下行鏈路多用戶干擾對齊方案的制作方法
【專利摘要】在無線通信領(lǐng)域中，提供了用于在下行鏈路上干擾對齊的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。該系統(tǒng)使用預(yù)定向量和來自每個發(fā)射機的信道知識，以計算并從每個接收機向其相關(guān)發(fā)射機反饋等價信道向量信息。在使用該信息的情況下，每個發(fā)射機選擇相關(guān)接收機集合，并通過對秩1數(shù)據(jù)應(yīng)用選定預(yù)編碼向量來構(gòu)造發(fā)送信號，由此消除對特定非相關(guān)接收機的干擾。
【專利說明】下行鏈路多用戶干擾對齊方案
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及通信系統(tǒng)以及相關(guān)操作方法。在一個方面中，本發(fā)明涉及在無線通信系統(tǒng)中使用的干擾對齊方案。
【背景技術(shù)】
[0002]在無線通信系統(tǒng)中的一個主要挑戰(zhàn)是克服由其他用戶引起的干擾，例如，當(dāng)蜂窩系統(tǒng)中的移動設(shè)備接收到來自多個發(fā)射機的干擾信號時。傳統(tǒng)方案嘗試將干擾作為噪聲來管理干擾，或通過向不同資源分配不同的頻率信道、時隙或碼(例如，F(xiàn)DMA / TDMA / CDMA)將不同發(fā)射機(基站或接入點)之間的信道資源正交化來管理。此外，已提出了并發(fā)傳輸技術(shù)(干擾對齊(IA))，其中，多個發(fā)送方對去往多個接收機的信號聯(lián)合編碼，使得干擾對齊且每個接收機能夠?qū)ζ渌栊畔⑦M行解碼。干擾對齊通過在最小可能空間維度上在接收機處將來自不同源的干擾對齊，以最大化無干擾維度的數(shù)目，提供了比基于正交化的方案更好的性能，且因此為信號傳輸提供了更高的自由度且增強了吞吐量性能。在使用干擾對齊的情況下，發(fā)射機可以將其干擾與主終端的未使用維度部分或完全“對齊”，由此最大化在干擾信道中針對期望信號的無干擾空間。例如，已經(jīng)證明了在每個接收機處可以大致將所有干擾集中在一半信號空間中，留下另一半可用于期望信號且無干擾。當(dāng)考慮在高SNR體制下的η個用戶的“和容量”時，可獲得縮放n / 21og (SNR)的每個發(fā)射機的和容量，其等價于每個發(fā)射機的和容量的η / 2自由度。此外，對于固定的SNR值，干擾對齊獲得的和容量顯示出隨著η線性縮放。在宏小區(qū)場景中也已經(jīng)考慮了干擾對齊，其中，多個基站(eNB)(每個基站向秩I用戶設(shè)備(UE)設(shè)備提供服務(wù))彼此合作，以減少對彼此傳輸引起的干擾效應(yīng)。
[0003]針對現(xiàn)有干擾對齊方案的巨大挑戰(zhàn)是:它們要求對網(wǎng)絡(luò)中所有信道的完美全局信道知識，其進而強加了顯著的反饋開銷和節(jié)點之間的協(xié)調(diào)。此外，現(xiàn)有的干擾對齊方案對于信道估計和量化誤差、天線配置、以及移動性是高度敏感的。因此，存在針對用于管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的干擾的改進方法、系統(tǒng)和設(shè)備的需求，以克服本領(lǐng)域中的問題(例如，上面列舉的那些問題)。在參考附圖和以下【具體實施方式】來回顧本申請的其余部分之后，傳統(tǒng)過程和技術(shù)的其他限制和缺點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]當(dāng)將以下【具體實施方式】結(jié)合以下附圖來考慮時，可以理解本發(fā)明，及其獲得的大量目標(biāo)、特征和優(yōu)點，在附圖中:
[0005]圖1是示出了通信系統(tǒng)的組件的示意圖，其中，存在根據(jù)本發(fā)明的選定實施例的在兩個發(fā)射機和一個或多個單秩接收機之間的下行鏈路多用戶干擾對齊；
[0006]圖2是示出了通信系統(tǒng)的組件的示意圖，該通信系統(tǒng)提供了兩個干擾發(fā)射機之間的干擾對齊，其中，每個干擾發(fā)射機同時向最大可能數(shù)目的接收機發(fā)送單秩傳輸，同時僅要求在發(fā)射機處的本地信道狀態(tài)了解，使得將所有交叉信道與預(yù)定參考向量對齊；[0007]圖3是示出了可以在接收機天線數(shù)目大于等于發(fā)射機天線數(shù)目時執(zhí)行的干擾對齊過程的流程圖；
[0008]圖4是示出了干擾對齊過程的流程圖，可以在發(fā)射機天線數(shù)目超過接收機天線數(shù)目的情況下，執(zhí)行該混合秩下行鏈路復(fù)合多用戶干擾對齊過程，以在頻率方面擴展干擾信道;
[0009]圖5是示出了接收機選擇過程的流程圖，當(dāng)接收機天線數(shù)目大于等于發(fā)射機天線數(shù)目時，可以執(zhí)行該接收機選擇過程；
[0010]圖6是示出了接收機選擇過程的流程圖，可以在發(fā)射機天線數(shù)目超過接收機天線數(shù)目的情況下，執(zhí)行該接收機選擇過程，以在頻率方面擴展干擾信道；
