CN101682909B - 多用户多输入多输出无线系统中的信道质量估计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用户多输入多输出(MIMO)系统中的改进的信道质量估计方法。该系统包括与第一移动台(MS)和至少一个其它MS通信的基站收发台(BTS)，其中与该第一MS的通信采用第一预编码向量，与所述至少一个其它MS中的每一个的通信采用与该第一预编码向量不同的单独的干扰预编码向量，该第一预编码向量和所述至少一个干扰预编码向量为预编码码本的一部分。该码本包括可能干扰预编码向量的集合，所述可能干扰预编码向量包括与该第一预编码向量正交的预编码向量和与该第一预编码向量不正交的预编码向量。根据本方法，该第一MS中执行的信道质量估计考虑该第一预编码向量以及以下子集中的一个：该码本中的预编码向量的受限子集，该受限子集具有预定数目的向量，所述预定数目的向量包括该码本中与该第一预编码向量不正交的可能的干扰预编码向量中的至少一个但非全部，或该码本中的预编码向量的可变子集，该可变子集具有可变数目的向量，所述可变数目的向量包括该码本中的至少一个可能干扰预编码向量，所述可变数目根据该BTS中确定的参数得出。

Description

多用户多输入多输出无线系统中的信道质量估计

技术领域

本发明涉及一种多用户多输入多输出(MIMO)系统中信道质量估计的移动台(MS)中的方法，所述系统包括与第一MS和至少一个其它MS通信的基站收发台(BTS)，其中与所述第一MS的通信采用第一预编码向量，与所述至少一个其它MS中的每一个MS的通信采用与该第一预编码向量不同的单独的干扰预编码向量，所述第一预编码向量和所述至少一个干扰预编码向量为预编码码本的一部分，所述码本包括可能干扰预编码向量的集合，所述可能干扰预编码向量包括与所述第一预编码向量正交的预编码向量和与所述第一预编码向量不正交的预编码向量。

本发明还涉及一种在多用户MIMO系统中辅助信道质量估计的基站收发台中的方法，所述系统包括与至少第一MS和至少一个其它MS通信的BTS，其中与所述第一MS的通信采用第一预编码向量，与所述至少一个其它MS中的每一个MS的通信采用与该第一预编码向量不同的单独的干扰预编码向量，所述第一预编码向量和所述至少一个干扰预编码向量为预编码码本的一部分。

本发明还涉及实现所述MS和BTS中方法的移动台(MS)和基站收发台(BTS)。

背景技术

本发明涉及一种多用户(MU)无线通信系统，该系统具有在服务基站收发台(BTS)处的多个天线和在接收移动台(MS)处的一个或多个天线。更具体地，本发明涉及一种控制这样的系统中的信道质量估计的精度的方法。下面将以采用正交频分复用(OFDM)的下行MIMO系统为例来阐释本发明，但是本领域技术人员清楚，本质上，可以在服务BTS处具有多个天线的任何MU无线通信系统中实现本发明。此外，在本申请文件中，MS本质上表示任何出现在这样的系统中的移动台、移动终端(MT)、用户设备(UE)等，BTS本质上表示在这样的系统中控制这些MS并与这些MS通信的任何节点，例如BTS或Node B。

在诸如OFDM系统的无线通信系统中，使用多个天线有利于提高系统的性能。当在发射BTS处和在接收MS处使用多天线传输时，可以另外使用由于使用多个天线而增加到信号空间中的空间维度来调度向系统中不同用户的发射。这样，使用多个天线通过增加空间维度增加了可用于调度的信号空间。

然而，与提供正交信道使得接收机处的不同用户之间的信道互相不干扰的OFDM信号空间中的时频栅格不同，该空间维度中可用信道的进一步分割产生的是通常并不互相正交的信道的集合。这意味着，例如，如果MU-MIMO/OFDM时频资源被同时分配给了两个或两个以上用户，那么由于所谓的同信道干扰(CCI)，向这两个或两个以上用户的发射将互相干扰。

当采用多个天线发射时，对信道质量值，如信号对干扰和噪声的和的比值(SINR)，的估计会出现问题，这是由于实际的SINR取决于由BTS调度所作的选择。多天线BTS的调度器将联合地一起调度用户及其对应的预编码向量。由于这种资源选择，也就是调度，在时间平面中是在SINR值被报告给基站之后进行的，因而，除一些特殊情况外，不能在MS中估计实际SINR。

在本申请文件中，出于示例的原因，把SINR用作信道质量的度量。但是，本领域技术人员清楚，有很多其它信道质量的度量，例如信号干扰比(SIR)、信噪比(SNR)、块误码率(BLER)、误比特率(BER)和传输块(TB)大小等，根据本发明，可以使用所有这些度量来确定信道质量。

所估计的信道质量值和需要的预编码向量或量化信道向量，即空间特征向量，将从MS被反馈给BTS并用于产生预编码矩阵。信道质量还将用于链路自适应中，以设置向移动台的发射的正确调制星座和码率。

