專利名稱：在使用預(yù)編碼的多用戶網(wǎng)絡(luò)中的通信方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種在 ΜΙΜ0(多輸入多輸出)模式下在一個主站與一個或多個次站之間進(jìn)行通信的方法。本發(fā)明還涉及能夠?qū)崿F(xiàn)這種方法的主站或次站。本發(fā)明例如與所有的無線通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，并且在下面描述的一個實(shí)例中與諸如 UMTS或UMTS LTE之類的移動電信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。
背景技術(shù)：
在通信網(wǎng)絡(luò)中，為了增加通信的可達(dá)到的吞吐量，ΜΙΜ0(多輸入多輸出)被廣泛地推薦。MIMO涉及在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)二者處多個天線的使用以提高通信性能。它事實(shí)上通過更高的頻譜效率(每赫茲每秒更多比特的帶寬)和鏈路可靠性提供了數(shù)據(jù)吞吐量的顯著增加，而無需附加的帶寬或發(fā)射功率。在本發(fā)明的一個示范性實(shí)施例中，移動通信網(wǎng)絡(luò)包括主站(基站，或者NodeB或 eNodeB)，其可以通過使用多個主站天線和多個次站天線利用MIMO流與至少一個次站(移動站，或者用戶設(shè)備，或者UE)通信。為了形成該流，次站通過向主站發(fā)送CSI (信道狀態(tài)信息)反饋來向主站提供關(guān)于信道狀態(tài)的信息。這種CSI指示將被使用的最優(yōu)的或者至少優(yōu)選的預(yù)編碼向量，以便最大化由主站發(fā)送的對應(yīng)的空間可分離的數(shù)據(jù)流的可達(dá)到的數(shù)據(jù)速率。該預(yù)編碼向量可以是在將數(shù)據(jù)流導(dǎo)向次站天線的傳輸期間將被應(yīng)用到主站的每個天線端口的一組復(fù)數(shù)值。然而，主站也可以選擇其他預(yù)編碼向量以將數(shù)據(jù)流導(dǎo)向不同的次站。如果第一次站沒有選擇適當(dāng)?shù)慕邮战M合權(quán)重應(yīng)用到在其接收天線處接收的信號，則它可能受到導(dǎo)向其他次站處的數(shù)據(jù)流的不利(adverse)干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提出一種在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法，其減輕了上面描述的問題。本發(fā)明的另一個目的是提出一種使MIMO能被使用的改進(jìn)的通信方法，以減少到不同實(shí)體的傳輸之間的干擾，或者無需在次站中的過多的計(jì)算能力。為了這個目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括主站和至少一個具有多個天線的次站，該方法包括以下步驟主站向第一次站發(fā)送第一接收組合矩陣的指示，第一次站將要使用第一接收組合矩陣組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號。因此，次站能夠針對后續(xù)傳輸?shù)慕邮帐褂眠m合的接收向量或矩陣。事實(shí)上，所述傳輸不同于優(yōu)選的傳輸(用次站所計(jì)算的預(yù)編碼向量)是可能的，并且這避免了對次站的最優(yōu)接收矩陣的計(jì)算。此外，可以減少延遲，例如，如果次站不需要在傳輸?shù)牡谝粠陂g嘗試次優(yōu)矩陣(很可能是丟幀的原因)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種次站，該次站包括用于與主站通信的通信裝置，該次站包括含有多個天線的天線陣列，并進(jìn)一步包括用于從主站接收第一接收組合矩陣的指示的裝置，次站將要使用第一接收組合矩陣組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號以及控制裝置，其用于根據(jù)第一接收組合矩陣控制天線陣列。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提出一種主站，該主站包括用于與至少一個具有多個天線的次站通信的裝置，該主站包括被設(shè)置用于向所述至少一個次站發(fā)送第一接收組合矩陣的指示的發(fā)射機(jī)，所述至少一個次站將要使用第一接收組合矩陣組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號。本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文中描述的實(shí)施例而清楚明白并將參考這些實(shí)施例而被闡明。


