專利名稱：用于在網(wǎng)絡(luò)中進行通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中進行通信的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于以MIMO (多輸入多輸出)模式在主站與一個或多個次站之間進行通信的方法。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)明例如相關(guān)于所有的無線通信網(wǎng)絡(luò)，并且在以下描述的示例中相關(guān)于諸如 UMTS或者UMTS LTE之類的移動電信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在通信網(wǎng)絡(luò)中，為了增加通信的可達到的吞吐量，已經(jīng)廣泛地提出了 ΜΙΜ0(多輸入多輸出)。MMO涉及在發(fā)射器和接收器處使用多個天線來改進通信性能。它通過更高的頻譜效率(每赫茲帶寬每秒更多的比特)和鏈路可靠性的確提供了數(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。多用戶MIMO (MU-MIMO)是高級ΜΙΜ0，其允許站同時在相同的帶中與多個用戶通信。在本發(fā)明的示范性實施例中，移動通信網(wǎng)絡(luò)包括主站(基站，或NodeB或eNodeB)，通過使用多個主站天線和多個次站天線，所述主站可以利用MIMO流與多個次站(移動站、或用戶設(shè)備或UE)同時通信。為了形成流，次站通過向主站傳輸CSI (信道狀態(tài)信息)反饋來為主站提供與信道狀態(tài)有關(guān)的信息。這種CSI指示要使用的最佳的或者至少優(yōu)選的預(yù)編碼向量，以便使由主站傳輸?shù)膶?yīng)的空間可分離的數(shù)據(jù)流的可達到的數(shù)據(jù)速率最大化。此預(yù)編碼向量可以是在傳輸期間要應(yīng)用于主站的每個天線端口以將數(shù)據(jù)流導(dǎo)向次站天線的一組復(fù)數(shù)值。然而，在MU-MIMO的背景下，發(fā)信號通知(signalled)的預(yù)編碼向量在被使用時可以導(dǎo)致干擾同時與主站通信的另一個次站的波束。此外，次站不能夠估計干擾站位于何處以及使用預(yù)編碼向量是否可能導(dǎo)致干擾。此外，在特定的傳輸模式(像基于奇異值分解(SVD)的MIMO模式)下，由次站執(zhí)行的后處理和由主站執(zhí)行的預(yù)處理需要被匹配，例如以用于實現(xiàn)傳輸矩陣的對角化。然而， 如果傳輸模式或者傳輸模式的細節(jié)需要在每個事件(像次站的置換或者網(wǎng)絡(luò)中干擾源的到達)處被重新初始化，則整個系統(tǒng)的靈活性受影響。這種重新初始化將需要大量的信令來重新配置傳輸系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種緩解上述問題的方法。本發(fā)明的另一個目的是提出一種用于在主站之間進行通信的方法，其使得能夠靈活地使用多模式MIMO傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例之一的另一個目的是提出一種在網(wǎng)絡(luò)中進行通信的方法，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶ΜΙΜ0，同時減少所需要的信令的量。根據(jù)本發(fā)明第一方面，提出了一種在網(wǎng)絡(luò)中通信系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括主站以及至少一個次站，所述主站包括多個發(fā)射天線，所述次站包括多個接收天線，所述方法包括以下步驟
所述主站在多個通信方案中選擇第一通信方案， 所述主站基于第一通信方案計算傳輸向量，
