用于在异构双层无线网络中协同预编码的系统和方法
【技术领域】
[0002] 本发明设及无线通信领域，并且在特定的实施方式中设及用于在双层蜂窝网络中 协同预编码的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 双层网络包括覆盖有较小范围的第二层网络或热点的传统蜂窝网络，其中热点也 称为小型小区，例如使用毫微微蜂窝基站、分布式天线、或中继等的小型小区。此类共存系 统能够为服务用户提高频谱效率。一些第二层系统具有优先性并且可W允许对主系统例如 传统蜂窝网络或者宏小区有一定程度的干扰。另一些第二层系统能够见机进行传输，而不 会干扰已有的主系统。此类见机的第二层系统包括所谓的范德蒙德频分多址（V抑M)系统， 其允许包括多个主要用户的宏小区与包括多个次要用户的小型小区的配对共存。在VFDM 系统中，小型小区发送器处的预编码不会对宏小区造成干扰，但是运种系统的缺点是小型 小区发送器处的预编码是独立进行的，因此由于维度限制而导致浪费额外的发送维度W及 造成低效率的线性预编码，所W需要一种针对双层蜂窝网络的改进的预编码方案。
【发明内容】
[0004] 根据本公开内容的实施方式，提供了一种用于减少或避免第二层网络对第一层网 络的信号干扰和第二层网络内的信号干扰的方法。在此示例中，该方法包括：对第二层网络 中的发送器设备的发送信号进行协同跨层预编码（CTP);根据所进行的协同CTP生成CTP 矩阵信息；W及根据CTP矩阵信息对发送信号进行层内预编码（ITP)。该方法还包括：向第 二层网络中的发送器设备转发关于协同CTP和ITP的信息。还提供了一种执行该方法的装 置。
[0005] 根据本公开内容的另一实施方式，提供了一种用于减少或避免第二层网络对第一 层网络的信号干扰和第二层网络内的信号干扰的网络部件。在此示例中，该网络部件包括： 发送器W及与通信上连接至发送器的处理器。该处理器被配置成对第二层网络中的发送器 设备的发送信号进行协同跨层预编码（CT巧和层内预编码（IT巧二者。处理器在考虑自协 同CTP生成的信息的情况下进行ITP。发送器被配置成向第二层网络中的发送器设备发送 关于协同CTP和ITP的信息。
[0006] 根据本公开内容的又一实施方式，提供了另一种用于减少或避免第二层网络对第 一层网络的信号干扰和第二层网络内的信号干扰的网络部件。在此示例中，该网络部件包 括：发送器W及通信上连接至发送器的处理器。该处理器被配置成对第二层网络中的发送 器设备的发送信号进行第一预编码和第二预编码二者。该处理器进行第一预编码，W降低 或消除由第二层网络中的发送器设备的传输引起的第一层网络中的干扰。该处理器根据自 第一预编码生成的信息进行第二预编码，W降低或消除由第二层网络中的发送器设备的传 输引起的第二层网络中的信号内干扰。发送器被配置成向第二层网络中的发送器设备转发 关于第一预编码和第二预编码的信息。
[0007] 上述内容相当宽泛地概括了本发明实施方式的特征，W便能够更好理解W下对本 发明的详细描述。下文将对本发明实施方式的形成本发明权利要求的主题的附加特征和优 点进行描述。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施方式可W容易地用作 修改或设计其他实现与本发明相同的目的的结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当 意识到，运种等同构造不脱离所附权利要求书所阐述的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0008] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考W下结合附图进行的描述，在附图 中： 阳009] 图1示出了双层网络或系统的示例；
[0010] 图2示出了用于双层网络或系统的协同跨层预编码和层内预编码的方法的实施 方式；W及
[0011] 图3示出了能够用于实现各种实施方式的处理系统的实施方式的示意图。
[0012] 除非另有指示，否则不同图中的对应附图标记通常指代对应部分。绘制各图是为 了清楚地说明实施方式的相关方面，因此未必是按比例绘制。
【具体实施方式】
[0013] 下文将详细论述当前优选实施方式的实施和使用。然而，应了解，本发明提供了可 在各种具体上下文中体现的许多适用的发明构思。所论述的【具体实施方式】仅仅说明用W实 施和使用本发明的具体方式，而并非限制本发明的范围。
