專利名稱：空間子信道選擇和預編碼裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于例如移動通信系統(tǒng)中使用的多輸入多輸出(MIMO -多輸入多輸出)通信領域。
背景技術：
在一點對多點通信系統(tǒng)中，例如移動通信系統(tǒng)的下行鏈路，發(fā)射 器具有給在其覆蓋之下的接收器分配諸如時間、頻率和空間分量的資 源的重要任務。如果發(fā)射器了解每個用戶的信道，即，無線電信道， 則可以同時為多個用戶服務，并且在空間中在相同頻率上對他們多路 復用。在多點對一點通信系統(tǒng)中，例如移動通信系統(tǒng)的上行鏈路，這 個任務必須由接收器完成。下面將說明發(fā)射的下行鏈路方向，對上行 鏈路的應用是直接的。出于這個目的，在基站或接入點處和移動用戶 處使用多個天線，這產(chǎn)生公知的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。此處， 考慮具有K個用戶以及發(fā)射器處的Mn個天線和第k個接收器處的 M^個天線的MIMO系統(tǒng)。第k個用戶的信道可被以矩陣描述假設在發(fā)射器處的這些矩陣的完善知識，通常被考慮的一個優(yōu)化 問題是總功率約束之下的總計容量的最大化。可以通過迭代注水(water-filling )，參見W. Yu.發(fā)表的Sum-Capacity Computation for the Gaussian Vector Broadcast Channel, IEEE Transactions on Information Theory, 52:754-759， 2006，和W. Yu， W, Rhee， S. Vishwanath, S. Jafar和 A. Goldsmith發(fā)表的Sum Power Iterative Waterfilling for Multi-antenna Gaussian Broadcast Channels, IEEE Transactions on Information Theory, 51:1570-1580， 2005，找到這個問 題的最優(yōu)解。這依賴臟紙編碼(Dirty Paper Coding, DPC )，參見M.H.M. Costa的Writing on Dirty Paper, IEEE Transactions on Information Theory, 29:439-441,1983年5月，其說明可以完美地消除當對某個數(shù) 據(jù)流編碼時已知的干擾，并且這個流的最大可實現(xiàn)速率與好像未出現(xiàn) 該干擾相同。然而，近似最優(yōu)DPC的實際實現(xiàn)非常復雜。常規(guī)概念可能是理論上最優(yōu)的，然而，它們具有這樣的缺點，即 需要遠超出實際可獲得的處理性能的高處理努力。例如，通過例如迭 代注水進行的下行鏈路中的總計速率的真正優(yōu)化或最大化需要非常 高的處理性能，這是由于這些算法非常復雜。另外，這些算法涉及其 他復雜操作，諸如例如非線性臟紙編碼(DPC-臟紙編碼)或矢量預 編碼。雖然這些提議可以產(chǎn)生對MIMO無線電信道的最優(yōu)利用，它們 分別需要上面的非線性編碼或預編碼操作。這些概念所涉及的問題具 有高的計算復雜度、接收器處高的硬件要求，例如，需要具有高動態(tài) 范圍的放大器和高性能模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。另外，向信號處理鏈引入了高的處理延遲。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種更高效的用于發(fā)射的MIMO無線電信 道的空間子信道分配的先進概念。通過根據(jù)權利要求1的空間子信道選擇和預編碼裝置和根據(jù)權 利要求18的用于選擇和預編碼的方法實現(xiàn)這個目的。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即，可以在實施例中使用線性技術作為 非線性的復雜的預編碼操作的替換方案。雖然在實施例中不是總能實 現(xiàn)最優(yōu)用戶調(diào)度，當與可被常規(guī)實現(xiàn)的概念相比時，它們?nèi)阅墚a(chǎn)生顯 著的性能改進。另外，雖然避開了例如計算涉及的操作，諸如大量分 解的MIMO無線電信道上的詳盡搜索，實施例實現(xiàn)了近似最優(yōu)解的 性能。優(yōu)化總計容量的已有解決方案的主要缺點之一是非常復雜的用戶或空間子信道選擇。分配給用戶的數(shù)據(jù)流的數(shù)目或是先驗固定的， 或是僅能通過詳盡搜索尋找最優(yōu)解。采用本發(fā)明的實施例，可以以近 乎最優(yōu)的性能急劇減少用戶選擇的復雜性。實施例可以實現(xiàn)近乎最優(yōu) 的性能。實施例可以利用數(shù)據(jù)流的連續(xù)分配。除了將被服務的用戶或 空間子信道之外，實施例還可以確定每一步中相應的接收濾波器。最 后，在實施例中可在發(fā)射器處應用迫零束成型器。因此，實施例可以將MIMO系統(tǒng)分解為沒有多用戶干擾的有效標量子信道的系統(tǒng)。實施例可以提供以高效的非迭代方式確定被服務的空間子信道或用戶的分配，以及分配給它們的數(shù)據(jù)流的數(shù)目，用于MIMO廣播信道中的線性迫零的接收和發(fā)射濾波器的方法。另外，當與常規(guī)解決方案比較時，這些方法的實施例的計算復雜度較低，這是由于在實施例中，可以計算發(fā)射預編碼器而無需矩陣求 逆，并且可以非常容易地進行終止測試，即，測試總計速率是否通過 為附加用戶服務而減小。實施例可以提供隱含的用戶選擇和僅使用少量額外復雜度用于 終止測試的優(yōu)點。另外，在實施例中可以不需要顯性的矩陣求逆。


下面將使用附圖詳細描述本發(fā)明的某些實施例，其中 圖la示出了一般通信情況中的空間子信道選擇和預編碼裝置的 實施例；圖lb給出了示出MIMO無線電信道處理的空間子信道選擇和預 編碼裝置的實施例；圖lc示出了空間子信道選擇和預編碼裝置的實施例；圖2示出了一個通信場景；圖3示出了用戶選擇方法的實施例的流程圖；圖4展示了用于用戶選擇的方法的實施例的第一狀態(tài)；圖5示出了用于用戶選擇的方法的實施例的第二狀態(tài)；圖6a給出了示出串話的通信場景；9圖6b給出了示出 一個實施例的串話抑制的通信場景； 圖7給出了示出模擬結果的視圖；和圖8給出了示出MIMO通信情況中不同用戶選擇方法的計算復 雜度的柱狀圖。下面將詳述空間子信道選擇和預編碼裝置100和用于空間子信 道選擇和預編碼的方法的實施例。應當注意，對于選擇用戶，實際上 為發(fā)送到相應用戶而選擇相應用戶的空間子信道，用戶可以利用多個 空間子信道。因此，選擇用戶相應于選擇所述用戶的至少一個子信道， 并且反之亦然。因此術語子信道和用戶可被互換使用。在某些實施例 中， 一個用戶可以使用多個空間子信道，并且因此可以為發(fā)射選擇一 個用戶的多個空間子信道。圖la示出了 一種原理場景，在第一通信設備10處利用空間子信 道選擇和預編碼裝置100的一個實施例。如圖la所示，第一通信設 備利用用于與第二通信設備20和第三通信設備30通信的多個天線。 在示出的實施例中，假設從第 一通信設備10向第二通信設備20并且 從第一通信設備10向第三通信設備30執(zhí)行發(fā)射。實施例不局限于這 種發(fā)射方向，它們可被類似地用于相反的發(fā)射方向。