通過共享無線資源向多個目的地同時發(fā)送信息的方法和設備的制造方法
【專利說明】通過共享無線資源向多個目的地同時發(fā)送信息的方法和 設備
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請是優(yōu)先權日為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。
技術領域
【背景技術】
[0003] 多輸入多輸出（Mnro)鏈路指的是在發(fā)射機和接收機處具有多根天線的通信系 統(tǒng)。Mnro鏈路是一種針對給定帶寬和功率預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，包括空間分集、空間復用、以及波束成形?？臻g分 集指的是對包含相同發(fā)送信息（即，相同的發(fā)送數(shù)據(jù)）的獨立接收采樣進行收集的能力。通 過將不同的獨立接收采樣進行組合，可以減小信道衰落的效應。
[0005] 在空間復用中，在多個空間信道中的每個空間信道上發(fā)送不同的數(shù)據(jù)。這些空間 信道可以通向單個用戶以提高用戶的峰值速率，或者每個信道可以通向多個用戶。波束成 形是向多個用戶發(fā)送空間復用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠?。在波束成形中，將發(fā)射機天線陣列處天 線的相位和幅度進行電子加權，以創(chuàng)建虛擬波束。可以對波束進行調整，以便將波束的接收 功率針對目的用戶最大化，而對其他用戶最小化。
[0006] 具有M根發(fā)射天線的發(fā)射機與各具有N根接收天線的多個接收機之間的傳輸信道 被稱為MHTO廣播信道（BC)?？梢允褂帽环Q為臟紙編碼（DPC)的技術來實現(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是一種復雜度非 常高并且很難實現(xiàn)的非線性技術。
[0007] 作為與DPC相比較為簡單的替代技術，基于迫零（ZF)波束成形的一類線性體系結 構可以用于實現(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。
[0008] 這些傳統(tǒng)的ZF波束成形體系結構是使用傳統(tǒng)編碼（例如，turbo碼）以及線性波 束成形來實現(xiàn)的，其中在發(fā)射機處利用對信道狀態(tài)信息（CSI，更具體地，相位和幅度）的知 識來計算所述線性波束成形。例如，如果多個接收機中的每個接收機僅具有單一接收天線 并且發(fā)射機具有多根發(fā)射天線，則發(fā)射機可以使用多根發(fā)射天線中的每一根天線來向多個 接收機中的每個接收機發(fā)送單一波束。在該示例中，可以對每個波束或天線進行加權，使得 在除了信號的目的接收機以外的其他接收機的方向上強迫為空（零）。即，例如可以對每個 波束進行加權，使得接收機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根天線的單個接收機的情況。在這種情況下，如 果發(fā)射機具有MMO信道的知識，則發(fā)射機可以計算奇異值分解（SVD)并使用SVD的右酉矩 陣來形成針對每個空間信道或特征模的波束。由于接收機也具有CSI的知識，所以接收機 還可以計算SVD，并在接收發(fā)送信號時使用左酉矩陣。傳統(tǒng)地，使用酉矩陣來發(fā)送和接收空 間信道，以實現(xiàn)相互正交性。

【發(fā)明內容】

[0010] 示例實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 礎的體系結構。根據(jù)至少一個示例實施例，源基于與一個或更多個接收機（也稱作用戶） 中的每個接收機相關聯(lián)的多輸入多輸出（Mnro)信道的信道信息，來向所述一個或更多個 接收機發(fā)送一個或更多個空間復用的數(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，每個接收機可以包括相應的天 線陣列，而每個天線陣列可以具有N根天線（其中N多1)。每個接收機處的天線陣列可以 具有相同或不同數(shù)目的天線。
