低复杂度预编码器的制作方法

示例实施例可以涉及用于为从多个接入点天线到一个或多个用户设备的下行链路传输执行低复杂度预编码的系统、方法和/或计算机程序。

背景技术：

1、大规模多输入多输出(mmimo)是5g通信标准及更高标准的关键物理层无线技术。在下行链路中，用于消除或抑制干扰的mmimo的预编码方案，例如迫零或正则化迫零方案，可以允许在具有高频谱效率的共享频率资源上与多个用户同时通信。在具有丰富散射的无线环境中，这些预编码方案通常导致均匀的功率分布，这意味着每个发送链上的发送信号具有大致相同的功率水平(即，发送链上的发射功率基本一致)。然而，在实践中经常遇到的许多其他无线环境中，这些预编码方案导致不均匀的功率分布，其中在不同发送链上发送的信号可能具有非常不同的功率水平。为了符合每个发送链的最大功率约束，则有必要对所有发送链应用公共功率回退，这由最坏情况下的发送链的功率确定。这种功率退避导致与功率分布的非均匀性成正比的通信范围的减小。在分布式mmimo的情况下，功率分布的非均匀性更加明显，其使用地理上分离的接入点(ap)的集合，每个ap具有共同服务于多个用户设备(ue)的多个ap天线，每个ue具有一个或多个ue天线。由于发送ap天线在地理上是分离的，分布式mmimo的功率分布更加不均匀，使用传统的zf预编码远远不是最优的。

2、众所周知，使用例如二阶锥编程的高复杂度迫零预编码算法可以设计抑制用户之间的干扰并且具有均匀功率分布的预编码器。这些算法原则上可以允许mmimo系统避免与非均匀功率分布相关联的范围减小，但它们在实践中使用起来太复杂。对于实际实现，需要一种能够接近这些高复杂度方法的性能的低复杂度迫零预编码算法。

技术实现思路

1、本发明的各种实施例所寻求的保护范围由独立权利要求规定。本说明书中描述的不属于独立权利要求范围的实施例和特征(如果有的话)将被解释为有助于理解本发明的各种实施例的示例。

2、根据第一方面，描述了一种装置，包括：至少一个处理器；以及至少一个存储器，存储指令，当指令由至少一个处理器执行时，使装置至少执行操作，所述操作包括：接收通信系统的一个或多个接入点(ap)的多个ap天线与一个或多个用户设备(ue)的多个ue天线之间的下行链路信道估计；使用从预编码器提取的与每个ap天线相关联的估计功率分配，来迭代地更新针对ap天线的功率分配权重集合，直到达到停止标准，预编码器是基于接收的信道估计和先前的功率分配权重集合计算的；以及输出表示从接收的信道估计和更新的功率分配权重集合所计算的预编码器的数据。

3、在一些示例实施例中，该装置还被使得执行包括以下项的操作：将表示所输出的预编码器的数据应用于对通信数据进行预编码，以便经由一个或多个ap天线发送到一个或多个ue；以及将经预编码的通信数据发送到一个或多个对应接入点ap，以经由对应ap天线发送到一个或多个ue。

4、在一些示例实施例中，该装置还被使得执行包括以下项的操作：向每个ap发送表示从表示所输出的预编码器的数据中提取的与每个ap的ap天线相关联的预编码器信息的数据，其中所述每个ap被配置为将对应预编码器信息应用于对通信数据进行预编码，以经由所述每个ap的对应ap天线发送到与一个或多个ue相关联的一个或多个对应ue天线。

5、在一些示例实施例中，迭代更新还包括：对于一个或多个迭代中的每个迭代，基于功率分配权重集合和接收的信道估计来计算预编码器；从所计算的预编码器中提取与每个ap天线相关联的估计功率分配；以及基于将与每个ap天线相关联的估计功率分配应用于来自功率分配权重集合中的用于该ap天线的对应功率分配权重，来更新针对ap天线的功率分配权重集合。

6、在一些示例实施例中，更新针对ap天线的功率分配权重集合还包括：对于ap天线中的每个ap天线，基于将对应功率分配权重乘以所述ap天线的估计功率分配的平方根的倒数，从功率分配权重集合更新所述每个ap天线的对应功率分配权重。

7、在一些示例实施例中，与每个ap天线相关联的估计功率分配是预编码器的预编码器矩阵的对应行的范数的平方。

8、在一些示例实施例中，确定是否达到停止标准是基于以下至少一项：达到最大迭代次数；当所有ap天线上的最大估计功率分配的改善低于功率阈值时；确定更新的功率分配集合的每个功率分配权重的收敛；确定更新的功率分配权重集合的每个功率分配权重与先前功率分配权重集合的对应功率分配权重之间的差是否满足一个或多个阈值。

