CN109690961A - 具有天线子阵列的***中的mu-mimo通信 - Google Patents

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Abstract

描述了用于在使用天线子阵列的种类的多用户多输入多输出通信***中联合调度接收器的网络实体和方法。在方法实现中，接收候选预编码器矩阵指示符。计算与由到一个接收器的传输信号在到另一个或其它多个接收器的一个或多个传输信号上引起的干扰有关的干扰估计。在那个基础上，基于这些干扰估计选择被预测以提供充分低的干扰的联合调度组合。干扰估计计算包括专用于传送天线阵列的天线子阵列的至少一个参数。

Description

具有天线子阵列的***中的MU-MIMO通信
技术领域
本公开一般涉及多用户（MU）多输入多输出（MIMO）通信并且尤其涉及采用天线子阵列的MU-MIMO***中的联合调度和链路适配。
背景技术
MIMO是在传送器和接收器处使用多个天线以执行空间复用的多天线技术。多天线技术可显著增加无线通信***的数据速率和可靠性。如果传送器和接收器两者都装备有多个天线（其产生MIMO通信信道），则性能尤其得以提高。这样的***和/或相关技术通常被称为MIMO。
LTE标准当前正随着增强的MIMO支持而演进。LTE中的核心组分是MIMO天线部署和MIMO相关技术的支持。当前高级LTE利用信道相关（channel-dependent）预编码来支持用于8个传输天线的8层空间复用模式。空间复用模式目标在于在有利信道条件下的高数据速率。
图1是具有NT个天线端口12的MIMO-OFDM传送器TX 10的空间复用操作的图示。通过串联至并联转换器S/P 14将输入数据流分成它的r个传输层16。然后，在编码单元18中通过将信息携带符号向量s乘以NT×r预编码器矩阵W来编码传输层数据流，所述NT×r预编码器矩阵W用来将传送能量分配成对应于NT个天线端口的NT维向量空间的子空间。利用预编码器矩阵W来预编码每个传输层并且然后每个数据流经过在r长度块上执行IFFT的OFDM调制器20。然后信号被发送到NT个天线中的每个并且被传送。符号向量s中的r个符号各自对应于一层并且r被称为传输秩。以这种方式，空间复用实现有在相同时间/频率资源粒子（TFRE）上同时传送多个符号。符号r的数量通常适配成符合当前信道性质。
常规的，预编码器矩阵W从可能的预编码器矩阵的密码本中被选取，并且通常借由PMI被指示，所述PMI针对给定数量的符号流在密码本中指定唯一预编码器矩阵。约束预编码器从密码本选取是使计算量实用的实践措施。适合的预编码器矩阵的从头计算将花费太多的处理能力。
LTE在下行链路中使用OFDM（并且在上行链路中使用DFT预编码的OFDM）。通过下式对针对副载波n上的给定TFRE（或备选地数据TFRE数n）的接收的NR×1向量yn进行建模：
其中en是作为随机过程的实现而获得的噪声/干扰向量。预编码器W可以是在频率上恒定的宽带预编码器，或者频率选择编码器。
通常选择预编码器矩阵W来匹配NR×NT MIMO信道矩阵Hn的特性，从而导致所谓的信道相关预编码。这也通常被称为闭环预编码并且主要目的在于将传送能量集中到子空间中，所述子空间在将被传送的能量中的大部分传递到UE的意义上是强大的。另外，还可为了正交化信道的目的而选取预编码器矩阵，意味着在UE处适当线性均衡之后减少层间干扰。
用于UE选取预编码器矩阵W的一个示例方法可以是要选取最大化假定的等同信道的Frobenius范数的Wk：
其中
是信道估计，正如下面描述的可能从CSI-RS取得。
Wk是具有索引k的假定的预编码器矩阵。
是假定的等同信道。
在用于LTE下行链路的闭环预编码中，UE基于前向链路（即DL）中的信道测量来将适合的预编码器的推荐传送到eNodeB以用于使用。eNodeB配置UE根据UE传输模式来提供反馈，并且可传送CSI-RS且配置UE来使用CSI-RS的测量以反馈UE从密码本选取的推荐的预编码矩阵。可反馈被设计以覆盖大带宽的单个预编码器（宽带预编码）。还可以是有益的是，匹配信道的频率变化并且替代地反馈频率-选择预编码报告，例如推荐若干不同预编码器的报告（每子带一个）。这是CSI反馈的更加普遍的情况的示例，其还包含反馈除了预编码器推荐以外的其它信息以便在到UE的随后传输中帮助eNodeB。这样的其它信息可包括信道质量指示符（CQI）以及传输秩指示符（RI）。
基于来自UE的CSI反馈，eNodeB确定它希望用于到UE的传输的传输参数，包括预编码矩阵、传输秩以及调制和编码状态（MCS）。虽然由eNodeB确定的传输参数考虑由UE作出的推荐，但是它们可与考虑其它因素的推荐不同。因此，可在下行链路控制信息（DCI）中将秩指示符和MCS用信号传送，并且可在DCI中将预编码矩阵用信号传送或者eNodeB可传送从其中可测量等同信道的解调参考信号。传输秩并且因此空间复用的层的数量被反映在预编码器W的列的数量中。为了高效的性能，选取匹配信道性质的传输秩是重要的。
预编码的常用类型是要使用DFT-预编码器，其中用来预编码单层传输（使用具有N个天线的单极化均匀线性阵列（ULA））的预编码器向量被定义为：
其中k=0,1，…（QN-1）是预编码器索引并且Q是整数过采样系数。通过如下采用两个预编码器向量的Kronecker乘积可创建用于二维均匀平面阵列（UPA）的对应预编码器向量：
。
然后针对双极化UPA对预编码器进行扩展如下：
，
其中，是联合定相系数（co-phasing factor），其可例如从QPSK符号集中被选取：
可通过如下添加DFT预编码器向量的列以创建用于多层传输的预编码器矩阵W2D,DP：
其中R是传输层的数量，即传输秩。在对于秩-2 DFT预编码器的常用特殊情况下，k1=k2=k并且l1=l2=l意味着
。
