CN108604978B - 用于管理基站与多个用户设备之间的全双工通信的设备和方法 - Google Patents

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CN108604978B CN201680080274.3A CN201680080274A CN108604978B CN 108604978 B CN108604978 B CN 108604978B CN 201680080274 A CN201680080274 A CN 201680080274A CN 108604978 B CN108604978 B CN 108604978B
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Abstract

本申请涉及一种用于管理基站(BS0)和一组用户设备(101a，b)之间的全双工通信的装置(301)，所述基站(BS0)包括多个发送天线，所述多个发送天线与所述基站(BS0)和该组用户设备(101a，b)之间的下行链路通信信道H以及所述基站(BS0)和多个相邻基站(BSi)之间的多个干扰信道的Gi相关联，所述装置(301)包括：确定器(303)，被配置为基于所述多个干扰信道Gi来确定聚合干扰信道G，修改器(305)，被配置为在取决于所述下行链路通信信道H和修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，修改所述聚合干扰信道G以获得修改的聚合干扰信道F；以及预编码器(307)，被配置为基于预编码矩阵W，对待由所述多个发送天线发送的信号进行预编码。

Description

用于管理基站与多个用户设备之间的全双工通信的设备和 方法
技术领域
本申请总体上涉及电信领域。更具体地，本申请涉及用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的设备和方法。
背景技术
由于可以通过在整个频带内同时进行上行链路(uplink，UL)和下行链路(downlink， DL)通信来实现频谱效率的潜在增长，因此，带内全双工(也称为全双工(FD))是用于下一代无线通信***的有前途的候选技术。常用的半双工(half-duplex，HD)***，如时分双工(time division duplex，TDD)或频分双工(frequency division duplex，FDD)***，分别采用正交时间资源或正交频率资源。全双工基站(base station，BS)可以提高频谱效率，因为它对于上行链路和下行链路同时使用相同的时间和频率资源。图1示出了包括两个全双工基站BS0和BS1的示例性通信***100，BS0和BS1对于分别与用户设备101a,b和用户设备 101c,d的上行链路和下行链路通信同时使用相同的时间和频率资源。
因此，启用全双工基站可能会使小区的频谱效率翻倍。然而，全双工基站中的同时发送和接收引起新的干扰情况，例如，相邻的同信道基站之间的小区间干扰和单个基站处的自干扰。图1中示出了对于具有两个BS的通信***100的情况下的小区间干扰和自干扰的示例，图2中示出了对于具有七个BS的通信***200的更一般情况的小区间干扰和自干扰的示例。
在当前部署的无线***中，同信道基站通常是同步的，使得所有小区都使用相同的上行链路-下行链路配置，其中所有小区中的传输方向(上行链路或下行链路)在时间上对齐。使用同步操作的主要原因是在相邻的同信道小区中相反传输方向的使用将导致较强的基站到基站干扰(作者Z.Shen，A.Khoryaev，E.Eriksson和X.Pan于2012年11月在IEEE通信杂志上发表的“TD-LTE中的动态上行链路-下行链路配置和干扰管理(Dynamic uplink-downlink configuration and interference management in TD-LTE)”)。因此，通过使用适当的时间和/或频率时隙分配，可以在半双工网络中避免小区间干扰和自干扰。在全双工BS部署中的情况并非如此，因为在所有基站中的同时同信道上行链路和下行链路传输是全双工操作的本质。因此，为了能够使用全双工网络并充分利用频谱效率的潜在增加，必须明确地解决自干扰和基站到基站的小区间干扰(作者S.Goyal，P.Liu，S.S Panwar，R.A.DiFazio，R.Yang和E.Bala 于2015年5月在IEEE通信杂志上发表的“全双工蜂窝***：双倍干扰是否会阻止双倍容量 (Full duplex cellular systems:Will doublinginterference prevent doubling capacity)？”，以及作者Y.S.Choi和H.Shirani-Mehr于2013年12月在IEEE无线通信学报上发表的“同时发送和接收：算法、设计和***级性能(Simultaneous Transmission and Reception:Algorithm,Design and System LevelPerformance)”)。
