CN112385155A - 控制mimo无线通信中的极化分割复用 - Google Patents
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Abstract
提供了用于控制无线通信网络中的极化分割复用的方法(10;30)和装置(20;40)。一种与无线通信网络的接入节点相关联的方法(10),包括:接入节点(20)控制(11A)接入节点(20)与第一无线终端(40、40A)之间的第一多输入多输出MIMO传输使用第一组时间‑频率资源,使用第一MIMO空间信道并且使用第一无线终端(40、40A)的第一接收极化状态;以及控制(11B)所述接入节点(20)与第二无线终端(40、40B)之间的第二MIMO传输使用与所述第一组时间‑频率资源至少部分交叠的第二组时间‑频率资源,使用与第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道并且使用第二无线终端(40、40B)的与第一接收极化状态不同的第二接收极化状态。
Description
技术领域
本发明的各个实施方式涉及用于控制无线通信网络中的极化分割复用的方法和装置,尤其涉及多输入多输出MIMO无线传输。
背景技术
与例如高于6GHz的毫米波范围内的频谱带相关联的3GPP 5G标准化必须应对例如这些频带上的传输遭受高路径损耗的挑战。这可以通过MIMO无线传输来克服,MIMO无线传输能够实现高度定向的波束或空间信道,会聚所发送的射频能量。
在多个方向上建立这样的空间信道使得能够对时间/频率/码资源进行空间重用。传统上,与特定时间/频率/码资源相关联的空间信道仅仅服务于单个用户/设备。
发明内容
鉴于上述内容,在本领域中需要经由与特定时间/频率/码资源相关联的特定空间信道来服务多个用户/设备。
本发明的独立权利要求限定的方法和装置来解决本发明的这个基本目的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中阐述。
根据第一个方面,提供了一种控制无线通信网络中的无线电传输的方法。该方法包括步骤:无线通信网络的接入节点控制接入节点与第一无线终端之间的第一多输入多输出MIMO传输使用第一组时间-频率资源,使用第一MIMO空间信道,并且使用第一无线终端的第一接收极化状态;以及所述接入节点控制所述接入节点与第二无线终端之间的第二MIMO传输使用与第一组时间-频率资源至少部分交叠的第二组时间-频率资源,使用与所述第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道,并且使用所述第二无线终端的与所述第一接收极化状态不同的第二接收极化状态。
该方法可以还包括步骤:接入节点检测第一接收极化状态和第二接收极化状态的极化对准的状况。
该方法可以还包括步骤:接入节点获取所述接入节点与第一无线终端之间的第一信道状态以及所述接入节点与第二无线终端之间的第二信道状态,第一信道状态和第二信道状态分别包括:耦合系数矩阵,相应矩阵的各个耦合系数表示接入节点的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面与相应无线终端的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面之间的相应功率耦合。
所述接入节点获取所述接入节点与所述第一无线终端之间的第一信道状态以及所述接入节点与所述第二无线终端之间的第二信道状态的步骤可以还包括:接收第一反馈信号,所述第一反馈信号表示所述第一信道状态,并且与由所述接入节点向所述第一无线终端发送的第一训练信号相关联;并且接收第二反馈信号,所述第二反馈信号表示所述第二信道状态,并且与由所述接入节点向所述第二无线终端发送的第二训练信号相关联。
所述接入节点获取所述接入节点与所述第一无线终端之间的第一信道状态以及所述接入节点与所述第二无线终端之间的第二信道状态的步骤可以还包括:接收表示所述第一信道状态并由所述第一无线终端发送的第一训练信号;并且接收表示所述第二信道状态并由所述第二无线终端发送的第二训练信号。
接入节点检测第一接收极化状态和第二接收极化状态的极化对准的状况的步骤可以还包括:接入节点确定相应MIMO传输的相应耦合系数矩阵(即,包括相关联的天线阵列的相互正交的极化平面之间的功率耦合的信道矩阵)具有小于2的秩。
接入节点检测第一接收极化状态和第二接收极化状态的极化对准的状况的步骤可以还包括:接入节点检测第一MIMO传输和第二无线传输的低于性能阈值的性能劣化,该性能劣化在第一时间限制内出现并且持续达随后的第二时间限制。
该方法可以还包括步骤:响应于接入节点检测到第一接收极化状态和第二接收极化状态的极化对准的状况:接入节点根据第一信道状态和第二信道状态设置第一MIMO传输和第二MIMO传输中的至少一者的极化状态。
该方法可以还包括以下步骤:接入节点从第一无线终端与第二无线终端中的至少一者接收指示相应无线终端调节其接收极化状态的能力的信号。
接入节点根据第一信道状态和第二信道状态设置第一MIMO传输和第二MIMO传输中的至少一者的极化状态的步骤可以还包括:接入节点根据第一信道状态和第二信道状态进行以下至少一项:向所述第一无线终端用信号通知所述第一接收极化状态,和向所述第二无线终端用信号通知所述第二接收极化状态。
