发明内容
本申请提供一种用于在通信系统中传输数据的方法。
相信发送天线与接收天线之间的传输链路的干扰的影响的降低将改善传输链路数量。该降低还可以改善可实现的数据吞吐量。该干扰可以源于其它扇区或小区的链路。
简化的联合用户数据信号处理可以在几乎没有发送天线的传输功率的任何增加的情况下增加频谱效率。可以减少在信号传输之前对发送天线的信道状态信息(CSI)的反馈。可以很快地适应用户可能经历的总传输信道的时间变化。
所述通信系统包括第一发送机(Tx1)、第二发送机(Tx2)、第一接收机(Rx1)、第二接收机(Rx2)、第一信道(C1)、第二信道(C2)、第一交叉信道(Cx1)、和第二交叉信道(Cx2)。
第一发送机(Tx1)和第二发送机(Tx2)共享频带。在第一发送机(Tx1)与第一接收机(Rx1)之间提供第一信道(C1)。在第二发送机(Tx2)与第二接收机(Rx2)之间提供第二信道(C2)。在第二发送机(Tx2)至第一接收机(Rx1)之间提供第一交叉信道(Cx1)。在第一发送机(Tx1)与第二接收机(Rx2)之间提供第二交叉信道(Cx2)。
所述方法包括步骤:选择第一信道(C1)和第二信道(C2),由第二接收机(Rx2)来接收第一发送机(Rx1)的第一数据和频率资源信息,基于第二信道(C2)的显著的(significant)第二信道系数对第二数据(D2)执行非线性预编码,以及将预编码的第二数据(D2)从第二发送机(Tx2)发送到第二接收机(Rx2)并在同一时间帧处将第一非预编码的数据(D1)从第一发送机(Tx1)发送到第一接收机(Rx1)。
第一交叉信道(Cx1)具有低功率且第二交叉信道(Cx2)具有高功率。第一数据意图从第一发送机(Tx1)发送到第一接收机(Rx1)。第二数据(D2)意图从第二发送机(Tx2)发送到第二接收机(Rx2)。
第二基站(BS2)可以包括第二发送机(Tx2)且第二用户设备(UE2)包括第二接收机(Rx2)。
所述方法可以包括从第二基站(BS2)向第二用户设备(UE2)发送用于通知所述第二用户设备测量信道系数的消息的另一步骤。所述方法还可以包括由第二接收机(Rx2)来测量第二交叉信道(Cx2)的第二交叉信道系数和第二信道(C2)的第二信道系数的另一步骤。
第二用户设备(UE2)可以识别显著的第二信道系数。所述显著的第二信道系数可以包括大的值。所述显著的第二信道系数还可以对应于第二交叉信道系数,其包括大的值。
所述方法可以包括将第二信道(C2)的显著的第二信道系数发送到第二基站(BS2)的另一步骤。所述方法还可以包括由第二基站(BS2)从第一基站(BS1)获得共享频率资源信息的另一步骤。
所述共享频率资源信息可以包括第一发送机(Tx1)被计划用与第二发送机(Tx2)相同的频率资源向第一接收机(Rx1)发送第一数据的时隙信息。
所述方法可以包括由第二基站(BS2)从第一基站(BS1)获得第一数据的数据格式信息的另一步骤。所述数据格式信息可以包括编码、交织、和调制信息。
第一发送机(Tx1)与第一接收机(Rx1)之间的传输和第二发送机(Tx2)与第二接收机(Rx21)之间的传输可以是空中传输。
所述通信系统还可以包括第三发送机(Tx3)、第三接收机(Rx3)、第三信道(C3)、和第三交叉信道(Cx3)。
第三发送机与第一发送机(Tx1)和第二发送机(tx2)共享频带。在第三发送机(Tx3)与第三接收机(Rx3)之间提供第三信道(C3)。在第三发送机(Tx3)至第二接收机(Rx2)之间提供第三交叉信道(Cx3)。
所述方法可以包括在同一时间帧处从第三发送机(Tx3)向第三接收机(Rx3)发送第三非预编码的数据(D3)的另一步骤。所述方法还可以包括由第二接收机(Rx2)测量第三交叉信道(Cx3)的第三交叉信道系数的另一步骤。所述显著的第二信道系数还可以与第三交叉信道系数相对应,其包括大的值。所述方法可以包括由第二基站(BS2)从第三基站(BS3)获得第三共享频率资源信息和第三数据的数据格式信息的另一步骤。
一种通信系统,该通信系统包括第一发送机(Tx1)、第二发送机(Tx2)、第一接收机(Rx1)、第二接收机(Rx2)、第一信道(C1)、第二信道(C2)、第一交叉信道(Cx1)、第二交叉信道(Cx2)、选择装置、预编码装置、和发送装置。
