技术领域
[0001] 本
发明涉及无线通信领域，尤指一种针对LTE-A系统下行链路的自适应协作传输方法、系统和发射机。
背景技术
[0002] 蜂窝通信系统通常借助
频率复用技术来提高系统容量，小区间干扰(ICI)也就成为影响蜂窝通信系统性能的重要因素，尤其对于小区边界用户而言更是如此。多输入多输出(MIMO)技术因为能够有效提高无线链路的
频谱效率，已经成为包括3GPP长期演进(LTE)在内的B3G无线通信系统的关键技术之一。但是，MIMO技术的性能容易受到ICI的影响。
[0003] 随着LTE Rel-8的标准制定工作渐近尾声，3GPP于2008年年中启动了LTE-A的研究工作。LTE-A是LTE的后续演进，对系统性能(尤其是小区边界用户的频谱效率)提出了更高的要求。为了提高小区边界用户的频谱效率，LTE-A考虑引入协作传输技术来应对ICI的影响。
[0004] 现有的协作传输技术有多种实现方案，最有代表性的3类分别是：部分频率重用(fractional frequency reuse，FFR)、单用户多基站联合传输和基于完全协作的多用户多基站联合传输。
[0005] 其中，部分频率重用在3GPP，R1-050507和3GPP，R1-081873等提案中有披露。部分频率重用可以是静态或动态的，其基本思想是相邻小区避免在同一时频资源上同时发送数据，从而避免对小区边界用户造成干扰。这种方案实现简单，不需要在相邻小区的基站之间共享数据和发射机侧的信道状态信息(CSIT)。但是，由于不能充分利用相邻小区基站的发送功率，部分频率重用会带来频谱效率的下降，尤其是当SNR较低时。
[0006] 单用户多基站联合传输在3GPP，R1-083870和3GPP，R1-084173等提案中有披露。该方案的基本思想是相邻小区在同一时频资源上按照特定方式针对单个用户同时发送数据，将传统意义上的ICI转
化成为有用
信号。这种方案也不需要相邻小区的基站之间共享CSIT，但是由于不能充分利用基站和用户的多天线所带来的空间
自由度，会导致频谱效率下降，尤其是当SNR较高时。
[0007] 基于完全协作的多用户多基站联合传输在3GPP，R1-084482和3GPPR1-090601等提案中有披露，在理论上具有最优性能，能够将多个小区的基站联合起来，组成更大规模的发射天线阵列，在同一时频资源上同时服务多个用户。但是，这种方案要求相邻小区的基站需要把数据和CSIT都上报至一个中央
节点进行联合处理，实现复杂度很高：一方面，这会带来很高的回传信令开销和处理时延；另一方面，该中央节点本身的实现复杂度也会很高。
发明内容
[0008] 有鉴于此，本发明提供一种无线通信中自适应协作传输的方法、系统和发射机。
[0009] 本发明的技术方案具体是这样实现的：
[0010] 一种无线通信中自适应协作传输的方法，包括：
[0011] 确定进行协作传输的一个以上接收机以及一个以上发射机，将其中一个发射机设置为服务发射机，将其他发射机设置为协作发射机；
[0012] 所述协作发射机接收到所述服务发射机发出的协作传输
请求后，根据所述一个以上接收机的信号测量参数确定协作传输模式，提供给所述服务发射机；
[0013] 每个发射机根据所确定的协作传输模式生成对应于所述一个以上接收机的数据流，发送给每个接收机。
[0014] 所述确定一个以上的接收机包括：所述服务发射机对小区边界用户进行多用户调度，从所述小区边界用户中选出所述一个以上的接收机。
[0015] 所述确定协作传输模式包括：
[0016] 所述协作发射机根据所述信号测量参数计算信号干扰比SIR和信号噪声比SNR，根据所述计算出的SIR和SIR
门限，以及所述计算出的SNR和SNR门限之间的关系，选择相应的协作传输模式。
[0017] 所述生成对应于所述一个以上接收机的数据流包括：
[0018] 每个发射机确定波束成型方法，根据所确定的波束成型方法为每个接收机设置相应的波束成型参数vrt，根据所选择的协作传输模式为每个接收机设置分数据流drt，并根据公式 生成对应于所述一个以上接收机的总数据流Dt；
[0019] 其中，所述波束成型参数vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型
滤波器的特性；
[0020] 所述分数据流drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流；
[0021] 所述r＝1，...，R；t＝1，...，T，T为发射机的数目，R为接收机的数目。
