專利名稱：在通信系統(tǒng)中處理信號(hào)的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理，更具體地說，涉及一種頻分雙工(FDD)多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸?shù)木哂杏邢薇嚷市诺罓顟B(tài)信息反饋的簡化用戶組選擇方案的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信已經(jīng)改變了人們的通信方式，而移動(dòng)電話也已經(jīng)從奢侈品變成了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。今天，移?dòng)設(shè)備的使用是由社會(huì)環(huán)境驅(qū)動(dòng)的，而不受地域和技術(shù)的限制。雖然語音通信滿足了人們交流的基本要求，且移動(dòng)語音通信已進(jìn)一步滲入了人們的日常生活，但移動(dòng)通信發(fā)展的下一階段是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和/或移動(dòng)視頻將成為日常信息的普通來源，理所當(dāng)然應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的簡單通用的移動(dòng)式訪問。
第三代(3G)蜂窩網(wǎng)絡(luò)專門設(shè)計(jì)來滿足移動(dòng)設(shè)備的這些未來的需求。隨著這些服務(wù)的大量出現(xiàn)和使用，網(wǎng)絡(luò)容量的成本效率優(yōu)化和服務(wù)質(zhì)量(QoS)等因素對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，將變得比現(xiàn)在更為重要。當(dāng)然，可以通過精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)營、傳輸方法的改進(jìn)以及接收機(jī)技術(shù)的提高來實(shí)現(xiàn)這些因素。因此，載波需要允許它們增大下行吞吐量的技術(shù)，從而提供比那些有線調(diào)制解調(diào)器和/或DSL服務(wù)提供商的競爭對(duì)手更好的QoS容量和速率。
為了滿足所述需求，由于承諾在無線衰退環(huán)境中顯著地增加容量，在發(fā)射器和接收器中均使用多個(gè)天線的通信系統(tǒng)最近引起了廣泛的注意。這些多天線配置，也被稱為為智能天線技術(shù)，可用于減輕信號(hào)接收時(shí)多路徑和/或信號(hào)干涉的負(fù)面影響?？深A(yù)見地，為滿足上述系統(tǒng)的漸增的容量需求，將越來越多地使用智能天線技術(shù)，同時(shí)在蜂窩系統(tǒng)中配置基站設(shè)施和移動(dòng)用戶單元。從當(dāng)前基于語音的服務(wù)到下一代可提供語音、視頻和數(shù)據(jù)通信的無線多媒體服務(wù)，這些需求都在逐漸顯現(xiàn)出來。
多發(fā)和/或多收天線的使用被設(shè)計(jì)為可獲得分集增益，并增加自由度，以抑制在信號(hào)接收過程中產(chǎn)生的干擾。分集增益通過增加接收信噪比和穩(wěn)定傳輸來改進(jìn)系統(tǒng)性能。另一方面，更多的自由度通過提供更堅(jiān)固的防信號(hào)干涉、和/或允許更高的容量以更高的頻率重復(fù)使用，來允許多個(gè)同時(shí)的傳輸。例如，在集成多天線接收器的通信系統(tǒng)中，M個(gè)接收天線可用于使(M-1)個(gè)干擾影響無效。相應(yīng)地，可利用N個(gè)發(fā)送天線同時(shí)在相同帶寬中發(fā)送N個(gè)信號(hào)，通過接收器中使用的N個(gè)天線集，已發(fā)送信號(hào)接著可被分解為N個(gè)獨(dú)立信號(hào)。使用多個(gè)發(fā)送和接收天線的系統(tǒng)可稱為多入多出(MIMO)系統(tǒng)。多天線系統(tǒng)，尤其是MIMO系統(tǒng)的一個(gè)很吸引人的方面在于，使用這些傳輸配置可大大增加系統(tǒng)容量。對(duì)于固定總傳輸能量，MIMO配置提供的容量與增加的信噪比(SNR)成比例。例如，在多徑衰落信道中，SNR每增加3-dB，MIMO配置可增加大概M個(gè)額外比特/周期的系統(tǒng)容量。
然而，在無線通信中尤其在無線手持機(jī)設(shè)備中，由于大小、復(fù)雜度和功耗的增加導(dǎo)致的成本增加，限制了多天線系統(tǒng)的廣泛發(fā)展。這引起無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的問題。因此，多天線系統(tǒng)的某些初始工作可集中在支持單用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接的系統(tǒng)上。然而，在多用戶環(huán)境中使用多天線技術(shù)來改善總吞吐量仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。
由于承諾在無線衰退環(huán)境中顯著地增加容量，在發(fā)射器和接收器均使用多天線的通信系統(tǒng)最近引起了廣泛的注意。然而，多天線系統(tǒng)的多數(shù)初始工作集中在支持單用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接的系統(tǒng)上。最近，各種嘗試集中于在多用戶環(huán)境中應(yīng)用多天線技術(shù)以改善總體吞吐量上。
傳統(tǒng)的多天線系統(tǒng)的性能依賴于發(fā)射器(CSIT)和接收器(CSIR)的信道狀態(tài)信息(CSI)的可用性。在設(shè)計(jì)和分析階段，大多數(shù)傳統(tǒng)的多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)假定CSIT完成或者沒有可利用的CSIT信息。然而，在多數(shù)情況中，所述假定是不實(shí)際的，因?yàn)樵诎l(fā)射器中只有量化的CSI可用。具有多用戶的通信系統(tǒng)，如基于CDMA的通信系統(tǒng)、或者無線LAN環(huán)境的通信系統(tǒng)，可使用用戶組選擇算法和CSI反饋來實(shí)現(xiàn)陣列增益和傳輸分集。此外，下行信道的多用戶分集也可通過使用發(fā)射器端可用的CSI信息來完成。然而，多數(shù)傳統(tǒng)的用戶組選擇算法，如最優(yōu)強(qiáng)力用戶組選擇算法，可使用復(fù)雜計(jì)算來確定CSI，并且可要求從接收基站至發(fā)射基站的整個(gè)CSI的反饋。所述計(jì)算復(fù)雜性和全CSI反饋可增加實(shí)施成本，并降低通信系統(tǒng)的處理時(shí)間和整體效率。
比較本發(fā)明后續(xù)將要結(jié)合附圖介紹的系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)的其它局限性和弊端對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
