本發(fā)明一般涉及協(xié)調(diào)mimo(多輸入多輸出)信號(hào)傳輸方法的無線通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

已經(jīng)提出用于在第四代(4g)無線系統(tǒng)中潛在部署的網(wǎng)絡(luò)多輸入多輸出(mimo)是旨在通過協(xié)調(diào)多小區(qū)傳輸而減輕小區(qū)間干擾并增強(qiáng)吞吐量的技術(shù)多個(gè)地理上分離的天線屬于相同或不同的基站(bs)。這種多bsmimo技術(shù)通過多bs協(xié)作信令提高了扇區(qū)吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量。當(dāng)在服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)中應(yīng)用聯(lián)合預(yù)編碼時(shí)，bs可以為一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)站(ms)啟用多bs聯(lián)合mimo處理。以無線寬帶系統(tǒng)全球微波接入互操作性(wimax)為例，閉環(huán)宏分集(cl-md)和協(xié)作mimo(co-mimo)傳輸有兩種情況。對(duì)于cl-md傳輸，單個(gè)ms由多個(gè)協(xié)調(diào)bs聯(lián)合服務(wù)。對(duì)于co-mimo傳輸，多個(gè)協(xié)調(diào)bs通過mu-mimo調(diào)度和預(yù)編碼聯(lián)合地服務(wù)幾個(gè)移動(dòng)站(ms)。在稱為協(xié)作多點(diǎn)(comp)傳輸?shù)牡谌献骰锇橛?jì)劃(3gpp)長(zhǎng)期演進(jìn)高級(jí)(lte-a)標(biāo)準(zhǔn)中也提出了用于多bs聯(lián)合mimo處理的類似概念。還存在兩種情況：聯(lián)合處理(jp)和協(xié)調(diào)調(diào)度/協(xié)作波束成形(cs/cb)。co-mimo和comp-jp傳輸(在研究論文中通常稱為網(wǎng)絡(luò)mimo)允許多個(gè)協(xié)作bs通過聯(lián)合設(shè)計(jì)的預(yù)編碼同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶。

描述網(wǎng)絡(luò)mimo的參考文獻(xiàn)是m.k.kakakayali，g.j.foschini和r.a.valenzuela，“networkcoordinationforspectrallyefficientcommunicationsincellularsystems”，ieeetrans。onwirelesscommun。，vol。13，no。4，第56-61頁，2006年8月(“karakayali等人2006”)。該參考文獻(xiàn)描述了“網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)作為在蜂窩下行鏈路系統(tǒng)中提供頻譜高效通信的手段”。當(dāng)采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)時(shí)，所有基站天線一起作為單個(gè)網(wǎng)絡(luò)天線陣列，并且每個(gè)移動(dòng)臺(tái)可以從附近的基站接收有用信號(hào)。(id。，abstract。)在該參考文獻(xiàn)中，“目標(biāo)是協(xié)調(diào)基站天線傳輸，使得可以相干地接收來自多個(gè)基站天線的信號(hào)，以提高信號(hào)質(zhì)量。在實(shí)現(xiàn)該目的的傳輸技術(shù)中，有兩種簡(jiǎn)單形式相干協(xié)調(diào)被認(rèn)為...：通過零強(qiáng)制傳輸?shù)膮f(xié)調(diào)和通過臟紙編碼與有限形式的零強(qiáng)制相結(jié)合的協(xié)調(diào)(同上，第56-57頁)。

使用若干其它一般方法來減輕常規(guī)蜂窩系統(tǒng)中的小區(qū)間干擾，包括頻率再用，小區(qū)扇區(qū)化和擴(kuò)頻。一種常用的技術(shù)是避免在相鄰小區(qū)中使用相同的頻率集合；即，小區(qū)簇共享整個(gè)傳輸譜。這種方法導(dǎo)致每個(gè)小區(qū)內(nèi)可用信道的數(shù)量的減少。