接入节点根据第一信道状态和第二信道状态设置第一MIMO传输和第二MIMO传输中的至少一者的极化状态的步骤还可包括:接入节点根据第一信道状态和第二信道状态设置第一MIMO传输的第一发送极化状态和第二MIMO传输的第二发送极化状态中的至少一者,第一发送极化状态和第一接收极化状态分别与第一信道状态相关联,第二发送极化状态和第二接收极化状态分别与第二信道状态相关联。
接入节点根据第一信道状态和第二信道状态设置第一MIMO传输和第二MIMO传输中的至少一者的极化状态的步骤可以还包括:接入节点从相应的第一MIMO传输的耦合系数矩阵的特征向量选择第一接收极化状态;并且所述接入节点从所述第二MIMO传输的耦合系数矩阵的特征向量选择所述第二接收极化状态,所述第一接收极化状态和所述第二接收极化状态特别地被选择为使得所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的总容量最大化。
根据第二个方面,提供了一种无线通信网络的接入节点。该接入节点包括:处理器,被设置成控制接入节点与第一无线终端之间的第一多输入多输出MIMO传输以使用第一组时间-频率资源,使用第一MIMO空间信道并且使用第一无线终端的第一接收极化状态;并且控制所述接入节点与第二无线终端之间的第二MIMO传输使用与所述第一组时间-频率资源至少部分交叠的第二组时间-频率资源,使用与所述第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道并且使用所述第二无线终端的与所述第一接收极化状态不同的第二接收极化状态。
接入节点可以还包括:天线阵列,其具有与两个相互正交的极化平面中的相应极化平面相关联的天线元件。
接入节点可以被设置成执行根据各个实施方式的方法。
根据第三个方面,提供了一种重新配置无线通信网络中的无线传输的方法。该方法包括步骤:无线终端参与接入节点和无线终端之间的无线通信网络中的多输入多输出MIMO传输,MIMO传输使用一组时间-频率资源,使用MIMO空间信道并且使用无线终端的接收极化状态;并且响应于使用不同接收极化状态的触发:无线终端使用不同接收极化状态参与MIMO传输。
该方法可以还包括步骤:无线终端向接入节点指示调节其接收极化状态的能力。
使用不同接收极化状态的触发可以是从接入节点接收的指示不同接收极化状态的信号。
使用不同接收极化状态的触发可以是指示不同接收极化状态的与MIMO传输相关联的测量,例如通过信道探测。
该方法可以还包括步骤:响应于使用不同接收极化状态:无线终端停用无线终端的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面。
根据第四个方面,提供了一种无线终端。所述无线终端包括:处理器,其被设置成参与所述无线通信网络的接入节点与所述无线终端之间的多输入多输出MIMO传输,所述MIMO传输使用一组时间-频率资源,使用MIMO空间信道并且使用所述无线终端的接收极化状态;并且响应于使用不同接收极化状态的触发:使用不同接收极化状态参与MIMO传输。
无线终端还可包括:天线阵列,所述天线阵列具有与两个相互正交的极化平面中的相应极化平面相关联的天线元件。
无线终端可以被设置成执行根据各个实施方式所述的方法。
附图说明
将参照附图描述本发明的实施方式,其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。
图1例示了由接入节点20控制无线通信网络中的无线电传输的方法10,以及由无线终端40A、40B重新配置无线通信网络中的无线电传输的交互方法30。
图2例示了图1的方法10、30的可能变型。
图3示意性地例示了接入节点20。
图4示意性地例示了无线终端40。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的示例性实施方式。虽然将在特定应用领域的上下文中描述一些实施方式,但是实施方式不限于该应用领域。此外,实施方式的特征可以彼此组合,除非另外特别说明。
附图被认为是示意性的表示,并且附图中所示的元件不一定是按比例示出。相反,各种元件被表示为使得它们的功能和一般目的对于本领域技术人员变得明显。
图1例示了由接入节点20控制无线通信网络中的无线电传输的方法10,以及由无线终端40A、40B重新配置无线通信网络中的无线电传输的交互方法30。
在方法10的步骤11A,无线通信网络的接入节点20控制11A接入节点20与第一无线终端40、40A之间的第一多输入多输出MIMO传输使用第一组时间-频率资源,使用第一MIMO空间信道并且使用第一无线终端40、40A的第一接收极化状态。
相应地,在方法30的步骤31,第一无线终端40A使用第一组时间-频率资源、第一MIMO空间信道以及第一无线终端40A的第一接收极化状态参与31第一MIMO传输。
在方法10的步骤11B,接入节点20控制11B接入节点20与第二无线终端40、40B之间的第二MIMO传输使用与第一组时间-频率资源至少部分交叠的第二组时间-频率资源,使用与第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道并且使用第二无线终端40、40B的与第一接收极化状态不同的第二接收极化状态。