如從圖la中可見，第一通信設備10具有多個發(fā)射天線，并且第 二和第三通信設備20; 30中的每一個可以利用多個接收天線。因此， 可以存在兩個MIMO無線電信道I^和H2， 一個在第一通信設備10 和第二通信設備20之間延伸，并且另 一個在第一通信設備10和第三 通信設備30之間延伸。在圖la所示的一般場景中，第一通信設備IO 執(zhí)行被發(fā)射到第二和第三通信設備20; 30的信號的發(fā)射編碼或預編 碼，以便減小或消除為發(fā)射所選擇的其他空間子信道產(chǎn)生的干擾，分 別以描述相符的濾波操作的發(fā)射編碼或預編碼矩陣L表示發(fā)射編碼 或預編碼?；谟煽臻g子信道選擇和預編碼裝置100的實施例提供的預編 碼信息更新發(fā)射編碼或預編碼矩陣Tln下面假i殳以MIMO無線電信 道矩陣表示MIMO無線電信道，MIMO無線電信道矩陣是已知的，即，例如，在接收器處借助導頻符號執(zhí)行信道估計，并且將信道狀態(tài)信息(CSI = Channel State Information )提供給發(fā)射器，圖la中也 指出了CSI。另外，第二和第三通信設備20; 30處執(zhí)行接收濾波或 接收解碼，這也在圖la中以接收解碼矩陣G2和G3表示。圖lb示出了類似的場景，然而示出了更多一些的MIMO無線電 信道特性。圖lb示出了第一、第二和第三通信設備10; 20; 30。第一 MIMO無線電信道40在第一通信設備10和第二通信設備20之間 延伸，其包括至少一個空間子信道42,該至少一個空間子信道被選擇 為第一空間子信道44以用于發(fā)射，該選擇可以基于下面進一步詳述 的發(fā)射容量測量。第二 MIMO無線電信道50在第一通信設備10和 第三通信設備30之間延伸，其與具有至少一個空間子信道的第一 MIMO無線電信道40重疊，其中第一 MIMO無線電信道40或第二 MIMO無線電信道50中的一個具有至少兩個空間子信道。在原理上，第一 MIMO無線電信道40和第二 MIMO無線電信 道50兩者都可以具有多個空間子信道。然而對于基本實施例，或是 第一 MIMO無線電信道40或是第二 MIMO無線電信道50具有至少 兩個空間子信道。下面將詳細描述第一實施例，其中假設第一MIMO 無線電信道40具有至少兩個空間子信道，它們中的一個被選擇為第 一空間子信道44，即，第一MIMO無線電信道40凈皮分解為其至少兩 個空間子信道，并且該至少兩個空間子信道中的一個被選擇為第 一空 間子信道44以用于發(fā)射。作為直接使用第二 MIMO無線電信道50進行發(fā)射的替代，可以 利用具有至少一個經(jīng)處理的空間子信道57的經(jīng)處理的MIMO無線電 信道55，其上到第二通信設備20的發(fā)射相對于用于發(fā)射的第一空間 子信道44產(chǎn)生減小的或消除的干擾。為了簡單起見，這在圖lb中以 第一和第二 MIMO無線電信道40; 50的不重疊部分55示出。在第二 MIMO無線電信道50可僅具有一個空間子信道的基本實施例中， 經(jīng)處理的MIMO無線電信道55可以對應于一個經(jīng)處理的空間子信道 57，它被選擇為第二空間子信道57以用于發(fā)射。另外，在該實施例中，第一通信設備10具有用于借助預編碼減 小或消除由第 一空間子信道44上相對于第二通信設備20的發(fā)射所產(chǎn) 生的干擾的裝置，在圖lb中以僅作用于第二通信設備20的方向上的 空間子信道并且不作用于第三通信設備30的方向上的空間子信道的 示意束60示出。既然假設第一通信設備10工作，那么可以通過對第 一空間子信道44上的發(fā)射進行束成型，例如按照向著第二空間子信 道57導引空間零點(spatial null)，來執(zhí)行在第二空間子信道上的至 少兩個發(fā)射天線千擾抑制?？梢詾榘l(fā)射選擇其他的空間子信道，即， 在本實施例中，可以為發(fā)射選擇來自第一 MIMO無線電信道的另一 個空間子信道，然而類似地，該另一個空間子信道被束成型以便創(chuàng)建 相對于第二空間子信道57的減小的或消除的干擾。如上所述，在另一個基本實施例中，第一MIMO無線電信道40 可以僅具有一個空間子信道，該空間子信道被選擇為第 一空間子信道 44。在這個實施例中，第二 MIMO無線電信道具有至少兩個空間子 信道，其中，作為直接使用第二MIMO無線電信道50進行發(fā)射的替 代，可以利用具有至少兩個經(jīng)處理的空間子信道的經(jīng)處理的MIMO 無線電信道55，其上到第二通信設備20的發(fā)射相對于用于發(fā)射的第 一空間子信道44產(chǎn)生減小的或消除的干擾，這些空間子信道中的一 個被選擇為第二空間子信道57以用于發(fā)射。為了簡單起見，這在圖 lb中^皮以第一和第二MIMO無線電信道40; 50的非重疊部分55示 出。類似上面所述，可以使用預編碼信息減小或消除由第 一空間子信 道44上相對于第二通信設備20的發(fā)射所產(chǎn)生的干擾，在圖lb中以 僅作用于第二通信設備20的方向上的空間子信道并且不作用于第三 通信設備30的方向上的空間子信道的示意束60示出。因此假設第一 通信設備10工作，通過對第一空間子信道44的發(fā)射進行束成型，例 如，按照向著第二空間子信道57導引空間零點束成型，可以執(zhí)行第 二空間子信道57上的至少兩個發(fā)射天線干擾抑制?？梢赃x擇其他的空間子信道用于發(fā)射，即，在本實施例中，可以選擇來自第二 MIMO無線電信道50的另 一個經(jīng)處理的空間子信道用 于發(fā)射?？梢援a(chǎn)生另一個預編碼信息，以便還減小或消除由第一空間 子信道44上的發(fā)射相對于用于發(fā)射的其他被選擇的空間子信道產(chǎn)生 的干擾。換言之，可以為第一空間子信道44上的發(fā)射執(zhí)行束成型， 向著第二MIMO無線電信道50引導兩個空間零點， 一個空間零點向 著第二空間子信道57,并且另 一個空間零點向著另 一個被選擇的空間 子信道。注意在本實施例中，在第一通信設備處利用至少三個發(fā)射天 線以便能夠?qū)崿F(xiàn)引導兩個空間零點。圖lc示出了用于在第一通信設備10中操作的空間子信道選擇 和預編碼裝置100的實施例，第一通信設備10適于使用MIMO (MIMO-多輸入多輸出)無線電信道40; 50與第二和第三通信設 備20; 30通信，具有至少一個空間子信道42的第一 MIMO無線電 信道40在第一通信設備10和第二通信設備20之間延伸，具有至少 一個空間子信道的第二 MIMO無線電信道50在第一通信設備10和 第三通信設備30之間延伸，其中第一 MIMO無線電信道40或第二 MIMO無線電信道50中的一個具有至少兩個空間子信道。在上面使 用圖la和圖lb詳述了該場景?？臻g子信道選擇和預編碼裝置100包 括MIMO無線電信道分解器110,用于將第一 MIMO無線電信道40 或第二 MIMO無線電信道50分解為多個空間子信道42和用于提供 對每個空間子信道的發(fā)射容量測量。換言之，具有至少兩個空間子信 道的MIMO無線電信道被分解為所述至少兩個子信道。空間子信道選擇和預編碼裝置100還包括選擇器120，用于基于 對多個空間子信道42的發(fā)射容量測量，選擇第一空間子信道44以用 于發(fā)射，未被選擇器120選擇的其他空間子信道是未被選擇的空間子 信道。