分布式天线系统中的移动性的制作方法

专利名称：分布式天线系统中的移动性的制作方法
技术领域：
本公开总体上涉及无线通信系统，且更具体地涉及用于在无线通信系统中管理运动的移动设备的通信的方法、设备和系统。
背景技术：
在一些现有的无线通信系统中，移动台监视下行链路信道，且在跨过路由区域(GSM术语，规范45.008)时，网络失去对UE (用户设备)的跟踪，直到UE进行RACH(随机接入信道)发送，并通过握手序列来识别其自身。因此，跨过边界区域可以导致意外的转移，如在CDMA中的硬切换事件或在GSM中重复RACH序列。


结合附图来对各种示例实施例的描述进行说明，在附图中:图1A示出了根据实施例的示例网络环境。图1B示出了根据实施例的示例网络环境。图1C示出了根据实施例的其中进一步分布网络单元的示例网络环境。图2示出了针对运动的用户设备(UE)或移动设备的突出的离散和连续随机变量的熵的示例。图3示出了在根据实施例的网络环境中具有导频和带外发射机的示例移动性场景。图4A示出了根据实施例的针对多个UE场景的信号模型。图4B示出了根据实施例的示例检测器问题声明。图5示出了根据实施例的具有Z = 18个远程采样器和9个导频区的示例高速环路。图6示出了根据实施例的由中央脑(CB)实现的用于从压缩采样中检测一个或更多个UE的信号的示例过程的流程图。图7示出了根据实施例的由用户设备实现的用于在压缩采样系统中的新的通信区域中进行通信的示例过程的流程图。图8示出了根据实施例的由传感器(如，远程采样器)实现的用于在压缩采样系统中检测UE信号并产生压缩采样的示例过程的流程图。图9示出了根据实施例的由CB实现的用于从压缩采样中检测一个或更多个UE的信号的示例过程的流程图。图10示出了根据实施例的在具有Z = 6个远程采样器和L = 6个UE的道路上的UE的示例放置。图11示出了根据实施例的针对Z = 6个远程采样器的吞吐量(比特)对以db为单位的信噪比(SNR)的示例图。图12示出了根据实施例的针对Z = 6个远程采样器的平均每错误字(WER)对SNR的示例图。图13示出了根据实施例的对LS检测器与之后有2级本地搜索的LS的吞吐量进行比较的、针对Z = 6个远程采样器的吞吐量对SNR的示例图。图14示出了根据实施例的针对Z = 12个远程采样器和L = 12个UE的道路上的UE的示例放置。图15示出了根据实施例的对以下吞吐量进行比较的、针对Z = 12的吞吐量对SNR的示例图:LS检测器和CSI已知的(实曲线)、CSI估计的和导频区(虚红线)、CSI估计的和指派的随机导频(虚蓝线)、或具有CSI估计的然后在数据检测之后重新估计的导频区(虚黑线)、或具有CSI估计的然后在数据检测之后重新估计的随机导频指派(虚绿线)和CSI已知的(实曲线)、CSI估计的和导频区(虚红线)、CSI估计的和指派的随机导频(虚蓝线)、或具有CSI估计的然后在数据检测之后重新估计的导频区(虚黑线)、或具有CSI估计的然后在数据检测之后重新估计的随机导频指派(虚绿线)。图16示出了根据实施例的针对Z = 12个远程采样器的WER平均对SNR的示例图。图17示出了根据实施例的针对Z = 12个远程采样器和L = 24个UE的道路上的UE的示例放置的示例图。图18示出了根据实施例的针对L = 24个UE和Z = 12个远程采样器的吞吐量对SNR的示例图。图19示出了根据实施例的针对L = 24个UE和Z = 12个远程采样器的WER平均对SNR的示例图。图20示出了根据实施例的针对L = 24个UE和Z = 12个远程采样器的吞吐量对SNR的示例图。图21示出了根据实施例的针对L = 24个UE和Z = 12个远程采样器的WER平均对SNR的示例图。图22示出了根据实施例的针对Z = 12个远程采样器和L = 24个UE的道路上的UE的放置的示例图。图23示出了根据实施例的总和互信息的下界(比特)对SNR的图。图24示出了根据实施例的针对存在性、开销、指令和感测的示例场景。图25示出了传统上行链路(UL)信道优化的示例。图26示出了根据实施例的在没有信令的情况下使用接入码空间的示例方案。图27示出了根据实施例的传统信道指派和Ψ调度的示例定性结果性能的图。图28示出了根据实施例的示例设计空间。
图29示出了根据实施例的针对不同稀疏度S的无错率对SNR的示例图。图30示出了根据实施例的用于比较发送信息的示例图。图31示出了根据实施例的有效载荷示例。图32示出了根据实施例的图31的有效载荷示例性能。图33示出了根据实施例的示例多UE-多远程采样器架构。图34示出了根据实施例在变换到Ax时将矢量X拉伸或压缩量δ s。图35示出了根据实施例的对于Xi e Xn(S)，提供了针对方程(12)的解的下界的各个5S。图36示出了根据实施例的以稀疏度S增加的各种Ψ-Φ对的δ s。图37示出了根据实施例的针对具有不同维度的三个特定Ψ-Φ对来计算的上界。图38示出了根据实施例的具有2个UE和I个远程采样器的示例远程采样器系统。图39示出了根据实施例的具有2个UE和2个远程采样器的示例远程采样器系统。图40示出了根据实施例的使用MP伪逆的、在变化的SNR值上的信号恢复的示例结果。图41示出了根据实施例的在各种方法之间的恢复的示例比较。图42和43示出了根据实施例的在各种方法之间的信号恢复的示例比较。图44示出了根据实施例的从Rn到Rm的示例操作A。图45示出了根据实施例的从Rm到Rn的示例操作A_。图46示出了根据各种实施例的用户设备(UE)的示例组件的框图。图47示出了根据各种实施例的网络节点的示例组件的框图。
