专利名称：连接预编码器选择的方法
技术领域：
本发明揭露的实施例通常有关于无线网络通信，且特别有关于用于具有多基站 (multi-BS)多输入多输出(multiple-input multiple-output，以下简称为 ΜΙΜΟ)的正交 步页分复用访问(orthogonal frequency division multiple access,以下简称为0FDMA)系 统的预编码器选择。
背景技术：
在无线通信中，MIMO技术包含发送器与接收器两端的多天线使用，以改善通信 性能。MIMO技术在数据通量(throughput)与链路范围之中提供显著的增加且不需通过 较高频谱(spectral)效率与链路可靠性(reliability)或分集(diversity)的额外带 宽或发送功率。MIMO技术中的常规函数中的一个是预编码，其为利用空间分集(spatial diversity)的波束成形(beamforming)中的一种。在单层(single-layer)波束成形中，从 每一发送天线发射具有适当相位及/或增益权重的同一信号，以使接收器输入端的信号功 率最大化。波束成形的优点为，通过将从不同天线发射的信号按建设性(constructively) 相加以提高接收的信号增益，以及降低多路径衰落效应(multipath fading effect) 0当 接收器具有多天线时，单层发送波束成形不能在所有的接收天线端同时最大化信号等级， 故使用多层波束成形。一般来说，预编码需要发送器端的信道状态信息(channel state information, CSI)知识。在无线通信系统中，ΜΙΜΟ技术通常与正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)或 OFDMA 调制相结合。除空间分集之外，宏分集(macro-diversity)为另一种使用数个接收器天线及/ 或发送器天线来传输相同信号的分集策略。利用宏分集，发送器之间的距离远大于波长 (wavelength)，与距离与波长处于同一量级(in the order)或小于波长的微型分集相反。 因此，在蜂窝式网络中，宏分集意味着天线通常位于不同基站(base station，以下简称为 BS) 0宏分集的目的是抵御衰落以及在基站之间的相迭位置(即蜂窝边缘(cell-edge))增 加接收的信号强度与信号质量。为改善网络通量，特别是蜂窝边缘通量，在蜂窝式0FDM/0FDMA网络中支持多 基站MIMO技术。利用多基站ΜΙΜ0，所有相邻基站彼此合作并使用例如调制与编码策略 (modulation and coding scheme，MCS)级别、ΜΙΜΟ配置、以及其它系统参数的相同配置。 这样来自所有相邻基站的天线像一个“大型”ΜΙΜ0。当每一基站使用预编码以利用空间分 集时，位于蜂窝边缘的移动站通过多基站协作(collaborative)预编码拥有宏分集。然而，预编码器选择仍是多基站MIMO中的挑战，因来自不同基站的信号并非总是被同向地 (coherently)组合的。需寻求方法以补偿来自合作基站的信号之间的相位(phase)与幅度 (amplitude)差，使得接收的信号强度与质量可最大化。
发明内容
为基于OFDMA多基站多输入多输出提供一种连接预编码器选择的方法。首先蜂窝 边缘的移动站决定用于服务基站与一个或多个合作基站的预编码矩阵索引以优化系统性 能。优化标准基于容量最大化、信号对干扰及噪声功率比(SINR)最大化、或信号功率最大 化等。然后移动站决定用于每一基站的对应的多个权重因子，以进一步优化系统性能。移 动站将选择的PMI(precoding matrix index，以下简称为PMI)与权重因子推荐给与至少一 个合作基站共享PMI与权重因子的服务基站。若反馈信息被基站采用，则服务基站与至少 一个合作基站利用推荐的PMI与权重因子使用预编码。权重因子由基于预先定义的量化规则量化以降低移动站(mobile station，以 下简称为赂)的计算复杂度。权重因子亦被量化以促进从MS到其服务BS的信息反馈 (feedback)。在一个实施例中，权重因子由基于预先定义的3比特均勻相位量化规则决定。 新的连接的预编码器获得更大的性能提升且未引入高计算复杂度。使用新的连接的预编码 器，移动站可通过联合(joint)优化避免全面(exhaustive)搜索而找到PMI，并使用单独 (individual)优化以降低计算复杂度。然后移动站使用权重因子以调整每一基站的信号相 位以及使来自合作基站的信号被相干地组合以最大化接收的信号功率。其它实施例与优点在下文详细描述。上述内容并非用于定义本发明。本发明通过 权利要求定义。