一種頻分雙工(FDD)多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸?shù)木哂杏邢薇嚷市诺罓顟B(tài)信息反饋的簡化用戶組選擇方案的方法和系統(tǒng)，如結(jié)合至少一幅所述，在權(quán)利要求中有更完整地說明。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在通信系統(tǒng)中處理信號(hào)的方法，所述方法包括從多個(gè)用戶選擇第一用戶，其信道增益大于與所述多個(gè)用戶的剩余部分相對(duì)應(yīng)的信道增益；以及，從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。
優(yōu)選地，所述信道增益由量化的信道增益定義。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括為選擇所述至少第二用戶、決定所述選擇的第一用戶的量化信道方向。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括為選擇所述至少第二用戶、濾波所述多個(gè)用戶的剩余部分。
優(yōu)選地，所述濾波通過如下的閾值正交函數(shù)完成flagk=1αk≥αth0αk<αth]]>，其中，αk=ηkγk,ηk=|<hk,v^i⊥>|2]]>，其中k是指數(shù)，ηk是通信系統(tǒng)中關(guān)于廣播波束 第k個(gè)用戶接收的信噪比，αth是閾值，αk是正交參數(shù)，γk是通信系統(tǒng)中第k用戶的信道增益。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括基于所述選擇所述第一用戶和所述選擇至少第二用戶，將系統(tǒng)容量最大化。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括，如果所述選擇的第一用戶和所述選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)大于所述選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，為預(yù)編碼通信系統(tǒng)中至少一個(gè)傳輸信號(hào)產(chǎn)生第一預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，由所述選擇的第一用戶的量化信道方向和所述選擇的第一用戶的所述量化信道方向的正交方向決定所述第一預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括，如果所述選擇的第一用戶和所述選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)不大于所述選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，為預(yù)編碼通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)傳輸信號(hào)產(chǎn)生第二預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，由所述選擇的第一用戶的量化信道方向的復(fù)數(shù)共軛決定所述第二預(yù)編碼矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在通信系統(tǒng)中處理信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括從多個(gè)用戶選擇第一用戶的電路，所述第一用戶的信道增益大于與所述多個(gè)用戶的剩余部分的信道增益相對(duì)應(yīng)的信道增益；以及，所述電路從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的至少第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。
優(yōu)選地，所述信道增益由量化的信道增益定義。
優(yōu)選地，所述電路為選擇所述至少第二用戶、決定所述選擇的第一用戶的量化信道方向。
優(yōu)選地，所述電路為選擇所述至少第二用戶、濾波所述多個(gè)用戶的剩余部分。
優(yōu)選地，所述濾波通過如下的閾值正交函數(shù)完成flagk=1αk≥αth0αk<αth]]>，其中，αk=ηkγk,ηk=|<hk,v^i⊥>|2]]>，其中k是指數(shù)，ηk是通信系統(tǒng)中關(guān)于廣播波束 第k個(gè)用戶接收的信噪比，αth是閾值，αk是正交參數(shù)，γk是通信系統(tǒng)中第k用戶的信道增益。
優(yōu)選地，所述電路基于選擇所述第一用戶和選擇所述至少第二用戶、將系統(tǒng)容量最大化。
優(yōu)選地，如果所述選擇的第一用戶和所述選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)大于所述選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，所述電路為預(yù)編碼通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)傳輸信號(hào)，產(chǎn)生第一預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，所述第一預(yù)編碼矩陣由所述選擇的第一用戶的量化信道方向和所述選擇的第一用戶的所述量化的信道方向的正交方向決定。
優(yōu)選地，如果所述選擇的第一用戶和所述選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)不大于所述選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，所述電路為預(yù)編碼通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)傳輸信號(hào)，產(chǎn)生第二預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，由所述選擇的第一用戶的量化的信道方向的復(fù)數(shù)共軛決定所述第二預(yù)編碼矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)器，其上存儲(chǔ)有具有至少一個(gè)編碼部分的計(jì)算機(jī)程序，用于處理通信系統(tǒng)中的信號(hào)，所述至少一個(gè)編碼部分可被機(jī)器執(zhí)行，從而促使機(jī)器執(zhí)行以下步驟從多個(gè)用戶選擇第一用戶，其信道增益大于與所述多個(gè)用戶的剩余部分相對(duì)應(yīng)的信道增益；以及，從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。
優(yōu)選地，所述信道增益由量化信道增益定義。
優(yōu)選地，機(jī)器可讀存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括為選擇所述至少第二用戶、決定所述選擇的第一用戶的量化信道方向的編碼。
