CN102056320A - 一种基站协作的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基站协作系统，所述基站协作系统包括：至少两个基站，所述至少两个基站分别位于至少两个相邻的基站小区，所述至少两个基站包括第一基站和第二基站；所述基站小区的中心区域为非协作区，所述至少两个基站小区交界的边缘区域为协作区；所述第一基站，用于为所述第一基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；所述第二基站，用于为所述第二基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信，其中，所述第一基站和所述第二基站进一步用于，按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户终端提供通信。

Description

一种基站协作的系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基站协作的系统和方法。

背景技术

在基站系统中，小区间干扰已经成为限制移动通信性能的主要因素。特别对于小区边缘用户，来自相邻小区干扰的影响尤其严重。因此，如何减少基站系统中的小区间干扰是一个亟待解决的问题。

现有技术中的一种减少基站系统中的小区间干扰的方法为：将一个基站所负责区域划分为若干个子扇区，基站向BSC(Base Station Controller，基站控制器)反馈它每个子扇区的数据流信息，所述数据流信息包括干扰场景以及负载情况等，BSC分析这些数据流信息后，为上述基站的每个扇区分配时间和频率资源，邻近扇区分配的频率资源最好完全不交叠，以求减小干扰。若交叠则要配合采用定向传输或者空间自适应波束赋形技术(beamforming)来避免干扰。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中的减少基站系统中的小区间干扰的方法至少存在如下问题：

该方法基于干扰消除的思想，从干扰管理的角度出发，协调频率资源的分配，频率资源的利用率不高。并且，为了保证邻近扇区分配的频率资源不交叠，将导致基站系统的容量降低。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基站协作的实现方法和装置，以提高基站系统的频率资源的利用率，提高基站系统的容量。

本发明实施例提供如下方案：

一种基站协作系统，包括：

至少两个基站，所述至少两个基站分别位于至少两个相邻的基站小区，所述至少两个基站包括第一基站和第二基站；所述基站小区的中心区域为非协作区，所述至少两个基站小区交界的边缘区域为协作区；

所述第一基站，用于为所述第一基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；

所述第二基站，用于为所述第二基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；

其中，所述第一基站和所述第二基站进一步用于，按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户终端提供通信。

一种基站协作设备，包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

处理模块，用于根据所述用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，计算每个用户的预编码向量，将预编码向量与用户下行数据结合得到每个基站需要发送给用户的信息；

发送模块，用于将各个参与协作的基站需要发送的信息，传递给基站。

一种基站协作设备，包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

输出模块，用于将全部的信道信息与下行数据传递给所述参与协作的基站，以便由所述参与协作的基站进行计算得到每个用户的预编码向量，并将所述预编码向量与所述下行数据结合得到需要发送的信息。

一种基站协作设备，包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

计算模块，用于根据所述用户到各个基站之间的信道信息，计算得到每个用户的上行数据。

一种基站协作方法，包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

根据所述用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，计算每个用户的预编码向量，将预编码向量与用户下行数据结合得到每个基站需要发送给用户的信息；

将各个参与协作的基站需要发送的信息，传递给基站。

一种基站协作方法，包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

将全部的信道信息与下行数据传递给所述参与协作的基站，以便由所述参与协作的基站进行计算得到每个用户的预编码向量，并将所述预编码向量与所述下行数据结合得到需要发送的信息。

一种基站协作方法，包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

根据所述用户到各个基站之间的信道信息，计算得到每个用户的上行数据。

一种划分基站的协作区的方法，包括：

计算基站协作系统中的用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量；

通过比较上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量，按照能够使基站小区的用户获得较大容量增益的原则，划分协作区和非协作区。

一种划分基站的协作区和非协作区的装置，包括：

第一处理模块，用于计算基站协作系统中的用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量；

第一划分模块，用于通过比较上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量，按照能够使基站小区的用户获得较大容量增益的原则，划分协作区和非协作区。