在多用户MIMO的情况下，相同小区中的两个或更多用户在相同时间-频率资源上被联合调度。就是说，两个或更多独立数据流同时被传送到不同UE，并且空间域被用于将相应流分隔。通过同时传送若干流，可增加***的容量。然而，因为必须在流之间共享功率并且流将在某种程度上彼此干扰，所以这带来降低每流的信号干扰加噪声功率比（SINR）的代价。
当增加天线阵列大小时，增加的波束成形增益将引起更高的SINR，然而，由于用户吞吐量仅对数性地取决于SINR（对于大的SINR），因此替代地有益的是以SINR中的增益换取复用增益，所述复用增益随着复用的用户的数量而线性增加。
需要准确的CSI以便在被联合调度的用户之间执行合适的零点形成（null-forming）。在当前LTE发布13标准中，没有针对MU-MIMO的特别CSI反馈模式存在，并且因此基于反馈的MU-MIMO调度和预编码器构造必须基于针对单用户MIMO设计的现有CSI报告（即指示基于DFT的预编码器的PMI、传输RI和CQI）。因此，针对MU-MIMO的用户配对以及对应链路适配必须基于报告的PMI并且可例如通过计算针对每个用户的报告的预编码器的正交性而被取得。
本公开专用于其中天线阵列被细分成多个子阵列的情形，其中每个子阵列被提供有共用的信号。也就是说，多个子元件被一起虚拟化成子阵列中以致于形成虚拟天线元件而不是向每个物理天线子元件供给单独的信号。每个这样的虚拟天线元件（即子阵列）然后被供给单独的信号。
将天线阵列拆分成子阵列是有益的，以致于降低传送接收单元（TXRU）的数量，其进而降低成本。另一目的是要对在其上传送定义小区的参考信号的天线端口进行波束形成；这提供了对网络中小区间干扰的一些控制。经常在蜂窝网络中使用的还有另外的示例是要在子阵列中使用电下倾角（electrical downtilt）以便降低对邻近站点的干扰。
图2A示出了作为个体天线12的聚合的标准天线阵列15，其中每个天线被提供有它自己的独立信号。
图2B示出了天线阵列15，其被划分成子阵列25，即各自由两个双极化天线（或四个天线子元件，每极化两个）组成的四个子阵列。每个子阵列25按极化被提供有共用的信号，即任何给定子阵列中具有相同极化的天线都接收相同信号。向子阵列的每个极化供给的信号然后通过某一线性函数（例如通过将信号的不同相移应用到每个子元件）被映射到具有子阵列的相同极化的每个组成的天线子元件上。为了简明，在本公开的剩余部分，子阵列可指子阵列的一个极化，其被供给单个信号。
图3示出了映射到多对天线的子阵列的信号的示例，其中，对于每个极化，相移α被应用到每个天线对的较低天线子元件。可通过矩阵乘法(由N ant ×N virt 矩阵G virt 表示)描述这个映射。在图示的示例中
，
其中I8是8×8大小的单位矩阵，使得，其中x和y分别是映射到天线子元件和子阵列的信号。
假设在本文中描述的天线端口要由在子阵列上传送的参考信号限定。
当子阵列被采用时，用于MU-MIMO的用户的配对的现有方法具有以下缺点：它们依赖于确定报告的预编码器当中的联合调度候选的正交性。由于子阵列辐射方向图或栅瓣的存在都未被考虑，这可引起次最优链路适配以及引起次最优用户配对（当使用子阵列时）。如果满足d≥λ/2的条件，其中λ是载波波长，则栅瓣产生，这当子阵列被提供时经常是这种情况。可认为栅瓣类似于作为采样不足的结果的混叠（aliasing），并且意味着针对传输方向（或承载）存在多个候选方向，其中仅一个方向是正确的。
发明内容
本公开的目的是要针对采用由子阵列组成的天线阵列的传送器布置来改进MU-MIMO联合调度决定（即用户配对），以及改进对应的链路适配。
根据第一方面，提供有一种用于网络实体对多用户多输入多输出通信***中接收器的联合调度作决定的方法，所述多用户多输入多输出通信***包括传送器和多个接收器，其中所述传送器配备有由多个天线子阵列构成的天线阵列，每个天线子阵列具有多个天线子元件，所述方法包括接收针对要接收相应传输信号的所述接收器中的每个的候选预编码器矩阵指示符；使用所述预编码器矩阵指示符中指定的所述候选预编码器矩阵和专用于所述传送天线阵列的所述天线子阵列的至少一个参数，计算由到一个接收器的所述传输信号在到另一个或其它多个接收器的一个或多个所述传输信号上引起的干扰的干扰估计；以及基于所述干扰估计来对至少两个接收器之间的联合调度组合作决定。
对如何联合调度接收器的决定可被应用于利用这个联合调度组合来实行传输。注意到，MU-MIMO通信***可包括比参与上面概述的方法的接收器要更多的接收器。
根据第二方面，提供有一种网络实体，所述网络实体负责对多用户多输入多输出通信***中联合调度接收器作决定，所述多用户多输入多输出通信***包括传送器和多个接收器，其中所述传送器配备有由多个天线子阵列构成的天线阵列，每个天线子阵列具有多个天线子元件，所述网络实体包括：输入，所述输入能够操作以接收针对要接收相应传输信号的所述接收器中的每个的候选预编码器矩阵指示符；以及处理器，所述处理器能够操作以使用所述预编码器矩阵指示符中指定的所述候选预编码器矩阵和专用于所述传送天线阵列的所述天线子阵列的至少一个参数，计算由到一个接收器的所述传输信号在到另一个或其它多个接收器的一个或多个所述传输信号上引起的干扰的干扰估计，以及能够操作以基于所述干扰估计来对联合调度组合作决定。
根据第三方面，提供有一种多用户多输入多输出通信***，诸如遵照高级LTE的一种，包括：传送器，所述传送器具有由多个天线子阵列构成的天线阵列；多个接收器，所述多个接收器具有相应接收器天线；以及网络实体，所述网络实体负责根据第二方面来对联合调度所述接收器作决定。
根据第四方面，提供有一种存储在计算机可读介质上并且能够载入到网络实体的内部存储器中的计算机程序，包括软件代码部分以用于当所述程序在所述网络实体上运行时执行本公开的第一方面的方法。