相应地,在方法30的步骤31,第二无线终端40B使用第二组时间-频率资源、第二MIMO空间信道以及第二无线终端40B的第二接收极化状态参与31第二MIMO传输。
通过维持与MIMO传输相关联的不同接收极化状态,可以经由与特定时间/频率/码资源相关联的特定空间信道来服务两个用户/设备。换句话说,该方法通过使用具有不同的且理想地相互正交的极化状态的波,在不需要额外的时间/频率/码资源的情况下维持极化分割复用。
该方法可以应用于下行传输和上行传输。
例如,在下行通信中,传统上使用不同的时间/频率/码资源来对从服务接入节点看位于相同(或相似)方向上的多个用户/设备进行服务。然而,基于极化分割复用,可以在不需要这种附加资源的情况下同时服务多个用户/设备。换句话说,接入节点可以发送包括具有不同发送极化状态的两个MIMO传输的单个波束,来同时服务两个用户/设备。空间信道中的极化效应导致在所服务的设备处的相应的接收极化状态,这些接收极化状态应当是不同的以分离MIMO传输,并且理想地相互正交。
本文使用的“接入节点”可以指无线通信网络的服务无线节点。特别地,该术语可以指3G、4G或5G基站(通常缩写为NB、eNB或gNB)。
本文使用的“无线终端”可以指包括无线接口的移动设备,通过该无线接口可以建立和维持对无线通信网络,特别是到蜂窝网络的广域网WAN连接性。这种移动设备的例子包括智能电话和计算机。
本文使用的“无线通信网络”可以指这样的通信网络,其包括在无线通信网络的接入节点和附连到无线通信网络的无线终端之间的无线/无线电链路,以及将无线通信网络的基础设施的功能实体互连的固定网络链路。这种网络的示例包括通用移动电信***UMTS、和第三代合作伙伴关系3GPP、长期演进LTE、蜂窝网络、新无线电NR、5G网络等。通常,无线网络的各种技术可以是可应用的,并且可以赋予WAN连接性。
本文使用的“时间-频率资源”可以指可由接入节点分配给附连到该接入节点的无线终端的资源分配的最小元素。例如,LTE下行通信中的时间-频率资源被定义为物理资源块PRB,其包括持续0.5ms(时域)的12个频谱连续的OFDM子载波(频域)。该概念还可以适用于例如在CDMA传输中使用的码资源。
本文使用的“多输入多输出”或“MIMO”可以指在无线传输中利用多个发送天线和接收天线间的多径传播。MIMO无线传输可用于通过将数据划分为在同一空中接口上同时传输的单独流来增加传输容量。当将各个流分配给不同的无线终端时,这被称为多用户MIMO,MU-MIMO。当将各个流分配给单个无线终端时,这被称为单用户MIMO,SU-MIMO,并且可以指利用发送相控天线阵列与接收相控天线阵列之间的单个链路中的多径传播来增加传输容量。
本文使用的“天线阵列”或“相控天线阵列”可以指这样的天线阵列,其天线元件发送或接收具有相对振幅和相位的多个无线电波,使得在不移动天线的情况下,相长和相消干涉的图案形成定向波前,即具有特定传播方向的波束。
本文使用的“空间信道”可以指作为在相控天线阵列的各个天线元件处控制(或检测)信号的相位和相对振幅的结果的定向信号发送(或接收),使得特定角度的信号经历相长干涉而其它角度的信号经历相消干涉。
本文使用的“极化”可以指传播电磁波的特性,其相关联的电场具有相对于波的传播方向的横向(或垂直)振荡方向。
本文使用的“极化平面”可以指天线或天线阵列的天线元件的特性。更具体地,术语“极化平面”可以描述由这种天线元件发射的波的电场向量的方向,或者等效地描述使接收最大化的入射在这种天线元件上的波的电场向量的方向。例如,交叉极化天线或天线阵列包括多个天线元件,并且各个天线元件与两个相互正交的极化平面中的一个极化平面相关联。称为“平面”反映了天线或天线阵列的极化平面通常不改变。
本文使用的“极化状态”可以指电磁波的特性。更具体地,术语“极化状态”可以描述在垂直于波的传播方向的平面中波的电场向量的方向。换句话说,“极化状态”表示传播波的电场的振荡方向。指定为“状态”反映了波的极化状态改变,例如由于信道中的极化效应。
本文使用的“发送极化状态”可以指的是波的发送侧极化状态,其通过将发送功率受控地划分到与发送器相关联的天线阵列的两个相互正交的极化平面上而构成。因此,MIMO传输的发送极化状态可以通过适当的预编码来实现。
本文使用的“接收极化状态”可以指的是波的接收侧极化状态,其通过将波的功率划分到与接收器相关联的天线阵列的两个相互正交的极化平面上而构成。极化分割复用的MIMO传输的接收极化状态必须“不同”到足以允许传输的适当分离和操作:所涉及的MIMO传输在它们的接收极化状态方面相互正交(即不同)越少,它们的分离越差,导致MIMO传输作为极化串扰泄漏到彼此中。因此,如果所涉及的MIMO传输在分离之后仍然可以成功地进行信道解码,则接收极化状态可以被认为是足够“不同”的。各个无线终端可以针对其相应的MIMO传输单独地对此进行评估。如果两个接收极化状态在一个位置可用,例如当对上行MIMO传输进行极化分割复用时,如果接收极化状态的中间角度超过阈值角度,则接收极化状态可以被认为是足够“不同的”。
