频谱共享无线系统的制作方法

频谱共享无线系统
1.相关申请的交叉引用
2.本文件要求2020年6月15日提交的美国临时申请号为62/705,182的优先权和权益，其公开内容在此以引用的方式整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及无线通信。


背景技术：

4.由于无线用户设备的数量和这些设备可以产生或消费的无线数据量迅速增长，因此当前的无线通信网络迅速地用尽带宽以适应数据流量的这种高增长，并且向用户提供高质量的服务。
5.电信行业正在做出各种努力以提出能够赶得上对无线设备和网络的性能需求的下一代无线技术。很多这样的行动涉及大量用户设备可以由网络服务的情形。


技术实现要素：

6.本文件公开了对在多个用户设备之间共享频谱(例如，时间和频率资源)的无线系统的实施例有用的技术。
7.在一个示例方面，公开了一种用于无线通信的系统。所述系统包括：网络站；以及多个用户设备，其中使用由网络站动态计算的空间用户设备分离，在下行链路和/或上行链路中，在多个用户设备之间共享在相同时间和频率资源上的数据传输，并且其中所述网络站基于上行链路信道测量导出空间用户设备分离。
8.在另一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法由包括网络站和多个用户设备的无线系统中的网络站实现，所述方法包括：通过经由第一预编码器和预补偿级进行处理来从网络站向至少一个用户设备发射传输符号，其中所述预补偿级被选择为使得在所述至少一个用户设备处可接收的传输符号看起来好像所述传输符号是由不同于第一预编码器的第二预编码器处理的。
9.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法包括：由第一无线设备确定用于对传输进行预编码的特定于第二无线设备的第一预编码器，其中第一预编码器被确定为在特定角扇区与第二预编码器相匹配，并且其中第一预编码器是基于从第二无线设备到第一无线设备的传输的信道测量确定的。
10.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法包括：确定特定于用户设备的预编码器，以应用于从网络站到用户设备的信号传输；以及通过利用特定于用户设备的预编码器进行预编码来向用户设备发射数据符号流，其中所述特定于用户设备的预编码器对于用户设备是未知的，并且其中所述符号流没有用于接收器侧信道均衡的参考信号。
11.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法包括：由网络站基于对在上行链路信道上所接收的一个或多个上行链路信号进行的测量来确定第一预编码器；通过
按比例因子对第一预编码器执行缩放操作来确定第二预编码器；以及使用第二预解码器在下行链路信道上执行下行链路传输，其中下行链路信道和上行链路信道是频分双工的。
12.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法包括：由在频分双工无线系统中操作的网络站基于对在上行链路信道上从用户设备接收的上行链路信号进行的测量来确定空间协方差矩阵；以及通过使用与空间协方差矩阵的缩放版本相对应的预编码器进行预编码来在下行链路信道上执行下行链路传输。
13.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法包括：基于从多个用户设备接收的传输来确定与所述多个用户设备相对应的到达角(aoa)；基于所述多个用户设备的aoa，将所述多个用户设备分组为设备组；以及调度无线系统中的后续传输，使得相同的时间和频率资源用于去往或来自同一组中的用户设备的传输，其中去往或来自所述多个用户设备的后续传输使用完全基于从所述多个用户设备接收的传输而确定的预编码器或后编码器。
14.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法由无线系统的网络站实现，所述包括：从多个用户设备接收包括上行链路传输的信号，其中所述上行链路传输共享相同的时间和频率资源元素；以及通过将特定于用户设备的后编码器动态地应用于经接收信号，将经接收信号分割成并行的独立数据流，其中所述特定于用户设备的后编码器是角度滤波器，所述角度滤波器是完全根据上行链路测量而确定的并且被设计为对每个并行独立数据流中的期望用户传输进行角度滤波并拒绝其他干扰传输。
15.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法由无线系统的网络站实现，包括：对与多个用户设备相对应的并行独立数据流应用特定于用户设备的预编码器；组合所述应用的结果以生成用于通过共享相同的时间和频率资源而实现的传输的信号；以及在下行链路信道上向多个用户设备发射信号，其中所述特定于用户设备的预编码器是角度滤波器，所述角度滤波器是完全根据上行链路测量而确定的并且被设计为最小化对其他用户的干扰。
16.在又一个示例方面，公开了一种无线通信方法。所述方法包括：由网络站确定预编码，以用于去往网络站的无线覆盖区域中的多个用户设备的传输，其中去往所述多个用户设备的传输包括多载波调制方案的使用，并且其中针对每个用户设备，对应的预编码在多载波调制方案的所有载波上是相同的；以及通过根据所述预编码进行处理来生成用于去往所述多个用户设备中的一者或多者的传输的一个或多个传输波形。
17.在又一个示例方面，公开了一种实现上述方法的无线通信装置。
18.在又一个示例方面，所述方法可以体现为处理器可执行代码，并且可以存储在计算机可读程序介质上。
19.本文件中描述这些以及其他特征。
附图说明
20.本文中描述的附图用来提供进一步理解并且构成本技术的一部分。附图的示例实施例和图示用来说明本技术而不是限制其范围。
21.图1a示出了移动无线网络的示例。
22.图1b示出了固定无线接入网络的示例。
23.图1c示出了固定无线接入网络的另一示例。
24.图1d示出了简化的无线网络的示例。
25.图2示出了包括具有l个天线的基站和多个用户的无线系统的示例。
26.图3示出了可以用来计算二阶统计以用于训练的子帧结构的示例。
27.图4示出了用于信道估计的预测训练的示例。
28.图5示出了用于信道估计的预测的示例。
29.图6示出了具有互易性的无线信道的示例。
30.图7是fdd系统中的预测设置的示例的框图。
31.图8示出了通信网络中的使用预编码的示例传输图案。
32.图9示出了公共预编码器的示例。
33.图10示出了用户特定的预编码器的示例。
34.图11a和图11b分别示出了共享下行链路和上行链路物理信道的示例的表格表示。
35.图12示出了二维调度的示例。
36.图13示出了预补偿操作的示例。
37.图14是示出网络侧设备的示例的框图。
38.图15a和图15b分别示出了具有比例因子0.5和2.0的缩放操作的示例。
39.图16示出了双极化链路示例。
40.图17示出了具有两个天线阵列的示例，每个天线阵列具有l个双极化天线。
41.图18至图26是无线通信的示例方法的流程图。
42.图27示出了无线收发器装置的示例。
具体实施方式
43.为了使本公开的目的、技术解决方案和优点更明显，下文参考附图详细地描述各种实施例。除非另外指明，否则本文件的实施例和实施例中的特征可以彼此组合。
44.章节标题用于本文件，包括附录，以提高描述的可读性并且绝不将讨论仅限于相应的章节。术语“集线器”和用户设备/装置用于指代传输的发射侧装置和接收侧装置，并且各自可以采取基站、中继节点、接入点、小型小区接入点、用户设备等形式。
45.在描述中，固定无线接入(fwa)系统的示例仅用于说明目的，并且所公开的技术可以应用于其他无线网络。
46.尽管这里的一些描述将具有正交时频空间(otfs)的fwa系统称为调制/多路接入格式，但所开发的技术也适合于其他调制/多路接入格式，特别是正交频分复用(ofdm)或ofdm接入(ofdma)。
47.1.简介
48.蜂窝无线服务提供商已经开始规划和开发下一代网络以支持部署更高带宽的用户设备的更密集部署。此外，对无线连接日益增长的依赖提高了用户对各处无线连接的服务质量和无缝可用性的期待。
49.云无线电接入网络(c-ran)是基于集中式云的接入网络向无线终端提供无线连接的网络架构的一个示例。然而，c-ran部署依赖于光纤基础设施的昂贵部署以将基站彼此连接并与中心网络控制器连接。此外，这种架构需要规划，并且部署可能因铺设光纤所需的劳
动力和资源而相对较慢。因此，c-ran和类似的解决方案是昂贵的，并且无法快速地部署(或拆卸)来满足无线服务的短期需求增加。此外，当这种部署达到其最大容量时，在不显著改变现有的基础设施的情况下，增量部署通常是不可能的。
50.本文件中描述的技术可以用来在无线网络实施例中克服此类问题。在一个示例方面，可以使用短程的高速毫米波链路来部署网络节点。这种装置具有最小的占用空间和功率要求，并且可以快速地部署和拆卸来满足无线服务的时间和地理特定的需求。
51.在另一个有益方面，本技术可以用来部署在基站或网络节点之间提供短链路的网络，从而在无线网络中提供经减少的时延、抖动和前传流量加载。
52.在另一个有益方面，所公开的技术可以用来管理软切换，由此用户设备(ue)和n个邻近的基站(通常，n＝3)构成协作多点(comp)服务区。
53.在另一个有益方面，实施例可以得益于增加的网络性能而无需对塔上的现有天线进行任何改变或替换，例如，不需要设置新的毫米波链路或计算平台。本发明人的粗略计算已经表明，实施例有可能增加至少两倍的网络容量并改善至少5db的信号干扰噪声比(sinr)。
54.所公开的分布式comp技术的一些实施例可以用于使用联合处理群集中的所有塔的所有三个扇区的计算机平台来解决小区内和小区间干扰，或替代性地解决扇区间干扰和小区边缘弱覆盖。一个优点在于，物理前端(例如，塔上的天线)可能不需要改变，但是技术可以被体现为用于提升性能。
55.如本文件中进一步描述，在一些实施例中，分布式comp可以包括小区塔组，其中所有的小区塔都携带远程无线电报头(rrh)的功能，而它们中的一者携带用于群集的计算并且连接到用于tcp/ip流量的网络。换句话说，不需要到网络的前传。可以使用本文件中描述的技术中的一者来执行群集形成。群集具有共享资源管理和负载平衡的优势。
56.所公开的技术的实施例可以在示例系统中实现，如图1a、图1b、图1c和图1d所示。
57.图1a示出了移动无线网络100的示例。在这个简化图中，由网络侧节点104向无线终端102提供无线连接。无线终端102可以是例如智能电话、平板电脑、物联网(iot)设备、智能手表等。网络节点104可以是建立并操作无线通信的小区的基站。无线终端102与节点104之间的通信信道可以包括易于使去往和来自无线终端102的信号传输失真的反射器，诸如建筑物、树、移动物体(诸如车辆)。在操作期间，无线终端102可以移动远离节点104并且可能必须移交给另一个网络节点(图中未明确地示出)或与其共享连接。在一些情况下，网络节点104可以与其他节点协作地操作以向无线终端102提供多点发射/接收，使得无线终端102的移动性不会妨碍与无线服务的连接。
