰的相邻CoMP小区，并且将干扰的CoMP小区包含在近邻集合中。近邻集合被发射到UE的服务CoMP小区控制器。当下行链路传输被调度到目标UE时，控制器通知近邻集合中的相邻CoMP小区标识目标UE。那些CoMP小区然后使用有关从它们的发射天线到目标UE接收天线的信道条件的信息计算到它们服务的UE的传输，其中约束是对目标UE的干扰在预定电平以下。

说明书

技术领域

本发明一般涉及无线蜂窝通信，并且具体地说，涉及通过增大协调多 点小区的范围来减轻小区间干扰的系统和方法。

背景技术

无线蜂窝通信网络几乎无处不在，并且向成千上万的订户提供移动语 音和数据通信。在蜂窝网络中，固定收发器(基站、NodeB等)提供了与地 理区域或小区(本文所用的术语分区与小区同义)内的多个订户的双向无线 电通信。抑制小区内无线电干扰的方法(诸如时分复用、频分复用和码分 复用以及它们的组合)是本领域已知的。此外，抑制小区间干扰的方法(诸 如频率再用模式)是本领域已知的。在现代无线蜂窝通信网络中，小区间 干扰仍然是性能损害的主要来源，限制了数据速率、系统容量和传递的通 信服务的质量。

协调多点(CoMP)传输是最小化小区间干扰的技术。多个地理上连续 的小区-称为子小区-组合在一起形成CoMP小区。每个CoMP小区都 具有协调构成其的子小区内的传输以便最小化CoMP小区内的小区间干 扰(本文称为子小区间干扰或CoMP小区内干扰)的中央控制器。CoMP小 区控制器通过协调到小区内用户设备(UE)的传输的调度和/或使用信号处 理技术积极抑制干扰来最小化子小区间干扰。

尽管CoMP系统在最小化CoMP小区内干扰方面会是有效的，但是 CoMP小区间干扰沿相邻CoMP小区之间的接合区域仍存在。

发明内容

根据本文描述和要求的一个或多个实施例，通过在已扩展CoMP小区 的传输计算中将至少一个CoMP小区“扩展”成包含由相邻CoMP小区 服务的一个或多个UE，以便最小化对由其它CoMP小区服务的UE的干 扰，来减少CoMP小区间干扰。边界子小区中的每个UE都识别它从中接 收超出阈限值的干扰的相邻CoMP小区，并且将引起干扰的CoMP小区 包含在近邻集合中。近邻集合被发射到UE的服务CoMP小区控制器。当 下行链路传输被调度到目标UE时，控制器通知近邻集合中的相邻CoMP 小区标识目标UE。相邻CoMP小区然后使用有关从它们的发射天线到目 标UE接收天线的信道条件的信息，并构造到它们服务的UE的传输，其 中约束是对目标UE的干扰在预定电平以下。这个过程在网络中的所有 CoMP小区之间互易地发生。

一个实施例涉及一种由管理包括第一CoMP小区的多个子小区中的 传输的CoMP小区控制器减轻CoMP小区间干扰的方法。从第二相邻 CoMP小区的控制器接收标识第二CoMP小区的边界子小区中被调度从第 二CoMP小区接收传输的UE的信息，该UE也接收到来自第一CoMP小 区的天线的干扰。使用有关到第二CoMP小区的边界子小区中UE的下行 链路信道的信息，构造到第一CoMP小区中UE的传输以最大化由第一 CoMP小区中的UE接收的数据速率，这受到如下约束：由于第一CoMP 小区中构造的传输而引起的第二CoMP小区的边界子小区中的UE经受的 干扰在预定电平以下。

附图说明

图1是包括两个协调多点(CoMP)小区的无线通信网络的功能图。

图2是图1网络的功能图，其中一个CoMP小区在功能上扩展成包含 另一个CoMP小区中的用户设备。

图3是干扰减少方法的流程图。

图4是模拟的CoMP小区内干扰的图表。

图5是图1网络的功能图，其中动态定义了两个CoMP小区，并且它 们在UE和基站方面交叠。

具体实施方式

图1描绘了被分成两个相邻CoMP小区12、24的网络10，仅描绘了 每个小区的部分。第一CoMP小区12包含控制器14和例如位于基站16、 18的固定收发器。基站16、18(它们中的每个都可包括子小区)向位于CoMP 小区12中的用户设备20、22发射下行链路信号。如本领域已知的，控制 器14应用信号处理技术(诸如频率相关射束形成)来构造向UE 22发射的 信号，其中这个信号由位于基站16和18的收发器发射。向UE 22发射的 信号被构造成最大化到目标UE 22的数据速率，而同时将对CoMP小区 12中的其它UE引起的干扰保持在某一阈限以下，由此减少CoMP小区内 干扰。向CoMP小区12中的UE 22的传输被类似地构造成最大化由UE 20 接收的数据速率，而同时将对CoMP小区12中的其它UE引起的干扰保 持在某一阈限以下。

