CN112823479B - 非线性预编码过程 - Google Patents

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Abstract

存在用于统一非线性预编码过程的方法、设备和计算机可读介质。方法(400)包括：向网络设备发送关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息；从网络设备接收对接收模式的指示，该接收模式用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码，该接收模式是基于用于对针对终端设备的数据和参考信号进行预编码的预编码模式来确定的，该预编码模式指示由网络设备所使用的非线性预编码方案，并基于由网络设备基于信道信息确定的参数集来确定；以及基于预编码的参考信号和指示对预编码的数据进行解码。

Description

非线性预编码过程
技术领域
本公开的实施例一般涉及电信领域，特别是涉及用于非线性预编码过程的方法、设备和计算机可读存储介质。
背景技术
作为NR MIMO中的高级传输方案之一，与线性预编码相比，非线性预编码显示了实现显著增强的***性能并支持更多用户的有前途优点。通过在发送机侧使用完整的CSI，依赖于非因果已知干扰的预减的“脏纸”编码(DPC)技术可以实现***的最大和速率，并提供最大分集阶数。通常存在两种类型的非线性预编码技术，即汤姆林森-哈拉希玛(Tomlinson-Harashima)预编码(THP)和矢量扰动(VP)。它们是DPC的简化高效版本，其对计算的要求较低，并且因此对实际实现更具吸引力。
发明内容
一般来说，本公开的示例实施例提供了用于非线性预编码过程的方法、设备和计算机可读存储介质。
在第一方面，提供了一种在网络设备处实现的方法。该方法包括：在网络设备处基于关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息来确定参数集；基于参数集来确定用于预编码针对终端设备的数据和参考信号的预编码模式，该预编码模式包括THP和VP之一；基于预编码模式，确定用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式，并向终端设备发送接收模式的指示。
在第二方面，提供了一种在终端设备处实现的方法。该方法包括：向网络设备发送关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息；从网络设备接收对接收模式的指示，该接收模式用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式的指示，该接收模式是基于用于对针对终端设备的数据和参考信号进行预编码的预编码模式来确定的，该预编码模式包括THP和VP之一，并且基于由网络设备基于信道信息确定的参数集来确定；并且基于预编码的参考信号和指示对预编码的数据进行解码。
在第三方面，提供了一种终端设备。该设备包括至少一个处理器；以及至少一个存储器，包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使设备至少执行根据第一方面的方法。
在第四方面，提供了一种网络设备。该设备包括至少一个处理器；以及至少一个存储器，包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使设备至少执行根据第二方面的方法。
在第五方面，提供了一种装置，该装置包括用于执行根据第一方面的方法的步骤的部件。
在第六方面，提供了一种装置，该装置包括用于执行根据第二方面的方法的步骤的部件。
在第七方面，提供了一种在其上存储有的计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序在由设备的至少一个处理器执行时使该设备执行根据第一方面的方法。
在第八方面，提供了一种在其上存储有的计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序在由设备的至少一个处理器执行时使该设备执行根据第二方面的方法。
应当理解，发明内容部分并不旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在被用来限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。
附图说明
通过在附图中对本公开的一些示例实施例的更详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1示出了在其中可以实现本公开的示例实施例的示例通信***100；
图2示出了根据本公开的一些示例实施例的用于非线性预编码过程的示例过程200的图；
图3A和图3B分别示出了根据本公开的一些示例实施方式的小区吞吐量的图；
图4示出了根据本公开的一些示例实施例的用于NLP过程的示例方法400的流程图；
图5示出了根据本公开的一些示例实施例的用于NLP过程的示例方法500的流程图；和
图6是适合于实现本公开的示例实施例的设备的简化框图。
在所有附图中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的元件。
具体实施方式
现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。应当理解，这些实施例仅出于说明的目的而被描述，并且帮助本领域技术人员理解和实现本公开，而没有对本公开的范围建议任何限制。除了下面描述的方式以外，可以以各种方式来实现本文描述的本公开。
在以下描述和权利要求中，除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
如本文所使用的，术语“通信网络”是指遵循诸如长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)和5G NR之类的任何合适的通信标准或协议并且采用任何合适的通信技术的网络，合适的通信技术包括例如多输入多输出(MIMO)、OFDM、时分多路复用(TDM)、频分多路复用(FDM)、码分多路复用(CDM)、蓝牙、ZigBee、机器类型通信(MTC)、eMBB、mMTC和uRLLC技术。为了讨论的目的，在一些实施例中，以LTE网络、LTE-A网络、5G NR网络或其任意组合作为通信网络的示例。
