通過共享無線資源向多個(gè)目的地同時(shí)發(fā)送信息的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】通過共享無線資源向多個(gè)目的地同時(shí)發(fā)送信息的方法和 設(shè)備
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請是優(yōu)先權(quán)日為2007年4月23日、國際申請日為2008年4月18日、國際申 請?zhí)枮镻CT/US2008/005007、中國專利申請?zhí)枮?00880012919. 5的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0003] 多輸入多輸出（Mnro)鏈路指的是在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處具有多根天線的通信系 統(tǒng)。Mnro鏈路是一種針對(duì)給定帶寬和功率預(yù)算來提高無線鏈路的鏈路容量的已知有效方 式。通過形成共享公共無線頻率資源的多個(gè)空間信道或特征模來得到容量的增大。
[0004] 多天線系統(tǒng)可以提供許多優(yōu)點(diǎn)，包括空間分集、空間復(fù)用、以及波束成形。空間分 集指的是對(duì)包含相同發(fā)送信息（即，相同的發(fā)送數(shù)據(jù)）的獨(dú)立接收采樣進(jìn)行收集的能力。通 過將不同的獨(dú)立接收采樣進(jìn)行組合，可以減小信道衰落的效應(yīng)。
[0005] 在空間復(fù)用中，在多個(gè)空間信道中的每個(gè)空間信道上發(fā)送不同的數(shù)據(jù)。這些空間 信道可以通向單個(gè)用戶以提高用戶的峰值速率，或者每個(gè)信道可以通向多個(gè)用戶。波束成 形是向多個(gè)用戶發(fā)送空間復(fù)用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠?。在波束成形中，將發(fā)射機(jī)天線陣列處天 線的相位和幅度進(jìn)行電子加權(quán)，以創(chuàng)建虛擬波束?？梢詫?duì)波束進(jìn)行調(diào)整，以便將波束的接收 功率針對(duì)目的用戶最大化，而對(duì)其他用戶最小化。
[0006] 具有M根發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)與各具有N根接收天線的多個(gè)接收機(jī)之間的傳輸信道 被稱為MHTO廣播信道（BC)。可以使用被稱為臟紙編碼（DPC)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)MMO-BC的容 量區(qū)域。在 Weingarten 等人在 IEEE Trans. Information Theory 中的 "Capacity region of the ΜΙΜΟ broadcast channel"中公開了傳統(tǒng)的DPC算法。公知的DPC是一種復(fù)雜度非 常高并且很難實(shí)現(xiàn)的非線性技術(shù)。
[0007] 作為與DPC相比較為簡單的替代技術(shù)，基于迫零（ZF)波束成形的一類線性體系結(jié) 構(gòu)可以用于實(shí)現(xiàn)接近最優(yōu)的性能。在Yoo等人的"On the Optimality of Multiantenna Broadcast Scheduling Using Zero-forcing Beamforming，'，IEEE J. Select. Areas Comm ?，vol. 24, no. 3, pp. 528-541，Mar. 2006 ;Viswanathan等人的"Downlink Capacity Evaluat ion of Cellular Networks with Known-Interference Cancellation,'，IEEE J. Select. Areas Comm.，vol. 24, no. 5, pp. 802-811，June 2003 ;以及 Spencer 等人的 "Zero-frocing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels,'，IEEE Trans. On Signal Processing, vol. 52, no. 2, pp. 461-471，F(xiàn)eb. 2004 中，公開了傳統(tǒng)的 ZF波 束成形技術(shù)。