第一发送机(Tx1)和第二发送机(Tx2)具有共享频带。在第一发送机(Tx1)与第一接收机(Rx1)之间提供第一信道(C1)。在第二发送机(Tx2)与第二接收机(Rx2)之间提供第二信道(C2)。在第二发送机(Tx2)至第一接收机(Rx1)之间提供第一交叉信道(Cx1)。在第一发送机(Tx1)与第二接收机(Rx2)之间提供第二交叉信道(Cx2)。第一交叉信道(Cx1)具有低功率且第二交叉信道(Cx2)具有高功率。
所述选择装置用于选择第一信道(C1)和第二信道(C2)。所述预编码装置用于非线性预编码意图从第二发送机(Tx2)发送到第二接收机(Rx2)的第二数据(D2)。所述发送装置用于从第二发送机(Tx2)向第二接收机(Rx2)发送预编码的第二数据(D2)并用于从在同一时间帧处从第一发送机(Tx1)向第一接收机(Rx1)发送第一非预编码的数据(D1)。
所述通信系统还可以包括第二基站(BS2),其包括第二发送机(Tx2)。所述通信系统还可以包括第二基站(BS2),其包括第二发送机(Tx2)和第一发送机(Tx1)。
所述通信系统还可以包括包括第二接收机(Rx2)的第二用户设备(UE2)。所述通信系统还可以包括包括第二接收机(Rx2)和第一接收机(Rx1)的第二用户设备(UE2)。
第二基站(BS2)可以包括所述预编码装置和所述发送装置。中央处理单元可以包括所述选择装置、所述预编码装置和所述发送装置,第二基站(BS2)被连接到所述中央处理单元。
本申请提供一种具有与完全协作天线系统几乎相同的性能且没有完全协作天线系统的要求的天线系统。
本申请不要求用于发送天线的快速骨干,也不要求快速中央处理单元。与之相比,所述完全协作天线系统将要求所述快速骨干和所述快速中央处理单元。
本申请所需的信道估计的数目小于所述完全协作天线系统所需的信道估计的数目。所述信道估计生成导频符号开销。本申请所需的信道估计的精确度也小于所述完全协作天线系统所需的相应精确度。用于本申请的支持频分双工(FDD)方案的反馈信号也小于所述完全协作系统所需的相应反馈信号。
具体实施方式
图1描绘电信系统10。
电信系统10具有第一基站(BS 1)11和第一用户设备(UE1)12的第一链路对、第二基站(BS2)13和第二用户设备(UE2)14的第二链路对、以及第三基站(BS3)15和第三用户设备(UE3)16的第三链路对。
BS1 11、BS2 13、和BS3 15连接到被连接到中央处理单元19的骨干18。
BS1 11、BS2 13、和BS3 15分别具有第一发送天线Tx1 20、第二发送天线Tx2 21、和第三发送天线Tx3 23。同样地,UE1 12、UE2 14、和UE3 16分别具有第一接收天线Rx1 25、第二接收天线Rx2 26、和第三接收天线Rx3 27。
Tx1 20通过第一空中通信路径30连接到Rx1 25,而Tx2 21通过第二空中通信路径31连接到Rx2 26。Tx3 23通过第三空中通信路径32连接到Rx3 27。Tx1 20还通过第一干扰路径34连接到Tx2 21。同样地,Rx2 26通过第二干扰路径35连接到Tx1 20。
第一空中通信路径30、第二空中通信路径31、或第三通信32也称为信道,而第一干扰路径34或第二干扰路径35也称为交叉信道。
在广义上,BS1 11、BS2 13、或BS3 15可以包括至少一个发送天线或至少一个接收天线。同样地,UE1 12、UE2 14、或UE3 16可以包括至少一个发送天线或至少一个接收天线。
Tx1 20、Tx2 21、或Tx3 23可以连接到同一基站而不是单独的基站。BS1、BS2、和BS3可以是一个物理基站的一部分,BS1、BS2、或BS3称为一个基站的扇区。作为选择,BS1、BS2和BS3中的每一个表示一个单个的基站,该基站位于分开的位置。Rx1 25、Rx2 26、或Rx3 27可以连接到同一用户设备而不是单独的用户设备。中央处理单元19可以包括单独地存在于BS1 11、BS2 13、和BS3 15中的多个处理单元。
Rx1 25、Rx2 26、或Rx3 27中的每一个是接收机的形式。Tx1 20、Tx2 21、或Tx3 23中的每一个是发送机的形式。所述发送机可以通过空中或其它介质向所述接收机发送信号。