根据第五方面，提供有一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储第四方面的计算机程序。
基于干扰估计，可对提供充分低的干扰的联合调度组合作决定，例如具有低于已知是可接受的阈值的干扰（例如在SINR方面）的预测级别的组合。另一示例将会是计算所有可能的组合，或者至少可能的组合的显著部分，并且选择具有最低预测的干扰的组合。
为了估计干扰，多种参数可单个或组合地被依赖。可存在诸如线性函数的特定信号映射，以用来将输入到每个子阵列的信号变换成针对那个子阵列中每个天线子元件的信号。如本公开的先前部分注意到的，子阵列通常被提供有共用的信号,其要被变换成供给到相应天线子元件的信号。涉及这个信号映射的一个或多个参数可然后被用于计算干扰估计。例如，相移可被应用于输入到子阵列的信号，使得每个天线子元件接收不同相移形式的输入的信号（其中输入的信号可以或可以不经历专用于天线子元件或一组天线子元件的另外处理），并且可选择涉及相移的参数，例如被应用于每个子阵列元件的固定相移增量，例如在存在被提供有相移形式的共用信号（以0度、90度、180度和270度的偏移量）的4个子阵列元件的情况下的90度。子阵列将会彼此分隔一段距离，并且这个距离可被包括作为针对干扰估计的参数中的一个。
作为要接收候选预编码器矩阵指示符的提示，方法可通过将相应参考信号传送到接收器来发起，每个接收器具有大于半个波长的相位中心分隔，通过接收器确定的并且被发送回到传送器作为候选的候选预编码器矩阵指示符然后由接收器基于这些参考信号来确定。尤其，相位中心分隔可显著大于半个波长，诸如至少一个波长。这样的几何排列可产生与源自于由个体天线子元件（其被布置成彼此显著更接近）发出的电磁波的重叠的干扰现象分离或不同的干扰现象。
在一些情况下，干扰估计计算可产生多个可能候选传输方向。为了解决这些不明确，扩展估计计算以进一步包括确定候选传输方向中的哪个是最有可能是正确的传输方向（基于最有可能提供较低干扰的传输方向）。
多种方法可被用来作出这个确定以单个或组合地解决不明确。示范方法包括使用可用于传送器和接收器之间的通信的另一载波的测量；使用从接收器发送到传送器的业务的上行链路测量；在其中接收器中的至少一些各自发送多个候选预编码器矩阵指示符的情况下，比较多个候选预编码器矩阵指示符的强度；比较最高强度与下一最高强度的预编码器矩阵指示符的信道质量指示符值；使用以下项中的至少一项的地理位置信息：传送器和接收器；使用涉及传送器天线阵列部署的已知信息；以及使用来自邻近于传送器天线阵列而定位的其它天线的测量。
注意到，通常但不是必须地，将会从主管相应接收器天线的网络实体（例如UE）接收候选预编码器矩阵指示符。
附图说明
下面参考附图在本文中描述本文提出的技术的实施例。
图1示出了LTE中预编码的空间复用模式的传输结构。
图2A示出了其中每个天线子元件被供给单独的信号（即，没有采用子阵列）的天线阵列。
图2B示出了具有子阵列的天线阵列，其中每个子阵列被供给单独的信号并且相同子阵列内的每个天线子元件被供给相同信号。
图3是映射到子阵列的信号的示例。针对每个极化，相移被应用于较低天线元件。
图4图示了在不考虑子阵列间距和辐射方向图的情况下根据现有技术途径的预编码器辐射方向图。
图5图示了在考虑天线端口间距但不考虑子阵列辐射方向图的情况下（但考虑物理天线子元件方向图的情况下）的预编码器辐射方向图。
图6图示了考虑子阵列辐射方向图的情况下的预编码器辐射方向图。对应于虚线的预编码器的中间栅瓣由子阵列辐射方向图削弱。
图7示出了联合调度UE_A与UE_B可如何对UE_B引起低干扰。
图8示出了联合调度UE_A与UE_B可如何对UE_B引起高干扰。
图9是根据本公开中描述的实施例的eNodeB的方框示意图。
图10是用于与图9的eNodeB一起使用的UE的方框示意图。
图11是示出通过图9的eNodeB中的作决定单元实行的方法的流程图。
图12是示出图9的eNodeB中的作决定单元的方框示意图。
图13示出了可被用来实现根据本公开中描述的实施例中的任何的方法的计算机和计算机程序代码。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释和非限制的目的，记载了特定细节（诸如具体方法步骤）以便提供对本文中提出的技术的透彻理解。将对于本领域技术人员明显的是，本技术可被实践在脱离这些特定细节的其它实施例中。例如，虽然将参考5G网络以及还有4G网络来描述下面的实施例，但是将领会在本文中提出的技术不受限于任何类型的蜂窝网络接入。
本领域技术人员还将领会可使用软件功能与编程的微处理器结合或者使用专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）或通用计算机来实现在本文中解释的服务、功能和步骤。还将领会虽然在方法和***的上下文中描述了下面的实施例，但是在本文中提出的技术也可被实施在计算机程序产品中以及在包括计算机处理器和耦合至处理器的存储器的***中，其中利用执行在本文中公开的服务、功能和步骤的一个或多个程序来编码存储器。
注意到，一维天线阵列和子阵列被用于本公开中描述的特定示例以解释本公开的原理，但是本公开也适用于二维天线阵列和/或二维子阵列。在这种情况下，辐射方向图是两个角度的函数。
还注意到，对“用户配对”的引用遵循本技术中的通常惯例并且适用于两个、三个或更多用户的多种组合，并不只适用于仅两个用户之间的组合。
另外还注意到，本文档在它的特定示例中主要提及OFDM-MIMO，但是本公开的原理除了OFDM以外还可适用于其它传输协议。
还注意到，虽然实施例示出了在eNodeB中作出关于联合调度的决定制定，这是在充当MU-MIMO传送器的网络实体中作出的决定制定的特定示例，但是原则上被需要用于作决定的处理可以在网络中的任何位置处被实行，并且是传送到传送器网络实体的结果。然而，鉴于附加通信开销，这一般将是不那么高效的。
