[发明专利]一种LTE系统中自适应切换传输模式的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种LTE系统中自适应切换传输模式的方法。

背景技术

长期演进(LTE)物理层采用正交频分多址(OFDMA)作为下行多址技术，这种技术适用于频率选择性信道和高数据率传输。下行支持多天线技术，包括空间复用、发射分集、波束赋形，能获得较好的阵列增益、空间复用增益和分集增益。在LTE R9中，引入了双流波束赋形，能够支持两个数据流同时进行波束赋形操作，进一步提高系统容量。

根据LTE R9的物理层协议，通过高层信令半静态配置，用户(UE)可以设置成8种不同的传输模式，如表1。UE根据UE专用搜索空间的物理下行控制信道(PDCCH)指示接收物理下行共享信道(PDSCH)数据。这8种传输模式对应于不同的PDSCH数据处理过程，也就是对应于不同的多入多出(MIMO)方式，其中单入多出(SIMO)或多入单出(MISO)的情况可以认为是MIMO模式的特例。MIMO技术利用多天线传输，能够较好地提升系统容量或者提高数据峰值，在不同的场景下能够有效改善通信系统性能。

若UE是高层信令配置，由小区无线网络临时标识(C-RNTI)对PDCCH加扰。UE根据相应下行控制信息(DCI)格式和传输模式的组合解码PDCCH和其相对应的PDSCH。

表1C-RNTI配置的PDCCH和PDSCH

UE通过对PDCCH进行检测，根据PDCCH所占用控制信道单元(CCE)大小不同，以树型聚合方式在搜索空间内进行搜索，从而获取其中的DCI格式，以确定其所处的传输模式。再根据不同的传输模式对接收到的PDSCH数据进行解码。

在LTE实际部署中，eNB和UE都需要配置为多天线，以支持下行MIMO传输，因此，LTE R9的8种PDSCH传输模式，实际就是下行MIMO机制的不同形式。LTE支持3种MIMO机制，即传输分集、空间复用和波束赋形。对模式1以外的7种传输模式进行分类，可以分别将其归入不同的MIMO机制：

传输分集：模式2；

空间复用：模式3、模式4、模式5、模式6；

波束赋形：模式7、模式8。

模式1是普通的单天线端口模式，是最简单的下行传输模式。由于其采用单天线配置，因此在此不将其归入MIMO机制中。

传输分集可分为接收分集和发送分集，在LTE下行的传输分集主要采用发送分集，即模式2。模式3、4、5、6分别是空间复用的4种不同形式，可以支持多码字的同时传输。模式7、8属于波束赋形技术，又可分为单流波束赋形(模式7)和双流波束赋形(模式8)，其中双流波束赋形是R9在R8基础上发展的内容。

由于不同MIMO模式的实现机制不同，其各自具有的特点以及适用的场景也不同。

对于传输分集，其主要原理是利用空间信道的弱相关性，在相互独立的信道上传输多个数据副本，用于提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。由于传输分集模式在多信道上传输的是相同数据，因此对吞吐量的提高并没有贡献。因此，传输分集模式适用于低信噪比区域，即小区边缘用户，能有效提高数据传输的质量。

空间复用也是利用空间信道弱相关性的技术，但与传输分集不同，它的工作原理是在多个相互独立的空间信道上传输不同的数据流，因此可以有效提高数据传输的峰值速率。所以，空间复用适用于高低噪比区域，即小区中心用户，能够提升吞吐量。此外，多用户多入多出(MU-MIMO)通常需要进行用户配对，适用于业务较密集的区域。

对于波束赋形，与其他两种MIMO机制不同，它是利用空间信道强相关性的技术，因此需要小间距的天线阵列。通常可以采用圆阵或小间距线性天线实现。波束赋形技术能够采用强方向性的辐射方向图，提升UE的传输质量，因此对于小区边缘的用户，能有效保证传输质量，从而增加覆盖范围。所以波束赋形主要用于提高系统容量或者覆盖范围，适用于小区边缘的用户。

为了进一步提升吞吐量和可靠性，系统应该能够在不同的MIMO机制之间进行自适应地切换，以适应不同的传输信道状况。

在现有的模式间切换算法中，往往只考虑了不同MIMO模式之间的切换，例如空间复用与波束赋形之间的自适应切换，传输分集与空间复用之间的自适应切换等。以下列举两种主要的切换算法：

1、空间复用与波束赋形之间的切换

以最大化平均频谱效率为目的，采用基于有效指数映射(EESM)的链路自适应和每天线速率控制(PARC)相结合的方法，根据无线信道的空间相关性自适应地在波束赋形与空间复用之间进行切换。