目前在半双工***中的干扰减轻的解决方案在应用于全双工场景时有不足。例如，如果应用像在LTE(作者K.I.Pedersen，Y.Wang，B.Soret和F.Frederiksen于2012秋在Proc.IEEE 车辆技术会议上发表的“用于LTE HetNet同信道部署的eICIC功能和性能(eICIC functionality and performance for LTE HetNet co-channel deployments)”)中提出的几乎空白子帧(Almost Blank Subframe，ABS)解决方案，其中一组干扰节点在一段时间内保持沉默，全双工配置最终(完全地或部分地)恢复到半双工配置，因此丢失部分或所有的全双工增益。类似地，例如在作者T.Novlan，J.G.Andrews，I.Shn，R.K.Ganti和A.Ghosh于2010年在Proc.IEEE全球电信会议上发表的“OFDMA蜂窝下行链路中的部分频率复用方法的比较(Comparison of fractional frequency reuse approaches in theOFDMA cellular downlink)”中公开的频率复用或部分频率复用的解决方案，其对遭受干扰的区域进行正交频率分配，最终将全双工分配(完全地或部分地)恢复到半双工分配。
传统的全双工解决方案主要考虑了自干扰消除问题，而忽略了小区间干扰问题。在全双工基站处接收到的自干扰是由于从其自身传输中接收的信号造成的，而小区间干扰是由于从相邻同信道基站的传输中接收的信号造成的。对于多天线全双工基站而言，大量天线的使用仅用于减少自干扰，即用于实现空间自干扰消除(作者B.Yin，M.Studer，J.R.Cavallaro和 J.Lilleberg于2013年11月在信号***和计算机的Proc.Asilomar会议上发表的“大规模无线***中的全双工(Full-duplex in large-scale wirelesssystems)”，以及作者H.Q.Ngo，H.A. Surawera，M.Marthaiou和E.G.Larsson发表的“采用大规模阵列和线性处理的多对全双工中继(Multipair full-duplex relaying withmassive arrays and linear processing)”，可在线获取http://arxiv.org/abs/ 1405.1063)。
通常，传统的空间自干扰消除解决方案默认天线阵列的大小大于在小区中要服务的用户的数量加上要消除的独立自干扰信号的数量。然而，对于小区间干扰而言，这个前提通常不适用。这是因为同信道相邻基站的天线的数量非常大，从而使要被消除的独立干扰方向的数量非常大，并且可能随着基站阵列的大小而增加。因此，扩展由Yin等人和Ngo等人在上述文章中公开的自干扰消除解决方案以同时解决自干扰和小区间干扰问题是困难的。实际上，没有考虑由大规模多天线配置提供的自由度数量小于全双工基站之间的干扰置零所需的自由度数量的情况。在这种情况下，基站DL预编码器必须考虑在服务于基站DL用户与使自干扰以及小区间干扰最小化之间的折衷。
大规模MIMO技术使用天线阵列，其天线阵元的数量比目前最先进的MIMO技术大几个数量级，例如，100个天线或更多(作者F.Rusek，D.Person，B.K.Lau，E.G.Larsson，T.L.Marzetta，O.Edfors和F.Tufvesson于2013年1月在IEEE信号处理杂志上发表的“扩大MIMO：超大阵列的机会和挑战(Scaling up MIMO:Opportunities and challenges with verylarge arrays)”，以及作者E.G.Larsson，F.Massive Tufvesson，O.Edfors和T.L.Marzetta于2014年2月在IEEE 通信杂志上发表的“用于下一代无线***的大规模MIMO(MassiveMIMO for Next Generation Wireless Systems)”)。获得大规模MIMO技术的益处需要活跃用户的信道几乎正交或者相关性非常低。在作者Xiang Gao；Edfors,O.；Rusek,F.；Tufvesson,F.于2011年9月5日到8日在2011年IEEE车辆技术会议(VTC Fall)第1-5页上发表的“在测量的超大型MIMO信道中的线性预编码性能(Linear Pre-Coding Performancein Measured Very-Large MIMO Channels)”，以及作者Hoydis,J.；Hoek,C.；Wild,T.；tenBrink,S.于2012年8月28日至31 日在2012年国际研讨会无线通信***(ISWCS)第811-815页上发表的“大型天线阵列的信道测量(Channel measurements for large antennaarrays)”中报道的实时信道测量活动，表明不能通过增加天线数量来任意地减小信道相关性，这意味着通常的传播环境提供有限数量的物理方向或自由度。因此，在一个小区内可以有效服务的用户数量是有限的(如2012年Hoydis 等人研究报告的为大约20个)，与大规模MIMO基站处的天线数量(通常大于100)无关。这导致了过量天线的概念。过量天线的数量由发送天线的数量减去活跃的DL用户的数量给出。
在作者J.Hoydis，K.Hosseni，S.T.Brink和M.Debah于2013年第5-21期的贝尔实验室技术杂志18(2)上发表的“过量天线的智能使用：大规模MIMO、小小区以及TDD(Makingsmart use of excess antennas:Massive MIMO,small cells,and TDD)”，已经考虑了在HD双层异构网络背景下在大规模MIMO基站中使用过量天线来减轻小区间干扰。然而，Hoydis等人在 2013年提供的解决方案仅适用于阵列中的所有天线处于发射模式或接收模式二者之一的情况。因此，Hoydis等人在2013年提供的解决方案仅适用于半双工场景。
鉴于以上情况，需要一种用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的改进的设备和方法，从而允许基站服务多个用户设备，同时减轻在相邻的全双工基站处的基站产生的小区间干扰。