已經(jīng)提出了稱為分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用(ffr)的方案，以通過應(yīng)用重用分區(qū)技術(shù)來提高頻譜效率。ffr(也稱為頻率分區(qū)或重用分區(qū))允許在設(shè)計(jì)的傳輸時(shí)段期間在不同的頻率分區(qū)上應(yīng)用不同的頻率重用因子。圖。圖1示出了全向小區(qū)的常規(guī)ffr方案。在本公開的這個(gè)和一些其它圖示中，單元形狀被示出為六邊形(有時(shí)也稱為菱形單元)。整個(gè)可用頻率范圍被劃分為用于所有小區(qū)的內(nèi)部小區(qū)區(qū)域(小區(qū)中心)的內(nèi)部頻帶fa和用于外部小區(qū)區(qū)域(小區(qū)邊緣)的外部頻帶fb)。頻帶fb進(jìn)一步分成三個(gè)子帶f1，b2，f3和b3；如圖1所示。如圖1所示，鄰接(相鄰)小區(qū)在外部小區(qū)區(qū)域中使用不同的子帶。在所示的示例中，鄰接單元0,6和5分別對(duì)于它們的外部單元區(qū)域使用子帶f1.b1，fbub2和fbub3。每個(gè)單元使用三個(gè)子帶f1.b1，fbub2和fub3中的僅一個(gè)(例如，單元0不使用子帶f2.b2和fbub3)。在這種ffr方案中，以較低的頻譜使用為代價(jià)來提高小區(qū)邊緣處的信號(hào)質(zhì)量。

為了提高頻譜效率，ffr可以應(yīng)用于如圖1所示的扇區(qū)化蜂窩系統(tǒng)。扇區(qū)化蜂窩系統(tǒng)是其中每個(gè)小區(qū)通過使用定向天線被劃分為多個(gè)扇區(qū)的系統(tǒng)。在所示的示例中，每個(gè)小區(qū)被劃分為內(nèi)部扇區(qū)和三個(gè)外部扇區(qū)扇區(qū)1，扇區(qū)2和扇區(qū)3.頻譜以與圖1中相同的方式被劃分。1，即進(jìn)入頻帶/子帶f，a，fb1，fbub2和fbub3。如圖所示，如圖2所示，每個(gè)小區(qū)對(duì)其內(nèi)部扇區(qū)使用內(nèi)部頻帶f.sub.a，并且對(duì)于其三個(gè)外部扇區(qū)分別使用三個(gè)頻率子帶f.sub.b1，fbub2和fub3。三個(gè)子帶和三個(gè)扇區(qū)1,2,3之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系在所有小區(qū)中是相同的。結(jié)果，在來自三個(gè)不同小區(qū)的三個(gè)扇區(qū)彼此鄰接(例如，小區(qū)0的扇區(qū)3，小區(qū)6的扇區(qū)2和小區(qū)5的扇區(qū)1)的區(qū)域中，由三個(gè)扇區(qū)使用的頻率子帶全部不同，這減少了小區(qū)間干擾。在這種ffr方案中，每個(gè)小區(qū)可以使用整個(gè)頻譜進(jìn)行發(fā)送。

1和2采用了farooqkhan的“l(fā)tefor4gmobilebroadband：airinterfacetechnologiesandperformance”，cambridgeuniversitypress2009，pp.419-420。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種協(xié)調(diào)mimo(多輸入多輸出)信號(hào)傳輸方法，包括：定義多個(gè)協(xié)作集合，每個(gè)協(xié)作集合包括多個(gè)基站；協(xié)商用于在所述協(xié)調(diào)的mimo信號(hào)傳輸中使用的一個(gè)或多個(gè)公共無線電資源區(qū)域；為要由所述協(xié)調(diào)的mimo信號(hào)傳輸服務(wù)的每個(gè)公共無線電資源區(qū)域選擇零或一個(gè)服務(wù)移動(dòng)站；估計(jì)所述基站和所述服務(wù)移動(dòng)站之間的信道的信道響應(yīng)信息，將所述信道響應(yīng)信息轉(zhuǎn)發(fā)到所述服務(wù)器；基于從所述基站接收的所述信道響應(yīng)信息，計(jì)算要應(yīng)用于通過每個(gè)公共無線電資源區(qū)域由所述協(xié)作集中的每個(gè)基站發(fā)送的信號(hào)的加權(quán)向量；以及將每個(gè)基站通過每個(gè)公共無線電資源區(qū)域發(fā)送的信號(hào)的數(shù)據(jù)內(nèi)容同步到每個(gè)選擇的服務(wù)移動(dòng)站。