現(xiàn)在將參考附圖通過實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中-圖1是根據(jù)最大化一個次站的速率的波束形成方案的網(wǎng)絡(luò)的框圖；-圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)的框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及具有主站和多個與主站通信的次站的通信網(wǎng)絡(luò)。例如在圖1和2上圖示了這種網(wǎng)絡(luò)，其中主站或者基站100與多個次站101、102、103和104進(jìn)行無線通信。在本發(fā)明的說明性的實(shí)例中，次站101-104是UMTS網(wǎng)絡(luò)中的移動站或者用戶設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，主站100包括含有多個天線的天線陣列和復(fù)增益放大器，使得主站100能夠執(zhí)行波束形成，如MIMO波束形成。典型地，主站包括4個天線。在LTE 的最高級版本中，主站可以包括8個、16個天線或更多。類似地，次站101-104包括多個天線，例如對于符合第一個LTE版本(release)的UE而言有2個天線。在后來的版本中，次站可以具有4個或8個天線，或者甚至更多。由于天線陣列，主站100可以形成數(shù)據(jù)流的波束，如在圖1中描繪的波束150和151。為了形成波束并建立MIMO通信，預(yù)編碼向量的生成是必需的，該生成需要關(guān)于信道狀態(tài)的信息以及次站方和主站方二者上的計(jì)算。例如，在LTE規(guī)范的第一個版本中，被配置為在MU-MIMO中接收下行鏈路傳輸?shù)拇握緶y量下行鏈路信道(典型地使用非預(yù)編碼的公共參考信號(CRS))并且向主站eNodeB發(fā)送信道狀態(tài)信息(CSI)反饋。這指示了將被用于下行鏈路傳輸?shù)膬?yōu)選預(yù)編碼向量(PMI，預(yù)編碼矩陣指示符)，以及指示對應(yīng)的調(diào)制和編碼方案的關(guān)聯(lián)的CQI (信道質(zhì)量信息)值。在該實(shí)例中，下行鏈路傳輸是基于碼本的，這意味著用于傳輸?shù)念A(yù)編碼向量是從有限集中選擇的。所選擇的預(yù)編碼向量被發(fā)信號給次站，使得次站可以獲得作為公共參考信號(CRS) 的對應(yīng)線性組合的相位參考。具有單個接收天線的次站反饋實(shí)現(xiàn)更好質(zhì)量的傳輸或者更可靠的通信的單個優(yōu)選預(yù)編碼向量的索引(index)，例如使得在該次站的天線處的信號干擾比SINR最大的那個向量。這可以基于發(fā)送波束形成向量的預(yù)定碼本，或者直接信道向量量化(CVQ)。在次站具有兩個(或更多個)接收天線的情況下，狀況更加復(fù)雜，并且所采取的方法依賴于可用于量化的CSI反饋的碼本的大小。在這種次站處所能做的將是反饋全信道矩陣(或至少其量化的版本)。然而，這將需要大量的信令開銷和資源。在秩2傳輸?shù)那闆r下，反饋優(yōu)選的預(yù)編碼矩陣是可能的。然而，如果次站更喜好秩 1傳輸或被配置為處于只支持秩1傳輸?shù)腗IMO模式，或者如果主站僅調(diào)度秩1傳輸，則這是不適合的。對于秩1傳輸，在相對較小的反饋碼本的情況下，對于具有兩個接收天線的次站而言，通過獲得使碼本中每個發(fā)送波束形成向量的SINR最大化的接收組合向量來確定單個優(yōu)選預(yù)編碼向量是可行的。該單個優(yōu)選預(yù)編碼向量可以典型地是MMSE (最小均方估計(jì)) 接收組合向量。UE可以報(bào)告使最大SINR最大化的發(fā)送波束形成向量。對于到一個次站的單個流，該方法可以被表示如下1.接收的信號通過y = Hgx+n給出，其中ο y是所接收的信號，NX 1向量ο χ是發(fā)送的信號，1 X 1向量og是預(yù)編碼向量，MXl。H是信道矩陣，NXMο η是每個接收天線處的噪聲，NXl向量。為了方便起見，H可以被歸一化以使得