发明内容
本申请的目的是提供一种用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的改进的设备和方法，允许所述基站服务所述多个用户设备，同时减轻所述基站在相邻的全双工基站处产生的所述小区间干扰。
前述和其他目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，其他实现形式也是显而易见的。
根据第一方面，本申请涉及一种用于管理基站和一组用户设备之间的全双工通信的装置，所述基站包括多个发送天线和多个接收天线，所述多个发送天线与所述基站和该组用户设备之间的下行链路通信信道H以及所述基站和多个相邻基站的多个接收天线之间的干扰信道 Gi相关联，所述装置包括：确定器，被配置为基于所述多个干扰信道Gi来确定聚合干扰信道 G；修改器，被配置为在取决于所述下行链路通信信道H和修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，迭代地修改所述聚合干扰信道G以获得修改的聚合干扰信道 F，其中所述修改的聚合干扰信道F涵盖由所述聚合干扰信道G所涵盖的空间的子空间；以及预编码器(307)，被配置为基于预编码矩阵W，对待由所述多个发送天线发送的信号进行预编码，其中所述预编码矩阵W取决于所述修改的聚合干扰信道F。
因此，提供了一种用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的改进的装置，其允许所述基站服务所述多个用户设备，同时减轻所述基站在相邻的全双工基站处产生的小区间干扰。
根据所述第一方面本身，在所述装置的第一种可能的实现形式中，所述确定器被配置为基于所述多个干扰信道Gi和所述基站的所述多个发送天线和多个接收天线之间的自干扰信道 G0，来确定所述聚合干扰信道G。
在根据所述第一方面本身或其第一种实现形式，在所述装置的第二种可能的实现形式中，所述修改器被配置为在取决于所述下行链路通信信道H和所述修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，通过去除所述聚合干扰信道G中与由所述下行链路通信信道H所涵盖的所述空间最为对齐的至少一列或一行，修改所述聚合干扰信道G以获得修改的聚合干扰信道F。
根据所述第一方面本身或其第一或第二种实现形式，在所述装置的第三种可能的实现形式中，所述预编码器是一个正规化迫零预编码器，其中所述迫零预编码器被配置为基于与噪声和/或干扰水平相关联的参数，调整与由所述修改的聚合干扰信道F所涵盖的所述空间的正交程度。
根据所述第一方面本身或其第一到第三种实现形式中的任一种，在所述装置的第四种可能的实现形式中，所述预编码矩阵W取决于所述修改的聚合干扰信道F，以使由所述预编码矩阵W所涵盖的空间与由所述修改的聚合干扰信道F所涵盖的空间正交。
因此，在实现形式中，所述预编码矩阵W可以通过以下等式来定义：
W＝κpinv(H(I-FHpinv(FFH)F))
其中κ表示用于调整所述期望发送功率的预定义常量，pinv(A)表示所述矩阵A的伪逆矩阵， I表示单位矩阵，并且FH表示所述修改的聚合干扰信道F的厄米特转置矩阵。
根据所述第一方面本身或其第一至第四种实现形式中的任一种，在所述装置的第五种可能的实现形式中，所述性能测量标准包括该组用户设备中的每个用户设备的性能测量标准，其中每个性能测量标准由以下等式定义：
QoSk(HW)≥γk
其中QoSk表示性能测量，并且γk表示该组用户设备的第k个用户设备的性能测量阈值。
在一实现形式中，所述性能测量可以是信号与干扰加噪声的比值或定义为所述基站和用户设备之间的有效下行传输速率的吞吐量。
根据所述第一方面本身或其第一至第五种实现形式中的任一种，在所述装置的第六种可能实现形式中，所述修改器被配置为通过确定形式为G＝UΛVH的所述聚合干扰信道G的奇异值分解，通过修改对角矩阵Λ的至少一个奇异值以获得修改的对角矩阵Λ*，并通过将所述修改的聚合干扰信道F确定为F＝UΛ*VH，来修改所述聚合干扰信道G，以获得所述修改的聚合干扰信道F，其中所述形式G＝UΛVH包括所述对角矩阵Λ。
根据所述第一方面本身或其所述第一至第六种实现形式中的任一种，在所述装置的第七种可能的实现形式中，所述修改器被配置为基于由所述多个相邻基站中的至少一个相邻基站提供的信息，来修改所述聚合干扰信道G，以获得修改的聚合干扰信道F。
根据所述第一方面的第七种实现形式，在所述装置的第八种可能的实现形式中，由所述多个相邻基站中的至少一个相邻基站提供的信息包括识别应减轻干扰的所述多个相邻基站中的至少一个相邻基站的至少一个接收天线的信息。
根据所述第一方面的第八种可能的实现形式，在所述装置的第九种可能的实现形式中，所述修改器被配置为通过移除与应减轻干扰的所述多个相邻基站中的至少一个相邻基站的所识别的接收天线相关联的所述聚合干扰信道G的行或列，来修改所述聚合干扰信道G，以获得所述修改的聚合干扰信道F。
根据所述第一方面本身或其第一至第九种实现形式中的任一种，在所述装置的第十种可能的实现形式中，所述装置进一步包括调度器，被配置为基于所述修改的聚合干扰信道F和/ 或所述预编码矩阵W，调整由所述基站服务的该组用户设备。
根据所述第一方面本身或其第一至第十种实现形式中的任一种，在所述装置的第十一种可能的实现形式中，所述装置被配置为向所述多个相邻基站中的至少一个相邻基站提供关于所述修改的聚合干扰信道F的信息，以使所述至少一个相邻基站尤其是重新调度其上行链路用户设备。
根据第二方面，本申请涉及一种基站，包括根据第一方面本身或其第一至十一种实现形式中的任一种的装置。
