專利名稱：在多天線無線通信系統(tǒng)的下行鏈路中調(diào)度多用戶傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電信領(lǐng)域，更M地，涉U艦信領(lǐng)域。
技術(shù)背景無線通信系統(tǒng)或移動(dòng)通信系統(tǒng)典型為無線通信設(shè)備的不同用戶或客戶4€供不同類型的服務(wù)。無線通信系統(tǒng)逸常包括一個(gè)或多個(gè)基站(BS)，其與移動(dòng)臺(tái) (MS)建立無^t信絲。_1*^皮稱為接入《。絲(BS)與移動(dòng)臺(tái)(MS) 之間的無線i^言^^可以4吏用移動(dòng)臺(tái)JJ^站的上^ft^^和反方向的下行銀洛。
利用上^ft^^和下^^洛，在移動(dòng)臺(tái)和J^之間通過^^I諸如射頻(RF) 信號(hào)的適當(dāng)?shù)臒o線通信媒介的空中接口，傳輸控制信息和用戶信息。為了建立 一個(gè)連接或會(huì)話的無線通信,，該M典型地包括發(fā)i^^l^M信號(hào)的無 線收發(fā)器。在上^^洛，在彭占通過空中接口接收信令信息和用戶信息。在下^^洛，Aj^在指定的射頻信iUiii過空中接口來發(fā)射信令信息和用戶信息。 例如，來自具有多重天線N,的基站的無線通信系統(tǒng)的下^M^可以服務(wù)于通常竟4^目同無錢^it信資源的多個(gè)用戶K。用戶終端，^#動(dòng)臺(tái)，包^-個(gè)接 ^!t^或多重接JliL^。使用用戶信道，通過下^#^在例如^1為T的時(shí)隙 中進(jìn)行4站至MS的傳輸。不同用戶信道可以在一個(gè)時(shí)隙中保持不變， 一個(gè)時(shí)隙到另一個(gè)時(shí)隙時(shí)可以變化。在基帶復(fù)lfc^示中，第K個(gè)用戶(k=l...K) 的接收信號(hào)為h(") = /^(")x(") + v4(") (1),其中，a("):1xT為接收信號(hào)， /^(n):lxNt為時(shí)隙n的第k個(gè)用戶信道，x("):7V, xr為基站的發(fā)送信號(hào)， {Vi("):lxr}M為具有CiV(0,a2/》分布的復(fù)數(shù)隨機(jī)向量的一個(gè)序列。發(fā)送功率固定為尸(￡(||4")||2) = 77>)，以P= ^表示4辨比(SNR)。 I I是指Frobenius范數(shù)。
勤占在一給定時(shí)間服務(wù)于單個(gè)用戶。但是，當(dāng)服務(wù)于多個(gè)用戶時(shí)，^i^占可 以調(diào)M不同用戶的傳輸以便優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。為了最大化無線通信 系統(tǒng)的容量，勤占可以^^j最佳瞬時(shí)信道向用戶進(jìn)行發(fā)送。但是，這種解決方案可f^^f呆證用戶之間資源分配的公平性，而且，基于增加的;^^減小的 吞吐率，該解決方案可能導(dǎo)致為低移動(dòng)性的用戶和/或與^相對(duì)i^E巨離的用 戶提供差的服務(wù)質(zhì)量。
對(duì)于具有單個(gè)發(fā)射頑的絲，提4^H^和期望的服^輸?shù)囊环N方法包
含均衡^H^調(diào)度(PFS， Proportional Fair Scheduling )。在7^時(shí)隙的^^定的最
Am^束下，為了保證用戶間資源分配的公平，基于PFs的調(diào)度算';^f吏用在 M上的單個(gè)發(fā)射天線。在該算法中，基于從用戶終端例如移動(dòng)臺(tái)送往基站的 反饋，每個(gè)用戶具有所請(qǐng)求的數(shù)^4率/ 々)。該調(diào)度算法決定在所有活動(dòng)用戶
當(dāng)中以最大的，向用戶r傳輸，其中r^r"g脂xM^ (2)， 7 為平均 吞吐率，凈iC^新為以下7^式<formula>formula see original document page 5</formula>其中A (")基于^ iJ^收的信ilA饋。
考慮到1^可以#所有用戶的即時(shí)信道的完整消息，以M慮到高斯輸
A^強(qiáng)大編碼，絲可iillJ由i 4(")-ln2(l + HW")「)給出的信^^量，其中l(wèi) l是 指復(fù)數(shù)#*的范數(shù)。盡管基于PFS的調(diào)度算法固有^^l戶信itA夠平穩(wěn)的 進(jìn)行變化，當(dāng)從一個(gè)時(shí)隙至下一時(shí)隙時(shí)，i "")大致相同，但當(dāng)處于信道波動(dòng)較
小的緩| 化的環(huán)嫂中時(shí)，基于PFS的調(diào)度算法變粥姚。
為了&ii性能，無^ii信系統(tǒng)可^^I多輸入/多輸出(MIMO)通信^^。 MEMO通信技#型^^)多^以高狄^_#^欠信號(hào)，增加無線網(wǎng)絡(luò)的 容量。例如，MEMO無線網(wǎng)絡(luò)可以在移動(dòng)終端和1^WM多個(gè)天線。為了使 MIMO無線網(wǎng)絡(luò)^^供高速率移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，M可以包括多重天線，在空間 處理中獲得增益。對(duì)于多天線方法，空間處理的一些特殊益處包括^^形成、
空間復(fù)用和空間分集的增益。即，多天線方法中的空間處理可以利用^i^Mt益， 包括p車列增益、分集增益、空間JJU增益和干^制增益。
多A^^^的^^)可被并a^線電接入網(wǎng)絡(luò)中，用于勤占j!1^才;l^脈 上，如具有多個(gè)頑的移動(dòng)臺(tái)。由于在絲多重頑的^^I可能涉及^^形成，
所以為單個(gè)天線設(shè)計(jì)的基于PFS的調(diào)度算法對(duì)于多個(gè)天線方法不適用。波束形
成的^^可實(shí)現(xiàn)MIMO無線網(wǎng)絡(luò)的定向傳輸。例如，；^rfL^形成^^多個(gè)^^ 一特定空間方向上集中波束火而利用陣列增益和干船中制增益。在單鮑洛情況 下，發(fā)射才一/或接^M^f言道信息的量釆用^加權(quán)，并能因jtb^得陣列 增益。在多用戶情況下，波束形成通iW不同用戶分配不同天對(duì)^U(Ui行空 間選擇，從而獲得干^^中制增益和多用戶分集增益。
