CN102160446A - 支持网络范围的上行链路多入多出无线通信的架构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对从至少一个移动单元至多个基站的上行链路传输进行协调的方法。所述方法是在控制和数据平面实体中实现的，并包括：在控制平面功能处，对从所述移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号进行调度。所述方法还包括：在数据平面功能处，从所述多个基站接收包括所调度的从所述移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号在内的信号。所述方法还包括：在数据平面功能处，使用所接收到的信号以及指示所述移动单元与所述多个基站之间的多个无线通信链路的信道状态信息，估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特。

Description

支持网络范围的上行链路多入多出无线通信的架构
相关申请的交叉引用
本申请与2007年7月16日递交的、名称为“AN ARCHITECTURE TO SUPPORT NETWORK-WIDE MULTIPLE-IN-MULTIPLE-OUT WIRELESS COMMUNICATION”的美国专利申请11/778,282以及2008年9月18日递交的、名称为“AN ARCHITECTURE TO SUPPORTNETWORK-WIDE MULTIPLE-IN-MULTIPLE-OUT WIRELESSCOMMUNICATION OVER A DOWNLINK”的美国专利申请12/233,253相关。
技术领域
本发明总体涉及通信系统，更具体地，涉及无线通信系统。
背景技术
无线通信系统中的基站向与基站相关联的地理区域或小区内的用户提供无线连接。在一些情况下，小区可以被划分为对向所选开放角且被不同天线所服务的扇区(如三个120°扇区或六个60°扇区)。基站与每个用户之间的无线通信链路典型地包括：一个或多个下行链路(DL)(或前向)信道，用于将信息从基站发送至移动单元；以及一个或多个上行链路(UL)(或反向)信道，用于将信息从移动单元发送至基站。当基站包括多根天线，以及可选地，用户终端包括多根天线时，可以采用多输入多输出(MIMO)技术。例如，包括多根天线的基站可以在相同频带上向小区/扇区中的相同用户或多个用户同时发送多个独立且不同的信号。MIMO技术能够与基站处可用的天线的数目大致成比例地提高无线通信系统的频谱效率。
传统的MIMO技术对与协调基站共址的多根天线的操作进行协调。例如，与基站(BS)相关联的多根天线典型地被配置为使得天线与基站距离小于大约10m。从基站发送至天线再通过空中接口在DL上发送至移动台(MS)的信号可以被相位对齐为使得可以在接收机(如移动台)处对这些信号进行相干合并。因此，来自多根天线的相干辐射的相长和/或相消的干扰可以用于放大沿所选方向的信号和/或使沿其他方向的信号为零。相干信号的处理还可以用于最小化多个发射机之间的相互干扰。在UL上，类似地，可以通过诸如MRC(最大比合并)、MMSE(最小均方误差)和MLSE(最大似然序列估计器)之类的公知算法来对从多根天线接收的信号进行合并，以最大化信号强度、最大化SINR、同时检测多个信号。然而，传统的MIMO未解决相邻小区中的上行链路和/或下行链路传输所导致的小区间干扰。
提出了称作基站间MIMO(IBS-MIMO)的新型多天线技术，以通过实现以抑制所产生的相互干扰的方式从不同基站处的天线向一个或多个移动终端同时发送叠加的信号波形，来增强空中接口性能。在上行链路(UL)上，不同MS将叠加的波形从其天线(以协调的方式)同时发送至一个或多个BS。随后，可以对在多个BS处接收的信号进行相干处理，以提取每个发送MS的信号。在该过程中，可以在不同BS处接收由特定MS发送的信号。这种跨越BS的接收需要无线接入网在以下方面的支持：用于对来自MS的传输进行协调的控制信令，以及更重要地，用于处理从协调的MS接收的数据承载信号的数据平面交换。
IBS-MIMO技术的实现受到现有网络架构以及网络架构的期望未来发展的极大约束。应当以在可能的最大程度上与这些架构约束一致的方式实现IBS-MIMO技术，以最小化这些技术的实现所导致的破坏。
发明内容
所公开的主题涉及解决上述问题中的一个或多个的影响。以下提出了所公开的主题的简化概要，以便提供对所公开的主题的一些方面的基本理解。该概要不是对所公开的主题的详尽彻底的纵览。该概要并不意在标识出所公开的主题的关键或重要元素或描述所公开的主题的范围。该概要的唯一目的是以简化的形式提出一些概念，作为稍后讨论的更详细描述的前序。