具体实施例方式在开始时应当理解:尽管下面提供了本公开的一个或更多个实施例的说明性实现，可以使用任意数目的技术来实现所公开的系统和/或方法，不管是当前已知的还是现有的。公开内容不应当以任何方式受限于包括本文所说明和描述的示例设计和实现在内的下面说明的说明性实现、附图和技术，而是可以在所附权利要求的范围及其等价物的全范围中进行修改。可以将本文所述的各种技术用于各种基于传感器的无线通信系统中。将本文所述各种方案呈现为可以包括一定数目组件、单元、成员、模块、节点、外围等在内的方法、设备、和系统。此外，这些方法、设备和系统可以包括或可以不包括附加组件、单元、成员、模块、节点、外围等。此外，可以用硬件、固件、软件、或其任意组合来实现本文所述的各种方案。重要的是注意到:术语“网络”和“系统”可以相互交换使用。本文所述的关系术语，如“在...上”和“在...下”、“左”和“右”、“第一”和“第二”等可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或暗示在这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“或”意在表示包含性的“或”，而不是排他性的“或”。此外，除非另行规定，或根据上下文清楚地涉及单数形式，否则术语“一”和“一个”意在表示一个或更多个。无线通信系统可以由多个用户设备(UE)和基础结构构成。基础结构包括无线通信系统中的不是用户设备的部分，如传感器、基站、核心网、下行链路发射机、其他单元和单元的组合。核心网可以接入其他网络。核心网(也被称为中央脑(CB)或远程中央处理器)可以包括高能基础结构组件，该高能基础结构组件可以用可接受的金融成本以高速率执行计算强度高的功能。核心网可以包括基础结构单元，该基础结构单元可以与基站通信，使得例如核心网也可以执行物理层功能。基站可以向下行链路发射机传送控制信息，以克服例如与信道衰落相关联的通信损伤。信道衰落包括:射频(“RF”)信号可以如何在很多反射体上反射、以及作为结果的反射和的属性。核心网和基站可以例如是相同的基础结构单元，共享相同的基础结构单元中的一部分或者可以是不同的基础结构单元。可以将传感器称为远程采样器、远程转换设备、远程传感器或其他类似术语。传感器可以包括例如:天线、接收单元、采样器、控制器、存储器和发射机。传感器可以与例如基站交互。此外，传感器可以部署在包括核心网在内的无线通信系统中，该核心网可以接入另一网络。可以将在无线通信系统中使用的用户设备(“UE”)称为移动台(“MS”)、移动设备、终端、蜂窝电话、蜂窝手机、个人数字助理(“PDA”)、智能电话、手持计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、上网本、打印机、机顶盒、电视、无线器具、或某种其他等价的术语。UE可以包含耦合到天线以与基站或能够接收无线传输的其他设备通信的RF发射机、RF接收机、或这二者。此外，UE可以是固定的或移动的，且可以具有穿过无线通信系统的能力。此外，上行链路通信指代的是例如从UE到网络节点(如，远程采样器)的通信。下行链路通信指代的是从网络节点(如，基站、下行链路发射机等或其组合)到UE的通信。根据各种示例实施例，提供了用于促进经过或跨过不同通信区的移动用户设备(UE)的通信的方法、计算机程序、设备和系统。如下面将更详细解释的，在一个示例实施例中，提供一种压缩采样方案来感测并检测在一个或更多个通信区域中来自多个UE的无线发送。例如，对来自多个UE的无线发送进行感测并压缩采样。在中心处理设施(例如，中央脑(CB))处评估压缩采样。然后CB根据压缩采样来检测在来自多个UE的无线发送中包含的信息或数据，并可以使用一起解决多个UE的信号发送的方法。该检测可以涉及对数据或信息的软估计(f)的公式化，然后相应地确定数据或信息的相关联的硬估计(f)。该检测还可以部分涉及线性规划，该线性规划对LI最小化问题求解或对L2最小化问题求解，并采用如本文所述的各种方法，以基于压缩信号采样来检测从一个或更多个或所有UE发送的信息或数据。在该实施例中，网络侧将通过具有UE在任何给定时间点上的存在性的知识以及在UE在任何给定时间点上穿过不同区域时跟踪或控制对这些参数的指派，来了解行进中的UE在不同的区域中使用什么通信参数。因此，可以在不同通信区域中重复使用通信参数，例如两个或更多通信区域可以具有可由经过其中的UE所使用的相同的通信参数(例如，导频、稀疏波形、矩阵等)或通信参数集合。此外，根据使用压缩采样的通信系统中的另一实施例，提供了一种用于减少工作负载和时间且从而在行进的UE从一个通信区域转移到另一个通信区域时释放资源的方案。