一种划分基站的协作区和非协作区的装置，包括：

第二处理模块，用于计算用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率；

第二划分模块，用于通过比较用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率，按照能够使基站小区的用户获得较小误码率的原则，划分协作区和非协作区。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过由多个基站共同协作，采用共同频率对位于相邻基站小区交界的边缘区域的协作区内的用户进行协作服务，这样以前基站小区间的干扰信号不存在了，或者也可以认为将小区间的干扰信号转化为有用的信号了。通过将相邻基站小区的协作区采用同样的频率进行通信，可以有效地提高基站系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。可以有效地提高基站协作系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基站协作系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基站协作系统中的频率带宽的分配方法示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基站协作系统中的基站与用户终端之间的协作区的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基站协作设备的示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种基站协作设备的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种基站协作设备的示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种基站协作设备的示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种基站协作设备的示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种基站协作设备的示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种基站协作设备的示意图；

图11为本发明实施例提供的第一种基站协作方法的示意图；

图12为本发明实施例提供的第二种基站协作方法的示意图；

图13为本发明实施例提供第三种基站协作方法的示意图；

图14为本发明实施例提供的一种划分基站的协作区的方法示意图；

图15为一种基于本发明实施例的基站协作方法和现有MIMO+OFDM非基站协作方法的容量比较示意图；

图16为本发明实施例提供的一种划分基站的协作区和非协作区的装置；

图17为本发明实施例提供的另一种划分基站的协作区和非协作区的装置。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

在本发明实施例中，根据各个基站小区的协作区和非协作区的划分情况，当用户终端位于多个基站小区之间的相邻的协作区内时，所述多个基站按照给所述协作区分配的频率共同协作为所述用户终端提供通信服务；当所述用户终端位于非协作区内时，该非协作区所属的基站小区内的基站按照给该非协作区分配的频率单独为所述用户终端提供通信服务。

实施例一

该实施例提供一种基站协作系统，所述基站协作系统包括：至少两个基站，所述至少两个基站分别位于至少两个相邻的基站小区，所述至少两个基站包括第一基站和第二基站；所述基站小区的中心区域为非协作区，所述至少两个基站小区交界的边缘区域为协作区；

所述第一基站，用于为所述第一基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；

所述第二基站，用于为所述第二基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；

其中，所述第一基站和所述第二基站进一步用于，按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户终端提供通信。

其中，所述同一个基站小区中的协作区和非协作区之间可以采用不同的频率进行通信，并且同一个基站小区中的各个协作区采用的频率可以互不相同。相邻的基站小区之间组成的多个协作区，如果协作区是相邻的，可以采用相同的频率，换句话讲，相邻的多个基站小区之间组成的多个协作区如果也是相邻的，可以组成统一的协作区，采用相同的频率通信，并且由该相邻的多个基站小区内的基站进行协作，为所述统一的协作区内的用户终端提供通信。

在一个基站小区内，该基站小区的总带宽被分配给每个协作区和非协作区。

该实施例中的上述划分基站小区的协作区和非协作区，以及给协作区和非协作区分配频率的操作可以由eNodeB(演进基站)或者Serving Gateway(服务网关)或RNC(Radio Network Controller，无线电网络控制器)或其他具有类似功能的物理实体来完成。

在该实施例中，通过由多个基站共同协作，采用共同频率对位于相邻基站小区交界的边缘区域的协作区内的用户进行协作服务，这样以前基站小区间的干扰信号不存在了，或者也可以认为将小区间的干扰信号转化为有用的信号了。通过将相邻基站小区的协作区采用同样的频率进行通信，可以有效地提高基站系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。可以有效地提高基站协作系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。

进一步地，本发明实施例通过采用部分协作的方式，每三个或四个等多个相邻基站的边缘区域构成协作区，协作区内用户接收三个，四个等多个基站的协作服务，这种以三个，四个等多个基站为单位的协作方式降低了计算复杂度，易于实现。不仅可以简化基站协作通信的复杂度，同时也提供了网络的可扩展协作方案，从而整体提供一种简单并且可扩展性好的基站协作网络系统。

如图1所示，以7个相邻基站小区为例，一种基站协作系统的实施例包括：7个基站，所述基站分别位于7个基站小区，所述7个基站小区包括：基站小区1、基站小区2、基站小区3、基站小区4、基站小区5、基站小区6和基站小区7。将所述基站小区的覆盖区域划分为协作区和非协作区后，每个基站小区包括：6个协作区和1个非协作区。采用部分协作模式，1个基站小区与周围六个基站协作，每3个相邻基站小区的相邻的协作区结合在一起，成为一个统一的协作区。