如本文中所使用的，术语“网络设备”是指在通信网络的网络侧的任何合适的设备。网络设备可以包括通信网络的接入网络中的任何合适的设备，例如包括基站(BS)、中继、接入点(AP)、节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、千兆位NodeB(gNB)、远程无线电模块(RRU)、无线电头(RH)、远程无线电头(RRH)、低功率节点(诸如毫微微、微微网)等等。为了讨论的目的，在一些实施例中，将eNB作为网络设备的示例。
网络设备还可以包括核心网络中的任何合适的设备，例如包括诸如MSR BS之类的多标准无线电(MSR)无线电设备、诸如无线电网络控制器(RNC)或基站控制器(BSC)之类的网络控制器、多小区/多播协调实体(MCE)、移动交换中心(MSC)和MME、操作和管理(O&M)节点、操作支持***(OSS)节点、自组织网络(SON)节点、诸如增强型服务移动定位中心(E-SMLC)之类的定位节点和/或移动数据终端(MDT)。
如本文中所使用的，术语“终端设备”是指能够用于、被配置用于、被布置用于和/或可操作用于与通信网络中的网络设备或另一终端设备进行通信的设备。通信可以涉及使用电磁信号、无线电波、红外信号和/或适合于在空中传达信息的其他类型的信号来发送和/或接收无线信号。在一些实施例中，终端设备可以被配置为在没有直接人类交互的情况下发送和/或接收信息。例如，当由内部或外部事件触发时，或者响应于来自网络侧的请求，终端设备可以按预定的调度向网络设备发送信息。
终端设备的示例包括但不限于诸如智能电话之类的用户设备(UE)、启用无线的平板计算机、笔记本电脑嵌入式设备(LEE)、笔记本电脑安装设备(LME)和/或无线客户驻地设备(CPE)。为了讨论的目的，在下文中，将参考UE作为终端设备的示例来描述一些实施例，并且术语“终端设备”和“用户设备”(UE)可以在本公开的上下文中互换使用。
如本文中所使用的，术语“小区”是指由网络设备发送的无线电信号覆盖的区域。小区内的终端设备可以由网络设备服务并且经由网络设备来接入通信网络。
如本文中所使用的，术语“电路***”可以指以下的一个或多个或全部：
(a)纯硬件电路实现(诸如仅在模拟和/或数字电路***中的实现)，和
(b)具有软件的(一个或多个)硬件电路的组合，诸如(如果适用的话)：(i)(一个或多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)具有软件的(一个或多个)硬件处理器的任何部分(包括(一个或多个)数字信号处理器)、软件和(一个或多个)存储器，它们一起工作以使诸如移动电话或服务器之类的装置执行各种功能)，和
(c)需要软件(例如固件)来运行的(一个或多个)硬件电路和/或(一个或多个)处理器，诸如(一个或多个)微处理器或(一个或多个)微处理器的一部分，但在操作不需要它时该软件可能不存在。
电路***的这种定义适用于该术语在本申请中的所有使用，包括在任何权利要求中的所有使用。作为进一步的示例，如本申请中所使用的，术语电路***也涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器的一部分及它(或它们)随附软件和/或固件的实现。举例而言并且在适用于特定权利要求元素的情况下，术语电路***还涵盖用于移动设备的基带集成电路或处理器集成电路，或者服务器、蜂窝网络设备或其他计算或网络设备中的类似集成电路。
如本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式。术语“包括”及其变体应被解读为开放术语，其意指“包括但不限于”。术语“基于”应被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”应被解读为“至少一个其他实施例”。其他定义，无论是显式的还是隐式的，都可以被包括在下面。
图1例示出了可以在其中实现本公开的实施例的通信网络100。通信网络100包括网络设备(例如，gNB)110和与之通信的终端设备(例如，UE)120-1，...，120-K和120’-1，...，120’-k(以下统称为终端设备120或UE 120)。gNB 100与UE 120-1，...，120-K以及120’-1，...，120’-k可以经由gNB 100与UE 120-1，...，120-K以及120’-1，...，120’-K之间的信道130彼此通信。
应当理解，仅出于说明的目的示出了网络设备和终端设备的数目，而没有建议任何限制。通信网络100可以包括任何合适数目的网络设备和终端设备。网络设备110与终端设备120之间的通信可以利用已经存在或未来将开发的任何合适的技术。
作为NR MIMO中的高级传输方案之一，与线性预编码相比，非线性预编码(NLP)显示出可观的优势，实现了显著增强的***性能并支持更多用户。存在着若干类型的非线性预编码技术，例如THP和VP。
大多数现有的非线性预编码过程可能仅支持基于THP的预编码。THP通过在反馈环路中应用模运算来连续处理发射机侧的干扰，并避免了发送功率增强。另一个方案是VP，其中要被发送到所有接收机的信号被另一个矢量联合扰动，以最小化来自扩展星座图的发送功率。与THP相比，VP方案能够以稍微更高的复杂度进一步增强性能。
一般来说，对于THP方案，发射机处的信号经历反馈环路和模运算，以抑制各层之间的干扰以及降低发送功率。然后利用前馈滤波器对其进行预编码，并将其发送给UE。在UE侧，当UE具有多个天线时，需要进行接收合并，以将接收信号从天线映射到各层。每个UE应该能够经由适当的DMRS和用于数据解调的加权系数来估计有效信道。对于VP方案，在发射机处利用功率归一化因子对信号进行扰动、预编码和缩放。因此，UE还应该经由特定的DMRS来估计有效信道以获得接收合并。但是与THP不同的是，如果UE使用VP方案来执行预编码，则UE应该通过对于所有UE都是相同的并且与发射机处的功率归一化因子相关的加权来对数据流进行缩放。
对于两种方案，在接收机侧都需要进行模运算以恢复期望的信号。然而，为了支持基于THP和VP的方案并增强***性能，一项关键技术挑战是：THP和VP的不同发送过程导致UE处的不同接收过程。