根据第三方面，本申请涉及一种方法，用于管理基站和一组用户设备之间的全双工通信，所述基站包括多个发送天线和多个接收天线，所述多个发送天线与所述基站和该组用户设备之间的下行链路通信信道H以及所述基站和多个相邻基站的多个接收天线之间的多个干扰信道Gi相关联，所述方法包括以下步骤：基于所述多个干扰信道Gi确定聚合干扰信道G；在取决于所述下行链路通信信道H和所述修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，修改所述聚合干扰信道G以获得修改的聚合干扰信道F，其中所述修改的聚合干扰信道F涵盖由所述聚合干扰信道G所涵盖的所述空间的子空间；以及基于预编码矩阵W，对待由所述多个发送天线发送的信号进行预编码，其中所述预编码矩阵W取决于所述修改的聚合干扰信道F。
根据本申请第三方面的所述方法可以由根据本申请的第一方面的所述装置执行。根据本申请第三方面的所述方法的其他特征直接由根据本申请的第一方面的装置及其上述不同的实现形式的功能产生。
根据第四方面，本申请涉及一种包括程序代码的计算机程序，该计算机程序用于在计算机上执行时，执行根据本申请第三方面或其任何实现形式的所述方法。
本申请可以用硬件和/或软件来实现。
附图说明
本申请的进一步实施例将参照以下附图进行描述，其中：
图1示出了包括多个基站和多个用户设备的通信***的示意图；
图2示出了包括多个基站的通信***的示意图；
图3示出了作为通信***的一部分的根据一个实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的示意图；
图4示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的方法的示意图；
图5示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的不同方面的示意图；
图6示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的不同方面的示意图；
图7示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的不同方面的示意图；
图8示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的不同方面的示意图；
图9示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的不同方面的示意图；
图10示出了根据一实施例的用于管理基站和多个用户设备之间的全双工通信的装置的不同方面的示意图；以及
图11示出了根据一实施例的用于管理基站与多个用户设备之间的全双工通信的设备的不同方面的示意图。
在各个附图中，相同的附图标记用于相同的或至少功能上等同的特征。
具体实施方式
在下面的描述中，参考形成本公开的一部分的附图，并且其中通过说明的方式示出本申请可以放置的特定方面。应该理解，在不脱离本申请的范围的情况下，可以利用其它方面并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义，因为本申请的范围由所附权利要求限定。
例如，可以理解，结合所描述的方法相关的公开也可以适用于被配置为执行该方法的相应设备或***，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则相应的设备可以包括执行所描述的方法步骤的单元，即使这些单元未在附图中明确描述或示出。此外，应该理解的是，除非另有具体指出，否则本文所描述的各种示例性方面的特征可以相互组合。
图3示出了作为无线通信***300的一部分的根据一实施例的装置301的示意图。装置 301被配置为管理基站BS0和一组用户设备101a,b之间的全双工通信，其中基站BS0包括多个发送天线和多个接收天线，并且其中多个发送天线与基站BS0和一组用户设备101a,b之间的下行链路通信信道H以及基站BS0和多个相邻基站BSi的多个接收天线之间的多个干扰信道Gi相关联。为了清楚起见，图3中仅示出了一个相邻基站BSi。在一个实施例中，装置301 可以实现为基站BS0的组件。
装置301包括确定器303，被配置为基于多个干扰信道Gi来确定聚合干扰信道G。此外，装置301包括修改器305，修改器305被配置为在取决于下行链路通信信道H和修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，对聚合干扰信道G进行迭代地修改以获得修改的聚合干扰信道F，其中修改的聚合干扰信道F涵盖由聚合干扰信道G所涵盖的空间的子空间。此外，装置301包括预编码器307，被配置为基于预编码矩阵W，编码待由多个发送天线发送的信号，以便至少在一些相邻基站处减轻干扰，其中预编码矩阵W取决于修改的聚合干扰信道F。
在一个实施例中，装置301还包括调度器309，被配置为基于修改的聚合干扰信道F和/ 或预编码矩阵W来调整由基站BS0服务的一组用户设备101a,b。
图4示出了用于管理基站BS0和一组用户设备101a,b之间的全双工通信的方法400的示意图，其中基站BS0包括多个发送天线和多个接收天线，并且其中多个发送天线与基站BS0和一组用户设备101a,b之间的下行链路通信信道H以及基站BS0和多个相邻基站BSi的多个接收天线之间的多个干扰信道Gi相关联。
