在mimo系统中降低反馈率的反馈调度的制作方法

专利名称：在mimo系统中降低反馈率的反馈调度的制作方法
技术领域：
本发明总体上针对信息处理领域。在一个方面，本发明涉及调度来自多个接收机
的反馈的系统和方法。
背景技术：
无线通信系统在指定的电磁频谱内发送和接收信号，但是电磁频谱的容量是有限 的。随着对无线通信系统的需求持续增长，提高频谱使用效率面临越来越多的挑战。为提高 系统的通信容量，同时降低系统对噪声和干扰的敏感性和限制发送功率，已经提出了多种 无线通信技术，诸如多输入多输出(MIMO)，它是一种包括多个发射天线和多个接收天线的 发送方法。各种发送策略需要发送阵列具有关于在每个发射天线元件和每个接收天线元件 之间的信道响应的某种水平的知识，并且经常被称为"闭环"MIM0。例如，空分多址(SDMA) 系统可以被实现为闭环系统，以通过在发射机处应用预编码以考虑传输信道特征来提高频 谱使用效率，从而提高数据率和链接可靠性。基于SDMA的方法在多个当前新兴标准中采 用，例如IEEE 802. 16和第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)平台。
图1图示了无线通信系统100，其中具有第一天线阵列106的发射机102与具有第 二天线阵列108的接收机104通信，其中每个天线阵列包括一个或多个天线。通信系统100 可以是任何类型的无线通信系统，包括但不限于MMO系统、SDMA系统、CDMA系统、OFDMA系 统、OF匿系统等。在通信系统100中，发射机102可用作基站，而接收机104用作订户站， 订户站实质上可以是任何类型的无线单向或双向通信设备，诸如蜂窝电话，配备了无线的 计算机系统以及无线个人数字助手。当然，接收机/订户站104还可以发送由发射机/基 站102接收到的信号。在发射机102和接收机104之间的传送的信号可以包括语音、数据、 电子邮件、视频以及其它的数据、语音和视频信号。在操作中，发射机102在信道&上通过 一个或多个天线106向接收机104发送信号数据流(例如，信号Sl)，该接收机组合从一个 或多个接收天线108接收到的信号以重建所发送的信号。为了发送信号81，发射机102准 备用于信号81的由向量&表示的发送信号。(注意小写黑体变量指示向量，大写黑体变 量指示矩阵)。发送信号向量Xl经由信道矩阵&表示的信道来发送，并且在接收机104处 作为接收信号向量yi 二Hp一r^(其中n表示同信道干扰或噪声)被接收。信道矩阵&表 示在发射机天线阵列106和订户站天线阵列108之间的信道增益。因此，信道矩阵&可以 由一个kXN的复系数矩阵表示，其中N是在基站天线阵列106中的天线数目，并且k是在 订户站天线阵列108中的天线数目。k的值对每个订户站可以是唯一的。如将理解的，信道 矩阵&可以替换地由NXk的复系数矩阵表示，在这种情况下相应地调整矩阵操纵算法，使 得例如在kXN信道矩阵上的右奇异向量计算变为在NXk信道矩阵上的左奇异向量计算。 信道矩阵^的系数至少部分取决于传送信号的诸如空气的介质的发送特征。在接收机处 可以使用多种方法来确定信道矩阵&系数，诸如向接收机发送已知的导频信号，使得已知 导频信号的接收机可以利用公知的导频估计技术来估计信道矩阵^的系数。替代地，当在 发射机和接收机之间的信道在两个方向上都是互相关联时，实际的信道矩阵&被接收机得知并且也可以被发射机得知。 尽管当只有接收机104知道通信信道时，MIM0的益处可实现，但是当发射机102 具有关于在每个发射天线元件和每个接收天线元件之间的信道响应的某种水平的知识时 在"闭环"MIMO系统中进一步增强了这些益处。预编码系统提供利用发射机处信道侧信息 ("CSIT")的闭环系统的示例应用。利用预编码系统，CSIT可以和多种通信技术一起使用以 在从发射天线阵列106发送之前对发送信号进行操作。例如，预编码技术可以提供多模式 波束成形功能以最优地将在一侧的输入信号和在另一侧的信道进行匹配。在信道条件不稳 定或者未知的情况下，可以使用诸如空间复用的开环MIMO技术。然而，当可以将信道条件 提供给发射机时，可以使用诸如预编码的闭环MIMO方法。预编码技术可以用于将发送信号 解耦合成正交的空间流/波束，并且另外可以用于沿着信道强的波束发送更多的功率，沿 着信道弱的波束发送少的功率或不发送功率，因此通过提高数据率和链路的稳定性增强了 系统性能。除了多个流发送和功率分配技术，自适应调制和编码(AMC)技术可以使用CSIT 来在阵列106上发送之前对发送信号进行操作。 利用常规闭环MMO系统，在发射机处的全宽带信道知识可以通过使用上行链路 探测技术获得(例如，利用时分复用(TDD)系统)。替代地，信道反馈技术可以与MIMO系统 一起使用(例如，与TDD或频分复用(FDD)系统)以向发射机反馈信道信息。在低速率反 馈信道上实现预编码的一种方式是使用基于码书的预编码以与全信道反馈相比降低反馈 量。然而，即使当使用基于码书的技术来量化反馈信息时，来自多个接收机的反馈也可能造 成上行链路的瓶颈。具体地，允许所有用户反馈造成总的反馈率随着用户数目而线性增长， 向所有用户共享的(例如，如同3GPP LTE提议的)上行链路控制信道带来负担。