58.图1b示出了固定无线接入系统130的示例。包括传输设施(诸如小区塔)的集线器102被配置为向多个位置104发送传输和从所述多个位置接收传输。例如，位置可以是用户房屋或办公楼。如贯穿本文件所描述，当与传统的固定接入技术比较时，所公开的实施例可以实现极高小区容量的固定无线接入。在实施方式中，本文所公开的一些技术可以体现在集线器102处或在位于位置104的收发器装置处。
59.图1c示出了固定接入无线通信系统160的又一种配置，其中使用跃点来接近用户。例如，一个小区塔可以从另一个小区塔进行发射/接收，然后将在起源小区塔与用户之间中继传输，因此扩展固定无线接入系统的范围。回程可以将传输塔102与聚合路由器连接。例
如，在一种配置中，可以使用10gbps光纤连接在集线器处的基站与光纤集线器聚合路由器之间馈送数据。在一个有利方面，通过使用集线器/家庭接入点(ap)配置作为发射点，无需为难以到达的区域改变任何网络带宽特性就可以实现这种技术的部署。在实施方式中，本文所公开的一些技术可以体现在宏观塔102处或在位于其他位置的收发器装置处。
60.图1d示出了简化的无线网络，以突出所公开的技术的某些方面。发射器向无线网络中的接收器发射无线信号。网络中的一些传输被不同地称为下行链路或下游传输，网络侧节点(诸如基站)充当无线信号的发射器，并且一个或多个用户设备充当这些无线信号的接收器。对于一些其他传输，如图1d中所描绘，传输方向可以发生逆转。这样的传输通常被称为上行链路或上游传输。对于这样的传输，一个或多个用户设备充当无线信号的发射器，并且网络侧节点(诸如基站)充当这些信号的接收器(如图1d中所描绘)。网络中的其他类型的传输可以包括设备到设备的传输，有时称为直接或旁带传输。虽然为了方便起见，本文件主要使用术语“下行链路”和“上行链路”，但类似的技术也可用于在两个方向上执行传输的其他情形——例如，由无线设备接收的呼入或传入传输以及由无线设备发射的外呼或传出传输。例如，下行链路传输可以是对于用户设备的呼入传输，而对于网络设备的外呼传输。类似地，上行链路传输可以是对于网络设备的呼入传输，来自无线设备的外呼传输。因此，对于一些实施例，还可以使用诸如“呼入”和“外呼”传输的术语来描述所公开的技术，而不将任何3gpp特定或其他无线协议特定的含义引入到术语“上行链路”和“下行链路”。
61.在一些实施例中，基站具有l个物理天线。这些天线可以布置为线性天线阵列或任何其他配置。空间预编码器(或简称为预编码器)是l个元素的复数矢量，为不同天线的发射/接收信号提供不同的权重，从而在空间上成形为所得到的信号的波前。空间成形(或预编码)与时间和频率维度正交。这意味着，对于不同的频率和时间资源，可以应用不同的预编码器。章节6中对此作了进一步详细说明。
62.在频分复用(fdm)网络中，去往基站的传输和来自基站的传输可以占用不同的频带(每个频带可以占用连续或不连续的频谱)。在时分复用(tdm)网络中，去往基站的传输和来自基站的传输占用相同的频带，但使用tdm机制(诸如基于时隙的传输)在时域中分离。其他类型的复用也是可能的(例如，码分复用、正交时间频率空间(otfs)复用、空间复用等)。一般来说，各种复用方案可以彼此组合。例如，在空间复用系统中，可以使用两个端点(例如，用户设备和网络站(诸如基站))之间的方向或方位差来将去往和来自两个不同用户设备的传输彼此隔离。
63.所公开的技术的实施例提供对无线网络和装备的操作的各种改善，包括：
64.1)基于在有限频带和短时间段上的瞬时测量，在相同频带或不同的相邻频带上进行准确的信道预测，如在章节2中所描述。
65.2)使用预测的信道状态信息。例如，章节2描述了用于在不同时间实例、频率和空间位置预测信道的某些技术，并且章节3至5描述了用于互易校准和估计的某些技术。
66.3)使用相同的时间和频率资源以支持去往多个设备的多个信息流的传输，如章节6中所描述。
67.2.otfs系统的信道估计
68.本章节概述otfs系统的信道估计，并且特别是针对大量用户的信道估计和调度的方面。在图2中示出了具有多天线基站和多个用户天线的无线系统。从用户天线到基站天线
中的一者(反之亦然)的每次传输都经历不同的信道响应(假设天线在物理上足够分开)。为了高效通信，基站借助于预编码来改善用户的接收信号干扰噪声比(sinr)。然而，为了预编码，基站需要在传输时间期间对去往用户的下行链路信道进行准确估计。
69.在一些实施例中，并且当信道不是静态的时且当用户的数量极大时，这种预编码系统的一些挑战包括：
[0070]-准确且高效地估计所有需要的信道
[0071]-在下行链路传输时间期间预测信道的变化。
[0072]
假设少量用户和静态信道的系统中的典型解决方案是让每个用户从其每一个天线发射已知的导频符号(参考信号)。这些导频由所有的基站天线接收并用来估计信道。重要的是，这些导频符号不经历显著的干扰，使得信道估计质量高。由于这个原因，它们通常以与其他传输正交的方式同时发送。由不同的方法来以正交(或几乎正交)方式打包多个导频，但这些方法通常受可以打包在一起(取决于信道条件)而不会对彼此造成显著干扰的导频数量限制。因此，当用户天线的数量高且信道不是静态的时，很难具有高效的系统。上行链路导频所需的传输资源量可能会占用相当大量的系统容量或甚至使得其不可实施。对于信道的预测，通常假设信道是完全静态的并且在从被估计的时间开始到下行链路传输结束都不会改变。这种假设通常致使非静态信道显著退化。
[0073]
假设下行链路和上行链路信道是互易的，并且在校准之后，有可能补偿上行链路-下行链路和下行链路-上行链路信道响应的差异。在章节2中进一步讨论使用互易性的校准过程的一些示例实施例。
[0074]
所公开的技术的实施例包括一种用于将多个非正交导频打包和分离的系统和方法，以及一种用于信道预测的方法。在这种系统中，与其他通常使用的方法相比，有可能将相当更大量的导频打包在一起，因此允许准确地预测信道来进行预编码。
[0075]
2.1二阶训练统计
[0076]
系统包括初步训练步骤，其中所有用户向基站发送上行链路正交导频。尽管这些导频是正交的，但它们可以以极低的速率发送(诸如每秒一个)并且因此不会使系统过载太多。基站接收这些导频的多个n
sos
这样的传输，并且使用它们来计算每个信道的二阶统计(协方差)。
[0077]
图3示出了这种系统的示例，其中长度1毫秒的子帧由下行链路部分(dl)、保护时段(gp)和上行链路部分(ul)组成。上行链路部分中的一些专用于正交导频(op)和非正交导频(nop)。每个特定用户被调度为在这些资源上每1000个子帧(这等同于1秒)发送其导频。在接收到具有导频的n
sos
个子帧(等同于n
sos
秒)之后，基站将计算该信道的二阶统计。
[0078]
用于用户天线u的二阶统计的计算被定义为：
[0079]-对于具有正交导频的每个被接收的子帧i＝1，2，...，n
sos
并且对于l个基站接收天线中的每一者，从导频沿着整个频带(nf个网格元素)来估计信道并且将其存储为具有维度(nf·
l)
×nsos
的矩阵h
(u)
的第i列。
[0080]-计算协方差矩阵其中(
·
)h是厄米(hermitian)算子。
[0081]-对于信道h
(u)
是非零均值的情况，应当确定均值和协方差矩阵两者。
[0082]
为了适应信道响应的可能的未来变化，在完成训练步骤之后，稍后可以更新二阶
统计。可以通过再次发送n
sos
个正交导频从头重新计算，或者逐步地更新。一种可能的方法可以是移除h
(u)
的第一列并且在末尾添加新的列，并且然后再次重新计算协方差矩阵。
[0083]
需要重复这些正交导频的间隔取决于信道的平稳性时间，例如二阶统计保持大致恒定的时间。这个时间可以被选择为系统确定的常数，或者可以适应于环境。具体地，用户可以通过观察二阶统计中的下行链路广播导频符号进行确定，并且当观察到显著变化时，请求资源来发射上行链路导频。在另一个实施例中，基站可以使用来自用户的重传请求的频率来检测信道的变化，并且重新开始计算信道的二阶统计的过程。
[0084]
为了减少计算负载，可能对使用主分量分析(pca)技术。我们计算{λ
(u)
}、布置在对角矩阵中的的k
(u)
个最具优势本征值以及其对应的本征矢量矩阵v
(u)
。通常，k
(u)
将是大约沿着无线路径的反射器的数量。协方差矩阵然后可以近似为
[0085]
2.2非正交导频
[0086]
对于用户天线u，非正交导频(nop)p
(u)
可以被定义为一组频率网格元素上的已知符号且大小为n
nop
的伪随机序列。基站可以调度很多用户在同一子帧使用重叠的时间和频率资源来发射其非正交导频。基站将能够分离这些导频并且使用下文描述的方法来获得对所有用户的高质量信道估计。
[0087]
将大小为(l
·nnop
)
×
1的矢量y定义为在共享的非正交导频的频率网格元素处基站通过其所有天线接收的信号。令为沿着第一维度(频率-空间)抽取到非正交导频的位置的本征矢量矩阵v
(u)
。
[0088]
基站可以应用最小均方误差(mmse)估计器来分离每个用户天线的导频：
[0089]-对于每个用户天线u，计算
[0090][0091][0092]
在本文中，
⊙
被定义为逐元素乘法。对于矩阵a和矢量b，a
⊙
b运算包括在应用逐元素乘法之前复制矢量b以匹配矩阵a的大小。
[0093]
如果不使用主分量分析(pca)，则协方差矩阵可以被直接计算为：
[0094][0095][0096]-对于在相同的资源上共享的用户天线集u∈u，计算
[0097][0098]
并且对其求倒数。应当注意，在这里可能通过找到r
yy
()的优势本征值及其对应的本征矢量矩阵()并且用近似倒数来应用pca。
[0099]-对于每个用户天线u，计算导频分离滤波器
[0100][0101]-对于每个用户天线u，通过计算下式来分离其非正交导频
[0102][0103]
应当注意，是l个基站接收天线的非正交导频的频率网格元素上的信道响应。它也可以沿着频率内插以获得在整个带宽上的信道响应。
[0104]
2.3预测训练
[0105]
将前一章节中描述的用于分离非正交导频的方法应用于训练不同的用户以进行预测。在这个步骤中，用户在连续子帧上发送上行链路非正交导频，该子帧被分成3个不同的部分，如在图4的示例中所示。
[0106]
1.过去
–
第一n
past
个子帧。这些子帧稍后将被用于预测未来的子帧。
[0107]
2.时延
–
接下来的n
latency
个子帧被用于预测和预编码计算所需的时延。
[0108]
3.未来
–
最后n
future
个子帧(通常是一个)，其中稍后将预测下行链路部分处的信道。
[0109]
每个用户被调度n
pr
次以在连续的n
past
+n
latency
+n
future
个子帧上发送上行链路非正交导频。应当注意，在子帧中的一个上行链路符号中，正交和非正交导频两者可以打包在一起(但正交导频的数量将显著低于非正交导频的数量)。基站将导频分离滤波器应用于每个用户的非正交导频并且计算。为了减少存储和计算，可以使用在二阶统计步骤中计算的本征矢量矩阵来压缩信道响应