方法400包括第一步骤401，其基于多个干扰信道Gi，确定聚合干扰信道G。方法400包括进一步的步骤403，其在取决于下行链路通信信道H和修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，对聚合干扰信道G进行迭代地修改以获得修改的聚合干扰信道F，其中修改的聚合干扰信道F涵盖由聚合干扰信道G所涵盖的空间的子空间。方法400包括进一步的步骤405，其基于预编码矩阵W，编码待由多个发送天线发送的信号，以便至少在一些相邻基站处减轻干扰，其中预编码矩阵W取决于修改的聚合干扰信道F。
在下文中对装置301和方法400的进一步的实施形式、实施例和方面进行描述，在特定实施例中，其中装置301是，例如图3中所示的基站BS0的一部分。在其他实施例中，装置301可以是与基站BS0通信的独立单元。
正如上面提到的，图3示出了根据一实施例的无线通信*** 300，其包括被实现为基站 BS0的一部分的装置301。应理解，在其他实施例中，装置301可以是与基站BS0通信并可能与无线通信*** 300中的其他基站BSi通信，以集中地管理这些设备的全双工通信的独立网络实体。
图3所示的无线通信*** 300由多个全双工大规模MIMO基站{BSi}组成，每个全双工大规模MIMO基站具有Mi个天线。在一实施例中，基站BSi使用它的Mi个天线元件中的 Ti＝Mi (TX)+Mi (TX/RX)个天线服务Ki个DL用户设备或用户，其中Mi (TX)表示专用于发送的天线数量，Mi (TX/RX)表示同时用于发送和接收目的的天线数量。另外，基站BSi使用 Ti＝Mi (RX)+Mi (TX/RX)个天线服务于其UL用户设备或用户，其中Mi (RX)表示专用于接收目的的天线数量。由基站BSi所服务的用户(或用户设备)可以是全双工模式或半双工模式二者之一，并且全双工模式下的用户可以同时是同一时间和频率下的DL用户和UL用户。
在一实施例中，基站BS0通过大小为K0×T0和秩(H)＝K0的DL信道H来服务K0个DL 用户(或用户设备)，同时保证一些单独的性能测量，特别是对每个用户的服务质量(quality-of-service，QoS)约束：
QoSk(HW)≥γk, (1)
其中QoSk表示性能测量，并且γk表示第k个用户设备的性能测量阈值。
在服务其K0个DL用户时，基站BS0对自己的UL用户和由其相邻基站
Figure GDA0002445389520000073
服务的UL用户产生自干扰，其中
Figure GDA0002445389520000074
被定义为包含基站BS0的相邻BS的下标的组。大小为R0×T0的矩阵G0描述基站BS0处的自干扰信道，并且大小为Ri×T0的矩阵Gi描述了基站BS0与其相邻基站BSi之间的传播信道。在这种情况下，基站BS0在聚合干扰信道G中产生干扰，所述聚合干扰信道G定义如下：
Figure GDA0002445389520000071
其大小为
Figure GDA0002445389520000072
由于基站BS0仅使用K0个自由度来服务其DL用户，因此，仍存在T0-K0个过量天线，其可用作E0≤T0-K0个额外的自由度，以减轻其自身的自干扰，并减轻对其相邻基站产生的小区间干扰。然而，在最普遍的情况下，可用的额外自由度E0的数量可能不足以完全地消除聚合干扰信道G。在这种情况下，包括装置301的基站BS0可以识别产生最有害干扰并且可以被减轻的空间分量(方向)，同时仍然保证DL用户的QoS约束。
在一实施例中，由装置301使用从G获得的矩阵F、可选地使用由相邻基站BSi提供的信息来识别这些方向。由于F从G获得，所以矩阵F在本文中被称为最终的或修改的聚合干扰信道。
参考图5，作为基站BSi的一部分的装置301的实施例的方面将在下面进行描述，基站 BSi被配置为服务其DL用户，并且通过利用由大规模MIMO阵列的过量天线而产生的额外自由度减轻其身干扰和在其相邻基站处产生的小区间干扰。
在一实施例中，活跃的DL用户的数量和/或一组活跃的DL用户{1,2,…,K0}可以事先由装置301的调度器309或更高层处理单元确定。例如，在一实施例中，所述组可以由调度器 309基于装置301的修改器305和/或预编码器307的输出来更新，以便获得可行的一组DL用户的最佳组合和期望的干扰减轻水平。这样的实施例在图6中示出。调度器309确定活跃的DL用户组{1,2,…,K0}(图6中的框601)，并将该组提供给修改器305。基于该组活跃的 DL用户，预编码器307基于修改的聚合干扰信道(图6中的框603)确定预编码矩阵W。装置301被配置为检查与该预编码矩阵W相关联的干扰水平是否可接受(图6中的框605)。如果是这种情况，则装置301将服务该组活跃的DL用户{1,2,…,K0}(图6中的框607)。否则，调度器309将确定修改的活跃的DL用户组。
在一实施例中，关于减轻的干扰的输出信息可以被相邻基站BSi利用以更新其各自的UL 用户组。这样一个实施例在图7中示出。在一实施例中，相邻基站BSi可以向实现为基站BS0的组件的装置301，尤其是修改器305提供关于要被减轻的优选干扰信息(图7中的框705)。在一实施例中，装置301被配置为向相邻基站BSi提供最终的修改的聚合干扰信道F(图7 的框707和709)。基于该信息，相邻基站BSi可以检查减轻的干扰水平是否可接受(图7的框711)。如果可以接受，则各相邻基站BSi可以开始服务其活跃的UL用户(图7的框713)。否则，各相邻基站BSi的调度器可以更新其活跃的UL用户组(图7的框715)。
回顾图5，在一实施例中，装置301的确定器303被配置为，基于一组相邻基站
Figure GDA0002445389520000081
从基站BS0到
Figure GDA0002445389520000082
中的相邻基站
Figure GDA0002445389520000083
的干扰信道以及自干扰信道G0计算如下初始聚合干扰信道G(0)(图5的框501和503)：