各个基站小区的非协作区位于基站小区的中心区，如图1所示，黑色虚线条所围成的6个白色区域分别为各个基站小区的6个非协作区。协作区位于三个基站小区的边缘处，如图1所示，白色线条所围成的标识为A1、A2、A3、A4、A5和A6的6个黑色区域为6个上述的协作区。

该实施例还提供的一种上述图1所示的基站协作系统中的频率带宽的分配方式，如图2所示。在图2中，如果每个基站小区的总带宽为B，则在每个基站小区都可以被分为7份：B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6。其中B0为每个基站小区的非协作区的频率，B1～B6分别分配给各个基站小区的六个协作区，相邻基站小区的相邻的协作区所分配的频率一致，比如，基站小区1、基站小区2、基站小区3的相邻的协作区所围成的协作区所分配的频率为B6。

在该实施例中，将3个以上的基站小区的相邻的协作区结合在一起，成为一个统一的协作区。在某些场景下，由于实际网络敷设的原因，可能会出现超过三个基站进行协作的场景，例如：可以对上述图1和图2所示的基站协作系统进行扩展，从三基站协作扩展为四基站协作或者更多基站协作的场景。

该实施例还提供的一种扩展的基站协作系统的结构如图3所示，该系统包括：基站小区1、基站小区2、基站小区3、基站小区4、基站小区5、基站小区6和基站小区7共7个基站小区。每个基站小区包括：6个协作区和1个非协作区。采用部分协作模式，每个基站小区分别与周围六个基站协作，每4个相邻基站小区的相邻的协作区结合在一起，成为一个统一的协作区。

如图3所示，基站1、基站2、基站3和基站4共四个基站之间的相邻区域构成标识为A1的协作区域；基站1、基站2、基站6和基站7共四个基站之间的相邻区域构成标识为A2的协作区域；基站1、基站4、基站5和基站6共四个基站之间的相邻区域构成标识为A3的协作区域。

实施例二

如图4所示，本发明的实施例还提供第一种基站协作设备，包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，从而将基站从空口得到的信道信息汇集到所述基站协作设备；

处理模块，用于根据所述用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，计算每个用户的预编码向量，将预编码向量与用户下行数据结合得到每个基站需要发送给用户的信息；

发送模块，用于将各个参与协作的基站需要发送的信息，传递给基站。

如图5所示，本发明的实施例还提供第二种基站协作设备，包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，从而将基站从空口得到的信道信息汇集到所述基站协作设备；

输出模块，用于将全部的信道信息与下行数据传递给所述参与协作的基站，以便由所述参与协作的基站进行计算得到每个用户的预编码向量，并将所述预编码向量与所述下行数据结合得到需要发送的信息。

如图6所示，本发明的实施例还提供第三种基站协作设备，包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，从而将基站从空口得到的信道信息汇集到所述基站协作设备；

计算模块，用于根据所述用户到各个基站之间的信道信息，计算得到每个用户的上行数据。

其中，所述第一种基站协作设备可以和第三种基站协作设备集成在一起，所述第二种基站协作设备也可以和第三种基站协作设备集成在一起。

在该实施例中，通过由多个基站共同协作，采用共同频率对位于相邻基站小区交界的边缘区域的协作区内的用户进行协作服务，这样以前基站小区间的干扰信号不存在了，或者也可以认为将小区间的干扰信号转化为有用的信号了。通过将相邻基站小区的协作区采用同样的频率进行通信，可以有效地提高基站系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。可以有效地提高基站协作系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。

进一步地，本发明实施例通过采用部分协作的方式，每三个或四个等多个相邻基站的边缘区域构成协作区，协作区内用户接收三个，四个等多个基站的协作服务，这种以三个，四个等多个基站为单位的协作方式降低了计算复杂度，易于实现。不仅可以简化基站协作通信的复杂度，同时也提供了网络的可扩展协作方案，从而整体提供一种简单并且可扩展性好的基站协作网络系统。