[0022] 所述根据所述计算出的SIR和SIR门限，以及所述计算出的SNR和SNR门限之间的关系，选择相应的协作传输模式包括：当所述计算出的SIR小于SIR门限，并且所述计算出的SNR大于第一SNR门限时，选择动态FFR模式；
[0023] 当所述计算出的SIR不小于SIR门限，并且所述计算出的SNR不小于第二SNR门限时，选择多用户多基站空间复用模式；所述多用户多基站空间复用模式将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为不同；
[0024] 对于其他情况，选择单用户多基站空间复用模式或者多用户多基站宏分集模式；所述多用户多基站宏分集模式将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为相同。
[0025] 所述波束成型方法为：迫零ZF
算法，或者信号泄露噪声比SLNR算法。
[0026] 所述每个发射机根据所确定的波束成型方法为每个接收机设置相应的波束成型参数vrt包括：
[0027] 对于第r个接收机，将Hrt的一个以上特征信道方向矢量投影到第t个发射机到其他接收机的空间信道矩阵的零空间中，并对每个特征信道方向矢量的投影用相应的特征值进行加权得到该特征信道方向矢量的投影的加权取值，从中选出加权取值最大的一个特征信道方向矢量的投影，根据所选出的特征信道方向矢量的投影确定波束成型参数vrt；
[0028] 其中，所述Hrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的传输信道特性。
[0029] 该方法进一步包括：所述协作发射机接收到协作传输请求后，判断是否参加协作传输，如果参加则进一步确定协作传输模式；如果不参加则发出拒绝协作传输消息给所述服务发射机。
[0030] 该方法进一步包括：所述协作发射机向每个接收机发出查询指令，所述每个接收机将自身的信号测量参数发送给所述协作发射机；或者
[0031] 所述每个接收机周期性地将其信号测量参数上报给所述协作发射机。
[0032] 该方法进一步包括：第r个接收机接收信号yr，并采用多输入多输出MIMO检测进行数据恢复；
[0033] 其中，
[0034] Hrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的传输信道特性，维度为nr×nt；
[0035] vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性，维度为nt×1或者维度为nt×nr；
[0036] drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流，该drt是标量或者维度为nr×1的矢量；
[0037] wr为第r个接收机的噪声，维度为nr×1；
[0038] yr为第r个接收机的接收信号，维度为nr×1；
[0039] 第r个接收机的天线数为nr，第t个发射机的天线数为nt。
[0040] 所述发射机为基站或者中继节点。
[0041] 一种无线通信自适应协作传输系统，包括：
[0042] 进行协作传输的一个以上接收机以及一个以上发射机，其中一个发射机被设置为服务发射机，其他发射机被设置为协作发射机；
[0043] 所述协作发射机，用于接收所述服务发射机发出的协作传输请求，根据所述一个以上接收机的信号测量参数确定协作传输模式，提供给所述服务发射机；
[0044] 所述每个发射机用于根据所确定的协作传输模式生成对应于所述一个以上接收机的数据流，发送给每个接收机。
[0045] 所述协作发射机用于：
[0046] 根据所述信号测量参数计算信号干扰比SIR和信号噪声比SNR，根据所述计算出的SIR和SIR门限，以及所述计算出的SNR和SNR门限之间的关系，选择相应的协作传输模式。
[0047] 所述每个发射机用于：
[0048] 确定波束成型方法，根据所确定的波束成型方法为每个接收机设置相应的波束成型参数vrt，根据所选择的协作传输模式为每个接收机设置分数据流drt，并根据公式生成对应于所述一个以上接收机的总数据流Dt；
[0049] 其中，所述波束成型参数vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性；
[0050] 所述分数据流drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流；
[0051] 所述r＝1，...，R；t＝1，...，T，T为发射机的数目，R为接收机的数目。
[0052] 所述协作发射机用于：
[0053] 当所述计算出的SIR小于SIR门限，并且所述计算出的SNR大于第一SNR门限时，选择动态FFR模式；