所使用的预编码向量/信道量化向量码本的大小可能会影响对干扰的估计。如果使用可能的预编码向量/信道量化向量的小的码本，那么由于哪个预编码向量为干扰预编码向量的模糊度小，因而干扰估计的误差也就可能小。另一方面，小的码本还隐含着，信道与用户所估计的预编码向量的匹配将会差，这是因为信道可能具有很多不同特征，这些特性难于以精确地方式与有限数目的预编码向量进行匹配。因此，在小的码本中将会有信号增益损失。当码本变小到只包括一个酉矩阵时，由于干扰预编码向量唯一地已知，因此SINR的精度变为无穷大，参见参考文献【2】，但是信道与预编码向量的匹配很差。在本申请文件的末尾给出了参考文献列表。

在背景技术中，已经出现了用于MIMO系统和MU-MIMO系统中的信道质量估计的不同方案。在参考文献【1】中，通过在未量化码本中考虑所有可能的干扰预编码向量，得出了信号干扰比估计的平均值方法。这给出信号干扰比估计的较小范围。然而，该方案具有一个缺点，即信道质量估计中总是包括所有的预编码向量。这可能导致信道质量估计包括很多计算，并且不准确，这是因为对所有预编码向量取平均值并不总是干扰MS当前正在使用的干扰预编码向量的良好近似值。此外，对系统中某些数目的用户使用该方案具有较差的小区吞吐量。

在参考文献【2】中，预编码向量为两个发射机天线系统的被两两先验配对且被选择为正交的预编码向量。在这种方式下，如果UE选择预编码向量，它就知道可能的干扰预编码向量为正交补，从而能够极佳地估计信号干扰比。然而，该方法的问题是，当系统中的移动台的数目少，并且码本大时，发现能够被一起MU-MIMO调度的两个用户的可能性较小，即，可能难于找到要使用这样的先验的预编码向量对来联合调度的两个用户。因此，对系统中某些数目的用户，该方案也具有较差的小区吞吐量。

在参考文献【3】中，考虑了另一种信号干扰比估计方案。该方案与参考文献【1】中提出的方案类似，其中，使用未量化的可能预编码向量的码本的平均值来估计干扰。该方案具有与上述指出的参考文献【1】同样的缺点。

在参考文献【4】中，公开了一种MU-MIMO调度方法，在该方法中，根据基于报告的信道向量计算的用户的空间相关来把用户分组。该策略是通过在选择接近平行的用户时避免信号衰减来选择接近正交的用户，以改进零强制预编码器的性能。在参考文献【5】中，采用对接近正交的用户进行分组来简化所使用的调度算法。在这里，使用零强制半正交用户分组。参考文献【4】和【5】公开基于接近正交用户组的调度方法，但并没有说明信道质量估计。

在参考文献【6】中，提出了一种类似于参考文献【5】中所说明的资源分配方法，其中，调度器把子载波或子载波组以及时间资源分配给某些用户，以使所选择的特征向量同时具有较低的相关性。这种资源的分组通过考虑预定并且固定的相关阈值来完成。然而，参考文献【6】中没有涉及信道质量反馈和控制信号开销。

因此，上述背景技术中的方案要么根本没有公开信道质量估计，要么给出不准确的信道质量估计，导致了比系统中某些数目的用户所必需的小区吞吐量低的小区吞吐量。而且，它们提供的方法是静态的方法，不能根据系统中变化的情况来调整这些方法。

简而言之，背景技术方案可能说明了应用于某些特定情况的方案，但是它们都没能给出可用于系统中可能出现的各种变化情况的通用方案。无线通信系统，就其本质来说，是在高度变化的，具有很多可变特性。因此，背景技术中的没有一种方案能够处理这样的系统中可能出现的所有情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决上述问题的信道质量估计。

本发明旨在提供一种信道质量估计，该信道质量估计更加精确并获得比背景技术中已知的信道质量估计高的小区吞吐量。

本发明进一步旨在提供一种通用信道质量估计，该估计能够比背景技术中的信道质量估计更好地处理该系统中可能出现的变化情况。

优选地，在根据本发明的信道质量估计方法中，该系统中的BTS和MS均知道表示该码本中的预编码向量彼此相关的度量的参数ρ，例如相关性度量、差度量或内积度量。通过限制该估计将要包括的可能干扰预编码向量的子集，该MS随后可以在该估计信道质量过程中使用该参数。

根据本发明，该信道质量估计计算中将包括的可能干扰预编码向量的数目可以是预定的，也可以是可变的。在这两个可选方案中，可以以不同方式来选择参数ρ，该子集中将要包括的可能干扰预编码向量的数目根据该参数确定。对于该预定的方案，排除ρ＝0和ρ＝1的值，这是因为其它的值给出更好的小区吞吐量。对于该可变方案，所有ρ的值都是允许的。这使得根据本发明的该方法可以通过选择合适的ρ值来最优化该系统中的信道估计精度、小区吞吐量和联合调度。

另外，对于该可变的方案，在该BTS中执行合适ρ的自适应选择。这使得BTS可以根据该系统中的当前流量载荷和干扰情况来选择ρ。这进一步提高了以这样的一种方式来平滑地调整ρ的可能性，即使得能够获得信道估计精度、小区吞吐量和联合调度之间最优；衷的方式。

在本发明的一实施例中，可以根据该系统中用户的数目、该系统中联合调度的用户的数目或每可用无线资源的联合调度可能性的数目，来选择BTS中的参数ρ。如果正在小区中的MS的该联合调度可能性相对较小，或正在小区中的MS的数目较小，则可以赋给参数ρ相对较大的值。如果正在小区中的MS的该联合调度可能性相对较大，或正在小区中的MS的数目较大，则可以赋给参数ρ相对较小的值。通过利用该实施例，该BTS可以紧密地适应该系统中的当前情况，从而提高整体性能。