[0110][0111]
对于作为“过去”部分的一部分的子帧，将存储为矩阵中的列，其中i＝1，2，...，n
pr
。使用非正交导频的全部或部分来在“未来”子帧的下行链路部分的全部或部分上内插信道，使用对其进行压缩并且将其存储为。计算以下协方差矩阵：
[0112][0113][0114][0115]
在已经调度所有的n
pr
组预测训练子帧之后，计算每个用户的平均协方差矩阵
[0116][0117][0118][0119]
最后，针对每个用户，计算mmse预测滤波器
[0120][0121]
以及其用于预编码器的误差方差
[0122][0123]
2.4调度下行链路经预编码的传输
[0124]
对于具有经预编码的下行链路传输的每个子帧，基站应当调度这个传输的所有用户在n
past
个连续子帧内发送上行链路非正交导频，从而开始在其之前的n
past
+n
latency
个子帧，如图5所示。基站将每个用户的非正交导频分离、对其进行压缩并且将信道响应存储为。然后将应用预测滤波器来得到未来部分的压缩信道响应
[0125][0126]
最后，将未压缩的信道响应计算为
[0127][0128]
基站可以通过针对每个频率网格元素应用相位和幅度校正α(f)来校正互易信道的差异
[0129][0130]
然后，使用参与用户的和来计算用于下行链路传输的预编码器。
[0131]
2.5上行链路导频的调度
[0132]
如果在帧期间，存在可用于导频传输的多个正交资源(例如，不同的时隙或不同的频率网格元素)，那么需要发射的一组上行链路导频可以分成多组，使得每一组在不同的资源上发射。分成多组的标准可以是例如可实现的导频sinr。非正交导频的传输导致可实现的导频sinr减少，包含来自不同用户的相关矩阵的矢量空间的对准越强，这就越明显。因此，将用户布置成多组使得不同时发射具有非常相似的相关矩阵的两个导频提高性能。然而，其他标准也是可能的。例如，对于在数据传输期间仅具有低sinr的用户，实现高导频sinr可能是浪费；因此，实现导频sinr与数据sinr的最优“匹配”可以是另一个可能的标准。
[0133]
本章节中描述的所公开的技术的实施例可以由以下特征表征，但不限于此：
[0134]-无线系统，其中网络节点基于信道的二阶统计来执行支持大量用户的经预编码的下行链路传输，经预编码的下行链路传输由信道预测、互易性调整和的预编码组成。
[0135]-包括上行链路正交导频和非正交导频的混合的系统。
[0136]-基于正交导频来计算信道的二阶统计。
[0137]-使用二阶统计和信道估计的计算将来自多个用户的非正交导频分离。
[0138]-进行训练以预测信道估计。
[0139]-基于二阶统计来调度非正交上行链路导频。
[0140]-使用pca来压缩信道响应
[0141]
3.通信信道的互易校准
[0142]
本章节涵盖用于反向信道估计的通信信道的互易校准。近年来，为了满足对可用带宽的增长的需要，已经在无线通信中引入许多新技术。例如，多年来，在诸如长期演进(lte)的盛行通信标准中，被测量为每秒数的总数或每秒数的每赫兹位数的带宽量稳定地
增长。由于智能电话和多媒体流服务的激增，预计这种趋势将进一步增长。
[0143]
在无线网络中的可用带宽中，一些带宽通常被可以用于维持系统的操作效率的系统开销信令使用。开销信令的示例包括导频信号的传输、系统信息的传输等。由于移动端点之间的通信信道的时变性质，系统消息可能必须更频繁地交换并且开销最终可能变得显著。本文件中描述的实施例可以用来减轻这种带宽开销，并且解决无线通信系统中面临的其他问题。
[0144]
图6示出了具有互易性的通信信道的示例框图。从a到b的复合无线信道可以表示为：
[0145]
对于互易信道，假设对于复数标量λ来说，
[0146]
在具有模拟和rf分量、非互易模拟和rf分量c
tx,a
、c
rx,a
、c
rx,b
、c
tx,b
的非互易信道的情况下，理想地，为了简单起见，如果每个矩阵都是对角矩阵，则是有益的。这种实施例还可以使用将tx和rx路径之间的耦合最小化的设计。
[0147]
类似地，从b到a的复信道由下式给出：
[0148]
如果可以先验地估计所有的c矩阵，则可以从ue到bs信道来估计bs到ue信道。在这种情况下，可能不需要反馈用于发射波束成形的信道状态信息，从而使得上游带宽可用于数据，而不是必须发射信道状态信息。c矩阵的估计还可以提高系统效率。在本文所公开的一些实施例中，可以通过在启动或预先指定的时间期间校准bs和ue侧的tx和rx来执行互易性校准。可以估计诊断矩阵c
tx,a
、c
rx,a
、c
rx,b
、c
tx,b
。可以重新估计并周期性地更新这些矩阵。c矩阵的变化速率将通常较慢并且可以与诸如用于tx和rx的电子器件的操作温度的因素相关。
[0149]
3.1简要讨论
[0150]
在点到多点(p2mp)系统和固定无线接入(fwa)系统中，将多用户mimo(mu-mimo)用于增加系统吞吐量。mu-mimo的部件中的一者是在基站(bs)发射器处的基于发射预编码器的波束成形。bs向所有的用户设备(ue)(比如它们中的n个)同时发送信号。
[0151]
在操作中，意图用于n-1个单独ue的n-1个信号将充当对目标ue的干扰。发射预编码器取消由意图用于其他ue的n-1个无意信号在目标ue处产生的干扰。为了构建预编码器，使用下行链路信道状态信息(csi)。
[0152]
在非固有的波束成形技术中，通过反馈上行链路信道将csi从ue反馈到bs。然而，相当大量的数据bw用于此，因此影响整体系统吞吐量效率。
[0153]
对于时分双工(tdd)系统，空中的物理信道(有时称为无线电信道)在信道相干时间内是互易的，例如，上行链路(ue到bs)和下行链路(bs到ue)相同的情况(在siso(mimo中的转置)中)。然而，当还考虑到收发器前端(fe)硬件时，信道互易性不再成立。这是因为rf硬件的非对称特性。它包括pa非线性、rf链串扰、相位噪声、lna非线性和噪声因数、载波和时钟漂移等。
[0154]
在一些实施例中，校准机制可以被设计为校准无线链路的非互易部件，使得实施例可以通过在这些校准系数的帮助下观察上行链路来估计下行链路。如果这是可行的，则不需要csi反馈(如在非固有的波束成形的情况下)，因此提高整体系统吞吐量效率。相关联的波束成形有时也被称为固有波束成形。本专利文件中公开的技术可以用来解决以上讨论
的问题和其他问题。
[0155]
3.2符号
[0156]
在本文的描述中，h
a1a2
表示从发射器(tx)a1到接收器(rx)a2的信道。这个符号不同于常规mimo信道符号。在常规方法中，这将被表示为h
a2a1
。另外，复数量的共轭用*来表示，例如，conj(h)＝h*。
[0157]
3.3用于预编码的互易性校准
[0158]
经预编码的传输是基于对由a表示的第一终端(通常是基站(bs))的发射天线到由b表示的第二终端(通常是消费者房屋装备(cpe)或用户设备(ue))的接收天线之间的确切信道响应的了解。这种信道响应可以被认为是由三个不同的部分组成，如图3所示。第一，终端a中发射器的信道响应。第二，不同的反射器的信道响应。第三，终端b中的接收器的信道响应。发射器信道响应可以归因于发射链电路，诸如功率放大器、数模转换器(dac)、频率上变频转换器等。接收器信道响应可以归因于接收器侧电路，诸如低噪声块(lnb)、频率下变频转换器、模数转换电路(adc)。
[0159]
终端a和b处的信道响应与无线信道反射器的信道响应之间有两个主要区别：
[0160]
1.时分双工(tdd)系统中的无线信道反射器的信道响应是互易的，而终端的信道响应不是。
[0161]
2.无线信道反射器的信道响应可以快速地改变(例如，在1至10毫秒内，取决于反射器和终端的多普勒)，但终端的信道响应缓慢地改变，主要随温度而变。
[0162]
文献中描述了若干方法来获得从终端a到b的完整信道响应。例如，显式方法将从终端a向b发送已知的参考信号并且使终端b向终端a往回发射所接收的参考信号的值。这通常被称为显式反馈。然而，每个值必须用多个位来表示，并且在终端a具有多个天线的系统中，存在许多用户终端和引起传播信道快速改变的显著多普勒效应，需要发射的信息量可能会严重降低整体系统效率。在具有高级多普勒的极端情况下，根本不可能足够快地反馈所有所需的信道状态信息(csi)，从而导致陈旧的csi和次优预编码。
[0163]
相反，tdd系统可以使用被称为“互易性校准”的方法来获得以下两个传输方向上的信道响应的非互易部分之间的关系：ab(从a到b)和ba(从b到a)。终端b首先发射允许终端a计算ab信道响应的已知参考信号。使用非互易关系的知识，终端a可以调整ba信道响应以使得其适合于对回到终端b的传输进行预编码。
[0164]
更正式地，对于使用多载波调制的多载波tdd系统，其中对于特定子载波(音)，信道可以被描述为频域中的复值，ab信道响应的三个分量可以被表示为、h
ch
和。类似地，ba信道响应的三个分量是、h
ch
和。整体下行链路(ab)信道响应为
[0165][0166]
并且整体上行链路(ba)信道响应为
[0167][0168]
根据h
ab
和h
ba
，互易性校准因子可以被写为
[0169]
[0170]
因此，如果在终端a处已知h
ba
，则可以计算h
ab
＝αh
ba
。剩余的问题是如何获得α。应当注意，对于多载波系统，以上等式(55)至(57)将针对在其上发射参考信号的子载波来逐子载波地提供互易校准值和信道响应。
[0171]
文献内存在不同方法来计算互易性校准因子。其中最直接的方法是利用显式反馈，如上所述，但只有在重新计算α时才反馈h
ab
。由于发射器和接收器信道响应相对慢地改变，因此反馈的速率通常是大约数分钟，并且因此表示适度数量的终端和天线的可忽略不计的开销。然而，当终端a中的天线数量和cpe(终端b)的数量较大时，如在具有许多订户的大规模多输入多输出(mimo)系统中的情况可能是这样，反馈开销可能消费系统容量的相当大部分。
[0172]
另一种方法是让终端a在其自己的天线之间发射参考信号并且仅针对和来计算校准因子。也就是说，获得：
[0173][0174]
这导致
[0175][0176]
终端a然后将使用终端b可以用来将其和贡献从所有的后续经预编码的传输移除的对一个参考符号进行预编码。这种技术可以被称为相对校准。尽管这种方法完全不需要反馈h
ba
，但需要终端a在校准过程期间向其本身发射并且然后向可能位于几百米或甚至几千米远的cpe发射可能会产生动态范围挑战。通常期望在校准时的发射链中使用与用于传输的那些相同的硬件增益级，因为在校准与传输之间必须切换增益级可能会改变和的性质。
[0177]
本文件描述了用于计算互易性校准因子的新方法，该方法避免了相对校准的动态范围问题，而在扩展至更大数量的天线和终端时维持高水平的效率。如本文所描述，被发射用于校准且处于与典型的信号传输相同的功率水平的参考信号因此更适合于捕获和校准由发射/接收电路引起的失真。