图2示出了图1的方法10、30的可能变型。
方法10还可包括接入节点20获取12接入节点20与第一无线终端40、40A之间的第一信道状态和接入节点20与第二无线终端40、40B之间的第二信道状态的步骤。第一信道状态和第二信道状态可以分别包括耦合系数矩阵(即信道矩阵),相应矩阵的各个耦合系数表示接入节点20的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面与相应无线终端的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面之间的相应功率耦合。
获取所涉及的MIMO传输的信道状态使得能够检测相同空间信道中的极化复用传输在接收极化状态方面彼此对准。
单独地获取所涉及的MIMO传输的信道状态使得能够精确地估计相应无线终端的接收极化状态,这是因为所涉及的MIMO传输虽然使用了相同的空间信道,但可能受到完全不同的无线电环境的影响。
本文使用的“信道状态”可以指描述与发送器和接收器相关联的天线单元对之间的功率耦合的信息。信道状态可以描述例如散射、衰落和随距离的功率衰减的组合效应,用相对相位延迟和相对衰减来表示。因此,信道状态可以被认为是复值信道脉冲响应。如果所涉及的天线阵列包括与相互正交的极化平面相关联的天线元件,则可以将信道状态推广到附加地描述与不同的相互正交的极化平面相关联的天线元件对之间的功率耦合。
获取步骤12可以还包括以下两个选项中的至少一个:
第一,接入节点20可以通过接收121第一反馈信号并且通过接收121第二反馈信号来获得12第一信道状态和第二信道状态,第一反馈信号指示第一信道状态并且与由接入节点20向第一无线终端40、40A发送的第一训练信号相关联;第二反馈信号指示第二信道状态并且与由接入节点20向第二无线终端40、40B发送的第二训练信号相关联。换句话说,接入节点20可以通过发送相应下行训练信号并经由上行链路接收关于对应的下行信道状态的反馈来获取12下行信道状态。
获取所涉及的MIMO传输的下行信道状态是用于控制下行MIMO传输的最精确选项,并且如果信道互易性适用,则还可以用于控制上行MIMO传输。训练信号可以分别包括极化维度上的正交向量。
第二,接入节点20可以通过接收122表示第一信道状态并由第一无线终端40、40A发送的第一训练信号并且接收122表示第二信道状态并由第二无线终端40、40B发送的第二训练信号来获取12第一信道状态和第二信道状态。在这种情况下,接入节点20通过接收和评估由各个无线终端40A、40B发送的上行训练信号,可以获取12上行信道状态。
获取所涉及的MIMO传输的上行信道状态是用于控制上行MIMO传输的最精确选项,并且如果信道互易性适用,则还可以用于控制下行MIMO传输。训练信号可以分别包括极化维度上的正交向量。
本文使用的“训练信号”可以指用于评估针对无线传输尤其是MIMO传输的无线电环境的已知信道探测信号或导频信号。例如,在LTE中,探测基准信号SRS被用作由无线终端向LTE基站发送的训练信号,以估计上行方向上的信道状态。
方法10可以还包括接入节点20检测13第一接收极化状态和第二接收极化状态的极化对准的状况的步骤。
检测相同空间信道中的极化分割复用MIMO传输在接收极化状态方面彼此对准使得能够在这种状况严重影响这些MIMO传输之前采取对策。例如,可以改为使用不同的时间-频率资源和/或不同的极化状态。虽然两个无线终端在相同时刻具有完全相同的接收极化状态的概率为零,但是各个接收极化状态对准得越多,通常区分极化分割复用MIMO传输就越困难。
检测步骤13可以还包括以下两个选项中的至少一个:
第一,接入节点20可以确定131相应MIMO传输的相应耦合系数矩阵(信道矩阵)具有小于2的秩。换句话说,相应的信道矩阵是不良的。
假定信道矩阵还描述了与不同的相互正交的极化平面相关联的天线单元对之间的功率耦合,信道矩阵的秩减小可以指示基本传输损害,例如失去极化分割复用。如果所涉及的极化分割复用MIMO传输的各个接收极化状态基本上相同,则信道矩阵变为秩2,并且没有更多的自由度来选择发送波束成形向量。小于2的秩表示所涉及的MIMO传输在传输性能(或质量)方面受到严重影响。
本文使用的矩阵“秩”可以指矩阵中线性独立的行和/或列的最大数目。更准确地说,m×n矩阵的秩可以不超过min(m,n)。
其次,接入节点20可以检测132第一MIMO传输和第二无线传输的低于性能阈值的性能劣化。所关注的性能劣化在第一时间限制内出现,并持续达随后的第二时间限制。
传输性能(或质量)的急剧和持续的劣化可能表示由于诸如失去了极化分割复用之类的基本影响而导致的传输中断。可以触发信道探测以确认该怀疑。
本文使用的“性能劣化”可以指传输性能(或质量)的可测量的损害,例如就传输质量的数字测量而言,例如误码率BER。
方法30可以还包括相应的无线终端40A、40B向接入节点20指示32调节其接收极化状态的能力。
相应地,方法10还可包括接入节点20接收14来自第一无线终端40、40A与第二无线终端40、40B中的至少一个的信号的步骤。该信号表示相应的无线终端40A、40B调节其接收极化状态的能力。