在一个实施例中，提供了一种用于对从至少一个移动单元至多个基站的上行链路传输进行协调的方法。所述方法是在控制和数据平面实体中实现的，并包括：在控制平面功能处，对从所述移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号进行调度。所述方法包括：在数据平面功能处，从所述多个基站接收包括所调度的从所述移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号在内的信号。所述方法还包括：在控制平面功能处，从所述多个基站接收对例如信道状态信息、队列状态信息、服务质量参数等进行调度所需的参数。所述方法还包括：在数据平面功能处，使用所接收到的信号以及指示所述移动单元与所述多个基站之间的多个无线通信链路的信道状态信息，估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特。
在另一实施例中，提供了一种用于对从至少一个移动单元至多个基站的上行链路传输进行协调的方法。所述方法包括：在控制平面功能处，从所述多个基站接收对例如信道状态信息、队列状态信息、服务质量参数等进行调度所需的参数。控制平面功能实例可以位于基站或无线网络内的其他实体处。所述方法是在作为所述多个基站之一的第一基站中实现的，并包括：在所述第一基站处，从控制平面功能接收调度信息。所述调度信息可以被所述第一基站用于对从所述移动单元发送至所述第一基站的上行链路信号进行调度。所述方法还包括：从所述第一基站向数据平面功能提供包括所调度的从所述移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号在内的信号，使得所述数据平面功能能够估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特。
附图说明
可以参照结合附图而进行的以下描述来理解所公开的主题，在附图中，相似的参考标记标识相似的元件，在附图中：
图1A、1B和1C在概念上示意了无线通信系统的第一示例实施例的方面；
图2在概念上示意了无线通信系统的第二示例实施例；
图3在概念上示意了在图1所示的无线通信系统中操作控制平面实体的方法的一个示例实施例；以及
图4在概念上示意了在图1所示的无线通信系统中操作基站的方法的一个示例实施例。
所公开的主题可具有各种修改和备选形式，在附图中作为示例而示出了所公开的主题的具体实施例，并在本文中详细描述。然而，应当理解，本文对具体实施例的描述并不意在将所公开的主题限于所公开的具体形式，相反，意在覆盖落在所附权利要求的范围内的所有修改、等同替换和备选方案。
具体实施方式
以下描述示意性实施例。为了清楚，在本说明书中并未对实际实施方式的所有特征都进行描述。当然，应当认识到，在任何这种实际实施例的开发中，应当作出了多个实施方式专用决定，以达到开发者的具体目的，例如兼容于系统相关和商业相关的约束，该目的对于不同实施方式来说也是不同的。此外，应当认识到，这种开发努力可能是复杂且耗时的，然而对于从本公开中获益的本领域技术人员而言将是常规任务。
现在将参照附图来描述所公开的主题。仅为了解释的目的，在附图中示意性地示出了各个结构、系统和设备，以便不以本领域技术人员公知的细节来模糊本发明。然而，附图被包括进来是为了描述和解释所公开的主题的示意性示例。本文使用的词语和词组应当被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词语和词组的理解相一致的意义。本文中对术语或词组的一致使用并不意在暗示术语或词组的特殊定义(即，与本领域技术人员所理解的普通惯例的意义不同的定义)。在术语或词组意在具有特殊意义(即，与本领域技术人员所理解的意义不同的意义)的方面，这种特殊定义将以直接、毫无意义地提供术语或词组的特殊定义的定义方式在说明书中明确阐述。
图1A、1B和1C在概念上示意了无线通信系统100的第一示例实施例的方面。图1A示意了覆盖地理区域(如郊区或城市)的典型蜂窝数据网络。所有基站(图1A未示出)均可以使用单载频，或者，它们可以使用可分布在地理区域上的频率集合，使得每个位置可以被频率集合A-C中的一个或多个所覆盖。在备选实施例中，代替频率集合，可以采用时间分配集合来创建正交资源。在该后一实施例中，代替频率集合A-C，可以采用时间集合A-C。作为进一步扩展，可以采用时间和或频率集合的组合。可以根据这些基站以及频率集合或时间集合来创建“上行链路IBS-MIMO集群”集合，如图1A所示。每个UL IBS-MIMO集群由支持在空间覆盖中邻接的基站集合的一个或多个“上行链路BS间MIMO处理器”(UL-IBSMP)构成。在一个实施例中，地理上相邻的IBS-MIMO集群可能不重叠，除非将不同的频率和/或时间集合分配给不同集群，如图1A所示。这种分离可以防止试图在重叠的情况下支持相同基站的UL-IBSMP之间的竞态条件。如果就频率和/或时间集合而言存在分离(甚至有空间重叠)，也将避免这种竞态条件。事实上，能够支持多个频率和/或时间集合的基站像多个基站一样运转，并可以被多个UL-IBSMP同时协调，其中每个UL-IBSMP支持具有给定频率和/或时间的基站。确实，在基站支持多个频率和时间资源的情况下，可以证明空间重叠是高度有利的，这是由于多个集群内部的移动单元可以从这些集群中的每一个同时得到多个IBS-MIMO益处。