所述次站基于第二通信方案計算接收向量，所述第二通信方案是在預(yù)先確定的通信方案被所述主站使用的假設(shè)下由所述次站在所述多個通信方案中選擇的。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種用于在包括與多個次站進行通信的主站的網(wǎng)絡(luò)中操作次站的方法，其中所述方法包括次站根據(jù)預(yù)先確定的通信方案計算接收向量，基于實際信道與接收向量的乘積來估計組合的信道。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種次站，所述次站包括用于在網(wǎng)絡(luò)中與主站進行通信的通信裝置，其中所述次站包括用于根據(jù)預(yù)先確定的通信方案計算接收向量并且用于基于實際信道與接收向量的乘積來估計組合的信道的控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種主站，其包括用于在網(wǎng)絡(luò)中與至少一個次站進行通信的裝置，所述主站包括多個發(fā)射天線并且所述次站包括多個接收天線，所述主站還包括用于在多個通信方案中選擇第一通信方案并且用于基于第一通信方案計算傳輸向量的控制裝置，第一通信方案不同于由所述次站使用的預(yù)先確定的通信方案。因此，本發(fā)明定義了用于在中心實體(主站或者LTE實現(xiàn)方式中的eNodeB)與至少一個次站(移動站或者LTE實現(xiàn)方式中的用戶設(shè)備)之間的多輸入多輸出(MIMO)通信的一組機制。本發(fā)明中描述的所述機制通過增強由中心實體執(zhí)行的預(yù)編碼來允許用戶和/或流選擇中的額外的靈活性。根據(jù)本發(fā)明，這是通過確保由次站執(zhí)行的后處理為中心實體所知來實現(xiàn)的。這具有以下優(yōu)點不將預(yù)編碼限制于次站被配置為的模式。實際上，在一個實施例中，主站能夠從第一傳輸模式改變到第二傳輸，盡管次站可能甚至未意識到此改變并且仍根據(jù)此第一傳輸模式來計算接收權(quán)重或者進行后處理。這使得能夠在主站處實現(xiàn)更大的靈活性。本發(fā)明的這些和其它方面將根據(jù)下文描述的實施例而清楚明白，并且將參照所述實施例而被闡明。


現(xiàn)在將參照附圖、通過示例更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中 “圖1是實現(xiàn)本發(fā)明第一實施例的網(wǎng)絡(luò)的框圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種通信網(wǎng)絡(luò)，其具有主站以及與所述主站進行通信的多個次站。這種網(wǎng)絡(luò)例如在圖1和2中圖示，其中主站或者基站100與多個次站101、102、103和104無線地通信。在本發(fā)明的說明性示例中，次站101-104是移動站或者UMTS網(wǎng)絡(luò)的用戶設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，主站100包括包含多個天線的天線陣列、以及復(fù)增益放大器，以使得主站100能夠執(zhí)行波束賦形，比如MIMO波束賦形。典型地，主站包括四個天線。在LTE最高級的版本中，主站可以包括8、16個天線或者更多個天線。類似地，次站 101-104包括多個天線，例如用于與第一 LTE版本兼容的UE的2個天線。在之后的版本中，次站可以具有4個或者8個或者甚至更多的天線。由于天線陣列，主站100可以形成數(shù)據(jù)流的波束，比如在圖1中描繪的波束150和151。為了形成波束并且建立MIMO通信，預(yù)編碼向量的生成是必要的，此生成需要關(guān)于信道的狀態(tài)的信息以及在次站和主站兩側(cè)上的計
笪弁。在支持多個獨立流的傳輸?shù)腗IMO系統(tǒng)(諸如奇異值分解(SVD) MIMO系統(tǒng))中，用于次站的數(shù)據(jù)由信道矩陣的右奇異向量進行預(yù)編碼，并且然后使用左奇異向量在次站處進行后處理。以此方式，預(yù)處理和后處理被匹配，以使得等效信道被對角化以支持多個流的傳輸，而無流間干擾。在線性代數(shù)中，奇異值分解(SVD)是矩形實或復(fù)矩陣的重要的因式分解法。利用 SVD的應(yīng)用例如包括計算偽逆、數(shù)據(jù)的最小二乘擬合、矩陣逼近以及確定矩陣的秩、范圍和
零空間。 假設(shè)M是一個m乘η矩陣，其元(entry)來自域K，域K是實數(shù)域或者復(fù)數(shù)域。于是，存在以下形式的因式分解 M=U Σ V*