優(yōu)選地，機(jī)器可讀存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括為選擇所述至少第二用戶、濾波所述多個(gè)用戶剩余部分的編碼。
優(yōu)選地，所述濾波通過如下的閾值正交函數(shù)完成flagk=1αk≥αth0αk<αth]]>，其中，αk=ηkγk,ηk=|<hk,v^i⊥>|2]]>，其中k是指數(shù)，ηk是通信系統(tǒng)中關(guān)于廣播波束 第k個(gè)用戶的接收信噪比，αth是閾值，αk是正交參數(shù)，γk是通信系統(tǒng)中第k用戶的信道增益。
優(yōu)選地，機(jī)器可讀存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括基于選擇所述第一用戶和選擇所述至少第二用戶、將系統(tǒng)容量最大化的編碼。
優(yōu)選地，機(jī)器可讀存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括代碼，如果所述選擇的第一用戶和所述選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)大于所述選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，所述編碼為預(yù)編碼通信系統(tǒng)中至少一個(gè)傳輸信號(hào)、產(chǎn)生第一預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，由所述選擇的第一用戶的量化信道方向和所述選擇的第一用戶的量化正交方向決定所述第一預(yù)編碼矩陣。
優(yōu)選地，機(jī)器可讀存儲(chǔ)器還包括代碼，如果所述選擇的第一用戶和所述選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)不大于所述選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，所述編碼為預(yù)編碼通信系統(tǒng)中至少一個(gè)傳輸信號(hào)、產(chǎn)生第二預(yù)編碼矩陣的編碼。
優(yōu)選地，由所述選擇的第一用戶的量化信道方向的復(fù)數(shù)共軛決定所述第二預(yù)編碼矩陣。
本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)、各個(gè)方面和創(chuàng)新特征，以及其中所示例的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，將在以下的說明書和附圖中進(jìn)行詳細(xì)介紹。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1A是本發(fā)明有限速率反饋多用戶通信環(huán)境中的從基站至接收器的信號(hào)傳輸示意圖；圖1B是本發(fā)明具有有限速率信道狀態(tài)信息反饋的多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸系統(tǒng)的框圖；圖2A是本發(fā)明具有有限速率信道狀態(tài)信息反饋的用戶組選擇的步驟的高級(jí)流程圖；圖2B是本發(fā)明具有有限速率信道狀態(tài)信息反饋的用戶組選擇的步驟流程圖；圖3是本發(fā)明根據(jù)求和率的下行傳輸方案的示意圖；圖4是本發(fā)明根據(jù)誤比特率的下行傳輸方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的某些實(shí)施例可在一種頻分雙工(FDD)多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸?shù)木哂杏邢薇嚷市诺罓顟B(tài)信息反饋的簡化用戶組選擇方案的方法和系統(tǒng)中找到。本發(fā)明的各方面可包括從多個(gè)用戶中選擇第一用戶，該第一用戶的信道增益大于與多個(gè)用戶的剩余部分相對(duì)應(yīng)的信道增益。從多個(gè)用戶的剩余部分中選擇至少第二用戶。選擇的至少第二用戶的信道方向與第一用戶的信道方向正交。信道增益可通過量化信道增益來定義。為選擇至少第二用戶，確定所選擇第一用戶的量化信道方向。在這點(diǎn)上，本發(fā)明簡化的用戶組選擇方案可顯著地降低計(jì)算復(fù)雜程度和從接收器基站傳輸至基站發(fā)射器的CSI反饋信息的總量。本文中使用的“用戶”是指移動(dòng)設(shè)備。
圖1A是本發(fā)明有限速率反饋多用戶通信環(huán)境中的基站至接收器的信號(hào)傳輸示意圖。參照?qǐng)D1A，示出了通信系統(tǒng)100a，包括基站102a、第一用戶(用戶1)104a和第二用戶(用戶2)106a。基站102a可包括天線116a、…、122a。第一用戶104a和第二用戶106a可各具有單個(gè)天線。在這個(gè)例子中，基站102a可發(fā)射信號(hào)112a和114a，發(fā)射信號(hào)112a和114a分別由第一用戶104a和第二用戶106a接收。
在第一用戶104a和第二用戶106a分別處理信號(hào)112a和114a后，第一用戶104a和第二用戶106a可傳輸量化信道狀態(tài)信息 108a和 110a。量化信道狀態(tài)信息 108a和 110a分別包括第一用戶104a和第二用戶106a的信道增益信息和信道方向信息?；?02a可使用接收的量化信道狀態(tài)信息 108a和 110a以對(duì)第一用戶104a和第二用戶106a的傳輸信息進(jìn)行預(yù)編碼。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一用戶104a和第二用戶106a可通過基站102a和用戶104a與106a之間的速率約束反饋鏈接來將有限速率信道狀態(tài)信息108a和110a傳輸至基站102a，以最大化吞吐量并增加處理速度和效率。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，基站102a可裝備M個(gè)天線，并且通信系統(tǒng)100a中可能有K個(gè)用戶，其中每個(gè)用戶可包括單個(gè)天線。在這種環(huán)境下，信號(hào)模型可表達(dá)為
y1y2...yk=h1h2...hkx+n---(1)]]>其中yk(k=1，...，K)可以是用戶k接收的信號(hào)，hk∈C1×M可以是用戶k的信道向量，x∈CM×1可以是基站102a傳輸?shù)姆?hào)向量，n∈CK×1是具有0均值和單位變量的附加白高斯噪音(AWGN)。發(fā)射的符號(hào)可滿足特定的功率約束，例如，E[xHx]≤P，其中(·)H可表示復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
