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)逸常包括一個或多個基站(BS)，其與移動臺 (MS)建立無^t信絲。_1*^皮稱為接入《。絲(BS)與移動臺(MS) 之間的無線i^言^^可以4吏用移動臺JJ^站的上^ft^^和反方向的下行銀洛。
利用上^ft^^和下^^洛，在移動臺和J^之間通過^^I諸如射頻(RF) 信號的適當(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 一個連接或會話的無線通信,，該M典型地包括發(fā)i^^l^M信號的無 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信資源的多個用戶K。用戶終端，^#動臺，包^-個接 ^!t^或多重接JliL^。使用用戶信道，通過下^#^在例如^1為T的時隙 中進(jìn)行4站至MS的傳輸。不同用戶信道可以在一個時隙中保持不變， 一個時隙到另一個時隙時可以變化。在基帶復(fù)lfc^示中，第K個用戶(k=l...K) 的接收信號為h(") = /^(")x(") + v4(") (1),其中，a("):1xT為接收信號， /^(n):lxNt為時隙n的第k個用戶信道，x("):7V, xr為基站的發(fā)送信號， {Vi("):lxr}M為具有CiV(0,a2/》分布的復(fù)數(shù)隨機向量的一個序列。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)。
勤占在一給定時間服務(wù)于單個用戶。但是，當(dāng)服務(wù)于多個用戶時，^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)致為低移動性的用戶和/或與^相對i^E巨離的用 戶提供差的服務(wù)質(zhì)量。
對于具有單個發(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上的單個發(fā)射天線。在該算法中，基于從用戶終端例如移動臺送往基站的 反饋，每個用戶具有所請求的數(shù)^4率/ 々)。該調(diào)度算法決定在所有活動用戶
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#所有用戶的即時信道的完整消息，以M慮到高斯輸
A^強大編碼，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)從一個時隙至下一時隙時，i "")大致相同，但當(dāng)處于信道波動較
小的緩| 化的環(huán)嫂中時，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，增加無線網(wǎng)絡(luò)的 容量。例如，MEMO無線網(wǎng)絡(luò)可以在移動終端和1^WM多個天線。為了使 MIMO無線網(wǎng)絡(luò)^^供高速率移動數(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，如具有多個頑的移動臺。由于在絲多重頑的^^I可能涉及^^形成，
所以為單個天線設(shè)計的基于PFS的調(diào)度算法對于多個天線方法不適用。波束形
成的^^可實現(xiàn)MIMO無線網(wǎng)絡(luò)的定向傳輸。例如，；^rfL^形成^^多個^^ 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^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
人為提高信道動態(tài)性。那么該接收信號具有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
時隙到下一時隙時大致^M^—致。應(yīng)用PFS，對于基于OB的調(diào)度算法，反饋
量化為l&("一l)w(打一1)1 ，并且對高斯輸入請求的數(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^^^形艦常會增強性能。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)度算法對于任意一個w(")
提供相對較低的性能。即，增益<formula>formula see original document page 6</formula>時的最佳1K闊
^C^形成更低。尤其^TF^t量的用戶和/或相對小的最大^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，該方法對信道狀^言息的反饋速*出了相對更高的要求。

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或多個問題的影響。
^^發(fā)明的一個實施例中，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^通過下^"^向多個移動臺用戶中的至少一個移動臺用
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 一個移動臺用戶對應(yīng)的信道。該方法還包括基于^if艮蹤的多個移動臺用戶的信 道為至少一個移動臺用戶調(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)明的一個實施例調(diào)度^i^天 ^^的下4t^^上的多用戶傳輸；
圖2示奮性示出了絲^^多動臺，絲包樹i^鵬器、調(diào)度器和^L^形 成器，移動臺包M道估計器和檢測器，用于才鵬本發(fā)明的一個實施例控制在 MIMO信道中通過下^^^至多個用戶的#^傳輸；
圖3示意性示出了多用戶MEMO調(diào)度器，^fM^^本發(fā)明一個實施例 的在時間、頻率和/或空間上的調(diào)度算法。
圖4例示了沖娥本發(fā)明的一個實施例的程式化的表示法，用于在時空濾波
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)明的一個示例實施例的程式化的表示法，用于實# 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 個用戶的4^傳輸?shù)姆椒ā?br> 圖6示出在單個發(fā)射^下^U傳統(tǒng)PFS算法、在多個發(fā)射i^下^^I機 會^L^形成和才娥本發(fā)明一個實施例的帶信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)明一個示例實施例的帶信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