一些方法试图同时支持THP和VP。例如，提出了空间复用DMRS与数据一起经历非线性预编码。以这种方式，可以在相同的资源中发送空间复用的DMRS以减少开销。然而，gNB和UE分别需要DMRS校正器和扰动矢量加法器，这在两端都带来了高的实现复杂性。此外，在这种方法中，没有考虑当UE具有多个天线时如何设计接收合并。
此外，关于用于MU MIMO***的现有VP算法，诸如几何均值分解(GMD)，接收合并由GMD获得，并且扰动矢量以接收合并器为条件来进行优化。这样的方案为UE根据经由DMRS的有效信道的估计来计算接收合并器带来了困难。因此，该接收方案不适用于THP，因为统一过程需要对THP和VP都是相同的接收处理。此外，如果接收天线的数目大于发射机处的端口的数目，则所提出的算法将导致较大的性能下降。这是因为纯ZF算法的局限性。
如图1中所示，可以在gNB 110处执行非线性预编码(NLP)过程。可以基于THP预编码器111-1或VP预编码器111-2来执行预编码过程。应当理解，gNB 110可以确定NLP模式并且通过对应的预编码器针对多个用户对数据流进行预编码。尽管在图1的示例中，gNB 110包括NLP预编码器111-1和111-2，但是本领域技术人员将理解，gNB 110可以仅包括NLP预编码器111-1和111-2之一。在经历了NLP过程之后，数据流和对应的参考信号(例如，解调参考信号(DMRS))可以经由信道130被发送到对应的UE。
如图1中所示，***中有K个UE，每个UE都有个天线。在gNB处有MT个天线和NT个端口以及总共/>的数据流，其中gNB将rk个流发送到UE k。对于基于THP的NLP过程(由预编码器111-1执行的NLP过程)，矩阵/>是前馈滤波器，并且矩阵B∈Cr×r对应于用于干扰预处理的反馈滤波器。数据s∈Cr×r经历常规的基于THP的NLP过程，而DMRS d∈Cr ×r通过反馈回路和前馈滤波器。在UE(UE 120-1，...，120-K)侧，接收处理主要包括线性合并器/>加权过程/>和解调和解码之前的模运算Mod(·)。每个UE都经由DMRS来测量其有效信道，并获得接收合并器Wk以及数据流Dk的权重。
此外，对于基于VP的NLP过程(即，由预编码器111-2执行的NLP过程)，数据被矢量τl扰动，其中τ是实数，并且l是a和b为整数的r维复数矢量a+ib。VP方案的DMRS d不经历矢量扰动，而是与数据一起由P进行预编码，并由功率归一化因子进行缩放。在UE侧处，UE120’-1，...，120’-K，每个UE还经由DMRS来测量其有效信道，并恢复接收合并权重Wk以及用于数据调制的功率归一化因子/>信道/>是波束成形的CSI，其中波束成形(例如，本征波束成形器)将NT个端口映射到MT个天线元件，并且是来自所有UE的接收天线的总数。
由于可能在gNB处执行不同的NLP过程，因此必须在UE处执行对应的解码过程。如上所述，大多数现有的非线性预编码过程可能仅支持基于THP的预编码。因此，将在本公开中讨论将VP合并到***中以允许进一步的性能增强而对收发器实现的影响最小。
下面将参考图2详细描述本公开的原理和实现，图2示出了根据本公开的示例实施例的过程200。为了讨论的目的，过程200将参考图1来描述。过程200可以涉及随机接入过程。
如图2中所示，在210处，gNB 110从UE 120接收信道信息。该信道信息可以被认为是信道状态信息(CSI)，其表征gNB 110和UE 120之间的信道。在220处，gNB 110基于接收信道信息来确定参数集，以设计预编码方案，即用于UE 120的预编码数据和参考信号的编码模式。如上面所提及，预编码模式指示由网络设备使用的非线性预编码方案。
作为选择，接收合并矩阵W可以被视为独立于预编码设计。在一些示例实施例中，gNB 110可以从信道信息获得有效的CSI。在这种情况下，gNB 110可以从有效的CSI确定用于表征信道的矩阵，并基于该矩阵来确定参数集，该矩阵与gNB 110的端口数目NT、gNB 110的天线数目MT、UE 120的天线数目和UE 120的合并矩阵W相关联。
在一些示例实施例中，如果参数集与THP相关联，则参数集可以包括预编码矩阵P和反馈矩阵B-1中的至少一个。
在一些示例实施例中，如果参数集与VP相关联，则参数集可以包括预编码矩阵P、功率归一化因子和扰动矢量l中的至少一个。
例如，总的接收合并矩阵W是块对角线，其可以在等式(1)中被书写如下：
其中blkdiag{·}表示构造块对角矩阵。
对于VP预编码方案，假设最大比合并(MRC)接收机被应用，并且可以在等式(2)中获得每个UE的接收合并器，如下：
Wk＝Hk (2)
然后，基于信道或整个信道/>来设计VP预编码器(例如，图1的预编码器111-2)。
考虑基于零强迫(ZF)的VP方案并且预编码矩阵P可以通过等式(3)获得，如下：
对于这种情况，关键点是选择被用来扰动数据矢量的最优l。选择矢量l以使等式(4)中的以下成本函数最小化，如下：
其中||·||表示欧几里得范数。这是一个r维整数格最小二乘问题，可以通过Lenstra-Lenstra-Lovász(LLL)算法在P的列上有效解决。
被发送的信号应利用等式(5)通过因子来归一化，如下：
γ＝||P(s+τl)||2 (5)
对于THP预编码方案，类似于VP，可以基于等式(2)将MRC接收机应用于每个UE，并且根据信道来设计THP预编码。通过计算信道/>上的LQ分解，可以获得等式(6)如下：
其中L是下三角矩阵并且Q是酉矩阵。用于THP算法的前馈和反馈滤波器可以分别在等式(7)-(9)中获得，如下：
P＝QH (7)
B＝DL (8)
和
D＝diag{L-1(1，1)，...，L-1(r，r)} (9)
其中L(i，i)是矩阵L的第i个对角元素。
作为另一种选择，可以考虑将接收合并矩阵W与预编码一起联合设计。在一些示例实施例中，gNB 110可以从信道信息中获得完整的CSI。一般来说，完整的CSI可以指的是针对基站和终端在天线级别的CSI。
在这种情况下，gNB 110可以根据完整的CSI确定用于表征信道的矩阵，并基于该矩阵来确定参数集，该矩阵与gNB 110的端口数目NT、gNB 110的天线数目MT、和UE 120的天线数目相关联。