在所述示例性分析中，hk中每個(gè)元素可以是具有單位變量的0均值循環(huán)對(duì)稱復(fù)數(shù)高斯(ZMCSCG)隨機(jī)變量。此外，用戶可經(jīng)歷獨(dú)立衰退，并因此，信道向量{hk}k=1K]]>可統(tǒng)計(jì)地相互獨(dú)立。信道狀態(tài)信息(CSI)，hk對(duì)用戶k是已知的，但對(duì)其它用戶可能非已知。基站102a可具有所有用戶的CSI的信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通信系統(tǒng)100a可以是頻分雙工(FDD)通信系統(tǒng)。在這點(diǎn)上，基站102a可通過速率約束反饋鏈接從第一用戶104a和第二用戶106a獲得CSI108a和110a。
在蜂窩多用戶通信系統(tǒng)中的基站采用多個(gè)天線可提高下行系統(tǒng)容量。這種方法可應(yīng)用于任何多用戶MIMO系統(tǒng)，例如，碼分多址2000(CDMA2000)，寬帶CDMA(WCDMA)和無線LAN(WLAN)。如果信道狀態(tài)信息可用，可通過在發(fā)射器或者基站處預(yù)編碼、同時(shí)與多個(gè)用戶進(jìn)行通信來實(shí)現(xiàn)容量的改善。在這點(diǎn)上，發(fā)射器或基站指的是可用于與多個(gè)其他設(shè)備、用戶和/或接收器通信的任何設(shè)備或器件。此外，用戶或接收器指的是可用于與基站和/或其他設(shè)備通信的用戶器件或設(shè)備。臟紙編碼(DPC)可用作可達(dá)到總?cè)萘康念A(yù)編碼方案。然而，因?yàn)閺?fù)雜性的問題，DPC很難實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)中也有多用戶MIMO下行線的其它非最理想但復(fù)雜度較低的方案，例如，線性預(yù)編碼、湯林森-何洛緒瑪預(yù)編碼(THP)和向量編碼。
如果組合了無限階多用戶分集，即用戶數(shù)量K接近無限，迫零(ZF)線性預(yù)編碼器可達(dá)到總?cè)萘?。此外，盡管用戶的熟練是有限的，例如，K＝10，ZF預(yù)編碼器可達(dá)到接近最優(yōu)化的性能。
迫零預(yù)編碼器可以是特定類型的線性預(yù)編碼器。如果站基例如圖1A中的基站102a決定傳輸給一組用戶D_{1，...，K}時(shí)，其中d＝|D|≤K，線性預(yù)編碼方案可在從基站傳輸之前，線性地加權(quán)數(shù)據(jù)符號(hào)s＝[s1，...，sd]T，x＝FPs(2)其中x是等式(1)中傳輸?shù)男盘?hào)向量，F(xiàn)＝[f1，…，fd]可以是M×d線性預(yù)編碼矩陣，具有標(biāo)準(zhǔn)化列(‖fk‖＝1)，以及P＝diag{，P1...，Pd}，其中，Σi=1dPi≤P]]>可以是功率控制矩陣，可用于向不同的用戶分配發(fā)射功率。接收的信號(hào)如下面的等式y(tǒng)1y2...yk=h1h2...hkFPs+n---(3)]]>如果HD具有行滿秩，迫零預(yù)編碼器可使用總體信道矩陣HD=[hlT,...,hdT]T]]>的偽逆矩陣作為權(quán)重矩陣，例如WD=HD+=HDH(HDHDH)-1---(4)]]>FD=WD1W1···1Wd---(5)]]>其中{wi}i=1d]]>是WD的列。
通過定義ξ=Δ1wi---(6)]]>以及將等式(5)代入等式(3)，每個(gè)用戶接收的具有迫零預(yù)編碼的信號(hào)可表示為，yi＝ξiPisi+ni，_i∈D(7)在這點(diǎn)上，多用戶下行線信道可變成一組平行的信道。給定用戶組D的最大總和速率可由下式給出
CD=Σi∈Dlog(1+ξiPi)---(8)]]>其中，最優(yōu)Pi可由灌水(water-filling)方法解決，Pi=(μ-1ξi)+,---(9)]]>選定水的級(jí)別μ以滿足Σi∈D(μ-1ξi)+=P]]>。給定信道實(shí)現(xiàn)的最大可達(dá)到的總和速率可通過在所有可能的用戶組中搜索得到，即C=maxD⊆{1,...,K}.|D|≤MCD---(10)]]>ZF預(yù)編碼的優(yōu)化的或最佳用戶組選擇可要求搜索多個(gè) 參選用戶組，以找到導(dǎo)致相當(dāng)高運(yùn)算成本的最大總和速率的用戶。此外，在FDD系統(tǒng)如通信系統(tǒng)100a中，發(fā)射器102a可能需要信道狀態(tài)信息來執(zhí)行優(yōu)化用戶組搜索，可通過反饋鏈接從用戶104a和106a獲得信道狀態(tài)信息。因?yàn)閮?yōu)化搜索要求每個(gè)用戶的CSI，并且每個(gè)用戶信道是M維數(shù)的復(fù)數(shù)向量，即每個(gè)用戶有2M個(gè)實(shí)數(shù)，為了獲得此信息，反饋鏈接將承受很大的負(fù)擔(dān)。因?yàn)榉答佹溄泳哂泻艿偷娜萘浚虼诉@是非常麻煩的。用戶組選擇方案，例如，以下參照?qǐng)D2描述的選擇方案，可簡單化實(shí)施方式并要求較少的反饋信息。在這點(diǎn)上，所述選擇方案可用于具有多發(fā)射天線的多用戶通信系統(tǒng)中有限信道狀態(tài)信息反饋。
圖1B是本發(fā)明具有有限速率信道狀態(tài)信息反饋的多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D1B，示出了通信系統(tǒng)100b，可包括基站102b和K個(gè)用戶150b、…、152b。通信系統(tǒng)100b中，基站102b可包括M個(gè)發(fā)射(TX)天線，并且，K個(gè)用戶150b、…、152b的每個(gè)可具有單個(gè)接收(RX)天線。在這個(gè)實(shí)施例中，用戶或接收器天線總數(shù)可等于或大于基站天線的數(shù)量，即，K≥M。
基站102a可包括多個(gè)信道編碼器104b、…、106b、用戶調(diào)度器108b、多個(gè)調(diào)制器(MOD)110b、…、112b、功率控制模塊114b、波束賦形或線性預(yù)編碼模塊116b、處理器107b和存儲(chǔ)器109b。多個(gè)用戶150b、…、152b的每個(gè)可包括多個(gè)解調(diào)器(DEM)118b、…、119b之一、多個(gè)信道解碼器120b、…、121b之一、多個(gè)信道估測器122b、…、123b之一、多個(gè)信道均衡器126b、…、127b之一和多個(gè)反饋控制器124b、…、125b之一。
信道編碼器104b、…、106b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，用于對(duì)通信系統(tǒng)100b中的K個(gè)用戶的每一個(gè)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)b1、…、bk編碼。波束賦形或線性預(yù)編碼模塊116b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可用于處理用戶數(shù)據(jù)符號(hào)以分離發(fā)送至不同用戶的信號(hào)，因此，每個(gè)用戶將接收到很少或不會(huì)接收到其他用戶的干擾信號(hào)。在基站102b有M個(gè)天線，波束賦形或線性預(yù)編碼模塊116b可分離最多M個(gè)不同的信號(hào)，即基站102b可一次發(fā)送信號(hào)至最多M個(gè)用戶。因此，對(duì)于每個(gè)信道實(shí)現(xiàn)，基站102b需要在所有的K個(gè)用戶中選擇M個(gè)或少于M個(gè)用戶進(jìn)行傳輸。