另外，空間子信道選擇和預編碼裝置100包括MIMO無線電 信道處理器130以用于基于第一空間子信道44以這樣的方式處理第 一 MIMO無線電信道40或第二 MIMO無線電信道50，以l更獲得具 有至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道的經(jīng)處理的MIMO無線 電信道55:由至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道所引起的第一空間子信道44上的可能干擾被減小或消除。另外，選擇器120適用于選擇經(jīng)處理的MIMO無線電信道55 的未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道作為第二空間子信道57以用于發(fā) 射?？臻g子信道選擇和預編碼裝置100還包括預編碼信息發(fā)生器140, 用于以這樣的方式產(chǎn)生用于第一空間子信道44的預編碼信息由第 一空間子信道44引起的對第二空間子信道57的干擾被降低或消除。在實施例中，MIMO無線電信道分解器110可適于評估每個經(jīng) 處理的空間子信道的發(fā)射容量測量，并且選擇器120可適于基于對經(jīng) 處理的空間子信道的發(fā)射容量測量，從未被選擇的經(jīng)處理的空間子信 道中選擇用于發(fā)射的第二空間子信道57。在實施例中，第一 MIMO無線電信道40和/或第二 MIMO無線 電信道50可以包括多個空間子信道，并且選擇器120可適于選擇發(fā) 射容量測量高于所述多個空間子信道或經(jīng)處理的空間子信道的最低 發(fā)射容量測量的空間子信道以用于發(fā)射。 一般地，實施例可涉及多個 通信設備，所有這些通信設備潛在地與第一通信設備10通信，并且 所有這些通信設備潛在地使用包括多個空間子信道的MIMO無線電 信道。換言之，MIMO無線電信道可被分解為空間子信道，經(jīng)處理的 MIMO無線電信道55可被分解為經(jīng)處理的空間子信道。作為指示例 如發(fā)射容量或數(shù)據(jù)速率或可實現(xiàn)的信噪比(SNR-信噪比)、信道增 益或衰減等的質(zhì)量或發(fā)射容量測量，利用發(fā)射容量測量。另外，可以 利用表示MIMO無線電信道的MIMO無線電信道矩陣的Frobenius 范數(shù)，或有效MIMO無線電信道矩陣的偽逆的Frobenius范數(shù)的倒數(shù) 作為發(fā)射容量測量，其中有效MIMO無線電信道矩陣將預編碼或接 收解碼考慮在內(nèi)。選擇器120可以從所有未被選擇的空間子信道中選擇發(fā)射容量 測量即發(fā)射容量不是最低的空間子信道。就發(fā)射容量而言，選擇器120 可適于不選擇最壞的發(fā)射信道。在實施例中，選擇器120可適于從多個空間子信道或經(jīng)處理的空 間子信道中分別選擇發(fā)射容量測量是最高發(fā)射容量測量的空間子信道作為第一或第二空間44; 57子信道以用于發(fā)射。在實施例中，選 擇器120可適于為每個用戶僅選擇一個空間子信道，即，在某些實施 例中，選擇器120可適于不選擇來自相同用戶的兩個空間子信道以用 于發(fā)射。然而在其他實施例中，可以僅基于子信道執(zhí)行選擇，即，也 可以選擇相同用戶的多個子信道以用于發(fā)射。在實施例中，用戶選擇裝置IOO還可以包括總計容量評估器，用 于基于第一空間子信道44評估MIMO無線電信道40; 50上的第一 總計容量測量，并且用于基于第一和第二空間子信道44; 57評估 MIMO無線電信道40; 50上的第二總計容量測量。換言之，在實施例中，可以通過對如果僅利用第一空間子信道44進行發(fā)射的發(fā)射容量結果和如果在第一和第二空間子信道44; 57 之間共享發(fā)射資源的發(fā)射容量結果進行比較而考慮總計容量。在實施例中，選擇器120適于當?shù)诙傆嬋萘繙y量與第一總計容 量測量相比指示MIMO無線電信道40; 50上的較低總計容量時，從 發(fā)射中解除選擇第二空間子信道57。在實施例中，用戶選擇裝置IOO可以執(zhí)行迭代。在每個迭代步驟 中，可以為發(fā)射選擇另一個空間子信道。然而，在迭代的每個步驟中， 分別考慮發(fā)射的總計容量或總容量。在第一個迭代步驟中，例如，選 擇具有最高發(fā)射容量測量的空間子信道作為第一空間子信道44以用 于發(fā)射。當所有發(fā)射資源例如功率資源、碼字資源、頻率資源、空間 資源等被分配給這個空間子信道時，總計容量產(chǎn)生。在第二個迭代步 驟中，選擇另一個子信道作為第二空間子信道57以用于發(fā)射。然而， 第二空間子信道57可,皮從一個子空間，即，從以經(jīng)處理的MIMO無 線電信道矩陣表示的第二 MIMO無線電信道50的經(jīng)處理的版本55 中選擇。因此，通過將某些發(fā)射資源專用于第一空間子信道44,將用于 它的預編碼信息考慮在內(nèi)，并且將某些發(fā)射資源專用于第二空間子信 道57，產(chǎn)生當選擇兩個空間子信道44; 57時的總計容量。在某些實 施例中，僅當后一情況的總計容量測量高于僅選擇第 一空間子信道44時的情況的總計容量測量，才繼續(xù)迭代。否則，解除選擇第二空間子信道57，并且僅為第一空間子信道44執(zhí)行發(fā)射。在實施例中，當?shù)^續(xù)時，可以評估第三空間子信道，然而現(xiàn) 在考慮MIMO無線電信道40; 50的子空間或經(jīng)處理的版本，對它來 說，由潛在的第三空間子信道引起的第一和第二空間子信道上的干擾 -故減小或消除了。在實施例中，MIMO無線電信道分解器110可適于通過利用表 示MIMO無線電信道40; 50或經(jīng)處理的MIMO無線電信道55的 MIMO無線電信道矩陣H的奇異值分解(SVD-奇異值分解)或特 征值分解，分解MIMO無線電信道40; 50或經(jīng)處理的MIMO無線 電信道55。在實施例中，MIMO無線電信道分解器110可適于提供 奇異值或特征值作為發(fā)射容量測量。因此，在實施例中，選擇器120 可適于基于多個子信道42的最大奇異值或特征值選擇第一空間子信 道44或第二空間子信道57。在實施例中，MIMO無線電信道處理器130可適于通過基于具 有第一空間子信道44的用戶的MIMO無線電信道40的屬性，將沒 有空間子信道被選擇的用戶的MIMO無線電信道50投射到 一個子空 間，來獲得經(jīng)處理的MIMO無線電信道55。在實施例中，所述子空 間相應于零空間，即，所有潛在的第二空間子信道，理論上不產(chǎn)生對 第一空間子信道44的干擾，這是由于它們被選自正交的子空間。實 際上，投射的或經(jīng)處理的MIMO無線電信道可能相對于被選擇的用 戶或空間子信道產(chǎn)生減小的干擾。在實施例中，預編碼信息發(fā)生器140可適于產(chǎn)生關于線性預編碼 操作的線性預編碼信息。所述線性預編碼操作例如可以是束成型操 作，即，預編碼信息發(fā)生器可用于按照分別相應于天線陣列或多個天 線的加權矢量，產(chǎn)生用于束成型矢量的系數(shù)。在其它實施例中，預編 碼信息發(fā)生器140可適于相對于第二空間子信道57產(chǎn)生迫零束成型 濾波器(ZFBF =迫零束成型)的系數(shù)。一空間子信道44?？梢愿鶕?jù)以MIMO信道矩陣H表示的從中選擇了 第一空間子信道的MIMO無線電信道40; 50的奇異值分解的左手奇 異矢量，選擇潛在的接收器處的接收濾波器。例如，可以根據(jù)相應于 最大奇異值的左手奇異矢量選擇接收濾波器。這將確保當將MIMO 無線電信道矩陣的其余部分投射到以右手奇異矢量確定的子空間內(nèi) 時，從所述子空間中選擇的所有空間子信道，即，使用從該子空間中 獲得的接收濾波器，可以在實施例中保證所有以后選擇的用戶不會對 以前選擇的用戶產(chǎn)生任何干擾。