在一些示例实施例中，如果参数集与THP相关联，则参数集可以包括针对UE 120的预编码矩阵P和反馈矩阵B-1以及合并矩阵W中的至少一个。
在一些示例实施例中，如果参数集与VP相关联，则参数集可以包括针对UE 120的预编码矩阵P、功率归一化因子扰动矢量l和合并矩阵W中的至少一个。
在与NLP联合设计接收合并的情况下，对于VP预编码方案，根据ZF准则，预编码和合并矩阵应遵循等式(10)如下：
WHHP＝I (10)
其中I标示单位矩阵，而VP预编码设计是选择最优扰动矢量，其利用所获得的P使等式(4)中的成本函数最小化。
为了实现矩阵分解并满足等式(10)中的ZF准则，提出了经由某种矩阵分解(诸如，GMD)通过等式(11)来计算接收合并矩阵，如下：
WHHF＝L (11)
其中L是下三角矩阵。
在这种情况下，可以基于几何均值分解(GMD)、奇异值分解(SVD)或广义三角分解(GTD)中的至少一个，通过连续分解来更新等式(11)中的信道矩阵H。可以将等式(11)重新构造为等式(12)，如下：
WHH(FL-1)＝I (12)
等式(12)满足等式(10)中的ZF准则。上面提及的用于VP预编码方案的算法可以被命名为连续分解VP(SD-VP)。
例如，以GMD为例，实现了等式(11)的H的连续矩阵分解。相关矩阵可以在等式(13)中被书写如下：
其中对应于从k到K的用户的接收合并、波束成形的信道、前馈滤波器和等效的下三角信道。对于第一个UE(例如，图1的UE 120’-1)，接收波束成形和前馈滤波器可以通过应用GMD算法以构造下三角矩阵/>来获得，其中W1和F1包含正交列。另外，为了确保第一个UE不干扰其余调度的UE，即/>通过消除F1的影响将投影为/>并获得另一个下三角等效信道/>这可以由GMD类似地解决。等式(13)中的总的下三角矩阵可以通过计算Ξ1为/>来构造。然后，可以以相同的方式对于第二个UE到第K个UE(例如，图1的UE 120’-K)执行矩阵/>的进一步分解。除了GMD之外，也可以类似地应用SVD和GTD。
然后，预编码矩阵可以由等式(14)定义如下：
P＝FL-1 (14)
发送信号应利用等式(5)由因子来归一化。
在与NLP联合设计接收合并的情况下，对于THP预编码方案，应用基于块对角线GMD的THP，即，通过将信道构造为等式(15)中的下三角结构，如下：
WHHP＝L (15)
块对角线GMD-THP算法可以被递归地实现以获得Wk、Pk和Lk。
返回参考图2，在220处，gNB 110还基于预编码模式来确定用于UE 120对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式。
在一些示例实施例中，gNB 110可以对数据执行非线性过程并且对参考信号执行线性过程，然后基于预编码模式对处理后的数据和参考信号进行预编码。例如，如图1中所示，对于基于THP的NLP过程，数据经历常规的基于THP的NLP过程，而DMRS经过反馈回路和前馈滤波器，而对于基于VP的NLP过程，数据受到矢量的扰动，而DMRS不经历矢量扰动
如图2中所示，在230处，gNB 110将接收模式的指示发送到UE 120。
在240处，在接收到接收模式的指示之后，UE 120基于预编码的参考信号和指示来对预编码的数据进行解码。由gNB 110生成的预编码的参考信号被认为是用于向UE 120指示统一解码模式的统一指示。
在一些示例实施例中，UE 120可以通过基于指示对预编码的参考信号进行解码来确定与预编码模式相关联的权重。对于THP预编码方案，权重可以包括加权过程对于VP预编码方案，权重可以包括功率归一化因子/>
在一些示例实施例中，如果gNB 110获得了完整的CSI，则UE 120还可以基于预编码的参考信号来确定用于UE 120的梳理矩阵W。
如上面所提及，参考信号(例如，DMRS)仅被线性地预编码并且经历与数据不同的发送处理。在THP过程的情况下，DMRS经过反馈环路B-1以及前馈滤波器P，前馈滤波器P表示要通过等式(16)在UE处测量的等效信道，如下：
He＝HPB-1 (16)
在VP过程的情况下，仅由ZF预编码器P对DMRS进行预编码，如等式(14)中所示，并且经由该DMRS在等式(17)中对所测量的等效信道进行编码如下：
不管预编码类型如何(即，THP或VP)，UE都接收统一非线性预编码模式指示，并执行相同的估计和接收过程以对数据进行解调。
对于VP预编码过程，接收到的DMRS可以在等式(18)中被表示如下：
其中n是具有协方差σ2的加性高斯白噪声(AWGN)。
因此，接收合并器之后的DMRS可以在等式(18)中被表达为：
在接收合并矩阵W独立于预编码设计的情况下，可以使用波束成形的信道H通过等式(2)来计算接收合并矩阵W。将来自等式(3)中的预编码矩阵P***到等式(19)中，得到等式(20)为：
在每个流处，等效接收到的DMRS在等式(21)中被表示：
其中是接收合并之后的AWGN。接收到的数据流还应按功率归一化因子缩放回来，该归一化因子可以经由DMRS直接从等式(21)来估计。通过估计功率比例因子的倒数来计算每个流的权重。
在与NLP联合设计接收合并W的情况下，将等式(18)中的接收到的DMRS重新公式化为等式(22)，如下：
在每个流处，等效接收到的DMRS在等式(23)中被表示：
其中wj是接收合并矩阵W的第j列。因此，将简单地估计vj(由标示)并恢复接收合并矩阵为/>以及功率缩放因子为/>
对于THP预编码过程，如果接收合并矩阵W独立于预编码设计，则MRC接收机被应用，并且在有效信道上执行THP中的LQ分解，其可以在等式(24)中被表示：
其中diag{·}标示构造对角矩阵。
在MRC合并器之后接收到的DMRS被表示为：
针对每个数据流的接收到的DMRS由等式(26)标示：
针对每个UE处的数据流的权重可以通过取估计系数的倒数来计算，即，
在与NLP联合设计接收合并W的情况下，假设针对此情况应用GMD-THP，根据等式(11)P＝F，通过等式(27)计算接收合并之前的接收到的DMRS：
rd＝HPB-1d+n＝W.diag{L(1，1)，...，L(r，r)}d+n (27)
每个数据流的接收到的DMRS由等式(28)标示：
因此，通过归一化的估计来获得针对每个UE的接收合并器，即/>流的加权应该是L(j，j)的倒数，即，根据等式(28)的/>