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實施方式
本發(fā)明的示例實施例描述如下。為了清M見，在該說明書中并不對實際
實施中的所有特;MP進(jìn)^彌述。當(dāng)然可以意識到，在任何一個目前實施例的開 發(fā)中，^i行大量的M實施決^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從一個實施例變^JiJ另一個實施例。另夕卜，可以意識 到這種開發(fā)ii^呈可能復(fù)雜絲費時間，但是對于受益于本發(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宗對應(yīng)于多個用戶中的每個用戶的信道。該方法還包括基于^i^^ 的信3i^調(diào)^j戶，以便向多個移動臺中的該用戶的移動臺進(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^每個用戶看見的信道的^4率反 饋，可對不同用戶信iti^rt建。多用戶調(diào)JLh下^于這種重建目的，同時 ^#在多個移動臺處的接^結(jié)構(gòu)相對簡單，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)明的一個示例實施例可以調(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， ^^供與多個移動臺(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—個或多個期望的無線 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、通用移動電信系統(tǒng)(UMTS) 協(xié)議、移動通信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對多個用戶的的 ,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)于多個用戶中的 每個用戶的信道，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)度用戶向多個移動臺115(l-N)中的該用戶的移動臺115 (1)進(jìn)行定 向傳輸。移動臺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。
為了向多個移動臺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€指示。該發(fā)射器145還可包^^度器160，以調(diào)度用戶向被選#^| 用戶的移動臺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)度用戶的移動臺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的指示。
多個移動臺115 (l-N)中的每個移動臺U5可以估計相應(yīng)用戶信道的信道 增益。第一基站105 (1)可以在量^H饋形式的反饋信號中從多個移動臺115
(l-N)中的每個移動臺接收信道增益。通it^于反饋信息的目標(biāo)電平^制多 個移動臺115 (l-N)中的每個移動臺的反饋數(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。
移動臺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。但移動臺115 (1)可同時與兩個或更多個蜂窩進(jìn)行通信，或在某些情 況下與同 一個蜂窩的兩個區(qū)域進(jìn)行通信，即使自任意一個蜂窩的信號不夠強 來保持呼叫時，也允許呼叫繼續(xù)。移動臺115(l-N)的例子可包括無線通信設(shè)備主機，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中運行的 蜂窩電#個人數(shù)字助理(PDA )。移動臺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多動臺115 (1)之間傳輸 消息的移動通信可以通過射頻(RF)在無,口 165上發(fā)生。根據(jù)一實施例， 下行鏈路向多個移動臺115 (l-N)提供消息。該消息包括業(yè)務(wù)包和信令消 息。該移動臺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(調(diào)度) 多個用戶進(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，同時在多個移動臺115 (l-N)的接收機(未示出)保持結(jié)構(gòu)相對簡單和 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。不是對于單個天線使 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/^;則)時，可能期望對接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)時間/實時方式^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可分酉ei^個用戶可見的信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。每個移動臺115可估計相應(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"、)，并可計算復(fù)數(shù)增益/^("-iM"-i)的估"H"^J:化誤差。在該示例的
實施例中，不同用戶信道135可基于傳統(tǒng)自回歸模型在時間上變化。對于這樣
一個自回歸模型，信道可以是過去的實現(xiàn)和與信道動態(tài)特'^t目關(guān)的M的線性