為了提供高速數(shù)據(jù)傳輸， 一種^^形成方法對(duì)于具有多重發(fā)射M的1^
^fM才;L^i^形成(OB)。該才^^^形成^jil隨才;u^形成向量 來
人為提高信道動(dòng)態(tài)性。那么該接收信號(hào)具有h(") = &(")vK"》(")+ vt(")的形式， 其中l(wèi)卜(")l卜l。該序列w(")變化的足夠緩慢，使總的信道增益I&(")M;(")I從一個(gè)
時(shí)隙到下一時(shí)隙時(shí)大致^M^—致。應(yīng)用PFS，對(duì)于基于OB的調(diào)度算法，反饋
量化為l&("一l)w(打一1)1 ，并且對(duì)高斯輸入請(qǐng)求的數(shù)據(jù)速率可由
<formula>formula see original document page 6</formula>給出。
通過^^I多用戶分集增益，隨才X4^^^形艦常會(huì)增強(qiáng)性能。但是，在 某些情況下，這#-種基于OB的調(diào)度算法無法提^f樹性f辦益，而并非最 優(yōu)的處理將導(dǎo)致性能的損失。例如，當(dāng)基于OB的調(diào)度算法的使用相比于在基 站完妙曉信it^fW PFS的情況下，基于OB的調(diào)度算法對(duì)于任意一個(gè)w(")
提供相對(duì)較低的性能。即，增益<formula>formula see original document page 6</formula>時(shí)的最佳1K闊
^C^形成更低。尤其^TF^t量的用戶和/或相對(duì)小的最大^約束r。的情況 下，性能的不同變得明顯。
a^卜，基于OB的調(diào)度算法提出了可變波束，其減小了反饋的可靠性并降
低了無線通信系統(tǒng)的性能。最佳》狄形成的^U4ff線線通信系^^得最大可
能的增益。但是，該方法對(duì)信道狀^言息的反饋速*出了相對(duì)更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
下面介紹本發(fā)明的簡要M以提供對(duì)于本發(fā)明一些方面的^i^^。該概 述并不是本發(fā)明無遺漏的全面介紹。其意圖并不在于標(biāo)廿>^發(fā)明的關(guān)魄^、或重 要單元，或者描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目的在于以一種簡化的方式進(jìn)行介紹，
^L^^討論的M細(xì)節(jié)的前序。
本發(fā)明是為了^艮或至少減少之前所述的一個(gè)或多個(gè)問題的影響。
^^發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提^""種方法，用于在無^it信系統(tǒng)中控制從 與M相關(guān)的多個(gè)^通過下^"^向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用
戶進(jìn)行的,傳輸。該方法包括基于指示信道狀態(tài)的反饋信息來跟蹤與至少 一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶對(duì)應(yīng)的信道。該方法還包括基于^if艮蹤的多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的信 道為至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶調(diào)M向傳輸。


下面結(jié)合附圖參考以下描ii^J^本發(fā)明，其中相同的附圖才封W錫目同 的元件，其中
圖1示意性示出了能夠進(jìn)行多輸A/多輸出(MIMO)通信的無線通信系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括接入泉，如M,其可以4娥本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例調(diào)度^i^天 ^^的下4t^^上的多用戶傳輸；
圖2示奮性示出了絲^^多動(dòng)臺(tái)，絲包樹i^鵬器、調(diào)度器和^L^形 成器，移動(dòng)臺(tái)包M道估計(jì)器和檢測器，用于才鵬本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例控制在 MIMO信道中通過下^^^至多個(gè)用戶的#^傳輸；
圖3示意性示出了多用戶MEMO調(diào)度器，^fM^^本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例 的在時(shí)間、頻率和/或空間上的調(diào)度算法。
圖4例示了沖娥本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的程式化的表示法，用于在時(shí)空濾波
器中^^h:^4xjMt圖i所示的無m信系統(tǒng)中的，處的^L^形^c射進(jìn)
行優(yōu)化。
圖5例示了#^本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的程式化的表示法，用于實(shí)# 圖2所示的無線通信系統(tǒng)中控制從與勤占相關(guān)的多重^it過下^^^到達(dá)多 個(gè)用戶的4^傳輸?shù)姆椒ā?br> 圖6示出在單個(gè)發(fā)射^下^U傳統(tǒng)PFS算法、在多個(gè)發(fā)射i^下^^I機(jī) 會(huì)^L^形成和才娥本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶信iti^宗的優(yōu)化的多用戶MIMO調(diào) 度之間的性能增益的》汲。
圖7示出4娥本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的帶信iti^淙的優(yōu)化的多用戶MEMO 調(diào)度在不同反饋速率下的性能增益的^^。
雖然本發(fā)明允許不同的修^^^f戈形式，但是其中脅實(shí)施例已頓過附
圖中的示例的方式示出并在》bii行了詳細(xì)說明。但AJl理解，此JOt于M實(shí)
施例的描述并不限于將發(fā)明P艮制于^^Hf的M形式，而是相反，該發(fā)明涵蓋
落^5U'J要求PIL^絲和范圍之內(nèi)的所有修改形式、等同物^#^形式。 M實(shí)施方式