用于示范实施例的下文详细描述的某些术语如以下来定义：如由ITU在IMT高级（诸如包括LTE高级的LTE）中定义的,“4G”是***移动电信技术。“5G”是第五代移动电信和无线技术，其还未被全面定义，但在前沿草案阶段中，例如在2016年5月的3GPP TS23.401 版本13.6.1发布13中。
序列图和下面支持的描述使用多个缩写，其含义如下：
缩写 描述
3GPP 第三代合作伙伴项目
CQI 信道质量指示符
CSI 信道状态信息
CSI-IM CSI干扰测量
CSI-RS CSI参考信号
DCI 下行链路控制信息
DFT 离散傅里叶变换
DL 下行链路
eNB 演进的节点B或eNodeB
FFT 快速傅里叶变换
I/O 输入/输出
IFFT 反向FFT
IP 互联网协议
LTE 长期演进
MCS 调制和编码方案
MIMO 多输入多输出
MU 多用户
OFDM 正交频分复用
PMI 预编码器矩阵指示符
RAT 无线电接入技术
RI 秩指示符
RS 参考信号
RSRP RS接收功率
SINR 信号干扰加噪声功率比
TFRE 时间/频率资源粒子
TXRU 传送接收单元
UE 用户设备
UL 上行链路
ULA 均匀线性阵列
UPA 均匀平面阵列
在一些变体中，提议的实施例使得能够作出更好的MU-MIMO联合调度决定和/或使得在采用天线子阵列的***中能够出现更少链路适配错误。通过在对适合的联合调度组合作决定的过程中所进行的模拟天线辐射方向图的计算期间考虑天线子阵列辐射方向图和栅瓣位置中的至少一个，在一些实现中实现这些和其它改进。
由于可在预编码器矩阵的选取中考虑eNB天线子阵列结构以用于到配对的UE或其它配对的网络实体的传输，在更好的MU-MIMO联合调度和链路适配决定的情况下，传递提高的***性能是可能的。通过考虑子阵列虚拟化矩阵，可计算联合调度用户之间的串话的更好估计，从而改进链路适配。
本公开的实施例能够提供的效用和益处现在将通过可比较的示例来说明。
考虑这样的场景：其中采用由子阵列组成的天线阵列的eNodeB需要决定是否在MU-MIMO传输中联合调度两个UE（UE_A和UE_B）。回想到，虽然术语eNodeB是在4G技术中建立的，但是在有远见的意义上在本公开中使用它，以致于它还包括其在5G技术中的功能等同物或近似等同物以及与其兼容的部署。这对应地适用于将会以尚未规定的名称由5G继承的4G技术的其它元件。
eNodeB拥有来自它从UE_A和UE_B接收到的报告的供使用的合适预编码器的推荐。针对UE_A和UE_B，我们分别称报告的（即推荐的）预编码器为WA和WB。
在现有技术中，标准途径将会是通过计算预编码器正交性系数（例如）来做出这样的配对决定。然而，由于报告的预编码器仅指示来自CSI-RS天线端口的期望的传输而不是来自整个天线整列的期望的传输，因此这样的配对决定可能是次最优的。此外，即使两个预编码器完全正交，则所得到的MU-MIMO传输可仍然引起用户之间的显著串话，如果用户的信道具有某一量的空间延展的话，因为这不被捕获在预编码器信息中。备选现有技术途径是要基于报告的预编码器的主瓣之间的距离来作出用户配对决定，以致于只有在用户具有足够适当地分隔的主瓣时才允许用户配对。
图4图示了根据这样的现有技术途径计算的预编码器辐射方向图，其中假设λ/2（即半个波长）端口分隔。图示的预编码器在这个示例中是完全正交的，因此如果正交性系数被用作配对准则，则将会作出配对两个UE的决定。另一方面，在这个示例中，主瓣之间的距离是相当小的，因此如果主瓣距离准则被用来对用户配对作决定，则决定可能是不要配对UE以用于MU-MIMO传输。
我们现在考虑具有子阵列的影响。具有子阵列的一个结果是邻近天线端口之间的距离将会更大，由于现在这是邻近子阵列之间的距离而不是个体天线之间的距离。这个距离将会因此通常比载波频率的半个波长更大，并且因此更大天线端口间距（而不是子阵列它们自身的存在）将会在传送的辐射方向图中引入栅瓣。
图5图示了考虑需要容纳子阵列的增加的天线端口间距但未考虑子阵列辐射方向图的情况下的预编码辐射方向图。就是说，（仅）考虑了从使用天线子阵列所得出的改变的物理天线子元件方向图。然而，在这个示例中，未考虑从使用天线子阵列所得出的改变的天线端口辐射方向图。
辐射方向图是更加复杂并且具有多个、相似突出的栅瓣，而不是明显可辨识的单个主瓣。由于关于哪个波瓣是主要波瓣的这个不明确性，配对作决定实体（即我们示例中的eNodeB）将不知道UE实际位于多个、相似突出的栅瓣中的哪个。如果子阵列辐射方向图已经是各向同性的，则这个知晓将不重要，由于栅瓣将仅仅已经是彼此的同样的拷贝（如图5中图示的）。然而，如果子阵列方向图不是各向同性的（并且例如被设计成朝向附近小区形成零点（null）），则这个知晓将会是有用的。
图6通过示出了考虑子阵列辐射方向图（以及更大天线端口间距）的预编码器辐射方向图来图示了这点。如可以被看见的，子阵列辐射方向图的影响是强烈削弱针对UE_A的预编码器的突出的栅瓣中的中间的突出的栅瓣（即在大约95°的天顶角的突出的栅瓣）（见虚线）。不存在针对UE_B的预编码器的邻近栅瓣的相似削弱（见实线）。
图7和图8重新产生与图6相同的预编码器辐射方向图并且另外***了UE_A和UE_B的示意以示出可能的天顶角。在图7和图8两者中，UE_A被布置在它的具有大约50°的天顶角的栅瓣峰值处。考虑与UE_B的可能的配对，如在图7中通过概要移动装置B示意性图示的，如果UE_B被定位在它的大约95°的天顶角处的中间栅瓣中，则可预计来自UE_A的串话是小的，使得可预计配对UE_A和UE_B以用于MU-MIMO传输的决定是明智的决定。然而，参考图8，如通过概要移动装置B示意性图示的，如果采取将UE_B定位在具有大约135°的天顶角的栅瓣处的决定，则来自UE_A的预计的串话将会是大的，使得联合调度（即配对）UE_A和UE_B将会是不明智的。（还注意到，如果UE_B被布置在具有大约60°的天顶角的其它主要栅瓣处，则还将会预计有高的串话；那么配对也将不会是有意义的。）