例如，行进到新的通信区域中的UE识别其自身进入了新的区域，并基于预定义的规则来选择新的通信参数用于在新的区域中进行通信。这些预定义的规则可以采用指派调度的形式，该指派调度基于包括系统时钟、UE ID或其他因素等在内的各种因素，定义特定通信区域中的UE要使用通信参数集合中的哪个通信参数。网络侧将基于这些预定义的规则来了解UE在不同区域中使用什么通信参数。因此，行进的UE可以减少在从一个通信区域转移到另一个通信区域时涉及的时间和工作负载量，例如，减少信令延迟等。从而，UE可以为信息或数据(例如，有效载荷数据等)的传输分配更多的资源。在另一示例实施例中，提供了一种通信系统及其方法。该通信系统包括:多个远程采样器，用于接收由一个或更多个用户设备使用一个或更多个发送矩阵中的发送矩阵来发送的无线信号，每个远程采样器在字间隔期间捕捉N个采样，并使用一个或更多个感测矩阵中的感测矩阵将该N个采样变换为M个采样，其中M < N/2 ;以及求解器，用于从每个远程采样器接收M个采样，以及基于对一个或更多个用户设备中的每一个所使用的发送矩阵的了解将对数据矢量的软估计进行公式化。感测矩阵和发送矩阵的所有对满足受限等距属性(restricted isometry property)。例如，通信系统可以包括:多个远程采样器{1，...，j，...，z}，其中，z是远程采样器的数目，第j个远程采样器在字间隔期间捕捉N个采样，并使用感测矩阵N个采样变换为统称为Yj的Mj个采样，其中，Mj < N/2且M = M1+...+Mj+...+Mz ；以及求解器，用于从远程采样器接收采样{y1;...，y,_，...，yj，并基于对发送矩阵{Ψ1;...，Ψ,，...，Ψ]的了解对数据矢量的聚集的软估计进行公式化，其中，I是用户设备{1，...，k，...，l}的数目。根据受限等距属性，对于所有对k，j，发送矩阵叫，在感测矩阵Φ]中不相干。使用稀疏值Sk将量化矢量ffc与软矢量《fc相关联。求解器可以使用迫零法、最大似然法等来创建软估计此外，可以存在多个区域叶脑，用于从在其相应区域中的远程采样器接收采样，其中，多个区域叶脑中的区域叶脑给第k个用户设备指派值sk。多个区域叶脑可以包括第一区域叶脑和第二区域叶脑，第一区域叶脑给第一用户设备指派稀疏值sk，以及第二区域叶脑给第二用户设备指派值Sk+1。多个区域叶脑可以包括第一区域叶脑和第二区域叶脑，第一区域叶脑给第k个用户设备指派发送矩阵以及第二区域叶脑给第k+Ι个用户设备指派矩阵■，其中，求解器知道该指派，且求解器估计从第k个用户设备到第j个远程采样器的复路径增益。第k个用户设备可以在时间^使用给定字间隔中的导频矩阵Ψ,，其中:(1)第k个用户设备通过使用1评估公式，或通过使用tw读取表，来确定导频矩阵Ψ,，以及(2)第(k+Ι)个用户设备通过使用tw以估公式，或通过使用tw读取表，来确定导频矩阵Ψ,+1。在时间t = tw，导频矩阵Ψ,+1可以与Ψ,相同。此外，在特定字间隔期间，发送矩阵的集合Ψ包括导频矩阵，且第k个元素Xk是具有稀疏度Sk = I的图案(pattern),且Xk是求解器已知的。发送矩阵的集合Ψ可以包括离散傅立叶变换矩阵的列或使用伪随机数生成器所生成的列。根据另一实施例，提供了一种操作用户设备的方法。该方法可以涉及:学习每秒通过的上行链路天线的数目；以及基于学习到的数目，在数据、信令和导频发送之间分配上行链路发送带宽。数据发送包括s稀疏发送，该s稀疏发送基于以特定时间间隔重新填充(repopulate)的基于伪随机 数的发送矩阵Ψ。在另一示例实施例中，一种通信系统包括:多个远程采样器{1，...，j，...，z}，其中，z是远程采样器的数目，第j个远程采样器在字间隔期间捕捉N个采样，并使用感测矩阵Φ」将N个采样变换为统称为y」的Mj个采样，其中Mj < N/2且M = M1+...+Mj+...+Mz ;以及求解器，用于从远程采样器接收采样{y1;yz}，并基于对发送矩阵{Ψ1;...，Ψ,，...，Ψχ}的了解对数据矢量的聚集的软估计丨夂^-”务^-”右丨进行公式化’其中^是用户设备{l，...，k，...，l}的数目。远程采样器执行对稀疏或非稀疏数据发送的采样。已发送的用户星座图(constellation)的熵可以是16比特或32比特。此外，在实现非稀疏数据发送模式时，来自UE的非稀疏数据发送可以包括检错码，如校验和(例如，循环冗余码(CRC)等)。求解器可以根据从接收到的采样中公式化的数据来计算校验和，并删除校验和失败的数据块。UE可以基于基站所提供的指令或参数来实现非稀疏或稀疏数据发送模式，可以在触发事件或条件时自动实现非稀疏或稀疏数据发送模式，等等。例如，基站可以指示UE在其发送中启用检错能力，如校验和。参见示例附图，图1A示出了根据一个实施例的基于传感器的示例通信系统100。系统100包括多个用户设备(UE) 102、多个传感器104、核心网(例如中央脑(CB) 106)、以及多个发射机108 (例如，小区塔)。CB可以与其他网络节点(或单元)协作，以促进与UE的通信，并支持各种网络功能。