知道相应的无线终端40A、40B的相关能力,除了调整预编码之外,还向接入节点20提供了用于响应失去极化分割复用的附加自由度,即调节所述无线终端40A、40B的接收极化状态。另一方面,所述无线终端40A、40B可能由于较少(或较不强烈)的信道探测(这可能消耗较少的时间-频率资源)而经历增加的数据吞吐量。
方法10可以还包括响应于接入节点20检测到13极化对准的状况,接入节点20根据第一信道状态和第二信道状态设置15第一MIMO传输和第二MIMO传输中的至少一者的极化状态的步骤。
选择性地设置所涉及的MIMO传输的相应极化状态减少了干扰,并且使得在没有时间-频率和/或码资源方面的额外成本的情况下,能够继续向各个无线终端40A、40B进行MIMO传输。
设置步骤15可以还包括以下两个选项中的至少一个:
第一,接入节点20可以根据第一信道状态和第二信道状态进行以下至少一项:向第一无线终端40、40A用信号通知第一接收极化状态,和向第二无线终端40、40B用信号通知第二接收极化状态。
接入节点20可以使用所获取的与所涉及的MIMO传输相关联的信道状态来还指示对应的无线终端40A、40B,以哪个相应接收极化状态在相应的无线终端处可预期较好的传输性能(或质量)。对应的无线终端40A、40B可以通过数字信号处理使用该信息来“旋转”所接收的MIMO传输以最小化其极化干扰。如果相应接收极化状态是相互正交的,则可以预期最佳的传输性能(或质量)。
第二,接入节点20可以根据第一信道状态和第二信道状态设置152第一MIMO传输的第一发送极化状态和第二MIMO传输的第二发送极化状态中的至少一者。第一发送极化状态和第一接收极化状态经由第一信道状态彼此相关联,并且第二发送极化状态和第二接收极化状态经由第二信道状态彼此相关联。
接入节点20可以使用所获取的与所涉及的MIMO传输相关联的信道状态来在对应的发送极化状态方面仅调整所涉及的MIMO传输的预编码,并且等待相应的无线终端40A、40B适应于新的预编码,即适应于从由相应的信道状态所描述的新的预编码中出现的新的接收极化状态。
上述两个选项中的任一个都能够触发相应的无线终端40A、40B使用不同接收极化状态,这将在下面较详细地讨论。
另外,设置步骤15可以还包括接入节点20从相应的第一MIMO传输的耦合系数矩阵的特征向量选择153第一接收极化状态;接入节点20从第二MIMO传输的耦合系数矩阵的特征向量选择153第二接收极化状态的步骤。具体地,可以选择使得第一MIMO传输和第二MIMO传输的总容量最大化的第一接收极化状态和第二接收极化状态。
从相应耦合系数矩阵(即信道矩阵)的特征向量选择相应接收极化状态具有以下效果,即MIMO传输之一使用另一MIMO传输的零空间,反之亦然。这使得极化分割复用MIMO传输的极化干扰最小化。
特别地,选择153步骤旨在为相应的无线终端40A、40B选择相应的接收极化状态,从而终端40A、40B可以在实际上没有相互极化干扰的情况下参与31它们对应的MIMO传输,并且甚至可以在仍然参与31对应的MIMO传输的同时单独地停用它们的极化/端口之一。
发送信号x1和x2在与接入节点20的天线阵列22相关联的两个相互正交的极化平面发送。
信道矩阵H包括描述发送信号x1和x2的信号传播的耦合系数h11、h12、h21和h22。
在没有噪声的情况下,接收信号y11和y12在第一无线终端40A处被接收,并且接收信号y21和y22在第二无线终端40B处被接收:
预编码向量f1和f2将数据流a1和a2映射到极化维度。换句话说,通过预编码来定义所涉及的MIMO传输的发送极化状态。
对于实际上没有相互极化干扰的极化分割复用MIMO传输,需要所涉及的接收极化状态的分集或理想地正交性。正交性在四种情况中的任一种中实现:
1)[h11 h12]f2=0∧[h31 h32]f1=0
2)[h11 h12]f2=0∧[h41 h42]f1=0
3)[h21 h22]f2=0∧[h31 h32]f1=0
4)[h21 h22]f2=0∧[h41 h42]f1=0
在这些情况的任一种中,无线终端40A、40B中的任一个具有无干扰接收信号。例如,如果满足了上述情况1)的要求,那么第一无线终端40A的接收信号y11不具有用于第二无线终端40B的数据流a2的成分,第二无线终端40B的接收信号y21不具有用于第一无线终端40A的数据流a1的成分。类似的考虑适用于其他情况2)至4)。
给定使极化干扰最小化的这四种方式,期望选择使所涉及的MIMO传输的总容量最大化的方式。在高的信噪比SNR的情况下,来自每种情况1)至4)的随后容量由以下量来确定:
设G=HHH:
在确定了上述四个量的最大值之后,可以确定对应的预编码向量f1和f2。如果无线终端40A、40B都具有无干扰接收信号,则矩阵G具有2×2的大小,并且具有与正交的特征向量相关联的两个特征值。沿着那些特征向量(或实际上任何正交向量)执行对到无线终端40A、40B中的一个的MIMO传输意味着对无线终端40A、40B中的另一个使用MIMO传输的零空间。
因此,预编码向量f1和f2可以通过如本领域已知的计算零空间来确定,并且可以在发送侧配置/设置。这等效于旋转对应的发送极化状态,使得相应MIMO传输变得相互正交。
所得到的预编码向量使得两个用户/设备能够享受实际上无干扰的MIMO传输(即,无其它MIMO传输的干扰)。