图1B在概念上示意了无线通信系统100的第一示例实施例。在所示的实施例中，无线通信系统100包括：回程网络105，可以用于在无线通信系统100的各个单元之间发送信息。如本文所使用并根据本领域的普遍使用，术语“回程网络”是指在基站与控制平面实体(如无线网络控制器)之间承载无线网络相关数据和控制信号的传输网络。回程网络105可以根据有线和/或无线通信标准和/或协议的任何组合进行操作。可用于实现回程网络105的示例标准和/或协议包括帧中继、ATM、以太网等，以及更高层协议，如ATM、IP等。用于接入回程网络105和/或通过网络105传送信息的技术是本领域公知的，为了清楚，本文将仅讨论这些技术中与本发明的技术相关的方面。
无线通信系统100用于向一个或多个移动单元110(1-2)提供无线连接，使得该一个或多个移动单元110(1-2)可以接入网络105。标识索引(1-2)可以用于指示移动单元110(1-2)的子集。然而，当集合地引用移动单元110时，可以丢弃这些索引。该惯例可以应用于图中示出的其他单元，并由区别数字以及一个或多个标识索引来指示。示例移动单元110可以包括蜂窝电话、个人数据助理、智能电话、寻呼机、文本消息收发设备、全球定位系统(GPS)设备、网络接口卡、笔记本计算机、台式计算机等。在各个备选实施例中，移动单元110可以包括：单根天线或多根天线，用于与无线通信系统100进行通信。
在所示的实施例中，无线通信系统100包括：多个基站(BS)115，用于向移动单元110提供无线连接。尽管将在基站115的上下文中讨论本申请中的技术，但是从本公开中获益的本领域技术人员应当认识到，备选实施例也可以使用其他实体来提供无线连接。示例实体可以包括接入点、基站路由器等。此外，从本公开中获益的本领域技术人员应当认识到，基站115可以被配置为向小区或小区内的扇区提供无线连接。相应地，本申请中所述的技术可以应用于与小区或小区内的扇区的无线通信。
每个基站115被配置为通过空中接口120从移动单元110接收上行链路(或反向链路)信息，并执行物理(PHY)层处理和媒体接入控制(MAC)层功能。基站115(以及网络中的其他实体)中的PHY层和MAC层功能可以被分离为控制平面功能和数据平面功能。典型地，数据平面操作直接接入和处理所接收到的信号。在一个实施例中，可以使用数据平面功能来便于从基站115中的MAC层向网络层和/或汇聚子层发送上行链路数据，如本文将讨论的。控制平面操作包括：选择导频和/或数据信道信息；调度；选择传输格式；提供发送和/或接收数据所需的指令消息；以及可用于控制基站115与移动单元120之间的通信的其他相关操作。
由基站115对所接收到的上行链路信息的处理可以包括：对所接收到的上行链路信息进行解调以创建软判决信息和/或对解调后的软信息进行解码。由于使用物理和/或媒体接入控制层功能来支持与空中接口120相关联的无线承载，因此在基站115中实现的功能的部分可以称作“承载平面”功能。为了实现各种控制、数据和/或承载平面功能，基站115使用由控制平面实体提供的调度信息、传输格式、传输时间和/或分组，如本文所讨论的。用于实现控制、数据和/或承载平面功能(如基站115中的物理和/或媒体接入控制层功能)的技术是本领域公知的，为了清楚，本文将仅讨论与本发明相关的技术。每个基站115以通信方式连接至一根或多根天线125，该一根或多根天线125可以用于通过空中接口120来发送和接收调制的射频信号。
基站115还能够收集与基站115和移动单元110之间的通信相关联的状态信息。一种状态信息是：无线信道状态信息，指示空中接口120所支持的无线通信信道的当前状态。基站115可以使用如导频信号强度、信号与干扰加噪声比、C/I比等的测量之类的已知技术，确定无线信道状态信息。另一种状态信息是：队列状态信息，指示由移动单元110为了在通过上行链路将数据发送至基站115之前存储该数据而维持的队列或缓存的当前状态。例如，队列状态信息可以指示当前缓存占用、溢出条件、下溢条件等。移动单元110的延迟要求也可以包括在状态信息中。
可以在回程网络105中建立一个或多个回程链路130，以便于与基站115的通信。例如，可以通过回程链路130将由基站115收集的状态信息从基站115发送至各个控制平面实体。可以通过回程链路130来发送上行链路数据承载信息(如软判决符号和/或解码符号)。基站115还被配置为通过回程链路130来接收控制信令。用于在回程网络105中建立、维持和/或拆除回程链路130的技术是本领域已知的，为了清楚，本文将仅讨论这些技术中与本申请中所述的主题相关的方面。
无线通信系统100还包括：控制平面实体135，用于支持数据平面实体以对由一个或多个基站115从移动单元110接收的信息执行相干合并。在一个实施例中，数据平面实体135可以用于对从多个基站115接收到的软判决信息和/或从多个基站115接收到的解码符号进行合并。以这种方式协调对信号波形的接收可以减小或抑制由多个移动单元110向多个基站115同时发送的信号波形之间的相互干扰。在所示的实施例中，该数据平面实体称作网络多输入多输出(MIMO)处理器(NMP)135。在一个实施例中，网络MIMO处理器135可以与一个或多个基站115共址。在另一实施例中，网络MIMO处理器135可以是专用于NMP功能的、在回程网络105中实现的一个或多个分离的物理网络节点。因此，上行链路网络MIMO处理器135可以被实现为集中式实体(如图1所示)或分布式实体(如图2所示)。