[0178]
3.4经由接收器侧求逆进行的互易校准
[0179]
假设终端a通过多载波音的子集来发射已知的参考信号并且p是在那些音中的一者处的特定参考信号。例如，终端a可以使用每个第m子载波进行参考信号传输，其中m是整数。例如，在实际系统中，m可以是8或16。终端b接收
[0180]
yb＝h
ab
·
p+w
ꢀꢀ
(60)
[0181]
其中w是具有零均值和方差n0的加性高斯白噪声。应当注意，以上等式是标量等式，因为等式表示在单个子载波处的接收信号。对于在其上发射信号的每个子载波，将存在一个这样的等式。终端b从yb来估计h
ab
并且对其求逆。为了避免奇异性并且处理大动态范围，可以使用正则化迫零来计算求逆。
[0182][0183]
终端b然后通过相同的音将发射回到终端a。该传输应当快速地跟随第一传输，特别是在存在多普勒的情况下，以确保h
ch
保持相对恒定。终端a然后接收
[0184][0185]
忽略可以在多个传输上平均的噪声项，可以看出yb是互易性校准因子的倒数：
[0186][0187]
由于这些是标量值，因此求逆处理是针对h
ab
和yb两者，是直接的。在这里，倒数互易性校准因子表示从终端b到终端a的电路信道与从终端a到终端b的电路信道的比。
[0188]
在多载波系统中，上述过程可以在多个音上重复并且将结果内插以在感兴趣的带宽上产生全组校准因子。这个全组可以例如通过对校准因子进行平均或内插来获得，该校准因子是发射参考信号的子载波。由于终端a和b两者的tx和rx贡献在频率上将相对平坦，因此应当可能将音的稀疏子网格与适当的内插一起使用来获得精确水平的校准。
[0189]
如上所述的信道估计的结果可以与h
ch
信道的信道估计相结合以获得整体信道h
ab
和h
ba
的估计。
[0190]
4.用于fdd互易性的二阶统计
[0191]
本章节涵盖使用无线信道的二阶统计来在频分双工(fdd)系统中实现互易性。fdd系统在实施这种经预编码的系统时可能具有以下挑战：
[0192]-由于不同的载波频率，下行链路信道响应不同于上行链路信道响应。除此以外，基站和用户设备中的发射和接收rf部件的响应不同。
[0193]-对于非静态信道，基站需要在传输时间内预测信道。
[0194]
在一些实施例中，基站可以在每个经预编码的下行链路传输之前向用户设备发送参考信号(导频)。用户将接收它们并且将其作为上行链路数据发送回到基站。因此，基站将估计下行链路信道并且将其用于预编码。然而，这种解决方案非常低效，因为它占用上行链路容量的大部分来将经接收参考信号往回发送。当用户和/或基站天线的数量增长时，系统甚至可能无法实施。另外，在非静态信道中，往返时延可能会降低信道预测的质量。
[0195]
4.1二阶统计训练
[0196]
为了简单起见，考虑单个用户天线和l个基站天线的情况，但可以容易延伸到任何数量的用户。在图7中示出了系统的设置。基站从上行链路信道响应来预测在不同频带和之后的n
latency
个子帧中的下行链路响应。
[0197]
为了实现这一点，系统执行由多个会话构成的初步训练阶段，其中在每个会话i＝1，2，...，n
training
中，采取以下步骤：
[0198]-在子帧n处，用户设备在上行链路中发射参考信号(rs)。基站通过l个基站天线来接收它们并估计上行链路信道。
[0199]-在子帧n+n
latency
处，基站在下行链路中从其所有天线发射参考信号。用户设备接收所述参考信号并且在随后的子帧中将其作为上行链路数据往回发送。基站为其计算下行链路信道估计。在不同的实施方式中，可能的是，ue将计算信道估计并将其作为上行链路数据发送到基站。
[0200]-基站计算二阶统计
[0201]
[0202][0203][0204]
在本文中，(
·
)h是厄米(hermitian)算子。对于信道具有非零均值的情况，应当确定均值和协方差矩阵两者。当完成训练会话时，基站对二阶统计进行平均：
[0205][0206][0207][0208]
然后，它计算预测滤波器和估计误差的协方差：
[0209]cprediction
＝r
dl，ul
·
(r
ul
)-1
[0210]
re＝r
dl-c
prediction
·
(r
dl，ul
)h[0211]
可以使用主分量分析技术来近似r
ul
的求逆。我们计算{λ}、布置在对角矩阵d＝diag(λ1，λ2，...，λk)中的r
ul
的k个最具优势本征值以及其对应的本征矢量矩阵v。通常，k将是大约沿着无线路径的反射器的数量。协方差矩阵然后可以近似为r
ul
≈v
·d·
(v)h并且倒数为。
[0212]
应当注意，训练会话的数量有限并且它们可以以极低的速率完成(诸如每秒一个)且因此将不会使系统过载太多。
[0213]
为了适应信道响应的可能的未来变化，在完成训练阶段之后，稍后可以更新二阶统计。可以通过再次发起新的n
training
个会话或通过逐步地更新现有的统计来从头重新计算。
[0214]
重复训练步骤的间隔取决于信道的平稳性时间，例如二阶统计保持大致恒定的时间。这个时间可以被选择为系统确定的常数，或者可以适应于环境。基站或用户可以检测信道的二阶统计的变化并且发起新的训练阶段。在另一个实施例中，基站可以使用来自用户的重传请求的频率来检测信道的变化，并且重新开始计算信道的二阶统计的过程。
[0215]
4.2调度下行链路经预编码的传输
[0216]
对于具有经预编码的下行链路传输的每个子帧，基站应当调度这个传输的所有用户以在之前的n
latency
个子帧发送上行链路参考信号。基站将估计上行链路信道响应并且使用它来预测期望的下行链路信道响应
[0217]hdl
＝c
prediction
·hul
[0218]
然后，将下行链路信道响应h
dl
和预测误差协方差re用于预编码器的计算。
[0219]
5.互易几何预编码的实施例
[0220]
所公开的技术的实施例包括一种用于在无线系统中应用mu-mimo(多用户多输入多输出)的方法。在mu-mimo中，具有多个天线的发射器(通常是蜂窝基站)在相同的时间和频率资源上向多个独立的设备(也被称为ue，用户设备)发射，每个设备具有一个或多个接收天线。为了使得接收设备能够正确地对其自己的目标数据进行解码，将预编码器应用于所发射的信号，该预编码器通常尝试在接收设备处将期望的接收信号水平最大化并且将来自针对其他设备的传输的干扰最小化。换句话说，在每个接收设备处将sinr(信号干扰噪声
比)最大化。所发射的信号布置成层，其中每个层将数据携带到特定用户设备。
[0221]
空间预编码器是通过在每个层中向每个天线的传输应用不同权重和相位来在空间域中操作的预编码器。这使所发射的信号的波前成形并且将其更多的能量朝向目标设备驱动，而同时将朝向其他设备发送的能量的量最小化。图8示出了空间预编码器的示例。
[0222]
为了简化以下描述，在不失一般性的情况下，下行链路发射设备被称为基站(bs)并且下行链路接收设备被称为ue(参见例如图1a)。
[0223]
5.1基于码本的预编码
[0224]
在这种技术中，存在可用于bs和ue两者的一组预定义的已知预编码器。在接收到经预编码的传输后，ue可以盲假设预编码器中的每一者被使用并且相应地尝试对经接收信号进行解码。这种方式不是很高效，特别是在码本很大时。另一种方法是基于反馈。ue通过根据码本计算地应用不同的预编码器来分析已知的参考信号的接收。ue选择将其经接收sinr最大化的预编码器并且将反馈发送到bs，所述预编码器是优选预编码器。
[0225]
在一些实施方式中，这种技术具有以下限制：
[0226]
(1)码本具有有限数量的条目，并且因此可能没有足够好的空间分辨率来最佳地解决目标ue的所有情况。另外，ue处的计算复数性在这个码本较大时增加。
[0227]
(2)每个ue为自己选择最佳预编码器，然而，这个预编码器对于其他ue来说可能不是最优的。为了解决这个问题，bs需要为每个经预编码的传输仔细地选择一组ue，以此方式，使得它们的预编码器尽可能正交。这对bs处的调度器施加很大的约束，特别是在具有大量层的场景下。
[0228]
5.2基于显式反馈的预编码
[0229]
根据脏纸编码定理，我们可以推导出如果已知从bs天线到接收ue天线的所有信道，则我们可以最优地对去往所有ue的传输进行预编码。在实际系统中实施这种预编码方案是有挑战性的，并且可能需要ue在经接收下行链路信道上向bs发送反馈。当ue或无线信道反射器中的任一者是移动的时，信道响应的反馈可能不再表示在应用预编码器时的信道的状态，并且还可能需要预测。应当注意，在某种意义上，这种预编码器尝试将信道求逆。
[0230]
5.3互易几何预编码
[0231]
无线信道是反射的叠加。几何预编码器是基于这些反射器的几何形状。与典型的通信时间尺度相比，这种几何形状往往相对慢地改变。例如，考虑空间域，从无线反射器(或直接从ue)到bs天线的射线的到达角(aoa)在数十毫秒的时间尺度内将相对恒定并且是频率不相关的。这不同于与时间和频率相关的信道状态。无线信道的互易特性允许使用从上行链路传输(ue到bs)或下行链路经预编码的传输(bs到ue)获得的关于信道的信息。
[0232]
几何预编码器将每个层的传输投射到子空间中，该子空间跨越特定用户的反射器并且尽可能与其他层的反射器正交。这种子空间是时间和频率不相关的并且仅依赖于信道的几何形状。借助于协方差矩阵来捕获信道几何形状。所提议的技术可以使用上行链路参考信号来计算bs接收天线中的每一者处的信道响应和这些测量的协方差矩阵。
[0233]
例如，在lte/5g nr系统中，bs可以使用ue所发射的上行链路探测参考信号(srs)或上行链路解调参考信号(dmrs)来计算不同的时间和频率资源元素处的信道响应并且由此计算空间协方差矩阵。
[0234]
更正式地，令i＝1，...，k为用户(或层)索引并且l表示bs天线的数量。令hi(f，t)
为复数列矢量，其表示在时间t＝1，...，n
t
和频率f＝1，...，nf下l个bs天线处的信道响应。应当注意，n
t
可以是1并且nf还可以表示所使用的带宽的小部分。l
×
l协方差矩阵可以通过下式来直接计算
[0235][0236]
在本文中，(
·
)h是厄米算子，或者间接地使用比如最大似然的技术(例如，托普利兹(toeplitz)最大似然技术)。
[0237]
5.4查找矢量空间
[0238]
令k表示经预编码的传输的用户的数量并且ri表示其上行链路空间协方差矩阵。还假设每个用户的一些归一化上行链路功率分配，其由qi≥0表示并且满足
[0239]
跨越从用户到bs的期望信道并且与来自其他用户的信道正交的最优上行链路矢量空间v_i^＊是将bs处的sinr最大化的矢量空间：
[0240][0241]
在本文中，分子项是信号并且分母项是干扰和加性噪声方差。
[0242]
在本文中，可以直接被计算为下一上行链路sinr矩阵的最大本征矢量：
[0243][0244]
5.5下行链路双重性
[0245]