本發(fā)明的示例實(shí)施例描述如下。為了清M見，在該說明書中并不對(duì)實(shí)際
實(shí)施中的所有特;MP進(jìn)^彌述。當(dāng)然可以意識(shí)到，在任何一個(gè)目前實(shí)施例的開 發(fā)中，^i行大量的M實(shí)施決^iMi^開發(fā)者的特定目的，如符合系鄉(xiāng)^目關(guān) 和商ibf目關(guān)的p艮制，^4f從一個(gè)實(shí)施例變^JiJ另一個(gè)實(shí)施例。另夕卜，可以意識(shí) 到這種開發(fā)ii^呈可能復(fù)雜絲費(fèi)時(shí)間，但是對(duì)于受益于本發(fā)明爿^的內(nèi)容的本 領(lǐng)域才i^/v員來H常規(guī)的過程。
通常，提^"種方法和裝置，用于在無線通信系統(tǒng)中從與M相關(guān)的多重 天線至多個(gè)用戶的下行m上控制^M傳輸。該方法包括基于指示信道狀態(tài)的 反饋信息5M宗對(duì)應(yīng)于多個(gè)用戶中的每個(gè)用戶的信道。該方法還包括基于^i^^ 的信3i^調(diào)^j戶，以便向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)中的該用戶的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定向傳輸。這 樣，在高速率無線數(shù)據(jù)網(wǎng)中，>^占的多個(gè)天線開始的下^#^中，多用戶傳 輸可以凈皮調(diào)度。該多用戶調(diào)度^ I在接入泉的發(fā)射器處可得到的、量4^^^ 式的信道狀杏ft息^J^宗用戶信道，^H^最優(yōu)^^形^p;^最好的信道條 件下向(調(diào)度)多個(gè)用戶進(jìn)行發(fā)射 。這樣的帶信^艮蹤的多用戶調(diào)度可以最大 化多輸A/多輸出通信的系MJ:量?；诹縙^每個(gè)用戶看見的信道的^4率反 饋，可對(duì)不同用戶信iti^rt建。多用戶調(diào)JLh下^于這種重建目的，同時(shí) ^#在多個(gè)移動(dòng)臺(tái)處的接^結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，而在勤占只進(jìn)行少量修改。
參考圖1,示出了能夠進(jìn)行多輸A/多輸出(MIMO)通信的無線通信系統(tǒng) 100，包括第一和第二-^入泉(AP)，如第一和第二基站(BS) 105(l-k)，期峰本 發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例可以調(diào)度在與多^i環(huán)^目關(guān)的下行鮑洛110中的多用 戶傳輸。在該無線通信系統(tǒng)100中，第一和第二;S^105(l-k)通itiL線網(wǎng)絡(luò)如高 i!X^t據(jù)網(wǎng)120， ^^供與多個(gè)移動(dòng)臺(tái)(MS) U5(1-N)^J司的無線連接。
高ilX線數(shù)據(jù)網(wǎng)120，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可以^^H^T—個(gè)或多個(gè)期望的無線 電接入技^Ml協(xié)議。無線電接入技^ML協(xié)議的例子包括碼分多址(CDMA, cdma2000)協(xié)議、寬帶CDMA (W-CDMA)協(xié)議、通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS) 協(xié)議、移動(dòng)通信4^球系統(tǒng)(GSM)協(xié)議等。##^-~種期望一4、的網(wǎng)絡(luò)包括第
三代(3G)和第四代網(wǎng)絡(luò)(4G)來提供無線連接。才^l—種期望的調(diào)制方案， 包^f吏用在多個(gè)栽誠上傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)以獲得高數(shù)^l率的正，分ajf]
(OFDM)網(wǎng)^"和自^ai只網(wǎng)^^Ml:^^無線i^接。
第一基站105 (1)可以包括多重天線125 (l-m)，以和多個(gè)MS 115(l-N) 之間發(fā)W^收MIMO通信。第一基站105 (1)可以控制無線通信系統(tǒng)100 中通過下#^洛110對(duì)多個(gè)用戶的的 ,傳輸?；趤碜杂脩舻闹甘拘诺?狀態(tài)的反饋140 (l-N)信息，第一勤占105 (1)可以5^^J t應(yīng)于多個(gè)用戶中的 每個(gè)用戶的信道，如用戶信道135。第一基坫105 (1)可以基"f^m蹤的用戶 信道135調(diào)度用戶向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115(l-N)中的該用戶的移動(dòng)臺(tái)115 (1)進(jìn)行定 向傳輸。移動(dòng)臺(tái)115 (1)可以包括多重天線142 (l-N)，與第一基站150 (1) 間發(fā)4#*1丈MEMO通信。
為了向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115 (l-N)進(jìn)行RF傳輸，該第一基站105 (1)可以包 括發(fā)射器145。為了跟蹤用戶信道135，該發(fā)射器145還包M彭艮蹤器150。 該發(fā)射器145可以包括^C^形成器155，基"f^Ci^綠的用戶信道135產(chǎn)生用于定 向傳輸?shù)亩鄠€(gè)指示。該發(fā)射器145還可包^^度器160，以調(diào)度用戶向被選#^| 用戶的移動(dòng)臺(tái)115 (1)進(jìn)行定向傳輸。
與笫一絲105 (1)相關(guān)的多重^ 125 (l-m )，發(fā)射器WS可向被 調(diào)度用戶的移動(dòng)臺(tái)115 (1)發(fā)i^tM傳輸。該第一基站105 (1)可基于與被跟 蹤用戶信道135相關(guān)的反饋140 (1)信息的采樣的可用性(存在性)，使用被調(diào) 度的用戶的信道的估計(jì)的指示。