下面将参照示出一些优选实施例的附图来说明根据本发明的信道质量估计的详细实施例和优点。

附图说明

图1示出了本发明的方法的流程图。

图2示出了参数ρ的不同值的SINR变化范围的仿真结果。

图3示出了MU-MIMO调度的可能性的仿真。

图4示出了系统中小区吞吐量如何随参数ρ的变化值而变化的仿真。

具体实施方式

本发明的基本思想是，限制BTS所使用的可能干扰预编码向量的集合的某些共同信息在MS和BTS处都有。(本文中，“干扰预编码向量”表示预编码码本中的预编码向量，该预编码向量在其用于向一个MS的发射中时，可以在向另一MS的另一发射中导致干扰。)在MS处和BTS处都有这种信息提高了在MS处的信道质量估计的精度。根据本发明，这种信息是参数ρ，该参数ρ表示码本中的预编码向量是彼此如何相关的度量，例如相关度量、差度量或内积度量。

更精确地，当一个MS(MS_A)计算其信道质量信息如SINR时，根据本发明，它可以假定向该系统的若干MS(MS_A，MS_B，MS_C，...)的MU-MIMO发射同时发生，并且假定，根据BTS和所有MS都知道的参数ρ，除MS_A之外的MS(MS_B，MS_C，...)正在使用与用于向MS_A发射的预编码向量有关的预编码向量。于是，在估计信道质量时，MS_A可以利用该知识，从而改进估计。

例如，进行信道质量估计的MS_A知道它自己正在使用哪个预编码向量(本文中，也称作“第一预编码向量”)，也知道参数ρ，因此可以根据该知识限制MS_B，MS_C，...可能使用的干扰预编码向量的集合，从而可以把信道质量估计计算限制在这些可能的干扰预编码向量上。具体而言，在参数ρ表征码本中的预编码向量彼此如何空间相关的度量的情况下，MS_A知道码本中只有空间相关小于度量ρ的预编码向量对于它正在使用的预编码向量才是可能的干扰预编码向量，必须被包括在计算中。

本质上，可以把参数ρ定义任意参数或信息，该任意参数或信息提供关于向用户(B，C，...)的MU-MIMO数据发射如何影响用户A处的干扰的信息。枚举(A，B，C，...)是任意的。可以利用广播信道或通过单播发射来发送参数ρ。

此外，根据本发明的一个实施例，基站可以自适应地调整参数ρ，并且可以在广播信道或其它信道中，把参数ρ发送给MS。

例如，可以如以下所述对这种参数ρ的进行自适应调整。如果系统中有很多用户，BTS可以广播小的ρ值。该小的ρ值将降低两个用户能够被一起MU-MIMO调度的可能性，但是另一方面，将改进信道质量估计例如SINR计算的精度。当覆盖区域中的用户数目较少时，可以增大参数ρ并向该区域中的活跃用户广播该参数。增大了值的参数ρ提高了找到能够被一起调度的两个用户的可能性，但是降低了信道质量估计例如SINR计算的精度。

通过自适应地设置ρ，有效地折衷了多用户MIMO调度可能性与信道质量报告精度。当根据系统的当前变化的特性来看合适的时候，可以在BTS中自适应地设置ρ＝0，并向MS广播，这样，预编码方案变为一元预编码方案。

下文中，以如何进行信道质量估计的非限制性示例来更详细地描述本发明。

系统中的每个MS都估计其信道向量h，或者，如果一个MS具有多个接收机天线时，它产生有效信道向量h＝G(H)，其中H为估计的信道矩阵。函数G为向量到矩阵的某一任意映射，例如线性映射，h＝G(H)＝v^TH。然而，本领域技术人员清楚，可以使用很多不同的这种映射，本发明不限于该映射。信道向量h被量化为

这产生了被发送回BTS的向量。例如，这可以通过利用函数Q(·)所使用的向量量化码本中的条目的索引来完成，或者可以通过本领域技术人员所知道的任何其它方式来完成。

定义BTS和MS都知道的参数ρ。例如，参数ρ可以被定义为当在一个MS(MS_A)中计算信道质量信息时，来自该移动台的报告的量化信道向量与联合调度的MU-MIMO用户(MS_B，MS_C，...)之间的最大允许空间相关。参数ρ还可以被定义为MS_A使用的预编码向量和联合调度的MU-MIMO用户(MS_B，MS_C，...)的预编码向量之间的最大允许空间相关。

当已知参数ρ和向量量化码本(向量量化情形下)或已知参数ρ和预编码码本(预编码情况下)时，就给出了能够在MU-MIMO发射中联合调度的所有可能的移动台对。这里需要注意，当BTS在进行调度时，有权限超越最大ρ的规则，但是从移动台的观点来看，应该根据该规则计算信道质量。

根据本发明的一个实施例，BTS可以动态地改变参数ρ并向MS广播。这种参数ρ的自适应调整的一个优点是，使得可以根据流量载荷来调整MU-MIMO调度，并调整信道质量估计精度以获得最大可能精度。