[0008] 這些傳統(tǒng)的ZF波束成形體系結(jié)構(gòu)是使用傳統(tǒng)編碼（例如，turbo碼）以及線性波 束成形來實(shí)現(xiàn)的，其中在發(fā)射機(jī)處利用對(duì)信道狀態(tài)信息（CSI，更具體地，相位和幅度）的知 識(shí)來計(jì)算所述線性波束成形。例如，如果多個(gè)接收機(jī)中的每個(gè)接收機(jī)僅具有單一接收天線 并且發(fā)射機(jī)具有多根發(fā)射天線，則發(fā)射機(jī)可以使用多根發(fā)射天線中的每一根天線來向多個(gè) 接收機(jī)中的每個(gè)接收機(jī)發(fā)送單一波束。在該示例中，可以對(duì)每個(gè)波束或天線進(jìn)行加權(quán)，使得 在除了信號(hào)的目的接收機(jī)以外的其他接收機(jī)的方向上強(qiáng)迫為空（零）。即，例如可以對(duì)每個(gè) 波束進(jìn)行加權(quán)，使得接收機(jī)受到減小的波束間干擾。
[0009] M頂O-BC的一種特殊情況是具有N根天線的單個(gè)接收機(jī)的情況。在這種情況下，如 果發(fā)射機(jī)具有MMO信道的知識(shí)，則發(fā)射機(jī)可以計(jì)算奇異值分解（SVD)并使用SVD的右酉矩 陣來形成針對(duì)每個(gè)空間信道或特征模的波束。由于接收機(jī)也具有CSI的知識(shí)，所以接收機(jī) 還可以計(jì)算SVD，并在接收發(fā)送信號(hào)時(shí)使用左酉矩陣。傳統(tǒng)地，使用酉矩陣來發(fā)送和接收空 間信道，以實(shí)現(xiàn)相互正交性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 示例實(shí)施例提供了一種以被稱作多用戶特征模傳輸（MET)的迫零波束成形為基 礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，源基于與一個(gè)或更多個(gè)接收機(jī)（也稱作用戶） 中的每個(gè)接收機(jī)相關(guān)聯(lián)的多輸入多輸出（Mnro)信道的信道信息，來向所述一個(gè)或更多個(gè) 接收機(jī)發(fā)送一個(gè)或更多個(gè)空間復(fù)用的數(shù)據(jù)流。
[0011] 源處的天線陣列可以包括M(其中M彡1)根天線，每個(gè)接收機(jī)可以包括相應(yīng)的天 線陣列，而每個(gè)天線陣列可以具有N根天線（其中N多1)。每個(gè)接收機(jī)處的天線陣列可以 具有相同或不同數(shù)目的天線。
[0012] 發(fā)射機(jī)可以使用MMO信道的發(fā)射機(jī)處的信道狀態(tài)信息（CSI，例如，相位和幅度） 來選擇用戶以進(jìn)行發(fā)送，將一個(gè)或更多個(gè)空間信道分配給所選擇的接收機(jī)，和/或?qū)l(fā)送 功率分配至多個(gè)空間信道上。根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，可以以靈活的方式向多個(gè)接收機(jī) 分配空間信道資源或空間信道，以提高和/或優(yōu)化在給定傳輸時(shí)間間隔（TTI)期間的一個(gè) 或更多個(gè)給定性能度量。示例實(shí)施例可以提高空間復(fù)用階數(shù)和/或產(chǎn)生更高的發(fā)射機(jī)吞吐 量。具體地，例如，對(duì)于基于源（或發(fā)射）天線和接收機(jī)天線的數(shù)目而確定的、給定數(shù)目的可 用空間信道，可以在多個(gè)用戶間分配這些信道，以提高和/或優(yōu)化一個(gè)或更多個(gè)性能度量。
[0013] 如果接收機(jī)和空間信道的數(shù)目相對(duì)較大，則不同分配的總數(shù)將相對(duì)較大。根據(jù)示 例實(shí)施例的MET技術(shù)使用相對(duì)簡單的算法來向用戶分配空間信道。
[0014] 所分配的空間信道可以與分配給其他用戶的空間信道相互正交。根據(jù)修改的SVD 來發(fā)送為給定用戶分配的多個(gè)空間信道。
[0015] 根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，可以在多個(gè)空間信道上向用戶集合中的每個(gè)用戶同時(shí) 發(fā)送數(shù)據(jù)，所述多個(gè)空間信道在第一傳輸時(shí)間間隔（TTI)期間使用公共的時(shí)間和頻率資 源。所述多個(gè)空間信道可以是通過對(duì)與空間信道相關(guān)聯(lián)的每根發(fā)射天線的相位和幅度進(jìn)行 電子加權(quán)而形成的用戶專用波束。可以形成用戶專用波束，以便減小每個(gè)用戶所接收的波 束間干擾?？梢栽谥辽僖粋€(gè)相應(yīng)的空間信道上將數(shù)據(jù)發(fā)送至每個(gè)用戶。