[0011]圖7是用戶設(shè)備的框圖；以及
[0012]圖8是無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的框圖。
【具體實施方式】
[0013]提供了用于在無線網(wǎng)絡(luò)中對齊干擾的方法、系統(tǒng)和設(shè)備，其具有在不要求完美全局信道知識以及參與者開銷的低復(fù)雜度方案，以在兩個干擾發(fā)射機之間實現(xiàn)良好的性能，每個干擾發(fā)射機同時向最大可能數(shù)目的單秩接收機提供服務(wù)，同時僅要求在節(jié)點處的本地信道知識。在選定實施例中，為無線網(wǎng)絡(luò)中的兩個干擾發(fā)射機之間的下行鏈路(DL)多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)傳輸提供了所公開的干擾對齊方案，其中，每個發(fā)射機僅需要了解針對其相關(guān)接收機的信道知識，且每個接收機僅需要來自其自身到兩個發(fā)射機的信道知識。在無線網(wǎng)絡(luò)中，兩個發(fā)射機TXp TX2 (例如，宏eNB、RN、微eNB等等)均配備有M根天線，以向總共Ni個接收機中的Li個接收機(例如，用戶設(shè)備(UE))提供服務(wù)，其中，每個發(fā)射機至少知道到其對應(yīng)接收機的有效信道。每個接收機配備有K根天線，且被定位以在兩個發(fā)射機使用相同時隙和頻帶時潛在接收干擾信號。小區(qū)i中的每個接收機從發(fā)射機TXi接收單秩傳輸并使用預(yù)定向量Vref的有索引列表和來自每個發(fā)射機的信道知識H、G，以i)將交叉信道干擾轉(zhuǎn)換到預(yù)定向量構(gòu)成的預(yù)定子空間，以將更多無干擾子空間留給其
相關(guān)發(fā)射機中的信號傳輸，以及ii)計算并向其相關(guān)發(fā)射機反饋等價信道向量信息然
后。在使用該信息的情況下，每個發(fā)射機選擇Li個接收機，并通過應(yīng)用選定的預(yù)編碼矩陣
【權(quán)利要求】
1.一種用于對齊由各自具有M根發(fā)送天線的第一和第二發(fā)射機引起的在具有K根接收天線的接收機處的干擾的方法，包括: 在所述接收機處分別裝配針對第一相關(guān)發(fā)射機和第二干擾發(fā)射機的第一信道矩陣和第二信道矩陣； 根據(jù)所述第一和第二信道矩陣和具有大小M的預(yù)定向量來計算等價直接信道向量；應(yīng)用組合向量，以對在所述接收機處接收到的單秩數(shù)據(jù)信號進行解碼，其中，所述組合向量是根據(jù)所述預(yù)定向量和所述等價直接信道向量導(dǎo)出的，以將自所述第二發(fā)射機的所有交叉信道投影到所述預(yù)定向量上，以降低或消除來自所述第二發(fā)射機的干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，裝配所述第一信道矩陣和所述第二信道矩陣包括: 從所述第一相關(guān)發(fā)射機和所述第二干擾發(fā)射機接收導(dǎo)頻信號；以及基于所述導(dǎo)頻信號來確定所述第一相關(guān)發(fā)射機的直接信道矩陣H和所述第二干擾發(fā)射機的交叉信道矩陣G。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計算所述等價直接信道向量包括: 計算所述第二信道矩陣的逆G+ ； 計算所述預(yù)定向量的復(fù)轉(zhuǎn)置V11L以及 按照所述第一信道矩陣H、所述第二信道矩陣的逆G+和％^啲乘積，計算所述等價直接信道向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:向所述第一相關(guān)發(fā)射機反饋所述等價直接信道向量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在發(fā)射機處使用針對每個接收機的預(yù)編碼向量來預(yù)編碼每個單秩數(shù)據(jù)信號，所述預(yù)編碼向量按照所述預(yù)定向量和與相同發(fā)射機相關(guān)聯(lián)的其余接收機的等價直接信道向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置的零空間來計算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，應(yīng)用所述組合向量有效地將自所述第二發(fā)射機的所有交叉信道與所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置對齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定向量對于與所述第一和第二發(fā)射機相關(guān)的每個接收機是已知的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:從所述接收機向相關(guān)發(fā)射機反饋信道質(zhì)量指示符信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述接收機處根據(jù)所述第二信道矩陣和所述預(yù)定向量來計算等價噪聲功率指示符；以及 向所述第一相關(guān)發(fā)射機反饋有效噪聲功率指示符。