多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115 (l-N)中的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)U5可以估計(jì)相應(yīng)用戶信道的信道 增益。第一基站105 (1)可以在量^H饋形式的反饋信號(hào)中從多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115
(l-N)中的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)接收信道增益。通it^于反饋信息的目標(biāo)電平^制多 個(gè)移動(dòng)臺(tái)115 (l-N)中的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的反饋數(shù)^t率，反饋數(shù)^t率可^W氐 JiC^"種期望的^^l速率控制的速率。為了提供期望的速率反饋控制，該無 線通信系統(tǒng)100可^JI]自適應(yīng)反饋環(huán)。
盡管在圖1中示出了兩個(gè)絲105(l-k)， ^目關(guān)領(lǐng)域的"fit技權(quán)員得益 于本發(fā)明的^Hf內(nèi)容，應(yīng)理解可^^I期望數(shù)量的，K)5。有Ht^皮稱為接入泉的 第—第二， 105(l-k)的—個(gè)可提供與高4X^lt據(jù)網(wǎng)120內(nèi)的相關(guān)， 區(qū)域的連接。盡管在圖1中，該高i!X線數(shù)據(jù)網(wǎng)120包括第"-^第二M 105
(l-k)，樹目關(guān)領(lǐng)域的^1技批員應(yīng)理解，該高狄線數(shù)據(jù)網(wǎng)120的若干部 *于以包括硬件、軟件或其組合的任意多的方式來實(shí)施。高速無線線數(shù)據(jù)網(wǎng)已被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，因此，為了清楚起見，在此僅傾述與本發(fā)明相 關(guān)的高速無線線數(shù)據(jù)網(wǎng)120的方面。
移動(dòng)臺(tái)115 (1)可在絲105(l-k)的被稱為蜂窩的相互重疊的絲區(qū)域之 間移動(dòng)。但移動(dòng)臺(tái)115 (1)可同時(shí)與兩個(gè)或更多個(gè)蜂窩進(jìn)行通信，或在某些情 況下與同 一個(gè)蜂窩的兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行通信，即使自任意一個(gè)蜂窩的信號(hào)不夠強(qiáng) 來保持呼叫時(shí)，也允許呼叫繼續(xù)。移動(dòng)臺(tái)115(l-N)的例子可包括無線通信設(shè)備主機(jī)，其包括不限于使用無線通信系統(tǒng)100在高速無線線數(shù)據(jù)網(wǎng)120中運(yùn)行的 蜂窩電#個(gè)人數(shù)字助理(PDA )。移動(dòng)臺(tái)115的^例子可包括智能電話、文 本消息等。
在無無線通信系統(tǒng)100中，在第一絲105 (1) ^N多動(dòng)臺(tái)115 (1)之間傳輸 消息的移動(dòng)通信可以通過射頻(RF)在無,口 165上發(fā)生。根據(jù)一實(shí)施例， 下行鏈路向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115 (l-N)提供消息。該消息包括業(yè)務(wù)包和信令消 息。該移動(dòng)臺(tái)115 (1)可通過反向敏洛(未示出)向第一基站105 (1)發(fā)送消
在第一勤占105 (1)處的信道跟蹤器150可利用使波束形成器155能進(jìn)行 最佳波束形成的低反饋速率^M鵬用戶信道135。為此，在一實(shí)施例中，調(diào)度器 160 使用種基于均衡^H^調(diào)度的調(diào)度算法(PFS)來船多用戶調(diào)度。
多用戶調(diào)度可使用在發(fā)射器145處可得到的、量化反饋形式的信道狀態(tài)信息來跟蹤用戶信道135， 并使用最佳波束形成加權(quán)在最佳信道條件下對(duì)(調(diào)度) 多個(gè)用戶進(jìn)行傳輸。這樣帶信道跟蹤的多用戶調(diào)度將最大化用于MIMO通信的 無線通信系統(tǒng)100的系統(tǒng)容量。第一基站105 (1)可基于量化從每個(gè)用戶看見 的信道的低速率反饋，重建不同用戶信道135。多用戶調(diào)度上下文可用于重建的 目的，同時(shí)在多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115 (l-N)的接收機(jī)(未示出)保持結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單和 在第一基站l05 (1)進(jìn)行微小修改。
這樣，無線通信系統(tǒng)100可在包含用于MIMO通信的多重天線125(l-m) 的第一勤占105(1)中最優(yōu)化多用戶調(diào)度。通過使用低速率反饋信令，調(diào)度(具 有最好信道條件的用戶)和發(fā)射波束形成加權(quán)可被優(yōu)化。不是對(duì)于單個(gè)天線使 用均衡公平調(diào)度，而無線通信系統(tǒng)100可使用多天線增益。同樣，無線通信
系統(tǒng)ioo可獲得最優(yōu)^L^形成增益，而不^^]才;i^^t^形成。在^殳有^^供多天 線處理(估計(jì)/^;則)時(shí)，可能期望對(duì)接j]i^w進(jìn)^^務(wù)改。由于例如使用卡爾曼
濾波器以自適應(yīng)時(shí)間/實(shí)時(shí)方式^W亍信itJ^睹，所以第一基站105 (1)的BS復(fù)
雜性不M到^^響。
^L^形成器155提^f^f^] ^L^形^權(quán)序列的空時(shí)濾波器。該波束形成可 基i^fcEW宗的用戶信道135最大^Mt"桑比。
通過^^Hii^形成器i55,如隨才;ufc^形成器，無線通信系統(tǒng)ioo可a
用戶信道135中#""個(gè)滿信道的反饋。結(jié)果，出現(xiàn)開銷信令的絲節(jié)約，尤其
在使用多天線的情況下。該有限量的反饋信號(hào)可分酉ei^個(gè)用戶可見的信ill