在所示的实施例中，基站115向网络MIMO处理器135提供所收集的状态信息，然后，网络MIMO处理器135产生控制信令，控制信令被提供给基站115以对来自移动单元110的上行链路通信进行协调。例如，网络MIMO处理器135的控制部分可以使用无线信道状态信息和/或队列状态信息，来调度上行链路传输并计算用于发送所调度的上行链路信息的传输格式。然后，可以通过回程链路130将调度信息和所计算出的传输格式传送至基站115。传输格式可以包括如下参数：信息块大小、差错控制码、码率、调制阶数、天线波束成形权重、发送功率、正交频分复用(OFDM)音或片等。然后，移动单元110可以将调度和传输格式信息用于所调度的上行链路通信。
上行链路网络MIMO处理器135还可以参与选择基站115作为每个移动单元110的上行链路协调集群的一部分。在一个实施例中，上行链路网络MIMO处理器135基于由各个基站115提供的信息，确定每个移动单元110的协调集群中的成员。成员可以是预定的和/或由上行链路网络MIMO控制器135动态确定的。备选地，集群成员可以由网络100中的其他实体(如基站115)确定。一旦确定了协调集群中的成员，就可以建立回程链路130上的通信信道，使得可以从基站115向上行链路网络MIMO处理器135发送状态信息，并可以将控制信息发送回到基站115。
在一个实施例中，与每个移动单元110相关联的协调集群可以在移动单元110第一次接入网络100时初始确定。例如，上行链路网络MIMO处理器135(和/或网络100中的其他实体)可以确定特定移动单元110是否可以从网络MIMO技术的应用中获益。如果正在使用网络MIMO来处理移动单元110，则上行链路网络MIMO处理器135可以选择移动单元110的协调集群。在一些情况下，移动单元110可以由单个基站115来处理，而不是与协调集群相关联。上行链路网络MIMO处理器135还可以周期性地更新移动单元110的状态。更新可以包括：修改与移动单元110相关联的协调集群中的基站成员；改变移动单元110的状态以应用网络MIMO技术；改变移动单元110的状态以对网络MIMO技术的应用进行去激活等等。
无线通信系统100还包括互联网协议网关(IP-GW)140。IP网关140主要是承载平面设备，被配置为执行IP层功能，例如，针对由基站115接收的、传入或传出无线通信系统100的上行链路分组提供网关。然而，在一些实施例中，IP网关140可以在一些所部署的标准(如EV-DO和HSPA)中提供控制平面功能。
在操作中，网络MIMO处理器135用于对从基站115接收到的信息进行相干合并，以减轻来自多个移动单元110的同时上行链路传输所导致的相互干扰。在一个实施例中，网络MIMO处理器135对由移动单元110发送的上行链路信号进行调度，例如，基于由与移动单元110相关联的协调集群中的基站115提供的信道状态信息和/或调度要求来进行调度。然后，网络MIMO处理器135可以从基站115接收与所调度的传输相关联的信号。例如，基站115可以发送与所调度的上行链路传输相关联的软判决信息和/或解码的符号。然后，网络MIMO处理器135可以使用所接收到的信号以及信道状态信息，来估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特。
图1所示的集中式网络MIMO处理器135从所有协调基站115(或扇区)收集上行链路信号。例如，每个基站115可以使用诸如基于最大比合并(跨越基站115处的天线125)或最小均方误差(MMSE)的接收机波束成形技术之类的公知算法，对所接收到的上行链路信号进行预处理，以导出软判决信息。然后，可以对在每个基站115处导出的软判决信息进行量化并将其传输至网络MIMO处理器135，在网络MIMO处理器135处，可以对针对每个移动单元110、从不同基站115接收到的软判决信息进行相干合并。在软合并之后，网络MIMO处理器135将软判决信息馈送入解码器，解码器获得对信息比特的估计。备选地，可以进一步处理合并后的采样，以产生对数似然比(LLR)，将LLR输入至解码器。基站115可以将这些LLR传送给网络MIMO处理器135以便进一步合并和解码。因此，基站115处的不同级别的预处理减少了所消耗的回程带宽以及在网络MIMO处理器135处需要执行的计算。然而，每个基站115处的独立预处理可能减弱网络MIMO处理器135减小跨小区干扰的能力，该能力是IBS-MIMO的主要目的。
备选地，网络MIMO处理器135可以从所有基站115收集同相和正交(即，采样的I和Q基带的量化版本)信号。在本实施例中，基站115主要充当分布式“远程射频头端(remote radio-head)”，远程射频头端使用天线125来接收射频信号并使用其他电路来产生射频信号的数字化版本。将这些信号解调和解码为信息比特的基带信号处理器位于网络MIMO处理器135处。然后，使用迫零接收机或MMSE接收机，对来自多个协调基站115的信号进行联合处理，以减轻干扰对每个移动台的传输的影响。在集中式访问从所有移动单元110接收到的信号的情况下，预期这些算法在干扰抑制方面从而在系统容量方面提供更好的(与使用软判决信息的实施例相比)性能。然而，由于原始I和Q信号可能比预处理(例如调制)的信号需要更加精细得多的量化，因此用于承载原始信号的回程带宽消耗可能比承载软判决信息所需的消耗高得多。