图1是根据本发明一个实施例的蜂窝式基于OFDMA的多基站MIMO系统的简化方 框图。图2是根据本发明一个实施例的连接用于蜂窝式OFDMA系统中的多基站MIMO的 预编码器选择的流程图。图3A-3D是决定用于多基站MIMO的连接的预编码中的权重因子的不同量化规则 的示意图。图4A-4B是用于决定用于多基站MIMO的连接的预编码中的权重因子的均勻相位 量化规则的不同范例的示意图。图5是多基站MIMO系统中的不同预编码方法的仿真(simulation)参数的示意 图。图6A-6B是多基站MIMO系统中的不同预编码方法的仿真结果的示意图。
具体实施例方式本发明的实施例将作为详细参考，其范例结合图式一起说明。图1是根据本发明一个实施例的蜂窝式基于OFDMA的多基站MIMO系统10的简 化方框图。蜂窝式OFDMA系统10包含多个相邻基站BS11-BS13以及移动站MS14。基站
5BS11-BS13通过骨干(backbone)连接15-17彼此相连。MS14位于其服务基站BS12的蜂窝 边缘。对于下行链路(doWnlink，DL)传输，信号从不同基站发送到移动站MS14。在发送方， 每一基站(即BS12)包含存储设备31、处理器32、对MIMO信号编码的MIMO编码器33、预 编码与波束成形模块34、耦接于天线36的第一发送器#135、耦接于天线38的第二发送器 #237。在接收方，MS14包含存储设备21、处理器22、对MIMO信号解码的MIMO解码器23、波 束成形模块24、耦接于天线沈的第一接收器#125、耦接于天线观的第二接收器#227。因 MS14位于服务基站BS12的蜂窝边缘，从BS12接收的信号强度相对较低。故相邻基站BSll 与BS13用于与服务基站BS12合作来服务MS14，以通过多基站MIMO技术提高MS14的服务 质量。 利用多基站ΜΙΜ0，所有相邻基站彼此合作并使用例如调制与编码策略级别 (modulation and coding scheme)、ΜΙΜΟ配置、以及其它系统参数的相同配置。这样来自 所有相邻基站的天线像一个“大型”ΜΙΜ0。结果，从所有相邻基站BS11-BS13的不同天线发 送相同的信号，由MS14接收。因此，当每一基站使用预编码以实现空间分集时，MS14通过 多基站协作预编码拥有宏分集。理想情况下，对于适当预编码器选择，MS14接收的信号强 度与质量可最大化。从总数量为Nbs的相邻基站在第k个子载波(subcarrier)接收的信号 rk可由下述信号模型代表
权利要求
1.一种方法包含通过移动站决定用于服务基站与一个或多个合作基站的预编码矩阵索引(PMI)，以优 化用于蜂窝式正交频分复用访问系统中的多基站多输入多输出的系统性能；决定用于该多个基站中的每一个的对应的多个权重因子，以进一步优化系统性能；以及将该PMI与该多个权重因子发送至该服务基站，其中在该服务基站与该一个或多个合 作基站中的至少一个之间共享该PMI与该多个权重因子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于该多个基站中的每一个的该PMI被单独 地决定，以及其中每一预编码权重从基于信道状态信息的预先定义的码书中选择。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多个权重因子由基于预先定义的量化规 则决定，其中每一权重因子是通过数字代表的实数，以及其中该实数表明基站的预编码功 率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多个权重因子由基于预先定义的量化规 则决定，其中每一权重因子是通过数字代表的复数，以及其中该复数表明基站的预编码相 位。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该数字的数量等于三。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多个权重因子由基于预先定义的量化规 则决定，其中每一权重因子是实数乘以复数，以及其中该实数由第一数量的数字代表以及 该复数由第二数量的数字代表。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多个权重因子由基于具有第一数量的数 字的预先定义的量化规则决定，其中每一权重因子为由第二数量的数字代表的复数，以及 其中该第二数量实质上小于该第一数量。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系统性能基于容量最大化、信号对干扰及噪 声功率比最大化、以及信号功率最大化中的至少一个而优化。