增益的反饋140(l-myff息。通過^^^^形^權(quán)w(n)的期望序列，該第一基 站105 (1)可5W宗不同用戶的用戶信道135。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)115可估計(jì)相應(yīng)用戶 信道增益并發(fā)送該信道增益至第一絲105 (1)作為量^^銜艮告。例如，量 版銜艮告表示為
aA (") (" - 1M" -1) + ^ (")， 其中^(n)表示由量化的反饋引入的誤差,其可基于賴值復(fù)數(shù)高斯分布W(") ~
Civ(o"、)，并可計(jì)算復(fù)數(shù)增益/^("-iM"-i)的估"H"^J:化誤差。在該示例的
實(shí)施例中，不同用戶信道135可基于傳統(tǒng)自回歸模型在時(shí)間上變化。對(duì)于這樣
一個(gè)自回歸模型，信道可以是過去的實(shí)現(xiàn)和與信道動(dòng)態(tài)特'^t目關(guān)的M的線性
組合。使用至少一個(gè)先驗(yàn)信息的一個(gè)示例性自回歸模型已知為AR(l)，據(jù)此， 信道的狀態(tài)演化方程式為& (n)=義A (" -1) +1"(")，其中A為與倌道動(dòng)態(tài)相關(guān)的 ， |義4|<1。"々)表示用戶k在時(shí)隙'n，的信道，并基于^)值復(fù)高斯分布
~ C7V(0,CT、人,)，其中方差ct^ =(1-|4|2)cj、。
對(duì)于實(shí)際信it^信道估計(jì)的聯(lián)合高斯式，在(A("),A("-1),...)下&(")的后 驗(yàn)分布為高斯形式，其均值為 &(") = ￡(&(")|a4("),at("-1),…)，協(xié)方差為
& (") = (") - & ("))" (A (") - & (")))。均值^ (〃)對(duì)應(yīng)于~ (")的最小均方 估計(jì)。對(duì)每個(gè)用戶使用卡爾曼濾波算法，在低計(jì)算復(fù)雜性下進(jìn)行&(")的實(shí)時(shí)估 計(jì)( )。
卡爾曼濾波器基于實(shí)際反饋測量& W和過去的估計(jì)(" -1)，& (" -1))來 產(chǎn)生(&(")，^WO，寸M下列^^新7^式<formula>formula see original document page 12</formula>(3)
基于卡爾曼濾波的信i0WT獨(dú)立于選^^^^形^H又w(n)。每個(gè)用戶 信道的估計(jì)使得可^f^]傳統(tǒng)的》^^形成代替才;^^^形成^(OB)。因此，當(dāng)發(fā) i^用戶k，即移動(dòng)臺(tái)115 (1)時(shí)，第一絲105 (1)可#[古計(jì)信，作實(shí)際 信道。第一絲105 (1)可使用對(duì)應(yīng)的>狄形成向量由)=^^,并基于
<formula>formula see original document page 12</formula>
(4)應(yīng)用(2)的選擇
過程。& (")可4^I后驗(yàn)分布/^(") cw(4(")A("))來以數(shù)"iiJ^有效的方式 進(jìn)洲古。
然而，棉域"fi^il^A員得益于本發(fā)明的^Hf內(nèi)容，應(yīng)鄉(xiāng)本發(fā)明并非 僅M限于卡爾曼濾波。在另一實(shí)施例中，合適的濾波器可使該第一基站105 (1)肯^^供不同的容量和/或額外的容量a制下^^130中的多用戶傳輸。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，圖中示出了##本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一基站105(1) 包^j言ii^艮蹤器150、調(diào)度器160和波束形成器155,用于控制在MMO信道 200中通過下#^110至多個(gè)用戶的，(RF)傳輸。另夕卜，示出的移動(dòng)臺(tái) 105 (1)包括接收器202,其包滅道估計(jì)器205和檢測器210。該MIMO信 道200可實(shí)現(xiàn)涉及多^/多用戶信號(hào)處理的多用戶移動(dòng)通信能。
對(duì)于下行銀洛UO，在第一基站105 (1)或接入泉(AP)處的信道狀,^f言 息使得育樹來自活動(dòng)用戶的信號(hào)進(jìn)行處理，絲改善了性能并且大^H夬了數(shù) 鏈率。當(dāng)信道狀^f言息作為反饋數(shù)據(jù)215在第一絲105 (1)可用時(shí)，發(fā)射 器145可基于信道狀^f言息通過》^^形成絲少多用戶干擾。第一M 105 (1)
采用多重^ 125 (i-m)，通過"^個(gè)可用夭Ji^射不同數(shù)據(jù):;;M^^得空間^1
增益。通過僅僅佳月作為由移動(dòng)臺(tái)115 (1)告知的信道質(zhì)量的指示而被反饋的 有限的信道狀態(tài)信息，發(fā)射器145可以選擇合適的用戶來調(diào)度。
發(fā)射器145可使用多^/多用戶信號(hào)處S^為多用戶移動(dòng)通信提供^tA形 成。在大多數(shù)傳掩清況下，能量只通過空間中的-"^分立體角到達(dá)接》1 。對(duì) 于接收器，在無方向發(fā)射的能量通常丟失，甚至^*^^收器的有害 干擾?；趤碜砸苿?dòng)臺(tái)115 (1)的信道狀態(tài)信息的波束形成可集中相關(guān)區(qū)域的 發(fā)射能量或相當(dāng)于從^i^向上^^能量。因此，對(duì)于接收器202即移動(dòng)臺(tái)115(1) 而言，可在不會(huì)對(duì)M移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生有害干擾的方向上發(fā)射能量?；谶@樣的波 束形^J^得的相關(guān)增益會(huì)導(dǎo)致下朽M 110的信噪比(SNR)增加。這種;^ 形成可通ii^t加數(shù)據(jù)220的RF傳輸?shù)亩ㄏ蛐砸訟M率和時(shí)間變化的相應(yīng)減小 絲效控制或狄干絲改善千柳兄。