如图7及图8所示，所述第一种或第二种基站协作设备进一步包括：

频率分配模块，用于统一为协作区内的用户分配频率资源；

所述发送模块，或所述输出模块进一步用于通知各个参与协作的基站按照为所述用户分配的频率为协作区内的用户提供通信服务。

频率分配模块，进一步用于为非协作区内的用户分配频率资源；

所述发送模块，或所述输出模块进一步用于通知非协作区的基站按照为所述用户分配的频率为非协作区内的用户提供通信服务。

其中，所述同一个基站小区中的协作区和非协作区之间可以采用不同的频率进行通信，并且同一个基站小区中的各个协作区采用的频率可以互不相同。相邻的基站小区之间组成的多个协作区，如果协作区是相邻的，可以采用相同的频率，换句话讲，相邻的多个基站小区之间组成的多个协作区如果也是相邻的，可以组成统一的协作区，采用相同的频率通信，并且由该相邻的多个基站小区内的基站进行协作，为所述统一的协作区内的用户终端提供通信。

如图9，10所示，所述第一种基站协作设备或所述第二种基站协作设备还可以进一步包括：

协作区划分模块，用于确定协作区的范围；

所述发送模块，或所述输出模块进一步用于将所述协作区的范围信息通知为该协作区提供协作的基站。

其中，所述协作区的范围信息为可以使得所述基站能够获知自己要为哪些区域的用户提供服务的信息。

协作区划分模块可以进一步用于根据用户终端的地理位置确定相邻基站小区的协作区，例如：将基站小区的中心区域划分为非协作区，将至少两个基站小区交界的边缘区域划分为协作区。

除了根据用户终端的地理位置粗略确定相邻基站小区的协作区的范围之外，还可以进一步根据用户终端获得的基站协作的容量增益，或者根据用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率之间的比值等等，确定相邻基站小区的协作区的范围，通过参考容量增益或误码率，或者同时参考这两个因素，可以使协作区的范围划定更合理，能进一步提高用户的通信质量。

所述基站协作设备可以为eNodeB(演进基站)或者Serving Gateway(服务网关)或RNC(Radio Network Controller，无线电网络控制器)或者其他具有类似功能的物理实体。

比如，该用户终端位于基站小区1、基站小区2和基站小区3所包围的相邻区域构成的协作区；或者，位于基站小区1的非协作区。

在上述用户终端位于非协作区内时，该非协作区所属的基站按照给该非协作区分配的频率，单独和所述用户终端通信。

比如，如果上述用户终端位于基站小区1的非协作区，基站1按照给该非协作区分配的频率(即B0)，单独和上述用户终端通信。如果该用户终端位于基站小区1、基站小区2和基站小区3所包围的相邻区域构成的协作区，基站1、基站2和基站3分别按照给该协作区分配的频率(即B6)，共同协作和上述用户终端通信。

另外，多个基站共同协作为上述用户终端提供通信服务的方式可以是多基站协作的多用户MIMO(Multi Input Multi Output，多输入输出)与OFDM(orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用)结合的方式。

协作MIMO技术的基本思想是联合多个基站进行信号传输，多个基站联合处理协作范围内用户的信号，协作MIMO是下一代无线通信的关键技术，基站协作是协作MIMO的一种可行的方式。

在MIMO方面，在基站到用户终端的通信下行采用：多基站多用户预编码及空时码的通信方式；在用户终端到基站的通信上行采用多基站MMSE(minimum mean squared error，最小均方误差)或者MMSE与串行干扰抵消相结合的通信方式。

上述非协作区所属的基站按照给该非协作区分配的频率，单独为用户终端提供通信服务的方式可以是单基站的多用户MIMO与OFDM结合的方式。在MIMO方面，在基站到用户终端的通信下行采用：单基站多用户预编码及空时码相结合的通信方式；在用户终端到基站的通信上行采用单基站MMSE或者MMSE与串行干扰抵消相结合的通信方式。

实施例三

如图11所示，本发明的实施例还提供第一种基站协作方法，所述基站协作方法包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，从而将基站从空口得到的信道信息汇集到所述基站协作设备；

根据所述用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，计算每个用户的预编码向量，将预编码向量与用户下行数据结合得到每个基站需要发送给用户的信息；