其中U是K上的m乘m酉矩陣，矩陣Σ是m乘η對角矩陣，其中對角線上是非負實數(shù)， V*表示K上的η乘η酉矩陣V的共軛轉(zhuǎn)置。這種因式分解被稱作M的奇異值分解。一般常規(guī)是以非遞增的方式對對角元Σ U進行排序。在此情況下，對角矩陣Σ由 M唯一地確定(盡管矩陣U和V不是)。Σ的對角元被稱為M的奇異值。在M=U Σ V*中，V的列形成M的一組正交的“輸入”或“分析”基向量方向，U的列形成M的一組正交的“輸出”基向量方向，矩陣Σ包含奇異值，其可以被視為標量“增益控制”，每個對應(yīng)的輸入乘以所述標量“增益控制”以給出對應(yīng)的輸出。此外，應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)且僅當(dāng)存在Km中的單位長度向量U以及Kn中的單位長度向量 ν使得
Mv= σ u 且 M*u= σ ν
的情況下，非負實數(shù)ο是M的奇異值。向量u和ν分別被稱為σ的左奇異向量和右奇異向量。在任何奇異值分解M=U Σ V*中，
Σ的對角線元必需等于M的奇異值。U和V的列分別是對應(yīng)的奇異值的左奇異向量和右奇異向量。因此，上面定理陳述
mXn矩陣M具有至少一個且至多p=min (m，η)個不同的奇異值。然而，發(fā)射機(這里是主站100)在意識到信道M的情況下，也需要意識到接收機 (例如次站101)將使用的權(quán)重，以便能夠計算適當(dāng)?shù)念A(yù)編碼器。這在主站和次站兩者在相同的MIMO模式下操作的限制被取消(lift)情況下甚至更重要。在典型的SVD系統(tǒng)中，主站將基于從次站接收的信道矩陣反饋來計算右奇異向量的矩陣V。這在主站可以使用什么傳輸模式方面限制了主站。如果主站例如決定改為使用迫零(ZF)和/或在MU-MIMO模式下調(diào)度多個用戶，則它將必須重新配置該系統(tǒng)，導(dǎo)致至少從主站(并且在某些情況下從兩側(cè))發(fā)信號通知傳輸參數(shù)。要由次站101-104使用的后處理矩陣U的知識使得主站能夠?qū)㈩A(yù)編碼修改為新的矩陣VMW。因此，根據(jù)本發(fā)明的此第一實施例，為了建立通信鏈路的目的而假設(shè)將用來從主站100向次站傳輸多個流的技術(shù)是奇異值分解(SVD)。配備有N個接收天線的次站101然后將計算信道矩陣估計的左奇異向量，并且將它們用于N個所接收的信號的線性處理，從而期望重構(gòu)N個獨立的數(shù)據(jù)流。所述次站可以通過發(fā)信號通知這種估計的結(jié)果來通知主站。在此實施例的第一變型中，主站通過MIMO通信僅與一個次站通信。在此示例中， 主站100可以減少在傳輸期間傳輸?shù)挠行е?。傳輸?shù)闹鹊暮x是主站與給定的次站之間的 MIMO通信的空間可分離的數(shù)據(jù)流的數(shù)量。應(yīng)注意秩不能超過主站和次站的天線的數(shù)量的最小值。例如，具有四個天線的次站不能接收多于四個空間可分離的流，因此不能超過秩-4 通信。此外，十六個天線的主站不能傳輸多于16個流而在它們之間沒有干擾。作為示例， 這種主站可以同時將四個秩-4 MIMO傳輸傳輸?shù)剿膫€次站，或者將一個秩-4 MIMO傳輸傳輸?shù)揭粋€次站，兩個秩-2 MIMO傳輸傳輸?shù)搅韮蓚€次站，以及八個秩-1 MIMO傳輸傳輸?shù)搅戆藗€次站。一旦次站執(zhí)行了它的后處理，該次站就期望對應(yīng)于滿秩情況的N個獨立的傳輸?shù)牧鞯墓烙嫛Ｖ髡究梢詻Q定一些奇異值無用，或者決定僅僅使用其M個發(fā)射天線中的一些來進行到其它用戶的傳輸，并且因此其需要向次站指示重建的N個流中的哪一個以及有多少是有效的，并且相應(yīng)地修改其預(yù)編碼。在此示例中，可以基于后處理或后編碼系數(shù)以及實際的信道增益(S卩，傳輸期間的信道傳輸狀況)來計算所述估計。在本發(fā)明的特定示例中，這些估計基于后處理系數(shù)與實際信道狀況的乘積。這些估計可以在也可以包括信道質(zhì)量指示符(CQI)的信道狀態(tài)信息 (CSI)報告中被傳輸給主站。信道狀態(tài)信息(CSI)報告包括描述無線電信道的特性的信息，其典型地指示一個或多個發(fā)射天線與一個或多個接收天線之間的復(fù)傳遞函數(shù)矩陣。CQI包括由次站發(fā)信號通知給主站的信息，以指示下行鏈路傳輸?shù)倪m當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)速率(典型地是調(diào)制和編碼方案(MCS)值)，其通?；谒邮盏南滦墟溌沸盘柵c干擾加噪聲比(SINR)的測量以及次站的接收機特性的知識。在此示例的變型中，在次站中根據(jù)對于每個空間流的參考符號的估計來獲得后處理系數(shù)。