因此，需要一种有效的反馈调度方法以向发射机提供信道信息同时维持链路性能 的最小的损失。还需要一种改进的反馈控制系统，该反馈控制系统避免降低上行链路性能 并且减少了长反馈延时。另外，需要一种用于降低平均预编码器反馈率以减少上行链路性 能损失和反馈延时的系统和方法。常规处理和技术的进一步的局限性和缺点在参考附图和 下面的详细描述检查本申请的剩余部分之后对本领域技术人员将变得显而易见。


当结合下面的附图考虑下面的优选实施例的详细描述时，能够理解本发明并且获
得它的许多目的、特征和优点，在附图中 图1 (标示为现有技术)图示了无线通信系统。 图2图示了无线通信系统，其中使用调度模块来调整从多个接收机站到发射机站 的反馈。 图3图示了使用调度模块来控制来自多个接收机的反馈操作的发射机的框图。 图4图示了使用循环(round-robin)调度器的反馈控制操作。 图5图示了用于调度接收机反馈的第一示例流程方法。 图6图示了使用预定调度以同步反馈的反馈控制系统和异步反馈系统的仿真比 较。 图7图示了用于调度接收机反馈的第二示例流程方法。 图8图示了在使用基于度量的调度器的反馈控制系统中被调度用户的累积密度
5函数的曲线图。 图9图示了使用基于度量的调度器的反馈控制系统的反馈縮减因子的曲线图。
将理解，为了图示的简单和清楚，在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如， 为了提升和改善清楚性和理解，一些元件的尺寸相对于其它元件来说被放大了。进一步地， 在考虑适当之处，附图标记在各附图中重复以表示相应的或相似的元素。
具体实施例方式
描述了一种用于在多输入多输出(MIM0)系统中控制预编码器反馈中使用的反馈 控制系统和方法。在基站处的调度器定义了用户的标准/准则以通过控制哪个用户可以反 馈预编码权重以及可以发送多少反馈来约束或减少预编码器反馈率。通过在基站处生成和 广播反馈控制标准/准则，每个接收设备可以使用反馈控制标准/准则来确定反馈约束，使 得接收设备不会不必要地向基站反馈预编码信息。例如，每个接收设备可以评估反馈控制 标准/准则以确定接收设备是否要反馈预编码信息和/或可以发送多少反馈。在选择的实 施例中，使用预定的调度(例如循环)来调度反馈，该调度允许每个接收机/用户在预定的 时间或事件上提供预编码反馈。在其他实施例中，使用基于度量(例如比例公平和最大吞 吐量)调度器来调度反馈。通过从基站向用户分配反馈指示符(例如，预定的标准)来控制 反馈，有效地减少了总的反馈率。在操作中，基站确定反馈控制标准(诸如反馈阈值或反馈 调度)或准则(其中准则可以是用户特定的或针对用户子群的)，并且然后将该反馈控制标 准或准则广播到接收机/用户。在选择的实施例中，基站可以对每个阈值使用预定的度量 来生成并且发送多个阈值，其中一个阈值针对每个用户或用户组。在每个接收机处，反馈控 制标准用于控制和限制反馈信息(例如，预编码器系数或码书索引)在上行控制信道上到 基站的发送。例如，每个用户可以评估从基站接收到的反馈控制标准以确定是否有可能在 下行链路中调度用户。如果没有，则接收机可以避免准备和发送反馈所需要的处理。然而， 如果用户对所接收到的反馈控制准则的评估指示可能调度用户，则可以在接收机处执行所 需的反馈处理，使得接收机的MM0预编码器系数/索引可以被单独的或者是与由接收机估 计的信道质量指示符(CQI)信息相结合地反馈到基站。通过联合反馈CQI和预编码器系数 /索引，下行链路性能可以得到改善，因为在CQI信息和预编码器系数/索引信息的反馈之 间只有很小的延时或者没有延时。另外地或替代地，每个用户可以被配置成使用和/或修 改所接收到的反馈指示符(诸如反馈控制标准)以确定它自己对反馈预编码器系数/索引 信息和/或CQI信息的调度，尽管在这种情况下，必须提供独立的上行链路信道来支持这样 的反馈。在另一个实施例中，由基站广播的反馈阈值指示符可以用作用户发送预编码反馈 的触发器。 现在将参考附图详细描述本发明的各种说明性实施例。