[0054] 当所述计算出的SIR不小于SIR门限，并且所述计算出的SNR不小于第二SNR门限时，选择多用户多基站空间复用模式；
[0055] 对于其他情况，选择单用户多基站空间复用模式或者多用户多基站宏分集模式；
[0056] 其中，所述多用户多基站宏分集模式将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为相同；所述多用户多基站空间复用模式将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为不同。
[0057] 所述协作发射机进一步用于：接收到协作传输请求后，判断是否参加协作传输，如果参加则进一步确定协作传输模式；如果不参加则发出拒绝协作传输消息给所述服务发射机。
[0058] 所述接收机进一步用于：接收信号yr，并采用多输入多输出MIMO检测进行数据恢复；其中，
[0059] Hrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的传输信道特性，维度为nr×nt；
[0060] vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性，维度为nt×1或者维度为nt×nr；
[0061] drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流，该drt是标量或者维度为nr×1的矢量；
[0062] wr为第r个接收机的噪声，维度为nr×1；
[0063] yr为第r个接收机的接收信号，维度为nr×1；
[0064] 第r个接收机的天线数为nr，第t个发射机的天线数为nt。
[0065] 一种发射机，包括：
[0066] 协作模式确定单元，用于根据一个以上接收机的信号测量参数确定协作传输模式，提供给发出协作传输请求的第二发射机；
[0067] 数据流生成单元，用于根据所确定的协作传输模式生成对应于所述一个以上接收机的数据流，发送给每个接收机。
[0068] 该发射机进一步包括：协作传输判断单元，用于在接收到协作传输请求后，判断是否参加协作传输，如果参加则进一步确定协作传输模式；如果不参加则发出拒绝协作传输消息给所述第二发射机。
[0069] 所述数据流生成单元用于：确定波束成型方法，根据所确定的波束成型方法为每个接收机设置相应的波束成型参数vrt，根据所选择的协作传输模式为每个接收机设置分数据流drt，并根据公式 生成对应于所述一个以上接收机的总数据流Dt；
[0070] 其中，所述波束成型参数vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性；
[0071] 所述分数据流drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流；
[0072] 所述r＝1，...，R；t＝1，...，T，T为发射机的数目，R为接收机的数目。
[0073] 所述协作模式确定单元用于：当计算出的SIR小于SIR门限，并且计算出的SNR大于第一SNR门限时，选择动态FFR模式；当所述计算出的SIR不小于SIR门限，并且所述计算出的SNR不小于第二SNR门限时，选择多用户多基站空间复用模式；对于其他情况，选择单用户多基站空间复用模式或者多用户多基站宏分集模式；
[0074] 其中，所述多用户多基站宏分集模式将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为相同；所述多用户多基站空间复用模式将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为不同。
[0075] 由上述技术方案可见，本发明的这种自适应协作传输的方法、系统和发射机，区分协作发射机和服务发射机，并在协作发射机和服务发射机之间进行简单的交互，借助部分协作实现MIMO协作传输，并不需要在多个发射机之间共享CSIT，从而在尽可能提高小区边界用户的频谱效率的同时，保持较低的实现复杂度。
[0076] 再有，在不同的信道条件下，不同的协作传输技术具有不同的性能。本发明提出的方法、系统、发射机可以根据信道条件自适应地选择恰当的协作传输模式，以获得最佳性能。进一步地，当信道条件发生变化时，协作传输模式可以相应调整，以保持数据传输的性能。
附图说明
[0077] 图1为本发明一个
实施例中多发射机多接收机的MIMO协作传输系统的示意图；
[0078] 图2为本发明一个实施例中自适应MIMO协作传输的
流程图；