由于无线信道的互易特性，针对上行链路计算的相同矢量空间也可以用于下行链路预编码。因此，通过仅使用上行链路参考信号，可以获得下行链路的最优矢量空间。这与以下方法形成对比：显式反馈方法，其需要将下行链路的实际信道状态信息作为上行链路中的数据发射；或者基于码本的预编码方法，其需要所选择的预编码器的反馈。
[0246]
然而，所选择的上行链路功率分配不是双重的并且因此对于下行链路来说不是最优的。在上行链路中，bs每层接收不同的信道并且将它们全部投射到单个矢量空间中，而在下行链路中，ue在相同的信道上接收在不同的矢量空间中的传输。
[0247]
可以在数学上证明，存在用于下行链路的双功率分配pi≥0，从而满足，这可以实现与上行链路相同的sinr：
[0248][0249]
5.6下行链路功率分配
[0250]
为了计算双下行链路功率分配，我们定义具有以下条目的用户交叉干扰矩阵：
[0251][0252]
在本文中，i，j＝1，...，k。应当注意，也可以计算上行链路的双交叉干扰矩阵。
[0253]
可以在数学上证明，从a
(dl)
的最大本征矢量的元素的归一化绝对值推导出下行链路的最优功率分配，表示为：
[0254][0255]
应当注意，这种功率分配在统计上是针对在每个接收ue处相等的sinr。然而，当调度用户时，bs可以根据下行链路流量要求来调整这种功率分配以允许不同ue的不同sinr。
[0256]
5.7预编码器
[0257]
用户i的预编码器被计算为
[0258][0259]
在这里，conj表示共轭运算。
[0260]
5.8参考信号的示例
[0261]
将所发射的信号投射到不同矢量空间中的这种预编码器不会将信道“求逆”并且ue必须将信道均衡。因此，ue必须接收经预编码的参考信号以及经预编码的数据。参考数据可以是常规参考信号中的一者，诸如解调参考信号或探测参考信号。替代性地或另外，新的参考信号可以用于促进本文中描述的计算。
[0262]
5.9调度
[0263]
当经预编码的下行链路传输的可用用户的数量大于k时，bs可能想要具体地选择尽可能空间分离的k个用户。bs可以使用空间协方差矩阵ri来确定这一组用户。
[0264]
5.10示例过程
[0265]
用于计算互易几何预编码器的一个示例过程如下：
[0266]
(1)选择上行链路功率分配(可以简单地是均匀分配，qi＝1/k)。
[0267]
(2)针对每个用户i，接收上行链路参考信号并计算信道响应hi(f，t)
[0268]
(3)针对每个用户i，从所接收的信道响应来计算协方差矩阵ri[0269]
(4)针对每个用户i，计算上行链路sinr矩阵并且找到其最大本征矢量
[0270]
(5)计算下行链路用户交叉干扰矩阵a
(dl)
并且找到其最大本征矢量
[0271]
(6)针对每个用户i，计算下行链路功率分配pi，依据的是
[0272]
(7)针对每个用户i，计算几何预编码器pi，依据的是pi和
[0273]
6.频谱共享无线系统
[0274]
频谱共享无线系统是在相同的时间和频率资源上发射多个信息流的系统。类似的系统也被称为多用户多输入多输出(mu-mimo)系统。通常，这些系统具有两种不同类型的通信信号：
[0275]
公共的-在下行链路中，这些发射的信号以所有用户设备为目标。它们可以由参考信号、控制信道、广播信道等组成。在上行链路中，这些发射的信号源自多个用户设备，并且可以由参考信号、控制信道、随机接入信道等组成。
[0276]
用户特定的-在下行链路中，这些发射的信号以共享相同频谱的一个或多个用户设备为目标。每个用户设备都具有其自己的特定数据流(也称为层)。在上行链路中，这些发射的信号源自多个用户设备，并且包含来自每个用户设备并且在相同频谱上共享的特定数据流。
[0277]
例如，在第三代合作伙伴计划(3gpp)长期演进(lte)或第五代新无线电(5g nr)系统中，公共下行链路信号可以是小区参考信号(crs)、物理下行链路控制信道pdcch和物理
广播同步信道pbsch，公共上行链路信号可以是探测参考信号srs、物理上行链路共享控制信道pusch和物理随机接入信道prach，用户特定的下行链路信号可以是物理下行链路共享信道pdsch，并且用户特定的上行链路信号可以是物理上行链路控制信道pucch。
[0278]
在一些实施方式中，在相同的频率和时间资源上重叠多个用户特定数据流的传输通过基站处的多个天线和空间域的使用来实现。将不同的空间预编码器应用于以特定用户设备为目标的每个数据流。现有系统中预编码器的选择依赖于信道响应的下行链路信道反馈、码本选择或波束匹配索引。这些方法中的一些方法执行得不太好，并且一些方法使系统在给定时间预算内必须处理的反馈传输量过载。这些闭环方法通常具有较差的移动性性能。
[0279]
即使在fdd系统中，频谱共享无线系统的实施例也可以仅使用一小组上行链路信道测量来在下行链路和上行链路两者上的相同频率和时间资源上调度多个用户设备并与它们通信，并且对移动性非常有效且稳健。
[0280]
在现有无线系统中，并非所有用户设备都支持先进的mu-mimo传输模式。这些传统用户设备可以在根本不存在频谱共享的假设下操作。这些用户设备可能不具有提供任何种类的下行链路信道反馈的任何装置，或者可能仅具有部分装置，并且可能不支持经预编码的参考信号，这可能是经预编码的数据传输的均衡所需的。在这些实施例中，甚至有可能进行去往和来自这些传统用户设备的频谱共享传输，而无需对其现有硬件或软件进行任何修改。
[0281]
6.1公共预编码器的示例实施例
[0282]
令pc表示公共预编码器。在下行链路中，公共预编码器的目的是发射将到达基站扇区或基站服务的区域中的所有用户设备的信号。在上行链路中，公共预编码器用于接收不是来自一小组已知的多个用户设备的所有情况。应当注意，在上行链路处理中，它实际上是应用于经接收信号的“后编码器”。然而，为了简单起见，术语“预编码器”也将用于上行链路。
[0283]
公共预编码器的示例是生成具有相等角能量的信号的各向同性预编码器。在数学上，这种预编码器是空间域中的离散脉冲函数(discrete delta function)(例如，跨越天线阵列元件的空间定位)和变换的角度域中的恒定值。
[0284]
pc＝[0，...，0，1，0，...，0]
[0285][0286]
其中是离散傅里叶变换。
[0287]
图9示出了这种预编码器。应当注意，公共预编码器不需要在时间和频率上保持恒定。不同的时间和频率资源可以使用不同的公共预编码器。半圆902表示所有角度上的恒定能量。黑色星号表示用户设备(或用户装备)。蓝色和红色小圆圈904表示天线，并且它们下面的数字是预编码器权重。
[0288]
6.2特定于用户设备的预编码器的示例实施例
[0289]
令为针对用户i的用户特定的预编码器，其中、l＝1，...，l为复数权重。在下行链路中，用户特定的预编码器的目的是最大化特定用户设备处的经接收信号能量，同时最小化对其他接收用户设备的干扰。换句话说，最大化特定用户设备处的
信号干扰噪声比(sinr)。在互易上行链路中，预编码器(后编码器)的目的是最大化基站处来自特定用户设备的经接收信号能量，同时最小化来自其他发射用户设备的经接收干扰信号。图10示出了这种预编码器的示例。蓝色形状表示辐射图案。大部分能量朝向ue#1集中(如波瓣1002所示)，ue#1是目标用户设备，而最小能量朝向ue#2(另一个接收用户设备)的方向定向。施加到每个天线的权重在阵列1004中的天线下方示出。
[0290]
6.3物理信道的下行链路共享的示例实施例
[0291]
在下行链路中，基站可以使用其频率和时间资源来复用不同的物理信道。这些信道中的一些信道可以通过公共预编码器来发射，并且一些信道可以通过用户特定的预编码器来发射。表5示出了物理信道的这种复用的示例。应当注意，每个频率和时间资源元素可以使用单个或多个预编码器来发射，这取决于共享这个元素的数据流的数量。用户特定的经预编码的数据通常将与多个用户设备共享资源元素。然而，也可以使用公共预编码器来完成在资源元素上针对单个用户设备的数据的传输。
[0292]
表5示出了使用3gpp术语的下行链路物理信道共享示例。网格表示频率和时间资源(22x 14)。相同的信息也通过灰度编码在图11a中示出。斜体条目(在图11a中具有相同的灰度)表示公共的预编码，并且非斜体条目(具有公共的灰度编码)表示用户特定的预编码。行1至7表示针对多个用户设备的用户特定的经预编码的数据传输(pdsch)以及一些公共的经预编码的参考信号(crs)和公共的经预编码的控制信道(pddch)。行8至11表示公共的经预编码的广播信道传输(pbch)。行12至15表示没有频谱共享的公共的经预编码的单用户设备数据传输(pdsch)。行16至22表示具有用于多个用户设备的参考信号(dmrs)和公共的经预编码的参考信号(crs)的用户特定的经预编码的数据传输(pdsch)。
[0293]
表5：共享下行链路物理信道的示例
[0294][0295][0296]
6.4物理信道的上行链路共享的示例实施例
[0297]
可以在频率和时间资源内复用不同的上行链路物理信道。基站在其所有天线处接收来自所有源的上行链路传输并对它们进行处理。
[0298]
公共信道(其可以表示不是来自一小组已知的多个用户设备的传输情况)使用公共预编码器p_c(l,f,t)进行处理。基站中接收和处理的数据是：
[0299]
在本文中，f和t是频率和时间索引，xi(f，t)是来自用户设备i的上行链路数据符号，hi(l，f，t)是从用户设备i到天线l的频率信道响应，并且n(l，f，t)是加性噪声项。
[0300]
类似地，用户特定的信道使用其用户特定的预编码器进行处理：
[0301][0302]
将用户特定的预编码器应用于所接收的上行链路信号的操作充当信道去耦器，其将mu-mimo链路转换为具有经去耦的siso链路的并行系统。这使得能够在基站处并行实现独立的接收器(如图14所示)。
[0303]
表6(和图11b)示出了物理信道的这种复用的示例。在这里，预编码器类型的选择也是按资源元素进行的。用户特定的经预编码的数据通常将与多个用户设备共享资源元素。然而，也可以使用公共预编码器来完成对资源元素上的来自单个用户的数据的处理。
[0304]
表6示出了使用3gpp术语的上行链路物理信道共享示例。网格表示频率和时间资源(20x 14)。斜体和通常灰度编码的条目表示公共的预编码，并且非斜体和通常灰度编码的条目表示用户特定的预编码。行1至4表示具有来自多个用户设备的解调参考信号(dmrs)的用户特定的上行链路数据传输(pusch)，其要使用用户特定的预编码器进行处理。行5至8表示要用公共预编码器进行处理的公共上行链路控制信道传输(pucch)。行9至12表示要用公共预编码器进行处理的公共上行链路随机接入信道传输(prach)。行13至16表示具有来自多个用户设备的解调参考信号(dmrs)的用户特定的上行链路数据传输(pusch)，其要使用用户特定的预编码器进行处理，除了最后一列，所述最后一列具有公共的探测参考信号(srs)，其可以使用公共预编码器进行处理。行17至20具有包括解调参考信号的单个用户特定的数据传输，其可以使用公共预编码器或用户特定得预编码器进行处理。