BS1 11、BS2 13、和BS3 15用来分别在相同的频带中向UE1 12、UE2 14、和UE3 16发送信号。所述信号载送广播数据。BS1 11、BS2 13、或BS3 15可以分别从Tx1 20、Tx2 21、或Tx3 23接收信道系数并基于该信道系数来对用于传输的数据执行预编码。BS1 11、BS2 13、或BS3 15可以使用中央处理单元来执行非线性预编码,或者可以在BS1、BS2、或BS3中本地地执行非线性预编码。基站、BS1 11、BS2 13、和BS3 15中的每一个与其它基站、BS1 11、BS2 13、或BS3 15通信。BS1 11、BS2 13、或BS3 15可以获得其它基站、BS1 11、BS2 13、或BS3 15的数据格式信息。
信号传输可以生成与其它信道上的信号的干扰。当通过与其它信道相同的频带或相同的时间帧来传输信号时,发生其它信道的干扰。
从BS1 11到UE1 12的信号与由UE2 14通过第二干扰路径35从BS2 13接收到的信号相干扰。同样地,从BS2 13到UE2 14的信号与由UE1 12通过第一干扰路径34从BS1 11接收到的信号相干扰。该干扰也称为串扰(cross talk)。
UE1 12测量用于通过空中通信路径30传输的信号的信道系数。UE112选择用于发送到BS1 11的显著的信道系数。同样地,UE2 14测量用于通过空中通信路径31传输的信号的信道系数。UE2 14选择用于发送到BS2 26的显著的信道系数。所述信道系数包括信道相位和增益。
骨干18意图用于BS1 11、BS2 13、BS3 15和中央处理单元19之间的信息传输。
中央处理单元19可以用来支持BS1 11、BS2 13、和BS3 15执行数据的预编码。
图2示出使用电信系统10的方法。
该方法包括如图2中的步骤40所说明地选择第一空中通信路径30和第二空中通信路径31。
进行该选择,使得第一干扰路径34具有跨(cross)可操作频率范围的低功率。所述低功率在这里意味着第一干扰路径34的信道系数具有低的值和相对于平均信号功率而言低的功率。另一干扰路径35具有高功率。该高功率意味着高于所述低功率的功率。
所述高功率在这里指的是高于所述低功率的功率。
然后,Tx2 21以信号通知Rx2 26测量第二干扰路径35的信道系数。如图2的步骤42所示,然后测量第二干扰路径35和第二空中通信路径31的信道系数。
所述信道系数包括信道路径增益和相位。估计信道系数的方法包括信道内插、对时变的自适应、和传输信道的频率选择性或高级方案,诸如子空间自适应。
稍后识别第二干扰路径35的显著的信道系数,并随后将其报告给BS2 13,如图2的步骤44中所描绘的。显著的信道系数的选择标准是大的值,并且其对应于也具有大的值的第二干扰路径35的信道系数。由于只报告了显著的信道系数,所以该报告是选择性的,从而产生数目减少的反馈。
然后,BS2 13从BS1 11获得下一个共享相关频率资源信息。这在图2的步骤46中示出。所述下一个共享相关频率资源信息包括关于其中Tx1 20被计划用与Tx2 21相同的频率资源向Rx1 25发送第一数据的时隙的信息。第二BS2 13还从BS1 11获得意图从BS1 11发送到UE1 12的第一数据的数据格式信息。所述数据格式信息包括编码、交织、和调制映射。所述共享相关频率资源信息或数据格式信息可以称为用户数据。
如图2的步骤48所描绘的,稍后,BS2 13在第二数据的传输之前对出现在共享频率资源上的第二数据执行非线性空间预编码。BS2 13对第二数据应用预编码的Costa方案以减少串扰。
使用Costa方案、“脏纸上写入(Writing on dirty paper)”或Costa方案的变体来实现非线性预编码方法。Costa方案可以有效地减少由于来自串扰的干扰而引起的信号退化。此方案在M.Costa的“Writing on dirty paper”,信息理论IEEE会报,1983年5月第29卷439-441页中示出。
Costa方案提供信号传输之前的信号调整,以考虑信号将在传输期间遇到的干扰。在这种方案中,干扰源和干扰信道的导频符号在信号传输之前是已知的。总信道被QRD(QR分解)或QLD(QL分解)技术分解成相应等效信道的三角形结构。
如图2的步骤50所示,Tx120随后向Rx125发送第一数据且Tx221随后向Rx226发送第二数据。
下面描述所述方法的优点。
所述方法可以与用户分组方法组合以便受益于适合于本申请的用户对的恰当选择。
所述方法适用于在3GPP LTE(长期演进)中所讨论的顶部M(top-M)反馈方法。
信号和干扰功率的信道相干时间通常在很大程度上取决于信号强度和干扰强度。深的信号衰落和干扰衰落一般具有比上述平均信号短得多的持续时间。因此,用于所选强信道的信道相干时间明显长于其中由于干扰信道系数的衰落而引起良好信道干扰比的那些。
