CN102812735A

CN102812735A - 用于调度无线电通信***中的用户设备的方法及其设备

Info

Publication number: CN102812735A
Application number: CN2010800658868A
Authority: CN
Inventors: 李蕾; 王兴林; 杨效坤
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2012-12-05
Also published as: US20130070695A1; KR20120123528A; JP2013519262A; JP5475895B2; KR101410421B1; US8897243B2; EP2532184A1; WO2011094895A1

Abstract

用于调度无线电通信***（1000）中的多个用户设备（10）的传输的方法和设备，包括以下步骤：-所述多个用户设备中的至少两个用户设备（10）将信道信息传输至接入节点（100），所述接入节点（100）服务于所述至少两个用户设备（10），其中，所述信道信息包括信道矩阵；-所述接入节点（100）在接收到所述信道信息时确定所述至少两个用户设备（10）之间的相关；-所述接入节点（100）将所述所确定的相关与阈值进行比较；以及-所述接入节点（100）基于所述比较，为所述至少两个用户设备（10）调度无线电资源。

Description

用于调度无线电通信***中的用户设备的方法及其设备

技术领域

本发明用在无线电通信***中，以确保AN（接入节点）可以确保针对无线电通信***中存在的UE（用户设备）而对无线电资源的适当调度。

背景技术

在当前无线电通信***（例如，LTE（长期演进）、LTE-A（长期演进-先进）、UMTS（通用移动电信***）或WiMAX（全球微波接入互操作性））中， MIMO（多输入多输出）技术（即，多天线的使用）对空中接口起重要作用，这是由于其允许这种无线电通信***提高其***容量。

图1示意了这种无线电通信***1000，其由将***1000划分为小区的多个接入节点（AN）100以及多个用户设备（UE）10组成。在这种***1000中，AN 100可以是以下中的至少一项：基站（BS）、BSC（基站控制器）、RNC（无线电网络控制器）、e-NB（e-节点B）、RBS（无线电基站）、HeNB（家庭演进节点B）；而UE 10可以是以下中的至少一项：移动电话（MT）、便携式计算机（PC）、膝上型电脑、蜂窝电话、便携式互联网设备、移动站（MS）。

尽管AN 100具有对多天线进行处理的物理空间和处理能力，但是UE 10由于其大小而具有有限的空间和较低的处理能力二者。典型地，UE 10具有不多于两根天线。该有限天线数目降低了***1000中的MIMO性能。

为了克服MIMO性能的降低，已经提出了MU-MIMO（多用户MIMO），也被称为虚拟MIMO。MU-MIMO允许具有天线的多个UE 10在相同资源块上操作，该资源块是频率资源块或时间资源块。然而，大量这种UE 10可以耗尽AN 100的可用资源并提高***容量。这可以通过使用SDMA（空分多址接入）而克服。

然而，在SDMA中，UE 10所使用的信道不是像在TDMA（时分多址）和FDMA（频分多址）的情况下那样彼此完全正交。这可能对无线电通信***1000内的UE传输产生干扰。实际上，为了减小所产生的干扰，与SDMA一起使用具有窄束宽定向天线的AN。然而，窄束宽天线不适于无线电接入，并且UE必须位于不同方向，以便利用天线的定向波束。这进而降低了无线电通信***的效率和性能，这是由于UE不容易接入。

因此，AN 100有必要相应地调度和指派无线电资源（例如，资源块），使得可以减小干扰并且不对UE 10造成接入问题。

3GPP R1-051422提出了用于调度无线电资源的正交UE配对方案，而3GPP R1-070199提出了用于调度无线电资源的可调整决定性配对方案。

然而，以上提出的机制是针对以下无线电通信***而设计的：这些无线电通信***的AN 100具有两根天线，并且其每个UE 10具有一根天线。这种机制无法扩展至其他类型的MIMO布置。在想到分集MIMO布置的LTE-A无线电***中，需要针对具有四根天线的AN 100和各具有两根天线的UE 10而设计的机制。此外，AN 100需要来自UE 10的大量信息以便能够调度无线电资源，例如，来自UE 10的全信道矩阵信息。在FDD（频分双工）***中，将这种大量数据提供给AN 100是不可行的，而大量信息将增加AN 100需要进行的处理的量，这将进而增加可调度无线电资源前的时间。该延迟可以进一步降低无线电通信***的总体效率。此外，这两种所提出的机制仅应对上行链路方向上的调度，而不考虑在下行链路方向上调度无线电资源。