响应于接入节点20使用不同接收极化状态的触发,相应无线终端40A、40B可以继续使用不同接收极化状态来参与31其相应的MIMO传输。
使用不同接收极化状态的触发可以是从接入节点20接收的指示不同接收极化状态的信号,或者是指示不同接收极化状态的与MIMO传输相关联的测量,例如通过信道探测。
方法10可以还包括以下步骤:响应于使用不同接收极化状态,相应无线终端40A、40B停用33其天线阵列42的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面。
通过使用不同接收极化状态而受到最小化的极化干扰的无线终端可以只需要操作其天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面,这意味着无线终端的接收器的一个端口可以被关闭以将能耗降低高达50%。另选地或附加地,接入节点可以向无线终端指示应当使用哪个极化/端口。
在无线终端40、40A、40B包括仅具有单个极化平面的天线阵列42的情况下,可以设想到接入节点20设置152对应的发送极化状态(即定义预编码)来匹配无线终端40的最佳接收极化状态。
图3示意性地例示了接入节点20。
接入节点20包括处理器21,所述处理器用于控制11A接入节点20与第一无线终端40、40A之间的第一多输入多输出MIMO传输使用第一组时间-频率资源,使用第一MIMO空间信道并且使用第一无线终端40、40A的第一接收极化状态。所述处理器21还被设置成控制11B接入节点20与第二无线终端40、40B之间的第二MIMO传输使用与第一组时间-频率资源至少部分交叠的第二组时间-频率资源,使用与第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道并且使用第二无线终端40、40B的与第一接收极化状态不同的第二接收极化状态。接入节点20可以还包括具有与两个相互正交的极化平面中的相应极化平面相关联的天线元件的天线阵列22,并且可以被设置成执行根据实施方式的方法10。
上述与控制无线通信网络中的无线电传输的方法10相关的技术效果和优点同样适用于具有相应特征的接入节点20。
图4示意性地例示了无线终端40。
无线终端40、40A、40B包括处理器41,所述处理器被配置成参与31无线通信网络的接入节点20与无线终端40、40A、40B之间的多输入多输出MIMO传输,MIMO传输使用一组时间-频率资源,使用MIMO空间信道,并且使用无线终端40、40A、40B的接收极化状态。响应于使用不同接收极化状态的触发,处理器还被设置成使用不同接收极化状态参与31MIMO传输。无线终端40、40A、40B可以还包括具有与两个相互正交的极化平面中的相应极化平面相关联的天线元件的天线阵列42,并且可以被设置成执行根据实施方式所述的方法。
上述与重新配置无线通信网络中的无线传输的方法30相关的技术效果和优点同样适用于具有相应特征的无线终端40。
当然,在不脱离本发明的本质特征的情况下,本发明可以以不同于本文具体阐述的其它方式实施。例如,前面的实施方式在下行无线电通信中描述了本发明。然而,本领域技术人员将理解,本发明不限于此。本发明还可以用于上行无线电通信。因此,本发明的实施方式在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的,并且在所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变都意图被包含在其中。
Claims (18)
1.一种控制无线通信网络中的无线电传输的方法(10),所述方法(10)包括以下步骤:
所述无线通信网络的接入节点(20)控制(11A)接入节点(20)与第一无线终端(40、40A)之间的第一多输入多输出MIMO传输
使用第一组时间-频率资源,
使用第一MIMO空间信道,并且
使用第一无线终端(40、40A)的第一接收极化状态;
所述接入节点(20)控制(11B)所述接入节点(20)与第二无线终端(40、40B)之间的第二MIMO传输
使用与所述第一组时间-频率资源至少部分交叠的第二组时间-频率资源,
使用与所述第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道,并且
使用第二无线终端(40、40B)的与所述第一接收极化状态不同的第二接收极化状态;
所述接入节点(20)检测(13)所述第一接收极化状态和所述第二接收极化状态的极化对准的状况;
所述接入节点(20)从所述第一无线终端(40、40A)与所述第二无线终端(40、40B)中的至少一者接收(14)指示相应无线终端调节其接收极化状态的能力的信号;并且
响应于所述检测(13):所述接入节点(20)根据第一信道状态和第二信道状态来设置(15)所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输中的至少一者的极化状态。
2.根据权利要求1所述的方法(10),所述方法还包括:
