通过终端至发射器的回路明显减小发射器波束之间干扰的通讯方法

专利名称：通过终端至发射器的回路明显减小发射器波束之间干扰的通讯方法
通过终端至发射器的回路明显减小发射器波束之间干扰的
通讯方法本发明涉及一种协同电信网络从终端至发射器的回路的通讯方法，来告知发射器 这个终端的数据接收质量。(由终端告知)本发明具体涉及一种通讯方法(或“量度(metric)”)，它能够适用于在例如 SDMA(空分多址联接方式)系统中的发射模式。这样的系统的特征在于在发射时使用多个 天线(称作多重输入与多重输出的“ΜΙΜΟ”技术)，以产生分配给不同用户终端的波束。因 此，发射器(例如，在移动电话网络中的基站)可以包括的多个天线，这些天线能够用于产 生一组可以分配一个或多个终端的波束。因此，一个包括M个天线的发射器可以同时产生 最多M个波束。然而，实际上，具体地如将在下文中阐述的，能够产生一个小于或等于M的 波束的数量K，具体的以避免在用户终端相同信道中的波束之间的干扰。新近的移动广播网络标准覆盖了使用一组波束来服务多个用户(SDMA系统) 的多个天线的使用，例如，3GPP TS 36. 212, Version8. 0. 0-" Physical Channels and Modulation (Release 8)"所具体描述的 E-UTRAN 标准。因此，在下文中，本发明描述了一个纯粹的SDMA系统，但是它也可以用于SDMA技 术与任何其它多址链接技术相结合的混合系统。实际上，为了服务多个终端(例如，多于M 个终端)，它可以具体的在时刻t为K个终端提供服务，然后在时刻t+Ι为另外K个终端提 供服务，等。在一个变换例中，它可以在频段F中为K个终端提供服务，然后在频段F+1中 为另外K个终端服务，等。因此，当可以使用回路用于优选传输参数的选择时，本发明可以 被用于包括SDMA技术与具体是如果决定通过时隙分配资源的TDMA(时分多址联接方式) 的，或如果决定通过不同频段分配资源的OFDM或FDMA(频分多址连接方式)的，或还可以 是CDMA(码分多址连接方式)的或其它的混合系统。本发明涉及通过“下行通道”为用户的分配波束的方法，其中发射模式的配置(波 束数量，调制，编码，波束方向，等)通常通过使用上行通道(从终端至发射器)所携带的信 息来决定的，该上行通道被称为“回路”(或者“反馈”)。然而，该回路非常的占用彼特率。 因此，优选地在通过该反馈所获得的信息质量与所发送的信息数量之间进行折衷。在资源 分配选择根据大量用户终端和大量波束所期待接收质量的信息的SDMA中，在回路中发送 的信息数量可以被迅速抑制。这个数量的减少会涉及更少的有效(powerful)资源分配技 术的实施。因此，现有技术允许为分配和设置连接(被称为“链接设置”)使用尽可能有效 的算法同时，其还涉及减少回路中的信息数量。根据现有技术的同时激发的波束数量选择 通常只在基站层实施，它的缺点为基站不知道波束之间的干扰对用户终端链接的质量的 影响。反馈方法可用于告知基站该干扰的影响，但是该信息是一个后验数据(posteriori data)，并且在一些要求反馈数量的情况中通常受到限制。但是，没有干扰影响的附加反馈， 基站通常就不得不并行地发射固定数量的波束，以使得终端获取干扰的影响并进行链接质 量的可靠性评估。然而，根据用户信道的状态，这样的波束数量的固定配置对于某些用户终 端不是最佳的。
因此，参考

图1所示的SDMA (空分多址联接方式)系统。在发射器(例如基站BS) 中的多个天线通常产生独立的波束Fl，F2，F3，表示能够分配给不同终端Tl，T2，T3，T4的 资源。可以同时产生的不同波束的数量通常等于基站包括的天线的数量，下文将该数量记 为M(在图1所示的实施例中M= 3)。原则上，同时可以服务的终端的最大数量也为M个。一组M个天线可以产生多组M个不同的波束。这些组之一的优选的选择根据必须 同时进行服务的终端的相对位置，以及这些终端的广播信道的状态。事实上，SDMA系统的特征是不能保证资源的正交性，这就会在终端接收器电平上 产生不同波束中的发射的信号之间干扰。