Figure GDA0002445389520000084
在一实施例中，自干扰信道G0可以是依据所使用的潜在的自干扰消除方法的等效信道。例如，当全双工操作使用模拟消除或天线隔离时，已经示出了由此产生的主要路径是模拟消除器和隔离机制型的函数。因此，在一实施例中，在应用模拟消除和隔离之后，基站BS0可以选择使用自干扰信道G0作为等效信道。
类似地，G0和
Figure GDA0002445389520000085
并非必须表示物理传播信道。例如，它们可以是描述相关联的各干扰子空间的酉矩阵。
等式(3)是非常一般的形式，并且本申请的实施例实现了它的以下简化。如果在天线隔离和模拟消除器层面成功地管理自干扰，则在一实施例中，实现为基站BS0的组件的装置301 可以选择在初始聚合干扰信道G(0)的计算中不包括进自干扰信道G0。如果对相邻同信道基站之一(例如，BSj)造成的干扰较弱，则在一实施例中，实现为基站BS0的组件的装置301 可以选择不在G(0)的计算中包括进相应的Gj或者等价地将j从组
Figure GDA0002445389520000086
中移除。如果G0和
Figure GDA0002445389520000087
包含关于潜在干扰子空间的信息，则必须将等式(3)中的操作理解为所有这些干扰子空间的联合。
图8更详细地示出了根据实现为基站BS0的组件的根据一实施例的装置301中的图5所示的框505的可能实现，即假定DL信道H和DL QoS约束(图8的框806，图5中的框507)、初始聚合干扰信道G(0)(图8的框805)以及可能的一些关于由相邻基站
Figure GDA0002445389520000088
提供的干扰减轻优选的信息(图8的框803)的情况下，被配置为迭代地获得要被减轻的最终的聚合干扰信道F的修改器305的实现。
给定基站BS0与其DL用户之间的DL信道H以及当前聚合干扰信道G(n)，装置301 在框807中检查构建预编码矩阵W的可行性，预编码矩阵W保证DL用户所需的服务质量约束，同时将通过G(n)产生的干扰控制在一定的干扰减轻标准下。如果这是可行的，则将使用当前的聚合干扰信道G(n)作为最终的聚合干扰信道F(图8的框811)。否则，更新当前的聚合干扰信道G(n)(图8的框809)。可选地，可以向相邻基站
Figure GDA0002445389520000089
提供关于最终的聚合干扰信道F的信息，从而向其提供关于减轻的干扰的信息(图8的框813)。
在一实施例中，装置301的修改器305被配置为基于基站BS0与其DL用户之间的DL信道H以及当前的聚合干扰信道G(n)，通过限制它涵盖由G(n)所涵盖的原始空间的子空间，迭代地获得在图8的框809中的新的聚合干扰信道G(n+1)。
如上所述，在图5和图8中，在基站BS0与其相邻基站
Figure GDA00024453895200000810
之间具有可选的信息交换(图5中的框513和515以及图8的框803和813)。以下描述了这种类型的信息的可能的一些示例性实施例。
如果相邻基站
Figure GDA00024453895200000811
正在执行特定的干扰管理技术，则在一实施例中，可以将与这些操作有关的一些信息与基站BS0共享，使得该信息可以被实现为基站BS0的一个组件的装置301 在计算最终聚合干扰信道F时使用。如果相邻基站
Figure GDA00024453895200000812
对某些有待减轻的干扰子空间具有特定优先权，则在一实施例中，该信息可以与基站BS0，例如以涵盖这样的子空间的一组向量的形式共享。如果相邻基站
Figure GDA0002445389520000091
想要避免其接收天线的子集中的干扰，则在一实施例中，该信息可以与基站BS0，例如以识别相应天线的有序索引组的形式共享。
如果最终的聚合干扰信道F是从码本获得的，则在一实施例中，基站BS0可以与其相邻基站共享对应于所得到的最终聚合干扰信道F的码本索引。在一实施例中，基站BS0也可以与其相邻基站
Figure GDA0002445389520000092
共享关于span(F)的信息，即关于减轻干扰的子空间的信息。如果通过从初始干扰信道G(0)中移除行来获得最终的聚合干扰信道F，则在一实施例中，基站BS0可以与其相邻基站
Figure GDA0002445389520000093
共享已被移除的Gi的行的索引。
根据本申请的实施例，图5中的框505中的基站BS0的所有可选输出可以是到相邻基站 BSi的对应框中的输入，反之亦然。
在一实施例中，被实现为基站BS0的组件的装置301包括以迫零(ZF)预编码器的形式来服务其K0个DL用户的预编码器307。在一实施例中，通过如下计算大小为T0×K0的ZF 编码器W，利用额外的自由度E0≤T0-K0来减轻在相邻基站
Figure GDA0002445389520000094
处产生的小区间干扰：
W＝κpinv(H(I-FHpinv(FFH)F)) (4)
其中F是从聚合干扰信道G获得的最终的聚合干扰信道，
rank(F)≤E0和 (5)
QoSk(κHpinv(H(I-FHpinv(FFH)F)))≥γk,k＝1,2,…,K0 (6)
基于等式(4)计算的预编码矩阵W构成图5所示的框509的可能实施例。
在下面进一步参考图9，将针对ZF预编码器307的情况，描述图8的框807的进一步可能的实现。给定信道H和当前的聚合干扰信道G(n)作为输入(图9的框901)，装置301 被配置为检查是否满足由方程(5)和(6)定义的条件(图9的框903和905)。如果满足这些条件，则将当前的聚合干扰信道G(n)提供为最终的聚合干扰信道F(图9的框911)。否则，必须进一步修改当前的聚合干扰信道G(n)(图9的框907和909)。