第二CoMP小区24包含控制器26和例如位于基站28、30的固定收 发器。基站28、30向UE 32、34发射已加权下行链路信号，同时将对CoMP 小区24中UE的干扰保持在某一阈限以下。注意，UE 34最接近CoMP 小区12，并且具体地说，最接近CoMP小区12中的UE 22。如果CoMP 小区12的控制器14调度到UE 22的传输，同时控制器26调度到CoMP 小区24中UE 34的传输，则UE 34将经受来自到UE 22的CoMP小区12 传输的显著干扰，因为控制器14不了解UE 32，并且不能在基站16、18 构造传输以减轻UE 32经受的干扰。类似地，控制器26调度的向UE 34 的传输将引起对UE 22的显著干扰。

根据本发明的一个实施例，CoMP小区12被“扩展”成包含UE 34， 如图2所描绘的，至少用于干扰抑制目的。通过在其用于确定向CoMP 小区12中的UE的传输的计算中包含UE 34，控制器14可利用已知的信 号处理技术，诸如频率相关射束形成，来最大化到目标UE 20和22的数 据速率，而同时抑制对UE 34以及可能的CoMP小区12中其它UE(未示 出)引起的干扰。以这种方式，可最小化来自CoMP小区12的对UE 34的 CoMP小区间干扰。这个想法可放大到边界子小区中可经受来自相邻 CoMP小区24、12中的传输的干扰的每个UE 22、34，如本文进一步说 明的。

第一步是识别对于其CoMP小区间干扰足够显著从而有理由得到积 极减轻的UE。UE可最有效地执行这个分析，并将它们的结果发射到它们 的相应CoMP小区控制器。每个UE(或至少边界子小区中的每个UE)保持 相邻CoMP小区的列表，并执行来自属于每一个其相邻CoMP小区的每 一个天线的路径损耗的测量。对于相邻CoMP小区“k”，UE确定到属于 CoMP小区“k”的天线的最小路径损耗。这个最小路径损耗由g_{k}表示。 通过约定，g_{0}表示到正在服务这个UE的CoMP小区的最小路径损耗。， 将阈限值T(以dB为单位)定义成使得：如果存在至少一个大于0的“k” 则将对于CoMP小区内干扰减轻考虑UE，其中：

$10*{\log }_{10}\left(\frac{g\_\left\{k\right\}}{g\_\left\{0\right\}}\right)>T---\left(1\right)$

公式(1)为真的CoMP小区集合，即索引k的值，被称为这个UE的“近 邻集合”。作为一个示例，T＝-3dB将指示，如果它测量到：到至少一个非 服务CoMP小区的路径损耗在到其服务CoMP小区的路径损耗的3dB内， 则将对于CoMP小区内干扰减轻考虑UE。UE定期向其服务CoMP小区 发射其近邻集合。

每个CoMP小区独立确定在即将到来的预定义传输持续时间(诸如 帧、子帧、传输时间间隔(TTI)、TMDA时隙等)中调度向其的传输的其 UE子集。当然，每个CoMP小区然后识别具有非空近邻集合的其调度的 UE子集-也就是边界子小区中调度的、可能经受来自在相邻CoMP小区 中可调度的传输的干扰的UE。CoMP小区控制器然后向相关邻居UE发 射这些调度的具有非空近邻集合的UE的标识，并从所有相邻CoMP小区 的控制器接收UE的类似标识。

例如，参考图2，CoMP小区24的控制器26确定在即将到来的帧中 将向UE 32和34(并且可能还有未示出的和从这个论述中省略的其它UE) 调度下行链路传输。其中，仅UE 34向控制器26报告非空近邻集合。从 而，控制器26向CoMP小区12的控制器14发射标识UE 34并指示它在 即将到来的帧中被调度从CoMP小区24接收下行链路传输的信息。

参考图3描述减轻CoMP小区12的CoMP小区间干扰的方法。如上 所述，控制器14从CoMP小区24接收标识相邻CoMP小区24的边界子 小区中被调度从第二CoMP小区24接收传输的UE 34的信息，所述UE 34 也接收到来自CoMP小区12的天线的干扰(块102)。

为了最小化对UE 34的干扰，CoMP小区12的控制器14必须具有一 些关于从其发射天线到UE 34的一个或多个接收天线的下行链路信道的 信息。在一个实施例中，用时分双工(TDD)并假设上行链路-下行链路信道 互易性，这个信息可由CoMP小区12中接收和分析由UE 34发射的参考 信号(也称为导频信号)的收发器获得。在另一个实施例中，控制器26可指 导UE 34分析来自CoMP小区12天线的参考符号，并报告信道条件，控 制器26将该信道条件包含在它发射到CoMP小区12的控制器14的信息 中。在又一实施例中，UE 34可经由基站16和18直接向控制器14报告 信道质量度量。一般来说，CoMP小区12的控制器14可以任何方式并基 于任何可用信息确定或估计其发射天线与UE 34的接收天线之间的信道 条件(块104)。