为了限制这样的干扰，推荐的方法是选择一组波 束(在发射模式中)，这组波束能适用于同时服务的终端组的选择。通过实施例来阐述该观点，在图1中的基站BS有三个天线，并且因此能够同时服 务存在的4个终端中的3个。如果把由基站天线阵所产生的波束组与用户终端信道的状态 作对比(这些信道只通过它们的位置进行定义)，就有可能理解到这样的折衷是一定能实 现的。首先，基站BS必须在波束F3同时覆盖且但不能同时进行服务的用户终端T3与T4 间进行选择。因此，可能的选择是使用波束Fl服务用户终端Tl、使用波束F2服务终端T2 以及使用波束F3服务终端T3。然而，用户终端T2在波束F2和F3之间，这意味着它可以相似的质量接收这两个 波束。因此，由波束F2和F3发射的信号能以相似的功率到达终端接T2的接收器，这样会 产生严重的干扰。如果后者以波束F2发射，难以保证信号的质量。可以得知，波束F2所发射的信号还在用户终端Tl和T3的电平上产生一些干扰， 波束F2的使用相对于终端的各自位置所表现的配置并不是最佳的。因此，系统的最佳选择 是节省服务用户T2所需的功率，以及在另一方面只服务用户Tl与T3。然后，用户T2和T4 可以由另一组波束服务，例如，不同方向的波束F2与F3。因此，从该实施例可以明确用于发射的激发波束的最佳数量，例如在图1的实施 例中K = 2，它不必为发射器能够同时产生的波束的最大数量M(在图1实施例中M = 3)， 因为干扰可能由同时激发的波束的最大数量M产生。然而，发射器BS在发射瞬间时不能预先得知用户终端信道的准确状态，尤其是由 于波束分配和所选择的发射模式对这些信道所产生的干扰。因此，难以作出选择-发射模式，即，波束组和同时激发波束的数量K；以及-为每个用户终端的波束分配。本发明的目的旨在改善这种情况。为此目的，本发明提供包括设置至少一个传输器的系统中的电信方法，用于同时 激发第一组数量的波束，作为多个用户终端的资源，其中用户终端通过所述波束接收电信 数据。至少一个终端通过回路发射一个通过发射器同时激发的至少一个波束的第二组 最佳的数量的指示至发射器。值得注意的是，第二最佳数量是专用于终端的，它是例如根据先前记录的信息，终 端单独计算的结果，或者例如终端单独确定的结果。将其发射至发射器用于后者进行选择 性的参考，特别是用于设置同时激发的波束的数量。然而，这个激发的波束的数量不一定要 对应于终端所最佳的波束的数量。
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这个最佳的第二数量通过终端进行计算，优选地考虑干扰噪音。因此，这个计算考虑由相同的终端同时接收几个波束所产生的干扰，例如，通过信 噪干比的预测。此外，在具体的实施例中，可最大化发射器能够提供一组终端的总比特率的 预测，所述总比特率的预测是上述信干噪比的函数。于是，终端可以决定能够根据最大化总 比特率所预测的波束数量为波束的最佳数量。因此，提供终端所需要的一个它优选的发射模式的指示(通常是并行容许的波束 的数量)。于是，来自终端有关它最佳发射模式的指示能够定义为专用量度，使用从终端至 基站的回路，以告知基站这个最佳的模式。因此，本发明提供一种基于终端为后者确定最佳的发射模式，这可能是用于通知 发射器的在回路中使用新的量度定义的问题。这样的量度可以为例如允许基站执行服务于 用户终端的总比特率的优选为目的的操作的信息反馈量度组(或在下文中的“反馈”)的一 部分，且同时为各个使用终端提供一个满意的服务质量。一个典型的量度组包括-由终端优选的波束索引(例如，为整数)；-在该波束中的接收质量数值；-发射模式的指示(例如，整数或二进制数，根据本发明的可能变化实施例可用于 表示最佳波束数量)。然而，本发明不限制于这样的量度的应用。它有可能提供，例如，在基站通过设置 用于给定用户的波束或通过除了回路以外确定该最佳波束(例如通过基站的上行通道做 出的评估)的方法来提供发射模式指示的信息返回。因此，有可能提供一种量度，在该测量 方法中，由另一上述量度所携带的一项信息能够直接对基站有效，而不再需要来自终端的 反馈。