将各个参与协作的基站需要发送的信息，传递给基站。

在该实施例中，通过由多个基站共同协作，采用共同频率对位于相邻基站小区交界的边缘区域的协作区内的用户进行协作服务，这样以前基站小区间的干扰信号不存在了，或者也可以认为将小区间的干扰信号转化为有用的信号了。通过将相邻基站小区的协作区采用同样的频率进行通信，可以有效地提高基站系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。可以有效地提高基站协作系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。

进一步地，本发明实施例通过采用部分协作的方式，每三个或四个等多个相邻基站的边缘区域构成协作区，协作区内用户接收三个，四个等多个基站的协作服务，这种以三个，四个等多个基站为单位的协作方式降低了计算复杂度，易于实现。不仅可以简化基站协作通信的复杂度，同时也提供了网络的可扩展协作方案，从而整体提供一种简单并且可扩展性好的基站协作网络系统。

如图12所示，本发明的实施例还提供第二种基站协作方法，所述基站协作方法包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，从而将基站从空口得到的信道信息汇集到所述基站协作设备；

将全部的信道信息与下行数据传递给所述参与协作的基站，以便由所述参与协作的基站进行计算得到每个用户的预编码向量，并将所述预编码向量与所述下行数据结合得到需要发送的信息。

如图13所示，本发明的实施例还提供第三种基站协作方法，所述基站协作方法包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，从而将基站从空口得到的信道信息汇集到所述基站协作设备；

根据所述用户到各个基站之间的信道信息，计算得到每个用户的上行数据。

所述第一或第二种基站协作方法进一步包括：

统一为协作区内的用户分配频率资源；

通知各个参与协作的基站按照为所述用户分配的频率与用户通信。

所述第一或第二种基站协作方法还进一步包括：

确定协作区的范围；

将所述协作区的范围信息通知为该协作区提供协作的基站。

其中，所述协作区的范围信息为可以使得所述基站能够获知自己要为哪些区域的用户提供服务的信息。

所述确定协作区的范围，包括：

根据用户终端的地理位置确定相邻基站小区的协作区，例如：将基站小区的中心区域划分为非协作区，将至少两个基站小区交界的边缘区域划分为协作区。

除了根据用户终端的地理位置粗略确定相邻基站小区的协作区的范围之外，还可以进一步根据用户终端获得的基站协作的容量增益，或者根据用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率之间的比值等等，确定相邻基站小区的协作区的范围，通过参考容量增益或误码率，或者同时参考这两个因素，可以使协作区的范围划定更合理，能进一步提高用户的通信质量。

实施例四

如图14所示，本发明的实施例还提供一种划分基站的协作区的方法，上述的实施例可以根据该方法的划分结果，确定用户终端位于协作区还是非协作区，以便实现基站的协作。

在上述的基站协作系统中，当用户终端位于协作区内时，该用户终端将接收到多个基站的协作通信，该多个基站中的每个基站都将给用户提供容量，因此，和该用户终端单独接收其服务基站的通信相比，该用户终端将获得更大的容量，该用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量之间的差值，称为容量增益。

可以通过计算用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量之间的比值，根据该比值和预先设置的阈值划分基站的协作区和非协作区。

步骤41、计算基站协作系统中的用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量。

在上述基站协作系统中，用户终端离其所属的基站越远，受到的来自相邻基站小区的信号越强，用户终端获得的基站协作的容量增益越大；相反用户终端越接近其所属的基站，从相邻基站小区获得的信号越弱，用户终端获得的基站协作的容量增益就越小。

假设上述基站协作系统中的每基站两根天线，每用户终端两根天线。上述基站协作系统中的每个地理位置到每个基站都有一个路损因子，它决定了该地理位置到不同基站信号的强弱。每个地理位置与基站间的信道H为2＊6矩阵。

$H^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\α}}_1& {\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\α}}_1& {\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\α}}_2& {\mathrm{\α}}_2\\ {\mathrm{\α}}_2& {\mathrm{\α}}_2\\ {\mathrm{\α}}_3& {\mathrm{\α}}_3\\ {\mathrm{\α}}_3& {\mathrm{\α}}_3\end{array}\begin{array}{}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\\ h_{31}& h_{32}\\ h_{41}& h_{42}\\ h_{51}& h_{52}\\ h_{61}& h_{62}\end{array}\right]$