[0079] 图3为本发明一个实施例中自适应协作模式选择的流程图；
[0080] 图4为本发明一个实施例中采用ZF准则时不同协作传输模式的和容量比较示意图；
[0081] 图5为本发明一个实施例中采用SLNR准则时不同协作传输模式的和容量比较示意图。
具体实施方式
[0082] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
[0083] 本发明其中一个实施例的传输系统如图1所示，该实施例考虑2个发射机2个接收机的情况。其中，发射机为基站，接收机为用户，将其中一个基站确定为服务基站(eNB1)，另一个为协作基站(eNB2)。假设每个基站设置有4个天线，每个用户设置有2个天线，双工方式为时分双工(TDD)，无线信道保持准静态，使得基站可以获得理想的CSIT。在图1所示的MIMO协作传输系统中，2个用户UE1和UE2的接收信号如公式(1)所示。
[0084] y1＝H11(v11d11+v21d21)+H12(v12d12+v22d22)+w1
[0085] (1)
[0086] y2＝H21(v11d11+v21d21)+H22(v12d12+v22d22)+w2
[0087] 其中，
[0088] yr为第r个接收机的接收信号(r＝1，2)，该接收信号是一个矢量(维度2×1)。
[0089] wr为第r个接收机的噪声(r＝1，2)，该噪声是一个矢量(维度2×1)。
[0090] Hrt为信道矩阵(维度2×4)，用于表征从第t个发射机到第r个接收机的传输信道特性，其中r＝1，2；t＝1，2。
[0091] vrt为波束成型参数，用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性，其中r＝1，2；t＝1，2。该波束成型参数可以是波束成型矢量(维度4×1)，或波束成型矩阵(维度4×2)。
[0092] drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流(r＝1，2；t＝1，2)，该数据流是标量或维度为2×1的矢量。
[0093] 在不考虑接收机噪声的情况下，即wr为零矢量时，公式(1)可以简化为：
[0094] y1＝H11(v11d11+v21d21)+H12(v12d12+v22d22)
[0095] y2＝H21(v11d11+v21d21)+H22(v12d12+v22d22)(2)
[0096] 需要指出的是，本发明的方案同样适用于其它天线配置，比如基站设置8个天线，用户设置2个天线；或者，基站8天线用户4天线等。另外，发射机可以不限于基站，比如可以是其它具有发射功能的网络节点(如中继节点等)。再有，本方案也适用于频分双工(FDD)系统，区别在于基站获得CSIT的方式有别于TDD系统。
[0097] 在多发射机多接收机的MIMO协作传输系统中，发射机数目为T≥2，接收机数目为R≥2，图1中仅以T＝2，R＝2为例加以说明。当然，对于其他情况，在计算接收信号时可以参照公式(1)或者(2)。比如，当T＝2，R＝3时，用户1、2、3的接收信号参照公式(2)分别为：
[0098] y1＝H11(v11d11+v21d21+v31d31)+H12(v12d12+v22d22+v32d32)[0099] y2＝H21(v11d11+v21d21+v31d31)+H22(v12d12+v22d22+v32d32)[0100] y3＝H31(v11d11+v21d21+v31d31)+H32(v12d12+v22d22+v32d32)[0101] 可以看出，将接收机扩展到R个(R≥2)后，每个接收机的接收信号参照公式(1)如下：
[0102]
[0103] 其中，设定第r个用户的接收天线数为nr，第t个eNB的发射天线数为nt，则Hrt的维度为nr×nt，vrt的维度为nt×1或者nt×nr，drt是标量或者维度为nr×1的矢量，yr的维度为nr×1，wr的维度为nr×1。另外，为了使UE能够实现MIMO检测，还应满足[0104] nr≥Cardinality(dr1)+Cardinality(dr2)
[0105] 即每个UE接收的数据流个数小于等于其天线数。
[0106] 图2为本发明一个实施例中自适应协作传输的流程，包括如下步骤：
[0107] 步骤200：确定参与MIMO协作传输的2个基站eNB1和eNB2，并将其中一个基站设置为服务基站(serving eNB)，另一个设置为协作基站(cooperating eNB)。
[0108] 具体地，可以根据小区边界用户的归属情况设置服务基站和协作基站。比如，小区边界用户归属于eNB1的
覆盖区，则将eNB1确定为服务基站。