在该示例中，传感器104可以通过光纤连接、同轴连接、其他连接或它们的组合连接到CB106。传感器104可以被设计为低成本，例如天线、RF前端、基带电路、接口电路、控制器、存储器、其他单元、或单元的组合。多个传感器104可以用于支持例如天线阵列操作、SIMO操作、MIMO操作、波束成形操作、其他操作或操作的组合。本领域普通技术人员将意识到:前述操作可以允许UE以更低功率水平来发送，导致例如更低的功耗。在系统100中，UE102和CB106可以使用例如网络协议来通信。网络协议可以是例如:蜂窝网络协议、Bluetooth协议、无线局域环路(“WLAN”)协议或任何其他协议或协议的组合。本领域普通技术人员将认识到:蜂窝网络协议可以是在诸如LTE、UMTS、CDMA、GSM和其他之类的系统中使用的很多标准化蜂窝网络协议中的任意一个。网络协议的由传感器104执行的部分可以包括例如物理层功能的一部分。本领域普通技术人员将认识到由传感器104执行的精简功能可以导致更低的成本、更小的尺寸、减少的功耗、其他优点或优点的组合。传感器104可以由例如电池电源、交流(“AC”)电源、或其他电源或电源的组合来供电。在当前实施例中，每个传感器104可以压缩从每个UE102接收到的上行链路信号(“f”)或上行链路信号的有噪版本(“g”)，以形成对应的感测信号(“y”)。传感器104可以通过通信链路向CB106提供多个UE的感测信号(“y”)。然后CB可以处理感测信号(“y”)并确定从用户数据映射而来的、包含在上行链路信号中的信息或数据(“X”)。在如图1B所示的一个示例实施例中，CB106可以使用求解器120和量化器122的组合来检测在上行链路信号中发送的信息或数据。例如，求解器120对信息或数据的软估计(“f”)的进行公式化，且量化器122相应确定关联的硬估计”)。对硬估计免进行解复用，以获得每个UE的信息或数据Ix1,...，X1，其中I或L是UE的数目}。尽管CB可以一起处理并检测来自多个UE的信号，也可以分别处理和检测这些信号，或以更小的UE子组来分别处理和检测。CB106还可以向传感器104传送指令。指令可以涉及例如使用相位采样、其他指令或指令的组合的以下各项:数据转换、振荡器调谐、波束调整(steering)。此外，UE102、传感器104、CB106、基站、其他网络或其任意组合可以使用例如媒体访问控制(“MAC”)混合ARQ协议、其他类似协议、或协议的组合来进行包括实时通信在内的通信。UE102、传感器104、CB106、基站、其他网络或其任意组合还可以使用例如以下各项来进行通信:存在性信令码，其可以在不需要来自传感器104的协作的情况下工作；空时码，其可以要求信道知识；喷泉码，其可以用于注册和实时发送；其他通信码或通信码的组合。这些通信码中的一些可以要求例如应用各种信号处理技术来利用码的任何固有属性的优点。在图1A中，CB106可以执行对各种功能的协调或控制:如发送系统开销信息；使用传感器104来检测UE102的存在性；与UE102的双向、实时通信；其他功能或功能的组合。本领域普通技术人员将认识到，可以用足以实现如本文所讨论的压缩采样的对功耗和成本而言最小的硬件和软件来配置传感器104。通过以周期性速率、非周期性速率、或这二者来测量连续时间信号的值，以形成离散时间信号，来执行采样。在当前实施例中，传感器104的有效采样速率可以小于传感器104使用的实际采样速率。实际采样速率是例如模数转换器(“ADC”)的采样速率。在传感器104的输出处测量有效采样速率，其对应于感测信号(“y”)的带宽。通过提供较低的有效采样速率，传感器104可以比工作在实际采样速率上的没有压缩的其他传感器消耗更少的功率。可以在系统的部署中设计冗余，使得传感器的损耗将最小程度影响系统的性能。对于很多类型的信号，可以由CB106、基站、其他网络或其任意组合来执行对这种信号的重构。在当前实施例中，传感器104均可以包含直接序列解扩单元、快速傅立叶变换(“FFT”)单元、其他单元或单元的组合。CB106可以向传感器104发送例如用于选择用于解扩单元的直接序列码或子码片定时的指令、用于选择用于FFT单元的频率区间(bin)的数目或频谱带的指令、其他指令或指令的组合。可以以例如I毫秒间隔来传送这些指令，且在接收到之后在十分之一毫秒内由传感器104来执行每个指令。此外，UE102可以用时隙、分组、帧或可以具有例如I至5毫秒的持续时间的其他类似结构的形式来发送和接收信息。时隙、分组、帧和其他类似结构可以包括连续捕捉的时域采样的聚集，或可以描述连续的实值或复值的聚集。在图1A中，系统100可以涉及在UE102、CB106、传感器104、基站、其他网络或其任