附圖說明

參考以下更詳細(xì)的描述和權(quán)利要求并結(jié)合附圖，將更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表示，其中：

圖1示出了具有全單元的蜂窩系統(tǒng)中的常規(guī)ffr的示例。

圖2示出了扇區(qū)化蜂窩系統(tǒng)中的常規(guī)ffr的示例。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于無線ofdm系統(tǒng)的基于三小區(qū)ffr的網(wǎng)絡(luò)mimo的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式根據(jù)其優(yōu)選實(shí)施例給出。然而，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離本發(fā)明的基本概念的情況下，本發(fā)明的許多其他實(shí)施例是可能的，并且任何這樣的工作也將落入本發(fā)明的范圍?？梢韵胂?，本發(fā)明的其他樣式和配置可以容易地并入本發(fā)明的教導(dǎo)中，并且為了清楚和公開的目的而不是為了限制范圍，僅示出和描述一個(gè)特定配置。

本文中的術(shù)語“一個(gè)”不表示數(shù)量的限制，而是表示一個(gè)或多個(gè)所提及的項(xiàng)目的存在。

接下來參考圖3描述用于無線ofdm系統(tǒng)的基于三小區(qū)ffr的網(wǎng)絡(luò)mimo的實(shí)際實(shí)現(xiàn)。

首先，回程網(wǎng)絡(luò)(例如，圖1中的bs間服務(wù)器20或son服務(wù)器12)中的控制服務(wù)器選擇參與協(xié)作網(wǎng)絡(luò)mimo操作的bs，定義為協(xié)作組(步驟s81)。每組由三個(gè)細(xì)胞組成。選擇標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選地基于地理位置，即，選擇為處于協(xié)調(diào)組中的bs通常位于附近的地理區(qū)域中，這可能導(dǎo)致對(duì)彼此的服務(wù)ms的顯著干擾。該選擇還可以考慮信令等待時(shí)間，即，控制服務(wù)器可以選擇具有用于協(xié)調(diào)組的較低信令等待時(shí)間的高速回程連接的小區(qū)。蜂窩系統(tǒng)由多個(gè)協(xié)調(diào)組組成。當(dāng)實(shí)行基于tdma或fdma的重組時(shí)，每個(gè)bs可以在重新布置的頻率分區(qū)方案下或在常規(guī)頻率分區(qū)方案下參與不同組的網(wǎng)絡(luò)mimo操作。在常規(guī)頻率分區(qū)和重新布置的頻率分區(qū)之間進(jìn)行選擇是步驟s81的一部分；在常規(guī)頻率劃分方案下的小區(qū)重組也是步驟s81的一部分。

然后，在每個(gè)協(xié)作集內(nèi)，多個(gè)bs協(xié)商用于網(wǎng)絡(luò)mimo操作的一個(gè)或多個(gè)公共無線電資源區(qū)域(復(fù)合時(shí)間-頻率區(qū)域)(步驟s82)。每個(gè)公共無線電資源區(qū)域(也稱為協(xié)作區(qū)域)是在時(shí)域和頻域中定義的邏輯區(qū)域。時(shí)域資源單元也可以稱為子幀；如前所述，頻率資源單元被稱為ru。在該步驟中可以實(shí)施時(shí)分和頻分復(fù)用。協(xié)調(diào)組的每個(gè)公共無線電資源區(qū)域用于一次一個(gè)服務(wù)多達(dá)三個(gè)ms，即每個(gè)bs為零或一個(gè)ms。限制是一個(gè)bs不能為與兩個(gè)不同協(xié)調(diào)組相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)mimo操作共享相同的公共無線電資源區(qū)域；換句話說，由一個(gè)bs用于兩個(gè)不同協(xié)作組的公共無線電資源區(qū)域不能重疊?？梢酝ㄟ^連接到每個(gè)bs的回程網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行協(xié)商。例如，可以通過bs向控制服務(wù)器傳送其請(qǐng)求來進(jìn)行協(xié)商，并且控制服務(wù)器基于請(qǐng)求分配公共無線電資源區(qū)域。