本文所述的网络架构的部署和实现可以顾及多种(可能是竞争的或矛盾的)考虑。例如，要解决的重要问题可以包括：(i)根据工程便利和/或选择，将网络功能划分为逻辑组及其在不同网络单元上的实现；(ii)这些逻辑组的所期望的“覆盖”，其中，覆盖准则可以包括地理区域、资源(如功率和频率)、用户数目等的任何组合；以及(iii)对网络增强造成破坏的、与现有架构和部署的不一致程度。具体地，网络MIMO处理器135在网络中的放置是关键问题，并且，直接访问和处理在多个基站处接收的信号的数据平面操作可能是重要的考虑。
在一个实施例中，网络MIMO处理器135所采用的信号处理算法可以在控制和数据平面功能上均具有较强承载。例如，在一个发送帧期间经由联合信号处理而实现的上行链路干扰减小(或最小化或消除)确定了在IBS-MIMO操作之后实现的有效SINR。在下一帧期间，这对确定调度和TF来说是关键的，从而对干扰特性来说是关键的。因此，网络MIMO处理器135也可以很好地适于服务UL IBS-MIMO控制平面功能。作为另一示例，信号处理算法确定数据平面信息的类型(例如，针对天线输出或后处理量的原始数字采样)。这进而可以确定对回程带宽的要求和计算需要。在集中式处理的情况下，可以期望基站115继续传递原始数字采样，这是由于网络MIMO处理器135可以直接访问利用联合处理从中提取出CSI的必要嵌入信息，以及在基站115的集群上对每个移动单元110执行联合解调和解码。这暗示了，从基站115向网络MIMO处理器135的较大回程带宽要求以及网络MIMO处理器135处的高度集中的计算能力。
网络MIMO处理器135和/或基站115可以实现用于调度和计算每个帧的传输格式(TF)的不同算法。第一选项是将这些算法集中于网络MIMO处理器135。在该选项中，网络MIMO处理器135假定对调度和TF计算都有完全责任，这是由于其可访问所有必要信息。该情形将计算的相对较大部分集中于网络MIMO处理器135处。然后，将所计算出的传输格式传送给基站115，以便通过已知的控制信道进一步发送至移动单元110，接着，移动单元110以特定的传输格式进行发送。第二选项是在基站115处执行调度并使用网络MIMO处理器135来计算传输格式。在该选项中，基站115单独执行调度。然而，所计算出的调度可以不是捆绑的，这是由于网络MIMO处理器135可能不能够容纳由所有基站115调度的移动单元110的集合的并集。换言之，网络MIMO处理器135计算所有所调度的移动单元110的传输格式，然后根据一些优化准则(如移动单元数据速率的最大和值)来选择子集。然后，将最后调度的移动单元110的标识传送给基站115，基站115进而通过已知的控制信道将其中继至移动单元110。
图1C在概念上示意了可在无线整合系统100中使用的协议栈150。协议栈150指示媒体接入控制(MAC)和物理(PHY)层的功能分布。在所示的实施例中，UL IBS-MIMO实体(例如，图1B所示的网络MIMO处理器135)包括：(a)基站(BS)与UL-IBSMP之间的接口；以及(b)UL-IBSMP与承载平面IP网关之间的接口。此外，通过接口来承载不同类型的IBS-MIMO相关消息需要协议。在现有标准中定义了一些基本接口，这便于扩展以用于UL IBS-MIMO的目的。这些接口还承载多个协议(以及其中的多个消息)。也可以重用一些协议，但将需要定义新消息以支持UL IBS-MIMO。
如果将UL-IBSMP定位为单独的新网络单元，则可以定义基站与UL-IBSMP之间的新的或修改的接口的一个实施例。新接口包括新定义的相关联协议和消息。备选地，如果UL-IBSMP与无线网络控制器(RNC)(诸如1xEV-DO和UMTS-HSPA之类的标准中良好定义的网络单元)布置在相同位置，则可以通过定义新的UL IBS-MIMO相关消息来修改并然后重用现有接口以及协议。例如，在BS执行调度的情况下，可能需要消息来将调度参数从BS承载至UL-IBSMP，如本文所讨论的。然后，可以将最后的调度授权和TF信息从UL-IBSMP传送给BS。如果将UL-IBSMP定位为单独的新网络单元，则可以定义UL-IBSMP与IP网关之间的新的或修改的接口的一个实施例。例如，需要定义新接口以及相关联的协议和消息。备选地，如果UL-IBSMP与RNC布置在相同位置，则可以通过定义新的UL IBS-MIMO相关消息来修改并重用RNC与网关之间的现有接口和协议。
再次参照图1B，网络MIMO处理器135的操作可以包括控制平面实体与数据平面实体之间交换的信息。例如，对由移动单元110在上行链路发送且由多个基站115接收的信号进行处理可以涉及网络MIMO处理器135，如下所述。每个所涉及的步骤被标记为控制平面或数据平面操作。
1.数据平面：所有基站115将在每个BS天线(BSA)处在上行链路上接收到的合成信号发送至网络MIMO处理器135；
2.数据平面：网络MIMO处理器135估计从每个移动单元110至每个BSA的无线信道状态信息(CSI)(这可以由基站115中的每一个执行并可以被传送给网络MIMO处理器135，以对网络上的带宽的计算进行权衡)；