根据本公开的实施例，当gNB要执行包括THP和VP方案的预编码过程时，收发器的实现被简化。通过包括VP预编码功能性，可以通过对非线性预编码过程的少量更改来增强***性能。UE不必知道非线性预编码方法的类型，即是UE透明的，这简化了对UE的过程和附加信令。
此外，根据本公开的实施例，允许gNB在非线性编码方案之间动态地切换，以便改善***和UE性能。
在两种情况下，都评估了针对THP和VP算法提出的非线性预编码过程的小区吞吐性能，即，接收合并W被设计为独立于NLP，并且将接收合并W与NLP情况联合设计。详细的仿真参数可在表1中找到。
表1：仿真设置
图3A和图3B在以上两种情况下表现出小区吞吐量的累积分布函数(CDF)。图3A示出了一种情况，MT＝32，NT＝8，K＝8，而图3B示出了另一种情况，MT＝64，NT＝16，K＝16。可以观察到，对于两种情况，所提出的基于VP的算法(即，图3A中的曲线330和340以及图3B中的曲线330’和340’)优于它们的THP对照物(即，图3A中的曲线310和320以及图3B中的曲线310’和320’)。在与NLP联合设计接收合并W的情况下提出的“SD-VP”方案(即，图3A中的曲线340以及图3B中的340’)与接收合并W被设计为独立于NLP的情况下的VP方法(即，图3A中的曲线330以及图3B中的330’)相比显示出性能增强。
将参考图4-图5描述根据本公开的示例实施例的更多细节。
图4示出了根据本公开的一些示例实施例的用于NLP过程的示例方法300的流程图。方法400可以在如图1中所示的gNB 110处被实现。为了讨论的目的，将参考图1来描述方法400。
在410处，网络设备(gNB)110基于关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息来确定参数集。
在一些示例实施例中，网络设备110可以从信道信息中获得有效的信道状态信息CSI。网络设备110还可以根据有效的CSI确定用于表征信道的第一矩阵，并基于第一矩阵来确定参数集，该第一矩阵与网络设备的天线数目、网络设备的端口数目、终端设备的天线数目以及终端设备的合并矩阵相关联。
在一些示例实施例中，参数集与THP相关联并且包括以下至少一项：预编码矩阵；和反馈矩阵。
在一些示例实施例中，参数集与VP相关联并且包括以下至少一项：预编码矩阵；功率归一化因子；和扰动矢量
在一些示例实施例中，网络设备110可以从信道信息中获得完整的信道状态信息CSI。网络设备110还可以根据完整的CSI确定用于表征信道的第二矩阵，并基于第二矩阵来确定参数集，该第二矩阵与网络设备的天线数目、网络设备的端口数目以及终端设备的天线数目相关联。
在一些示例实施例中，参数集与THP相关联，并且包括以下至少一项：预编码矩阵；反馈矩阵和针对终端设备的合并矩阵。
在一些示例实施例中，参数集与VP相关联并且包括以下至少一项：预编码矩阵；功率归一化因子；扰动矢量和针对终端设备的合并矩阵。
在一些示例实施例中，如果参数集与VP相关联，则网络设备110可以基于几何均值分解GMD；奇异值分解SVD；和广义三角分解GTD中的至少一个通过连续分解第二矩阵来更新第二矩阵，并基于更新后的第二矩阵来确定参数集。
在420处，网络设备110基于参数集来确定用于预编码针对终端设备的数据和参考信号的预编码模式，该预编码模式指示由网络设备所使用的非线性预编码方案。
在430处，网络设备110基于预编码模式来确定用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式。
在440处，网络设备110向终端设备发送接收模式的指示。
在一些示例实施例中，网络设备110还可以针对数据执行非线性过程并且针对参考信号执行线性过程，并基于预编码模式对处理后的数据和参考信号进行预编码。
图5示出了根据本公开的一些示例实施例的用于NLP过程的示例方法500的流程图。方法500可以在如图1中所示的UE 120处被实现。为了讨论的目的，将参考图1来描述方法500。
在510处，终端设备(UE)120向网络设备110发送关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息。
在520处，终端设备120从网络设备110接收对接收模式的指示，该接收模式用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码，该接收模式是基于用于对针对终端设备的数据和参考信号进行预编码的预编码模式来确定的，该预编码模式指示由网络设备所使用的非线性预编码方案并基于由网络设备基于信道信息所确定的参数集来确定。
在530处，终端设备120基于预编码的参考信号和指示来对预编码的数据进行解码。
在一些示例实施例中，终端设备120可以通过基于指示对预编码的参考信号进行解码来确定与预编码模式相关联的权重；并基于权重对预编码的数据进行解码。
在一些示例实施例中，如果网络设备110获得完整的CSI，则终端设备120可以基于预编码的参考信号来确定针对终端设备的合并矩阵。
在一些示例实施例中，能够执行方法400的装置(例如gNB 110)可以包括用于执行方法400的各个步骤的部件。该部件可以以任何合适的形式实现。例如，该部件可以被实现在电路或软件模块中。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于在网络设备处基于关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息来确定参数集的部件；用于基于参数集来确定用于预编码针对终端设备的数据和参考信号的预编码模式的部件，该预编码模式指示由网络设备所使用的非线性预编码方案；用于基于预编码模式来确定用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式的部件；以及用于向终端设备发送接收模式的指示的部件。
在一些示例实施例中，用于确定参数集的部件可以包括用于从信道信息中获得有效的信道状态信息CSI的部件；用于根据有效的CSI确定用于表征信道的第一矩阵的部件，该第一矩阵与网络设备的天线数目、网络设备的端口数目、终端设备的天线数目和针对终端设备的合并矩阵相关联；以及用于基于第一矩阵来确定参数集的部件。
在一些示例实施例中，参数集与THP相关联，并且包括以下至少一项：预编码矩阵；和反馈矩阵。