所述接入节点(20)获取(12)所述接入节点(20)与所述第一无线终端(40、40A)之间的第一信道状态和所述接入节点(20)与第二无线终端(40、40B)之间的第二信道状态,所述第一信道状态和所述第二信道状态分别包括:耦合系数矩阵,相应矩阵的各个耦合系数表示所述接入节点(20)的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面与相应无线终端的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面之间的相应功率耦合;其中,设置(15)步骤包括:
所述接入节点(20)从相应的第一MIMO传输的所述耦合系数矩阵的特征向量选择(153)所述第一接收极化状态,并且从第二MIMO传输的耦合系数矩阵的特征向量选择(153)所述第二接收极化状态,选择(153)步骤包括:
所述接入节点(20)根据信道矩阵(H)的乘积(HHH)选择多个无干扰传输模式中使所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的总容量联合最大化的一个传输模式;并且
所述接入节点(20)根据所述信道矩阵(H)确定与所述多个传输模式中所选择的一个传输模式对应的、针对所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的相应预编码向量(f1、f2);
其中,所述信道矩阵(H)包括所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的耦合系数(h)的矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法(10),其中,
所述接入节点(20)获取(12)所述接入节点(20)与所述第一无线终端(40、40A)之间的第一信道状态和所述接入节点(20)与所述第二无线终端(40、40B)之间的第二信道状态的步骤还包括:
接收(121)第一反馈信号,所述第一反馈信号表示所述第一信道状态,并且与由所述接入节点(20)向所述第一无线终端(40、40A)发送的第一训练信号相关联;并且
接收(121)第二反馈信号,所述第二反馈信号表示所述第二信道状态,并且与由所述接入节点(20)向所述第二无线终端(40、40B)发送的第二训练信号相关联。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法(10),其中,
所述接入节点(20)获取(12)所述接入节点(20)与所述第一无线终端(40、40A)之间的第一信道状态和所述接入节点(20)与所述第二无线终端(40、40B)之间的第二信道状态的步骤还包括:
接收(122)表示所述第一信道状态并由所述第一无线终端(40、40A)发送的第一训练信号;并且
接收(122)表示所述第二信道状态并由所述第二无线终端(40、40B)发送的第二训练信号。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法(10),其中,
所述接入节点(20)检测(13)所述第一接收极化状态和所述第二接收极化状态的极化对准的状况的步骤还包括:
所述接入节点(20)确定(131)相应MIMO传输的相应耦合系数矩阵具有小于2的秩。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(10),其中,
所述接入节点(20)检测(13)所述第一接收极化状态和所述第二接收极化状态的极化对准的状况的步骤还包括:
所述接入节点(20)检测(132)所述第一MIMO传输和所述第二无线传输的低于性能阈值的性能劣化,所述性能劣化在第一时间限制内出现并且持续达随后的第二时间限制。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(10),其中:
所述接入节点(20)根据所述第一信道状态和所述第二信道状态设置(15)所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输中的至少一者的极化状态的步骤还包括:
所述接入节点(20)根据第一信道状态和第二信道状态进行以下至少一项:向所述第一无线终端(40、40A)用信号通知(151)所述第一接收极化状态;和向所述第二无线终端(40、40B)用信号通知(151)所述第二接收极化状态。
8.一种无线通信网络的接入节点(20),所述接入节点(20)包括:
处理器(21),所述处理器被设置成
控制(11A)所述接入节点(20)与第一无线终端(40、40A)之间的第一多输入多输出MIMO传输
使用第一组时间-频率资源,
使用第一MIMO空间信道,并且
使用所述第一无线终端(40、40A)的第一接收极化状态;
控制(11B)所述接入节点(20)与第二无线终端(40、40B)之间的第二MIMO传输
使用与所述第一组时间-频率资源至少部分交叠的第二组时间-频率资源,
使用与所述第一MIMO空间信道至少部分交叠的第二MIMO空间信道,并且
使用所述第二无线终端(40、40B)的与所述第一接收极化状态不同的第二接收极化状态;
检测(13)所述第一接收极化状态和所述第二接收极化状态的极化对准的状况;
从所述第一无线终端(40、40A)与所述第二无线终端(40、40B)中的至少一者接收(14)指示相应无线终端调整其接收极化状态的能力的信号;并且