9.一种移动站，包含预编码器，决定用于服务与一个或多个合作基站的预编码矩阵索引(PMI)，以优化用于 蜂窝式正交频分复用访问系统中的多基站多输入多输出的系统性能，其中该预编码器亦决 定用于该多个基站中的每一个的对应的多个权重因子，以进一步优化系统性能；以及发送器，将该PMI与该多个权重因子发送至该服务基站，其中在该服务基站与该一个 或多个合作基站中的至少一个之间共享该PMI与该多个权重因子。
10.如权利要求9所述的移动站，其特征在于，用于该多个基站中的每一个的该PMI被 单独地决定，以及其中每一预编码权重从基于信道状态信息的预先定义的码书中选择。
11.如权利要求9所述的移动站，其特征在于，该多个权重因子由基于预先定义的量化 规则决定，其中每一权重因子是通过数字代表的实数，以及其中该实数表明基站的预编码 功率。
12.如权利要求9所述的移动站，其特征在于，该多个权重因子由基于预先定义的量化 规则决定，其中每一权重因子是通过数字代表的复数，以及其中该复数表明基站的预编码 相位。
13.如权利要求12所述的移动站，其特征在于，该数字的数量等于三。
14.如权利要求9所述的移动站，其特征在于，该多个权重因子由基于预先定义的量化 规则决定，其中每一权重因子是实数乘以复数，以及其中该实数由第一数量的数字代表以 及该复数由第二数量的数字代表。
15.如权利要求9所述的移动站，其特征在于，该多个权重因子由基于具有第一数量的 数字的预先定义的量化规则决定，其中每一权重因子为由第二数量的数字代表的复数，以 及其中该第二数量实质上小于该第一数量。
16.如权利要求9所述的移动站，其特征在于，系统性能基于容量最大化、信号对干扰 及噪声功率比最大化、以及信号功率最大化中的至少一个而优化。
17.一种计算机可读媒体，存储当由处理器执行时使该处理器执行方法的指令，该方法 包含通过移动站决定用于服务基站与一个或多个合作基站的预编码矩阵索引(PMI)，以优 化用于蜂窝式正交频分复用访问系统中的多基站多输入多输出的系统性能；决定用于该多个基站中的每一个的对应的多个权重因子，以进一步优化系统性能；以及将该PMI与该多个权重因子发送至该服务基站，其中在该服务基站与该一个或多个合 作基站中的至少一个之间共享该PMI与该多个权重因子。
18.如权利要求17所述的计算机可读媒体，其特征在于，用于该多个基站中的每一个 的该PMI被单独地决定，以及其中每一预编码权重从基于信道状态信息的预先定义的码书 中选择。
19.如权利要求17所述的计算机可读媒体，其特征在于，该多个权重因子由基于预先 定义的量化规则决定，其中每一权重因子是通过若干数字代表的复数，以及其中该复数表 明基站的预编码相位。
20.如权利要求17所述的计算机可读媒体，其特征在于，基于容量最大化、信号对干扰 及噪声功率比最大化、以及信号功率最大化中的至少一个优化系统性能。
全文摘要
为基于正交频分复用访问的多基站多输入多输出提供一种连接预编码器选择的方法。首先蜂窝边缘的移动站决定用于服务基站与一个或多个合作基站的预编码矩阵索引以优化系统性能。然后移动站决定用于每一基站的对应的多个权重因子，以进一步优化系统性能。移动站将选择的PMI与权重因子推荐给与合作基站共享PMI与权重因子的服务基站。然后每一基站利用推荐的PMI与权重因子使用预编码。权重因子被量化以降低计算复杂度并促进信息反馈。在一个实施例中，权重因子由基于预先定义的3比特均匀相位量化规则决定。连接的预编码器获得更大的性能提升且未引入高计算复杂度。
文档编号H04B7/02GK102132502SQ201080002382
公开日2011年7月20日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月2日
发明者廖培凯, 林志远 申请人:联发科技股份有限公司