[0109] 步骤201：服务基站对小区边界用户进行多用户调度，在给定的资源
块(RB)上同时服务2个以上的用户。在本实施例中，假设服务基站同时服务2个用户，即用户1(UE1)和用户2(UE2)。
[0110] 该步骤中的多用户调度可以采用现有的多用户调度算法实现，此处不再赘述。
[0111] 步骤202：服务基站向协作基站发出协作传输请求(cooperation request)。
[0112] 步骤203：协作基站判断是否参加此次的协作传输。如果拒绝，执行步骤204。如果接受，执行步骤205。
[0113] 具体地，协作基站可以根据自身情况，比如是否具有合适的时频资源、是否具有支持协作传输的功能等，决定是否加入此次协作传输。
[0114] 步骤204：协作基站向服务基站发出响应，明确告知拒绝协作传输，流程结束。
[0115] 步骤205：协作基站向2个被调度的用户分别发出查询指令。
[0116] 步骤206-207：被调度的用户接收到查询指令，获得自身的信号测量参数上报给协作基站。
[0117] 具体地，2个被调度的用户测量各自的噪声功率σ2，并上报给协作基站。进一步地，2个被调度的用户还可以向协作基站发送上行测量导频(SRS)，用于让协作基站获取CSIT。
[0118] 在具体实现时，由于小区边界用户可以将其参数周期性上报给多个相邻基站，故步骤205-207的过程是可选的。
[0119] 步骤208：协作基站根据信号测量参数计算出SIR和SNR，据此进行自适应协作模式选择。
[0120] 步骤209：协作基站通过协作传输响应(cooperation response)将
选定的自适应协作模式告知服务基站。
[0121] 步骤210：服务基站和协作基站按照预定的波束成型方法，分别在各自小区内针对2个被调度的用户在给定的资源块(RB)上进行多用户波束成型，根据所选择的协作传输模式为2个被调度的用户设置分数据流drt，并根据公式 生成对应于服务基站(t＝1)或者协作基站(t＝2)的总数据流Dt；t＝1，2。
[0122] 需要说明的是，为了支持通信过程中协作模式的变化，协作基站可以周期性地计算SIR和SNR，并据此重新进行自适应模式选择。这就要求协作基站周期性地向UE发出查询指令，获取噪声功率和SRS等信号测量参数；或者，UE周期性地上报噪声功率和SRS等。当发现协作模式发生变化时，协作基站向服务基站发出协作模式变更信令，要求改变协作模式。服务基站接收到协作模式变更信令后，双方同时采用新的协作模式进行数据传输。当然，对于无线信道为准静态的情况，协作模式确定后在一次传输过程中可以不必另行改变。
[0123] 具体地，该步骤210涉及的波束成型方法可以是：
[0124] 1、迫零(ZF)算法。该算法通过选择特定的vrt，在第t个发射机一侧将第r个接收机对其它接收机的干扰完全消除。
[0125] 比如，结合图1的系统模型，在选择v21时，只需从H11的零空间中随机选择一个矢量，使得H11和v21
正交即可。具体地：将H11进行奇异值分解，可以得到 其中L11是维度为2×2的左奇异矩阵， 是维度为2×4的对
角阵(和H11的维度一致)， 是维度为4×4的右奇异矩阵。其中， 和 为特征值。
那么，令 或 即可消除在eNB1所属的小区内用户2对用户1造成的干扰。对于v11，需要从H21的零空间中选择一个使得H21和v11正交的矢量。因此，在第1个发射机侧采用ZF算法进行波束成型，就是对H11和H21进行奇异值分解，从而确定v21和v11。
[0126] 需要说明的是，对ZF准则而言，在进行多发射机多接收机MTMR协作传输时，应满足条件
[0127] 2、信号泄露噪声比(SLNR)。该算法是将当前用户的有用信号功率与其对其它用户的干扰加噪声功率之和的比值最大化，具体原理在
现有技术中均有描述，此处不再赘述。
[0128] 结 合 图1的 系 统 模 型，以v21的 选 择 为 例，根 据SLNR 算 法 确 定 出即，选取与矩阵最大特征值对应的
特征向量作为波束成型矢量。
[0129] 3、基于本地优化的ZF。该算法是对ZF算法的改进，考虑到MIMO能够增加空间自由度，在发射机一侧将当前用户对其它用户的干扰完全消除的同时，尽可能沿着当前用户的无线信道的特征方向发送数据，可以提升有效传输信号的功率。