右手奇異矢量對應于被選擇的相應左 手奇異矢量，例如，右手奇異矢量還對應于最大奇異值。換言之，實 施例可以利用投射以便確保第二空間子信道57不擾亂第一空間子信 道44，而不是以其它方式。關鍵點是例如SESAM的常規(guī)概念利用DPC以i更抑制由第一選 擇的空間子信道44對第二空間子信道57產(chǎn)生的干擾。在實施例中， 這可以通過線性濾波執(zhí)行，例如通過束成型，即，以這樣的方式對去 往第一空間子信道44的發(fā)射信號進行濾波空間零點，也被稱為空 間干擾取消，被引導向第二空間子信道57。在實施例中，可以執(zhí)行迭 代直到評估的總計容量不再增加為止。圖2示出了 MIMO無線電信道發(fā)射的場景，下面將針對該情況 詳述一個實施例。圖2示出了基站200和多個移動站例如205、 210 和215。從圖2可見，在基站200和移動站205、 210和215處使用多 個天線。另外，圖2指出下面將假設將在空間子信道選擇和預編碼裝 置100處可用的完整信道狀態(tài)信息(CSI-信道狀態(tài)信息)。下面， 將考慮下行鏈路，即，從基站到移動站發(fā)射信號的方向。以類似和直 接的方式，還可以對上行鏈路執(zhí)行所有考慮，即，從移動站到基站的 發(fā)射方向。下面詳述的實施例涉及兩個發(fā)射方向。圖3示出了用于選擇空間子信道以用于發(fā)射的方法的實施例的 流程圖。該方法可以例如在步驟300開始，并且例如根據(jù)上面的描述， 通過評估MIMO無線電信道的空間子信道的發(fā)射容量測量并且選擇 最強的空間子信道，分別選擇最強的用戶、最強的空間子信道。然后17該方法可以在步驟305繼續(xù)，選擇具有總計容量的最大增量的下一個 候選用戶。由于必須考慮不同用戶的許多組合，這可能是復雜的，即， 尤其是當執(zhí)行線性預編碼概念時，詳盡搜索可能是必需的。在步驟310 檢查總計速率是否增加，并且如果是，可以在步驟305選擇另一個候 選。如果總計速率未增加，可以在步驟315解除選擇或刪除最后選擇 的候選，之后用戶選擇、空間子信道選擇分別完成。圖4和5可以更多地說明用戶選擇方法的實施例。圖4示出了基 站200和若千移動站，在這些移動站上首先選擇移動站210進行服務。 移動站210是第一個^皮月良務的用戶，即，從該用戶的MIMO無線電 信道中選擇第一空間子信道44。在這個實施例中，例如，可以從開始 就固定移動站處的接收濾波器，即，在一個實施例中，移動站可以自 己執(zhí)行束成型測量，并且如圖4中以從移動站210指向基站200的束 所指示的，以向著基站200引導束的方式設置接收濾波器。在一個實施例中，在詳盡搜索中可以考慮所有移動站作為第二個 被選擇的用戶，即，為其選擇第二空間子信道的用戶。這被在圖5中 指出。圖5再次示出了基站200和第一個被選擇的用戶210。對于所 有其它用戶，考慮由詳盡搜索得到的以AC給出的數(shù)據(jù)速率的增量，因 此移動站220被選擇為第二個被選擇的用戶，即，移動站220的一個 空間子信道具有最大的總計容量增量。然而，在這個實施例中，對于 每個被考慮的第二個用戶，矩陣求逆可能是必需的，即，需要針對每 個用戶組合計算新發(fā)射束。在如圖5所指示的已經(jīng)選擇了第二用戶之 后，可以選擇更多的用戶?；谑紫冗x擇的兩個用戶，需要評估針對 所有其它用戶的所有總計容量增量，這顯示了這個實施例的計算復雜 度。圖6a示出了涉及基站200和兩個^皮選擇的用戶210和220的另 一個場景。在這個場景中，考慮常規(guī)的SESAM算法，其具有這樣的 缺點，即，存在未被，例如，如同根據(jù)本發(fā)明的實施例，以線性束成 型抑制的從用戶l到用戶2的串話。根據(jù)常規(guī)的SESAM，使用DPC 以便例如通過從專用于用戶2的信號中預先減去所述干擾，通過取消18由專用于用戶l的信號在該無線電信道和用戶2的空間子信道上傳播 并且引起對用戶2的干擾而產(chǎn)生的干擾來抑制串話。在本發(fā)明的實施例中，可以根據(jù)SESAM成功地確定用戶和接收 濾波器，而不是應用以SESAM確定的發(fā)射矢量，可以使用去除剩余 串話的迫零發(fā)射束成型器。圖6b示出了根據(jù)一個實施例的場景。圖 6b所示的場景示出了這種情況，在基站200處使用發(fā)射束成型抑制串 話。實施例可以利用線性預編碼。本發(fā)明的實施例可以利用線性方法，僅借助線性信號處理來最小 化或完全消除多用戶干擾。因此本發(fā)明的實施例具有高的實際實用 性。引入迫零約束，這是由于它們可由預編碼信息發(fā)生器140提供， 即，每個用戶可以體驗不到來自其它用戶的干擾，最大化總計速率的 問題可被寫為a，,lx批，^r》l;H"w及^1^^^1其中Gk和Tk分別代表用戶k的接收濾波器和用戶k的具有規(guī)格 化列的預編碼器或預編碼信息。r,是對角矩陣，對角線上的元素構成 分配給相應數(shù)據(jù)流的功率。假設噪聲是具有單位協(xié)方差的加性白高斯 噪聲。注意在(l.l)中，相對于用戶間千擾而不是相對于分配給相同 用戶的數(shù)據(jù)流之間的干擾進行迫零。僅當rank:rank(1.2)時，可以滿足(l.l)中的迫零條件Gfl*1^^ = Q 。在Z^i ^^》^"的情況下，對于實際系統(tǒng)它是非典型的，由于 可以用系統(tǒng)支持的M^數(shù)據(jù)流的最大數(shù)量為每個用戶服務，(1.2)不構成臨界條件。而(1.1 )暗示一個組合優(yōu)化問題，其包括通過滿足(1.2 ) 尋找到對用戶的數(shù)據(jù)流的最優(yōu)分配。當前，存在幾種方法可用于求解(1.1 )。在L.U. Choi，M.T. Ivrlac， R.D. Murch和 J.A. Nossek發(fā)表的 Joint Transmit and Receive Multi-User MIMO Decomposition Approach for the Downlink of Multi-User MIMO Systems, In Proc. of IEEE 58th Vehicular Technology Conference, 2003中，假設分配給用戶的數(shù)據(jù)流的數(shù)目被 固定，從而滿足(1.2)。然后迭代地確定最優(yōu)發(fā)射和接收濾波器。在 每次迭代中，發(fā)射和接收濾波器交替地保持固定，而優(yōu)化其它濾波器。 實施例會向著最優(yōu)解收斂。塊對角線化(BD)，參見Q.H. Spencer, A丄.Swindlehurst和 M. Haardt 發(fā)表的 Zero-forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels, IEEE Trans, on Signal Processing, 52(2):461-471, 2004年2月，給某個用戶或是不分配或是 分配最大數(shù)目即M^個數(shù)據(jù)流。