响应于所述检测(13):根据所述第一信道状态和所述第二信道状态来设置(15)所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输中的至少一者的极化状态。
9.根据权利要求8所述的接入节点(20),
所述处理器(21)还被设置成
获取(12)所述接入节点(20)与所述第一无线终端(40、40A)之间的第一信道状态以及所述接入节点(20)与所述第二无线终端(40、40B)之间的第二信道状态,所述第一信道状态和所述第二信道状态分别包括:耦合系数矩阵,相应矩阵的各个耦合系数表示所述接入节点(20)的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面与相应无线终端的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面之间的相应功率耦合;
其中,设置(15)包括:
从相应的第一MIMO传输的所述耦合系数矩阵的特征向量选择(153)所述第一接收极化状态,并且从所述第二MIMO传输的所述耦合系数矩阵的特征向量选择(153)所述第二接收极化状态,其中,选择(153)包括:
根据信道矩阵(H)的乘积(HHH)选择多个无干扰传输模式中使所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的总容量联合最大化的一个传输模式;并且
根据所述信道矩阵(H)确定与所述多个传输模式中选择的一个传输模式对应的、针对所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的相应预编码向量(f1、f2);
其中,所述信道矩阵(H)包括所述第一MIMO传输和所述第二MIMO传输的耦合系数(h)的矩阵。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的接入节点(20),所述接入节点还包括:
天线阵列(22),所述天线阵列具有与两个相互正交的极化平面中的相应极化平面相关联的天线元件。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的接入节点(20),其中,
所述接入节点(20)被设置成执行权利要求2至7中任一项所述的方法(10)。
12.一种重新配置无线通信网络中的无线传输的方法(30),所述方法包括以下步骤:
无线终端(40、40A、40B)参与(31)无线通信网络中的在接入节点(20)与所述无线终端(40、40A、40B)之间的多输入多输出MIMO传输,所述MIMO传输
使用一组时间-频率资源,
使用MIMO空间信道,并且
使用所述无线终端(40、40A、40B)的接收极化状态;
所述无线终端(40、40A、40B)向所述接入节点(20)指示(32)调节所述无线终端的接收极化状态的能力;
响应于使用不同接收极化状态的触发:所述无线终端(40、40A、40B)使用所述不同接收极化状态参与(31)所述MIMO传输。
13.根据权利要求12所述的方法(30),所述方法还包括:
响应于使用所述不同接收极化状态:所述无线终端(40、40A、40B)停用(33)所述无线终端(40、40A、40B)的天线阵列的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法(30),其中,
使用不同接收极化状态的所述触发是从所述接入节点(20)接收的指示所述不同接收极化状态的信号。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法(30),其中,
使用不同接收极化状态的所述触发是指示所述不同接收极化状态的、与所述MIMO传输相关联的测量。
16.一种无线终端(40、40A、40B),所述无线终端包括:
处理器(41),所述处理器被设置成
参与(31)无线通信网络的接入节点(20)与所述无线终端(40、40A、40B)之间的多输入多输出MIMO传输,所述MIMO传输
使用一组时间-频率资源,
使用MIMO空间信道,并且
使用所述无线终端(40、40A、40B)的接收极化状态;
向所述接入节点(20)指示(32)调节所述无线终端的接收极化状态的能力;
响应于使用不同接收极化状态的触发:使用所述不同接收极化状态参与(31)所述MIMO传输。
17.根据权利要求16所述的无线终端(40、40A、40B),所述无线终端还包括:
天线阵列(42),所述天线阵列具有与两个相互正交的极化平面中的相应极化平面相关联的天线元件;
所述处理器(41)还被设置成
响应于使用所述不同接收极化状态:停用(33)所述天线阵列(42)的两个相互正交的极化平面中的一个极化平面。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的无线终端(40、40A、40B),其中,
所述无线终端(40、40A、40B)被设置成执行根据权利要求12至15中任一项所述的方法(30)。
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