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)所述第一信道矩陣H和所述第二信道矩陣G來計算所述等價直接信道向量包括: 如果K小于M，則找到將等價交叉信道(rG)到所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置的歐氏距離最小化的組合向量r ;以及 根據(jù)所述組合向量r和所述第 一信道矩陣H的乘積來計算所述等價直接信道向量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)所述第一信道矩陣H和所述第二信道矩陣G來計算所述等價直接信道向量包括: 在時域或頻域擴展所述第一信道矩陣H和所述第二信道矩陣G，以計算在多路徑富傳播環(huán)境下以幾乎概率I可逆的聚合直接信道矩陣和聚合交叉信道矩陣；以及 根據(jù)所述聚合直接信道矩陣和所述聚合交叉信道矩陣和具有大小M的所述預(yù)定向量來計算所述等價直接信道向量。
12.—種用于從具有M根發(fā)送天線的第一發(fā)射機向與所述第一發(fā)射機相關(guān)的一個或多個單秩接收機發(fā)送一個或多個信號的方法，其中，所述一個或多個單秩接收機中的每一個接收機具有K根接收天線，并從具有M根發(fā)送天線的第二發(fā)射機接收干擾，所述方法包括: 在所述第一發(fā)射機處從與所述第一發(fā)射機相關(guān)的一個或多個接收機中的每個接收機獲取等價直接信道向量，其中，在對應(yīng)接收機處根據(jù)具有大小M的預(yù)定向量和分別表示從所述第一和第二發(fā)射機到對應(yīng)接收機的直接和交叉信道的第一和第二信道矩陣來計算每個等價直接信道向量； 選擇所述一個或多個接收機的子集，以從所述第一發(fā)射機接收一個或多個信號；以及 針對所述一個或多個接收機的子集中的每個接收機，對要發(fā)送的每個單秩信號應(yīng)用預(yù)編碼向量，其中，所述預(yù)編碼向量是根據(jù)所述預(yù)定向量和來自與所述第一發(fā)射機相關(guān)的任何其他接收機的任何等價直接信道向量來導(dǎo)出的，以降低或消除對從所述第一發(fā)射機或從所述第二發(fā)射機接收信號的接收機的干擾。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 向所述一個或多個接收機的子集中的接收機st(l = 1，...，Li)發(fā)送發(fā)送信號Xj = Σ^=., Pi,Si uls;，其中，pUl表示針對選定接收機St的預(yù)編碼向量，Li表示在所述一個或多個接收機的選定子集中的接收機數(shù)目，以及uW是針對接收機S1的秩I數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，從所述一個或多個接收機中的每個接收機獲取所述等價直接信道向量包括:在反饋上行鏈路信號中從所述一個或多個接收機中的每個接收機接收所述等價直接信道向量。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括:通過計算所述預(yù)定向量和來自與所述第一發(fā)射機相關(guān)的任何其他接收機的任何等價直接信道向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置的零空間，來計算針對每個選定接收機的預(yù)編碼向量。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，應(yīng)用所述預(yù)編碼向量有效地消除對從所述第一發(fā)射機或從所述第二發(fā)射機接收信號的任何接收機的干擾。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述預(yù)定向量對于所述第一和第二發(fā)射機以及與所述第一和第二發(fā)射機相關(guān)的每個接收機是已知的。
18.一種被配置為對齊來自交叉信道的干擾的用戶設(shè)備，包括: 具有K根接收天線的陣列，用于通過直接信道從具有M根發(fā)送天線的第一發(fā)射機接收一個或多個信號以及通過交叉信道從具有M根發(fā)送天線的第二發(fā)射機接收一個或多個干擾信號；以及 處理器，被配置為通過以下方式對齊來自通過所述交叉信道的一個或多個干擾信號的干擾:分別計算所述直接信道的直接信道矩陣和所述交叉信道的交叉信道矩陣； 從存儲器中檢索具有大小M的預(yù)定向量，其中，所述預(yù)定向量對于所述第一和第二發(fā)射機和與所述第一或第二發(fā)射機相關(guān)的任何其他用戶設(shè)備是已知的； 按照所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置和所述交叉信道矩陣的逆的乘積，計算組合向量；以及 應(yīng)用所述組合向量，以對在所述用戶設(shè)備處接收到的一個或多個單秩數(shù)據(jù)信號進行解碼，從而將來自所述第二發(fā)射機的所有交叉信道信號投影到所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置，以降低或消除來自所述第二發(fā)射機的干擾。