在下面进一步参考图10和11，将针对ZF预编码器307的情况来描述图8的框809的进一步可能的实现。从G(n)计算G(n+1)的具体过程取决于关于由其相邻基站
Figure GDA0002445389520000095
向基站BS0报告的要减轻的优选干扰的信息。
图10示出了在对于基站BS0没有可用的来自相邻基站
Figure GDA0002445389520000096
的关于待减轻的优选干扰的信息的情况下，图8的框809的进一步的可能实现。给定信道H和当前聚合干扰信道G(n) 作为输入(图10的框1001)，装置301检查是否满足由等式(5)定义的条件(图10的框1003)。在图10的框1005a或替代框1005b中，由聚合干扰信道G(n)所涵盖的子空间的大小通过利用其奇异值分解而被减小。然后，通过从G(n)中消除最弱的干扰方向和/或消除G(n)中与DL信道H最为对齐的干扰方向产生G(n+1)(图10的框1007a、1009a、1011a或者替代框1007b、1009b、1011b)。
因此，在一实施例中，修改器305被配置为通过确定包括对角矩阵Λ的形式为G＝UΛVH的聚合干扰信道G的奇异值分解，修改例如减少对角矩阵Λ的奇异值中的至少一个以获得修改的对角矩阵Λ*，并且通过将修改的聚合干扰信道F确定为F＝UΛ*VH，来修改聚合干扰信道G以获得修改的聚合干扰信道F。
图11示出了图8的框809的对于至少一个、优选几个相邻基站BSi向基站BSi提供形式为
Figure GDA0002445389520000097
集合的信息的情况下的进一步可能的实现。该
Figure GDA0002445389520000098
集识别应被消除干扰的相邻基站BSi的天线元件。假设
Figure GDA0002445389520000099
组按照优先权降序排序，实现为基站BS0的组件的装置301可以计算包括
Figure GDA0002445389520000101
的所有元素的初始有序无干扰天线集
Figure GDA0002445389520000102
假定G(n)产生的干扰被消除，令
Figure GDA0002445389520000103
表示有序的无干扰天线集。假定信道H和当前的聚合干扰信道G(n)作为输入(图11 的框1101)，装置301检查是否满足由等式(5)定义的条件(图11的框1103)。然后，通过从G(n)中去除对应于T0×1信道的行获得G(n+1)，该T0×1信道将基站BS0的T0个发送天线连接到相邻的基站BSi的第ai个天线元件，其中ai为
Figure GDA0002445389520000104
中的第一元件(图11的框1105a、1109a或可替换地，框1105b、1109b)。无干扰天线集被更新为
Figure GDA0002445389520000105
(图11的框1107a、1109a或者替换地，框1107b、1109b)。
本申请的实施例具体提供以下优点。本申请的实施例允许处理由全双工操作产生的以下两种干扰类型：(i)基站之间的小区间干扰，以及(ii)基站处的自干扰。通过识别干扰方向和下行链路用户方向，本申请的实施例能够执行干扰减轻，同时不对DL用户造成有害影响。本申请的实施例在如下意义上是灵活的：(i)可以应用不同类型的预编码器，(ii)可以输入关于网络的干扰的不同类型的信息(例如，关于优选的待减轻的干扰的信息)，和(iii)可以提供关于在网络中产生的干扰的不同类型的信息(例如关于减轻的干扰的信息)。由本申请的实施例计算的最终的聚合干扰信道可由***调度器使用，以便更新所服务的下行链路用户组。此外，关于减轻的干扰的信息可以由相邻全双工基站的调度器使用，以便更新其各自的被服务的上行链路用户组。
虽然本公开的特定特征或方面可能已经被相对于若干实现或实施例中的仅仅一个公开，但是这样的特征或方面可以与对于给定的或特定的申请是所需的或者有利的其他实现或实施例的一个或多个其他特征或方面结合。此外，就详细的说明书或权利要求书中使用的术语“包括”、“有”、“具有”或其他变形而言，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式兼容。而且，术语“示例性”、“例如”和“如”仅仅是作为一个示例，而非最好的或最优的。术语“耦合”和“连接”以及派生词可能已被使用。应该理解，这些术语可能已经被用于指示两个元件彼此协作或相互作用，而不管它们是直接物理接触或电接触，还是彼此不直接接触。
尽管本文已经示出和描述了具体方面，但是本领域普通技术人员应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，各种替代和/或等同的实现方式可以替代所示出和描述的具体方面。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体方面的任何调整或变化。
尽管以下权利要求中的元件以具有相应标记的特定顺序列举，除非权利要求列举另外暗示用于实现这些元素中的一些或全部的特定顺序，否则这些元素不一定旨在要限制为在该特定序列中实现。
鉴于上述教导，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。当然，本领域技术人员容易认识到，除本文所描述的以外，本申请还有许多应用。虽然已经参考一个或多个特定实施例描述了本申请，但是本领域技术人员认识到，在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其做出许多改变。因此应该理解，在本申请的范围内，本申请可以以不同于本文具体描述的方式进行实践。