因此，存在对一种技术的需要，该技术可以减少所需计算的量，是精确的，并可以减少为了对无线电通信***内的传输进行调度所必需的反馈的量。

发明内容

利用本发明，解决了上述问题并实现了减小用户干扰的高效技术。该技术由包含在独立权利要求中的教导实现。

根据独立方法权利要求，提供了一种用于对无线电通信***中的多个用户设备的传输进行调度的方法。所述方法包括以下步骤：

- 所述多个用户设备中的至少两个用户设备将信道信息传输至接入节点，所述接入节点服务于所述至少两个用户设备，其中，所述信道信息包括信道矩阵；

- 所述接入节点在接收到所述信道信息时确定所述至少两个用户设备之间的相关（correlation）；

- 所述接入节点将所确定的相关与阈值进行比较；以及

- 所述接入节点基于所述比较，为所述至少两个用户设备调度无线电资源。

根据独立设备权利要求，一种接入节点，其具有适于对无线电通信***中的多个用户设备的传输进行调度的装置。所述接入节点包括：

- 收发器装置，其适于接收由所述多个用户设备中的至少两个用户设备传输的信道信息，所述至少两个用户设备由所述接入节点服务，其中，所述信道信息包括信道矩阵；

- 确定装置，其适于确定所述至少两个用户设备之间的相关；

- 比较装置，其适于将所述所确定的相关与阈值进行比较；以及

- 调度装置，其适于基于所述比较，为所述至少两个用户设备调度无线电资源。

本发明的优选实施例由从属权利要求描述，其中：

在所述相关等于所述阈值或高于所述阈值时，所述至少两个用户设备被所述接入节点调度为使用相同无线电资源。

在所述相关低于所述阈值时，所述至少两个用户设备被所述接入节点调度为使用不同无线电资源。在这两种情况下，均将所述无线电资源划分为块，从而允许容易分配。

所述相关是使用跨越所述信道矩阵的子空间分析来确定的。将所述子空间分析应用于所述信道矩阵的行和列。此外，所述相关是针对所述至少两个用户设备的上行链路信道和/或下行链路信道而确定的。

还要指出，本发明可以利用计算机程序相应软件而实现。根据本发明的进一步改进，提供了一种计算机可读介质，其上存储了用于执行方法权利要求1的步骤的计算机程序单元。

可以采用任何合适的编程语言（诸如例如JAVA、C++）将程序实现为计算机可读指令代码，并可以将该程序存储在计算机可读介质（可移除盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器、控制处理器等）上。指令代码可操作用于将计算机或任何其他可编程器件编程为执行预期功能。程序单元可以从网络（例如，万维网）得到，可以从网络下载该程序单元。

此外，本发明还可以利用一个或多个具体电子电路相应硬件而实现。此外，本发明还可以以混合形式（即，以软件模块和硬件模块的组合）实现。

所述计算机可读介质可以是计算机或处理器可读的。所述计算机可读介质可以是例如但不限于电、磁、光、红外或半导体***、器件或传输介质。所述计算机可读介质可以包括以下介质中的至少一项：计算机可分发介质、程序存储介质、记录介质、计算机可读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件分发封装、计算机可读信号、计算机可读电信信号、计算机可读印刷品和计算机可读压缩软件封装。

附图说明

将从本文以下给出的具体实施方式和仅通过示意给出的附图（并且因此不限制本发明）来更全面理解本发明，并且在附图中：

图1描绘了当前无线电通信***，可以在其中实现本发明。

图2以流程图的形式描绘了本发明的步骤。

图3示出了根据本发明的上行链路（UL）调度算法。

图4示出了根据本发明的下行链路（DL）调度算法。

图5描绘了实现所提出的本发明的设备的框图。

具体实施方式

图1描绘了无线电通信***1000，可以在其中实现本发明。无线电通信***1000包括将***1000划分为小区的多个AN 100以及多个UE 10。在每个小区内，该小区内存在的每个UE 10将由对该小区进行控制的AN 100服务。