强干扰信号的信道估计比衰落的信道估计更准确。
UE214报告满足所述选择标准的资源。这将信道系数反馈信令减少至每个频率资源或资源块仅一个信道系数和仅更显著的资源。这导致相当可观的反馈减少。
用于协调的非线性预编码的信息交换减少至几个信道系数的选择性反馈和信号传输之前的BS1 11与BS2 13之间的用户数据的交换。
如果干扰信道和干扰数据符号在信号传输之前是已知的,则诸如Costa的“脏纸上写入”方案的非线性预编码可以减少或消除干扰的影响。
所述方法所需的预编码算法的计算少于完全协作系统所需的相应计算。诸如迫零(ZF)的大多数预编码算法生成接收移动站之间的互干扰零陷(nulls)。由于传输天线的大空间间隔,这些干扰零陷可能是不稳定的,这要求信道状态信息(CSI)信息的高更新速率。
当执行非线性预编码而不是非线性解码时,只需要知道包括编码、交织、和调制映射的二进制数据。而非线性检测一般要求要求两个BS之间的较高数据速率或更严格定时要求的符号水平下的准模拟样本的交换。
发送信号的时间变化和来自相邻发送天线的干扰仅取决于UE2 14的移动性而不取决于UE1 12的移动性。当对上行链路应用这种方法时,干扰信道也由UE1 12的移动性来确定且不再是与UE1 12无关的。
在广义上,所述方法可以应用于信号的上行链路传输以及信号的下行链路传输。
BS1 11、BS2 13、BS2 15可以分别发送或从UE1 12、UE2 14、或UE3 16接收信号。
所述方法可以包括补偿来自诸如BS3 15的多于一个源的干扰的步骤。所述步骤包括选择适当的用户分组,该用户分组包括多个链路。所有干扰信道的干扰被列为针对所述链路。该干扰是基于所述干扰信道的信道系数。因此,必须从干扰基站和从干扰信道请求来自接收天线的更多数据。
所述方法还可以应用于多载波系统,诸如OFDM(正交频分复用)、DFT(离散傅立叶变换)预编码OFDM、MC-CDMA(多载波码分多址)以及标准CDMA(码分多址),只要适当的用户分组能够获得组成的多用户多BS信道的三角形结构即可。
所述方法可以应用其它形式的非线性空间预编码,诸如Tomlinson-Harashima预编码和矢量扰动技术。
Tomlinson-Harashima预编码在M.Tomlinson的“New Automatic Equalizer Employing Modulo Arithmetic”,电子学快报,1971年3月第138-139页和H.Harashima、Miyakawa的“Matched-Transmission Technique for Channels with Intersymbol Interference”,IEEE通信期刊,1972年8月第774-780页中示出。
矢量扰动技术在B.Hochwald、B.Peel、和A.L.Swindlehurst的“A Vector perturbation technique for near capacity multiantenna multiuser communication-Part II:Perturbation”,IEEE通信会报,2005年3月第53卷第3期第537-545页中示出。
简而言之,上述方法从选择设置在第一发送天线与第一接收天线之间的第一链路和设置在第二发送天线与第二接收天线之间的第二链路开始。第一发送天线用于向第一接收天线发送第一数据,而第二天线用于向第二接收天线发送第二数据。
第一链路具有在可操作频率范围上具有低功率的第一交叉信道。第一交叉信道被设置在第二发送天线与第一接收天线之间。第二交叉信道被设置在第一发送天线与第二接收天线之间。
此后,在第二接收天线处测量第二交叉信道和第二链路的第二信道系数。然后将显著的第二信道系数报告给第二发送天线的第二基站。第二链路的显著的信道系数具有大的值且其对应于也具有大的值的第二交叉信道的信道系数。
然后,第二基站从第一发送天线的第一基站获得下一个相关共享频率资源信息。所述下一个共享频率资源信息包括第一发送天线被计划以与第二发送天线相同的频率资源向第一接收天线发送用户数据的时隙。第二发送天线还知道用户数据的相应数据,诸如编码、交织、和调制映射。
然后,第二基站在第二数据的传输之前对第二数据应用非线性空间预编码以减少串扰。此后,第一基站发送第一数据且第二基站发送关于共享频率资源的预编码的第二数据。