通過詳盡搜索執(zhí)行最優(yōu)用戶選擇，在Z, Shen， R. Chen, J.G. Andrews, R.W. Heath和B丄.Evans發(fā)表的 Low Complexity User Selection Algorithms for Multiuser MIMO Systems with Block Diagonalization， IEEE Transactions on Signal Processing, 54(9): 3658 - 3663， 2006年9月和M. Fuchs, G. Del Galdo 和M. Haardt發(fā)表的 Low-Complexity Space -Time - Frequency Scheduling for MIMO Systems With S固A， IEEE Transactions on Vehicular Technology, 56: 2775 - 2784， 2007年9月中給出了次最優(yōu)啟 發(fā)式用戶選擇方法。然后每個被選擇的用戶在其它被選擇用戶的信道 的零空間中發(fā)射。實施例可以將迫零束成型(ZFBF)的概念擴展到MIMO系統(tǒng)， 在G. Caire和S. Shamai的 On the Achievable Throughput of Multiantenna Gaussian Broadcast Channel, IEEE Transactions on Information Theory, 49(7): 1691-1706， 2003年7月中針對多輸入單輸 出(MISO)系統(tǒng)提出了迫零束成型。每個用戶的信道矩陣的左奇異 矢量可被用作接收濾波器，并且奇異值和相應右奇異矢量的每個結果 乘積被視為獨立的MISO系統(tǒng)以便計算發(fā)射濾波器矢量。發(fā)射器或空擇這種MISO信道中的最多M^個 用于發(fā)射，發(fā)射器應用組成信道的縮放的偽逆作為預編碼器并且在結 果標量子信道上執(zhí)行注水，參見M.T. Cover和J.A. Thomas發(fā)表的 Elements of Information Theory, John Wiley & Sons, 1991?？梢酝ㄟ^ 詳盡搜索再次尋找到最優(yōu)用戶選擇，因此在該文獻中提出了幾種啟發(fā) 式方法。在T. Yoo和A. Goldsmith發(fā)表的On the Optimality of Multiantenna Broadcast Scheduling Using Zero-Forcing Beamforming, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 24(3):528-541, 2006年3月中，第一個被選擇的用戶是具有最大奇異 值的用戶。然后連續(xù)添加用戶，在每個步驟中采用在與以前分配的 MISO信道正交的子空間中展現(xiàn)出最大信道增益的等價MISO信道。 基于正交準則的預選擇減小了搜索復雜度。相同的作者借助T. Yoo 和 A. Goldsmith 的 Sum-Rate Optimal Multi-Antenna Downlink Beamforming Strategy Based on Clique Search, In Proc. of Global Telecommunications Conference (GLOBECOM)， 2005中的圖論中的 團搜索，以便選擇將被服務的用戶組。在G. Dimi6和N.D. Sidoropoulos的On Downlink Beamforming with Greedy User Selection, IEEE Transactions on Signal Processing, 53(10):3857-3868， 2005年10月中，用戶組也4皮連續(xù)地確定，其中在 每個步驟中，添加一個用戶，該用戶的等價MISO信道導致總計速率 的最大增量?？梢栽贔. Boccardi和H. Huang發(fā)表的A Near-optimum Technique Using Linear Pre畫coding for the MIMO Broadcast Channel, In Proc. of IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP)， 2007中找到具有漸近分析 的用于MIMO系統(tǒng)的算法的一般描述。在J. Wang, D.L. Love和M. Zoltowski發(fā)表的User Selection for MIMO Broadcast Channel with Sequential Water-Filling, In Proc.Computing, 2006中提出了減小這種貪心法(greedy approach)的復雜度的方法。在實施例中，用戶分配和接收濾波器的確定可^L如同連續(xù)分配連 續(xù)編碼方法(SESAM)那樣進行，參見P. Tejera， W. Utschick， G. Bauch 和 J. A. Nossek 的 Subchannel Allocation in Multiuser Multiple Input Multiple Output Systems, IEEE Transactions on Information Theory, 52: 4721-4733， 2006年10月。根據(jù)一個實施例，由選擇器120首先選擇的在下面將以用戶《) 代表的用戶，相應地第一空間子信道44,是其信道展現(xiàn)出最大主奇異 值的用戶。接收濾波器"柳是相應的左奇異矢量，即，<formula>formula see original document page 22</formula>代表如果應用SESAM將使用的發(fā)射濾波器。在下面的步驟 中，MIMO無線電信道處理器130可以首先在以投射矩陣先前確定的矢量" < /的零空間中投射每個用戶的信道，即，未被選擇的空間子信道。如果 7)被直接用作發(fā)射濾波器，這些投射確保用戶冗(/)不擾亂先前分配的數(shù)據(jù)流。被分配下一個數(shù)據(jù)流的用戶，即，由選擇器120選 擇的第二空間子信道57，是具有由S所跨的子空間中的投射信道矩陣 //^的最大主奇異值的用戶，即，經(jīng)處理的MIMO無線電信道中的經(jīng)處理的空間子信道，<formula>formula see original document page 22</formula>然而，與SESAM相反，在本實施例中不使用DPC。因此線性 預編碼器可以完全消除多用戶干擾，至少基于由預編碼信息發(fā)生器 140產(chǎn)生的預編碼信息減小多用戶干擾。給定一組用戶{《),...# )}，可 以用下面的方法確定預編碼器或預編碼信息。由于可以在算法的每一另一用戶而被減小，可以在連續(xù)分配的 每個步驟中執(zhí)行這種確定。將有效MISO信道《W^,""，《0^"(0歸入一個有效信道矩陣用于迫零的有效預編碼器T^，即，由預編碼信息發(fā)生器140產(chǎn) 生的預編碼信息，可由下式給出//,^是有效信道矩陣//,,#的偽逆，即，A>#^;# = /，并且八,是對角縮放矩陣，從而7^的每一列具有范數(shù)1。因此a,的第j個對角元素是^i^的第j列的范數(shù)的逆。注意，可以使用表示MIMO無線電信道的MIMO無線電信道矩陣的Frobenius范數(shù)，或有效MIMO無線電信道矩陣的偽逆的Frobenius范數(shù)的倒數(shù)作為發(fā)射容量測量。然后可以 由7;,#中相應于分配給用戶k的數(shù)據(jù)流的列給出預編碼器rA的列。在建立乘積顯,.tf1！, =4之后，；f艮明顯MIMO系統(tǒng),皮分解為i個無干擾的標量子信道，其中a,包含相應的信道增益。假設具有單位方差的加性白高斯噪聲，在步驟i以例如總計速率評估器評估的總計速率可被計算為及—4，0g2(l + "v《砂)/，1其中代表a,的第j個對角線。