3.控制平面：对于每个移动单元110，网络MIMO处理器135采用预定准则(如导频和/或数据信道SINR)来确定应当用于估计该移动单元的数据的BSA信号的集合；
4.数据平面：对于每个移动单元110，网络MIMO处理器135对所确定的BSA信号的集合和CSI进行处理，以对由该移动单元110发送的信息比特进行解调和解码；
5.控制平面：给定CSI和其他信息的过去历史(移动单元处的缓存状态、业务优先级等)，网络MIMO处理器135计算下一调度，即，选择应当在下一帧进行发送的移动单元110的集合，并且也计算相关联的传输格式(TF)；
6.控制平面：网络MIMO处理器135指示(经由基站115)所有所调度的移动单元110利用所计算的TF、以所分配的时刻以及频率和空间资源进行发送。
可以针对在上行链路上发送的每个后续帧，迭代执行该过程中的步骤。在各个实施例中，传输格式可以包括如下参数：信息块大小、调制和编码方案、发送功率、OFDM音、符号或片、天线权重等。这些参数还可以取0或空值。对于任何给定的移动单元110，可能的情况是：来自一些基站115的TF可以是0，反映了从这些基站115至移动单元110的无线链路较差或不存在。
图2在概念上示意了无线通信系统200的第二示例实施例。在第二示例实施例中，无线通信系统200包括与图1所示的无线通信系统100的第一示例实施例中所示的单元相同或相似的一些单元。这些单元由相同的区别数字来指示。然而，从本公开中获益的本领域技术人员应当认识到，第一和第二示例实施例中类似或相似的单元可以实现可用于支持不同实施例的操作的不同功能。
代替使用集中式网络MIMO处理器，无线通信系统200的第二示例实施例实现包括网络MIMO处理功能的多个实例的分布式网络MIMO处理器135(1-2)。网络MIMO处理器135的每个实例与一个或多个移动单元110相关联。在所示的实施例中，网络MIMO处理器的第一实例135(1)与移动单元110(1-2)相关联，并与基站115(2)布置在相同位置。网络MIMO处理器的第二实例135(2)与移动单元110(3)相关联，并与基站115(4)布置在相同位置。网络MIMO处理器135与移动单元110的关联可以是预定的和/或可以是动态变化的。例如，移动单元110可以最初被分配给一个网络MIMO处理器135，该移动单元110可以随着该移动单元110在整个无线通信系统200中漫游而与分布式网络MIMO处理器135的不同实例动态关联。分布式网络MIMO处理器135的实例可以在无线通信系统200内的任何位置实现。在所示的实施例中，分布式网络MIMO处理器135的实例在对应的基站115中实现。
分布式网络MIMO处理器135的实例负责从相关联基站115的集合收集信号。在一个实施例中，分布式网络MIMO处理器135的实例与基站115的关联可以通过将分布式网络MIMO处理器135的每个实例与相邻基站115的预定集群相关联来执行。根据情况，基站115的集群可以是不相交的或重叠的。备选地，可以使用来自移动单元110的、与分布式网络MIMO处理器135的实例相关联的导频信号强度，将分布式网络MIMO处理器135的实例与基站115相关联。例如，可以将分布式网络MIMO处理器135的每个实例与测量从组中的至少一个移动单元接收的、超过特定阈值的导频强度的每个基站115相关联。在图2所示的第二示例实施例中，分布式网络MIMO处理器的第一实例135(1)与基站115(1-3)相关联，分布式网络MIMO处理器的第二实例135(2)与基站115(3-4)相关联。
一旦建立了每个分布式网络MIMO处理器135的协调的跨度，基站115和相关联的分布式网络MIMO处理器135的实例就通过回程链路130来交换数据和信令信息。在所示的实施例中，分布式网络MIMO处理器135的实例是使用虚线框来示出的，以指示可以在多个位置处实现这些逻辑实体。例如，可以在基站115(2)中实现分布式网络MIMO处理器135(1)，可以在基站115(4)中实现分布式网络MIMO处理器135(2)。因此，回程链路130可以被示作将基站115互连。例如，回程链路130(1)连接基站115(1-2)，回程链路130(2)连接基站115(2-3)，回程链路130(3)连接基站115(3-4)。然后，每个分布式网络MIMO处理器135可以以与本文所述的集中式算法相似的方式，在其协调跨度内进行操作。
基站115之间的接口可以基于先前定义的接口。在一个实施例中，BS对BS接口是在LTE/SAE中称作X2，在WiMAX中称作R8的已知接口。由于UL-IBSMP位于基站115处，因此该接口可以用于在基站115之间传送控制和数据信息，以实现UL IBS-MIMO。可能需要将该接口的范围扩展为包括UL IBS-MIMO，也可能需要定义新消息。具体地，对于每个移动单元110，基站115可以使用该接口，将数据平面信息传送给包含针对特定移动单元110的UL-IBSMP在内的另一基站115。反过来，UL-IBSMP必须使用该接口将TF传送给所有基站115，以进一步中继至移动单元110。