[0130] 比如，对于第r个接收机，将Hrt的一个以上特征信道方向矢量投影到第t个发射机到其他接收机的空间信道矩阵的零空间中。如果接收机的数目为2，对于其中一个接收机(假设为接收机1)，是将H1t的特征信道方向矢量投影到第t个发射机到接收机2的空间信道矩阵的零空间中。对于接收机的数目大于2的情况，第t个发射机到所有其他接收机可以得到一个联合的空间信道矩阵，H1t的特征信道方向矢量就是投影到该联合空间信道矩阵的零空间。然后，对每个特征信道方向矢量的投影用相应的特征值进行加权得到其加权取值，从中选出加权取值最大的一个特征信道方向矢量的投影。最后，根据所选出的特征信道方向矢量的投影确定波束成型参数vrt。具体地，是将加权取值最大的特征信道方向矢量的投影进行模值归一化处理后，设置为波束成型参数vrt。
[0131] 结合图1的系统模型，以v21的选择为例对基于本地优化的ZF加以说明。具体地，选择v21的过程如下：
[0132] (1)将H21进行奇异值分解，得到
[0133] (2)把 和 分别投影到H11的零空间，使得当前用户对其它用户的干扰完全消除，并选出用相应奇异值加权后取值较大的一个矢量，其矢量上标
[0134]
[0135] (3)根据公式 得到v21，其中
[0136] 归一化因子
[0137] 需要说明的是，步骤210中，服务基站和协作基站可以采用任何多用户波束成型算法，该算法可以是现有的或者改进的。但是，从实现复杂度考虑，线性波束成型方法(比如ZF和SLNR等)更适合工程实现，可以在具体实现时优先选用。再有，服务基站和协作基站可以采用不同的波束成型方法，但是从实现复杂度考虑，采用相同的波束成型方法更为简单。
[0138] 步骤211：每个被调度的用户(即UE1或者UE2)都会在给定的资源块(RB)上分别接收来自2个小区的数据流，并借助现有的MIMO检测技术进行数据恢复，流程结束。
[0139] 需要指出的是，步骤203和204由协作基站决定是否加入服务基站发起的协作传输是可选的。即，协作基站可以在收到协作传输请求后，直接执行步骤205向每个被调度的用户发出查询指令，或者直接执行步骤208，而不再另行判断是否加入协作传输。
[0140] 在图2所示的流程中，步骤208的具体实现如下：
[0141] (1)计算2个被调度用户的SNR和这2个用户之间的SIR。具体地，其中，SNR是每基站功率归一的，即该SNR是将每个基站的发射功率视为1后换算得到的。一般情况下，被调度用户的SNR较为接近，可以不做区分。
[0142] (2)根据预先设定的SIR门限和SNR门限确定使用何种协作传输模式。
[0143] 本发明中提供的协作传输模式包括：动态FFR(Dynamic FFR)、单用户多基站空间复用(JT-SU)、多发射机多接收机宏分集(Multi-Tx Multi-Rxmacro-diversity，MTMR MD)、多发射机多接收机空间复用(Multi-Tx Multi-Rx spatial multiplexing，MTMR SM)。
[0144] 在本发明的一个具体实现中，可以设置模式A、模式B和模式C供选择，见表1。
[0145]
[0146] 表1不同的协作传输模式
[0147] 这些协作传输模式之间的差异主要体现在drt的分配变化上。其中，Dynamic FFR和JT-SU是现有技术。具体实现时，Dynamic FFR的d12＝d22＝0，JT-SU的d21＝d22＝0。也就是说，Dynamic FFR是将MTMR简化为STMR，JT-SU是将MTMR简化为MTSR。在MTMR MD中，drt的分配如下：d11＝d12，d21＝d22(即：将dr1和dr2设置为相同)。在MTMR SM中，drt的分配如下：将dr1和dr2设置为不同。
[0148] 从图3看出，模式A适用于计算出的SIR低于SIR门限(SIR_Th)，且计算出的SNR高于第一SNR门限(SNR_Th1)的情况，即SIR＜SIR_Th且SNR＞SNR_Th1；模式C适用于计算出的SIR高于SIR门限(SIR_Th)，且计算出的SNR高于第二SNR门限(SNR_Th2)的情况，即SIR≥SIR_Th且SNR≥SNR_Th2；模式B适用于SIR＜SIR_Th且SNR≤SNR_Th1，或者SIR≥SIR_Th且SNR＜SNR_Th2这两种情况。当然，
临界点的模式选择较为灵活。比如，对于临界点SIR＝SIR_Th且SNR＝SNR_Th1，可以采用模式A或者模式B。对于临界点SIR＝SIR_Th且SNR＝SNR_Th2，可以采用模式C或者模式B。再有，用于进行模式判断的SNR可以是根据用户1的信号测量参数计算出来的，也可以是根据用户2的信号测量参数计算出来的，还可以是根据用户1和用户2的信号测量参数的平均值计算出来的。从表1看出，基站采用的波束成型方法和协作传输模式可以是相关的。比如，所确定的协作传输模式为JT-SU SM，则选用ZF或者SLNR算法进行波束成型；所确定的协作传输模式为MTMR MD，则选用SLNR算法进行波束成型。再有，对于不同的波束成型方法，SIR门限和SNR门限的取值也会有所不同，具体取值根据仿真和测试数据得到。