[0305]
表6：共享上行链路物理信道的示例
[0306][0307]
6.5初始过程的示例
[0308]
在本文中，描述了用户设备在共享频谱上发射/接收数据所需的过程。在此之前，基站可以调度用户作为单个用户设备来发射/接收，而无需任何频谱共享。
[0309]
示例过程可以如下：
[0310]
1.用户设备发射上行链路参考信号。这些参考信号可以专用于信道探测或者可以是上行链路数据传输的一部分。例如，lte/5g nr中的srs或上行链路dmrs。
[0311]
2.基站可以根据所接收的参考信号来计算上行链路信道响应hi(l，f，t)。
[0312]
3.基站可以计算维度l
×
l的空间协方差矩阵ri。存在用于计算这个协方差矩阵的不同方法。例如，对nf个音和n
t
个时间样本的秩1协方差矩阵进行平均，直接从信道响应计算：
[0313][0314]
在本文中，(
·
)h是厄米共轭算子。还可以应用其他更先进的技术来计算ri，诸如最大似然或参数化协方差构造。
[0315]
4.基站可以检测辐射波的主到达角(aoa)。主aoa的概念假设无线信道反射通常以
围绕主角的某个角展度到达。此步骤对于调度具有一定角度分离的用户有用。可以使用不同的技术来计算主aoa。例如，将空间信道响应变换到角度域并检测具有最高能量的角度。替代性地，也可以应用检测反射器角度的更复杂的技术，诸如l-1最小化和最大似然。如果用户不具有区分的主aoa，诸如在完全非视距(nlos)或极大的角展度的一些情况下，则基站可以决定将这个用户设备保持为单个用户，并且不与其他设备共享其频谱。
[0316]
5.一旦基站计算了用户设备的空间协方差矩阵和主aoa，它就准备好调度频谱共享上行链路或下行链路传输。应当注意，这两种测量对移动性都是稳健的且不太敏感，因为它们仅依赖于信道的几何形状，所述信道的几何形状通常缓慢地改变。基站可以基于信道条件和/或信道条件的变化速率来刷新和更新这些度量。
[0317]
6.6调度的示例
[0318]
对于频谱共享无线系统，调度算法需要在诸如流量需求(吞吐量、时延等)和信道条件(频率响应、sinr等)的标准度量之上还考虑用户的角度分离。最小角度分离随基站天线数量、波束结构和所需的sinr而变化。对于需要在特定时间帧内调度下行链路或上行链路传输的一组用户，调度算法需要在频率和角度的二维平面上分配用户设备。使用检测到的主aoa，调度算法选择具有足够角度分离的用户设备，以最小化共享相同频率和时间资源元素的所有用户设备之间的交叉干扰。图12示出了针对4个用户设备的这种调度的示例。波束图案1202、1204、1206和1208表示沿水平方向的角度轴绘制的四个ue。在右侧，分离这些传输的一种可能方法包括使用在角域中分离的1204和1208的时间/频率位置，以及类似地组合1202、1206传输以在相同的时间/频率处发生。
[0319]
6.7预编码器计算的示例
[0320]
一旦为频谱共享传输选择了一组用户设备，基站就可以根据它们的协方差矩阵来计算要应用于下行链路传输或上行链路接收的预编码器。可以将预编码器计算为最大化某些标准(通常与sinr相关)的矢量。
[0321]
在其一般形式中，预编码器可以满足以下条件：
[0322]
a.最大化某个角扇区中的信号能量。这使能量朝向目标用户设备的主aoa集中。
[0323]
b.最小化一些角扇区中的信号能量。这减少了对共享频谱的其他用户设备的干扰。
[0324]
c.最小化某个角扇区中的与参考波束相比的信号能量。这使波束成形为匹配参考波束(其通常是公共预编码器的波束)。
[0325]
在下行链路中，预编码器的能量也可以通过一些功率分配来缩放，以进一步控制每个用户设备的接收sinr，如先前的章节中所描述。
[0326]
作为示例，2个用户设备的预编码器计算可以包括：计算第一用户设备的预编码器作为最大化第一用户设备的主aoa处的信号能量、同时最小化第二用户设备的主aoa方向上的信号能量的矢量，以及计算第二用户设备的预编码器作为最大化第二用户设备的主aoa处的信号能量、同时最小化第一用户设备的主aoa方向上的信号能量的矢量。
[0327]
6.8 fdd中预编码的示例
[0328]
预编码器的计算仅基于上行链路信道测量。一般来说，所计算的预编码器对于上行链路频率是正确的，并且应当仅应用于上行链路接收。在fdd中，对于下行链路，所计算的预编码器应当按照下行链路与上行链路频率的比进行放大或缩小。
[0329]
以下等式解释了天线间距为δx的线性天线阵列的缩放过程。令p
ul
为所计算的预编码器矢量，并且令α＝f
dl
/f
ul
为频率比。上行链路预编码器的连续空间函数可以表示为：
[0330][0331]
下行链路的预编码器矢量是通过在空间域中对连续的下行链路预编码器函数进行采样而获得的，被定义为按因子α的缩放版本，即，
[0332][0333]
在本文中，下行链路的离散预编码器矢量为：
[0334][0335]
在本文中，l＝1，...，l。应当注意，这种缩放操作还可以被实现为上行链路预编码器矢量按因子α-i
的重采样操作。
[0336]
替代性地，对于协方差矩阵ri的参数化构造的一些方法，检测到的主aoa可以按因子α进行缩放，从而生成适合于下行链路频率的缩放协方差矩阵，并且不需要预编码器矢量的进一步缩放。
[0337]
图15a示出了其中比例因子为0.5的缩放示例。在图15a中，原始估计的信道响应用x标记表示。这表示例如对上行链路信号执行的测量的结果。圆形样本表示根据以上三个等式导出的所得到的缩放响应。
[0338]
图15b示出了其中比例因子为2的另一个示例。虽然图15a和图15b中的示例是相对简单的比例因子，但包括它们是为了进一步解释本文件中公开的缩放操作的概念。
[0339]
6.9预补偿的示例
[0340]
为了支持不支持经预编码的参考信号的传统用户设备，应当对其经预编码的qam符号执行预补偿。如图13所示，预补偿因子缩放在下行链路中发射给这个用户设备的用户特定的数据流的所有经预编码的qam符号。预补偿因子的目的是补偿用户特定的预编码器和公共预编码器之间的信道响应的差异。这样，接收设备接收用户特定的经预编码的传输，其具有类似于公共经预编码的信道响应的信道响应。然后，用户设备可以利用在使用公共预编码器时发射的参考信号来均衡其用户特定的数据传输。
[0341]
在图13中，协方差矩阵和公共预编码器用于计算用户特定的预编码器矢量p_us、功率分配λ和预补偿β。然后，将用于这个用户特定的流的每个qam(或qpsk)符号x缩放λ和β，并且然后乘以预编码器。输出是经缩放的且经预编码的矢量y。
[0342]
例如，在lte中，传统设备可以仅支持传输模式1(tm1)，并且不被设计为接收多用户传输或使用经预编码的参考信号进行均衡(dmrs)。用于pdsch数据均衡的唯一可用的参考信号是小区参考信号(crs)。在频谱共享系统中，如本文件中所描述，crs可以使用公共预编码器进行预编码，并且多个pdsch传输可以使用用户特定的预编码器进行预编码，从而共享相同的频谱。由于qam符号的预补偿，用户设备将接收具有相同信道响应的crs和pdsch，并且将能够对其进行均衡和解码。
[0343]
6.10基站架构的示例
[0344]
频谱共享系统可以在具有独立的并行接收器/发射器的基站处实现，如图14所示。接收器或发射器中不需要联合处理来消除用户之间的交叉干扰。仅预编码器的计算考虑了
共享频谱的不同用户。
[0345]
如图14所示，去往/来自用于发射或接收信号的天线阵列的信号可以如下处理。上行链路接收器电路可以从天线阵列接收信号。参考信号部分可以被传递到执行协方差计算和到达角计算的参考信号处理系统。这些计算的结果被提供给调度器和/或预编码器/功率分配器以供将来使用。用户特定的信号可以被传递通过用于n个用户设备的后编码器pc、pus,1
……
pus,n，并且对应的经后处理的信号可以用于数据接收器，所述数据接收器是执行解调/纠错编码等的接收器。
[0346]
在发射侧，用于每个用户设备的流可以被传递通过预编码器和下行链路传输电路，并且应用于天线阵列以在下行链路方向上进行传输。
[0347]
6.11扩展到多层通信的示例
[0348]
先前的子章节中描述的方案可以容易地从单极化天线扩展到双极化天线。l个基站天线中的每一者可以是双极化天线，并且用户设备也可以具有双极化天线。利用这种配置，有可能从基站向用户设备和从用户设备向基站发射两个独立的数据流(或层)。如图16中所见，基站处的每个双极化天线与用户设备处的双极化天线形成2x2链路。两个双极化天线可以使用相同的精确预编码器。用于预编码器的计算的协方差矩阵可以从任一双极化天线或两者的上行链路信道响应导出。
[0349]
图16示出了基站与用户设备(ue)之间的双极化链路的示例。在本示例中，基站的天线位于左侧的线性天线阵列上，标记为
‘
x’，并且用户设备位于右侧。每个基站的双极化天线形成到用户设备的双极化天线的2x2链路。
[0350]
如图17的示例中所见，通过在基站处使用彼此间隔开的附加天线阵列以及在用户设备处使用多个双极化天线，这种每个用户设备多层的概念可以进一步扩展到两层以上。
[0351]
图17示出了每个用户设备多层的示例。基站具有2个天线阵列，每个天线阵列具有l个双极化天线。用户设备具有2个双极化天线。这等同于到用户设备的l个4x4链路。
[0352]
6.12扩展到多个基站的示例
[0353]
如上所述，多层方案可以在彼此间隔开的单独的基站上实现。每个基站可以具有一个或多个天线阵列，并且用户设备可以具有多个天线。每个基站的发射/接收可以独立于其他基站或使用侧链路进行协调。
[0354]
7.所描述技术的操作优点的示例
[0355]
贯穿本文件描述的各种技术通过将这些技术与常规的预编码技术和数字通信系统区分开的特征提供了若干操作优点。
[0356]
例如，在一个有利方面，可以基于来自用户设备的任何一个和所有电磁发射来测量aoa。例如，在各种实施例中，可以处理在网络站处接收的参考信号传输或控制信号传输(例如，在上行链路物理控制信道pucch上)或数据传输(例如，在上行链路物理数据传输信道pusch上)，以确定aoa。已经参考图9、图10和图11a描述了一些示例技术。
[0357]
在一些实施例中，网络站可以执行分解和分离以解析多个发射器和或其反射。例如，用户设备可以包括多个天线，每个天线发射其自己的电磁信号。参考图9至图14所描述的技术允许针对每个用户设备发射的信号的每个反射估计aoa。
[0358]
在一些实施例中，通过应用诸如求平均或去噪或迭代滤波的数学函数来处理在多个上行链路传输上收集的多个测量，可以提高所测量的aoa值的可靠性。
[0359]