在一些示例实施例中，参数集与VP相关联并且包括以下至少一项：预编码矩阵；功率归一化因子；和扰动矢量。
在一些示例实施例中，用于确定参数集的部件可以包括：用于从信道信息获得完整的信道状态信息CSI的部件；用于根据完整的CSI确定用于表征信道的第二矩阵的部件，该第二矩阵与网络设备的天线数目、网络设备的端口数目以及终端设备的天线数目相关联；以及用于基于第二矩阵来确定参数集的部件。
在一些示例实施例中，参数集与THP相关联并且包括以下至少一项：预编码矩阵；反馈矩阵和针对终端设备的合并矩阵。
在一些示例实施例中，参数集与VP相关联并且包括以下至少一项：预编码矩阵；功率归一化因子；扰动矢量和针对终端设备的合并矩阵。
在一些示例实施例中，参数集与VP相关联，用于确定参数集的部件可以包括：用于基于以下至少一项通过连续分解第二矩阵来更新第二矩阵的部件：几何均值分解GMD；奇异值分解SVD；以及广义三角分解GTD；以及用于基于更新后的第二矩阵来确定参数集的部件。
在一些示例实施例中，该装置还可以包括：用于对数据执行非线性过程和对参考信号执行线性过程的部件；以及用于基于预编码模式对处理后的数据和参考信号进行预编码的部件。
在一些示例实施例中，能够执行方法500的装置(例如，UE 120)可以包括用于执行方法500的各个步骤的部件。该部件可以以任何合适的形式来实现。例如，该部件可以在电路或软件模块中实现。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于向网络设备发送关于网络设备与终端设备之间的信道的信道信息的部件；用于从网络设备接收对接收模式的指示的部件，该接收模式用于终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码，该接收模式是基于用于对针对终端设备的数据和参考信号进行预编码的预编码模式来确定的，该预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案，并且基于由网络设备基于所述信道信息确定的参数集来确定；以及用于基于预编码的参考信号和指示对预编码的数据进行解码的部件。
在一些示例实施例中，用于解码的部件可以包括：用于通过基于指示对预编码的参考信号进行解码来确定与预编码模式相关联的权重的部件；以及用于基于权重对预编码的数据进行解码的部件。
在一些示例实施例中，如果网络设备获得了完整的信道状态信息CSI，则用于解码的部件可以包括用于基于预编码的参考信号来确定用于终端设备的合并矩阵的部件。
图6是适合于实现本公开的示例实施例的设备600的简化框图。设备600可以被视为如图1中所示的gNB 110的另一个示例实现。因此，设备600可以被实现在UE 120处或被实现为UE 120的至少一部分。
如图所示，设备600包括处理器610、耦合至处理器610的存储器620、耦合到处理器610的合适的发射机(TX)和接收机(RX)640、以及耦合至TX/的通信接口RX640。存储器610存储程序630的至少一部分。TX/RX 640用于双向通信。TX/RX 640具有至少一个天线以促进通信，但是在实践中本申请中提到的接入节点可以具有若干天线。通信接口可以表示与其他网络元件通信所需的任何接口，诸如用于eNB之间的双向通信的X2接口、用于移动性管理实体(MME)/服务网关(S-GW)与eNB之间的通信的S1接口、用于eNB与中继节点(RN)之间的通信的Un接口或用于eNB与终端设备之间的通信的Uu接口。
假定程序630包括程序指令，该程序指令在由关联的处理器610执行时，使设备600能够根据本公开的示例实施例进行操作，如在本文中参考图2至图5所讨论的。本文的示例实施例可以由可由设备600的处理器610执行的计算机软件、或者由硬件、或者由软件和硬件的组合来实现。处理器610可以被配置为实现本公开的各种示例实施例。此外，处理器610和存储器610的组合可以形成适于实现本公开的各种示例实施例的处理部件650。
存储器610可以是适合于本地技术网络的任何类型，并且可以使用任何适当的数据存储技术来实现，作为非限制性示例，诸如非暂时性计算机可读存储介质、基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和***、光存储器设备和***、固定存储器和可移动存储器。尽管在设备600中仅示出了一个存储器610，但是在设备600中可以存在若干物理上分离的存储器模块。处理器610可以是适合于本地技术网络的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。设备600可以具有多个处理器，诸如在时间上从属于与主处理器同步的时钟的专用集成电路芯片。
通常，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现。尽管本公开的实施例的各个方面被例示和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是将理解的是，作为非限制示例，本文所描述的框、装置、***、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
本公开还提供了有形地存储在非暂时性计算机可读存储介质上的至少一个计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可执行指令，诸如被包括在程序模块中的那些，在目标真实或虚拟处理器上的设备中被执行，以执行以上参考图2至图5中的任何一个所述的过程或方法。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。在各个实施例中，程序模块的功能性可以按照期望的那样在程序模块之间进行组合或进行分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地设备或分布式设备内被执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质中。