在實(shí)際的無線ofdm系統(tǒng)中，多個(gè)bs將難以在網(wǎng)絡(luò)mimo操作中涉及它們的所有服務(wù)ms。這是因?yàn)閙s的數(shù)量，每個(gè)ms的業(yè)務(wù)需求和每個(gè)ms的信道相干時(shí)間通常是不同的。例如，如果每個(gè)ms所需的無線電資源的大小不同，則難以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)mimo操作。另一個(gè)例子是具有較高速度的ms也很難參與這種操作，因?yàn)樗鼈兊男诺理憫?yīng)將頻繁地改變，使得在啟用該操作之前不同bs之間的信令等待時(shí)間可能已經(jīng)比ms信道相干時(shí)間更長(zhǎng)。

在下一步驟中，協(xié)調(diào)組內(nèi)的每個(gè)bs為每個(gè)公共無線電資源區(qū)域選擇其參與網(wǎng)絡(luò)mimo操作的其服務(wù)ms中的一個(gè)(步驟s83)。選擇準(zhǔn)則可以包括選擇來自屬于同一協(xié)作組的其他bs的具有較低移動(dòng)性的ms和/或具有較高干擾的ms。所選擇的ms將參與該公共無線電資源區(qū)域中的網(wǎng)絡(luò)mimo操作。

當(dāng)每個(gè)bs選擇服務(wù)ms時(shí)，三個(gè)bs和三個(gè)選擇的ms在該公共無線電資源區(qū)域中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)mimo，使得由三個(gè)bs發(fā)送的三個(gè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)于所選擇的三個(gè)服務(wù)ms的干擾消除。在一些情況下，三個(gè)bs中只有一個(gè)或兩個(gè)bs選擇其服務(wù)ms參與該公共無線電資源區(qū)域中的網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸，在這種情況下，未選擇其服務(wù)ms的bs將執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸以實(shí)現(xiàn)干擾消除用于所選擇的服務(wù)ms。

在步驟s83中，由bs和服務(wù)器做出選擇決定。ms可以請(qǐng)求或觸發(fā)選擇，但不做出選擇決定。

在選擇服務(wù)ms之后，每個(gè)協(xié)作集內(nèi)的bs及其選擇的服務(wù)ms執(zhí)行必要的信道估計(jì)和消息交換以構(gòu)造信道響應(yīng)矩陣(步驟s84)。更具體地，每個(gè)選擇的服務(wù)ms估計(jì)它與協(xié)作組中的每個(gè)bs之間的信道的信道響應(yīng)，然后向其對(duì)應(yīng)的bs(其服務(wù)bs)報(bào)告信道響應(yīng)以進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到控制服務(wù)器。該步驟可以通過已知技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，bs可以根據(jù)從ms發(fā)送的探測(cè)信號(hào)來估計(jì)信道響應(yīng)。下面描述一些示例。

對(duì)于tdd(時(shí)分雙工)模式，協(xié)調(diào)組內(nèi)的bs協(xié)商用于其選擇的服務(wù)ms的上行鏈路資源以發(fā)送探測(cè)信號(hào)，使得該組中的每個(gè)bs可以根據(jù)從每個(gè)發(fā)送的探測(cè)信號(hào)來估計(jì)信道響應(yīng)選擇的服務(wù)ms。由于信道響應(yīng)在tdd系統(tǒng)中是互易的，所以可以通過該方法來構(gòu)造用于ul和dl的信道響應(yīng)矩陣。