[0149] 在图2所示的实施例中，发射机的数目T为2。进一步地，可以采用2个以上的发射机进行数据的协作传输。对于这种情况，当多个协作基站反馈的协作模式不同时，服务基站从中选择出一种作为自身采用的协作模式。此时，可以允许不同的协作基站采用不同的协作模式；或者，服务基站将其选择的协作模式通知所有协作基站，并要求所有协作基站统一采用该协作模式。
[0150] 进一步地，本发明的一个实施例还提供了一种无线通信自适应协作传输系统。该系统包括：进行协作传输的一个以上发射机以及一个以上的接收机。
[0151] 其中一个发射机被设置为服务发射机，其他发射机被设置为协作发射机。所述协作发射机用于接收所述服务发射机发出的协作传输请求，根据所述一个以上接收机的信号测量参数确定协作传输模式，提供给所述服务发射机。
[0152] 在确定协作传输模式后，每个发射机(包括协作发射机和服务发射机)都会根据该协作传输模式生成对应于所述一个以上接收机的总数据流，发送给每个接收机。
[0153] 具体地，该协作发射机用于：根据所述信号测量参数计算所述一个以上接收机之间的信号干扰比(SIR)和信号噪声比(SNR)，根据计算出的SIR和SIR门限，以及计算出的SNR和SNR门限之间的关系，选择相应的协作传输模式。
[0154] 具体地，每个发射机用于：确定波束成型方法，根据所确定的波束成型方法为每个接收机设置相应的波束成型参数vrt，根据所选择的协作传输模式为每个接收机设置分数据流drt，并根据公式 生成对应于所述一个以上接收机的总数据流Dt。
[0155] 其中，所述波束成型参数vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性；所述分数据流drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流；r＝1，...，R；t＝1，...，T，T为参加协作传输的发射机数，R为参加协作传输的接收机数。
[0156] 进一步地，可以根据所选择的协作传输模式确定波束成型方法。比如，所确定的协作传输模式为JT-SU SM，则选用ZF或者SLNR算法进行波束成型；所确定的协作传输模式为MTMR MD，则选用SLNR算法进行波束成型。
[0157] 具体地，协作发射机用于：
[0158] 当计算出的SIR小于SIR门限，并且计算出的SNR大于第一SNR门限时，选择动态FFR模式；
[0159] 当计算出的SIR不小于SIR门限，并且计算出的SNR不小于第二SNR门限时，选择多用户多基站空间复用模式；
[0160] 对于其他情况(即SIR＜SIR_Th且SNR≤SNR_Th1，或者SIR≥SIR_Th且SNR＜SNR_Th2这两种情况)，选择单用户多基站空间复用模式或者多用户多基站宏分集模式。
[0161] 其中，所述多用户多基站宏分集将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为相同，即dr1＝dr2＝...＝drT。所述多用户多基站空间复用将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为不同，比如将需要传输给第r个接收机的数据任意分成T份，每个发射机传输一份。
[0162] 所述协作发射机进一步用于：接收到协作传输请求后，判断是否参加协作传输，如果参加则进一步确定协作传输模式；如果不参加则发出拒绝协作传输消息给所述服务发射机。
[0163] 所述接收机进一步用于：接收信号yr，并采用多输入多输出(MIMO)检测进行数据恢复。
[0164] 其中，Hrt是维度为nr×nt的矩阵，vrt是维度为nt×1的矢量或者维度为nt×nr的矩阵，drt是标量或者维度为nr×1的矢量，yr是维度为nr×1的矢量，wr是维度为nr×1的矢量；第r个接收机的天线数为nr，第t个发射机的天线数为nt。
[0165] 在本发明的实施例中，每个发射机和每个接收机都有多根天线，故每个接收机都可以采用MIMO检测进行数据恢复。
[0166] 进一步地，本发明的一个实施例还提供了一种发射机，用于和其他发射机协作传输用户数据。该发射机包括：
[0167] 协作模式确定单元，用于根据一个以上接收机的信号测量参数确定协作传输模式，提供给发出协作传输请求的第二发射机。其中，发出协作传输请求的第二发射机为服务发射机。
[0168] 数据流生成单元，用于根据所确定的协作传输模式生成对应于所述一个以上接收机的总数据流，发送给每个接收机。