意组合之间的系统开销信息的通信。系统开销信息可以包括例如:指导和同步信息、无线广域网信息、WLAN信息、其他信息或信息的组合。在图1A中，如果UE102与传感器104充分接近，UE102可以用低发送功率水平来发送上行链路信号。传感器104可以对接收到的上行链路信号(“f”)进行压缩采样，以生成感测信号(“y”)。每个传感器104可以通过通信链路向CB106发送这些压缩采样，例如感测信号(“y”)。CB106可以执行例如:层I功能，如解调和解码；层2功能，如分组编号和ARQ ;以及上层功能，如注册、信道指派以及切换。CB106可以具有充足的计算能力以实时、接近实时或以这二者来执行计算强度高的功能。在当前实施例中，CB可以使用例如对通信信道的了解(如，UE102的天线相关性矩阵、UE102附近的传感器104的数目、其他因素或因素的组合)来应用、协调或控制链路自适应策略。这种自适应策略可以要求以周期性间隔(例如，I毫秒间隔)来处理。这种策略可以允许例如以最优空时复用增益和分集增益来工作。此外，基站可以在彼此之间通信，以执行例如脏纸(dirty paper)编码(“DPC”)，DPC是用于通过经受CB106已知的一些干扰的通信信道高效发送的下行链路信号的技术。为了支持这些技术，从UE102接收额外上行链路信号的其他基站可以向与该UE相关联的基站或其他网络节点提供上行链路信号(“f”)。在于2008 年 12 月 12 日提交的题为 “LOW POWER ARCHITECTURE AND REMOTESAMPLER INVENTIONS”的美国临时申请N0.U.S.61/121，992和于2009年12月10日提交的题为 “SENSOR-BASED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS USING COMPRESSIVE SAMPLING”的美国专利申请N0.12/635，526中详细描述了基于压缩采样的通信系统的示例通用框架，以全文引用的方式将这两个申请并入本文中。在图1A中，示出了单个远程中央处理器，即中央脑(CB)。然而，可以在系统100中采用各种方法和方案，在系统100中，在更分布式的环境或基础结构中进行处理和其他操作,例如如图1C所示。在图1C中，示出了分布式处理环境120，在分布式处理环境120中，CB通过多个远程区域处理器(例如，区域叶脑(RLB)IlO)连接到传感器104。如图所示，传感器104与其相应的RLB通信，相应的RLB进而与CB通信。每个RLBllO可以与地理通信区域或子区域相关联，且如上所讨论的，可以在其相应区域中执行CB的各种功能。如上所讨论的，这些功能可以涉及开销消息的发送、向其区域中的UE指派资源(例如，通信参数)、或其相应区域的监督和维护中的其他功能。RLB将与彼此以及与CB共享信息。CB将执行对所有区域的监督，并例如判定哪些RLB应当执行对哪些UE的联合检测。如下面进一步解释的。CB可以基于压缩采样信号来构造包含所有区域(例如，城市、州等)的整体矩阵，以用于检测在各种区域中的一个或更多个或所有UE的无线发送。下面参照图2 5来描述示例实施例，以处理下列情形:以高速路速度(例如，60 70mph)行进的若干UE发送信号，并且由被以约100m隔开的低海拔天线观察信号。由以I 2km隔开的常规小区塔提供下行链路信号。此处解决的很多问题对于办公室情况也适用。图2示出了根据示例的突出的离散和连续随机变量的熵。该图可以用于对高速移动设备发生了什么进行可视化。在表示法中，H是离散rv的熵，且h是连续rv的差分熵，[A3]。在本图中使用U表示信号仅是来自[A4]的惯例=U1是要确定的源信号，且Ua是在远程采样器A处的观察。如图所示，存在来自多个UE的发送信号U1...Ul,且存在从多个远程采样器发送到求解器的多个信号UA...Uz。为了处理该移动性问题，提出了以下示例设计和结果。通过讨论信号如何被创建或受到以下系统特性的影响，来总结该设计和结果:1、在远程采样器系统中，可以通过以下设计来实现有效载荷数据的相干上行链路通信:其中，每个UE将特定的Ψ矩阵用于有效载荷数据发送，以及将特定01用于导频发送。每个移动台使用例如通过UE ID、时间和在下行链路(DL)上接收到的开销信息所确定的Ψ矩阵。在使用中，对于一个UE和下一个υΕ，Ψ矩阵的列不是正交的。每个移动台使用通过下行链路上的指派消息所指派的上行链路导频信号Dp该导频信号形成相当小的集合，且该集合是正交的。给定的导频信号可以由若干不同UE在相同时间、但是不在相同位置来使用。在导频区(zone)或区域(region)的帮助下，确定导频信号使用的地理分离。在UE从一个导频区跨入下一个导频区时，中央脑(CB)命令UE使用新的特定导频信号。可以使用执行该无线电资源指派的区域叶脑(RLB)来布置该基础结构。在该示例中，来自远程采样器的光纤将在本地RLB处汇聚，且RLB将与CB通信。RLB将与彼此以及与CB共享信息。CB将构造针对城市的整体H矩阵，并判定哪些RLB应当执行对哪些UE的联合检测。RLB将通过DL控制信号来控制用于UL数据发送的Ψ—矩阵。这些DL控制信号可以或者被定向至特定UE，或者仅仅命令UE组计算该组的每个成员应当使用的矩阵Wdata (在组内可能不同)。备选地，UE可以根据预定义的规则(如，调度的指派)来挑选导频索引。该调度可以基于其自身的ID和经由开销消息接收到的系统时钟上的时间。在其挑选时，其可以受到其他开销信息的约束。