虽然在下面的描述中阐明 了各种细节，但是将理解可以不使用这些特定的细节来实施本发明，并且可以对在此描述 的本发明作出众多的特定于实现的决定，以达到设备设计者特定的目标，诸如符合工艺技 术或设计相关的约束，它们因实施例不同而变化。虽然这样的开发努力可能是复杂和耗时 的，但是对于得到本发明的益处的本领域的普通技术人员来说，它将是例行任务。例如，以 框图的形式示出了选择的方面，而并非细节，以便避免限制或模糊本发明。此外，这里提供 的详细描述的一些部分呈现为算法或对计算机存储器中的数据的操作。本领域技术人员使用这样的描述和表示来向本领域其它技术人员描述和传达他们工作的实质。下面将参考附 图详细描述本发明的各个说明性实施例。 图2图示了无线通信系统200，其中使用调度模块210来调整从多个接收机站 204. 1-204. m(例如，订户站)到发射机站202 (例如，基站)的反馈。发射机202包括用于 与接收机204. 1到204. m通信的一个或多个天线的阵列206，每个接收机包括具有用于与发 射机202通信的一个或多个天线的阵列208. 1。在操作中，在发射机202处的用于发送到接 收机204. 1的数据信号Si被信号处理器221. i转换成由向量Xi表示的发送信号。从发射 天线206发送的信号通过矩阵信道Hi传播并且被接收天线208. 1接收，其中它们被表示为 向量yi。对于从发射机202到第i个接收机204. l的MMO信道，信道由Hi表示，i g {1， 2， . . . ， m}。信道矩阵&可以被表示为表示在每个发射_接收天线对之间的传输信道的复 系数的b XN复项目矩阵，其中N表示发射机202天线的数目，并且b表示第i个接收机 204. 1的天线的数目。在接收机204. 1处，信号处理单元209. 1处理在k个天线上接收到 的L信号以获得数据信号Zi， Zi是发送数据Si的估计值。对所接收到的yi信号的处理可 以包括将yi信号和从码书201. 1中检索到的适当的组合向量信息207. 1相组合。
下行链路发送(发射机到接收机)的预编码可以通过使每个接收机204. 1在信道 估计信号处理单元209. 1中确定它的MMO信道矩阵&来实现，Hi指定了在发射机和第i 个接收机之间的传输信道的特征。例如，在MM0实现中，每个接收机204. l-m通过使用导 频估计或探测技术确定或估计信道矩阵&的系数来确定它的MIMO信道矩阵Hi。每个接收 机204. 1使用所估计的MMO信道矩阵或其它的信道相关的信息(可以是信道系数或信道 统计或它们的函数，例如预编码器、波束形成向量或调制顺序)来生成适合MMO信道矩阵 的预编码信息，诸如预编码和功率分配值。这可以通过使用信道相关的信息访问存储在接 收机码书201. 1中的预编码来器来完成。另外的并且取决于系统设计，每个接收机204. 1 确定自适应调制和编码所需的信道相关的信息。 不是反馈传输信道的整个向量或矩阵表示或者相关的预编码矩阵或预编码信息 (将需要大量的比特)，接收机204. 1使用码书201. 1来量化从所估计的信道矩阵信息生成 的并且发射机在控制信号发送到接收机中使用的预编码信息。接收机码书201. 1可以用 于存储可能的信道配置文件或矩阵&的索引集合以及相关联的预编码矩阵或预编码信息， 使得由信号处理单元209. 1生成的所估计的信道矩阵信息205. 1可以被码书选择器203. 1 使用以从有限的反馈码书201. 1中检索索引以及在反馈信道(例如，低速率反馈信道226) 上将所检索到的索引提供给发射机202。基于预编码索引的反馈，在发射机202处的解码 器222从码书220检索用于特定订户站204. 1的用于预编码发送信号(例如，Sl)的匹配 传输信道配置文件或相关的预编码信息224。这样，基于码书的反馈支持多种技术，包括但 不限于预编码、功率分配以及自适应调制和编码。虽然本描述主要针对执行用于下行链路 信号发送的预编码的示例，但是将理解，用于上行链路发送的预编码也可以通过使发射机 202确定或估计上行链路MMO信道矩阵信息并且使用该信息生成预编码索引来执行，该预 编码索引反馈到接收机204. 1以控制从接收机204. 1到发射机202的信号发送。当用于发 射和接收的信道矩阵不同时(例如，从第i个订户站的视角的HiT和Hj，例如在频分复用 (FDD)系统中，确定在两个方向上的信道增益和配置文件信息是有用的。
为了调整或控制从多个接收机204. 1-204. m到单个发射机202的反馈，在发射机
7度功能使用预编码信息和CQI来确定哪个用户正在它们的下行 链路中进行发送，诸如通过提供存储在调度模块210中的调度代码。调度模块还实现用于 生成反馈控制标准/准则的一个或多个算法， 一个或多个接收机使用该标准/准则来确定 接收机何时应当反馈预编码信息，诸如量化的预编码信息。例如，调度模块210可以用于实 现循环调度，由此将发送时隙分配给每个接收机204. 1。基于循环调度，发射机202生成并 且广播基于所估计的每个用户的往返行程时延的反馈同步信号，其中反馈同步信号指定由