這允許減少主站所需要的信令量。然而，在此示例的變型中，要由次站使用的后處理系數(shù)明確地由主站發(fā)信號通知。實際上，主站處理這些系數(shù)的估計。這使得能夠減少次站的復(fù)雜度，因為所有的計算需要由主站進行。在這種示例中，次站可以反饋利用特定的系數(shù)組獲得的接收的質(zhì)量。應(yīng)注意v向量可以在CSI中反饋給主站，以使得主站能夠調(diào)整傳輸模式或者甚至改變所選擇的傳輸方案。在此實施例的另一個變型中，主站可以決定使用迫零(ZF)波束賦形來調(diào)度多個用戶，這與一個用戶使用奇異值分解模式(SVD )相反。由于主站知道或者假設(shè)所有同時被調(diào)度的用戶將使用基于SVD的后處理，因此主站能夠計算預(yù)編碼，以使得從每個虛擬的發(fā)射天線到接收天線的等效信道向量相互正交， 從而使得其自身能夠調(diào)度多個用戶。在本發(fā)明的另一個實施例中，提出了操作如圖1中描述的通信系統(tǒng)，即該通信系統(tǒng)包括配備有多個發(fā)射天線的主站100以及配備有多個接收天線的多個次站101-104，其中主站執(zhí)行數(shù)據(jù)的預(yù)編碼，而次站執(zhí)行后處理，以使得一個或多個獨立數(shù)據(jù)流150或151可以被次站接收。在此實施例中，在使用例如SVD或者迫零之類的特定傳輸方案的假設(shè)下，在次站中根據(jù)信道矩陣或者實際信道狀況來計算后處理參數(shù)。主站處的預(yù)編碼不限于使用與由次站用于后處理的假設(shè)相同的假設(shè)(例如，主站實際上不必使用SVD，或者主站實際上不必使用指定的碼本，后者特別相關(guān)于專用RS的 LTE-A的情況)。實際上，由次站使用的假設(shè)可以從一組可用假設(shè)中選擇。此外，要使用的特定假設(shè)可以由主站發(fā)信號通知給次站，或者由次站根據(jù)參考信號(或者導(dǎo)頻信號)推斷。應(yīng)注意這不同于配置所述模式，因為這可以在通信鏈路的操作期間動態(tài)地發(fā)生。在上面的實施例中的任一個中，主站可以向次站發(fā)信號通知要使用多少空間流， 即傳輸?shù)闹?。此秩可以不同于次站對于所使用的傳輸方案假設(shè)而預(yù)期的默認值。根據(jù)另一個實施例，主站基于來自次站的信道反饋、要由次實體使用的后處理的知識、以及特定的服務(wù)目標來確定使用什么預(yù)編碼，并且相應(yīng)地執(zhí)行調(diào)度。在特定的實施例中，主站是移動站或者用戶設(shè)備，次站是基站或者eNodeB。本發(fā)明對于利用MIMO以及MU-MIMO的無線通信系統(tǒng)具有特定的、但非排他的應(yīng)用。示例包括諸如UMTS,UMTS LTE、以及UMTS LTE-高級、以及無線LAN (IEEE 802. Iln)禾口寬帶無線(IEEE 802. 16)之類的蜂窩系統(tǒng)。本發(fā)明可適用于比如UMTS LTE和UMTS LTE-高級的移動電信系統(tǒng)，但也可適用于利用MIMO和MU-MIMO的無線通信系統(tǒng)。示例包括諸如無線LAN (IEEE 802. Iln)以及寬帶無線(IEEE 802. 16)之類的、連同UMTS、UMTS LTE以及UMTS LTE-高級一起的蜂窩系統(tǒng)。在本說明書和權(quán)利要求中，元件前面的詞語“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。另外，詞語“包括”不排除存在所列出的之外的其它元件或步驟。在權(quán)利要求中的括號中包括附圖標記意在幫助理解，而并非意在限制。根據(jù)閱讀本公開，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其它修改將是明顯的。這種修改可以涉及無線電通信領(lǐng)域中已知的其它特征。
權(quán)利要求
1.一種用于在包括主站以及至少一個次站的網(wǎng)絡(luò)中操作次站的方法，所述主站包括多個發(fā)射天線且所述次站包括多個接收天線，所述次站基于第一通信方案執(zhí)行后處理，所述方法還包括基于實際信道以及所述后處理來作出組合的信道的估計。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述估計是實際信道與后處理系數(shù)的乘積。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的方法，其中所述第一通信方案是預(yù)先確定的。