[0014] 在本文中提供了用于在双层网络例如采用多用户范德蒙德频分多址接入 (MU-VFDM)的双层网络中进行协同跨层预编码和层内预编码的方案的实施方式。协同预编 码方案使得能够在第二层网络处开发额外的发送维度，从而增加了第二层网络（或小型小 区）处的可实现的吞吐量。各实施方式由于小型小区与宏小区之间的跨小区预编码一一在 本文中称为"跨层预编码（CTP)" -一W及小型小区中的发送器之间的有效的小区内预编 码一一在本文中称为"层内预编码（口巧"一一使得能够显著提高第二层网络或小型小区 中的吞吐量。针对小型小区发送器的协同CTP能够增加发送维度，从而显著提高第二层网 络或者小型小区的吞吐量。并且发送维度的增加使得能够进行有效的线性层内预编码，大 大降低了层内干扰。
[0015] 图1示出了包括宏小区（MC) 110(例如，传统蜂窝网络中的宏小区）和第二层网络 或小型小区（SC) 120的双层网络或系统100。MC110包括MC基站（MBS) 112和M个MC用户 设备（MU)114,其中，M为整数。用户设备的示例包括智能手机、计算机（例如，台式计算机、 膝上型计算机、平板计算机等）或者其他任何通信设备。MBS112和M个MU114可W使用 正交频分复用（0抑M)或者正交频分多址接入（(FDMA)传输进行通信。SC120包括K个SC 接入点（SAP) 122(例如，毫微微蜂窝基站、分布式天线、中继）和K个SC用户设备（SU) 124， 其中，K为整数。SU124可W与MU114类似。所述K个AP122和K个MU114可W使用 MU-VFDM传输进行通信。所述K个SAP122可W与所述K个相应的SU124成对通信（例 如，每个SAP122与对应的一个SU124通信）。在另一个实施方式中，多对肥可W经由设 备对设备值2D)通信来互相通信（例如，肥对肥通信），运种情况下，为避免信号干扰而预 编码的信道或信号（如下讨论）与没有SAP参与的各对UE间的传输对应。
[0016] 考虑例如OFDM传输（例如，在用于MC110与SC120的下行链路上）且MC110 中使用了N个子载波和长度为L的循环前缀（CP)，在所考虑的第M个MU114处的接收向量 Ym被表不为：
[0017] Ym=HmmXm+HsmXs+Hm(1)其中，为(FDM传输中的信道频率响应矩阵，Xm为来自 MBS112的传输向量，Hsm为从SAP122到所考虑的MU114的整体跨信道矩阵，Xs为来自SAP 122的整体发送信号向量。来自SAP122的整体发送信号向量可W表达为：
C2)
[0019] 来自SAP122的整体跨信道矩阵可W表达为： 阳020]Hsm=化SM[1]，Hsm凹，…，HsmDC)做
[0021] 另外，双层网络或系统100中使用预编码器（未示出）对SAP122处的发送信号 进行预处理，使得来自SAP122的发送信号向量Xs不会对在所考虑的MU处的接收信号向 量yM产生干扰。跨层预编码器可W位于SC120处或远离SC120,并且跨层预编码器例如 通过任何合适的有线或无线连接禪接至SAP122。预编码器可W知晓W下信息：从SAP122 到每个所考虑的MU114的信道或传输的信道状态信息（CSI)、从SAP122到SU124的传输 的CSI，W及从MBS112到SU124的传输的CSI。运些信息用于协同CTP，从而例如生成矩 阵和向量W用于下文的不同计算。
[0022] 在预编码器处，来自SAP112的发送信号向量可W表达为：
[0023] Xs=EsS(4)
[0024] 其中，E表示CTP矩阵，Xs表示来自SAP122的发送符号向量，SS为发送符号向量。 如果在每个单独SAP122处独立进行CTP，则总的发送维度J(或由K个SAP122发送的总 符号的数量）等于化(SAP122的数量与CP长度的乘积）。然而，如果在SAP122间使用协 同，则总发送维度J会大大增加，并且VFDM传输的能力会相应提高。另外，如下文所述，总 发送维度的增加使得能够使用更有效的ITP来消除SAP间的干扰。
[00巧]预编码器还被配置用于进行协同CTP，其中，所生成的CTP矩阵E并不一定必须为 对角矩阵。由预编码器生成的矩阵E可W为用于消除SC110中的SAP122造成的干扰的 任何矩阵，该矩阵满足W下条件：
[0026] HsmE= 0 (5)
[0027] 具体地，对信道矩阵Hsm进行奇异值分解（SVD)W获得：
[0028] Hsm=UAvH 化）
[0029