每个用户在它所分配的时隙里发送它的预编码信息的反馈时刻和持续时间。在另一个示例 实现中，调度模块210实现基于度量的(例如比例公平和最大吞吐量)调度以选择用于下 行链路发送的用户，通过使发射机202估计所调度用户的度量分布来控制反馈，并且然后 使用该度量分布来确定反馈阈值，至少一个用户以预定的概率满足该反馈阈值。 一旦基于 度量的反馈阈值被分发到接收机204. 1-204. m，则每个接收机在满足了基于度量的反馈阈 值时提供反馈。实际上，所分发的反馈阈值/同步信号用作在每个接收机处的触发器以控 制和调整来自接收机204. 1-204. m的反馈，由此在任何给定时间减少了对接收机的总反馈 率。在其它的实施例中，用户/接收机可以修改该触发器以确定它的反馈调度。
在选择的实施例中，每个用户/接收机204. 1存储它的基于度量的反馈阈值，并且 还可以使用和/或更新基于度量的反馈阈值信息以由此调整关于是否以及何时反馈预编 码信息的决定。例如，发射机202可以用基于度量的反馈阈值的形式向所有接收机204. l-m 广播反馈指示符。在每个接收机204. 1处，信号处理模块209. 1可以被配置成使用和/或 修改所接收到的反馈指示符以确定它自己对反馈预编码器系数/索引信息和/或CQI信息 的调度。通过调度CQI和预编码器系数/索引的反馈一起发生，可以改善下行链路性能，因 为在CQI信息和预编码器系数/索引信息的反馈之间不存在延时。为了提供如何使用或修 改反馈指示符的示例，追踪或存储接收机的调度历史的接收机204. 1可以通过使用反馈指 示符确定接收机已被足够频繁的调度来确定不应当出现预编码反馈，因为这指示接收机不 太可能在下个调度周期再被调度。另一方面，如果调度历史指示很可能基于反馈指示符在 下个调度周期调度接收机204. l，则接收机执行预编码反馈和处理。这样，可以避免在接收 机204. 1处的不必要的反馈和反馈处理。出于同样原因，接收机204. 1可以评估所接收到 的反馈指示符以在确定接收机204. 1不太可能满足包含在指示符中的调度反馈阈值之后 避免不必要的反馈处理。另外或替代地，接收机204. 1可以修改或更新所接收到的反馈指 示符以避免不必要的反馈处理和/或调整将预编码器系数/索引信息和/或CQI信息反馈 给发射机202的时间。正将理解的，如果接收机204. 1正在调整发生反馈的时间，则必须提 供独立的上行链路信道以支持这样的反馈。 图3图示了无线通信MIMO系统300，其中发射机站302使用被实现为循环调度器 的反馈控制操作与多个接收机站304. l-3进行通信。如图所示，发射机站302包括用于与 接收机站304. 1-3通信的多个天线的阵列303，并且每个接收机站包括用于与发射机站302 通信的各个天线阵列305. 1-3。根据无线通信系统300的各种说明性实施例，发射机站302 包括码书312，该码书被访问以获得用于处理输入数据信号301的发送配置文件和/或预编 码信息，以最好地利用各个接收机站的现有信道条件。此外，如下文所述，每个接收机站包 括同样的码书306. i，该码书用于在反馈或前馈控制信道中有效地传输信息。为了控制来自 不同的接收机的反馈发生的时间，发射机302还包括调度模块310，调度模块310使用控制
8逻辑、软件指令、控制代码、硬件电路等来调度或控制来自接收机304. i的反馈操作。如在 此所描述的，使用有效地降低在任何给定时间从接收机304. i到发射机302的累积反馈率 的任何期望方法可以调度或控制来自接收机的反馈。不管在发射机302处使用什么方法调 度或控制接收机反馈，发射机302向各个接收机304. i前馈反馈控制信息作为调度或同步 信号320。根据前文，发射机站302和/或接收机站304. i包括处理器、由处理器执行的软 件和允许用于通信的处理和由发射机站302和每个接收机站304. i执行的任何其它功能的 其它硬件。 根据图4图示的调度接收机反馈的第一说明性实施例，由发射机402执行的反馈 控制操作使用循环调度器来控制来自多个接收机404的反馈操作。如图所示，发射机站402 通过首先计算反馈时延401的估计值向多个接收机站404分配连续的发送时隙406-408，该 估计值是信号(例如，同步信号320)发送到第一接收机(例如，接收机l)以及反馈信号返 回到发射机402的往返行程时延。