CoMP小区12的控制器14-配备有向UE 34调度下行链路传输、UE 34看到来自CoMP小区12中天线的干扰的知识，以及关于从其发射器到 UE 34接收器的信道条件的信息-在用于计算从其天线16和18发射什么 来将对UE 34的干扰保持在某一电平以下的其全局优化中可包含UE 34。 具体地说，控制器14可构造到UE 20的传输，使得最大化到UE 20的数 据速率，这受到如下约束：由于这些传输而引起的对CoMP小区12中的 其它UE(例如UE 22)和UE 34的干扰在预定电平以下(块106)。以这种方 式，CoMP小区12已经“扩大”了其覆盖，至少在它将不同CoMP小区 24服务的UE 34包含在其传输构造中的意义上是如此。方法100对于 CoMP小区12中的每个UE并对于每个预定传输持续时间(例如帧)重复。

用于形成已加权传输的一个算法是由Kambiz Zangi、Dennis Hui和 Leonid Krasny在2009年3月16日提交的、转让给本申请受让人并通过参 考全部结合在文本中的、题为“System and Method for Coordinated  Multipoint Downlink Transmissions”的美国专利申请No.12/404,773中描述 的ε强制算法。其它适当方法也是本领域技术人员已知的。注意，CoMP 小区12对UE 34的干扰抑制不要求CoMP小区12控制器14具有由CoMP 小区24发射到UE 34的数据的任何知识(例如数据速率、调制等)。事实 上，本发明实施例的显著优点是在CoMP小区控制器14、26之间需要发 射小量数据-基本上只有向其调度传输的受影响UE的ID，以及在一些 情况下，还有一些信道信息。

尽管已经参考CoMP小区12最小化对由CoMP小区24服务的UE 34 的干扰说明了上面论述的实施例，但实际上，网络10中的所有CoMP小 区12、24都将同时最小化对经受显著CoMP小区间干扰的所有相邻CoMP 小区UE的干扰。例如，当控制器26向控制器14发射将UE 34标识为已 经报告了来自CoMP小区12天线的显著信号强度的被调度下行链路接受 方的信息时，控制器14同时向控制器26发射例如关于UE 22的对应信息。 控制器26然后将确定或估计从其发射天线到UE 22接收天线的信道条件， 并在下一下行链路帧期间，将从CoMP小区24天线发射信号以便最小化 对UE 22引起的干扰。

在本发明的实施例中，CoMP小区边界的“扩大”-至少出于干扰 减轻的目的-是UE为中心的，因为潜在地引起干扰的近邻集合的识别由 UE执行。图5描绘了其中每个UE定义自己的CoMP小区的本发明实施 例。也就是，每个UE定义向它发射下行链路信号的基站集合。

在图5中，UE 22的动态CoMP小区包括基站16、18和30，其中在 基站18被适当编程的处理器充当这个动态CoMP小区的控制器。类似地， UE 32的动态CoMP小区包括基站28、29和30，其中基站28用作CoMP 小区控制器。注意，基站30属于UE 22的CoMP小区和UE 32的CoMP 小区。基站16是UE 20的服务基站；基站18是UE 22的服务基站；基站 30是UE 34的服务基站；基站28是UE 32的服务基站；并且基站29是 UE 33的服务基站。从基站16、18和30发射到UE 22的下行链路传输， 并且这些传输正常情况下将引起对UE 32的显著干扰，UE 32由基站28 服务。注意，基站28不属于UE 22的CoMP小区。

根据这个实施例，以最大化由UE 22接收的数据速率而同时保持对 UE 32引起的干扰在某一电平以下的这种方式构造从基站16、18和30发 出的到UE 22的传输。如上所述，基站28(或者UE 32动态CoMP小区的 其它CoMP小区控制器)必须向UE 22的动态CoMP小区的控制器(例如基 站18)发射，基站16、18和30在其近邻集合中，并且在即将到来的传输 持续时间期间调度向UE 32的下行链路传输。本领域技术人员将容易认识 到，能够类似地构造从基站28、29和30发出的到UE 32的传输，以最大 化由用户32接收的数据速率而同时将对UE 22引起的干扰保持在某一电 平以下。

图4绘制了根据本发明实施例、比较简单CoMP系统与已扩展CoMP 系统的系统级模拟结果。每个CoMP小区由子小区组成，并且阈限T＝-3dB。 这个模拟的系统每个基站具有四个发射天线，并且每个UE具有两个接收 天线。如图4描绘的，对于同一系统吞吐率，已扩展CoMP系统相比简单 CoMP系统将边界子小区中的比特率增大大约50％。

根据本发明的实施例，减少了CoMP小区间干扰，其中在相邻CoMP 小区之间需要非常低的带宽通信。在一些实施例中，只需要从一个CoMP 控制器向另一个发射调度向其的下行链路传输并且标识了其近邻集合中 目标CoMP小区的CoMP小区自己的UE的标识。在其它实施例中，还可 在CoMP小区控制器之间共享一些信道条件信息。

当然，在并不脱离本发明的实质特性的情况下，本发明可以与本文特 别阐述的那些不同的其它方式执行。目前的实施例在所有方面被视为例证 性的，而非限制的，并且来自所附权利要求书的意义和等效范围内的所有 改变都旨在被包含其中。