如本文件中所描述的，aoa估计的使用可以有利地用于确定去往和来自用户设备的预编码和调度传输。此外，可以通过基于动态信道条件适配和调整来自用户设备的上行链路参考信号传输的周期性来提高角度精度。网络站还可以根据可用的网络带宽来调整上行链路参考信号的周期性。信道动态可以基于所测量的用户设备移动性或反射器/散射体移动性或两者。例如，在一些实施例中，网络站可以调度用户设备来发送上行链路参考信号，使得信道的移动性越强，上行链路参考信号被发送到网络站的频率越高。在一些实施例中，对于在几个其他无线设备的角度接近范围内的特定无线设备，例如，当给定角度周期中的其他无线设备的数量大于阈值时，可以通过使无线设备比在无线设备在其角度接近范围内没有那么多无线设备的情况下更频繁地发送上行链路参考信号传输来实现更精细的aoa测量。
[0360]
8.所公开的技术的方法和实施方式的示例
[0361]
在一些实施例中，并且至少在章节6的上下文中，以下技术解决方案使用本文描述的技术中的一者或多者。
[0362]
1.一种无线通信系统，包括：网络站(例如，110或102)；以及多个用户设备(例如，120)，其中使用由网络站动态计算的空间用户设备分离，在下行链路和/或上行链路中，在多个用户设备之间共享在相同时间和频率资源上的数据传输，并且其中所述网络站基于上行链路信道测量导出空间用户设备分离。例如，图1a至图1d示出了无线通信系统的示例。
[0363]
2.如解决方案1所述的系统，其中所述上行链路信道测量是从上行链路参考信号导出的。例如，章节2和章节3描述了用于执行上行链路信道测量的示例技术。
[0364]
3.如解决方案1至2中任一项所述的系统，其中所述网络站在缺少关于来自多个用户设备的下行链路信道测量的反馈信息的情况下导出所述空间用户设备分离。如在整个文件中所描述的，网络站可以仅使用上行链路测量，并且不会使用或要求来自用户设备的关于下行链路信道质量的任何反馈消息。
[0365]
4.如解决方案1至3中任一项所述的系统，其中所述下行链路和上行链路是频分双工的。例如，在lte系统中，两个不同的频带用于上行链路和下行链路传输。
[0366]
5.如解决方案1至4中任一项所述的系统，其中网络站与多个用户设备之间的数据传输使用双极化天线。章节6.11描述了附加示例。
[0367]
6.如解决方案1至5中任一项所述的系统，其中网络站包括l个双极化天线，并且用户设备包括至少一个双极化天线，并且其中在所述l个双极化天线中的每一者与所述至少一个双极化天线之间的l个2x2链路上执行数据传输，其中l是整数。章节6.11描述了多种双极化天线配置的附加示例。
[0368]
7.如解决方案1至6所述的系统，其中所述系统是长期演进(lte)或第五代新无线电(5g nr)系统，并且参考信号是探测参考信号或解调参考信号。如本文件中所描述的，所公开的技术可以用于传统的lte或即将到来的5g无线系统中。
[0369]
8.如解决方案2至7中任一项所述的系统，其中网络站根据由网络站生成并传达给多个用户设备的上行链路参考信号传输的调度来接收上行链路参考信号。
[0370]
9.如解决方案8所述的系统，其中所述调度被配置为致使不同的移动设备根据针对不同的移动设备的经测量信道动态、以不同的发生频率执行上行链路参考信号传输。
[0371]
10.如解决方案1至9中任一项所述的系统，其中所述动态计算的空间用户设备分
离是使用针对每个用户设备的到达角(aoa)估计来计算的，其中通过对在不同频率上或在不同时间处来自给定用户设备的多个信号接收进行平均来计算给定用户设备的aoa估计。
[0372]
参考上文列出的解决方案，在一些实施例中，仅使用上行链路信道测量来确定不同用户设备的空间分离，并因此对下行链路信号传输应用预编码。这样的方案可以在fdd或tdd系统中实现。在章节6中提供了附加的实施方式示例。
[0373]
11.一种由包括网络站和多个用户设备的无线系统中的网络站实现的无线通信方法(例如，图18所示的方法1800)，所述方法包括：通过经由第一预编码器和预补偿级进行处理来从网络站向至少一个用户设备发射(1810)传输符号，其中所述预补偿级被选择为使得在所述至少一个用户设备处可接收的传输符号看起来好像所述传输符号是由不同于第一预编码器的第二预编码器处理的。在章节6中公开了一些示例。
[0374]
12.如解决方案11所述的方法，其中第一预编码器是特定于用户设备的预编码器并且第二预编码器是公共预编码器。章节6提供了公共预编码器和特定于用户设备的预编码器的示例。
[0375]
13.如解决方案12所述的方法，其中第二预编码器近似为各向同性预编码器。例如，预编码器可以名义上被设计为各向同性的，或者在所有方向上具有相等的量值。然而，由于实际的考虑，方向性可能会变化几db(例如，在+/-0.5db平坦度内)。
[0376]
14.如解决方案11至14中任一项所述的方法，其中所述传输符号是使用双极化天线发射的。章节6.11描述了双极化的附加示例。
[0377]
15.如解决方案11至14中任一项所述的方法，包括基于从所述至少一个用户设备接收的参考信号传输来确定第一预编码器。
[0378]
16.如解决方案15所述的方法，其中确定第一预编码器是通过估计来自所述至少一个用户设备的到达角估计(aoa)来执行的，其中所述aoa估计是在来自所述至少一个用户设备的一个或多个经接收传输上处理的，其中所述多个经接收传输包括参考信号传输和/或其他控制传输和/或数据传输。
[0379]
17.一种无线通信方法(例如，图19所示的方法1900)，包括：由第一无线设备确定(1910)用于对传输进行预编码的特定于第二无线设备的第一预编码器，其中第一预编码器被确定为在特定角扇区与第二预编码器相匹配，并且其中第一预编码器是基于从第二无线设备到第一无线设备的传输的信道测量确定的。在这里，根据信道方向性，第一和第二无线设备可以是网络站和/或用户设备。
[0380]
18.如解决方案17所述的方法，其进一步包括使用用于对传输进行预编码的第一预编码器来执行从第一无线设备到第二无线设备的传输。例如，第一预编码器可以是与上行链路处于不同频率的下行链路信道预编码器，并且可以完全从上行链路信号测量导出，如在整个文件中所描述的。
[0381]
19.如解决方案17至18中任一项所述的方法，其进一步包括使用用于对传输进行后编码的第一预编码器来执行由第一无线设备实现的来自第二无线设备的接收。如例如关于图14所描述的，后编码器可以用于处理经接收信号。
[0382]
20.如解决方案17至19中任一项所述的方法，其中所述传输是针对特定角扇区。例如，章节6和图10描述了使用角波束的示例，其中特定角扇区被无线传输(或接收)覆盖。
[0383]
21.如解决方案17至20中任一项所述的方法，其中第二预编码器近似为各向同性
预编码器。如先前所讨论的，由于诸如设备几何形状和非线性等实际考虑，理想上相同的角响应平坦度可以在诸如+/-0.5db的公差内变化。
[0384]
22.如解决方案17至21中任一项所述的方法，其中第一无线设备是基站，并且第二无线设备是用户设备。
[0385]
23.如解决方案17至22中任一项所述的方法，其中第一无线设备是用户设备，并且第二无线设备是基站。
[0386]
24.如解决方案18至24中任一项所述的方法，其中第一预编码器是完全根据从第二无线设备到第一无线设备的传输的信道测量而确定的。例如，章节6公开了用于通过仅依赖于对上行链路信号的测量来确定预编码器的技术。
[0387]
25.如解决方案至17所述的方法，其中第一预编码器是通过对从第二无线设备到第一无线设备的传输的信道测量结果执行缩放操作而确定的。例如，章节6描述了缩放操作的一些示例。
[0388]
26.如解决方案17至25中任一项所述的方法，包括基于从所述至少一个用户设备接收的参考信号传输来确定第一预编码器。
[0389]
27.如解决方案26所述的方法，其中确定第一预编码器是通过估计来自所述至少一个用户设备的到达角估计(aoa)来执行的，其中所述aoa估计是在来自所述至少一个用户设备的一个或多个经接收传输上处理的，其中所述多个经接收传输包括参考信号传输和/或其他控制传输和/或数据传输。
[0390]
28.一种无线通信方法(例如，图20所示的方法2000)，包括：确定(2010)特定于用户设备的预编码器，以应用于从网络站到用户设备的信号传输；以及通过利用特定于用户设备的预编码器进行预编码来向用户设备发射(2020)数据符号流，其中所述特定于用户设备的预编码器对于用户设备是未知的，并且其中所述符号流没有用于接收器侧信道均衡的参考信号。在章节2和章节6中描述了可以实现这种方法的一些示例方式。例如，特定于用户设备的预编码器对于用户设备是未知的，因为网络站能够根据上行链路信道测量来完全确定这个解码器并且不需要用户设备执行下行链路计算或向网络站提供反馈信号。
[0391]
29.如解决方案28所述的方法，其中特定于用户设备的预编码器不是从用户设备可以搜索到的码本用信号发送的。
[0392]
30.如解决方案28至29中任一项所述的方法，其中确定特定于用户设备的预编码器包括完全根据对来自用户设备的传输所执行的测量来确定特定于用户设备的预编码器，其中所述传输不包括关于去往用户设备的传输的反馈信息。
[0393]
31.如解决方案28至30中任一项所述的方法，其中所述网络站是长期演进(lte)或第五代新无线电(5g nr)基站，并且其中所述符号流是没有任何解调参考信号(dmrs)的物理下行链路共享通道(pdsch)。
[0394]
32.一种无线通信方法(例如，图21所示的方法2100)，包括：由网络站基于对在上行链路信道上所接收的一个或多个上行链路信号进行的测量来确定(2110)第一预编码器；通过按比例因子对第一预编码器执行缩放操作来确定(2120)第二预编码器；以及使用第二预解码器在下行链路信道上执行(2130)下行链路传输，其中下行链路信道和上行链路信道是频分双工的。章节5和章节6描述了可以用于实现这种方法的一些示例技术。
[0395]
33.如解决方案32所述的方法，其中所述比例因子与下行链路信道与上行链路信
道的频率比成比例。
[0396]
34.如解决方案32至33中任一项所述的方法，其中第一预编码器是根据空间协方差矩阵确定的。章节4提供了空间协方差矩阵r_i和用于计算这个矩阵的各种方式的示例。
[0397]
35.如解决方案32至34中任一项所述的方法，其中确定第二预编码器包括在与第一预编码器的频带不同的频带中确定第二预编码器。附加细节参考章节6进行了描述。
[0398]
36.如解决方案32至35中任一项所述的方法，其进一步包括：通过使用对所有用户设备公用的公共预编码器进行预编码来执行另一下行链路传输。
[0399]
37.一种无线通信方法(例如，图22所示的方法2200)，包括：由在频分双工无线系统中操作的网络站基于对在上行链路信道上从用户设备接收的上行链路信号进行的测量来确定(2210)空间协方差矩阵；以及通过使用与空间协方差矩阵的缩放版本相对应的预编码器进行预编码来在下行链路信道上执行(2220)下行链路传输。在章节5和章节6中描述了一些附加细节和示例。
[0400]
38.如解决方案37所述的方法，其中使用下行链路信道频率与上行链路信道频率之间的比来缩放空间协方差矩阵。
[0401]
39.如解决方案37所述的方法，其中所述空间协方差阵是通过估计信道响应矩阵并根据信道响应矩阵确定空间协方差矩阵而确定的。