CB知道UE用于挑选的规则，且因此知道UE将使用的导频。在(以下描述的)图15和16所示的图中提供了示例结果。在现有系统中，移动台监视下行链路信道，以及当跨过路由区域(类似于GSMjf范45.008)时，网络丢失对UE的跟踪，直到UE进行RACH发送，并通过握手序列识别其自身。在示例系统实施例中,跨过边界区域将不如CDMA中的硬切换事件或在GSM中重复RACH序列一样突然。而是，CB将知道UE (将其称为UEi)在哪里，以及将知道UEi的信号何时被两组远程采样器观察到。第一组具有连接到RLB1的光纤，且第二组远程采样器连接到被称为RLB2的另一个RLB。可以向CB转发对于这些RLB可见的对应采样yl和y2 (以及对于该用户信号和其他用户信号本地处理)，以检测由UEi发送的数据。使用中的导频集合Wpilrt可以是正交波形的集合，或伪随机波形的集合(例如，矩阵的每个元素是具有零平均和单位方差的复高斯分布上的抽取(draw))。下面参照图15来描述的两种类型的Wpilrt的示例性能结果。2、上行链路信号g(例如上行链路信号f的有噪版本)激励远程采样器处的天线。远程采样器感测接收信号，并向CB发送感测测量I。

3、CB估计从第i个UE到第j个远程采样器的上行链路信道Hijtl CB使用其对于所指派的导频的了解来进行该估计。4、CB可以通过若干方式之一来执行对接收信号的检测。例如，其可以使用L1或LS (最小平方)或丽SE (最小均方差)求解器来生成估计的发送矢量f (也被称为发送矢量的“软估计”)。然后将发送矢量f加以量化，以产生￡ (也被称为发送矢量的“硬估计”)。在该点上，可以应用迭代、或turbo、解决方案方法。可以对数据进行重新调制、信道重新估计，且将新的估计混合到旧的估计中。例如，可以将信道重新估计为在先重构信息f的函数,其中,UE在时间⑴上发送信息Xt的以下序列:导频Xc1、数据X1、数据X2等等。当Xtl =导频时，可以将重新估计的信道H在时间t = tO处表达为=在时间t = &处表达为H1 = Ziyll 在时间t = t2处表达为馬=f(y2,无2)，等等。然后可以使用重新估计的信道H来重构信息，如在后续时段中由UE发送的信息。此外，可以再次检测数据。例如，第一步骤可以是LS。第二步骤可以是试错(trialand error)方案，以查看任何两个UE检测到的索引改变到其他值是否将带来重新调制的y矢量，将其称为更接近观察到的I的;P。估计f。如果将与一些用户相对应的分量视为正确，则将它们从问题中移除，并用更复杂的方案(可能是ML)来重新估计其他分量。此处报告的一种方案是LS之后接着2级搜索。映射器处理￡以确定来自第i个UE的估计发送索引Pi。
5、然后此处报告的仿真确定每个UE的WER(字错误率)。可以在Fano不等式[A3，P.38]中使用WER值来确定吞吐量的平均上界。从而,针对远程采样器系统中的互信息,可以基于Fano不等式来给出上界，在该远程采样器系统中，对导频指派和导频的同信道干扰和数据发送进行建模。图3示出了根据一个实施例的具有导频和带外发射机的移动性场景的示例环境。在该图中，每个UE发送导频信号(1,，该(1,由中央脑(CB)用于估计每个衰落路径增益h,。UEζ以速度νζ移动。每个UE将其用户数据映射到矢量X用于发送。在本示例中，任何给定远程采样的海拔是约I至3m，UE和远程采样器之间的距离是约100至300m，远程采样器之间的距离是约100m，且小区塔之间的距离是约I至2km。图5示出了具有高速环路550的地理区域500的缩尺图。在该示例中，存在九个
(9)导频区560和十八个(18)远程采样器504。将远程采样器504分为每个区中两个(2)远程采样器的组。每个组表示导频区560。然后对导频区进行计数，且给每三个导频区分配相同的导频集合。从而在本示例中，在具有三个导频区的组上部署全局导频集合。如图5所示，将导频区1、4和7示出为黄色，且它们共享相同的导频集合；将导频区2、5和8示出为绿色，且它们共享相同的导频集合；以及将导频区3、6和9示出为绿色，且它们共享相同的导频集合。给在具有相同颜色的导频区内的UE(或移动设备)指派来自相同子集的导频。当UE从一个导频区跨到另一个导频区时，CB中的导频信号资源管理实体释放老的导频供另一个移动设备使用。给进入的移动设备指派与新的导频区相关联的新的导频。具体地，每个导频区的中心在CB中的数据库中。UE与它们在欧氏距离上最接近的无论哪个区的地理中心相关联。如图5所示，使用标记为黄色的区中的相同导频子集导致对上行链路中的导频信号发送的干扰。传播常数β是固定指数，如对于自由空间，β =2。在使用该模型的情况下，有可能在重新指派导频信号时估计延迟在吞吐量方面的成本。例如，可以禁止指派算法，直到移动设备已进入导频区中特定米数。然而当前，每次新的信道实现发生时，仿真使用块衰落和重定位(重“丢弃”)UE。该仿真也能够让UE在新的信道实现之间在高速路上行进固定距离。在下面方程(A)至方程(C)中示出了示例信号模型。Y = φ [ΗΨχ+η] (A)= ΦΗΨ (B)
权利要求