下面给出如何计算信道质量估计的一些示例，包括一些SINR用作信道质量估计量的实际示例。然而，如上所述，本发明不限于SINR作为信道质量的度量。

作为说明性的示例，考虑使用R个N×1的预编码向量{w₁，…，w_R}的码本的系统。不失一般性，假定一个MS(MS_k)优选预编码向量w_k，w_k与根据以下公式计算的SINR值的信道质量估计一起被发送回基站：

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P{\left|w_k^H{h}_k\right|}^2}{P\frac{1}{R-1}\underset{i\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|w_i^H{h}_k\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_k^2}$ (公式1)

其中

-h_k为从N天线基站到单天线移动台的N×1信道向量；

-上标^H表示厄密共轭转置(转置并且共轭)；

-分母中的求和对R-1项进行，从而给出平均多用户(MU)干扰；

-MS_k处的不是由多用户发射导致的噪声和干扰(即热噪声和小区间噪声)被集中到

项中；

-P为系统中每个用户的发射功率。

公式1给出平均MU干扰，从而给出类似于参考文献【1】和【3】中所示出的SINR估计。

作为公式1的可选方案，可以通过如下公式考虑SINR的较小范围：

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P{\left|w_k^H{h}_k\right|}^2}{P\underset{i\≠k}{\max }{\left|w_i^H{h}_k\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_k^2}.$ (公式2)

在公式2中，w_k，h_k，上标^H，

和P的定义与上面的相同。

公式1的另一个可选方案，也是参考文献【2】中所用的方案，只把正交预编码向量考虑为干扰：

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P{\left|w_k^H{h}_k\right|}^2}{P\frac{1}{N-1}\underset{w_i^H{w}_k=0}{\mathrm{\Σ}}{\left|w_i^H{h}_k\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_k^2}.$ (公式3)

在公式3中，w_k，h_k，上标^H，

和P的定义与上面的相同。此外，这里已经利用了：使用N个发射天线的BTS能够产生最多使用N个正交预编码向量的预编码矩阵。因此，如果N＝2，那么只有一个向量满足性质

由于MS完全地知道干扰预编码向量，而且分母中的平均求和只包括一项，因而在此情况下，公式3中的SINR估计是精确的。

上面的公式1到3说明与背景技术方案中进行的类似的SINR估计。下文中，将说明如何根据本发明估计信道质量的示例。作为说明性的示例，这里给出SINR估计，但是，本质上，本发明的原理可以用于估计本领域技术人员所知道的任何信道质量度量，例如信号干扰比(SIR)、信噪比(SNR)、块误码率(BLER)、误比特率(BER)和TB大小等。

根据本发明，引入参数ρ，从而可以按照如下公式计算本示例中的干扰：

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P{\left|w_k^H{h}_k\right|}^2}{P\underset{\left|w_i^H{w}_k\right|\≤\mathrm{\ρ}}{f}\left(\right|w_i^H{h}_k{|}^2)+{\mathrm{\σ}}_k^2}.$ (公式4)

在公式4中，w_k，h_k，上标^H，

和P的定义与上面的相同。ρ为BTS和MS都知道的参数，

为h_k的任意函数，预编码向量w_i满足

此外，在该估计中，MU干扰估计中只考虑具有小于ρ的内积范数

的干扰预编码向量，内积范数也即空间相关。在估计中只考虑码本中的预编码向量的子集具有这样的优点，即在估计中仅考虑必需的预编码向量，从而使得总估计方法精确并且具有相当小的复杂度。

参数ρ可以具有已经被确定的预定的值，例如，已经在标准化协议中确定了的值，MS和BTS都知道该值，从而在计算中包括码本中的可能干扰预编码向量的受限子集。这样，该受限子集包括对应于参数ρ的值的许多预编码向量。该受限子集还应该包括码本中与进行该估计的MS(MS_k)所使用的预编码向量不正交的预编码向量中的部分但非全部。将被包括在受限子集中的预编码向量的这种选择改进系统中的小区吞吐量。

参数ρ的设置也可以是自适应的，从而在计算中包括码本中的可能干扰向量的可变子集。在此情况下，在BTS中确定参数ρ，并例如通过广播发送给系统中的MS。参数ρ的自适应调整允许BTS适应无线通信系统的变化特性，还允许在MU-MIMO调度和信道质量估计精度之间取得折衷。

根据本发明的一个实施例，如果移动台具有多个接收天线，那么，假定MS(MS_k)中的是线性接收滤波器v，则对应的该MS的SINR估计可以写成：

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P{\left|w_k^H{H}_k{v}_k\right|}^2}{P\underset{\left|w_i^H{w}_k\right|\≤\mathrm{\ρ}}{f}\left(\right|w_i^H{H}_k{v}_k{|}^2)+{\mathrm{\σ}}_k^2}.$ (公式5)

在根据公式5的估计中，H_k为MS_k的信道矩阵，v_k为MS_k中对应的接收滤波器。ρ，

w_k，h_k，上标^H，和P的定义与上面的相同。

如上面连同根据公式4的估计所述，在根据公式5的信道质量估计中，参数ρ的预定设置和自适应设置都可以使用，预定设置和自适应设置中的每一个都具有与上面连同公式4所述的相同的优点。