以功率約束Z:=1 s &根據(jù)注水原理確定功率";),，參見M.T. Cover和J.A. Thomas發(fā)表的Elements of Information Theory, John Wiley & Sons, 1991。隨著每步 迫零約束數(shù)目的增加，所有信道增益從一步到下一步減弱，即，=、G),'-l 一 A/^U),'， 力"> 0出于這個原因，在某些實施例中，在每一步檢查增加另一個用戶 是否仍然導致總計速率增加。如果不是，實施例的方法可以終止，并且可以再去除最后步驟增加的用戶，即，由選擇器120從發(fā)射中解除選擇。當,、Ma時方法終止，至于,、Mn，偽逆Z/^根本不存在。由于連續(xù)屬性和線性迫零，本實施例中的方法可被在下面命名為"線性連續(xù)分配-LISA"。在給一個用戶分配多于一個數(shù)據(jù)流，即，對相同用戶利用多個空 間子信道的情況下，本實施例中的算法的性能可以略微提高。在發(fā)射 器處可能不會完全抑制掉這些數(shù)據(jù)流之間的干擾，這是由于接收器可 以支持發(fā)射器消除用戶內(nèi)部干擾?？紤]例如第二和第三數(shù)據(jù)流被分配 給相同用戶k，即，<2) = <3)4的情況。在迫零約束下最大化用戶的速率的問題可被寫為《-argmaxlog.(1.5)".e 111111{議豕(1)及豕(0,,,,,<4)及^4)""，《'")丑柳}原始接收濾波器^(2)和 3)包括在(1.5)中，以便確保與其他用戶的數(shù)據(jù)流的正交性。然后以屬于該矩陣的最強奇異值的右奇異矢量 給出最優(yōu)發(fā)射濾波器及煤,其中P代表投射在式(1.5)定義的零空間內(nèi)的投射矩陣。相應地， 以A^的兩個左奇異矢量和初始應用的接收濾波器的乘積給出接收 器。整個方法被總結為用于用戶選擇方法的如下實施例4 K=[ ], r,[,v*，丑^ =[],《- jr， / -!,及鵬,0 - oCHOid氣,!^0')，",，抄,}- arg max K^J^iX《，L fir^"-l， p好P = J碼 好fo忠/ =2! 七o 乂《^ do 鵬逸f o.rk,""，^你wateirfilling (4，^他""，^,)認>及跳M ^1^11^糊,柳議,〗 f = !' + 1,=- 沖—i)《.f—，)咖實施例可被容易地擴展到正交頻分多路復用(OFDM)系統(tǒng)?？?以在每個載波上并行運行用戶分配，對于終止測試，出于簡化的原因， 可以假設所有載波上的統(tǒng)一功率分配。然后可以通過所有作為結果的 標量子信道上的注水進行最終的功率分配。首先，在實施例中，可以通過用戶預先選擇方法減小用戶選擇處 理的復雜度，參見將被在本申請?zhí)峤恢蠊嫉暮蠊_的歐洲專利申請07004388.0-1249。這可以通過以較簡單的準則排除某些可能不展現(xiàn) 出最大主奇異值的用戶，避免每個步驟中對于所有用戶在(1.4)中所 必需的奇異值分解(SVD)的計算。雖然必須在每個步驟中僅為一個 用戶而不是如在G. Dimi6和N.D. Sidoropoulos發(fā)表的On Downlink Beamforming with Greedy User Selection, IEEE Transactions on Signal Processing, 53(10): 3857-3868， 2005年10月，和J. Wang， D丄. Love和M. Zoltowski發(fā)表的User Selection for MIMO Broadcast Channel with Sequential Water-Filling, In Proc. of 44th Annual Allerton Conf. on Communications, Control, and Computing, 2006中 那樣為全部用戶計算偽逆//;，矩陣求逆的計算仍然構成巨大的計算負擔。然而，實施例可以利用這樣的事實，即，應用用于SESAM的預 編碼器，可以為(1.3)中的投射計算該預編碼器，無論如何導致下三角矩陣。這是由于采用SESAM，僅由線性預編碼器抑制針對后一步 驟中分配的數(shù)據(jù)流的干擾，當以有效預編碼矩陣C# = .,]乘以有效信道矩陣時，導致下三角矩陣A，即，可以才艮據(jù)及i^=K.《《1 sk餘'"4)k—1分解。注意由于C是規(guī)格化正交的，可以僅從ZT計算八,。另外，如工 Wang, D. L. Love和M. Zoltowski提議的，可以如下從以前步驟中所 需的矩陣d遞歸地計算<formula>formula see original document page 26</formula>其中，/f包含矩陣丄,的第i行開頭的i-l個元素，并且/,,,是丄,的 對角線的第i個元素，即將這些簡化考慮在內(nèi)，并且假設對于執(zhí)行上述方法的實施例，可 以為最大數(shù)目Mn個數(shù)據(jù)流服務，以所需浮點操作的數(shù)目計數(shù)的用于 確定預編碼矢量和終止測試的總計算復雜度具有0(2M。的數(shù)量級，其中一個浮點操作相應于一個復數(shù)加法或乘法。為了評估實施例的性能，參考從G. Bauch， J. Bach Andersen, C. Guthy， M. Herdin， J. Nielsen, P. Tejera, W. Utschick，和J.A. Nossek 發(fā)表的Multiuser MIMO Channel Measurements and Performance ina Large Office Environment, In Proc. of IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2007 (和其 中的參考文獻)中描述的測量活動中獲得的信道。其中考慮了大辦公室環(huán)境中的室內(nèi)場景。接入點是具有M^^4個發(fā)射天線的統(tǒng)一線性陣列(ULA)。如G. Bauch等的文獻中，存在K-10個活動用戶，每個用戶配 備有似^=2個天線。帶寬等于lOOMHz，并且采用具有1024個副載波的OFDM。圖7給出了示出總計數(shù)據(jù)速率相對于信噪比(SNR)的 視圖。圖7展示了在如上所述的系統(tǒng)中可以獲得的總計速率。為了比 較，還給出了由帶有指向右邊的三角記號的虛線指示的正交頻分多路 訪問(OFDMA)的性能，其中一個載波被實現(xiàn)該載波上最大總計速 率的用戶占據(jù)。當為最優(yōu)用戶選擇執(zhí)行詳盡搜索時，利用塊對角化可 實現(xiàn)的最大速率被標記為"BD邊界"，并且被以帶有星號的虛線指示。 "SUS"指T. Yoo和A. Goldsmith發(fā)表的On the Optimality of Multiantenna Broadcast Scheduling Using Zero-Forcing Beamforming, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 24(3): 528-541， 2006年3月中的半正交用戶選擇，并且被以帶有菱形 記號的虛線指示。對于這些模擬，使用了《 = 0.3的排除因子。被稱為"順序注水，，的27J. Wang, D丄.Love和M. Zoltowski的User Selection for MIMO Broadcast Channel with Sequential Water-Filling, In Proc. of 44th Annual Allerton Conf. on Communications, Control, and Computing, 2006中的方法被標記為"S叫.WF"，并且被以具有圓形記號的虛線指 示。以具有叉號的虛線指示的最大可實現(xiàn)總計速率被以"Sato邊界，，代 表，而它僅在應用完美DPC時才能被實現(xiàn)。另外在圖7中，以具有 指向下的三角形記號的虛線指示可由DPC的實際實現(xiàn)，即， Tomlinson-Harashima預編碼(THP )獲得的總計速率。出于簡單的 原因，取代THP曲線的最優(yōu)迭代注水使用了 SESAM，其僅引入可忽 略的誤差。