分布式UL IBS-MIMO处理中所涉及的步骤可以保持与集中式模型类似。然而，用于UL IBS-MIMO的数据平面信息在基站115之间流动而不是流向中心点。分布UL-IBSMP功能的一个优势在于：局部化回程带宽负载，并实现几乎始终是直接邻居的集群基站115之间的流。这可以减少或甚至消除对网络施加延迟要求的需要，还可以简化部署。分布UL-IBSMP功能的另一个优势在于：通过网络来分布处理功率。利用改进技术，基站115配备有解决增长的无线带宽的较高计算能力，因此，分布式UL IBS-MIMO处理可以施加可管理的计算负载增加。此外，不同于集中式UL IBS-MIMO处理，分布式UL-IBS MIMO不会对标准化网络架构造成破坏。随着移动宽带网络即将演进为更新的标准(如LTE和WiMAX)，分布式UL-IBS MIMO的重要性增加，其中，更新的标准使用“平坦”网络架构，在“平坦”网络架构中，在BS中集中了所有物理和MAC层处理。
图3在概念上示意了对控制和数据平面实体进行操作的方法300的一个示例实施例。方法300是可以在控制平面实体(例如，图1和2所示的分布式或集中式网络MIMO处理器135)中实现的，然而从本公开中获益的本领域技术人员应当认识到，还可以在其他控制和数据平面实体中实现方法300的备选实施例。在所示的实施例中，控制平面功能访问(在305)信道状态信息以及(如果可用的话)服务质量信息，和/或与同与控制平面实体相关联的一个或多个基站进行通信的一个或多个移动单元相关联的调度要求。然后，控制平面功能使用所提供的信息来调度(在310)移动单元的上行链路通信。然后，基站和移动单元可以使用由控制平面功能提供的调度信息，通过空中接口进行通信。
数据平面功能从相关联的基站接收(在315)信号。信号可以是使用由移动单元发送至基站的信号而产生的软判决信息和/或解码的信息。然后，数据平面功能估计(在320)由移动单元在上行链路上发送至基站的信号指示的比特的值。数据平面功能执行该估计(在320)，以便对与每个移动单元相关联的基站信号进行相干合并，这可以减小由不同移动单元发送的信号之间的相互干扰。
图4在概念上示意了在图1和/或图2所示的无线通信系统中操作基站的方法400的一个示例实施例。在所示的实施例中，基站确定信道状态信息、服务质量信息和/或一个或多个移动单元的调度要求。例如，基站可以使用信号强度如何的测量来确定与每个移动单元相关联的信道状态信息，使用预订信息来确定服务质量和/或调度要求。然后，将该信息提供(在405)给一个或多个控制平面实体(例如，图1和2所示的上行链路网络MIMO处理器)。然后，控制平面功能可以调度与移动单元相关联的上行链路传输并将该信息提供给基站，基站可以接收(在410)调度信息。
使用由控制平面功能提供的调度信息，基站和移动单元可以在上行链路上进行通信。在所示的实施例中，基站通过空中接口从一个或多个移动单元接收(在415)所调度的上行链路传输。然后，基站可以将与移动单元中的每一个相关联的信令信息提供(在420)给与移动单元中的每一个相关联的控制平面实体。例如，基站可以对所接收到的上行链路信号进行解调和/或解码，然后将软判决信息和/或解码的符号提供给控制平面实体，然后，控制平面实体可以使用所提供的信息来估计由移动单元在上行链路上发送的一个或多个比特。
本申请描述了蜂窝系统中的上行链路网络MIMO的概括架构概念(以及更概括地说，上行链路网络协调)。所提出的架构可以使网络运营商能够在不对其现有网络部署造成破坏的情况下利用上行链路网络MIMO的功率，即使网络MIMO是一种破坏性的物理层技术。此外，该架构可以用于控制或管理由于网络MIMO相关信息而引起的附加回程带宽消耗。例如，本文所述的架构可以允许将网络MIMO技术选择性地应用于最有可能从中获益的用户，从而甚至进一步降低成本。
在软件或算法以及对计算机存储器内的数据比特的操作的符号表示方面呈现了所公开的主题的部分和对应的详细描述。这些描述和表示是本领域技术人员借以互相传达其工作实质的描述和表示。这里使用的术语“算法”，与其一般的用法一样，被视为导致期望结果的前后一致的一系列步骤。这些步骤是需要对物理量进行物理操作的步骤。通常，但不必须，这些量采用能够被存储、传送、组合、比较和操作的光、电或磁信号的形式。有时，主要由于普遍使用的原因，已经证明将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数等是便利的。
然而，应当记住，所有这些术语以及类似术语应当与适当的物理量相关联，而不仅仅作为应用于这些量的便利标签。除非另外具体声明或从讨论中显而易见，否则诸如“处理”、或“计算”、或“测算”、或“确定”、或“显示”等术语指代计算机系统或类似电子计算设备的以下动作和过程：该计算机系统或类似电子计算设备将表示为计算机的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据运算和变换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储器、传输或显示设备内的物理量的其他数据。
还要注意，典型地，所公开的主题的软件实现方面是在某种形式的程序存储介质上编码的或在某种类型的传输介质上实现的。程序存储介质可以是磁存储介质的(例如软盘或硬盘)或光存储介质(例如光盘只读存储器或“CD ROM”)，并可以是只读存储介质或随机存取存储介质。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或本领域公知的某种其他合适传输介质。所公开的主题不限于任何给定实施方式的这些方面。