組合。使用至少一個先驗信息的一個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為與倌道動態(tài)相關(guān)的 ， |義4|<1。"々)表示用戶k在時隙'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、。
對于實際信it^信道估計的聯(lián)合高斯式，在(A("),A("-1),...)下&(")的后 驗分布為高斯形式，其均值為 &(") = ￡(&(")|a4("),at("-1),…)，協(xié)方差為
& (") = (") - & ("))" (A (") - & (")))。均值^ (〃)對應(yīng)于~ (")的最小均方 估計。對每個用戶使用卡爾曼濾波算法，在低計算復(fù)雜性下進(jìn)行&(")的實時估 計( )。
卡爾曼濾波器基于實際反饋測量& W和過去的估計(" -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獨立于選^^^^形^H又w(n)。每個用戶 信道的估計使得可^f^]傳統(tǒng)的》^^形成代替才;^^^形成^(OB)。因此，當(dāng)發(fā) i^用戶k，即移動臺115 (1)時，第一絲105 (1)可#[古計信，作實際 信道。第一絲105 (1)可使用對應(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)明的一個實施例，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至多個用戶的，(RF)傳輸。另夕卜，示出的移動臺 105 (1)包括接收器202,其包滅道估計器205和檢測器210。該MIMO信 道200可實現(xiàn)涉及多^/多用戶信號處理的多用戶移動通信能。
對于下行銀洛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用戶的信號進(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，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臺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^/多用戶信號處S^為多用戶移動通信提供^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 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?；趤碜砸苿优_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，對于接收器202即移動臺115(1) 而言，可在不會對M移動臺產(chǎn)生有害干擾的方向上發(fā)射能量。基于這樣的波 束形^J^得的相關(guān)增益會導(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 使用時間，頻率和/或空間上的調(diào)JL算法305，與本發(fā)明的一個示例性實施例一 致。在一實施例中，多用戶MEMO調(diào)度器300以在^J^控的信道條件中相對較 好的信道*來調(diào)度多個用戶的一個用戶。為了調(diào)度從多個用戶中選躺用戶， 多用戶MEMO調(diào)度器300可4^J具有期望的^^形，益的多個^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臺105進(jìn)行定向傳輸。
為了J^i睹與多用戶MIMO調(diào)度器300的多個用戶中的每個用戶相對應(yīng)的 信道，信i0艮蹤器150可在自適應(yīng)時間使用卡爾曼濾波?？蛇x擇地，信道多鵬 器150可使用卡爾曼濾波實時跟睹與多個用戶中的每個用戶相對應(yīng)的信道。
##一個實施例，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)在時間維、頻率維和/ 或空間維中調(diào)度多個用戶的定向傳輸。為了調(diào);l一個用戶以向該用戶的移動臺
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。 在一個實施例中，基i^f妙M宗的用戶信道135，時空濾波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)明的一個實施例的程式化的表示圖， 用于在時空濾波器中^^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出信號向量410，多重^例如 ;lJt射天線125a(l-k)。多個加權(quán)的天線流415(l-k)可^USL合，以向多個用戶 425(l-m)中凈it^輛用戶425 (1 )提供^^形成信號420。
參考圖5，例示了才Mt本發(fā)明的一個示例實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)的多個天線125
(l-k)至多個用戶425 (l-m)的下#^110上實総制艦傳輸?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，跟蹤對應(yīng)于多個用戶425(l-m)中的每個用戶的信道，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)向多個移動臺115 (l-N)中的該用戶的移動臺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^ 125 (l-k),發(fā)射器145可在到^C^擇用戶的移動臺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，圖示了使用單個發(fā)射天線的傳統(tǒng)PFS算法、多個發(fā)射天線的機 會^L^形成和才娥本發(fā)明一個實施例的帶信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)明的一個實施例，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
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劃(3GPP )信號模型的一種脅，用于5GHz 中心頻率和100MHz帶寬。信道的最;U^T展為，每一幀，5個OFDM