可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写用于执行本公开的方法的程序代码。可以将这些程序代码提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，以使得该程序代码在由处理器或控制器执行时，引起流程图和/或框图器中指定的功能/操作被实现。程序代码可以完全在计算机上执行、部分在计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。
在本公开的上下文中，计算机程序代码或相关数据可以由任何合适的载体来携带，以使得设备、装置或处理器能够执行如上所述的各种处理和操作。载体的示例包括信号、计算机可读介质。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体***、装置或设备、或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例将包括具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程读取器只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或上述的任意合适组合。
此外，尽管以特定的顺序描绘了各操作，但这不应被理解为要求以所示出的特定顺序或以连续的顺序执行这样的操作，或者执行所有例示出的操作以实现期望的结果。在某些场景中，多任务和并行处理可能是有利的。同样，尽管以上讨论中包含若干特定的实现细节，但是这些不应被解释为对本公开内容范围的限制，而应被解释为对可能特定于特定实施例的特征的描述。在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中分开或以任何合适的子组合来实现。
尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本公开，但是应该理解，所附权利要求书中定义的本公开不一定局限于上述特定特征或动作。而是，上述的特定特征和动作作为权利要求的示例形式而被公开。

Claims (28)

1.一种在网络设备处实现的方法，包括：
在所述网络设备处，基于关于所述网络设备与终端设备之间的信道的信道信息来确定参数集；
基于所述参数集，确定用于预编码针对所述终端设备的数据和参考信号的预编码模式，所述预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案；
基于所述预编码模式，确定用于所述终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式；以及
向所述终端设备发送所述接收模式的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参数集包括：
从所述信道信息中获得有效的信道状态信息CSI；
根据所述有效的CSI确定用于表征所述信道的第一矩阵，所述第一矩阵与以下至少一项相关联：
所述网络设备的天线数目；
所述网络设备的端口数目；
所述终端设备的天线数目；和
所述终端设备的合并矩阵；以及
基于所述第一矩阵来确定所述参数集。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述参数集与汤姆林森-哈拉希玛预编码THP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；和
反馈矩阵。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述参数集与矢量扰动VP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；
功率归一化因子；和
扰动矢量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参数集包括：
从所述信道信息中获得完整的信道状态信息CSI；
根据所述完整的CSI确定用于表征所述信道的第二矩阵，所述第二矩阵与以下至少一项相关联：
所述网络设备的天线数目；
所述网络设备的端口数目；和
所述终端设备的天线数目；以及
基于所述第二矩阵来确定所述参数集。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述参数集与汤姆林森-哈拉希玛预编码THP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；
反馈矩阵；和
针对所述终端设备的合并矩阵。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述参数集与矢量扰动VP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；
功率归一化因子；
扰动矢量；和
针对所述终端设备的合并矩阵。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述参数集与矢量扰动VP相关联，并且确定所述参数集包括：
基于以下至少一项通过连续分解第二矩阵来更新第二矩阵：
几何均值分解GMD，
奇异值分解SVD，和
广义三角分解GTD；以及
基于更新后的第二矩阵来确定所述参数集。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述数据执行非线性过程并对所述参考信号执行线性过程；
基于所述预编码模式对处理后的数据和参考信号进行预编码。
10.一种在终端设备处实现的方法，包括：
向网络设备发送关于所述网络设备与所述终端设备之间的信道的信道信息；
从所述网络设备接收对接收模式的指示，所述接收模式用于所述终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码，所述接收模式是基于用于预编码针对所述终端设备的数据和参考信号的预编码模式来确定的，所述预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案；以及
基于所述预编码的参考信号和所述接收模式对所述预编码的数据进行解码。
11.根据权利要求10所述的方法，其中对所述预编码的数据进行解码包括：
通过基于所述接收模式对所述预编码的参考信号进行解码，确定与所述预编码模式相关联的权重；以及