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用戶設(shè)備，其中，所述處理器被配置為:向所述第一發(fā)射機反饋等價直接信道向量，所述等價直接信道向量是按照所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置、所述交叉信道矩陣的逆、和所述直接信道矩陣的乘積來計算的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用戶設(shè)備，其中，所述處理器被配置為通過以下方式向所述第一發(fā)射機反饋信道質(zhì)量指示符信息: 在所述用戶設(shè)備處根據(jù)所述交叉信道矩陣和所述預(yù)定向量來計算等價噪聲功率指示符；以及 向所述第一發(fā)射機反饋所述有效噪聲功率指示符。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用戶設(shè)備，其中，所述處理器被配置為:如果K小于M，則通過計算組合向量
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用戶設(shè)備，其中，所述處理器被配置為:如果K小于M，則通過以下方式來計算所述組合向量: 在時域或頻域中擴展所述直接信道矩陣和所述交叉信道矩陣，以計算在多路徑富傳播環(huán)境下以幾乎概率I可逆的聚合直接信道矩陣和聚合交叉信道矩陣；以及 按照所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置和所述聚合交叉信道矩陣的逆的乘積，計算所述組合向量。
23.一種在具體化程序指令的計算機可讀非瞬時存儲介質(zhì)上的計算機程序，所述指令用于通過執(zhí)行以下步驟來對齊來自交叉信道的干擾: 估計針對從具有M根發(fā)送天線的第一發(fā)射機到具有K根接收天線的接收機的直接信道的直接信道矩陣，所述K根接收天線用于通過所述直接信道來接收一個或多個信號； 估計針對從具有M根發(fā)送天線的第二發(fā)射機到具有K根接收天線的接收機的交叉信道的交叉信道矩陣，所述K根接收天線用于通過所述交叉信道來接收一個或多個干擾信號； 從存儲器中檢索具有大小M的預(yù)定向量，其中，所述預(yù)定向量對于所述第一和第二發(fā)射機是已知的； 按照所述預(yù)定向量的Hermitianz共軛轉(zhuǎn)置和所述交叉信道矩陣的逆的乘積，計算組合向量；以及 應(yīng)用所述組合向量，以對在所述接收機處接收到的一個或多個單秩數(shù)據(jù)信號進行解碼，從而將來自所述第二發(fā)射機的所有交叉信道投影到所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置，以降低或消除來自所述第二發(fā)射機的干擾。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計算機程序，其中，所述計算機程序還被配置為:通過向所述第一發(fā)射機反饋等價直接信道向量來對齊來自所述交叉信道的干擾，所述等價直接信道向量是按照所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置、所述交叉信道矩陣的逆和所述直接信道矩陣的乘積計算的。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計算機程序，其中，所述計算機程序還被配置為:通過以下方式向所述第一發(fā)射機反饋信道質(zhì)量指示符信息來對齊來自所述交叉信道的干擾: 根據(jù)所述交叉信道矩陣和所述預(yù)定向量來計算等價噪聲功率指示符；以及 向所述第一發(fā)射機反饋所述有效噪聲功率指示符。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計算機程序，其中，所述計算機程序被配置為:如果K小于M，則通過計算組合向量
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計算機程序，其中，所述計算機程序被配置為:如果K小于M，則通過以下方式來計算所述組合向量: 在時域或頻域中擴展所述直接信道矩陣和所述交叉信道矩陣，以計算在多路徑富傳播環(huán)境下以幾乎概率I可逆的聚合直接信道矩陣和聚合交叉信道矩陣；以及 計算所述組合向量，作為所述預(yù)定向量的Hermitian共軛轉(zhuǎn)置和所述聚合交叉信道矩陣的逆的乘積。
【文檔編號】H04B7/02GK103703694SQ201180069944
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月1日
【發(fā)明者】阿里雷扎·巴耶斯特, 阿明·莫巴謝爾, 賈永康 申請人:黑莓有限公司