參考圖3，圖1所示的調(diào)度器被圖示為包括多用戶MIMO調(diào)度器300，其 使用時(shí)間，頻率和/或空間上的調(diào)JL算法305，與本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例一 致。在一實(shí)施例中，多用戶MEMO調(diào)度器300以在^J^控的信道條件中相對(duì)較 好的信道*來調(diào)度多個(gè)用戶的一個(gè)用戶。為了調(diào)度從多個(gè)用戶中選躺用戶， 多用戶MEMO調(diào)度器300可4^J具有期望的^^形，益的多個(gè)^增益。
多用戶MEMO調(diào)度器300可使用多用戶調(diào)Ui下i^為無線通信系統(tǒng)100 提供給定的最大系鍵容量目標(biāo)?；跓o線數(shù)據(jù)網(wǎng)如高i4^線數(shù)據(jù)網(wǎng)的多用戶調(diào) ;tJi下文，多用戶MEMO調(diào)度器300將最優(yōu)化下#^ 110的調(diào)度性能指示信 息。為了在高ii^^:據(jù)網(wǎng)120中提供多用戶調(diào)^Ji下文，多用戶MIMO調(diào)度 器300將最優(yōu)化^^形一權(quán)向量的性能指示信息。這樣，多用戶MIMO調(diào)度 器300就可以調(diào)度凈iCi4擇的用戶向用戶的移動(dòng)臺(tái)105進(jìn)行定向傳輸。
為了J^i睹與多用戶MIMO調(diào)度器300的多個(gè)用戶中的每個(gè)用戶相對(duì)應(yīng)的 信道，信i0艮蹤器150可在自適應(yīng)時(shí)間使用卡爾曼濾波?？蛇x擇地，信道多鵬 器150可使用卡爾曼濾波實(shí)時(shí)跟睹與多個(gè)用戶中的每個(gè)用戶相對(duì)應(yīng)的信道。
##一個(gè)實(shí)施例，調(diào)度算法305可基于傳統(tǒng)的均衡Z/H^調(diào)度技術(shù)。該調(diào)度 算法305可4一基站105 (1)的多重天線125 (l-k)在時(shí)間維、頻率維和/ 或空間維中調(diào)度多個(gè)用戶的定向傳輸。為了調(diào);l一個(gè)用戶以向該用戶的移動(dòng)臺(tái)
n5 (i)進(jìn)行定向傳輸，第一M 105 (i)可分配反饋信令^:得在第一J^
105 (1)處的用戶信道135中"^HM言道的信道復(fù)增益的反饋數(shù)據(jù)215。為了最 大化下#^ 110的吞吐率，可^^一M 105 (1)獲得i^J^形^^K^列。 在一個(gè)實(shí)施例中，基i^f妙M宗的用戶信道135，時(shí)空濾波H^^^^形齡^jf列提供狄形成絲大似沐匕。
王脈轉(zhuǎn)向圖4，圖中例示了4條本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的程式化的表示圖， 用于在時(shí)空濾波器中^^I^J^形^a權(quán)400(l-k)i^L優(yōu)化圖1所示的無線通信 系統(tǒng)IOO中的第一基站105(1)處的波束形成傳輸。波束形鈔權(quán)400(l-k)可基于 ,iCj&控的信道糾，使用多重天線125 (l-k)發(fā)射械傳輸至被調(diào)度的用戶來 4^(^期望的波^^形成。^t匕，波束形成器155將提供期望的波束形成增益的波 #權(quán)向量405 &多重^ 125(l-k)的^^T出信號(hào)向量410，多重^例如 ;lJt射天線125a(l-k)。多個(gè)加權(quán)的天線流415(l-k)可^USL合，以向多個(gè)用戶 425(l-m)中凈it^輛用戶425 (1 )提供^^形成信號(hào)420。
參考圖5，例示了才Mt本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的程式化的表示圖，其在 圖2所示的無線通信系統(tǒng)100中，在從與第一基站105 (1 )相關(guān)的多個(gè)天線125
(l-k)至多個(gè)用戶425 (l-m)的下#^110上實(shí)総制艦傳輸?shù)姆椒ā?擬匡500中，信彭艮蹤器150可基于來自用戶的、指示信道狀態(tài)的反饋140
(l-N)信息，跟蹤對(duì)應(yīng)于多個(gè)用戶425(l-m)中的每個(gè)用戶的信道，即用戶信道 135。擬匡505中，多用戶MEMO調(diào)度器300可以基i^^艮蹤的用戶信道135 調(diào)度用戶425 (1)向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)115 (l-N)中的該用戶的移動(dòng)臺(tái)115 (1)進(jìn)行 定向傳輸。如框510所示，!fc^形成器155可基i^C^^的用戶信道135產(chǎn)生 多個(gè)指示，例如用于定向傳輸?shù)牟ㄊ蝆權(quán)400 (l-k)。將波束形^權(quán)400
(l-k)用于多個(gè)^ 125 (l-k),發(fā)射器145可在到^C^擇用戶的移動(dòng)臺(tái)115
(1)的下衧^^上，以定向傳輸?shù)姆绞桨l(fā)射用^f皮調(diào)度或^4擇的用戶425 (1) 的射頻(RF)傳輸。這樣，第一基站105 (1)可以控制在無線通信系統(tǒng)100中 的RF傳輸，如框515中所示。
參考圖6，圖示了使用單個(gè)發(fā)射天線的傳統(tǒng)PFS算法、多個(gè)發(fā)射天線的機(jī) 會(huì)^L^形成和才娥本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶信ii^續(xù)的最優(yōu)化的多用戶MIMO 調(diào)度之間的性能增益的比較。圖示了傳統(tǒng)方式的單個(gè)發(fā)射天線的PFS算法 (PFS-Nt = l-perfect-FB) 、 OB(Opp-BF-perfect畫FB)和帶信it^憐的最優(yōu)化的多
用戶MIMO調(diào)度(1Vack-BF-perfect-FB)所達(dá)到的性能增益。在所有三個(gè)例子 中，圖示了忽略量化M的理想反饋(perfect-FB )。
最后，圖7圖示了4 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在不同反饋速率下的帶信道 5M宗的最優(yōu)化的多用戶MEMO調(diào)度的性能增益的》嫩。在圖6和圖7中，對(duì)