本发明的其它特征和优点将通过下述描述和除了附图1以外的附图变得更加明 晰，图1示出了在上述SDMA系统中的资源分配-图2示出了由发射器处理由终端通过回路通讯信息的过程；-图3示出了根据本发明的方法的步骤。图2示出根据本发明方法由基站实施的功能框图的实施例。基站装备有M个天 线，并且因此可以能够向用户终端发射最多M个信息流。然而，所述M个天线可以同时产生 K个不同波束，其中K < M，从而避免波束之间的干扰。这里，假设不同的波束直接对应于服 务的终端。在一变化例中，它可以提供由单一终端使用的不同波束，它可以在实际中以例如 广播通讯信道状态的和函数中执行，并且如果终端对其部分具有足够数量的接收天线。同时用于发射的波束组标记为Ω = {Wl，. . .，wK}。当然，尽管本发明的实施并不 限制于该实施例，因此，它可以假设Κ ≤ Μ。因此，该集合Ω由大小为M的K个向量组成，记为Wn = Iw1, . . .，％}。因此，各个向量Wn表示为不同的波束，并具有M个复系数(作为分量)，这些系数 实际上具体对应于的用于各个天线组的权重，以产生波束wn。在图2所示的实施例中，基站接受来自终端的链接质量Q的信息项，以为这个终端 优化调制和编码过程S21，并且接收优选波束Wpref的信息项，以最终优化天线ANT1. . . ANTM 的波束控制S22。根据本发明的方法，基站还接收来自终端的波束KpMf的最佳数量，以便优 化用于传输的波束数量K。
更具体的，为了产生K个波束的组，并将它们分配给用户终端及进行“链路适 配”(其中包括为在步骤S21中的调制和编码进行优化操作的选择)，基站接收并且解释由 用户终端通过回路发射至基站的这一信息。如上所述，通过实例方式，该信息(this)可以 包括如上所述两个类型的信息-第一类是有关终端首选波束的信息内容wpMf，因此它是根据终端相对于基站的 位置和/或其广播信道的状态所确定的；-第二类是有关终端优选波束所获得的广播链接的质量信息Q，第二类信息可能 有助于对用户波束的有效分配以及进行链接适配作出选择。籍助于实施例，该信息的第一项可以为从终端和基站所已知的向量集中的优选向 量的索引。该集合可以通过库(或者"编码簿"(code-book))定义，它对基站和终端是相 同的。可以为基站提供不同的集合用于独立选择波束和在各个波束中的发射波导信号，以 允许各个终端能够识别这些信号。由基站产生(具体地考虑到波束的不同可能的形状)的总波束组的尺寸通常大于 或等于预先定义的数量M，该波束组在下文中表示为Ω' = Iw1,...，wN}，其中N彡M(并且 具体的如上所述的在每个波束中发射波导信号的情况中，在N = M)。于是，可以注意到的 是，实际发射的波束组Ω可以是组Ω ‘中的一个子组。因此，可以明确地是，所述基站完全 可以根据接收来自终端的信息反馈，通过对波束的N个可能性的组Ω'的选择，对组Ω的 波束K进行定向或者调整。所接收到的第二类信息通常是基于终端电平上“信干噪比(SINR)，，的预测。下文 以本发明的一个具体实施例来讨论该预测。该信息的返回，就其本身，可以例如根据在文献 FR 2，893，468所述方法来实施。根据本发明的方法，提出组合第三类信息。这个附加信息通知基站用户终端可容 许多少其它比特流与其当前信息流相并行。这个信息有效的被量化，并且其量化基于其它 波束对其当前广播链路的干扰影响的预测。根据下述不同的实施例，以反馈方式分配的有 关第三类信息的数值可以是整数，或者也可以是一个比特位。在下文中，假设每个终端明确的组Ω ‘的向量。例如，基站可以在每个天线上发 射导波信号，从而允许终端预测一个复系数hm，以表示在基站的各个天线与终端的接收天 线之间的移动广播信道的影响。在基站和终端之间的广播信道可以通过向量h = Ih1,...， hm，· · ·，hM}来表不。如上所述，在变化实施例中，终端可以具有多个接收天线。然而，在变化实施例或 其它实施例中，广播信道可以一次用多个复系数进行描述，例如，在选择频率信道的情况 中。在这些变化实施例中，所述信道因而可以通过矩阵描述(而不再是一个单一向量h)，并 在将单一向量h分配给一个信道的实施例中，给出的下列表示式可以适当调整。因此，应该 理解的是，本发明并不限制单一向量对信道的分配。从向量h的信道预测以及从了解波束组Ω ‘开始，终端能预测各个波束的广播链 路质量，其中假设发射模式使用组Ω ‘的子组Ω。这里，还假设以相同的功率分配给所有 的波束。然而，还根据功率分配不均等，提供适用于变化例情况的下列表示式。根据上述假设，用于确定波束Wn的信干噪比(SINR)可以表示为