Claims (14)

1.一种用于管理基站(BS0)和一组用户设备(101a,b)之间的全双工通信的装置(301)，所述基站(BS0)包括多个发送天线，所述多个发送天线与所述基站(BS0)和该组用户设备(101a,b)之间的下行链路通信信道H以及所述基站(BS0)和多个相邻基站(BSi)之间的多个干扰信道Gi相关联，所述装置(301)包括：
确定器(303)，被配置为基于所述多个干扰信道Gi来确定聚合干扰信道G；
修改器(305)，被配置为在取决于所述下行链路通信信道H和修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，修改所述聚合干扰信道G以获得所述修改的聚合干扰信道F，其中所述修改的聚合干扰信道F涵盖由所述聚合干扰信道G所涵盖的空间的子空间；以及
预编码器(307)，被配置为基于预编码矩阵W，对待由所述多个发送天线发送的信号进行预编码，其中所述预编码矩阵W取决于所述修改的聚合干扰信道F。
2.根据权利要求1所述的装置(301)，其中所述确定器(303)被配置为基于所述多个干扰信道Gi和所述基站(BS0)的所述多个发送天线和多个接收天线之间的自干扰信道G0，来确定所述聚合干扰信道G。
3.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述修改器(305)被配置为在取决于所述下行链路通信信道H和所述修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，通过去除所述聚合干扰信道G中与由所述下行链路通信信道H所涵盖的空间最为对齐的至少一列或一行，修改所述聚合干扰信道G以获得所述修改的聚合干扰信道F。
4.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述预编码器(307)是一个正规化迫零预编码器(307)，其中所述迫零预编码器(307)被配置为基于与噪声和/或干扰水平相关联的参数，调整与由所述修改的聚合干扰信道F所涵盖的空间的正交程度。
5.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述预编码矩阵W取决于所述修改的聚合干扰信道F，以使由所述预编码矩阵W所涵盖的空间与由所述修改的聚合干扰信道F所涵盖的空间正交。
6.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述性能测量标准包括用于该组用户设备(101a,b)中的每个用户设备的性能测量标准，其中每个性能测量标准由以下公式定义：
QoSk(HW)≥γk
其中QoSk表示性能测量，并且γk表示该组用户设备(101a,b)的第k个用户设备的性能测量阈值。
7.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述修改器(305)被配置为通过确定形式为G＝UΛVH的所述聚合干扰信道G的奇异值分解，通过修改对角矩阵Λ的至少一个奇异值以获得修改的对角矩阵Λ*，并通过将所述修改的聚合干扰信道F确定为F＝UΛ*VH，来修改所述聚合干扰信道G，以获得所述修改的聚合干扰信道F，其中所述形式G＝UΛVH包括所述对角矩阵Λ。
8.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述修改器(305)被配置为基于由所述多个相邻基站(BSi)中的至少一个相邻基站提供的信息，来修改所述聚合干扰信道G，以获得修改的聚合干扰信道F。
9.根据权利要求8所述的装置(301)，其中由所述多个相邻基站(BSi)中的至少一个相邻基站提供的信息包括识别应减轻干扰的所述多个相邻基站(BSi)中的至少一个相邻基站的至少一个接收天线的信息。
10.根据权利要求9所述的装置(301)，其中所述修改器(305)被配置为通过移除与应减轻干扰的所述多个相邻基站(BSi)中的至少一个相邻基站的所识别的接收天线相关联的所述聚合干扰信道G的行或列，来修改所述聚合干扰信道G，以获得所述修改的聚合干扰信道F。
11.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述装置(301)进一步包括调度器(309)，被配置为基于所述修改的聚合干扰信道F和/或所述预编码矩阵W，调整由所述基站(BS0)服务的该组用户设备(101a,b)。
12.根据权利要求1或2所述的装置(301)，其中所述装置(301)被配置为向所述多个相邻基站(BSi)中的至少一个相邻基站提供关于所述修改的聚合干扰信道F的信息。
13.一种包括前述权利要求中任一项所述的装置(301)的基站(BS0)。
14.一种用于管理基站(BS0)和一组用户设备(101a,b)之间的全双工通信的方法(400)，所述基站(BS0)包括多个发送天线，所述多个发送天线与所述基站(BS0)和该组用户设备(101a,b)之间的下行链路通信信道H以及所述基站(BS0)和多个相邻基站(BSi)之间的多个干扰信道Gi相关联，所述方法(400)包括：
基于所述多个干扰信道Gi确定(401)聚合干扰信道G；
在取决于所述下行链路通信信道H和修改的聚合干扰信道F的性能测量满足性能测量标准的约束下，修改(403)所述聚合干扰信道G以获得所述修改的聚合干扰信道F，其中所述修改的聚合干扰信道F涵盖由所述聚合干扰信道G所涵盖的空间的子空间；以及
基于预编码矩阵W，对待由所述多个发送天线发送的信号进行预编码(405)，其中所述预编码矩阵W取决于所述修改的聚合干扰信道F。
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