用戶調(diào)度器108b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可用于從多個(gè)用戶150b、…、152b中找出最佳用戶組，以優(yōu)化特定性能標(biāo)準(zhǔn)，例如，系統(tǒng)總吞吐量。在這點(diǎn)上，用戶調(diào)度器108b可用于執(zhí)行簡化用戶組選擇算法的步驟，例如，找出最佳用戶組。在確定最佳用戶組時(shí)，用戶調(diào)度器108b可通過反饋路徑142b使用用戶150b、…、152b提供的信道狀態(tài)信息(CSI)的信息。用戶調(diào)度器108b可用于選擇具有最強(qiáng)信道增益的第一用戶，以及具有次強(qiáng)信道增益的第二用戶。用戶調(diào)度器108b可基于第一用戶確定第一最大系統(tǒng)容量，并基于第二用戶確定第二最大系統(tǒng)容量。用戶調(diào)度器108b也可用于選擇最高的第一最大系統(tǒng)容量和第二最大系統(tǒng)容量作為將被通信系統(tǒng)100b支持的最大系統(tǒng)容量。在這點(diǎn)上，M＝2的情況中，用戶調(diào)度器108b可選擇用戶組以包括與選擇的最大系統(tǒng)容量相關(guān)的一對(duì)用戶。
調(diào)制器110b、…、112b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可用于調(diào)制用戶調(diào)度器108b選擇的每個(gè)用戶的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。在這點(diǎn)上，二進(jìn)制數(shù)據(jù)的調(diào)制操作可產(chǎn)生多個(gè)復(fù)數(shù)符號(hào)u1，...，uM。功率控制模塊114b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可根據(jù)它們各自的信道質(zhì)量，對(duì)不同的用戶分配不同的功率級(jí)別，例如，基于通過反饋路徑142b接收的CSI。
用戶調(diào)度器108b、功率控制模塊114b和/或波束賦形或線性預(yù)編碼模塊116b可要求下行信道狀態(tài)的信息。處理器107b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可處理與基站102b傳輸信號(hào)的產(chǎn)生相關(guān)的信息和/或數(shù)據(jù)。處理器107b可控制基站102b的至少一部分操作。存儲(chǔ)器109b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或編碼，可存儲(chǔ)在至少一部分基站102b的操作中使用的數(shù)據(jù)和/或控制信息。
用戶150b，…，152b中解調(diào)器118b、…、119b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或編碼，可解調(diào)從基站102b接收的信號(hào)。信道解碼器120b、…、121b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可將來自解調(diào)器118b、…、119b的解調(diào)的信號(hào)解碼為接收的二進(jìn)制比特流b’1、…、b’k。
信道估測器122b、…、123b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可估測一個(gè)或多個(gè)接收信道的信道狀態(tài)信息。信道量化器126b、…、127b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可用于量化信道估測器122b、…、123b估測的信道狀態(tài)信息。反饋控制器124b、…、125b可包括恰當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或編碼，可為通過反饋鏈接142b至基站102b的通信產(chǎn)生信道狀態(tài)信息輸出138b、…、140b。
在運(yùn)行中，輸入信號(hào)b1、…、bk可由信道編碼器104b、…、106b進(jìn)行編碼?；谕ㄟ^反饋鏈接142b從用戶150b、…、152b接收的下行信道狀態(tài)信息138b、…、140b，用戶調(diào)度器108b可選擇傳輸已決定用戶組，以優(yōu)化特定性能標(biāo)準(zhǔn)，例如，通信系統(tǒng)100b的總吞吐量。每個(gè)已選擇用戶的二進(jìn)制數(shù)據(jù)可通過調(diào)制器110b、…、112b調(diào)制，并可被轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)符號(hào)u1、…、uM。然后功率控制模塊114b可根據(jù)它們各自的信道質(zhì)量將總傳輸功率分配至不同用戶?？苫谕ㄟ^反饋鏈接142b從用戶150b、…、152b接收的下行信道狀態(tài)信息138b、…、140b確定信道質(zhì)量。線性預(yù)編碼器116b可以每個(gè)用戶150b、…、152b接收其自有信號(hào)且少量或沒有來自其他用戶干擾的方式處理用戶數(shù)據(jù)符號(hào)。在信號(hào)從M個(gè)基站TX天線發(fā)送并到達(dá)每個(gè)用戶150b，…，152b之后，可被解調(diào)和解碼為接收的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流b’1、…、b’k。
在頻分雙工(FDD)系統(tǒng)中，如通信系統(tǒng)100b，基站102b可通過有限速率反饋鏈接142b從用戶150b、…、152b獲得下行信道狀態(tài)信息138b、…、140b。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)用戶可估測其自有信道并根據(jù)通信系統(tǒng)100b的反饋速率約束量化信道。在這點(diǎn)上，可使用選擇算法，以此每個(gè)用戶的反饋控制器124b、…、125b可確定有限速率信道狀態(tài)信息以針對(duì)基站102b的請(qǐng)求進(jìn)行反饋，以此優(yōu)化基站102b的用戶組選擇。下面參照?qǐng)D2B描述的選擇算法，可顯著地降低通信系統(tǒng)復(fù)雜性，以及，要求地反饋信息的總量，以此有效地降低反饋率。
圖2A是本發(fā)明具有有限速率信道狀態(tài)信息反饋的用戶組選擇的步驟的高級(jí)流程圖。參照?qǐng)D1B和圖2A，在202a，基站102b可基于來自所有用戶的量化信道增益信息從k個(gè)用戶150b、…、152b選擇第一用戶。在204a，選擇第一用戶后，滿足與第一用戶信道正交標(biāo)準(zhǔn)的剩余用戶的一部分可被選擇。例如，可使用正交閾值參數(shù)對(duì)剩余用戶進(jìn)行選擇，因此，已選擇剩余部分用戶的信道方向與第一用戶信道方向近似正交。在206a，可基于信道增益信息從已選擇剩余部分用戶中選擇第二用戶。在208a，可基于系統(tǒng)容量函數(shù)選擇第一和/或第二用戶用于傳輸?；?02b基于第一和/或第二用戶是否被選擇以接收通信系統(tǒng)lOOb中的信號(hào)、來計(jì)算預(yù)編碼矩陣。