這個曲線和最優(yōu)值之間的差異是由于U. Erez， S. Shamai，和R. Zamir 的 Capacity and Lattice Strategies for Canceling Known Interference, IEEE Transactions on Information Theory, 51: 3820-3833， 2005年11月中的THP的整形損失。被標記為LISA并且 以具有星號的實線指示的本實施例示出了與順序注水類似并且明顯 優(yōu)于其他線性方法的性能。另外，與最大總計容量的差較小，并且可 以實現(xiàn)比THP好的總計速率。
雖然順序注水和LISA，即本實施例，幾乎導致相同的總計速率， LISA復雜度較小。圖8示出了以順序注水、LISA和OFDMA的浮點 運算數(shù)目計量的估計的計算復雜度。對于圖示的每個算法，以具有給 定參數(shù)的系統(tǒng)的柱狀圖畫出了最大復雜度，其中不考慮取決于所使用 信道實現(xiàn)的計算節(jié)省。對于LISA，意味著為每個用戶計算(1.3)中 的SVD并且不使用預先選擇，例如，參見將被在本申請的提交之后 公開的后公開的歐洲專利申請07004388.0-1249。對于順序注水，不應 用J. Wang, D丄.Love和M. Zoltowski的User Selection for MIMO Broadcast Channel with Sequential Water-Filling, In Proc. of 44th Annual Allerton Conf. on Communications, Control, and Computing, 2006中的定理1。
在圖8中還可見算法的不同部分對總復雜度的貢獻。"SVD"和"投射"指示(1.3 )中所需的SVD和投射的復雜度。在"用戶選擇"和"注 水"之下分別并入用戶選擇和功率分配的復雜度。對于"預選擇"，
07004388.0-1249的預選擇方法的復雜度。
"預編碼和測試"包含計算發(fā)射濾波器和測試總計容量是否從一 個步驟到下一個步驟減小所必需的操作。因此順序注水最復雜的部分 是用戶選擇，這是由于必須在每步中為每個結果MISO信道計算總計 速率的增量，以確定導致總計速率的最大增量的用戶。另外，關于最 大復雜度和關于信道相關復雜度，LISA的復雜度比順序注水小得多。 對于所分析的測量場景，LISA的復雜度比順序注水小大約60% 。
實現(xiàn)多輸入多輸出(MIMO )廣播信道的最大總計容量的常規(guī)概 念需要發(fā)射器處的非線性臟紙編碼(DPC)。近似最優(yōu)地執(zhí)行實際的 DPC實現(xiàn)在計算上是昂貴的。因此，實施例可以提供以線性預編碼技 術最小化或完全抑制用戶間干擾的線性方法。實施例可以建立對DPC 的有效替換方案。通過考慮線性迫零約束，數(shù)據(jù)流到用戶的分配成為 一個組合優(yōu)化問題，并且大部分現(xiàn)有技術的方法需要詳盡搜索尋找到 最優(yōu)解。
實施例可以分別向用戶或空間子信道連續(xù)分配數(shù)據(jù)流，并且通過 在發(fā)射器處采用DPC確定相應的接收濾波器。然而在分配之后，在 實施例中可以在發(fā)射器處應用線性迫零束成型器。與最好的現(xiàn)有技術 的迫零算法相比，實施例的性能可以保持在相同級別，而復雜度可被 極大地減小。
取決于本發(fā)明性方法的某些實現(xiàn)要求，這些發(fā)明性方法可被以硬 件或軟件實現(xiàn)?？梢允褂脭?shù)字存儲介質(zhì)，特別地，其上存儲了電可讀 控制信號的盤、DVD、閃存或CD執(zhí)行該實現(xiàn)，電可讀控制信號與可 編程計算機系統(tǒng)協(xié)同操作，從而執(zhí)行這些發(fā)明性方法。因此一般地， 本發(fā)明是具有程序代碼的機器可讀載體，當計算機程序產(chǎn)品在計算機 或處理器上運行時，這些程序代碼可以操作以便執(zhí)行這些發(fā)明性方 法。換言之，這些發(fā)明性方法因此是具有程序代碼的計算機程序，當計算機程序產(chǎn)品在計算機或處理器上運行時，這些程序代碼用于執(zhí)行 這些發(fā)明性方法中的至少一個。
附圖標記
10第一通信設備
20第二通信設備
30第三通信設備
40第一MIMO無線電信道
42多個空間子信道
44第一空間子信道
50第二MIMO無線電信道
55經(jīng)處理的第二MIMO無線電信道
57第二空間子信道
100空間子信道選擇和預編碼裝置
110 MIMO無線電信道分解器
120選擇器
130 MIMO無線電信道處理器
140預編碼信息發(fā)生器
200基站
205移動站
210移動站
215移動站
220移動站
300開始
305選擇
310比較
315去除并停止
30
權利要求
1.一種用于在第一通信設備(10)中操作的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，該第一通信設備(10)適于使用多輸入多輸出MIMO無線電信道(40；50)與第二通信設備(20)和第三通信設備(30)通信，具有至少一個空間子信道(42)的第一MIMO無線電信道(40)在第一通信設備(10)和第二通信設備(20)之間延伸，具有至少一個空間子信道的第二MIMO無線電信道(50)在第一通信設備(10)和第三通信設備(30)之間延伸，其中第一MIMO無線電信道(40)或第二MIMO無線電信道(50)中的一個具有至少兩個空間子信道，該空間子信道選擇和預編碼裝置(100)包括MIMO無線電信道分解器(110)，用于將第一MIMO無線電信道(40)和/或第二MIMO無線電信道(50)分解為多個空間子信道(42)，并且用于提供每個空間子信道的發(fā)射容量測量；選擇器(120)，用于基于來自多個空間子信道(42)的發(fā)射容量測量，選擇第一空間子信道(44)以用于發(fā)射，其中未被選擇器(120)選擇的其他空間子信道是未被選擇的空間子信道；MIMO無線電信道處理器(130)，用于基于第一空間子信道(44)，處理第一或第二MIMO無線電信道(40；50)，以獲得具有至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道的經(jīng)處理的MIMO無線電信道(55)，處理方式為使得由所述至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道引起的第一空間子信道(44)上的可能干擾被減小或消除；其中所述選擇器(120)適于選擇經(jīng)處理的MIMO無線電信道(55)的未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道作為第二空間子信道(57)以用于發(fā)射；和預編碼信息發(fā)生器(140)，用于以由第一空間子信道(44)引起的第二空間子信道(57)上的干擾被減小或消除的方式，產(chǎn)生用于第一空間子信道(44)的預編碼信息。