上述公式中的α₁，α₂，α₃为该地理位置到每个基站的路损因子，h_ij，i，j＝1，2....，6为旋转对称复高斯随机变量。

为了简化处理，可以采用近似的办法，假设该用户终端除了自带的两根天线外，又有四根虚拟天线，这样它与协作基站之间形成6＊6的信道矩阵。

H＝[H′H′H′]

用这个信道矩阵计算上述用户终端的当前位置上的通过基站协作获得的总容量为：

$C_{\mathrm{coop}}=E\left[\log \det (I+\frac{P}{2}{\mathrm{HH}}^{+})\right]/3$

上述公式中的P为发送功率，H⁺是H的共轭转置，E()为期望函数

再计算上述用户终端的当前位置上的不通过基站协作获得的容量，即为用户自带的两根天线与其所属的基站的两根天线组成的2＊2MIMO信道的容量，记为C_non-coop。

$C_{\mathrm{non}-\mathrm{coop}}=E\left[\log \det (I+\frac{P}{2}{H}^{\′}{H}^{\′+})\right]$

这里忽略干扰的影响以简化计算。

步骤42、通过比较上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量，按照能够使基站小区的用户获得较大容量增益的原则，划分协作区和非协作区。

具体地，可以通过计算上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量之间的比值，根据该比值和预先设置的阈值划分基站的协作区和非协作区。

另外，也可以通过计算上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量之间的差值，根据该差值和预先设置的阈值划分基站的协作区和非协作区。

在具体的实施例中，可以设定一个基于容量增益的协作区和非协作区的判决阈值R，如果用户终端的当前位置通过基站协作获得的容量增益与不通过基站协作获得的容量增益之间的比值大于或等于此阈值R，则将该当前位置纳入协作区，否则将该当前位置纳入非协作区。

即当上述C_coop/C_non-coop≥R时，上述用户终端的当前位置被划入协作区，否则，上述用户终端的当前位置属于非协作区。

上述阈值R的设定原则可以根据实际需求来定。由于接近基站的用户通过协作获取的增益小，靠近小区边缘的用户通过协作获取的增益大。在实际中，如果希望基站小区内有更多的用户获得协作机会，可以将阈值R设置的小一些，这样相当于放宽了协作的门槛，虽然离边缘稍远的用户获得协作增益相对于边缘用户小一些。如果只希望靠近小区边缘的用户获得协作增益，可以将阈值R设置的大一些，这样相当于提高了协作的门槛，只为小区边缘用户提供协作增益。实际中，协作增益还和小区半径以及功率有关，因此该阈值R也会与这两个因素相关。

另外，在另一种实施例中，还可以根据其它的准则来划分上述协作区和非协作区。比如，设定一个基于误码率的协作区和非协作区的判决阈值S，用户终端的当前位置通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率之间的比值小于此阈值S，则将该当前位置纳入协作区，否则将该当前位置纳入非协作区。

在该实施例中，通过由多个基站共同协作，采用共同频率对位于相邻基站小区交界的边缘区域的协作区内的用户进行协作服务，这样以前基站小区间的干扰信号不存在了，或者也可以认为将小区间的干扰信号转化为有用的信号了。通过将相邻基站小区的协作区采用同样的频率进行通信，可以有效地提高基站系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。可以有效地提高基站协作系统的频率资源的利用率，提高基站协作系统的容量。

进一步地，本发明实施例通过采用部分协作的方式，每三个或四个等多个相邻基站的边缘区域构成协作区，协作区内用户接收三个，四个等多个基站的协作服务，这种以三个，四个等多个基站为单位的协作方式降低了计算复杂度，易于实现。不仅可以简化基站协作通信的复杂度，同时也提供了网络的可扩展协作方案，从而整体提供一种简单并且可扩展性好的基站协作网络系统。