噪聲方差相等。ο M是eNB處發(fā)送天線的數(shù)量ο N是UE處接收天線的數(shù)量2.對于大小為C的碼本中的每個可能的g，計(jì)算接收天線權(quán)重向量W(IXN)，使得 wy=i最小化誤差幻，即:W = (Hg)H((Hg) (Hg)1Wir1t53.在計(jì)算w的對應(yīng)的匪SE解后，報(bào)告使SINR最大化的g。這等價(jià)于為單個接收天線報(bào)告g，其中g(shù)被選擇為使得對于由wH給出的有效的IXM傳輸信道接收的SINR最大化。4. eNB調(diào)度器將選擇報(bào)告正交的g (或者至少具有低互相關(guān)的g)的UE對。在基于信道向量量化(CVQ)的反饋的情況下，類似的方法可能導(dǎo)致用于反饋的單個優(yōu)選預(yù)編碼向量。然而，這依賴于在主站發(fā)射機(jī)處的迫零波束形成的假設(shè)，并且依賴于所得的SINR的近似。上述方法的主要缺點(diǎn)是，在利用MIMO方案的小區(qū)中不必最大化和速率(sum rate)，并且在MU-MIMO的實(shí)例中，因?yàn)楦叩暮退俾士梢酝ㄟ^選擇實(shí)現(xiàn)UE的不同配對但對于單獨(dú)UE不最大化SINR的w來實(shí)現(xiàn)。這可以在圖1上利用從主站100指向次站101的波束151圖示。即使該波束151 是使得次站101的SINR最大化的波束，它造成了對次站102的顯著干擾。因?yàn)橹苯又赶虼握?02的波束151，次站102將不能進(jìn)行具有高SINR的通信。并且，在某些情況下，對次站而言，計(jì)算使SINR最優(yōu)化的單個權(quán)重向量w是不可行的，并且因此反饋單個優(yōu)選發(fā)送預(yù)編碼向量是不可行的。這樣的情況包括i)大的反饋碼本的情況，使得不同的最優(yōu)化和SINR計(jì)算的數(shù)量變?yōu)橐种菩缘?(prohibitive)；ii)次站不知道發(fā)送預(yù)編碼向量的情況，例如
a.在主站處發(fā)送波束形成，其中相位參考通過預(yù)編碼參考信號而不是CRS和實(shí)際使用的預(yù)編碼向量的指示符給出；在這種情況下，有效地存在無限數(shù)量的可用的發(fā)送預(yù)編碼向量，對于其中的每個可用的發(fā)送預(yù)編碼向量，次站將必須獲得最優(yōu)的權(quán)重向量W;b.基于信道向量量化的反饋，當(dāng)迫零發(fā)送波束形成的假設(shè)可能不一定有效時。并且，在某些情況下，對次站而言，計(jì)算使SINR最優(yōu)化的單個w是不可行的。對于給定的期望的傳輸，次站不知道來自其他用戶的傳輸(即不知道由主站為向其他用戶的傳輸選擇的g)，因此存在計(jì)算最優(yōu)w值以最小化來自到其他用戶的傳輸?shù)母蓴_的影響的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提出了通知次站其將要使用的接收向量w的值。這避免了通知次站用于其他用戶的預(yù)編碼(g值)的需要。這對次站而言還避免了計(jì)算/估計(jì)可能不是最優(yōu)的W的值需要。應(yīng)當(dāng)注意的是，在沒有來自其他用戶的干擾的情況下，W的最優(yōu)值可以從g中獲得。根據(jù)本發(fā)明的變形，主站，如eNodeB，向次站發(fā)送接收波束形成向量w的指示的信號，次站將要使用接收波束形成向量w組合來自它的N個接收天線的信號。這將被設(shè)計(jì)為最小化來自其他用戶的傳輸?shù)母蓴_。即使最優(yōu)天線組合權(quán)重作為w被告知，解調(diào)相位參考可以從專用參考信號獲得。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，主站發(fā)送最優(yōu)接收向量W，其基于由主站自身計(jì)算的預(yù)編碼向量。事實(shí)上，本發(fā)明的這個實(shí)施例基于以下事實(shí)對于上述情況，大量或者甚至無限數(shù)量的w是可能的。這意味著通過改變w，對基站而言，選擇使和速率最大化而不需要最大化任何單獨(dú)次站的速率的次站對是可能的。圖2中描繪了本發(fā)明的第一實(shí)施例的示范性變形，其中主站100能夠引導(dǎo)波束151 以使得次站102不被它打擾。即使波束151沒有為次站101提供最高的可能SINR值，但是針對所有次站可實(shí)現(xiàn)的和速率能夠更好，因?yàn)榇握?02沒有被專用于另一個次站(即101) 的波束151干擾。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提出次站向主站反饋一組優(yōu)選預(yù)編碼向量，預(yù)編碼向量的數(shù)量大于傳輸?shù)闹?。主站然后通過組合接收到的預(yù)編碼向量計(jì)算預(yù)編碼向量。主站可以首先確定優(yōu)選傳輸秩并且預(yù)先配置次站。然后，這允許次站知道需要反饋給主站的所需的預(yù)編碼向量的數(shù)量。這還允許降低次站處的計(jì)算需求，在計(jì)算能力方面該次站處的計(jì)算需求可能比主站更有限。然而，可能的是，讓次站根據(jù)信道狀態(tài)決定優(yōu)選傳輸?shù)闹纫允沟盟试S信道的最優(yōu)使用。在這種情況下，次站向主站發(fā)送優(yōu)選傳輸秩的信號。