根据本发明的实施例，MS估计信道向量h_k，然后，h_k被利用信道向量量化(CVQ)码本

量化为该量化的信道向量，或者，更合适地，在CVQ码本中标识该对应向量的log₂(R)位的索引，被从MS发送回BTS。在本实施例中，假定零强制(ZF)预编码(参见参考文献【4】)被用作BTS处的发射方法。假定MS知道BTS处采用了ZF预编码，这将反应在SINR计算中。

因此，基站通过以如下构造创建预编码矩阵实现ZF预编码：

$W=\hat{H}{\left({\hat{H}}^H\hat{H}\right)}^{-1}$ (公式6)

这里，

是来自移动台的报告的量化信道向量的组合矩阵。矩阵只包括给BTS调度器决定为之进行发射的所选择的MS的向量。然后，MS可以通过利用公式6获得预编码向量w_j，来根据上面的公式1或2进行SINR估计。

然而，为了根据本发明进行SINR估计，进行SINR估计的MS应该只考虑这样的预编码矩阵(公式6中定义)，即，进行估计的MS的量化信道向量

和所有可能的干扰MS的量化信道向量

之间的空间相关都小于参数ρ。

从而，该准则变为：

$\left|{\hat{h}}_k^H{\hat{h}}_j\right|\≤\mathrm{\ρ},$

于是，对应于公式4、但考虑CVQ反馈和ZF预编码的SINR估计为：

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{{\left|w_k^H{h}_k\right|}^2}{\underset{\left|{\hat{h}}_i^H{\hat{h}}_k\right|\≤\mathrm{\ρ}}{f}\left(\right|w_i^H{h}_k{|}^2)+{\mathrm{\σ}}_k^2/P}.---\left(7\right)$

在公式7中，

w_k，h_k，上标^H，

和P的定义与上面的相同。

如上面连同根据公式4的估计所述，在根据公式7的信道质量估计中，参数ρ的预定设置和自适应设置都可以使用，如上面连同公式4所述，预定设置和自适应设置中的每一个都具有相应的优点。

在本发明的采用SINR估计的可变子集的实施例中，预编码码本自身可以随参数ρ的值而变化。例如，预编码码本的大小可以随参数ρ的值而变化。也就是说，可以基于参数ρ而采用不同大小的不同码本。还可以有具有规定数目的预编码向量的母码本(下文中表示为“全码本”)，从中可以得到以全码本中规定数目的预编码向量中的有限部分作为其预编码向量的预编码码本。

在这两种情况下，从其可以得到信道质量估计中所用可变子集的预编码码本都可以具有变化的大小。这具有一个优点，即预编码码本的大小没有必要大于所必需的大小。由于大的码本大小会增加系统的开销信令，因而这是有益的。

此外，可以在BTS中确定对应于预编码向量的大小和参数ρ的结合的信息，并发送给进行信道质量估计的MS。例如，可以把该信息作为比特对发送。然后，MS可以利用该信息得出信道质量估计中要使用的预编码码本和参数。

表1中给出了这样的信息发送的一个示例。本领域技术人员清楚，有很多种方式来构建这样的表，表1只是一个这样的例子。

表1两个信令比特和大小为32的全码本的示例

图1示出了本发明的采用参数ρ的自适应设置的实施例的流程图。在根据本发明的方法的第一步骤中，在BTS中，至少基于系统中MS的数目，来确定与MS中的信道质量估计中将要包括的可能干扰预编码向量的数目有关的参数，通常为参数ρ。在该方法的第二步骤中，BTS把确定的参数ρ发送给MS。在本发明的第三步骤中，MS考虑第一预编码向量，即MS自己使用的预编码向量，和码本中的多个预编码向量，来确定信道质量估计。根据从BTS接收到的参数得出从码本中取出的预编码向量的数目。

图2中给出了仿真结果，在仿真结果中显示了不同的ρ值的SINR变化范围。这里，使用了2×2MU-MIMO和大小为16的码本。在ρ＝0.55情况下，最大SINR误差的中值(CDF＝0.5)为3dB，这意味着，测量的SINR可能与估计值最多相差3dB。当ρ减小时，如所预期地，可能的干扰预编码向量的集合变小，最大估计误差减小。因此，图2中示出的例子说明了SINR精度如何取决于ρ。

本发明的一个其它方面是MU-MIMO调度的可能性。假定为32个向量的码本大小和4×2MIMO系统，进一步假定，两个用户报告其优选码本中的两个不同向量。图3中的曲线给出了作为参数ρ的函数的、这两个用户能够被一起调度的可能性。如从图3中所看到的，当ρ变大时，联合调度的可能性变大。但同时，如图3中所示，当增加ρ时，SINR估计的精度降低。

本发明的另一方面是使用不同的参数ρ的值导致的小区吞吐量。图4中示出了小区吞吐量的仿真。如可从图4中看出的，系统中的小区吞吐量随ρ值的变化而变化。

对于每小区两个MS(图4中底部的图)的情况，对于不同值的变化不是那么大。然而，从图4中还是可以看出，在每小区两个MS的情况下，ρ＝0的小区吞吐量最小。对于每小区更多MS的情况，这里以每小区8个MS举例说明(图4中顶部的图)，可以看出，就小区吞吐量来说，接近ρ＝0和接近ρ＝1的参数值看起来是ρ的较差选择，这是由于在这两个末端值之间的其它ρ的值具有更大的小区吞吐量。