[0402]
40.如解决方案37至39中任一项所述的方法，其进一步包括估计上行链路信号的主到达角(aoa)，以及在调度去往用户设备的后续传输时使用所述aoa。
[0403]
41.如解决方案37至40中任一项所述的方法，其中所述空间协方差矩阵是根据主aoa确定的。
[0404]
42.如解决方案37至41中任一项所述的方法，其中所述主aoa被估计为具有最高接收能量的角度。
[0405]
43.如解决方案40所述的方法，其中所述调度通过将所述用户设备和与主aoa相比具有不同的主aoa的其他用户设备分组来向后续传输分配时间和频率资源。
[0406]
44.如解决方案40至43中任一项所述的方法，其中估计主aoa包括通过在上行链路信号的多个传输上处理多个aoa测量来提高精度。
[0407]
45.如解决方案44所述的方法，其中用于估计的aoa测量的数量与用户设备的经测量移动性成比例。
[0408]
46.如解决方案45所述的方法，其中网络站控制用户设备执行上行链路传输的周期性以与经测量移动性成比例。
[0409]
47.一种由无线系统中的网络站实现的无线通信方法(例如，图23所示的方法2300)，包括：基于从多个用户设备接收的传输来确定(2310)与所述多个用户设备相对应的到达角(aoa)；基于所述多个用户设备的aoa，将所述多个用户设备分组(2320)为设备组；以及调度(2330)无线系统中的后续传输，使得相同的时间和频率资源用于去往或来自同一组中的用户设备的传输，其中去往或来自所述多个用户设备的后续传输使用完全基于从所述多个用户设备接收的传输而确定的预编码器或后编码器。章节4至章节5和图14提供了这种技术的一些示例。
[0410]
48.一种由无线系统中的网络站实现的无线通信方法(例如，图24所示的方法2400)，包括：从多个用户设备接收(2410)包括上行链路传输的信号，其中所述上行链路传
输共享相同的时间和频率资源元素；以及通过将特定于用户设备的后编码器动态地应用于经接收信号，将经接收信号分割(2420)成并行的独立数据流，其中所述特定于用户设备的后编码器是角度滤波器，所述角度滤波器是完全根据上行链路测量而确定的并且被设计为对每个并行独立数据流中的期望用户传输进行角度滤波并拒绝其他干扰传输。章节4至章节5和参考图14的描述描述了这种方法的一些示例。
[0411]
49.一种由无线系统中的网络站实现的无线通信方法(例如，图25所示的方法2500)，包括：对与多个用户设备相对应的并行独立数据流应用(2510)特定于用户设备的预编码器；组合(2520)所述应用的结果以生成用于通过共享相同的时间和频率资源而实现的传输的信号；以及在下行链路信道上向多个用户设备发射(2530)信号，其中所述特定于用户设备的预编码器是角度滤波器，所述角度滤波器是完全根据上行链路测量而确定的并且被设计为最小化对其他用户的干扰。章节4至章节5和参考图14的描述描述了这种方法的一些示例。
[0412]
50.如解决方案47至49中任一项所述的方法，其中网络站控制多个用户设备以根据每个用户设备与网络站之间的上行链路信道的经测量信道动态来执行参考信号的上行链路传输。
[0413]
51.如解决方案47至50中任一项所述的方法，其中通过在多个观测值上进行平均来提高特定于用户设备的预编码器或到达角的测量的精度。
[0414]
52.一种无线通信方法(例如，图26所示的方法2600)，包括：由网络站确定(2610)预编码，以用于去往网络站的无线覆盖区域中的多个用户设备的传输，其中去往所述多个用户设备的传输包括多载波调制方案的使用，并且其中针对每个用户设备，对应的预编码在多载波调制方案的所有载波上是相同的；以及通过根据所述预编码进行处理来生成(2620)用于去往所述多个用户设备中的一者或多者的传输的一个或多个传输波形。章节4至5和参考图14的描述描述了这种方法的一些示例。在一些实施例中，术语“相同”可以意指“在一定范围内相同”。例如，与实施方式相关的实际考虑可能会对预编码器的相同程度或平坦程度施加限制。例如，可以观察到+/-0.5db的容差，但预编码器在所有子载波上仍然可以被认为是平坦的或相同的。一些实施方式使用“迫零”技术，其中某些不需要的子载波被表现为空值的预编码器“清零”(例如，在某些频率下衰减为10db或20db或更大)。然而，与这种迫零技术不同，跨不同载波“相同”的预编码器的一些实施例可以避免在某些频率处的这种迫零衰减。在此类情况下，“相同”可以仅仅意指与传输频带中的任何其他频率相比，预编码器对任何频率的衰减可能不会超过阈值量。阈值可以是例如0.5db或3db或6db，这取决于用户设备与网络设备之间的传输所经历的无线信道和反射器的特性。
[0415]
在上文描述的解决方案中，多载波调制可以对应于正交时频空间(otfs)调制或正交频分复用(ofdm)调制，其中使用正交相移键控(qpsk)或正交幅度调制qam符号来分别调制多个子载波或音。
[0416]
53.如解决方案52所述的方法，其中所述预编码是基于针对多个用户设备的经估计到达角而确定的空间预编码。
[0417]
54.如解决方案52至53中任一项所述的方法，其中去往所述多个用户设备中的一者或多者的一个或多个传输波形占用重叠的时间和频率资源。
[0418]
55.如解决方案52至54中任一项所述的方法，其中去往多个用户设备中的一者或
多者的一个或多个传输波形占用相同的时间和频率资源。
[0419]
56.如解决方案52所述的方法，其中针对每个用户设备的对应的预编码是通过估计所有载波上的单个预编码器来计算的。一些示例在本文件的章节2至6中进行了描述。例如，章节6.4至章节6.8中的等式公开了预编码器的一些示例实施方式。
[0420]
57.一种无线通信装置，包括处理器和无线收发器，其中所述处理器被配置为使用用于发射或接收信号的收发器来执行如解决方案11至56中任一项所述的方法。
[0421]
应当理解，公开了可以由设备在无线系统中实践的技术，以基于在反向方向上接收的传输和基于所接收的传输的信道状态的确定来对沿一个方向去往其他设备的传输进行预编码。在一个有利方面，这种方法避免了与使用码本或信道状态反馈报告相关联的开销和操作效率低下。
[0422]
图27示出了无线收发器装置2700的示例。装置2700可以用来实施节点或ue或者实施信道估计/预测任务的网络侧资源。装置2700包括处理器2702、任选的存储器(2704)和收发器电路2706。处理器2702可以被配置为实施本文件中描述的技术。例如，处理器2702可以使用存储器2704来存储代码、数据或中间结果。替代性地，存储器可以位于处理器内部。收发器电路2706可以执行发射或接收信号的任务。这可以包括例如通过无线链路(诸如wi-fi、毫米波或另一个链路)或有线链路(诸如光纤链路)的数据发射/接收。
[0423]
本文件中描述的所公开的以及其他实施例、模块和功能操作可以在数字电子电路或者计算机软件、固件或硬件中实现，包括本文件中公开的结构和它们的结构等同物或者它们中的一者或多者的组合。所公开的和其他实施例可以被实现为一个或多个计算机程序产品，即，在计算机可读介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，以便由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基底、存储器设备、影响机器可读传播信号的物质的组成，或者它们中的一者或多者的组合。术语“数据处理装置”涵盖用于处理数据的所有装置、设备和机器，例如，包括可编程处理器、计算机或者多个处理器或计算机。除了硬件之外，装置可以包括为有疑问的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一者或多者的组合的代码。传播信号是人工生成的信号，例如，机器生成的电信号、光信号或电磁信号，所述信号被生成以对信息进行编码以便发射到合适的接收器装置。
[0424]
计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且它可以按任何形式部署，包括作为独立程序或模块、部件、子例程，或者适用于计算环境的其他单元。计算机程序不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以部署为在一台计算机上执行，或者在位于一个站点或分布在多个站点之间并通过通信网络互连的多台计算机上执行。
[0425]
本文件中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行，所述可编程处理器通过在输入数据上操作并且生成输出来执行一个或多个计算机程序以执行功能。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路，例如，fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。
[0426]
适用于执行计算机程序的处理器包括例如通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来讲，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，或者操作地耦合以从其接收数据或将数据传送到其或这两者。然而，计算机不需要具有此类设备。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如半导体存储器设备，例如，eprom、eeprom以及闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及cd-rom和dvd-rom盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。
[0427]
尽管本专利文件包含很多具体方面，但这些不应当被解释为限制所要求保护的发明或可以要求保护的内容的范围，而是描述专用于特定实施例的特征。在单独的实施例的上下文中在本文件中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可在多个实施方式中分开实现或以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上文描述为在某些组合中起作用并且甚至如最初要求保护的那样，但在一些情况下，所要求保护的组合中的一个或多个特征可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变化。类似地，虽然在附图中按特定顺序描绘操作，但这不应当被理解为要求此类操作以所示出的特定顺序或按先后顺序执行，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。
[0428]
仅公开了一些示例和实现方式。基于公开的内容，可以作出对所描述的示例和实现方式以及其他实现方式的变化、更改和增强。