以上公开的特定实施例仅是示意性的，由于可以以对于从本文的教导中获益的本领域技术人员来说显而易见的、不同但等价的方式修改和实施所公开的主题。此外，不应对本文所示的除权利要求所述以外的构造或设计的细节进行限制。因此，显而易见，可以改变或修改以上公开的特定实施例，并且，所有这种变更均被视为处于所公开的主题的范围内。相应地，在权利要求中阐述了本文要求的保护。

Claims (10)

1.一种对从至少一个移动单元至多个基站的上行链路传输进行协调的方法，所述方法是在控制和数据平面实体中实现的，并包括：
在所述控制和数据平面实体的控制平面功能处，对从所述至少一个移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号进行调度；
在所述控制和数据平面实体的数据平面功能处，从所述多个基站接收信号，所述信号包括指示所调度的从所述至少一个移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号的信息；以及
在所述数据平面功能处，使用所接收到的信号以及指示所述至少一个移动单元与所述多个基站之间的多个无线通信链路的信道状态信息，估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对上行链路信号进行调度的步骤包括：
基于服务质量要求或者所述多个基站与所述至少一个移动单元之间的多个无线通信信道的信道状态信息中的至少一项，对上行链路信号进行调度；
在所述控制平面实体处，基于所述信道状态信息，确定从所述至少一个移动单元至所述多个基站的上行链路传输的传输格式；以及
将所述传输格式提供给所述多个基站。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，接收信号的步骤包括：从所述多个基站接收软判决信息；以及，估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特的步骤包括：对由所述多个基站提供的软判决信息进行软合并，并使用软合并后的信息来估计信息比特。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，接收信号的步骤包括：从所述多个基站接收量化的同相和正交信号；以及，估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特的步骤包括：对所接收到的量化的同相和正交信号进行联合解调和解码。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据平面实体是包括与对应的多个移动单元相关联的多个数据平面处理器在内的分布式实体；以及，估计信息比特的步骤包括：使用对应的数据平面处理器来估计由所述多个移动单元中的每一个发送的信息比特；以及，所述方法包括：将数据平面处理器中的每一个与所述多个移动单元中的至少一个相关联。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，接收信号的步骤包括：在所述多个数据平面处理器中的每一个处，从被调度为从与所述数据平面处理器相关联的移动单元接收信号的每个基站接收信号。
7.一种对从至少一个移动单元至多个基站的上行链路传输进行协调的方法，所述方法是在作为所述多个基站之一的第一基站中实现的，并包括：
在所述第一基站处，从控制平面实体接收调度信息，所述调度信息被所述第一基站用于对从所述至少一个移动单元发送至所述第一基站的上行链路信号进行调度；
从所述第一基站向所述控制平面实体提供信号，所述信号包括指示所调度的从所述至少一个移动单元发送至所述多个基站的上行链路信号的信息；以及
在数据平面实体处，使用所接收到的信号以及指示所述至少一个移动单元与所述多个基站之间的多个无线通信链路的信道状态信息，估计在所调度的上行链路信号中发送的信息比特。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：从所述第一基站向所述控制平面实体提供指示以下至少一项的信息：服务质量要求或者所述第一基站与所述至少一个移动单元之间的至少一个无线通信信道的信道状态信息；以及，接收调度信息包括：接收基于服务质量要求信息和/或信道状态信息而确定的调度信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，接收调度信息包括：接收从所述至少一个移动单元至所述第一基站的上行链路传输的传输格式。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述控制平面实体是包括与对应的多个移动单元相关联的多个控制平面处理器在内的分布式实体；以及，提供信号包括：向所述多个控制平面处理器中与被调度为向所述第一基站提供信号的移动单元相关联的每个控制平面处理器提供信号。
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