圖2B是本發(fā)明具有有限速率信道狀態(tài)信息反饋的用戶組選擇的步驟流程圖。參照?qǐng)D1B和2B，簡化用戶組選擇方案可用于通信系統(tǒng)100b中具有量化CSI反饋的多用戶下行信道。為了簡化，可假設(shè)M＝2。盡管所述算法是參照M＝2進(jìn)行描述的，本發(fā)明不限于此，并且在此描述的算法可應(yīng)用在其他具有不同數(shù)量的發(fā)射天線的FDD通信系統(tǒng)中。如圖2B所示，用戶組選擇算法可與CSI反饋方案組合，并可包括下面9個(gè)步驟。
可假設(shè)用戶具有理想CSIR，在某種意義上，MISO信道脈沖響應(yīng)hk∈C1×2(M＝2)對(duì)每個(gè)用戶是已知。在202，通過信道量化器126b、…、127b的、量化解析度為每個(gè)信道更新Bg比特的有限速率標(biāo)量量化器，每個(gè)用戶可量化其自有信道增益，或信道功率γk＝‖hk‖2。量化信道增益 或相等的量化指數(shù)可通過速率約束反饋鏈接142b被傳遞回基站102b。信道增益量化器126b、…、127b可被優(yōu)化以匹配發(fā)射器102b使用的預(yù)編碼器116b，例如，迫零預(yù)編碼器?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)性能矩陣，如容量和誤比特率，以及信道統(tǒng)計(jì)分布以改善系統(tǒng)性能。
在204，基于反饋信息 ，發(fā)射器102b可基于下面的表達(dá)式選擇具有最大信道增益的用戶。
i=argmax1≤k≤Kγ^k---(11)]]>基于選擇的指數(shù)i，基站可向要求單位標(biāo)準(zhǔn)向量vi(vi＝hi/‖hi‖)的第i個(gè)用戶請(qǐng)求信道方向反饋。
在206，基于來自基站的請(qǐng)求，第i個(gè)用戶可通過具有內(nèi)部積量化標(biāo)準(zhǔn)的向量量化器來量化自有信道方向。方向向量vi可被量化為具有量化解析度為每信道更新Bv比特的 。量化的向量 或量化指數(shù)可使用相同的反饋鏈接142b反饋回基站。
在208，基于信道反饋方向 ，基站102b可組成正交波束 ，可由下面的等式給定v^i⊥=[v^i,2′*-v^i,1*]---(12)]]>其中， 和 可以是向量 的第一和第二元素?；?02b可隨后廣播共軛波束 至所有用戶150b、…、152b。
在210，每個(gè)接收器可測量其自有接收的SNRηk，SNRηk與基站102b發(fā)送的廣播波束相關(guān)，可由下面的等式給出ηK=|<hk,v^i⊥>|2---(13)]]>因此，第k個(gè)用戶信道方向向量vk和向量 之間的內(nèi)部積可以由下列等式給出αK=|<hk,v^i⊥>|2||hk||=ηKγK---(14)]]>其中αk可以是第k個(gè)用戶的正交參數(shù)，并可包括
范圍內(nèi)的實(shí)數(shù)。αk的值可表示用戶j和用戶k之間的正交信道方向。例如，αk＝1可對(duì)應(yīng)hk和 理想地互相正交的情況?；讦羕的值，每個(gè)用戶可組成1比特的標(biāo)記信息flagk。標(biāo)記信息flagk可通過對(duì)比αk與固定的或預(yù)設(shè)的閾值αk，表示第k個(gè)用戶是否與第i個(gè)用戶“足夠”的正交，也就是，flagK=1αK≥αth0αK<αth---(15)]]>所述1比特指示信息可看作將用戶劃分為兩組的標(biāo)記與第i個(gè)用戶半正交的用戶，以及不與第i個(gè)用戶半正交的用戶。標(biāo)記信息也可通過反饋鏈接142b反饋回基站102b。
在212，基于反饋標(biāo)記信息flagk和第k個(gè)用戶的量化信道增益信息 ，基站102b可通過選擇半正交組中的最強(qiáng)用戶來選擇第二用戶j，也就是j=argmaxγ^KK∈s---(16)]]>其中，S是由下面的表達(dá)式定義的半正交集S＝{k|flagk＝1} (17)在這點(diǎn)上，基站102b獲得2個(gè)候選用戶，i和j，并且可在各種傳輸模式之間選擇。在一個(gè)傳輸模式中，可使用全功率僅傳輸至第i個(gè)用戶。在另一個(gè)傳輸模式中，可在用戶i和用戶j之間平均分配功率、傳輸至用戶i和用戶j。在214，所述傳輸模式的系統(tǒng)容量可使用下面的表達(dá)式計(jì)算C(i)≈log2(1+ρ·γ^i),---(18)]]>C(i,j)≈log2(1+ρ·γ^i/2)+log2(1+ρ·γ^j/2),---(19)]]>其中ρ可以是系統(tǒng)平均SNR。約等于符號(hào)“≈”是由于 和 是量化的，兩個(gè)用戶i和j可假設(shè)為完全正交。基于C(i，j)和C(j)的對(duì)比，可由基站102b選擇具有較高系統(tǒng)容量的傳輸模式。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可假設(shè)第二用戶j的量化信道方向 與第一用戶i的量化信道方向 是正交的。
在步驟218，如果C(i，j)＞C(j)，使用空間多工的傳輸模式可用于同時(shí)與用戶i和j通信。傳輸器預(yù)編碼矩陣F可由下面的等式構(gòu)成F=[v^iHv^i⊥H]/2---(20)]]>在步驟216，如果C(i，j)≤C(i)，基站僅用于與第i用戶通信的傳輸模式可被使用。在這種情況下，預(yù)編碼矩陣可根據(jù)下面的等式選擇F=v^iH---(21)]]>
參照?qǐng)D2B，步驟202、206和210可在接收器方完成，步驟204、208、212、214、216和218可在發(fā)射器或基站方完成。此處描述的方法可擴(kuò)展至其它更復(fù)雜的預(yù)編碼器，可提供更好的系統(tǒng)性能，例如，最小均方誤差(MMSE)預(yù)編碼器、湯林森-何洛緒瑪預(yù)編碼(THP)預(yù)編碼器和/或球編碼預(yù)編碼器。如果用戶K的數(shù)量足夠大，有較高的可能性兩個(gè)用戶存在接近正交的信道向量。在這種情況下，迫零預(yù)編碼器可接近優(yōu)化預(yù)編碼器，并且多數(shù)預(yù)編碼技術(shù)可具有近似的系統(tǒng)性能。
在優(yōu)化用戶組選擇算法和用戶組選擇算法之間進(jìn)行搜索復(fù)雜性和反饋負(fù)載的比較如表1所示。

表1復(fù)雜性和反饋對(duì)比表1是優(yōu)化用戶組選擇算法和用戶組選擇算法的總對(duì)比，在本說明書中以搜索復(fù)雜性和反饋負(fù)載的形式描述。系數(shù)a表示對(duì)比兩個(gè)值的復(fù)雜性，b可表示計(jì)算灌水解決方案的復(fù)雜性。在這點(diǎn)上，b＞＞a，本說明書中描述的選擇算法僅在步驟202和212中分別要求搜索兩次，以確定最大值。第一搜索可以在K個(gè)用戶中進(jìn)行，第二搜索可在小于K個(gè)用戶中進(jìn)行。如果a表示兩個(gè)負(fù)實(shí)數(shù)的復(fù)雜性，那么，本說明書中描述的信道狀態(tài)信息反饋方案的復(fù)雜性可由下面的表達(dá)式給出χ≤2Ka， (22)如表1所示。對(duì)于優(yōu)化組搜索算法，每個(gè)K1+K2=K(K+1)2]]>可能的組，可計(jì)算灌水解決方案以得到每個(gè)組的總和速率。如果b表示計(jì)算灌水解決方案的復(fù)雜性，優(yōu)化組選擇算法的復(fù)雜性可以由下面的表達(dá)式表示