[0012] 發(fā)射機可以使用MMO信道的發(fā)射機處的信道狀態(tài)信息（CSI，例如，相位和幅度） 來選擇用戶以進行發(fā)送，將一個或更多個空間信道分配給所選擇的接收機，和/或將發(fā)送 功率分配至多個空間信道上。根據(jù)至少一些示例實施例，可以以靈活的方式向多個接收機 分配空間信道資源或空間信道，以提高和/或優(yōu)化在給定傳輸時間間隔（TTI)期間的一個 或更多個給定性能度量。示例實施例可以提高空間復用階數(shù)和/或產生更高的發(fā)射機吞吐 量。具體地，例如，對于基于源（或發(fā)射）天線和接收機天線的數(shù)目而確定的、給定數(shù)目的可 用空間信道，可以在多個用戶間分配這些信道，以提高和/或優(yōu)化一個或更多個性能度量。
[0013] 如果接收機和空間信道的數(shù)目相對較大，則不同分配的總數(shù)將相對較大。根據(jù)示 例實施例的MET技術使用相對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空間信道。
[0015] 根據(jù)至少一個示例實施例，可以在多個空間信道上向用戶集合中的每個用戶同時 發(fā)送數(shù)據(jù)，所述多個空間信道在第一傳輸時間間隔（TTI)期間使用公共的時間和頻率資 源。所述多個空間信道可以是通過對與空間信道相關聯(lián)的每根發(fā)射天線的相位和幅度進行 電子加權而形成的用戶專用波束?？梢孕纬捎脩魧Ｓ貌ㄊ?，以便減小每個用戶所接收的波 束間干擾?？梢栽谥辽僖粋€相應的空間信道上將數(shù)據(jù)發(fā)送至每個用戶。
[0016] 根據(jù)至少一個示例實施例，用戶集合可以至少包括第一用戶，可以基于信道信息 和至少一個服務質量度量來產生要發(fā)送至所述第一用戶的至少一個波束成形的數(shù)據(jù)流。所 述信道信息和服務質量度量可以與所述第一用戶相關聯(lián)，所述至少一個波束成形的數(shù)據(jù)流 中的每一個可以包括針對第一用戶的數(shù)據(jù)的至少一部分。
[0017] 根據(jù)至少一些示例實施例，可以將數(shù)據(jù)流解復用為要發(fā)送至第一用戶的至少一個 數(shù)據(jù)子流，可以對所述至少一個數(shù)據(jù)子流進行處理以產生所述至少一個波束成形的數(shù)據(jù) 流?？梢詫⑺鰯?shù)據(jù)流解復用到至少一個頻帶。可以對所述至少一個數(shù)據(jù)子流進行調制以 產生至少一個調制子流，并且可以對所述至少一個調制子流進行波束成形以產生所述至少 一個波束成形的數(shù)據(jù)流。
[0018] 可以在多根天線間分發(fā)所述至少一個波束成形的數(shù)據(jù)流，對于多根天線中的每根 天線，可以將所述至少一個波束成形的數(shù)據(jù)流與在所述多根天線間分發(fā)的至少一個其他波 束成形的數(shù)據(jù)流進行組合。所述至少一個其他波束成形的數(shù)據(jù)流可以與另一用戶相關聯(lián)。
[0019] 根據(jù)至少一個示例實施例，可以基于至少一個性能度量來選擇用戶集合以及用于 向用戶集合中的每個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的至少一個空間信道。所述用戶集合可以從請求服務的 多個用戶中選擇。
[0020] 根據(jù)至少一個其他示例實施例，可以基于與第一用戶集合中的每個用戶相關聯(lián)的 信道信息和至少一個服務質量度量，來選擇第一用戶集合以及與第一用戶集合中的每個用 戶相對應的至少一個第一空間信道?？梢栽诘谝粫r間間隔期間使用公共的時間和頻率資源 向第一用戶集合中的每個用戶同時發(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 以及與每個用戶相對應的至少一個第一空間信道。
[0021] 根據(jù)至少一些示例實施例，可以基于與第二用戶集合中的每個用戶相關聯(lián)的信道 信息和至少一個服務質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用 戶相對應的至少一個第二空間信道?？梢栽诘诙r間間隔期間向所述第二用戶集合中的每 個用戶同時發(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 所述至少一個第一空間信道可以與所述至少一個第二空間信