通过共享无线资源向多个目的地同时发送信息的方法和设备的制造方法
【专利说明】通过共享无线资源向多个目的地同时发送信息的方法和 设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是优先权日为2007年4月23日、国际申请日为2008年4月18日、国际申 请号为PCT/US2008/005007、中国专利申请号为200880012919. 5的专利申请的分案申请。
技术领域
【背景技术】
[0003] 多输入多输出（Mnro)链路指的是在发射机和接收机处具有多根天线的通信系 统。Mnro链路是一种针对给定带宽和功率预算来提高无线链路的链路容量的已知有效方 式。通过形成共享公共无线频率资源的多个空间信道或特征模来得到容量的增大。
[0004] 多天线系统可以提供许多优点，包括空间分集、空间复用、以及波束成形。空间分 集指的是对包含相同发送信息（即，相同的发送数据）的独立接收采样进行收集的能力。通 过将不同的独立接收采样进行组合，可以减小信道衰落的效应。
[0005] 在空间复用中，在多个空间信道中的每个空间信道上发送不同的数据。这些空间 信道可以通向单个用户以提高用户的峰值速率，或者每个信道可以通向多个用户。波束成 形是向多个用户发送空间复用的数据传输的示例。在波束成形中，将发射机天线阵列处天 线的相位和幅度进行电子加权，以创建虚拟波束。可以对波束进行调整，以便将波束的接收 功率针对目的用户最大化，而对其他用户最小化。
[0006] 具有M根发射天线的发射机与各具有N根接收天线的多个接收机之间的传输信道 被称为MHTO广播信道（BC)。可以使用被称为脏纸编码（DPC)的技术来实现MMO-BC的容 量区域。在 Weingarten 等人在 IEEE Trans. Information Theory 中的 "Capacity region of the ΜΙΜΟ broadcast channel"中公开了传统的DPC算法。公知的DPC是一种复杂度非 常高并且很难实现的非线性技术。
[0007] 作为与DPC相比较为简单的替代技术，基于迫零（ZF)波束成形的一类线性体系结 构可以用于实现接近最优的性能。在Yoo等人的"On the Optimality of Multiantenna Broadcast Scheduling Using Zero-forcing Beamforming，'，IEEE J. Select. Areas Comm ?，vol. 24, no. 3, pp. 528-541，Mar. 2006 ;Viswanathan等人的"Downlink Capacity Evaluat ion of Cellular Networks with Known-Interference Cancellation,'，IEEE J. Select. Areas Comm.，vol. 24, no. 5, pp. 802-811，June 2003 ;以及 Spencer 等人的 "Zero-frocing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels,'，IEEE Trans. On Signal Processing, vol. 52, no. 2, pp. 461-471，Feb. 2004 中，公开了传统的 ZF波 束成形技术。
[0008] 这些传统的ZF波束成形体系结构是使用传统编码（例如，turbo码）以及线性波 束成形来实现的，其中在发射机处利用对信道状态信息（CSI，更具体地，相位和幅度）的知 识来计算所述线性波束成形。例如，如果多个接收机中的每个接收机仅具有单一接收天线 并且发射机具有多根发射天线，则发射机可以使用多根发射天线中的每一根天线来向多个 接收机中的每个接收机发送单一波束。在该示例中，可以对每个波束或天线进行加权，使得 在除了信号的目的接收机以外的其他接收机的方向上强迫为空（零）。即，例如可以对每个 波束进行加权，使得接收机受到减小的波束间干扰。
[0009] M頂O-BC的一种特殊情况是具有N根天线的单个接收机的情况。在这种情况下，如 果发射机具有MMO信道的知识，则发射机可以计算奇异值分解（SVD)并使用SVD的右酉矩 阵来形成针对每个空间信道或特征模的波束。由于接收机也具有CSI的知识，所以接收机 还可以计算SVD，并在接收发送信号时使用左酉矩阵。传统地，使用酉矩阵来发送和接收空 间信道，以实现相互正交性。