图2以流程图的形式描绘了本发明所执行的对无线电通信***1000中的多个用户设备10的传输进行调度的步骤。

在步骤1中，所述多个用户设备中的至少两个用户设备10将信道信息传输至接入节点100，该接入节点100服务于该至少两个用户设备10，其中，信道信息包括信道矩阵。在步骤2中，接入节点100在接收到信道信息时确定所述至少两个用户设备10之间的相关。在步骤3中，接入节点100将所确定的相关与阈值进行比较，以及在步骤4中，接入节点100基于比较，为该至少两个用户设备10调度无线电资源。将所调度的无线电资源划分为块。

在该方法的进一步改进中，当相关等于阈值或高于阈值时，该至少两个用户设备10被接入节点100调度为使用相同无线电资源。此外，当相关低于阈值时，该至少两个用户设备被接入节点100调度为使用不同无线电资源。

在步骤2中，通过使用跨越信道矩阵的子空间分析来确定相关。此外，该相关是针对该至少两个用户设备10的上行链路信道和/或下行链路信道而确定的。将子空间分析应用于信道矩阵的行和列。

更详细地，每个矩阵具有两个子空间，一个针对列空间，且一个针对行空间。对于下行链路（DL）调度，可以使用行空间，而对于上行链路（UL）调度，可以使用列空间。

信道矩阵具有等于N_R * N_T的维度，

其中，N_R是接收天线的数目，且N_T是发射天线的数目。

现在对于UL，N_R > N_T，这是由于AN 100具有更多接收天线。信道矩阵在每个列中具有N_R个元素。因此，每个列所跨越的空间比在行空间中具有更高维度，并且因此比在行空间中具有更多信息。这同样适用于DL。照这样，子空间维度等于AN 100的天线的数目。

相应地，该方法可以适用于行空间或列空间分析二者。当两个UE 10之间具有较低干扰时，这两个UE 10信道矩阵（分别为H(j)和H(i)）之间的区别较大。这意味着：这两个UE 10信道矩阵（分别为H(j)和H(i)）所跨越的两个子空间之间的距离较大。基于矩阵分析，可以通过正交投影来测量两个矩阵的子空间之间的距离，并且然后，可以经由信号处理将正交投影与奇异值分解（SVD）进行相关。

当矩阵的秩相同时，

即，当rank ( H(j) ) = rank ( H(i) ) = r时，

H(j)和H(i)的列空间之间的距离是：

类似地，H(j)和H(i)的行空间之间的距离是：

其中，U和V分别是H的左和右奇异矩阵。U_r和V_r分别是由U和V的前r个列单独形成的N_R r和N_T r矩阵。

当矩阵的秩不成立时，

即，当rank ( H(j) ) ≠ rank ( H(i) )时，

那么选择形成U_min和V_min的U和V中奇异向量的前min(rank (H(i)), rank (H(j)))（rank (H(i)), rank (H(j))中的最小值）数。于是，H(j)和H(i)的行空间之间的距离是：

而此时，H(j)和H(i)的列空间之间的距离是：

然后，在步骤3中，如上所述将所确定的子空间距离进行相关并将所确定的子空间距离与阈值（

）进行比较。该阈值可以由***操作者设置并在AN 100的初始化阶段期间被提供给AN 100，或者其可以由无线电通信***1000在周期性***更新期间提供。

对于UL，如上所述，如果两个UE的列空间中的任一个大于或等于阈值（

），则AN 100可以将UE调度至相同资源（频率-时间）块中。对于DL，如上所述，如果两个UE的行空间中的任一个大于或等于阈值（

），则AN 100可以将UE调度至相同资源（频率-时间）块。

图3和4分别示出了与本发明的方法的步骤2、3和4相对应的用于UL和DL的算法的示例：

·UL调度算法

·DL调度算法

。

图5示出了实现所提出的本发明的接入节点100的框图。实现所提出的本发明的接入节点100可以是以下中的至少一项：基站、无线电网络控制器、基站控制器、节点B、eNB。

接入节点100具有适于对无线电通信***1000中的多个用户设备10的传输进行调度的装置，并包括：收发器装置110，其适于接收由所述多个用户设备10中的至少两个用户设备10传输的信道信息，该至少两个用户设备10由接入节点100服务，其中，信道信息包括信道矩阵。除了接收信道信息外，收发器装置110还适于传输和接收其他消息和/或信号。