现在描述方法的实施例。方法可被实现在硬件、软件、固件或通过被分派任务有作出用户配对决定以用于MU-MIMO传输的网络节点主管的其它可编程或可配置逻辑元件。大部分情况下，将会通过传送网络节点（典型地将向UE进行传送的eNodeB）来主管逻辑，从那时以后在作决定网络节点和传送网络节点之间不涉及附加的通信开销。然而，原则上可通过具有合适的存储器和处理能力的任何网络节点来主管逻辑。在下文中，我们采用以下两项的示例：采取传送实体和配对作决定实体的角色的eNodeB和作为要被配对的接收器实体的UE。
为了对用户配对作决定，eNodeB执行基于针对UE的PMI来配对两个或更多UE的模拟，所述PMI已经被推荐给它们（通常通过UE本身）。模拟考虑专用于传送天线阵列的子阵列虚拟化的性质的至少一个参数。包括的参数可显式地涉及子阵列，例如涉及映射到子阵列中的每个天线的信号的某一方面，诸如子阵列的个体天线之间的差异或相位差。包括的参数可仅隐式地涉及子阵列。这样的参数的示例将会是子阵列之间的分隔dλ。模拟还包括关于UE的传播信道的辅助信息，所述UE的传播信道使得模拟能够解决由子阵列的存在引起的任何方向不明确性。
当传送器采用由子阵列组成的天线阵列时，针对UE的接收的信号可被描述为
，
其中H表示描述eNodeB子阵列（天线端口）和UE接收天线之间的信道的、大小为NRX×N端口的有效信道矩阵。利用关于天线阵列的信息，有效信道可被因式分解成以下两者的乘积：描述eNodeB天线元件和UE接收天线之间的信道的、大小为NRX×NTX的信道矩阵F，和描述子阵列虚拟化的、大小为NTX×N端口的虚拟化矩阵Gvirt。
大小为N端口×N流的预编码器矩阵W描述适用于天线端口（即子阵列）的预编码。因此，由UE报告的PMI将会指示适用于子阵列并且不适用于物理天线子元件的预编码。
方法不仅使用这些报告的PMI作为到联合调度模拟的输入，而且还使用子阵列虚拟化Gvirt。通过这种途径，可预计天线阵列的辐射方向图的估计是更加准确的。然而，当进行这个时，一种方法本质上是尝试根据较小尺寸的预编码矩阵W来估计较大尺寸的信道矩阵F。换言之，一种方法是尝试颠倒对应于虚拟化矩阵Gvirt的乘法的映射。然而，因为这个映射不是可逆的（因为N端口＜NTX），因此一些信息被丢失并且结果中存在不明确性，这将它自身显示为多个栅瓣。因此，一些辅助信息被需要用来解决不明确性，即用来确立UE被定位在栅瓣方向中的哪个上。
我们现在描述用于取得被需要用来解决上面提及的不明确性的附属信息的可能的方法。
幸运的是，因为栅瓣位置最经常将是分开相对远的，所以通常只需要粗略的方向信息以用来解决所讨论的不明确性。（除非子阵列大小非常大，否则预计这将是这种情况。）存在适合用于取得所需附属信息的若干备选方法。现在给出示例的非穷尽列表。
1. 利用来自其它载波的测量：例如，UE可被配置有采用载波聚合方式的多个分量载波和/或上行链路UL和下行链路DL可被配置在不同载波上和/或UE可被连接至若干RAT，其中每个RAT在单独的载波上。由于不同载波频率，用载波波长表示的天线分隔对于不同载波将会是不同的，这导致不同的栅（即，副）瓣位置和相同的主（即，零阶）瓣位置。主瓣的真实位置可因此通过合并来自不同载波的测量而被估计。
例如，在每个载波‘i’上传送的信号的协方差矩阵Ri可被估计。对于每个载波，角度功率频谱
可被计算，其中
，
并且λi是载波的波长。对于每个载波i，角度θ1,i、θ2,i、……的集合可通过辨识角度频谱Pi（θ）中的峰值（即，栅瓣的位置）来辨识。由于事实上波长dλ,sub中的天线端口间距在不同载波上将会不同（这是因为天线的绝对间距固定但不同载波在不同波长上操作的事实），对应于UE信道的实际方向的栅瓣（即，主瓣）将会被估计为对于所有载波处于相同角度，而其它栅瓣将会被估计为在不同载波上具有不同角度。可因此通过比较跨载波估计的栅瓣位置来估计主瓣的真实位置。这种类型的不明确性解决方法被描述在WO 2007/023371 A1中。
2. 利用UL测量：在其中相较于TX分支更多RX分支可用的情况下，使得RX分支具有对每个物理天线元件而非每个子阵列的使用权限，可使用从接收器发送到传送器的业务的UL测量来直接解决不明确性。
3. 通过UE利用多个PMI报告：例如，UE可被配置为报告两个或三个最强PMI。如果UE处于其中子阵列辐射方向图相当恒定的方向上，则最强PMI应当对应于接近于彼此的波束。另一方面，如果UE处于其中子阵列辐射方向图迅速变化的方向上，则第二最强PMI可能不邻近于最强PMI。这可给出针对UE被定位在哪个栅瓣位置中的指示。
4. 比较CQI值：eNodeB可触发UE以报告与邻近于最强PMI的PMI对应的CQI值，并且比较最强和邻近PMI的CQI值。如果差异是显著的，则UE可处于其中子阵列辐射方向图迅速变化的方向上。
5. 利用定位信息：可从GPS数据获得物理位置信息，例如针对接收器并且可选地还针对传送器。
6. 利用关于天线阵列部署的在先信息：例如，如果eNodeB的传送器天线阵列被安装在屋顶上，则不可能的是，UE传播信道在朝向天空向上指向的方向上将会是强的。因此，那些栅瓣候选可被摒弃。
7. 利用来自相同站点上共置的天线的测量：共置的天线的示例是对应于3-扇区站点部署中的不同扇区的天线。给定关于天线部署的一些信息，来自共置的天线的测量可给出关于UE传播信道的方向的大致估计。
现在描述示例实施例的另外细节。
为了评估两个UE（表示为UE_A和UE_B）之间潜在的联合调度，一种方法需要估计UE_A的传输将对UE_B引起的干扰以及UE_B的传输将对UE_A引起的干扰。
这个干扰可被计算为，其中HB是针对UE_B的（未知）信道并且WA是针对UE_A的（已知报告的）预编码器。因此，问题可被降低至估计信道HB。