然后，发射机402使用下行链路控制信道向接收机404 广播反馈同步信号403，反馈同步信号403指示用于每个接收机的反馈时刻和持续时间。基 于所接收到的同步信号，每个接收机只在该接收机相应的时隙发回预编码器信息。通过这 个方法，发射机402准备在第一时隙406期间接收接收机1的预编码反馈信息，准备在第二 时隙407期间接收接收机2的预编码反馈信息，准备在第三时隙408期间接收接收机3的 预编码反馈信息。与所有接收机可以在任何时间反馈预编码信息的异步反馈方案相比，通 过使每个接收机以预定的顺序并且只在调度的时隙提供反馈，降低了在任何给定时间从接 收机404到发射机402的累积反馈率。 也可以参考图5来说明本发明选择的实施例，图5图示了在基站处使用循环调度 器向多个用户顺序分配发送时隙来调度接收机反馈的简化处理流程500。如将理 解的，循环 调度可以用各种通信系统配置来实现。例如，在图3中图示的无线通信MIM0系统300可以 在调度模块310中提供循环调度功能。 如图5中所示，在步骤502基站估计每个用户的往返行程时延。在步骤504，基于 所计算的往返行程时延，基站计算所有用户的反馈同步信号，并且使用下行链路控制信道 向所有用户广播反馈同步信号。反馈同步信号可以指定接收机反馈的任何期望顺序或次 序，例如，指定他们调度的下行链路发送要遵循的用户的反馈顺序。发送到每个用户的反馈 同步信号指示该用户的反馈时刻和持续时间，使得每个用户被分配指定时隙以反馈预编码 信息。 一旦接收和处理了用户的同步信号，则用户只在所分配的时隙中发回它的预编码信 息(步骤506)。 接下来，使用蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真来评估调度反馈系统的性能以证明在 分配的时隙期间调度反馈的有效性。特别地，图6比较了使用预定调度的反馈控制系统和 异步反馈系统的BER和SNR的曲线，在该异步反馈系统中，由于基站不同步来自用户的反 馈，所以每个用户连续的反馈预编码信息。在该仿真中，BER和SNR曲线是针对在4X2MIMO 信道上与以步行速度(例如，3km/h)移动的两个用户通信的发射机进行的仿真，其中每个 用户的发送时间是IO个子帧。如该仿真所显示的，同步的或调度的反馈系统可以获得具有 比利用异步反馈系统达到同样或类似的目标比特错误率(BER)性能所需的更低的反馈率 的目标BER。例如，曲线601图示了 . 24kb/s的异步反馈率的BER和SNR曲线，曲线602图 示了 . 48kb/s的异步反馈率的BER和SNR曲线，曲线603图示了 . 72kb/s的异步反馈率的BER和SNR曲线。如曲线604，该曲线图示了 1. 2kb/s的异步反馈率的BER和SNR曲线，并 且还图示了 . 24kb/s的同步反馈率的BER和SNR曲线。如这些曲线所证明的，对于类似的 性能，同步的情况比异步的情况需要的反馈率更小，并且对于类似的反馈率，同步的情况胜 过异步的情况。尽管为了处理不同的条件(例如，接收机以更高的速度移动)可以进行类 似的仿真，但是同步的情况再次使用更小的反馈率来提供类似的性能，或者在相同的反馈 率下在其他方面胜于异步的情况。 根据本发明的各种替代实施例，图7图示了用于使用基于度量的调度器在基站处 调度接收机反馈以使用与每个接收机相关联的度量值选择哪个接收机提供预编码反馈的 简化流程700。在示例实现中，通过计算反馈阈值信息并将反馈阈值信息分发到使用阈值信 息来控制是否以及何时发生预编码反馈的多个用户，在基站处实现基于度量的调度。如将 理解的，基于度量的调度可以用各种通信系统配置来实现。例如，在图3中图示的无线通信 MMO系统300可以在调度模块310中提供基于度量的调度功能。 如图7所示，在一个实施例中，在基于度量的调度方法中的准备步骤是基站估计 每个用户的度量分布(步骤702)。尽管可以使用任何期望的性能度量，但是性能度量的示 例包括但不限于调度公平索引、信道容量、信道弗洛比尼(Frobenius)范数、信道质量指示 符、CINR(载波干扰噪声比)和/或SINR(信号干扰噪声比)。基于所计算的度量分布，基 站计算所有用户的反馈阈值信息(步骤704)。在选择的实施例中，基站使用度量分布来 确定反馈阈值或算法，通过该反馈阈值或算法，至少一个用户将以所需的或预定的概率满 足该阈值。然后，使用前馈或下行链路控制信道将所计算的反馈阈值信息广播到所有用户 (步骤706)。反馈阈值信息指定用户将反馈预编码信息的条件。 一旦接收以及处理了用户 的反馈阈值信息，则用户根据由反馈阈值信息指定的控制参数发回它的预编码信息(步骤 708)。这样，只有满足反馈阈值的用户通过共享上行链道控制信道发回预编码信息(例如， 预编码器系数或预编码码书索引。) 