从图2-4中可以看出，对于不同的ρ值，信道估计精度和小区吞吐量不同。还可以看出，对于小区中用户的不同数目，小区吞吐量具有不同的行为。根据本发明，通过采用合适的参数ρ的值，来利用所有这些特性以优化不同情况的信道估计精度和小区吞吐量。从而，本发明给出能够处理系统中可能出现的所有不同情况的通用方案。

例如，可以根据系统中用户的数目、系统中联合调度的用户的数目或每可用无线资源的联合调度可能性的数目，来选择参数ρ。然后，如果正在小区中的MS的联合调度的可能性相对较小，或正在小区中的MS的数目较小，那么可以赋给参数ρ相对较大的值。然后，如果正在小区中的MS的联合调度可能性相对较大，或正在小区中的MS的数目较大，那么可以赋给参数ρ相对较小的值。

如上所述，要使用的参数ρ的值的确定既可以是预定的，例如，在标准化协议中设置，也可以由BTS自适应地设置，然后发送给小区中的MS。在这两种设置参数ρ的可选方式中，本发明都可能把参数ρ设置为最优化小区吞吐量和信道质量估计精度之间折衷的值。

在上述背景技术方案中，只研究了少数特殊情况，这些情况本质上对应于参数ρ的固定值，ρ＝0或ρ＝1，而本发明则给出了这些问题的通用方案，并且由于如可从图4中看出的，比起ρ的其它可能的值，这些ρ的固定值导致了较小的小区吞吐量，因而该方案排除了这些值。此外，本发明还给出一种自适应调整ρ的方式，以所有ρ的值来最优化小区吞吐量、信道质量估计精度和调度。背景技术中没有给出ρ的自适应调整，从而也没有给出信道质量估计中将包括的可能的干扰预编码向量的自适应调整。

被布置来实施根据本发明的信道质量估计的MS和BTS能够适于进行本发明的方法的任意步骤。当然，一个不重要的要求是，这样的步骤确实分别涉及MS或BTS。

本领域技术人员可以比较上述实施例来修改根据本发明的方法和装置。

参考文献

【1】飞利浦，3GPP技术文档R1-062483；

【2】三星，3GPP技术文档R1-060335；

【3】飞思卡尔，3GPP技术文档R1-071054；

【4】T.Yoo，A.Goldsmith，“Sum-rate optimal multi-antenna downlinkbeamforming strategy based on clique search(基于团集搜索的总速率最优多天线下行波束成形策略)”，2005IEEE GLOBECOM，第3卷，2005年11月28日-12月2日；

【5】T.Yoo，A.Goldsmith，“On the optimality of multiantenna broadcastscheduling using zero forcing beamforming(采用零强制波束成形的多天线广播调度的最优性)”，IEEE journal on selected areas in communication，2006年3月，第24卷，第3期，528-541页；

【6】华为技术，Mattias

Jiang Peigang，PCT/CN2005/001625，“RESOURCE ALLOCATION METHOD FOR MIMO-OFDM OF MULTI-USERACCESS SYSTEMS(多用户接入系统的MIMO-OFDM资源分配方法)”。

Claims (62)

1.一种多用户多输入多输出系统中信道质量估计的方法，所述系统包括与第一移动台和至少一个其它移动台通信的基站收发台，其中与所述第一移动台的通信采用第一预编码向量，与所述至少一个其它移动台中的每一个移动台的通信采用与该第一预编码向量不同的单独的干扰预编码向量，所述第一预编码向量和所述至少一个干扰预编码向量为预编码码本的一部分，所述码本包括可能干扰预编码向量的集合，所述可能干扰预编码向量包括与所述第一预编码向量正交的预编码向量和与所述第一预编码向量不正交的预编码向量，其特征在于，在所述第一移动台中进行的信道质量估计考虑所述第一预编码向量以及以下子集中的一个：

所述码本中的预编码向量的受限子集，所述受限子集具有预定数目的向量，所述预定数目的向量包括所述码本中与该第一预编码向量不正交的可能干扰预编码向量中的至少一个但非全部，或

所述码本中的预编码向量的可变子集，所述可变子集具有可变数目的向量，所述可变数目的向量包括该码本中的至少一个可能干扰预编码向量，所述可变数目根据所述基站收发台中确定的参数得出。

2.根据权利要求1所述的方法，其中要作为所述受限子集的一部分的所述预定数目的向量根据所述基站收发台和所述第一移动台都知道的参数得出。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述参数表示所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量如何相关的值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量的空间相关有关。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量的内积有关。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量之间的差有关。 

7.根据权利要求2所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述参数表示与所述第一移动台的通信的量化信道向量同与所述至少一个其它移动台中的每一个移动台的通信的量化信道向量如何相关的值。

8.根据权利要求3或7所述的方法，其中所述参数在标准化过程中被设置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述参数至少基于正在所述系统中的移动台的数目来设置。

10.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一移动台具有单个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量、所述受限子集、第一移动台的信道向量和所用发射功率的干扰估计。

11.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一移动台具有单个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量和所述受限子集的干扰估计，所述干扰估计与第一乘积和第二乘积的比有关，所述第一乘积包括第一移动台的信道向量、发射功率和所述第一预编码向量，所述第二乘积包括第一移动台的信道向量、发射功率和所述受限子集中的至少一个干扰预编码向量。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述干扰估计根据如下公式计算：