χopt≥K22b---(23)]]>需要注意的是，a＜＜b，并且χ＜＜χopt(24)本說明書中描述的信道狀態(tài)信息反饋方案的反饋總量可以由下面的表達(dá)式表示B＝K·Bg+K+Bv比特，(25)優(yōu)化組選擇算法可通過下面的表達(dá)式表示Bopt＝K·Bg+K·Bv比特，(26)因此，在本說明書中描述的新方案中，需要的反饋量可被顯著地降低，B＜＜Bopt(27)圖3是本發(fā)明根據(jù)求和率的下行傳輸方案的示意圖。參照?qǐng)D3，示出了對(duì)應(yīng)具有單個(gè)基站和K＝100個(gè)用戶的蜂窩系統(tǒng)的總和速率的數(shù)字仿真。例如，基站可配備M＝2個(gè)天線，每個(gè)用戶可配備單個(gè)天線。所述信道是平衰減雷利信道。基站的傳輸天線可分離足夠遠(yuǎn)地放置以承受獨(dú)立的衰減。例如，此例中應(yīng)用的調(diào)制格式可以是四相相移鍵控(QPSK)，并且正交閾值αth，如等式15所示，可以選擇為0.9。
參照?qǐng)D3，在圖中示出了4個(gè)結(jié)果。信號(hào)302可對(duì)應(yīng)具有傳輸器端信道狀態(tài)信息(CSIT)的TDMA方案的速率總和。信號(hào)304可對(duì)應(yīng)理想CSIT的迫零(ZF)、強(qiáng)力(BF)搜索的速率總和。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)306可對(duì)應(yīng)具有理想CSIT的ZF、雙搜索方案的速率總和。信號(hào)308可對(duì)應(yīng)分配給信道增益反饋(Bg＝3)3比特和分配給信道方向反饋6比特(Bv＝6)的ZF、雙搜索方案的速率總和。
信號(hào)302示出的TDMA方案可以循環(huán)形式挑選單個(gè)用戶，并在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)使用最大傳輸率僅傳輸至一個(gè)用戶，但是迫零預(yù)編碼方案，如信號(hào)404、406和408描述，可在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)與多個(gè)用戶通信。因此，迫零預(yù)編碼方案可以達(dá)到高于TDMA方案的總和速率。具有優(yōu)化強(qiáng)力用戶組選擇的迫零預(yù)編碼、信號(hào)304，可以高計(jì)算復(fù)雜性和高反饋負(fù)載的成本獲得最佳性能。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信號(hào)306顯著的優(yōu)于具有非常有限的附加CSI反饋的TDMA方案。從圖3中可以注意到，為信道增益反饋分配3比特，為信道方向反饋分配6比特可以充分地接近傳輸器端(CSIT)的理想CSI的性能。
圖4是本發(fā)明根據(jù)誤比特率的下行傳輸方案的示意圖。參照?qǐng)D4，示出了對(duì)應(yīng)具有單個(gè)基站和K＝100個(gè)用戶的蜂窩系統(tǒng)的誤比特率(BER)的數(shù)字仿真。例如，基站可配置M＝2個(gè)天線，并且每個(gè)用戶可配備單個(gè)天線。信道可以是平衰減雷利信道?；镜膫鬏斕炀€可以是間隔的或者分離的以承受獨(dú)立的衰減。例如，本例子中應(yīng)用的調(diào)制格式可以是QPSK。
在這個(gè)例子中有4種結(jié)果。信號(hào)502可對(duì)應(yīng)具有CSIT的TDMA方案的BER。信號(hào)504可對(duì)應(yīng)具有理想CSIT的ZF、BF搜索的BER。信號(hào)506可對(duì)應(yīng)具有理想CSIT的ZF、雙搜索方案的BER。信號(hào)508可對(duì)應(yīng)具有Bg＝3和Bv＝6的ZF、雙搜索方案的BER。信號(hào)402、404、406和408之間的BER性能的結(jié)果與圖3中為速率總和所示的信號(hào)302、304、306和308基本相同。
對(duì)比強(qiáng)力用戶選擇算法，本說明書中描述的信道狀態(tài)信息反饋方案可顯著地降低計(jì)算復(fù)雜性。例如，復(fù)雜性可以從大約K2/2降至低于2K(K＞＞2)，其中K可表示用戶的數(shù)量。本發(fā)明的各種實(shí)施例也可顯著地降低反饋信息的總量，從(K·Bg+K·Bv)比特減小至小于(K·Bg+K+Bv)比特。因此，新方案僅要求非常有限的CSI反饋速率，例如，每個(gè)用戶幾個(gè)比特的階數(shù)。
盡管低速率約束CSI反饋，如果有大量用戶，本說明書描述的信道狀態(tài)信息反饋方案可實(shí)現(xiàn)多用戶分集，以及，空間雙工。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，簡化用戶組選擇方案顯著的優(yōu)于TDMA方案，并在容量上接近具有最小反饋率，大約每用戶2比特的理想CSIT的系統(tǒng)的性能。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，本說明書描述的信道狀態(tài)反饋信息方案可用于多個(gè)復(fù)雜預(yù)編碼器中，如MMSE預(yù)編碼器、THP預(yù)編碼器、球編碼預(yù)編碼器中。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可提供機(jī)器可讀存儲(chǔ)，其上存儲(chǔ)了具有至少一個(gè)編碼部分的計(jì)算機(jī)程序，該至少一個(gè)編碼部分可被機(jī)器執(zhí)行，從而使機(jī)器執(zhí)行如上所述的、頻分雙工(FDD)多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸?shù)木哂杏邢薇嚷市诺罓顟B(tài)信息反饋的簡化用戶組選擇方案。
參照?qǐng)D1B，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基站102b可從多個(gè)用戶中選擇第一用戶，該第一用戶的信道增益大于與通信系統(tǒng)100b中的多個(gè)用戶的剩余部分相應(yīng)的信道增益?；?02b可從多個(gè)用戶剩余部分選擇至少第二個(gè)用戶。所選擇的至少第二個(gè)用戶的信道方向與第一用戶信道方向接近正交。信道增益可由量化信道增益來定義。基站102b可確定已選擇第一用戶的量化信道方向以選擇至少第二用戶?；?02b可濾波多個(gè)用戶剩余部分以選擇至少第二用戶。濾波可通過下面的閾值正交函數(shù)完成flagk=1αk≥αth0αk<αth]]>，其中αk=ηkγk]]>，ηk=|<hk,v^i⊥>|2]]>，其中k是指數(shù)，ηk是通信系統(tǒng)100b中根據(jù)廣播波束 的第k用戶的接收信噪比，αk是閾值，αk是正交參數(shù)，γk是通信系統(tǒng)100b中第k個(gè)用戶的信道增益。