假设信道估计具有结构，其中Gvirt是已知子阵列虚拟化矩阵并且FB是eNodeB的传送器天线子元件和UE_B的接收器天线之间的未知信道。目标然后是要根据UE_B的N端口×N流大小的报告的预编码器矩阵WB来估计NRX×NTX大小的信道矩阵FB，其中NRX是接收器天线的数量并且N流是报告的预编码器矩阵的秩。
作为传送器阵列的子阵列之间的间距，假设dλ,sub是已知的，一种方法可通过辨识函数中的峰值来辨识作为候选转向角度θ1、θ2……的集合的候选栅瓣位置
其中
，
其中是长度N端口的转向向量。
利用上面提及的辅助信息的帮助，eNodeB能够辨识候选转向角度θ1、θ2……的集合中的哪个候选转向角度可能对应于UE传播信道的实际转向角度，即θB。
eNodeB对应地设定，其中
，
其中是长度NTX的转向向量，并且dλ是也被假设为已知的、在天线子元件之间的天线间距。信道估计然后被设为 并且当使用这个预编码器时针对UE_A的干扰估计完成。
然后可接着有利用其它配对排列的辐射方向图的另外模拟，以用来发现最佳组合或者直到根据规定充分执行的组合被发现，例如针对所有用户胜过干扰值阈值的一个组合。可通过针对每个组合评估对应量来评定每个组合。
在备选实施例中，eNodeB通过针对某一值M和△θ将信道估计设定为转向向量的总和
，
来补偿信道中可能的角度扩展（angular spread）。
此外，假设某一噪声级别（其可以是默认噪声级别或者是通过UE从CSI-IM的RSRP测量所取得的噪声级别），eNodeB可执行估计的信道矩阵的幅度归一化，使得它对应于UE_B的报告的CQI。通过已经获得更好的信道估计，估计的干扰将会是更加精确的，并且因此，链路适配得以改进。
图9是实施本公开的eNodeB 30的方框示意图。在下文中将仅关于DL数据传输来描述eNB 30，尽管将理解eNB也处理UL数据传输。常规地，在涉及串联至并联转换、预编码和IFFT的范围内，在很大程度上针对MU-MIMO在TXRU 32中处理DL数据，即如关于图1描述的。通过示例的方式，图示了与图2B相同的子阵列天线结构，即四个子阵列25中的每个具有一对天线12。如图2B的描述中的，x表示映射到天线子元件的4个信号并且y表示映射到8个天线子阵列的8个信号。
然而，通过eNodeB 30执行的预编码器矩阵选取不是标准的，而是专用于本公开的，即实施本公开。处理器34经由输入36接收来自eNodeB 30与其进行通信的多个UE（即UE_A、UE_B……UE_J）的配置数据，并且考虑天线以子阵列的方式被布置的事实来使用这个配置数据以选取适合于MU-MIMO通信的预编码器矩阵。现在这还参考UE的特定设计来进一步描述。
图10是用来与图9的eNodeB 30一起使用的UE 40的方框示意图。将会理解，通常eNodeB将与多个UE进行通信，所述多个UE可各自具有示出的设计。UE被假设是通信网络实体的最下游。UE具有布置为接收承载（例如OFDM）来自eNodeB 30的编码的数据的MU-MIMO信号的天线42，并且利用TXRU 44的接收器部分以及随后的并联至串联转换器46来解码它，于是可通过UE来使用解码的数据。
为了反馈给eNodeB 30，UE 40还包括预编码器选取器48，其基于通过TXRU从eNodeB接收的信号来选取它决定将会是适合的预编码器矩阵的预编码器矩阵。参考包含预定预编码矩阵候选的集合的密码本50,来进行选取。在一些情况下，选取单个适合的预编码器矩阵，例如被认为是最适合的预编码器矩阵。在其它情况下，如果发现多个适合的预编码器矩阵，则可选取若干适合的预编码器矩阵。注意到，这个选取可基于传送的数据的RS元素，或者基于正被传送的任意数据。如已经被提及的，选取的预编码器信息被称为预编码器矩阵指示符（PMI），并且作为反馈被上游传送到eNodeB。与本公开有关的是要注意到，来自UE的PMI不考虑eNodeB天线是以子阵列的方式被布置的事实。UE可供应预编码器矩阵的一个推荐或潜在适合的预编码器的多个推荐。
像PMI一样，UE还在信号质量单元52中对接收的信号进行质量分析，并且确定还被反馈到传送eNodeB的若干质量参数。质量信息还包括CQI和/或CSI。CSI可包括CSI-IM和/或CSI-RS。RI数据也可被反馈。
反馈到eNodeB以帮助它的传输配置的数据被统称为UE配置数据。将会理解，每个UE将会将它自己的数据发送回到eNodeB，因此eNodeB将会具有J个集合的配置数据，针对UE_A、UE_B……UE_J中的每个具有一个集合的配置数据，它通过天线阵列正在向其进行传送。注意到，虽然图示的UE仅具有一个天线，但是本公开在UE各自具有多个天线的情况中也是适用的。
图11是示出通过图9的eNodeB中的作决定单元实行的方法的流程图。
步骤S1中，从UE接收器40接收候选PMI作为UE配置数据的部分。
步骤S2中，eNB 30的作决定单元34计算由各种天线组合引起的干扰的干扰估计，即，到一个接收器天线的传输信号在到另一个或其它多个接收器天线的一个或多个传输信号上的排列组合。使用候选PMI和专用于传送天线阵列的天线子阵列的至少一个参数来实行估计计算。可能的参数包括与将针对每个子阵列的信号变换成针对给定子阵列中的每个天线的个体信号的信号映射有关的那些参数，例如发送到个体天线的信号之间的相位差。另一适合的参数是子阵列之间的分隔距离。
步骤S3中，对适合的联合调度组合作决定。组合将会是通过估计计算被预测以提供充分低的干扰的组合。这个决定然后可被传送到TXRU 32并且被实现。
图11中图示的方法可包括如在本文中一般描述的更多另外步骤之一。
图12是示出图9的eNodeB 30的处理器34中的作决定单元60的方框示意图。这是处理UE配置数据以决定要使用哪些预编码器矩阵的单元。