其中

-P为该系统中每个移动台的发射功率；

-w_k和w_i为所述码本中的预编码向量；

-h_k为从N个基站收发台天线到单个移动台天线的N×1信道向量；

-ρ为所述参数；

- 

为h_k和满足 

的预编码向量w_i的任意函数；

- 

为所述移动台处的噪声和干扰；

-上标^H表示厄密共轭转置。 

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述 

为使所述干扰估计确定最坏情况干扰的函数。

14.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一移动台具有多个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量、所述受限子集、第一移动台的信道矩阵和接收机滤波器、以及所用发射功率的干扰估计。

15.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一移动台具有多个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量和所述受限子集的干扰估计，所述干扰估计与第一乘积和第二乘积的比有关，所述第一乘积包括第一移动台的信道矩阵和接收机滤波器、发射功率和所述第一预编码向量，所述第二乘积包括第一移动台的信道矩阵和接收机滤波器、发射功率和所述受限子集中的至少一个干扰预编码向量。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述干扰估计根据如下公式计算：

-P为该系统中每个移动台的发射功率；

-w_k和w_i为所述码本中的预编码向量；

-H_k为信道矩阵；

-hk为从N个基站收发台天线到单个移动台天线的N×1信道向量；

-v_k为所述移动台中的接收机滤波器；

- 

为所述移动台处的噪声和干扰；

-ρ为所述参数；

- 

为h_k和满足 的预编码向量w_i的任意函数；

-上标^H表示厄密共轭转置。 

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述 

为使所述干扰估计确定最坏情况干扰的函数。

18.根据权利要求2所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量、所述受限子集和第一移动台的信道向量的干扰估计。

19.根据权利要求2所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量和所述受限子集的干扰估计，所述干扰估计与第一乘积和第二乘积的比有关，所述第一乘积包括第一移动台的信道向量和所述第一预编码向量，所述第二乘积包括第一移动台的信道向量和所述受限子集中的至少一个干扰预编码向量。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述干扰估计根据如下公式计算：

其中

-P为该系统中每个移动台的发射功率；

-w_k和w_i为所述码本中的预编码向量；

-h_k为从N个基站收发台天线到单个移动台天线的N×1信道向量；

-ρ为所述参数；

- 

为h_k和满足 

的量化信道向量 

的任意函数；

- 

为所述移动台处的噪声和干扰；

- 

和 

为量化信道向量；

-上标^H表示厄密共轭转置。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述 

为使所述干扰估计确定最坏情况干扰的函数。 

22.根据权利要求1所述的方法，其中用于得出要作为所述可变子集的一部分的所述可变数目的向量的所述参数在所述基站收发台中被确定，并被广播给所述第一移动台。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述参数表示所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量如何相关的值。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与所述码本中的可能干扰预编码向量的空间相关有关。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与所述码本中的可能干扰预编码向量的乘积有关。

26.根据权利要求23所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与所述码本中的可能干扰预编码向量之间的差有关。

27.根据权利要求22所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述参数表示与所述第一移动台的通信的量化信道向量同与所述至少一个其它移动台中的每一个移动台的通信的量化信道向量如何相关的值。

28.根据权利要求22所述的方法，其中对应于所述参数的不同值的可变子集中的不同子集被预先计算，并存储在所述基站收发台和所述移动台中的表格中。

29.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一移动台具有单个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量、所述可变子集、第一移动台的信道向量和所用发射功率的干扰估计。

30.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一移动台具有单个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量和所述可变子集的干扰估计，所述干扰估计与第一乘积和第二乘积的比有关，所述第一乘积包括所述第一移动台的信道向量、发射功率和所述第一预编码向量，所述第二乘积包括第一移动台的信道向量、发射功率和所述可变子集中的至少一个干扰预编码向量。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述干扰估计根据如下公式计算： 

其中

-P为该系统中每个移动台的发射功率；

-w_k和w_i为所述码本中的预编码向量；

-h_k为从N个基站收发台天线到单个移动台天线的N×1信道向量；

-ρ为所述参数；

- 

为h_k和满足 的预编码向量w_i的任意函数；

- 

为所述移动台处的噪声和干扰；

-上标^H表示厄密共轭转置。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述 

为使所述干扰估计确定最坏情况干扰的函数。

33.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一移动台具有多个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量、所述可变子集、第一移动台的信道矩阵和接收机滤波器、以及所用发射功率的干扰估计。

34.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一移动台具有多个接收天线，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量和所述可变子集的干扰估计，所述干扰估计与第一乘积和第二乘积的比有关，所述第一乘积包括第一移动台的信道矩阵和接收机滤波器、发射功率和所述第一预编码向量，所述第二乘积包括第一移动台的信道矩阵和接收机滤波器、发射功率和所述可变子集中的至少一个干扰预编码向量。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述第一移动台具有多个接收天线，干扰估计根据如下公式计算：