1.一种方法，包括: 从经过无线网络中的不同通信区域的多个用户设备(UE)接收无线发送的采样，每个所述无线发送基于矢量的S稀疏集合；以及 基于所述采样，检测在所述UE的无线发送中的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 识别在任何给定时间点上UE在不同通信区域中的存在性；以及 识别UE在所述不同通信区域中所使用的通信参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，检测信息包括:实现线性规划，以求解LI最小化问题。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信区域是导频区，以及给每个导频区指派UE在经过对应导频区时使用的对应的导频信号集合，所述方法还包括: 构造针对所述UE的估 计信道的整体矩阵，其中，至少基于所构造的矩阵和所述采样来检测在所述UE的无线发送中的信息；以及 基于所述UE所采用的导频信号，估计每个所述UE的信道。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，给两个或更多所述不同通信区域指派相同的导频信号集合。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，检测信息的操作包括: 基于所述采样和所估计的信道来估计所述无线发送的发送矢量；以及 对所估计的发送矢量进行解调，以获得在所述UE的无线发送中的信息。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括: 对所述信息进行重新调制，以获得重新调制的发送矢量； 基于所述重新调制的发送矢量来重新估计所述UE的信道； 基于所述采样和重新估计的所述UE的信道，来估计用于后续发送周期的发送矢量；以及 对所估计的发送矢量进行解调，以获得在所述UE的无线发送中的信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，检测操作采用使用稀疏表示矩阵和感测矩阵的线性规划，并且选择矩阵以至少减小Candes噪声系数。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线网络包括与相应通信区域相关联的远程区域处理器，以及所述采样是从所述远程区域处理器接收的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，每个所述远程区域处理器分配由UE在其相应通信区域中使用的通信参数。
11.一种方法，包括: 在具有多个导频区的无线网络中从第一导频区行进到第二导频区，每个导频区具有指派的导频信号集合； 接收包含标识当前导频区的信息在内的广播消息； 基于调度的指派，从在所述第二导频区中使用的导频信号集合中选择导频信号；以及 基于矢量的S稀疏集合，实现包括导频信号在内的无线发送。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述调度的指派基于系统时钟和UE标识符(ID)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，给至少两个导频区指派相同的导频信号集合。
14.一种对来自用户设备(UE)的无线发送进行采样的方法，所述UE在具有多个导频区的无线网络中从第一导频区行进到第二导频区，每个导频区具有指派的导频信号集合，所述方法包括: 基于矢量的集合的S稀疏组合，通过无线信道从UE接收包括导频信号在内的无线发送，所述导频信号是由所述UE根据调度的指派从指派给所述第二导频区的导频信号集合中选择的； 对所述无线发送进行压缩采样，以获得采样；以及 将所述采样发送至远程中央处理器。
15.一种方法，包括: 接收采样，所述采样取自来自用户设备(UE)的无线发送，所述UE在具有多个导频区的无线网络中从第一导频区行进到第二导频区，每个导频区具有指派的导频信号集合，所述无线发送包括由所述UE基于调度的指派从所述导频信号集合中选择的导频信号，以及所述无线发送基于矢量的集合的S稀疏组合； 识别所述UE在所述第二导频区中的存在性； 基于所述调度的指派来识别要由所述UE在所述第二导频区中使用的所选择的导频信号；以及 根据采样集合来检测所述无线发送中的信息， 其中，所述采样是在给定时间点上在所述第二区域中的不同地理位置处采样得到的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述调度的指派基于系统时钟和UE标识符(ID)。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，给第一区和第二区指派不同的导频信号集合。