在协作区大小已经确定的情况下，参与协作的基站可以根据当前信道状况，选择最优的子载波分配策略，以使得整体性能达到最优。进一步地，参与协作的基站的功率控制策略可以和子载波分配策略结合以使得系统达到更高的容量。参与协作的基站获得当前状态下用户的信道状态信息，在一定的功率限制条件下，控制分配给每个子载波的功率使得系统达到最高的容量。

该实施例中的上述计算用户终端获得的容量增益、误码率，以及划分基站的协作区和非协作区的操作可以由eNodeB(演进基站)或者Serving Gateway(服务网关)或RNC(Radio Network Controller，无线电网络控制器)或者其他具有类似功能的物理实体来完成。

一种基于上述频率带宽的分配方案的基站协作方法和现有MIMO+OFDM非基站协作方案的容量比较示意图如图15所示，在图15中，coop表示的是采用上述基站协作方案能够提供的容量，noncoop表示非基站协作方案能够提供的容量。该基站协作方案的具体场景为：

三基站、六用户；

基站天线数：1

用户终端的天线数：1

手机功率：0.2W；

子载波宽度15k；

噪声功率谱密度-169dBm/Hz；

参考距离＝1米；

参考路损＝10^(3.49)；

路损因子＝3.5；

小区半径：200-1000米；

上行链路，基站采用SIC接收；

上述作为比较对象的MIMO+OFDM非基站协作方案具体为：OFDM+SU_MIMO的现有LTE结构。

设一个基站的天线数为Nt，一个用户终端的天线数为Nr，信道为H(大小为Nt×Nr)。以频率带宽B1所在协作区域为例，当在每个协作区，基站采用SIC/MMSE提供上行通信时，该基站中的单用户协作容量公式为：

上述公式中的Hi，i＝1，2，3，为第i个基站到该用户的信道矩阵；Qx为发送信号的相关矩阵，σ²为噪声功率。

当基站采用联合预编码及空时码提供下行通信时，其单用户协作容量的计算公式为：

$C_{\mathrm{coop}}=\frac{B_1}{K}\log [1+\frac{P}{\min (N_t,N_r){\mathrm{\σ}}^2}\underset{k=1}{\overset{\min (N_r,N_t)}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\tilde{h}}_k\right|}^2]$

上述公式中的K为带宽B1内的OFDM子载波数，

为预编码后的等效信道，P为发射功率，σ²为噪声功率，min(Nt，Nr)表示取Nt，Nr中较小的那一个。

从图15所示的仿真曲线可以看出，采用上述基站协作方案能够提供的容量为上述非基站协作方案的1.5～2倍：

本发明实施例可以实现根据用户终端获得的容量增益或误码率来灵活划分协作区和非协作区，由于在上述图1所示的基站协作系统中，用户终端获得的容量增益或误码率容易计算，因此，该实施例可以减少基站协作系统的计算量，容易实现。该实施例通过将基站小区的覆盖区域划分为协作区和非协作区，可以简化基站协作通信的复杂度。

实施例四

如图16和图17所示，基于前述的实施例，本发明还提供一种划分基站的协作区和非协作区的装置，所述划分基站的协作区和非协作区的装置可以设置于前述的基站协作设备上或者也可以独立设置。

所述划分基站协作区和非协作区的装置，包括：

第一处理模块，用于计算基站协作系统中的用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量；

第一划分模块，用于通过比较上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量，按照能够使基站小区的用户获得较大容量增益的原则，划分协作区和非协作区。

或者，所述划分基站协作区和非协作区的装置，包括：

第二处理模块，用于计算用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率；

第二划分模块，用于通过比较用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率，按照能够使基站小区的用户获得较小误码率的原则，划分协作区和非协作区。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种基站协作系统，其特征在于，所述基站协作系统包括：

至少两个基站，所述至少两个基站分别位于至少两个相邻的基站小区，所述至少两个基站包括第一基站和第二基站；所述基站小区的中心区域为非协作区，所述至少两个基站小区交界的边缘区域为协作区；

所述第一基站，用于为所述第一基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；

所述第二基站，用于为所述第二基站所在的基站小区的非协作区内的用户终端提供通信；

其中，所述第一基站和所述第二基站进一步用于，按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户终端提供通信。