OFDM系統(tǒng)<^1 2048 FFT大小進(jìn)行仿真。才娥空間信道模型(SCM)產(chǎn)生信 道。SCM模型賴三代甜伙伴計(jì)劃(3GPP )信號(hào)模型的一種脅，用于5GHz 中心頻率和100MHz帶寬。信道的最;U^T展為，每一幀，5個(gè)OFDM
符號(hào)周期，其對(duì)應(yīng)于0.1ms。我們^:在接收器處的信道測量和在AP處利用更 新的信道估計(jì)的發(fā)射之間有2幀的g。所有用戶具有相同的逸變10km/h。波 束形成和資源^S2^每個(gè)子載波上被獨(dú)立應(yīng)用，接^線的數(shù)量固定為at, = i, ^^/束固^; j; = 50 。 4樹不同的多個(gè)用戶利用;^土率(b/s/Hz)絲述性能。
可通過軟件、或?qū)τ?jì)#^4#器內(nèi)的數(shù)據(jù)位的運(yùn)算的算法和符號(hào)表示# 3^^發(fā)明的各部#相應(yīng)的詳細(xì)描述。^4頁域的"f^技^Mv員可以通:itit些描 錄表示向^^4頁域的"fit技權(quán)員傳達(dá)似門工作的內(nèi)容。 一種算法，如在 iU/f^I的方式，與其通常4M的一樣，構(gòu)思為導(dǎo)致期望結(jié)果的自洽的步* 列。這些步驟需要對(duì)物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)m。通常，盡管不必要，這些量釆用光 信號(hào)、電信號(hào)或磁信號(hào)的形式，可以被務(wù)賭、轉(zhuǎn)移、合并、比較和^^怍。 主要為了通用的原因，將這些信號(hào)稱為比特、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)、數(shù) 字等有B^皮證明是^更利的。
但A^i戰(zhàn)，所有的這些或類似的術(shù)語與適當(dāng)?shù)奈锢韺?duì)目關(guān)并且僅^1^ 用于這些量的方便的標(biāo)注。除非另夕H^L定,或由本討論顯而易見，如'處理"或"計(jì) 算，，或"運(yùn)算"或"確定"或"顯示，，或類似的術(shù)語是指計(jì)#^系統(tǒng)或類似的電子計(jì) ^^設(shè)4^在計(jì)^^系統(tǒng)的寄存器和，器中祐表示為物理的、電子量的數(shù)據(jù) ^^轉(zhuǎn)換為在計(jì)^f幾系統(tǒng)的絲器或寄存器或^i樣的信息顛、傳輸或
顯示設(shè)備中祐j^m^示為物理量的其^t據(jù)的動(dòng)作和處理。
還可以注意到，本發(fā)明用軟件實(shí)施的各方面一般被編碼在某種形式的禾1^ ^f^^質(zhì)上或通過某些類型的傳輸介質(zhì)來實(shí)施?？颊T^#介質(zhì)可為磁的(如，
城或石M驅(qū)動(dòng)器)或光的(如壓縮盤只讀M器或"CDROM")，并且可以是 只讀的或隨才幾訪問的。類A她，傳輸^h質(zhì)可為雙i交線、同軸電纜、光纖或本領(lǐng) 域中，一些合適的傳輸介質(zhì)。本發(fā)明不局限于給出的實(shí)施例中的這些方面。
上面參照附圖描述了所提出的本發(fā)明。在圖中示意'I"生地示出不同的結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)^W殳^C缺出于解釋的目的，使得^4頁域才^A員4^p的技術(shù)細(xì)節(jié)不會(huì) ^^發(fā)明變才^f月。然而，附圖^7了描#解釋本發(fā)明的實(shí)施例。在此4M的
含義。^E統(tǒng)^H吏用的術(shù)語或短語沒有Bf^什么特殊的含義，即與;^頁域技 ^A員所理解的通常和習(xí)慣含義并無不同。在術(shù)語或短語,議義為具有特殊含 義，即不同于"fit技^A員理解的含義時(shí)，這種特殊定義將以直接而不^^月提 供該術(shù)語或短語的定義的方^說明書中清楚地陳迷。
盡管其中描迷的本發(fā)明用于蜂窩電信網(wǎng)絡(luò)環(huán)嫂，但是其同樣也應(yīng)用于B 無線環(huán)境中。例如，無線5f^可能包括802,ll(a)、 802.11(b)、 802.11(g)、藍(lán)牙等。 本發(fā)明可在具有^目連##相互通信的兩個(gè)或多個(gè)用戶的無線環(huán)嫂中應(yīng)用。
^^頁域的^UC人員應(yīng)理解，^jtb^不同實(shí)施例中例示的不同系統(tǒng)層、程序 或模型可為可IW于的控制單元。這些控制單元可包括微處理器、微:控制器、數(shù) 字信號(hào)處理器、處理器卡(包括一個(gè)或多個(gè)孩Oh理器或控制器)或^控制或 計(jì)算設(shè)備、以及包含在一個(gè)或多個(gè)^i殳備中的可"i^亍指令。存儲(chǔ)介質(zhì)可包括 一個(gè)或多個(gè)用于4^數(shù)據(jù)和指令的機(jī)器可讀^^介質(zhì)。^ft介質(zhì)可包括不同形 式的務(wù)賭器，包括半^^#器件如動(dòng)態(tài)或靜態(tài)隨機(jī)訪問##器(DRAM或 SRAM)、可擦絲可編程可讀賴器(EEPROM)和閃存；磁盤如石嫂、軟 盤、可移動(dòng)磁盤；^#介質(zhì)包括磁帶；和ife^質(zhì)如壓縮M (CD)或數(shù)字視 頻光盤(DVD)。在不同系統(tǒng)中構(gòu)成不同軟件層、禾I^或模塊的指令被^^在各 自的存^i殳備中。在由相應(yīng)的控制單元執(zhí)行時(shí)，這些指令使相應(yīng)的系統(tǒng)i^刊皮 編程的動(dòng)作。
上面/zHf的務(wù)體實(shí)施例^l^^為示例性的，因?yàn)閷?duì)于得益于本發(fā)明的孝:導(dǎo)的 ^^頁域^t^A員而言，以不同但等同的方^1"本發(fā)明進(jìn)#^#實(shí)施是顯而易 見的。更進(jìn)一步，除了在以下權(quán)利要求中所描述的，對(duì)于在此示出的結(jié)構(gòu)^i殳 計(jì)的細(xì)節(jié)沒有限制。因jthm然，以上公開的M實(shí)施例可被替換或修改，并且 所有這樣的改變##:認(rèn)為在本發(fā)明的范圍^##之內(nèi)。相應(yīng)地，^y又利要求中 記lU^b^求^^的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種在無線通信系統(tǒng)中，在從與基站相關(guān)的多個(gè)天線至多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶之中的至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的下行鏈路上控制射頻傳輸?shù)姆椒ǎ龇椒ò?基于指示信道狀態(tài)的反饋信息跟蹤對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的信道；以及基于所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的被跟蹤信道，為至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶調(diào)度定向傳輸。