可以参考图3中图示的示例MMO通信系统300来提供基于度量的调度方法的说 明性实施例，在图3中，基站/发射机302具有四个发射天线303，并且每个用户/接收机 304. i具有两个接收天线305. i，使得每个用户的MMO信道是具有独立同分布(i. i. d.)瑞 利衰退的4X2的MIMO信道，并且假定不同用户的信道均衡分布。在这个示例中，调度模块 310使用信道弗洛比尼范数作为调度反馈的度量，使得在时间间隔中具有最大信道弗洛比 尼范数的用户在该时间间隔中被调度用于反馈发送。这可以通过使用调度用户的最大信道 弗洛比尼范数的累积密度函数(CDF)(诸如图8中示出的)计算反馈阈值来完成。特别的， 图8示出单个调度用户(曲线81)、十个调度用户(曲线82) 、二十个调度用户(曲线83)、 四十个调度用户(曲线84)、六十个调度用户(曲线85)、八十个调度用户(曲线86)和一百 个调度用户(曲线87)的最大信道弗洛比尼范数的CDF曲线80。从所图示的曲线中，对于 至少一个用户将满足反馈阈值的要求概率是95%的具有二十个用户(曲线83)的系统，调 度器确定反馈阈值是大约为6的最大信道弗洛比尼范数(如附图标记88所示)。
为了证明基于度量的调度如何可以用于降低预编码反馈率，图9图示了使用基于 度量的调度器的反馈控制系统的反馈縮减因子的曲线。如这里使用的，反馈縮减因子是(a) 当使用基于度量的调度技术时的平均预编码器反馈率和(b)在所有用户连续反馈预编码 器信息的常规异步情况下的平均预编码器反馈率之比。图9示出了针对用户数目的反馈縮减因子91，其中信道弗洛比尼范数是用于计算反馈縮减因子的调度度量。如曲线91所示， 即使对于仅仅十个用户也观察到明显的反馈縮减，并且縮减因子随着用户的数目增长而增 长。 现在应当理解的是，已经提供了一种用于控制在MMO通信系统中预编码信息的 反馈的方法和系统，其中发送设备通过相应的多个传输信道与多个接收设备进行通信。如 所公开的，在发送设备处生成每个接收设备的反馈控制信息以控制来自接收设备的预编码 信息的反馈，使得接收设备不会不必要地向发送设备反馈预编码信息。然后，向接收设备发 送或广播反馈控制信息，其中每个接收设备根据分配用于每个接收设备的反馈控制信息向 发送设备反馈预编码信息。基于反馈控制信息，每个接收设备可以确定反馈约束，使得接收 设备不会不必要地向发送设备反馈预编码信息。例如，每个接收设备可以评估反馈控制信 息以确定是否要由接收设备反馈预编码信息和/或可以发送多少反馈。这样，每个接收设 备使用反馈控制信息来调度预编码信息的反馈，诸如表示指定预编码参数、功率分配参数 或自适应调制和编码参数的配置文件的信息。在选择的实施例中，反馈控制信息定义了指 定每个接收设备向发送设备反馈预编码信息的时隙的调度。可以通过估计多个接收设备中 的每一个的往返行程时延来定义该调度，并且然后使用每个接收设备的往返行程时延来计 算每个接收设备的反馈时刻和持续时间，其中该反馈时刻和持续时间指定每个接收设备要 向发送设备反馈预编码信息的时隙。在这种情况下，可以通过在下行链路控制信道上向每 个接收设备发送同步信号来向接收设备广播反馈控制信号，其中该同步信号指定用于所述 接收设备的时隙。在其它的实施例中，反馈控制信息定义了反馈阈值，该反馈阈值指定每个 接收设备处在预编码信息可以被反馈到发送设备之前必须满足的度量值。该度量值(例 如，调度公平索引、信道容量、信道弗洛比尼范数、信道质量指示符、CINR值或SINR值)可 以通过估计多个接收设备的度量分布并且从该度量分布计算反馈阈值来生成，其中该反馈 阈值指定度量值。这样，至少一个具有满足或超过反馈阈值的度量值的接收设备可以向发 送设备反馈预编码信息。在各种实施例中，来自多个接收设备中的每一个的预编码信息或 信道质量指示符信息都在发送设备处被接收，其中每个接收设备根据所述接收设备的反馈 控制信息来一起反馈预编码信息和信道质量指示符信息。 在另一个形式中，提供了一种用于控制在MMO通信系统中的预编码信息的反馈 的方法和系统，在该MIM0通信系统中，基站通过相应的多个传输信道与多个用户装置设备 进行通信。如所公开的，第一个用户装置设备从基站接收反馈控制信息，其中基站生成反馈 控制信息以控制来自用户装置设备的预编码信息的反馈，使得用户装置设备不会不必要地 向基站反馈预编码信息。根据在第一用户装置设备处接收到的反馈控制信息，预编码信息 (诸如表示指定预编码参数、功率分配参数或自适应调制和编码参数的配置文件的信息) 由第一用户装置设备反馈到基站。例如，第一用户装置设备可以评估反馈控制信息以确定 预编码信息是否要被第一用户装置设备反馈和/或确定发送多少反馈。在选择的实施例 中，反馈控制信息定义了指定第一用户装置设备向基站反馈预编码信息的时隙的调度。可 以通过第一用户装置设备的反馈时刻和持续时间来定义该调度，其中反馈时刻和持续时间 指定了第一用户装置设备向基站反馈预编码信息的时隙。在这种情况下，可以通过在下行 链路控制信道上向第一用户装置设备发送同步信号来向第一用户装置设备广播反馈控制 信息，其中该同步信号指定用于第一用户装置设备的时隙。在其它实施例中，反馈控制信息