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腫( Ω) =
η = 1, ..., N式中ο2表示信噪比的倒数(因此为终端接收到的噪声和有用信号功率之比)，Κ 为组Ω的基数。此外，符号h. Wi表示向量列h和向量列Wi的点积，因此h. Wi = hTwi0应该注意的是，根据该这个量度的定义，终端必须对由基站确切选择的组Ω进行 假设，当其进行接收的质量的预测时，终端因而在此时对组Ω不知晓。因此，终端不能准确 地计算干扰部分(分母的第一项)。然而，这样的可能性表现为只在已知组Ω的尺寸K、向量h和总组Ω ‘的情况下 才能建立确定波束wn WSINR比的预测。为此，可以有效地参考文献“Efficient Metrics for Scheduling in ΜΙΜΟ BroadcastChannels with Limited Feedback" ,M. Kountouris, R. of Francisco,D. Gesbert,D. Slock,T. Salzer, in Proceedings IEEE ICASS P,Hawaii, USA (April 2007).因此，在此可以选择一个预测的形式
hwt其中6 = arCC0S^^这个预测适用于在基站选择一个正交(或基本正交)的向量组Ω的假设中。在 任何情况下，这个准备有利于减少在同时发射的波束之间的干扰。因此，通常用于基站波束 选择的算法旨在实现这样的配置。在上述表达式(1)中的函数C(K，M，σ2)用于预测与其它波束的干扰影响，其优选 的具有同时发射数量为K波束的单一假设。这通常为非线性且可配置的函数。其可以根据 终端的有效信息进行优化，例如，基站的适应性模式和波束选择。因此，所述终端可以通过组Ω ‘的所有向量来选择最佳波束，其可表示为类型表 达式给定的向量％& :Wpref = argmax。，| h. wn| (即总组Ω ‘的向量Wn与信道向量h最大 乘积的绝对值)。换而言之，最佳向量Wpref因此能有利地最大化在信道向量h中的投影。因而，在总组Ω'中的该向量(其中Wk = WpMf)的索引k表示为反馈至基站的一 个元素。应该注意的是，终端还可以性能序列来确定多个波束，并且根据性能序列中数值序 列通知它们的基站。在第二时间期间，终端决定它最佳的发射模式。在此，假设同时产生的K个波束可 能与服务指定用户的波束产生或多或少的严重干扰。因此，当需要减小所有服务用户的干 扰时(如在上文中图1所述)，数量K定义为各个用户能够并行容许的波束的最佳数量。当然，终端优选是在本身与其它同时服务的波束没有干扰的条件下服务。在这样 的情况中(在SINR比的计算中简单假设K = 1的理想情况)，它的SINR比可简写为见厥—，1)= ^
σ"从这个对于SINR的数值开始，终端就可以预测在这个配置中基站能够发射比特 率，该比特率表示为ROvrf, 1)。通常，终端为此有提供一个查询表，允许其将比特率与SINR SINR(wk,K)
C{K,M,o
K, (1)
8比相关联。也可基于香农极限的近似，通过下式计算比特率
权利要求