[0169] 具体地，所述数据流生成单元用于：确定波束成型方法，根据所确定的波束成型方法为每个接收机设置相应的波束成型参数vrt，根据所选择的协作传输模式为每个接收机设置分数据流drt，并根据公式 生成对应于所述一个以上接收机的总数据流Dt。可以看出，某个发射机发出的数据中可以包括发给多个接收机的数据。同样地，某个接收机收到的数据是由多个发射机发出的。
[0170] 所述波束成型参数vrt用于表征从第t个发射机到第r个接收机的波束成型滤波器的特性；所述分数据流drt为从第t个发射机到第r个接收机的数据流；所述r＝1，...，R；t＝1，...，T，T为发射机的数目，R为接收机的数目。
[0171] 具体地，所述协作模式确定单元用于：当计算出的SIR小于SIR门限，并且计算出的SNR大于第一SNR门限时，选择动态FFR模式；当计算出的SIR不小于SIR门限，并且计算出的SNR不小于第二SNR门限时，选择多用户多基站空间复用模式；对于其他情况，选择单用户多基站空间复用模式或者多用户多基站宏分集模式。
[0172] 其中，所述多用户多基站宏分集将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为相同；所述多用户多基站空间复用将每个发射机到第r个接收机的分数据流drt，t＝1，...，T设置为不同。
[0173] 该发射机进一步包括：协作传输判断单元，用于在接收到协作传输请求后，判断是否参加协作传输，如果参加则进一步确定协作传输模式；如果不参加则发出拒绝协作传输消息给所述第二发射机。
[0174] 为了直观地呈现本发明的技术方案的性能，以下针对不同的协作传输模式、不同的波束成型方法，按照表2所示的参数对自适应协作传输进行仿真。需要说明的是，波束成型是以资源块为单位进行的，即：使用每个资源块的平均信道增益进行波束成型。
[0175]
[0176] 表2仿真参数
[0177] 需要说明的是，该仿真是链路级仿真，假定当前服务小区已经完成多用户调度，只需考虑协作小区内SIR的变化以及SNR对性能的影响。因此在仿真中，服务小区内2个用户的无线信道始终保持独立，而协作小区内2个用户的无线信道是高-低SIR交替的混合信道。
[0178] 再有，用于控制自适应协作模式选择的门限是基于仿真得到的经验数据，其具体取值可以结合不同的系统参数和仿真/实测进行优化，表3示出其中一种参考取值。
[0179]
[0180] 表3仿真中用于选择自适应协作模式的门限
[0181] 图4示出基于ZF准则进行波束成型时7种协作传输模式的性能曲线，其中横轴为
信噪比(SNR)，纵轴为和速率(sum-rate)。这7种协作传输模式分别是：动态FFR(dynamic FFR)，该曲线用带有方框的实线示出；单用户多基站空间复用(JT-SU SM)，该曲线用带有下三角的实线示出；多用户多基站空间复用(MTMR SM)，该曲线用带有圆圈的实线示出；多用户多基站宏分集(MTMR MD)，该曲线用带有上三角的实线示出；基于本地优化ZF的多用户多基站空间复用(MTMR SM local Opt.)，该曲线用带有圆圈的虚线示出；基于本地优化ZF的多用户多基站宏分集(MTMR MD local Opt.)，该曲线用带有上三角的虚线示出；多用户多基站自适应协作传输(Adaptive MTMR)，该曲线用带有星号(*)的实线示出。
[0182] 图5示出基于SLNR准则进行波束成型时5种协作传输模式的性能曲线，其中横轴为信噪比(SNR)，纵轴为和速率(sum-rate)。这5种协作传输模式分别是：动态FFR(dynamic FFR)，该曲线用带有方框的线条示出；单用户多基站空间复用(JT-SU SM)，该曲线用带有下三角的线条示出；多用户多基站空间复用(MTMR SM)，该曲线用带有圆圈的线条示出；多用户多基站宏分集(MTMR MD)，该曲线用带有上三角的线条示出；多用户多基站自适应协作传输(Adaptive MTMR)，该曲线用带有星号(*)的线条示出。
[0183] 从图4和图5的仿真结果可以看出：
[0184] 1、在相同的
框架内可以同时支持多种协作传输模式，且通过自适应方式确定的协作传输模式始终能够获得最好的性能。其中，自适应是指根据接收机的信道条件(比如SIR和SNR)确定协作传输模式，其中SIR和SNR体现的是Hrt和wr的特性。
[0185] 2、基于本地优化的ZF波束成型可以获得比ZF波束成型更好的性能。
[0186] 3、SLNR波束成型可以获得比ZF波束成型更好的性能。
[0187] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