-P为该系统中每个移动台的发射功率；

-w_k和w_i为所述码本中的预编码向量；

-H_k为信道矩阵；

-h_k为从N个基站收发台天线到单个移动台天线的N×1信道向量；

-v_k为该移动台中的接收机滤波器；

-ρ为所述参数；

- 为h_k和满足 

的预编码向量w_i的任意函数；

- 

为所述移动台处的噪声和干扰；

-上标^H表示厄密共轭转置。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述 

为使所述干扰估计确定最坏情况干扰的函数。

37.根据权利要求22所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量、所述可变子集和第一移动台的信道向量的干扰估计。

38.根据权利要求22所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述信道质量估计包括考虑所述第一预编码向量和所述可变子集的干扰估计，所述干扰估计涉及第一乘积和第二乘积的比，所述第一乘积包括第一移动台的信道向量和所述第一预编码向量，所述第二乘积包括第一移动台的信道向量和所述可变子集中的至少一个干扰预编码向量。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述干扰估计根据如下公式计算：

其中

-P为该系统中每个移动台的发射功率；

-w_k和w_i为所述码本中的预编码向量； 

-h_k为从N个基站收发台天线到单个移动台天线的N×1信道向量；

-ρ为所述参数；

- 

为h_k和满足 

的量化信道向量 

的任意函数；

- 

为所述移动台处的噪声和干扰；

- 

和 

为量化信道向量；

-上标^H表示厄密共轭转置。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述 

为使所述干扰估计确定最坏情况干扰的函数。

41.根据权利要求22所述的方法，其中所述预编码码本为全码本的有限部分，所述有限部分包括所述全码本中的预编码向量中的有限部分，其中所述有限部分的大小基于所述参数确定。

42.根据权利要求41所述的方法，其中从所述基站收发台接收对应于该全码本的所述有限部分的大小和所述参数的组合的信息，所述信息由所述第一移动台用于得出要在所述信道质量估计中使用的所述预编码码本和所述参数。

43.根据权利要求22所述的方法，其中所述预编码码本具有可变大小，所述大小基于所述参数确定。

44.一种多用户多输入多输出系统中信道质量估计的方法，所述系统包括与第一移动台和至少一个其它移动台通信的基站收发台，其中与所述第一移动台的通信采用第一预编码向量，与所述至少一个其它移动台中的每一个移动台的通信采用与该第一预编码向量不同的单独的干扰预编码向量，所述第一预编码向量和所述至少一个干扰预编码向量为预编码码本的一部分，其特征在于，所述基站收发台执行以下步骤：

确定与所述第一移动台中的信道质量估计中要考虑的、所述码本中的至少一个可能干扰预编码向量的数目有关的参数，所述确定至少基于该系统中移动台的数量； 

在该系统中广播所述参数。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述参数表示所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量如何相关的值。

46.根据权利要求44所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量的空间相关有关。

47.根据权利要求44所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量的乘积有关。

48.根据权利要求44所述的方法，其中所述参数同所述第一预编码向量与该码本中的可能干扰预编码向量之间的差有关。

49.根据权利要求44所述的方法，其中所述系统中使用信道向量量化和零强制预编码，所述参数表示与所述第一移动台的通信的量化信道向量同与所述至少一个其它移动台中的每一个移动台的通信的量化信道向量如何相关的值。

50.根据权利要求44所述的方法，其中对应于所述参数的不同值的预编码向量的不同子集被预先计算，并被存储在所述基站收发台和所述移动台中的表格中。

51.根据权利要求44所述的方法，其中该确定步骤中确定的所述参数是自适应的。

52.根据权利要求51所述的方法，其中如果正在处于所述基站收发台控制下的小区中的移动台的联合调度的可能性相对较小，则增大所述参数。

53.根据权利要求52所述的方法，其中如果对于少于一半的可用无线资源来说，联合调度是可能的，则增大所述参数。

54.根据权利要求51所述的方法，其中如果正在处于所述基站收发台控制下的小区中的移动台的数目较小，则增大所述参数。

55.根据权利要求51所述的方法，其中如果正在处于所述基站收发台控制下的小区中的移动台的联合调度的可能性相对较大，则减小所述参数。

56.根据权利要求55所述的方法，其中如果每可用无线资源的联合调度可能性的数目大于2，则减小所述参数。 

57.根据权利要求51所述的方法，其中如果正在处于所述基站收发台控制下的小区中的移动台的数目较大，则减小所述参数。

58.根据权利要求44所述的方法，其中所述基站收发台进一步执行以下步骤：

调度处于所述基站收发台控制下的小区中的移动台，所述调度基于所述参数。

59.根据权利要求58所述的方法，其中所述调度步骤包括选择要被用于所述第一移动台以及要用于所述至少一个其它移动台的预编码向量，所述预编码向量从所述码本中的预编码向量的子集中选择，所述子集的大小与所述参数有关。

60.根据权利要求59所述的方法，其中所述参数的大的值导致大的子集，从而使得对于所述第一移动台和所述至少一个其它移动台的调度具有大数目的调度可能性。

61.根据权利要求59所述的方法，其中所述参数的小的值导致小的子集，从而使得对于所述第一移动台和所述至少一个其它移动台的调度具有小数目的可能性。

62.根据权利要求44所述的方法，其中所述预编码码本为全码本的有限部分，所述有限部分包括所述全码本中的预编码向量中的有限部分，其中在所述基站收发台中确定对应于所述全码本的所述有限部分的大小和所述参数的组合的信息，所述信息进一步被发送给所述第一移动台。 

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