18.一种通信系统，包括: 多个远程采样器{1，...，j，...，z}，其中，z是远程采样器的数目，第j个远程采样器在字间隔期间捕捉N个采样，并使用感测矩阵Φ^将所述N个采样变换成统称为Yj的Mj个采样，其中，Mj < N/2 且 M = M1+...+Mj+...+Mz ；以及 求解器，用于从所述远程采样器接收采样{y1;...,Yj,...,yzj,以及基于对发送矩阵{Ψ1;...，Ψ,，...，Ψ]的了解对数据矢量的聚集的软估计进行公式化，其中，I是用户设备{l，...，k，...，l}的数目， 其中，根据受限等距属性，对于所有的对k，j，发送矩阵Ψ,在感测矩阵Φ]中是不相干的。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，使用稀疏度值sk，将量化矢量与软矢量相关联。
20.根据权利要求19所述的系统，还包括:多个区域叶脑，用于从其相应的区域中的远程采样器接收采样，其中，所述多个区域叶脑中的区域叶脑给第k个用户设备指派值sk。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述多个区域叶脑包括第一区域叶脑和第二区域叶脑，所述第一区域叶脑给第一用户设备指派稀疏度值sk，以及所述第二区域叶脑给第二用户设备指派值sk+1。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述多个区域叶脑包括第一区域叶脑和第二区域叶脑，所述第一区域叶脑给第k个用户设备指派发送矩阵以及第二区域叶脑给第k+Ι个用户设备指派矩阵■，其中，所述求解器知道该指派，以及所述求解器估计从所述第k个用户设备到所述第j个远程采样器的复路径增益。
23.根据权利要求20所述的系统，其中，所述第k个用户设备在时间tw在给定字间隔中使用导频矩阵Ψ,，其中: (1)第k个用户设备通过使用tw评估公式或通过使用tw读取表，来确定所述导频矩阵Wk，以及 (2)第k+Ι个用户设备通过使用tw评估公式或通过使用tw读取表，来确定导频矩阵$k+1。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，在时间t= tw时，Ψ,+1与Ψ,相同。
25.根据权利要求18所述的系统，其中，在特定字间隔期间，发送矩阵的集合Ψ包括导频矩阵，以及第k个元素Xk是具有稀疏度Sk = I的模式，且Xk是求解器已知的。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述发送矩阵的集合Ψ包括离散傅立叶变换矩阵的列。
27.根据权利要求25所述的系统，其中，所述发送矩阵的集合Ψ包括使用伪随机数生成器所生成的列。
28.根据权利要求18所述的系统，其中，所述求解器使用迫零法来创建软估计f。
29.根据权利要求18所述的系统，其中，所述求解器使用最大似然法来创建软估计
30.一种操作用户设 备的方法，包括: 学习每秒通过的上行链路天线的数目；以及 基于学习到的数目，在数据、信令和导频发送之间分配上行链路发送带宽， 其中，数据发送包括s稀疏发送，所述s稀疏发送基于以特定时间间隔重新填充的基于伪随机数的发送矩阵Ψ。
31.一种通信系统，包括: 多个远程采样器{1，...，j，...，z}，其中，z是远程采样器的数目，第j个远程采样器在字间隔期间捕捉N个采样，并使用感测矩阵Φ^将所述N个采样变换成统称为Yj的Mj个采样，其中，Mj < N/2 且 M = M1+...+Mj+...+Mz ；以及 求解器，用于从所述远程采样器接收采样{y,...，h，...，yz}，以及基于对发送矩阵{Ψ1;...，Ψ,，...，Ψ]的了解对数据矢量的聚集的软估计( , ".Akf...AD进行公式化，其中，I是用户设备{l，...，k，...，l}的数目， 其中，所述远程采样器执行对稀疏或非稀疏数据发送的采样。
32.根据权利要求31所述的通信系统，其中，发送的用户星座图的熵是16比特或32比特。
33.根据权利要求31所述的通信系统，其中，所述非稀疏数据发送包括校验和。
34.根据权利要求33所述的通信系统，其中，所述求解器根据从接收到的采样公式化的数据来计算校验和，以及删除校验和失败的数据块。
35.一种通信系统，包括: 多个远程采样器，用于接收由一个或更多个用户设备使用一个或更多个发送矩阵中的发送矩阵所发送的无线信号，每个所述远程采样器在字间隔期间捕捉N个采样，并使用一个或更多个感测矩阵中的感测矩阵将所述N个采样变换成M个采样，其中，M < N/2 ；以及求解器，用于从每个所述远程采样器接收M个采样，并基于对所述一个或更多个用户设备所使用的发送矩阵的了解，对数据矢量的软估计进行公式化， 其中，感测矩阵和发送 矩阵的所有对满足受限等距属性。
全文摘要
设备、方法或系统实现了以下操作从经过无线网络中的不同通信区域的多个用户设备(UE)接收无线发送的压缩采样，以及基于所述压缩采样，检测在所述UE的无线发送中的信息。
文档编号H04L5/00GK103181111SQ201180043875
公开日2013年6月26日 申请日期2011年7月8日 优先权日2010年7月12日
发明者托马斯·阿洛伊修斯·塞克斯顿, 查尔斯·阿瑟·克里夫, 马克·佩森, 保罗·詹姆斯·卢斯那 申请人:捷讯研究有限公司