9、在一些示例实施例中，预编码器包括来自以下组中的至少一项：迫零预编码器；正则化迫零预编码器；最小均方误差预编码器；任何其他适当的基于多输入多输出的预编码器；和/或其组合、其修改。

10、在一些示例实施例中，功率分配权重集合是m维向量其中m是一个或多个ap的ap天线的数量，m个ap天线与一个或多个ue的k个ue天线之间的下行链路接收信道估计由表示，并且迭代地更新功率分配权重集合w还包括：

11、将功率分配权重集合w初始化为初始功率分配权重集合

12、对于一个或多个迭代中的每个迭代，通过计算wn＝ω(wn-1)来更新第n个功率分配权重集合，1≤n≤n，其中n是最大迭代次数，其中：

13、以及

14、其中，第(n-1)个功率分配权重被表示为是第(n-1)个功率分配权重集合wn-1的第m个权重，并且针对第m个ap天线的第(n-1)个所提取的估计功率分配是的平方，其中是预编码器矩阵的第m行，1≤m≤m，其基于下行链路接收信道估计g和第(n-1)个功率分配权重集合wn-1被计算。

15、在一些示例实施例中，输出表示预编码器的数据还包括基于以下至少一项来输出表示预编码器的数据：

16、预编码矩阵q(wn)，其中n≤n为最终迭代；

17、预编码矩阵q(wn-1)，其中n≤n为最终迭代；以及

18、预编码矩阵q(wi)，其中wi是用于第i次迭代的第i个功率分配权重集合，1≤i≤n，其导致最接近于针对多个ap天线的功率水平阈值的主导功率分配。

19、在一些示例实施例中，输出表示预编码器的数据还包括：基于q(w)＝wg*(gtwg*)-1来输出表示zf预编码器的数据，其中是元素w在对角线上的对角矩阵。

20、在一些示例实施例中，初始化功率分配权重集合w还包括：执行以下至少一个项：

21、将功率分配权重集合w初始化为初始功率分配权重集合w0＝(1，…，1)t或者wm[0]＝1，1≤m≤m；

22、将功率分配权重集合w初始化为初始功率分配权重集合w0＝[wn]i，其中[wn]i是来自先前的第i次迭代的第n个更新的功率分配权重集合wn；

23、将功率分配权重集合w初始化为初始功率分配权重集合w0，其中并且是信道矩阵g的第m行。

24、在一些示例实施例中，通信系统是正交频分复用ofdm系统，ofdm系统包括子载波集合，并且其中迭代地更新功率分配权重集合并且输出还包括：

25、使用从针对子载波集合中的每个子载波计算的预编码器提取的估计功率分配，来迭代地更新子载波集合中的每个子载波的ap天线的功率分配权重的集合，其中针对子载波集合中的每个子载波的预编码器是基于针对子载波集合中的每个子载波的接收的信道估计、以及针对子载波集合中的每个子载波的ap天线的先前的对应功率分配权重集合来计算的；以及

26、输出表示针对子载波集合中的每个子载波的预编码器的数据，针对子载波集合中的每个子载波的每个预编码器是根据子载波集合中的每个子载波的接收的信道估计、以及与子载波集合中的每个子载波相关联的每个ap天线的更新的功率分配权重集合来计算的。

27、在一些示例实施例中，迭代地更新与子载波集合中的第一子载波和第二子载波相关联的ap天线的功率分配权重集合还包括：计算用于子载波集合中的第一子载波、以及子载波集合中的第二子载波的预编码器，其中针对第二子载波的ap天线的功率分配权重集合是基于针对子载波集合中的第一子载波所计算的预编码器来初始化的。

28、在一些示例实施例中，迭代地更新与子载波集合中的每个子载波相关联的ap天线的功率分配权重集合还包括：以增加或降低的子载波索引的顺序连续地针对子载波集合中的每个子载波计算预编码器，其中用于子载波索引l的ap天线的功率分配权重集合为并且当连续计算针对增加的子载波索引的预编码器时，将用于子载波索引l的ap天线的功率分配权重集合初始化为或者当连续计算针对降低的子载波索引的预编码器时，将用于子载波索引l的ap天线的功率分配权重集合初始化为

29、在一些示例实施例中，一个或多个ap的多个ap天线中的一个或多个ap天线具有不同的功率约束，并且功率分配权重集合是m维向量其中m是ap天线的数量，m个ap天线与一个或多个ue的k个ue天线之间的下行链路接收信道估计由表示，并且迭代地更新功率分配权值集合w还包括：