對(duì)于fdd(頻分雙工)模式，每個(gè)bs通過在tdd模式中的相同探測(cè)技術(shù)來估計(jì)來自所選服務(wù)ms的上行鏈路信道響應(yīng)。對(duì)于下行鏈路信道響應(yīng)，ms通過估計(jì)由該協(xié)作組中的每個(gè)bs發(fā)送的唯一導(dǎo)頻模式序列來估計(jì)信道響應(yīng)。例如，由每個(gè)bs發(fā)送的導(dǎo)頻模式可以用對(duì)于該組中的每個(gè)bs是唯一的序列來加擾。在信道估計(jì)之后，每個(gè)ms報(bào)告每個(gè)bs的估計(jì)的信道響應(yīng)。

回程網(wǎng)絡(luò)中的控制服務(wù)器(例如，圖1中的bs間服務(wù)器20或son服務(wù)器12)收集由協(xié)作組中的bs和它們所選擇的服務(wù)ms報(bào)告的信道響應(yīng)。基于由控制服務(wù)器獲得的完整信道響應(yīng)矩陣，服務(wù)器計(jì)算應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于用于協(xié)作網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸或接收的每個(gè)bs的加權(quán)向量(步驟s85)。在網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸期間，控制服務(wù)器將要由預(yù)協(xié)商的無線電資源區(qū)域中的協(xié)作組的bs發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容同步到ms。

在網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸期間，每個(gè)bs監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸?shù)慕邮招盘?hào)質(zhì)量。當(dāng)信號(hào)質(zhì)量開始下降時(shí)，參與該協(xié)調(diào)組的bs和ms可以重復(fù)步驟s84和s85，以根據(jù)用戶移動(dòng)性來更新由于可能的信道變化引起的加權(quán)向量。如果信號(hào)質(zhì)量繼續(xù)惡化，則協(xié)作組中的bs可以重復(fù)步驟s83以重新選擇服務(wù)ms以加入網(wǎng)絡(luò)mimo操作，并且bs和新選擇的服務(wù)ms重復(fù)步驟s84以獲得信道響應(yīng)。如果需要或期望，整個(gè)系統(tǒng)可以重復(fù)步驟s81以重新配置協(xié)調(diào)組，然后重復(fù)步驟s82至s85。

步驟s84(信道估計(jì)和反饋和消息交換)和s85(協(xié)作網(wǎng)絡(luò)mimo傳輸)可以通過已知技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同的蜂窩系統(tǒng)，這些步驟的實(shí)現(xiàn)可能不同。

總而言之，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于ffr的三小區(qū)網(wǎng)絡(luò)mimo系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。與不具有小區(qū)扇區(qū)的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)mimo相比，該系統(tǒng)通過使用3定向(定向天線)頻率分區(qū)來減少組間干擾(igi)效應(yīng)。與常規(guī)ffr一樣，每個(gè)小區(qū)完全利用整個(gè)頻率范圍，但是與常規(guī)ffr相比，在該系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了改善的信號(hào)質(zhì)量。即使使用小的協(xié)調(diào)組大小，即僅使用三個(gè)小區(qū)，其實(shí)現(xiàn)了組間干擾(igi)的期望的減小。小組大小(三個(gè)單元)減少了實(shí)現(xiàn)中的計(jì)算復(fù)雜性以及大量單元之間的同步的需要。使用三小區(qū)協(xié)作組還提高了服務(wù)公平性；與較大(例如七個(gè)小區(qū))協(xié)調(diào)組不同，三小區(qū)組在組中不具有“邊緣”或“中心”小區(qū)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以在基于ffr的三小區(qū)網(wǎng)絡(luò)mimo系統(tǒng)和本發(fā)明的相關(guān)方法和裝置中進(jìn)行各種修改和變化，發(fā)明。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的修改和變化。

盡管已經(jīng)描述了目前被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)其進(jìn)行各種修改，并且意圖是所附權(quán)利要求覆蓋所有這樣的修改，如落入在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)。

已經(jīng)出于說明和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的具體實(shí)施例的前述描述。它們不是窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明和使用方法限制到所公開的精確形式。顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。選擇和描述實(shí)施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，并且從而使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠最佳地利用本發(fā)明以及具有適于預(yù)期的特定用途的各種修改的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的精神或范圍的情況下，可以設(shè)想等同物的各種省略或替代，因?yàn)榍闆r可以建議或呈現(xiàn)權(quán)宜，而是旨在覆蓋應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)。