2.一种基站协作设备，其特征在于，所述基站协作设备包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

处理模块，用于根据所述用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，计算每个用户的预编码向量，将预编码向量与用户下行数据结合得到每个基站需要发送给用户的信息；

发送模块，用于将各个参与协作的基站需要发送的信息，传递给基站。

3.如权利要求2所述的基站协作设备，其特征在于，所述设备进一步包括：

频率分配模块，用于统一为协作区内的用户分配频率资源；

所述发送模块进一步用于通知各个参与协作的基站按照为所述用户分配的频率为协作区内的用户提供通信服务。

4.如权利要求2所述的基站协作设备，其特征在于，所述基站协作设备进一步包括：

协作区划分模块，用于确定协作区的范围；

所述发送模块进一步用于将所述协作区的范围信息通知为该协作区提供协作的基站。

5.一种基站协作设备，其特征在于，所述基站协作设备包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

输出模块，用于将全部的信道信息与下行数据传递给所述参与协作的基站，以便由所述参与协作的基站进行计算得到每个用户的预编码向量，并将所述预编码向量与所述下行数据结合得到需要发送的信息。

6.如权利要求5所述的基站协作设备，其特征在于，所述设备进一步包括：

频率分配模块，用于统一为协作区内的用户分配频率资源；

所述输出模块进一步用于通知各个参与协作的基站按照为所述用户分配的频率为协作区内的用户提供通信服务。

7.如权利要求5所述的基站协作设备，其特征在于，所述基站协作设备进一步包括：

协作区划分模块，用于确定协作区的范围；

所述输出模块进一步用于将所述协作区的范围信息通知为该协作区提供协作的基站。

8.一种基站协作设备，其特征在于，所述基站协作设备包括：

获得模块，用于搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

计算模块，用于根据所述用户到各个基站之间的信道信息，计算得到每个用户的上行数据。

9.一种基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

根据所述用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，计算每个用户的预编码向量，将预编码向量与用户下行数据结合得到每个基站需要发送给用户的信息；

将各个参与协作的基站需要发送的信息，传递给基站。

10.如权利要求9所述的基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法进一步包括：

统一为协作区内的用户分配频率资源；

通知各个参与协作的基站按照为所述用户分配的频率与用户通信。

11.如权利要求9所述的基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法还进一步包括：

确定协作区的范围；

将所述协作区的范围信息通知为该协作区提供协作的基站。

12.一种基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

将全部的信道信息与下行数据传递给所述参与协作的基站，以便由所述参与协作的基站进行计算得到每个用户的预编码向量，并将所述预编码向量与所述下行数据结合得到需要发送的信息。

13.如权利要求12所述的基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法进一步包括：

统一为协作区内的用户分配频率资源；

通知各个参与协作的基站按照为所述用户分配的频率与用户通信。

14.如权利要求12所述的基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法还进一步包括：

确定协作区的范围；

将所述协作区的范围信息通知为该协作区提供协作的基站。

15.一种基站协作方法，其特征在于，所述基站协作方法包括：

搜集协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息，所述协作区为至少两个基站小区交界的边缘区域，所述参与协作的基站为：按照给所述协作区分配的频率共同协作，为所述协作区内的用户提供通信的基站，其中，可以从基站搜集所述协作区的用户到各个参与协作的基站之间的信道信息；

根据所述用户到各个基站之间的信道信息，计算得到每个用户的上行数据。

16.一种划分基站的协作区的方法，其特征在于，所述划分基站的协作区的方法包括：

计算基站协作系统中的用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量；

通过比较上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量，按照能够使基站小区的用户获得较大容量增益的原则，划分协作区和非协作区。

17.一种划分基站的协作区和非协作区的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一处理模块，用于计算基站协作系统中的用户终端通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量；

第一划分模块，用于通过比较上述通过基站协作获得的容量与不通过基站协作获得的容量，按照能够使基站小区的用户获得较大容量增益的原则，划分协作区和非协作区；或者

所述装置包括：

第二处理模块，用于计算用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率；

第二划分模块，用于通过比较用户终端通过基站协作获得的误码率与不通过基站协作获得的误码率，按照能够使基站小区的用户获得较小误码率的原则，划分协作区和非协作区。

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