基于所述权重来对所述预编码的数据进行解码。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述预编码的参考信号来确定用于所述终端设备的合并矩阵。
13.一种用于非线性预编码过程的网络设备，包括：
至少一个处理器；和
包括计算机程序代码的至少一个存储器；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述网络设备至少：
在所述网络设备处，基于关于所述网络设备与终端设备之间的信道的信道信息来确定参数集；
基于所述参数集，确定用于预编码针对所述终端设备的数据和参考信号的预编码模式，所述预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案；
基于所述预编码模式，确定用于所述终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式；以及
向所述终端设备发送所述接收模式的指示。
14.根据权利要求13所述的网络设备，其中使所述网络设备通过以下操作来确定所述参数集：
从所述信道信息中获得有效的信道状态信息CSI；
根据所述有效的CSI确定用于表征所述信道的第一矩阵，所述第一矩阵与以下至少一项相关联：
所述网络设备的天线数目；
所述网络设备的端口数目；
所述终端设备的天线数目；和
所述终端设备的合并矩阵；以及
基于所述第一矩阵来确定所述参数集。
15.根据权利要求14所述的网络设备，其中所述参数集与汤姆林森-哈拉希玛THP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；和
反馈矩阵。
16.根据权利要求14所述的网络设备，其中所述参数集与矢量扰动VP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；
功率归一化因子；和
扰动矢量。
17.根据权利要求13所述的网络设备，其中使所述网络设备通过以下操作来确定所述参数集：
从所述信道信息中获得完整的信道状态信息CSI；
根据所述完整的CSI确定用于表征信道的第二矩阵，所述第二矩阵与以下至少一项相关联：
所述网络设备的天线数目；
所述网络设备的端口数目；和
所述终端设备的天线数目；以及
基于所述第二矩阵来确定所述参数集。
18.根据权利要求17所述的网络设备，其中所述参数集与汤姆林森-哈拉希玛预编码THP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；
反馈矩阵；和
针对所述终端设备的合并矩阵。
19.根据权利要求17所述的网络设备，其中所述参数集与矢量扰动VP相关联，并且包括以下至少一项：
预编码矩阵；
功率归一化因子；
扰动矢量；和
针对所述终端设备的合并矩阵。
20.根据权利要求17所述的网络设备，其中所述参数集与矢量扰动VP相关联，并且确定所述参数集包括：
基于以下至少一项通过连续分解第二矩阵来更新第二矩阵：
几何均值分解GMD，
奇异值分解SVD，和
广义三角分解GTD；以及
基于更新后的第二矩阵来确定所述参数集。
21.根据权利要求13所述的网络设备，其中还使所述网络设备：
对所述数据执行非线性过程并对所述参考信号执行线性过程；
基于所述预编码模式对处理后的数据和参考信号进行预编码。
22.一种用于非线性预编码过程的终端设备，包括：
至少一个处理器；和
包括计算机程序代码的至少一个存储器；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述终端设备至少：
向网络设备发送关于所述网络设备与所述终端设备之间的信道的信道信息；以及
从所述网络设备接收对接收模式的指示，所述接收模式用于所述终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码，所述接收模式是基于用于预编码针对所述终端设备的数据和参考信号的预编码模式来确定的，所述预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案，并基于由所述网络设备基于所述信道信息确定的参数集来确定；以及
基于所述预编码的参考信号和所述指示对所述预编码的数据进行解码。
23.根据权利要求22所述的终端设备，其中使所述终端设备通过以下操作对所述预编码的数据进行解码：
通过基于所述指示对所述预编码的参考信号进行解码，确定与所述预编码模式相关联的权重；以及
基于所述权重来对所述预编码的数据进行解码。
24.根据权利要求22所述的终端设备，其中完整的信道状态信息CSI由所述网络设备获得，并且还使所述终端设备：
基于所述预编码的参考信号来确定用于所述终端设备的合并矩阵。
25.一种用于非线性预编码过程的装置，包括：
用于在网络设备处基于关于所述网络设备与终端设备之间的信道的信道信息来确定参数集的部件；
用于基于所述参数集来确定用于预编码针对所述终端设备的数据和参考信号的预编码模式的部件，所述预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案；
用于基于所述预编码模式来确定用于所述终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码的接收模式的部件；以及
用于向所述终端设备发送所述接收模式的指示的部件。
26.一种用于非线性预编码过程的装置，包括：
用于向网络设备发送关于网络设备和终端设备之间的信道的信道信息的部件；以及
用于从所述网络设备接收对接收模式的指示的部件，所述接收模式用于所述终端设备对预编码的数据和预编码的参考信号进行解码，所述接收模式是基于用于预编码针对终端设备的数据和参考信号的预编码模式来确定的，所述预编码模式指示由所述网络设备所使用的非线性预编码方案，并且基于由所述网络设备基于所述信道信息确定的参数集来确定；以及
用于基于所述预编码的参考信号和所述指示对所述预编码数据进行解码的部件。
27.一种非瞬态计算机可读介质，包括用于使装置至少执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的程序指令。
28.一种非瞬态计算机可读介质，包括用于使装置至少执行根据权利要求10至12中任一项所述的方法的程序指令。
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