30、将功率分配权重集合w初始化为初始功率分配权重集合

31、对于一个或多个迭代中的每个迭代，通过计算wn＝ω(wn-1)来更新第n个功率分配权重集合wn，1≤n≤n，其中n是最大迭代次数，其中：

32、以及其中，第(n-1)个功率分配权重被表示为是第(n-1)个功率分配权重集合wn-1的第m个权重，是第m个发送链上的功率约束，并且针对第m个ap天线的第(n-1)个所提取的估计功率分配是的平方，其中是预编码器的第m行，1≤m≤m，其基于下行链路接收信道估计g和第(n-1)个功率分配权重集合wn-1被计算。

33、在一些示例实施例中，通信系统是具有子载波集合的ofdm系统，一个或多个ap的多个ap天线中的一个或多个ap天线具有不同的功率约束，并且功率分配权重集合是m维向量其中m是一个或多个ap的ap天线的数量，所述m个ap天线与一个或多个ue的k个ue天线之间的针对每个子载波的下行链路接收信道估计由表示，并且迭代地更新功率分配权重集合w进一步包括：

34、将功率分配权重集合w初始化为初始功率分配权重集合

35、对于一个或多个迭代中的每个迭代，通过计算来更新第n个功率分配权重集合wn，1≤n≤n，其中n是最大迭代次数，其中：

36、以及其中，第(n-1)个功率分配权重被表示为是第(n-1)个功率分配权重集合wn-1的第m个权重，是第m个发送链上的功率约束，并且是并入对所有子载波的贡献的ap天线m的总发射功率的平方根，其中是针对子载波的预编码矩阵q(l)(w)的第m行；以及

37、针对子载波集合中的每个子载波，输出表示基于针对每个的q(l)(wn)或q(l)(wn-1)的预编码矩阵的数据。

38、在一些示例实施例中，一个或多个ap的多个ap天线是无小区大规模多输入多输出通信网络的一部分；或者一个或多个ap的多个ap天线是蜂窝通信网络的一部分。

39、根据第二方面，描述了一种计算机实现的方法，包括：接收通信系统的一个或多个接入点ap的多个ap天线与一个或多个用户设备ue的多个ue天线之间的下行链路信道估计；使用从预编码器提取的与每个ap天线相关联的估计功率分配迭代地更新针对ap天线的功率分配权重集合，直到达到停止标准，预编码器是基于接收的信道估计和先前的功率分配权重集合来计算的；以及输出表示从接收的信道估计和更新的功率分配权重集合计算的预编码器的数据。

40、在一些实施例中，第二方面的计算机实现的方法还包括根据任何先前装置定义的第一方面的一个或多个操作、步骤、特征和/或方面。

41、根据第三方面，描述了一种装置，包括用于进行以下项的部件：接收通信系统的一个或多个接入点ap的多个ap天线与一个或多个用户设备ue的多个ue天线之间的下行链路信道估计；使用从预编码器提取的与每个ap天线相关联的估计功率分配迭代地更新针对ap天线的功率分配权重集合，直到达到停止标准，预编码器是基于接收的信道估计和先前的功率分配权重集合来计算的；以及输出表示从接收的信道估计和更新的功率分配权重集合计算的预编码器的数据。

42、在一些实施例中，第二方面的装置还包括根据任何先前装置定义的第一方面的一个或多个操作、步骤、特征和/或方面。

43、根据第四方面，提供了一种包括指令集的计算机程序产品，当在装置上执行该指令集时，该指令集被配置为使该装置执行任何先前方法定义的计算机实现的方法。

44、根据第五方面，提供了一种包括存储在其上的用于执行方法的程序指令的非瞬态计算机可读介质，该方法包括：接收通信系统的一个或多个接入点ap的多个ap天线与一个或多个用户设备ue的多个ue天线之间的下行链路信道估计；使用从预编码器提取的与每个ap天线相关联的估计功率分配迭代地更新针对ap天线的功率分配权重集合，直到达到停止标准，预编码器是基于接收的信道估计和先前的功率分配权重集合来计算的；以及输出表示从接收的信道估计和更新的功率分配权重集合计算的预编码器的数据。

45、第五方面的程序指令还可以执行根据第一、第二、第三或第四方面的任何前述方法或装置定义的操作、步骤、功能。

46、在第六方面，本说明书描述了一种包括存储在其上的程序指令的计算机可读介质(诸如非瞬态计算机可读介质)，程序指令用于(至少)执行参考第一、第二、第三、第四和/或第五方面中的任何方面所描述的任何在前方法或装置定义。