接收PMI数据单元62从UE接收候选预编码器矩阵指示符，其要接收相应传输信号。基于专用于传送天线阵列的天线子阵列的至少一个参数(其可（但不必需）包括质量相关的UE配置数据CSI、CQI等中的一些),干扰估计单元64计算由到一个接收器天线的传输信号在到另一个或其它多个接收器天线的一个或多个传输信号上引起的干扰估计。例如，一个相关参数是邻近天线子阵列之间的空间分隔dλ。联合调度决定单元66基于干扰估计对被预测以提供充分低的干扰的联合调度组合作决定。针对子阵列中的每个所选取的联合调度组合然后从eNodeB处理器传送到eNodeB TXRU并且被实现以用于随后的传输。
此处，为了避免疑虑，注意到，对于与eNodeB中用于选取适合的预编码器矩阵的活动有关的干扰的引用是关于基于计算的辐射方向图而模拟的干扰（例如，通过利用已知的相对相位来模拟两个或更多电磁波的重叠），而不是关于作为UE配置数据被反馈的任何信号质量参数。
图13示出了计算机（例如实现为服务器或虚拟化的计算***，可能地分布式计算***）的结构和计算机程序代码，所述计算机程序代码可被使用以实现上面描述的方法中的任何并且可被并入用于确定联合调度的上面描述的部件中的任何中。具体地，如示出的这样的计算机可被配置为实现联合调度的上面描述的方法，例如作为eNB或其它网络实体的部分或者整体。
图13中，计算机***701包括通过一个或多个I/O接口709耦合至一个或多个硬件数据存储装置711以及一个多个I/O装置713和715的处理器703。处理器703还可被连接至一个或多个存储器装置或存储器705。至少一个存储器装置705包含存储的计算机程序代码707，其是包括计算机可执行指令的计算机程序。存储的计算机程序代码包括实现在本文中提出的方法和方法方面的程序。数据存储装置711可存储计算机程序代码707。存储在存储装置711中的计算机程序代码707被配置为通过处理器703经由存储器装置705而被执行。处理器703执行存储的计算机程序代码707。
存储器705可包括任何已知计算机可读存储介质，其在下面被描述。在一个实现中，存储器705的高速缓存存储器元件提供至少某个程序代码（例如程序代码707）的临时存储以便在实行程序代码的指令的同时降低需要从大型存储设备检索代码的次数。此外，与CPU 703相似，存储器705可驻留在单个物理位置上（包括一种或多种类型的数据存储设备），或者以各种形式跨多个物理***而被分布。
I/O接口709包括用于与外部源交换传入或传出信息的任何***。I/O装置713、715包括任何已知类型的外部装置，包括显示装置（例如监视器）、键盘等。总线提供计算机***701中的部件中的每个之间的通信链路，并且可包括任何类型的传输链路，包括电的、光的、无线的传输链路等。
I/O接口709还允许计算机***701将信息（例如诸如程序代码707的程序指令或数据）存储在计算机数据存储单元711或另一计算机数据存储单元（未示出）上，并且从计算机数据存储单元711或另一计算机数据存储单元（未示出）检索信息。计算机数据存储单元711可包括任何已知计算机可读存储介质。例如，计算机数据存储单元711可以是非易失性数据存储装置，诸如半导体存储器、磁盘驱动器（即硬盘驱动器）或光盘驱动器（例如接收CD-ROM盘的CD-ROM驱动器）。
本公开的实现可采取被实施在一个或多个计算机可读存储介质（例如存储器705和/或计算机数据存储单元711）中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读存储介质具有实施或存储在其上的计算机可读程序代码（例如程序代码707）。可使用任何合适的介质来传送被实施在计算机可读介质上的程序代码（例如程序代码707），所述合适的介质包括但不限于无线、有限、光纤缆线、射频（RF）等，或者前述的任何适合的组合。
总之，已经描述了可通过传送网络节点（诸如eNodeB）执行的方法，其中通过利用两个或更多UE的报告的预编码器矩阵索引PMI来执行两个或更多UE的MU-MIMO联合调度假定的评估。评估使用关于传送天线阵列的信息，诸如子阵列虚拟化Gvirt和天线元件分隔dλ，并且还使用关于使得eNodeB能够解决鉴于天线元件分隔dλ可出现的任何方向不明确性的两个或更多UE传播信道的辅助信息（如果需要的话）。
相信的是，由前面的描述在本文中提出的技术的优势被更充分地理解，并且将会明显的是，可以以其示范方面的形式、构造和布置做出各种变化而无需脱离本公开的范围或无需牺牲所有它的有利效果。因为在本文中提出的技术可以以各种方式变化，将会意识到本公开应当仅受跟随的权利要求的范围限制。

Claims (25)

1.一种用于网络实体对多用户多输入多输出通信***中接收器的联合调度作决定的方法，所述多用户多输入多输出通信***包括传送器和多个接收器，其中所述传送器配备有由多个天线子阵列构成的天线阵列，每个天线子阵列具有多个天线子元件，所述方法包括：
接收针对要接收相应传输信号的所述接收器中的每个的候选预编码器矩阵指示符（S1）；
使用所述预编码器矩阵指示符中指定的所述候选预编码器矩阵和专用于所述传送天线阵列的所述天线子阵列的至少一个参数，计算由到一个接收器的所述传输信号在到另一个或其它多个接收器的一个或多个所述传输信号上引起的干扰的干扰估计（S2）；以及
基于所述干扰估计来对至少两个接收器之间的联合调度组合作决定（S3）。
2.如权利要求1所述的方法，其中存在信号映射以用来将输入到每个子阵列的信号变换成针对那个子阵列中每个天线子元件的信号，并且所述至少一个参数包括涉及这个信号映射的参数。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述信号映射是线性函数。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述线性函数将相移应用到输入到所述子阵列的所述信号，使得每个天线子元件接收不同相移形式的所述输入的信号。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个参数包括涉及所述相移的参数。