【发明内容】
[0010] 示例实施例提供了一种以被称作多用户特征模传输（MET)的迫零波束成形为基 础的体系结构。根据至少一个示例实施例，源基于与一个或更多个接收机（也称作用户） 中的每个接收机相关联的多输入多输出（Mnro)信道的信道信息，来向所述一个或更多个 接收机发送一个或更多个空间复用的数据流。
[0011] 源处的天线阵列可以包括M(其中M彡1)根天线，每个接收机可以包括相应的天 线阵列，而每个天线阵列可以具有N根天线（其中N多1)。每个接收机处的天线阵列可以 具有相同或不同数目的天线。
[0012] 发射机可以使用MMO信道的发射机处的信道状态信息（CSI，例如，相位和幅度） 来选择用户以进行发送，将一个或更多个空间信道分配给所选择的接收机，和/或将发送 功率分配至多个空间信道上。根据至少一些示例实施例，可以以灵活的方式向多个接收机 分配空间信道资源或空间信道，以提高和/或优化在给定传输时间间隔（TTI)期间的一个 或更多个给定性能度量。示例实施例可以提高空间复用阶数和/或产生更高的发射机吞吐 量。具体地，例如，对于基于源（或发射）天线和接收机天线的数目而确定的、给定数目的可 用空间信道，可以在多个用户间分配这些信道，以提高和/或优化一个或更多个性能度量。
[0013] 如果接收机和空间信道的数目相对较大，则不同分配的总数将相对较大。根据示 例实施例的MET技术使用相对简单的算法来向用户分配空间信道。
[0014] 所分配的空间信道可以与分配给其他用户的空间信道相互正交。根据修改的SVD 来发送为给定用户分配的多个空间信道。
[0015] 根据至少一个示例实施例，可以在多个空间信道上向用户集合中的每个用户同时 发送数据，所述多个空间信道在第一传输时间间隔（TTI)期间使用公共的时间和频率资 源。所述多个空间信道可以是通过对与空间信道相关联的每根发射天线的相位和幅度进行 电子加权而形成的用户专用波束。可以形成用户专用波束，以便减小每个用户所接收的波 束间干扰。可以在至少一个相应的空间信道上将数据发送至每个用户。
[0016] 根据至少一个示例实施例，用户集合可以至少包括第一用户，可以基于信道信息 和至少一个服务质量度量来产生要发送至所述第一用户的至少一个波束成形的数据流。所 述信道信息和服务质量度量可以与所述第一用户相关联，所述至少一个波束成形的数据流 中的每一个可以包括针对第一用户的数据的至少一部分。
[0017] 根据至少一些示例实施例，可以将数据流解复用为要发送至第一用户的至少一个 数据子流，可以对所述至少一个数据子流进行处理以产生所述至少一个波束成形的数据 流。可以将所述数据流解复用到至少一个频带。可以对所述至少一个数据子流进行调制以 产生至少一个调制子流，并且可以对所述至少一个调制子流进行波束成形以产生所述至少 一个波束成形的数据流。
[0018] 可以在多根天线间分发所述至少一个波束成形的数据流，对于多根天线中的每根 天线，可以将所述至少一个波束成形的数据流与在所述多根天线间分发的至少一个其他波 束成形的数据流进行组合。所述至少一个其他波束成形的数据流可以与另一用户相关联。
[0019] 根据至少一个示例实施例，可以基于至少一个性能度量来选择用户集合以及用于 向用户集合中的每个用户发送数据的至少一个空间信道。所述用户集合可以从请求服务的 多个用户中选择。
[0020] 根据至少一个其他示例实施例，可以基于与第一用户集合中的每个用户相关联的 信道信息和至少一个服务质量度量，来选择第一用户集合以及与第一用户集合中的每个用 户相对应的至少一个第一空间信道。可以在第一时间间隔期间使用公共的时间和频率资源 向第一用户集合中的每个用户同时发送数据。可以使用贪婪算法来选择所述第一用户集合 以及与每个用户相对应的至少一个第一空间信道。
[0021] 根据至少一些示例实施例，可以基于与第二用户集合中的每个用户相关联的信道 信息和至少一个服务质量度量来选择第二用户集合以及与所述第二用户集合中的每个用 户相对应的至少一个第二空间信道。可以在第二时间间隔期间向所述第二用户集合中的每 个用户同时发送数据。第一用户集合中的用户可以与第二用户集合中的用户不同，和/或 所述至少一个第一空间信道可以与所述至少一个第二空间信