基站102b可基于選擇第一用戶和第二用戶將系統(tǒng)容量最大化。如果選擇的第一用戶和選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)大于選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量函數(shù)，基站102b可產(chǎn)生第一預(yù)編碼矩陣，以預(yù)編碼通信系統(tǒng)中至少一個(gè)傳輸信號(hào)?？筛鶕?jù)已選擇第一用戶的量化信道方向和已選擇第一用戶的量化信道方向的正交方向決定第一預(yù)編碼矩陣。如果選擇的第一用戶和選擇的至少第二用戶的系統(tǒng)容量不大于選擇的第一用戶的系統(tǒng)容量，基站102b可產(chǎn)生第二預(yù)編碼矩陣，用于預(yù)編碼通信系統(tǒng)中至少一個(gè)傳輸信號(hào)。第二預(yù)編碼矩陣由已選擇第一用戶的量化信道方向的復(fù)數(shù)共軛確定。
因此，本發(fā)明可以通過硬件、軟件，或者軟、硬件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可以在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以集中方式實(shí)現(xiàn)，或者由分布在幾個(gè)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的不同部分以分散方式實(shí)現(xiàn)。任何可以實(shí)現(xiàn)所述方法的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它設(shè)備都是可適用的。常用軟硬件的結(jié)合可以是安裝有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過安裝和執(zhí)行所述程序控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使其按所述方法運(yùn)行。
本發(fā)明還可以通過計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)施，所述程序包含能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明方法的全部特征，當(dāng)其安裝到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中時(shí)，通過運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。本文件中的計(jì)算機(jī)程序所指的是可以采用任何程序語言、代碼或符號(hào)編寫的一組指令的任何表達(dá)式，該指令組使系統(tǒng)具有信息處理能力，以直接實(shí)現(xiàn)特定功能，或在進(jìn)行下述一個(gè)或兩個(gè)步驟之后，a)轉(zhuǎn)換成其它語言、編碼或符號(hào)；b)以不同的格式再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)特定功能。
雖然本發(fā)明是通過幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。另外，針對(duì)特定情形或具體情況，可以對(duì)本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中處理信號(hào)的方法，其特征在于，包括從多個(gè)用戶選擇第一用戶，其信道增益大于與所述多個(gè)用戶的剩余部分相對(duì)應(yīng)的信道增益；以及，從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的至少第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道增益由量化的信道增益定義。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括為選擇所述至少第二用戶、決定所述選擇的第一用戶的量化信道方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括為選擇所述至少第二用戶、濾波所述多個(gè)用戶的剩余部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述濾波通過如下的閾值正交函數(shù)完成flagk=1αk≥αth0αk<αth]]>，其中，αk=ηkγk,ηk=|<hk,v^i⊥>|2]]>，其中k是指數(shù)，ηk是通信系統(tǒng)中關(guān)于廣播波束 第k個(gè)用戶接收的信噪比，αth是閾值，αk是正交參數(shù)，γk是通信系統(tǒng)中第k用戶的信道增益。
6.一種在通信系統(tǒng)中處理信號(hào)的系統(tǒng)，其特征在于，包括從多個(gè)用戶選擇第一用戶的電路，所述第一用戶的信道增益大于與所述多個(gè)用戶的剩余部分的信道增益相對(duì)應(yīng)的信道增益；以及，所述電路從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的至少第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信道增益由量化的信道增益定義。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電路為選擇所述至少第二用戶、決定所述選擇的第一用戶的量化信道方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電路為選擇所述至少第二用戶、濾波所述多個(gè)用戶的剩余部分。
10.一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)器，其特征在于，其上存儲(chǔ)有具有至少一個(gè)編碼部分的計(jì)算機(jī)程序，用于處理通信系統(tǒng)中的信號(hào)，所述至少一個(gè)編碼部分可被機(jī)器執(zhí)行，從而促使機(jī)器執(zhí)行以下步驟從多個(gè)用戶選擇第一用戶，其信道增益大于與所述多個(gè)用戶的剩余部分相對(duì)應(yīng)的信道增益；以及，從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種頻分雙工(FDD)多用戶多輸入多輸出(MIMO)下行傳輸?shù)木哂杏邢薇嚷市诺罓顟B(tài)信息反饋的簡化用戶組選擇方案的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明提出的方法的各方面可包括從多個(gè)用戶選擇第一用戶，其信道增益大于與多用戶的剩余部分相對(duì)應(yīng)的信道增益。從所述多個(gè)用戶的所述剩余部分選擇至少第二用戶，其中所述選擇的至少第二用戶具有與所述第一用戶的信道方向近似正交的信道方向。信道增益可由量化的信道增益定義?？蔀檫x擇所述至少第二用戶、決定所述選擇的第一用戶的量化信道方向。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1937849SQ20061015372
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者鄭軍, 張誠金, 皮特·范魯延 申請(qǐng)人:美國博通公司