6.如任何前述权利要求所述的方法，其中所述子阵列彼此分隔一段距离，并且其中所述至少一个参数包括作为这个分隔距离的参数。
7.如任何前述权利要求所述的方法，还包括作为要接收所述候选预编码器矩阵指示符的提示：
将相应参考信号传送到所述接收器，每个所述接收器具有大于半个波长的相位中心分隔，所接收的候选预编码器矩阵指示符然后基于这些参考信号而被确定。
8.如任何前述权利要求所述的方法，其中从主管所述相应接收器的所述网络实体接收所述候选预编码器矩阵指示符。
9.如任何前述权利要求所述的方法，其中，在其中所述干扰估计的计算产生多个可能候选传输方向的情况下，扩展所述估计计算以进一步包括：
确定所述候选传输方向中的哪个是最有可能提供较低干扰的传输方向。
10.如权利要求9所述的方法，其中通过以下项中的至少一项来执行所述确定：
使用可用于所述传送器和所述接收器之间的通信的另一载波的测量；
使用从所述接收器发送到所述传送器的业务的上行链路测量；
在其中所述接收器中的至少一些各自发送多个候选预编码器矩阵指示符的情况下，比较所述多个候选预编码器矩阵指示符的强度；
比较最高强度与下一最高强度的所述预编码器矩阵指示符的信道质量指示符值；
使用以下项中的至少一项的地理位置信息：所述传送器和所述接收器；
使用涉及传送器天线阵列部署的已知信息；以及
使用来自邻近于所述传送器天线阵列而定位的其它天线的测量。
11. 一种用于多用户多输入多输出通信***的传输方法，所述多用户多输入多输出通信***包括传送器和多个接收器，其中所述传送器配备有由多个天线子阵列构成的天线阵列，每个天线子阵列具有多个天线子元件，所述方法包括：
根据任何前述权利要求所述的方法来对联合调度组合作决定；以及
利用所述联合调度组合来实行传输。
12.一种能够载入到至少一个网络实体的内部存储器中的计算机程序，包括软件代码部分以用于当所述程序在所述至少一个网络实体上运行时执行如任何前述权利要求所述的方法。
13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储如权利要求12所述的计算机程序的计算机可读介质。
14. 一种网络实体（30），所述网络实体负责对多用户多输入多输出通信***中的联合调度接收器作决定，所述多用户多输入多输出通信***包括传送器和多个接收器（40），其中所述传送器配备有由多个天线子阵列（25）构成的天线阵列(15)，每个天线子阵列具有多个天线子元件，所述网络实体包括：
输入（36），所述输入能够操作以接收针对要接收相应传输信号的所述接收器中的每个的候选预编码器矩阵指示符；以及
处理器（34），所述处理器能够操作以使用所述预编码器矩阵指示符中指定的所述候选预编码器矩阵和专用于所述传送天线阵列的所述天线子阵列的至少一个参数，计算由到一个接收器的所述传输信号在到另一个或其它多个接收器的一个或多个所述传输信号上引起的干扰的干扰估计，并且能够操作以基于所述干扰估计来对被预测的联合调度组合作决定。
15.如权利要求14所述的网络实体，其中存在信号映射以用来将输入到每个子阵列的信号变换成针对那个子阵列中每个天线子元件的信号，并且所述至少一个参数包括涉及这个信号映射的参数。
16.如权利要求15所述的网络实体，其中所述信号映射是线性函数。
17.如权利要求16所述的网络实体，其中所述线性函数能够操作以将相移应用到输入到所述子阵列的所述信号，使得每个天线子元件接收不同相移形式的所述输入的信号。
18.如权利要求17所述的网络实体，其中所述至少一个参数包括涉及所述相移的参数。
19.如权利要求14至18中任一项所述的网络实体，其中所述子阵列彼此分隔一段距离，并且其中所述至少一个参数包括作为这个分隔距离的参数。
20.如权利要求14至19中任一项所述的网络实体，其中所述处理器被配置为供应要被传送到所述接收器的相应参考信号，每个所述接收器具有大于半个波长的相位中心分隔，使得由所述输入接收的所述候选预编码器矩阵指示符基于这些参考信号而被确定。
21.如权利要求14至20中任一项所述的网络实体，其中所述输入能够操作以从主管所述相应接收器的所述网络实体接收所述候选预编码矩阵指示符。
22.如权利要求14至21中任一项所述的网络实体，其中，在其中所述干扰估计的计算产生多个可能候选传输方向的情况下，所述处理器被配置为扩展所述估计计算以进一步包括：
确定所述候选传输方向中的哪个是最有可能提供较低干扰的传输方向。
23.如权利要求22所述的网络实体，其中所述处理器被配置为通过以下项中的至少一项来执行所述确定：
使用可用于所述传送器和所述接收器之间的通信的另一载波的测量；
使用从所述接收器发送到所述传送器的业务的上行链路测量；
在其中所述接收器中的至少一些各自发送多个候选预编码器矩阵指示符的情况下，比较所述多个候选预编码器矩阵指示符的强度；
比较最高强度与下一最高强度的所述预编码器矩阵指示符的信道质量指示符值；
使用以下项中的至少一项的地理位置信息：所述传送器和所述接收器；
使用涉及传送器天线阵列部署的已知信息；以及
使用来自邻近于所述传送器天线阵列而定位的其它天线的测量。
24.如权利要求14至23中任一项所述的网络实体，其中所述网络实体是演进的节点B。
25.一种多用户多输入多输出通信***，包括：
具有由多个天线子阵列构成的天线阵列的传送器（30）；
具有相应接收器天线的多个接收器（40）；以及
网络实体（30），所述网络实体负责根据权利要求14至24中任一项来对联合调度所述接收器作决定。
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