[0016] 根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，用戶集合可以至少包括第一用戶，可以基于信道信息 和至少一個(gè)服務(wù)質(zhì)量度量來產(chǎn)生要發(fā)送至所述第一用戶的至少一個(gè)波束成形的數(shù)據(jù)流。所 述信道信息和服務(wù)質(zhì)量度量可以與所述第一用戶相關(guān)聯(lián)，所述至少一個(gè)波束成形的數(shù)據(jù)流 中的每一個(gè)可以包括針對(duì)第一用戶的數(shù)據(jù)的至少一部分。
[0017] 根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，可以將數(shù)據(jù)流解復(fù)用為要發(fā)送至第一用戶的至少一個(gè) 數(shù)據(jù)子流，可以對(duì)所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)子流進(jìn)行處理以產(chǎn)生所述至少一個(gè)波束成形的數(shù)據(jù) 流?？梢詫⑺鰯?shù)據(jù)流解復(fù)用到至少一個(gè)頻帶?？梢詫?duì)所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)子流進(jìn)行調(diào)制以 產(chǎn)生至少一個(gè)調(diào)制子流，并且可以對(duì)所述至少一個(gè)調(diào)制子流進(jìn)行波束成形以產(chǎn)生所述至少 一個(gè)波束成形的數(shù)據(jù)流。
[0018] 可以在多根天線間分發(fā)所述至少一個(gè)波束成形的數(shù)據(jù)流，對(duì)于多根天線中的每根 天線，可以將所述至少一個(gè)波束成形的數(shù)據(jù)流與在所述多根天線間分發(fā)的至少一個(gè)其他波 束成形的數(shù)據(jù)流進(jìn)行組合。所述至少一個(gè)其他波束成形的數(shù)據(jù)流可以與另一用戶相關(guān)聯(lián)。
[0019] 根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，可以基于至少一個(gè)性能度量來選擇用戶集合以及用于 向用戶集合中的每個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的至少一個(gè)空間信道。所述用戶集合可以從請求服務(wù)的 多個(gè)用戶中選擇。
[0020] 根據(jù)至少一個(gè)其他示例實(shí)施例，可以基于與第一用戶集合中的每個(gè)用戶相關(guān)聯(lián)的 信道信息和至少一個(gè)服務(wù)質(zhì)量度量，來選擇第一用戶集合以及與第一用戶集合中的每個(gè)用 戶相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第一空間信道?？梢栽诘谝粫r(shí)間間隔期間使用公共的時(shí)間和頻率資源 向第一用戶集合中的每個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。可以使用貪婪算法來選擇所述第一用戶集合 以及與每個(gè)用戶相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第一空間信道。
[0021] 根據(jù)至少一些示例實(shí)施例，可以基于與第二用戶集合中的每個(gè)用戶相關(guān)聯(lián)的信道 信息和至少一個(gè)服務(wù)質(zhì)量度量來選擇第二用戶集合以及與所述第二用戶集合中的每個(gè)用 戶相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第二空間信道?？梢栽诘诙r(shí)間間隔期間向所述第二用戶集合中的每 個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。第一用戶集合中的用戶可以與第二用戶集合中的用戶不同，和/或 所述至少一個(gè)第一空間信道可以與所述至少一個(gè)第二空間信