11定义了反馈阈值，该反馈阈值指定在第一用户装置设备可以向基站反馈预编码信息之前必 须满足的度量值。该度量值(例如，调度公平索引、信道容量、信道弗洛比尼范数、信道质量 指示符、CINR值或SINR值)可以通过估计多个用户装置设备的度量分布并且从该度量分 布计算反馈阈值来生成，其中该反馈阈值指定度量值。这样，至少一个具有满足或超过反馈 阈值的度量值的用户装置设备可以向基站反馈预编码信息。在各种实施例中，来自第一用 户装置设备的预编码信息和信道质量指示符信息都在基站处被接收，其中第一用户装置设 备根据第一用户装置设备的反馈控制信息来一起反馈预编码信息或信道质量指示符信息。 如所公开的，反馈控制信息可以用作第一用户装置设备处的触发器以控制和调整来自第一 用户装置设备的反馈。此外，反馈控制信息可以通过跟踪第一用户装置设备的调度历史来 评估，以确定第一用户装置设备是否已经被频繁的调度，使得在后续调度周期中不会不必 要地反馈预编码信息。替代地，可以跟踪调度历史以确定第一用户装置设备是否没有被频 繁的调度，使得在后续调度周期中应当调度预编码信息。 在又一个形式中，提供了一种用于在无线通信系统中使用的基站。该基站包括可 操作用于定义一个或多个调度准则的调度逻辑，该调度准则用于在多个用户设备中的每一 个处调度预编码信息的反馈使得每个用户设备在一个或多个调度准则的控制下反馈预编 码信息。例如，每个用户设备可以评估一个或多个调度准则以确定是否由用户设备反馈预 编码信息和/或确定要发送多少反馈。在选择的实施例中，调度逻辑可操作用于将发送时 隙顺序分配到多个用户设备中的每一个，从而由每个用户设备定义用于预编码信息的反馈 的预定调度。在其他实施例中，调度逻辑可操作用于估计多个用户设备的度量分布并且从 该度量分布确定反馈阈值，使得至少一个用户设备具有满足该反馈阈值的预定概率。在其 他实施例中，调度逻辑可操作用于估计多个用户设备的度量分布并且从该度量分布确定多 个反馈阈值，其中将每个阈值分配给一个或多个用户设备。此外，基站包括可操作用于使用 下行链路信道向多个用户设备广播一个或多个调度准则的发送逻辑。 这里示出和描述的用于在有限反馈MIMO系统中调度和控制预编码反馈的方法和 系统可以被实现在存储在计算机可读介质上并且在通用或专用计算机上作为用于执行特 定任务的计算机程序而执行的软件中。对于硬件实现，用于在发射机处(例如，编码和调制 数据、预编码已调制的信号、预处理该预编码的信号、生成反馈调度信息等)和/或接收机 处(例如，恢复发送信号、解调和解码恢复的信号，反馈预编码信息等)执行各种信号处理 步骤的元件可以被实现在一个或多个专用集成电路(ASICs)、数字信号处理器(DSPs)、数 字信号处理设备(DSPDs)、可编程逻辑设备(PLDs)、现场可编程门阵列(FPGAs)、处理器、控 制器、微控制器、微处理器、设计成执行这里描述的功能的其它电子单元或它们的组合中。 另外或替代地，可以使用软件实现，由此在发射机和接收机中的每个处的一些或所有信号 处理步骤可以利用执行这里描述的功能的模块(例如，程序、函数等等)来实现。将理解的 是，将功能分成模块是为说明性目的，并且替代实施例可以将多个软件模块的功能合并成 单个模块或可以施加模块功能的替代分解。在任何软件实现中，软件代码可以由处理器或 控制器来执行，并且代码和任何底层或已处理数据存储在任何机器可读或计算机可读存储 介质中，诸如板上或外部存储单元。 虽然在这里公开的所描述的示例性实施例针对各种MM0预编码反馈系统和使用 该系统的方法，但是本发明不一定局限于这里说明的示例实施例。例如，这里公开的MIM0预编码反馈系统和方法的各种实施例可以与多种专有或无线通信标准结合实现，诸如IEEE
802. 16e、3GPP-LTE、 DVB和其它多用户MM0系统。因此，上面公开的特定的实施例只是说
明性的，并且不应当视为对本发明的限制，因为本发明可以以由受益于这里的教导的本领
域技术人员来说显然不同却等效的方式来修改和实施。因此，前述描述不意于将本发明限
制成所阐述的特定形式，相反，意在覆盖可以包括在由权利要求所限定的本发明的精神和
范围之内的这样的替代、修改和等同物，使得本领域技术人员应当理解，在不背离以其最广