根據(jù)第一實(shí)施例的變形，當(dāng)在LTE網(wǎng)絡(luò)中次站或UE處有兩個接收天線的情況下被應(yīng)用時，每個UE反饋兩個預(yù)編碼向量g，&和&，甚至在秩1傳輸是優(yōu)選的時。每個預(yù)編碼向量g可以如上所述通過選擇兩個優(yōu)選地正交的接收向量巧和《2而被計(jì)算，該接收向量W1 和W2對主站和次站兩者而言可能是先驗(yàn)(priori)已知的或者具有已知的關(guān)系。根據(jù)一個有利的實(shí)施例，如上所述，第一接收向量W1被計(jì)算以最大化基于碼本的反饋方法的速率。使用w的該值計(jì)算出的對應(yīng)的CQI值也被反饋，這針對在沒有其他次站結(jié)束(end up)同時被調(diào)度用于傳輸?shù)那闆r給出了足夠信息。第二向量W2然后可以被選擇為W1的正交向量(其給出了用于另一個次站的最優(yōu)調(diào)度的足夠信息)，并且第二 CQI值針對w的該值而被計(jì)算并且也被反饋。次站也反饋對應(yīng)的g值，gl和&。對于在次站處的兩個接收天線，一個適當(dāng)?shù)膶?shí)施例可以使用w向量例如W1 = [1 1]和《2 = [1 -1]，或者對應(yīng)于接收天線選擇的W 1]和[1 0]。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的該示范性的實(shí)施例可以被擴(kuò)展到具有N個接收天線的次站，在該情況下，w是1 XN維的向量。在這種情況下，次站可以發(fā)送對應(yīng)于多達(dá)N個的w向量的優(yōu)選的預(yù)編碼向量反饋。例如，如果N = 4，則次站可以反饋4個優(yōu)選預(yù)編碼向量，其對應(yīng)于 W1 > w2 > W3 禾P W4O根據(jù)上述實(shí)例的變形，次站可以發(fā)送對應(yīng)于少于N個w的降低數(shù)量的反饋。在這種情況下(例如對于2個w)，哪些特定w的選擇可以考慮接收天線之間的相關(guān)性，以便最大化反饋給主站的信息。例如，如果W1被選擇為使速率最大化，則用于生成w2、％和W4的可能的乘數(shù)可以為[1 1 -ι -1]、[1 -ι 1 -1]和[1 -ι -1 1]。假設(shè)天線是按照間隔順序索引的(并且因此相關(guān))，使用W2很可能相對于W3或W4是優(yōu)選的(即它會給eNodeB更多信息)。因此，作為本發(fā)明的另一個方面，次站根據(jù)天線之間的相關(guān)性選擇第二因?yàn)橹髡静恍枰涝诖握镜奈锢硖炀€與天線索引之間的關(guān)系)。在另一個實(shí)施例中，次站選擇并反饋具有最高SINR的η個w，其中η < N。作為另一個實(shí)例，如果W1被選擇為[1 1 1 1]，則《2、％和《4可能的值可以是[1 1 -ι -1]、 [1 -1 1 -1]和[1 -1 -1 1]。在N = 2的實(shí)施例中，主站調(diào)度器隨后為用戶A自由選擇作為&和&的線性組合的任何gA，這使gA和類似地為用戶B獲得的跑正交化。這可以被擴(kuò)展到N > 2，其中次站報(bào)告g的兩個(或更多個)值，并且eNB應(yīng)用作為所報(bào)告的值的線性組合的預(yù)編碼。如果次站報(bào)告對應(yīng)于N個w值的N個g值，則這向eNB提供關(guān)于全信道矩陣的一些信息。然而，這相對于已知方法具有一些優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴槐刂付ń邮仗炀€的排序，并且對于信道表示的等效精度，計(jì)算復(fù)雜度很可能更低(即與一次查找大小為CN的碼本相比較，N次查找大小為C的碼本)?？商娲?，本發(fā)明可以與優(yōu)選的預(yù)編碼向量和信道的知識的其它來源協(xié)作使用， 例如在TDD系統(tǒng)中借助互易(reciprocity)完成。本發(fā)明也適用于秩> 1的傳輸，其中eNB向UE發(fā)送接收處理矩陣而不是向量的指示的信號。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，接收波束形成向量w被次站用在被發(fā)送的信號的解調(diào)中。 在另一個實(shí)施例中，w被次站用于計(jì)算要報(bào)告給主站的CQI的值。在本發(fā)明的變形中，主站是移動終端，如用戶設(shè)備，且主站是基站，如eNodeB。本發(fā)明可適用于移動電信系統(tǒng)，如UMTS LTE和UME LTE-Advanced,但是還在一些變形中，適用于任何將動態(tài)地或至少半持續(xù)地完成資源分配的通信系統(tǒng)。在本說明書和權(quán)利要求書中，元件之前的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在。而且，詞語“包括”不排除所列出之外的其他元件或步驟的存在。權(quán)利要求中圓括號中的附圖標(biāo)記的包含旨在幫助理解，而不旨在限制。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通過閱讀本公開，其他修改將是清楚明白的。這樣的修改可以涉及無線電通信領(lǐng)域中已知的其他特征。