符號周期，其對應(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^每個子載波上被獨立應(yīng)用，接^線的數(shù)量固定為at, = i, ^^/束固^; j; = 50 。 4樹不同的多個用戶利用;^土率(b/s/Hz)絲述性能。
可通過軟件、或?qū)τ?^4#器內(nèi)的數(shù)據(jù)位的運算的算法和符號表示# 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、電信號或磁信號的形式，可以被務(wù)賭、轉(zhuǎn)移、合并、比較和^^怍。 主要為了通用的原因，將這些信號稱為比特、值、元素、符號、字符、項、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δ筷P(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 算，，或"運算"或"確定"或"顯示，，或類似的術(shù)語是指計#^系統(tǒng)或類似的電子計 ^^設(shè)4^在計^^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^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)的動作和處理。
還可以注意到，本發(fā)明用軟件實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)來實施。考誘^#介質(zhì)可為磁的(如，
城或石M驅(qū)動器)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 ^^發(fā)明變才^f月。然而，附圖^7了描#解釋本發(fā)明的實施例。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，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##相互通信的兩個或多個用戶的無線環(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) 字信號處理器、處理器卡(包括一個或多個孩Oh理器或控制器)或^控制或 計算設(shè)備、以及包含在一個或多個^i殳備中的可"i^亍指令。存儲介質(zhì)可包括 一個或多個用于4^數(shù)據(jù)和指令的機器可讀^^介質(zhì)。^ft介質(zhì)可包括不同形 式的務(wù)賭器，包括半^^#器件如動態(tài)或靜態(tài)隨機訪問##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，這些指令使相應(yīng)的系統(tǒng)i^刊皮 編程的動作。
上面/zHf的務(wù)體實施例^l^^為示例性的，因為對于得益于本發(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，對于在此示出的結(jié)構(gòu)^i殳 計的細(xì)節(jié)沒有限制。因jthm然，以上公開的M實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)的多個天線至多個移動臺用戶之中的至少一個移動臺用戶的下行鏈路上控制射頻傳輸?shù)姆椒?，所述方法包?基于指示信道狀態(tài)的反饋信息跟蹤對應(yīng)于至少一個移動臺用戶的信道；以及基于所述多個移動臺用戶的被跟蹤信道，為至少一個移動臺用戶調(diào)度定向傳輸。
2、如^^要求1所迷的方法，其中調(diào)度對移動臺用戶的定向傳輸包括 基^ 皮調(diào)度的移動臺用戶的ifo^^信道，為定向傳輸產(chǎn)生多個指示；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 動臺用戶的信道的估計的指示。
4、 如;K^，涹求3所述的方法，還包括^^斤述多個移動臺用戶中的每^侈動臺為相應(yīng)用戶的信道估計信道增益。
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自所述多個移動臺用戶中的所述每個移動臺的信道增益；控制所述多個移動臺用戶的所述每個移動臺的反饋數(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)控所述多個移動臺用戶中的每個移動臺的信道M; ^^l來自移動臺的相對^i4率的反饋，以^^l&控的信道^f牛下4^皮調(diào)度 的移動臺用戶的移動臺處獲得期望的性能。
7、 ^f又利要求2所述的方法，其中i^i^對應(yīng)于所述多個移動臺用戶中的至 少一個移動臺用戶的信it^包括^^1卡爾曼濾波，在自適應(yīng)的時間5^^對應(yīng)于所述多個移動臺用戶中的每 個移動臺的信道。
8、 如權(quán)矛漆求2所述的方法，其中5pl^對應(yīng)于所迷多個移動臺用戶中的至 少一個移動臺用戶的信ite包括使用卡爾曼濾波，實時多M宗對應(yīng)于所述多個移動臺用戶中的每個移動臺的 信道。
9、 如^X^'J^求2所述的方法，其中為至少一個移動臺用戶調(diào)JL^向傳M 包括在時間維、頻率維和空間維的至少之一中，對于所4站處的所述多個天 線4M調(diào)度算法，為所述多個移動臺用戶調(diào)JL^向傳輸。
10、 如;l5U，J要求2所述的方法，其中為至少-H^多動臺用戶調(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^^,目對緩慢變化的通信環(huán)境中獲得期望的信道估計，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，在從與一個基站(105(1))相關(guān)的多個天線至多個移動臺用戶之中的至少一個移動臺用戶(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)的反饋信息跟蹤對應(yīng)于多個移動臺用戶中的該移動臺用戶的信道。該方法還包括基于多個移動臺用戶的被跟蹤的信道，為至少一個移動臺用戶調(diào)度定向傳輸。
文檔編號H04B7/06GK101395821SQ200680023421
公開日2009年3月25日 申請日期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 申請人:朗迅科技公司