义形式的本发明的精神和范围的情况下，他们可以作出各种变化、替换和更换。 以上针对具体实施例已经描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，益处、
其它优点和问题的解决方案、以及可能导致任何益处、其它优点或解决方案出现或变得更
显著的任何元素(多个)不应当被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的
特征或元素。如这里所使用的，术语"包括"、"包含"或其任何其它变形意于覆盖非排他性
包括，使得包括元素列表的处理、方法、物品或装置不只是包括那些元素，而是可以包括没
有明确列出的或是这样的处理、方法、物品或装置固有的其它要素。
权利要求
一种用于在包括发送设备和多个接收设备的MIMO通信系统中控制预编码信息的反馈的方法，其中，所述发送设备通过各个传输信道与每个接收设备进行通信，所述方法包括在所述发送设备处生成每个接收设备的反馈控制信息以控制来自所述多个接收设备的预编码信息的反馈，使得所述多个接收设备不会不必要地向所述发送设备反馈预编码信息；向所述多个接收设备发送反馈控制信息；以及在所述发送设备处接收来自所述多个接收设备中的一个或多个的预编码信息，其中，每个接收设备评估所述反馈控制信息以确定反馈约束。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述反馈控制信息包括指定每个接收设备向所 述发送设备反馈预编码信息的时隙的调度。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，生成反馈控制信息包括 估计所述多个接收设备中的每一个的往返行程时延，以及使用每个接收设备的往返行程时延来计算每个接收设备的反馈时刻和持续时间，其 中，所述反馈时刻和持续时间指定时隙，在该时隙期间每个接收设备要将预编码信息反馈 到所述发送设备。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中，发送反馈控制信息包括通过下行链路控制信道 将同步信号发送到每个接收设备，其中，所述同步信号指定所述接收设备的时隙。
5. 根据权利要求6所述的方法，其中，生成反馈控制信息包括估计所述多个接收设备的度量分布，以及从所述度量分布计算所述反馈阈值，其中，所述反馈阈值指定至少一个接收设备以预 定的概率满足的度量值，使得具有满足或超过所述反馈阈值的度量值的任何接收设备可以 将预编码信息反馈到所述发送设备。
6. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述度量值包括调度公平索引、信道容量、信道 弗洛比尼范数、信道质量指示符、CINR值或SINR值。
7. —种用于在无线LTE通信系统中使用的基站，包括调度逻辑，所述调度逻辑可操作用于定义一个或多个调度准则，所述一个或多个调度 准则用于在多个用户设备中的每一个处调度预编码信息的反馈，使得每个用户设备评估所 述一个或多个调度准则以确定预编码信息是否要被所述用户设备反馈并且确定要发送多 少反馈；以及发送逻辑，所述发送逻辑可操作用于使用下行链路信道来将所述一个或多个调度准则 发送到所述多个用户设备。
8. 根据权利要求7所述的基站，其中，所述调度逻辑可操作用于将发送时隙顺序分配 到所述多个用户设备中的每一个，从而由每个用户设备定义对预编码信息的反馈的预定调 度。
9. 根据权利要求7所述的基站，其中，所述调度逻辑可操作用于估计所述多个用户设 备的度量分布并且从所述度量分布确定反馈阈值，使得至少一个用户设备具有符合所述反 馈阈值的预定概率。
10. 根据权利要求7所述的基站，其中，所述调度逻辑可操作用于估计所述多个用户设备的度量分布并且从所述度量分布确定多个反馈阈值，其中，每个阈值被分配给一个或多 个用户设备。
全文摘要
在闭环无线通信系统(200)中，提供了一种基于码书的反馈(201.1)控制机制，其中调度来自多个接收机(304.1-304.3)中的每一个的反馈以控制反馈，使得接收设备不会不必要地向发送设备反馈预编码信息(302)。通过建立和分发调度(310)以控制每个接收机反馈预编码信息(201.1)的时间，或者通过建立和分发在允许反馈前必须满足的基于度量的反馈阈值(704，706)，可以控制反馈。
文档编号H04B7/04GK101785209SQ200880101860
公开日2010年7月21日 申请日期2008年7月2日 优先权日2007年8月3日
发明者雅耶斯·H·科泰克, 黄凯宾 申请人:飞思卡尔半导体公司