權(quán)利要求
1.一種用于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括主站和至少一個具有多個天線的次站，該方法包括以下步驟主站向第一次站發(fā)送第一接收組合矩陣的指示，第一次站將要使用第一接收組合矩陣組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一接收組合矩陣是向量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，主站選擇將要應(yīng)用于來自主站的所述第一后續(xù)傳輸?shù)牡谝活A(yù)編碼矩陣，并且其中所述第一接收組合矩陣對應(yīng)于第一預(yù)編碼矩陣。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中第一預(yù)編碼矩陣是向量。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所指示的第一接收組合矩陣被選擇成使得它最小化來自到其他次站的傳輸?shù)母蓴_。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟為第二次站選擇第二接收組合矩陣，并且其中第一接收組合矩陣和第二接收組合矩陣被選擇成使得第一次站速率和第二次站速率的和速率被最大化。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中第一次站向主站發(fā)送第一多個預(yù)編碼向量的指示，其中第一預(yù)編碼向量的數(shù)量大于從主站到第一次站的優(yōu)選的傳輸秩。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中第一次站根據(jù)不同的對應(yīng)的接收組合向量獲得第一組的每個預(yù)編碼向量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中接收組合向量是彼此正交的。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括步驟(b)主站基于第一組的第一預(yù)編碼向量的組合選擇第一發(fā)送預(yù)編碼向量。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(b)進(jìn)一步包括基于預(yù)編碼向量的第二組的第二預(yù)編碼向量的組合選擇第二發(fā)送預(yù)編碼向量，該第二組由第二次站指示，并且其中第一發(fā)送預(yù)編碼向量和第二發(fā)送預(yù)編碼向量被選擇成使得第一次站速率和第二次站速率的和速率被最大化。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，第一發(fā)送預(yù)編碼向量和第二發(fā)送預(yù)編碼向量是基本正交的。
13.—種包括被設(shè)置用于與主站通信的通信裝置的次站，該次站包括含有多個天線的天線陣列，該天線被設(shè)置用于從主站接收第一接收組合矩陣的指示，次站將要使用第一接收組合矩陣組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號；以及控制裝置，其用于根據(jù)第一接收組合矩陣控制天線陣列。
14.一種包括用于與至少一個次站通信的裝置的主站，該主站包括發(fā)射機(jī)，其被設(shè)置用于向第一次站發(fā)送第一接收組合矩陣的指示，第一次站將要使用第一接收組合矩陣組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)中的通信方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括主站和至少一個具有多個天線的次站，該方法包括以下步驟主站向第一次站發(fā)送第一接收組合矩陣的指示，第一次站將使用第一接收組合矩陣來組合在其所述多個天線處從來自主站的第一后續(xù)傳輸中接收的信號。
文檔編號H04B7/06GK102356566SQ201080012494
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者M·巴克, M·特薩諾維克, T·莫爾斯利 申請人:夏普株式會社, 皇家飛利浦電子股份有限公司