4.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的方法，其中所述第一通信方案的特性預(yù)先由主站發(fā)信號通知給次站。
5.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述第一通信方案基于下述的任意一個SVD、迫零、基于碼本的預(yù)編碼。
6.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中次站包括被報告給主站的信道狀態(tài)指示符中的組合的信道的估計。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所報告的CSI包括信道質(zhì)量(CQI)，其是基于使用第二通信方案的主站的假設(shè)而計算的。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所報告的CSI包括用于SVD預(yù)編碼的相關(guān)的奇異向量。
9.如權(quán)利要求6到8中的任一項所述的方法，其中所報告的CSI包括表示多個發(fā)射天線中的至少一個與多個接收天線中的至少一個之間的復(fù)傳遞函數(shù)矩陣的指示。
10.如權(quán)利要求6到8中的任一項所述的方法，其中所報告的CSI包括表示根據(jù)信道傳遞函數(shù)的奇異值分解計算的右奇異向量的指示。
11.如權(quán)利要求6到8中的任一項所述的方法，其中次站使用從所報告的CSI得出的預(yù)編碼從主站接收數(shù)據(jù)。
12.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中通信發(fā)生在多個空間流上，空間流的數(shù)量在第一或者第二通信方案之一的假設(shè)下被預(yù)先確定。
13.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中通信發(fā)生在多個空間流上，其中主站在操作期間向次站發(fā)信號通知要使用的空間流的數(shù)量。
14.一種主站，包括用于在網(wǎng)絡(luò)中與至少一個次站通信的裝置，所述主站包括多個發(fā)射天線且所述次站包括多個接收天線，所述主站還包括用于在多個通信方案中選擇第一通信方案并且用于基于第一通信方案計算傳輸向量的控制裝置，第一通信方案不同于由所述次站使用的預(yù)先確定的通信方案。
15.一種次站，包括用于在網(wǎng)絡(luò)中與主站進行通信的通信裝置，其中所述次站包括用于根據(jù)預(yù)先確定的通信方案計算接收向量并且用于基于實際信道與接收向量的乘積來估計組合的信道的控制裝置。
16.一種用于在網(wǎng)絡(luò)中操作通信系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括主站以及至少一個次站， 所述主站包括多個發(fā)射天線且所述次站包括多個接收天線，所述方法包括以下步驟所述主站在多個通信方案中選擇第一通信方案，所述主站基于第一通信方案計算傳輸向量，所述次站基于第二通信方案計算接收向量，所述第二通信方案是在預(yù)先確定的通信方案被所述主站使用的假設(shè)下由所述次站在多個通信方案中選擇的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在網(wǎng)絡(luò)中操作通信系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括主站以及至少一個次站，所述主站包括多個發(fā)射天線，所述次站包括多個接收天線，所述方法包括以下步驟所述主站在多個通信方案中選擇第一通信方案，所述主站基于第一通信方案計算傳輸向量，所述次站基于第二通信方案計算接收向量，所述第二通信方案是在預(yù)先確定的通信方案被所述主站使用的假設(shè)下由所述次站在多個通信方案中選擇的。
文檔編號H04B7/06GK102415006SQ201080018896
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者巴克 M., 特薩諾維克 M., 莫爾斯利 T. 申請人:夏普株式會社, 皇家飛利浦電子股份有限公司