2、如^^要求1所迷的方法，其中調(diào)度對(duì)移動(dòng)臺(tái)用戶的定向傳輸包括 基^ 皮調(diào)度的移動(dòng)臺(tái)用戶的ifo^^信道，為定向傳輸產(chǎn)生多個(gè)指示；以及尸
3、 如4又利要求2所述的方法，還包括基于與,&鵬信^目關(guān)的反饋信息的采樣的可用性，使用有關(guān)被調(diào)度的移 動(dòng)臺(tái)用戶的信道的估計(jì)的指示。
4、 如;K^，涹求3所述的方法，還包括^^斤述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的每^侈動(dòng)臺(tái)為相應(yīng)用戶的信道估計(jì)信道增益。
5、 如權(quán)矛虔求4所述的方法，還包括在所iij^處，在作為量4t^饋的反饋信令中，接tt自所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的所述每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信道增益；控制所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的所述每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的反饋數(shù)M率；以及 基于^g^f信息的目標(biāo)水平，減少所^_饋數(shù)^1率至提 1^^饋速率控制的速率。
6、 N5U'漆求1所述的方法，還包括監(jiān)控所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信道M; ^^l來自移動(dòng)臺(tái)的相對(duì)^i4率的反饋，以^^l&控的信道^f牛下4^皮調(diào)度 的移動(dòng)臺(tái)用戶的移動(dòng)臺(tái)處獲得期望的性能。
7、 ^f又利要求2所述的方法，其中i^i^對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的至 少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的信it^包括^^1卡爾曼濾波，在自適應(yīng)的時(shí)間5^^對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的每 個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信道。
8、 如權(quán)矛漆求2所述的方法，其中5pl^對(duì)應(yīng)于所迷多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的至 少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的信ite包括使用卡爾曼濾波，實(shí)時(shí)多M宗對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的 信道。
9、 如^X^'J^求2所述的方法，其中為至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶調(diào)JL^向傳M 包括在時(shí)間維、頻率維和空間維的至少之一中，對(duì)于所4站處的所述多個(gè)天 線4M調(diào)度算法，為所述多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶調(diào)JL^向傳輸。
10、 如;l5U，J要求2所述的方法，其中為至少-H^多動(dòng)臺(tái)用戶調(diào)^向傳輸 還包括在所iii^處分配反饋信令以獲得多個(gè)用戶信道中每^Ht道的信ill增益 的反饋；^^斤i4fc^y^得^^形妙權(quán)的序列；以及^;斤ii^^,目對(duì)緩慢變化的通信環(huán)境中獲得期望的信道估計(jì)，以最大 化所述下#^的吞吐率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方法和裝置，用于在無線通信系統(tǒng)中，在從與一個(gè)基站(105(1))相關(guān)的多個(gè)天線至多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶之中的至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶(115(1)，115(n))的下行鏈路(110)上控制射頻傳輸。該方法包括基于指示信道狀態(tài)的反饋信息跟蹤對(duì)應(yīng)于多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶中的該移動(dòng)臺(tái)用戶的信道。該方法還包括基于多個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶的被跟蹤的信道，為至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用戶調(diào)度定向傳輸。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101395821SQ200680023421
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月16日
發(fā)明者安格利奇·艾利科爾斯, 艾伯德爾卡德爾·邁德勒斯 申請(qǐng)人:朗迅科技公司