場域內部協調式多點傳送(CoMP)的 MIMO-OFDM 系統

CoMP 被 3GPP 視為一改善涵蓋面積(Coverage)、細胞邊緣終端用戶的吞吐量 (Cell-edge throughput)。首先，我們先介紹 CoMP 的概念，在下行傳送時，主要是當行 動終端用戶在細胞邊緣區域時，可能會收到來自其他不同細胞傳送的信號，而上行傳送 時則是多個基地台可能會收到行動終端用戶(user equipment；UE)的信號。基於此，如果 我們利用多個基地台以協調方式傳送資料，下行傳送的效能就可以增加。CoMP 有多種 作法，一種簡單的方式是利用改變波束的方向來降低干擾或在不同的細胞傳送相同的資 料。在LTE/LTE-A 系統下行 CoMP 中，可以分為協調式調度/波束成型(coordinated scheduling and /or beamforming；CS/CB)和聯合處理(joint processing；JP)兩種[15]，為了

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區分我們所提的方法，我們把[15]中的 JP 稱為傳統的 JP(conventional JP；CJP)，在 CJP 中，又分為CJP-PJ(CJP - Precoder - Joint selection)即場域內基地台的聯合前置編碼或 CJP-PI (CJP - Precoder - Independent selection)即場域內基地台的獨立前置編碼。對 CS/CB 而言，資料數據只能在所屬基地台上能獲取，即對終端的傳輸只來自所屬基地台，但相 責的區域在LTE/LTE-A 系統中稱為一個細胞(cell)，而共用一個基站的三個細胞我們稱 為一個場域(site)，這樣的 CoMP 我們稱為場域內(Intra-site)的 CoMP。

在 CoMP 的環境下，我們提出另一 JP 的處理的方法稱之為網狀型 MIMO 的 JP (Network-MIMO JP；NJP)，亦即將所有基地台的天線到使用者的天線之間視為一個大型 的MIMO 系統並使用前置編碼來提升效能，這跟 CJP 不同的地方在於 CJP 需回傳三組 通道狀態資訊(channel state information；CSI)，每一組通道狀態資訊包括通道品質率指 標(channel quality indication;CQI)、前置編碼指標 (precoding matrix indicator; PMI)，和通 道矩陣的維度指標 (rank indication; RI)，CQI、PMI、RI 分別是用來選擇適合的調變和 編碼組合，前置編碼矩陣，以及傳送的資料層數。但使用NJP 的方式只需要回傳一組通 道狀態資訊。不過，在LTE/ LTE-A 規格中碼書的設計並沒有考慮較大的 MIMO 應用，

因而造成上述CoMP 的情境中無碼書可用的窘境。因此，我們提出使用天線選擇來克服 上述的問題，即NJP-A(NJP-Antenna selection)的方法。在 NJP-A 中，可以使用現有的碼

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書，而將碼書考慮進來的做法稱為NJP-APJ(NJP-Antenna and Precoder Joint selection)或 NJP-API(NJP-Antenna and Precoder Independent selection)。

4.1.1 訊號系統模型

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首先，先介紹Non-CoMP 中的系統模型如式(4.3)，其示意圖如圖 4-1 所示，在一個 場域裡共有三個細胞，坐落於一個場域裡的行動終端用戶可看到來自三個細胞基地台的 通道，H₁( )k 表示來自服務的基地台的通道，H₂( )k

和H₃( )k

是來自於非服務且非CoMP 的基地台的通道。UE1 所收到的訊號如下所示：

Non-CoMP( )k  1( ) ( ) ( )k 1 k 1 k  2( ) ( ) ( )k 2 k 2 k  3( ) ( ) ( )k 3 k 3 k  ( )k y H P s H P s H P s w

(4.3)

其中P₁( )k 、P₂( )k

與P₃( )k

分別為各自的前置編碼矩陣(precoding matrix；PM)即是非 CoMP 的形式。 ( )w k 為相加型的複數高斯雜訊向量。

場域內的CoMP 系統又可分為 CS/CB 以及 CJP。CS/CB 的系統模型如式(4.4)，其 示意圖如圖4-1 所示。CS/CB 的目的在於找到使干擾變小的前置編碼。UE1 所收到的訊 號如下所示：

CS/CB( )k  1( ) ( ) ( )k 1 k 1 k  2( ) ( ) ( )k 2 k 2 k  3( ) ( ) ( )k 3 k 3 k  ( )k

y H P s H P s H P s w

(4.4)

其中P₁( )k 、P₂( )k 與P₃( )k 為CoMP 的前置編碼矩陣，值得注意的是P₂( )k 與P₃( )k 的目 的在於降低非所屬基地台的其他干擾訊號。w( )k 為相加型的複數高斯雜訊向量。由於 CS/CB 的目的是降低行動終端用戶之間彼此的干擾，無法進一步提升效能，因此，我們 不探討在CoMP 中的 CS/CB 模式。另本論文中只探討單一用戶的傳輸。

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圖4-1：UE在場域內收到的訊號

場域內的CoMP 系統中，另一種為 CJP 的系統模型如式(4.5)，其示意圖如圖 4-2 所 示。因為三個基地台同時傳送相同的資料，其中的H₁( )k 、H₂( )k 和H₃( )k 可表示CoMP 的三個基地台的通道。

 

CJP 1 1 2 2 3 3

1 1 2 2 3 3

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

k k k k k k k k k k k

k k k k k k k k

   

  

y H P s H P s H P s w

H P H P H P s w (4.5)

其中P₁( )k 、P₂( )k 與P₃( )k 為CoMP 的前置編碼矩陣。 ( )w k 為相加型的複數高斯雜訊向 量。

圖4-2：UE在場域內CJP中收到的訊號

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