一种在包括设置至少一个发射器(BS)的系统中的电信通讯的方法，以用于同时激发第一数量(K)的波束，作为用于多个用户终端的资源，其中用户终端(T1，T2，T3，T4)通过所述波束接收电信数据，其特征在于，至少一个所述终端通过回路向所述发射器发射至少一个用于发射器同时激发的波束(Kpref)的第二最佳数量(Kpref)的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二最佳数量(Kimf)由所述终端在 考虑干扰噪声的同时进行计算。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述终端-预测所述发射器能够向终端组发射的总比特率(KxR(Wp,rf，K))；以及-确定用于作为激发的波束的数量的所述第二最佳波束数量(KpMf)，用于最大化所述 总比特率的预测。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述终端以信干躁比(SINR(WpMf，K))的 函数来预测最大化的所述总比特率(KxR(WpMf，K))。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信干躁比((SINR(Wpref，K))通过计算 所述比的反变化函数C(K，M，σ2)进行预测，并且至少根据-激发波束(K)的数量；-所述发射器可以同时激发的最大数量的波束(M)；-由所述终端测量的由所述终端接收的接收噪声与有用信号的能量的比(ο2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过回路发射至发射器的第二最佳 数量(Kpref)的指示以单一比特位进行编码，表示终端_能容许单一的激发波束；或-能容许最大数量(M)的激发波束。
7.—种在包括设置至少一个发射器(BS)的系统中的电信通讯方法，用于同时激发 第一数量(K)的波束，作为多个用户终端的资源，其中所述发射器(BS)通过所述波束向 所述用户终端发射电信数据，其特在于，所述发射器至少以同时激发波束的第二最佳数量 (Kpref)的指示的函数调整所述激发波束的第一数量(K)，由至少一个所述终端通过所述回 路发射。
8.一种包括设置至少一个发射器的电信系统的终端，用于同时激发第一数量(K)的波 束，作为多个用户终端的资源，其特征在于，包括用于实施根据权利要求1至6任一所述方 法的装置。
9.一种计算机程序，其特征在于，当处理器执行所述程序时，所述计算机程序包括用于 执行根据权利要求1所述方法的指令。
10.一种用于电信系统的发射器，在所述电信系统中设置所述发射器用于激发第一数 量(K)的波束，作为用于多个用户终端的资源，其特征在于，包括用于实施根据权利要求7 所述方法的装置。
11.一种计算机程序，其特征在于，当处理器执行所述程序时，所述程序包括用于实施 根据权利要求7所述方法的指令。
12.一种电信系统，其特征在于，其包括至少一个根据权利要求8的所述终端和至少一 个根据权利要求10的所述发射器。
13.一种在电信系统中由至少一个终端通过回路发射至发射器的信号，在所述电信系统中设置所述发射器，以便同时激发第一数量(K)的波束，作为多个用户终端的资源，所述 发射器(BS)通过所述波束向所述用户终端(T1，T2，T3，T4)发射电信 数据，其特征在于，所 述信号包括由发射器同时激发的波束的第二最佳数量(KpMf)的指示。
全文摘要
本发明涉及一种从终端通过回路至发射器、以明显减少来自发射器的波束之间干扰的通讯方法。电信系统包括发射器，设计成用于同时激发波束的第一数量(F1，F2，F3)，作为多个用户终端的假设资源。在本发明的范围内，在考虑干扰噪声的同时，各个终端计算至少一个用于由发射器同时激发的波束的第二最佳数量，并且通过回路在关于接收质量的信息中将第二最佳数量的指示发射至发射器。对其而言，发射器(BS)可随后以来自终端返回函数，为下一次突发调整用于激发波束的第一数量。
文档编号H04B7/04GK101971516SQ200880127874
公开日2011年2月9日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年1月3日
发明者托马斯·萨尔泽, 马里奥斯·考恩陶里斯 申请人:法国电信