确定装置120，其适于确定该至少两个用户设备10之间的相关。比较装置130，其适于将所确定的相关与阈值进行比较；以及调度装置140，其适于基于所述比较，为所述至少两个用户设备10调度无线电资源。将无线电资源划分为块。

在一个示意性实施例中，可以在适于控制接入节点100的控制装置150的总体控制下，将这里上文提到的不同装置实现为接入节点100内的单独的实体或单元。在另一示意性实施例中，可以在控制装置150的总体控制下，在一个实体或单元中实现这里上文提到的不同装置。

调度装置140还适于在相关等于阈值或高于阈值时将该至少两个用户设备10调度为使用相同无线电资源。此外，调度装置140还适于在相关低于阈值时将该至少两个用户设备10调度为使用不同无线电资源。确定装置120还适于使用跨越信道矩阵的子空间分析来确定相关。确定装置120还适于将子空间分析应用于信道矩阵的行和列。此外，确定装置120还适于针对该至少两个用户设备10的上行链路信道和/或下行链路信道确定相关。

本发明的优势在于：其是精确的，减少计算量以及为了对无线电通信***内的传输进行调度所必需的反馈。可以在UL和DL两个方向上均应用本发明，从而允许在对传输进行调度时更高效地使用和分配可用无线电资源，并且本发明适用于所有种类的MIMO天线数布置。

尽管已经根据这里描述的优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将意识到在不脱离本发明的教导的范围的情况下可做出的其他实施例和修改。所有这些修改预期包括在附加于其的权利要求的范围内。

Claims

1.用于对无线电通信***（1000）中的多个用户设备（10）的传输进行调度的方法，包括以下步骤：

- 所述多个用户设备（10）中的至少两个用户设备（10）将信道信息传输至接入节点（100），所述接入节点（100）服务于所述至少两个用户设备（10），其中，所述信道信息包括信道矩阵；

- 所述接入节点（100）在接收到所述信道信息时确定所述至少两个用户设备（10）之间的相关；

- 所述接入节点（100）将所述所确定的相关与阈值进行比较；以及

- 所述接入节点（100）基于所述比较，为所述至少两个用户设备（10）调度无线电资源。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述相关等于所述阈值或高于所述阈值时，所述至少两个用户设备（10）被所述接入节点（100）调度为使用相同无线电资源。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述相关低于所述阈值时，所述至少两个用户设备（10）被所述接入节点（100）调度为使用不同无线电资源。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述无线电资源被划分为块。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相关是使用跨越所述信道矩阵的子空间分析来确定的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述子空间分析被应用于所述信道矩阵的行和列。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相关是针对所述至少两个用户设备（10）的上行链路信道和/或下行链路信道而确定的。

8.接入节点（100），其具有适于对无线电通信***（1000）中的多个用户设备（10）的传输进行调度的装置，所述接入节点（100）包括：

- 收发器装置（），其适于接收由所述多个用户设备（10）中的至少两个设备（10）传输的信道信息，所述至少两个用户设备（10）由所述接入节点（100）服务，其中，所述信道信息包括信道矩阵；

- 确定装置（），其适于确定所述至少两个用户设备（10）之间的相关；

- 比较装置（），其适于将所述所确定的相关与阈值进行比较；以及

- 调度装置（），其适于基于所述比较，为所述至少两个用户设备（10）调度无线电资源。

9.根据权利要求8所述的接入节点（100），其中，所述调度装置（）还适于在所述相关等于所述阈值或高于所述阈值时，将所述至少两个用户设备（10）调度为使用相同无线电资源。

10.根据权利要求8所述的接入节点（100），其中，所述调度装置（）还适于在所述相关低于所述阈值时，将所述至少两个用户设备（10）调度为使用不同无线电资源。

11.根据权利要求8所述的接入节点（100），其中，所述确定装置（）还适于使用跨越所述信道矩阵的子空间分析来确定所述相关。

12.根据权利要求11所述的接入节点（100），其中，所述确定装置（）还适于将所述子空间分析应用于所述信道矩阵的行和列。

13.根据前述权利要求8至12中任一项所述的接入节点（100），其中，所述确定装置（）还适于针对所述至少两个用户设备（10）的上行链路信道和/或下行链路信道来确定所述相关。

14.根据前述权利要求8至13中任一项所述的接入节点（100），其中，所述接入节点（100）能够是以下中的至少一项：基站、无线电网络控制器、基站控制器、节点B、eNB。