2. 如權利要求1的空間子信道選擇和預編碼裝置(100),其中 所述MIMO無線電信道分解器(110)適于提供每個未被選擇的經(jīng)處 理的空間子信道的發(fā)射容量測量。
3. 如權利要求2的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其中 所述第一 MIMO無線電信道(40)和第二MIMO無線電信道(50) 包括多個空間子信道，并且選擇器(120)適于基于經(jīng)處理的空間子 信道的發(fā)射容量測量選擇第二空間子信道。
4. 如權利要求1到3之一的空間子信道選擇和預編碼裝置 (100),其中所述選擇器(120)適于選擇發(fā)射容量測量高于所述多個空間子信道中的空間子信道或經(jīng)處理的空間子信道的最低發(fā)射容 量測量的空間子信道作為第 一或第二空間子信道以用于發(fā)射。
5. 如權利要求4的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其中 所述選擇器(120)適于選擇發(fā)射容量測量是所述多個空間子信道或 經(jīng)處理的空間子信道中的最高發(fā)射容量測量的空間子信道作為第一 或第二空間子信道以用于發(fā)射。
6. 如權利要求1到5之一的空間子信道選擇和預編碼裝置 (100),其中所述選擇器(120)適于為每個用戶選擇一個空間子信道。
7. 如權利要求1到6之一的空間子信道選擇和預編碼裝置 (100)，還包括總計容量評估器，用于基于第一空間子信道(44)評估MIMO無線 信道上的第一總計容量測量，并且用于基于第一 和第二空間子信道(44; 57)評估MIMO無線電信道上的第二總計 容量測量。
8. 如權利要求7的空間子信道選擇和預編碼裝置(100),其中 所述選擇器(120)適于指示當?shù)诙傆嬋萘繙y量與第一總計容量測 量相比，所述MIMO無線電信道上的總計容量較低時，解除選擇用 于發(fā)射的所述第二空間子信道(57)。
9. 如權利要求1到8之一的空間子信道選擇和預編碼裝置 (100)，其中所述MIMO無線電信道分解器(110)適于通過利用對表示所述MIMO無線電信道的MIMO無線電信道矩陣的奇異值分 解或特征值分析，分解MIMO無線電信道。
10. 如權利要求9的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其 中所述MIMO無線電信道分解器(110)適于提供奇異值或特征值作 為發(fā)射容量測量。
11. 如權利要求10的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其 中所述選擇器(120)適于基于所述多個空間子信道的最大奇異值或 特征值選擇第一空間子信道(44)。
12. 如權利要求9到11之一的空間子信道選擇和預編碼裝置 (100)，其中所述MIMO無線電信道處理器(130)適于通過基于所述第一空間子信道(44)的MIMO無線電信道，將未被選擇的用 戶的MIMO無線電信道投射到子空間，來獲得經(jīng)處理的第二 MIMO 無線電信道(55)。
13. 如權利要求12的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其 中所述子空間是零空間。
14. 如權利要求1到13之一的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其中所述預編碼信息發(fā)生器(140)適于產(chǎn)生按照線性預編 碼操作的線性預編碼信息。
15. 如權利要求14的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其 中所述預編碼信息發(fā)生器(140)適于產(chǎn)生用于束成型濾波器的系數(shù)。
16. 如權利要求15的空間子信道選擇和預編碼裝置(100)，其 中所述預編碼信息發(fā)生器(140)適于關于第二空間子信道(57)產(chǎn) 生用于迫零束成型濾波器的系數(shù)。
17. 如權利要求7到16之一的空間子信道選擇和預編碼裝置 (100)，其中所述總計容量評估器適于基于第二空間子信道(57)和預先編碼的第一空間子信道(44)評估第二總計容量測量。
18. —種用于選擇和預編碼用于在第一通信設備(10)中操作的 空間子信道的方法，第一通信設備(10)使用多輸入多輸出MIMO 無線電信道(40; 50)與第二通信設備(20)和第三通信設備(30) 通信，具有至少一個空間子信道(42 )的第一 MIMO無線電信道(40 ) 在第一通信設備(10)和第二通信設備(20)之間延伸，具有至少一 個空間子信道的第二MIMO無線電信道(50)在第一通信設備(10) 和第三通信i殳備(30)之間延伸，其中第一 MIMO無線電信道(40) 或第二 MIMO無線電信道(50)中的一個具有至少兩個空間子信道， 該方法包括步驟將第一MIMO無線電信道(40)分解為多個空間子信道(42); 提供每個空間子信道的發(fā)射容量測量；基于來自所述多個空間子信道(42)的發(fā)射容量測量，選擇第一 空間子信道(44)以用于發(fā)射，其中未被選擇的其他空間子信道是未 被選擇的空間子信道；基于第一空間子信道(44)，處理第二MIMO無線電信道(50)，以獲得具有至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道的經(jīng)處理的第二 MIMO無線電信道(55)，處理方式為使得由所述至少一個未 被選擇的經(jīng)處理的空間子信道引起的第一空間子信道(44)上的可能 干擾被減小或消除；選擇經(jīng)處理的MIMO無線電信道(55)的未被選擇的經(jīng)處理的 第二空間子信道作為第二空間子信道(57)以用于發(fā)射；和以由第一空間子信道(44)引起的第二空間子信道(57)上的干 擾被減小或消除的方式，產(chǎn)生用于第一空間子信道(44)的預編碼信
19. 一種具有程序代碼的計算機程序，當所述程序代碼在處理器 上運行時用于執(zhí)行權利要求18的方法。
全文摘要
一種在第一通信設備中操作的空間子信道選擇和預編碼裝置，包括MIMO無線電信道分解器，將第一和/或第二MIMO無線電信道分解為多個空間子信道，并且提供每個空間子信道的發(fā)射容量測量；選擇器，基于來自多個空間子信道的發(fā)射容量測量，選擇第一空間子信道以用于發(fā)射；MIMO無線電信道處理器，基于第一空間子信道，以由至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道引起的第一空間子信道上的可能干擾被減小或消除的方式處理第一或第二MIMO無線電信道，以獲得具有所述至少一個未被選擇的經(jīng)處理的空間子信道的經(jīng)處理的MIMO無線電信道；和預編碼信息發(fā)生器，以由第一空間子信道引起的第二空間子信道上的干擾被減小或消除的方式，產(chǎn)生第一空間子信道的預編碼信息。
文檔編號H04L1/06GK101599787SQ200910203859
公開日2009年12月9日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權日2008年5月20日
發(fā)明者C·古特, G·迪特爾, J·A·諾塞克, P·特杰羅, W·烏齊克 申請人:株式會社Ntt都科摩