CN102239646B - 用于多小区合作通信的包含基站和终端的通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于多小区合作通信的通信系统。服务基站和至少一个邻近基站可以通过互相合作来和至少一个终端进行通信。服务基站和至少一个邻近基站中的每个可以使用相移矩阵将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移，并对至少一个数据码元进行预编码。终端可以将优选相移矩阵信息反馈到服务基站，从而服务基站和至少一个邻近基站可以适应地确定相移矩阵。终端可以以小计算量来计算相移矩阵。服务基站、至少一个邻近基站以及终端可以预先存储与相移矩阵相关的多个候选矩阵。

Description

用于多小区合作通信的包含基站和终端的通信系统

技术领域

本发明的实施例涉及一种多输入多输出(MIMO)的通信系统，具体涉及，在多小区(cell)的MIMO通信系统中，至少两个基站服务至少一个终端所需的技术。

背景技术

目前，在无线通信的环境下，正积极地进行研究，以便提供多种类型的多媒体服务以及支持高品质和快速的数据传送。特别是，在空间领域中，与使用多个信道的多输入多输出(MIMO)通信系统关联的技术正处于快速发展。单小区的MIMO通信系统包含单个基站，一般来说，单小区的MIMO通信系统可分类为包括多个用户和单个基站的单小区多用户的MIMO通信系统、以及包括单个用户和单个基站的单小区单用户的MIMO通信系统。

在单小区的MIMO通信系统中，至少一个基站和终端可以使用码本。特定空间可以被量化为多个向量或矩阵。该多个向量或矩阵可以存储在基站和终端中作为码本。根据基站和每个终端之间的信道，每个终端可以从包括在码本中的向量或矩阵中选择任何一个矩阵或向量。基站还可以使用码本校验所选择的向量矩阵。所选择的向量或矩阵可以用于基站生成预编码向量或预编码矩阵。上述执行预编码的方式称为基于码本的预编码方式。

另外，正在进行与包括多个基站的多小区MIMO通信系统相关的研究。在多小区MIMO通信系统中，至少两个基站可以互相合作来服务至少一个终端。因为至少两个基站互相合作，所以可以提高往终端(特别是，位于小区的边缘的终端)的传送速率。

甚至在多小区MIMO通信系统中也可以使用基于码本的预编码方式。多小区MIMO通信系统和单小区MIMO通信系统之间的区别是多小区MIMO通信系统包含至少两个基站，而单小区MIMO通信系统只包含单个基站。因此，当将在单小区MIMO通信系统中使用的基于码本的预编码方式原样地应用到多小区MIMO通信系统中时，可能导致问题。

发明内容

技术目的

本发明的一个方面提供一种基站和终端，它们使用相移矩阵将包括在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位进行相移，从而执行针对多小区合作通信优化的预编码。

本发明的另一个方面还提供一种基站和终端，它们可以适应地(adaptively)使用相移矩阵来进行多小区合作通信，以获得提高的容量。

本发明的另一个方面还提供一种基站和终端，它们可以使用包括多个候选矩阵的码本更有效地确定相移矩阵。

本发明的另一个方面还提供一种终端，其可以以小计算量来计算优选相移矩阵。

本发明的另一个方面还提供一种基站，其可适应地调整功率权重。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种操作服务基站的方法，该服务基站与至少一个邻近基站合作，用于多小区合作通信，该方法包括以下步骤：基于多个码字矩阵，生成预编码矩阵；提供相移矩阵，用于将包含在所述预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移；以及利用所述相移矩阵和所述预编码矩阵来预编码至少一个数据码元。

在这种情况下，该方法还可以包括：调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。

而且，所述调整可以包括：基于至少一个邻近基站和终端之间的信道、所述服务基站和终端之间的信道、以及所述终端的可得容量中的至少之一，来适应地调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。

而且，所述提供可以包括：基于至少一个邻近基站和终端之间的信道、所述服务基站和终端之间的信道、以及所述终端的可得容量中的至少之一，来适应地提供所述相移。

另外，所述提供可以包括：基于所述至少一个邻近基站和终端之间的有效信道或者所述至少一个邻近基站和所述终端之间的有效信道，关于所述至少一个数据码元生成相移矩阵。

而且，所述提供可以包括：使用预先储存在存储器中的多个候选矩阵，来提供相移矩阵。

而且，所述方法还可以包括：从终端接收与优选相移矩阵关联的信息。所述提供还可以包括基于与优选相移矩阵关联的信息提供所述相移矩阵。

这里，可以由终端基于终端可得的容量生成与所述优选相移矩阵关联的信息，或者由终端基于服务基站和终端之间的有效信道、或者至少一个邻近基站和所述终端之间的有效信道，关于所述至少一个数据码元中的每个，生成与所述优选相移矩阵关联的信息。

另外，所述提供可以包括提供对角矩阵形式的相移矩阵。

而且，所述提供可以包括基于列向量单元提供相移，以便将包含在所述预编码矩阵里的至少一个预编码向量中的每个的相位相移。

另外，所述方法还包括：向所述至少一个邻近基站传递与相移矩阵关联的信息、与预编码矩阵关联的信息或者与传送功率关联的信息。

根据本发明的另一方面，提供一种操作终端的方法，用于通过至少一个邻近基站与服务基站之间的相互合作来进行多小区合作通信，该方法包括：驱动存储多个候选矩阵的存储器；生成与多个候选矩阵之中的优选相移矩阵关联的信息，从而所述至少一个邻近基站或者服务基站使用相移矩阵来将被包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移；以及将与优选相移矩阵关联的信息反馈到所述至少一个邻近基站或服务基站。

在这种情况下，所述生成可以包括：基于可得的容量生成与优选相移矩阵关联的信息。

而且，所述生成可以包括：基于至少一个邻近基站和终端之间的有效信道或者服务基站和终端之间的有效信道，关于该至少一个邻近基站或服务基站期望进行预编码的至少一个数据码元中的每一个，生成与优选相移矩阵关联的信息。

另外，所述生成可以包括：在确定了优选数据码元的数目与所述优选预编码矩阵中的至少一个之后确定所述优选相移矩阵。

另外，所述方法还包括：反馈与优选功率权重关联的信息，使得所述至少一个邻近基站或者所述服务基站调整至少一个数据码元的传送功率。

根据本发明的另一方面，提供了一种服务基站，用于与至少一个相邻基站合作进行多小区合作通信，该服务基站包括：存储器，用于储存有多个码字矩阵和多个候选矩阵；预编码矩阵生成器，用于基于储存在存储器中的多个码字矩阵生成预编码矩阵；相移矩阵提供单元，用于基于多个候选矩阵提供相移矩阵，以便将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移；以及预编码器，用于利用相移矩阵和预编码矩阵，对至少一个数据码元进行预编码。

在这种情况下，该服务基站还可以包括：信息接收器，用于从终端接收与优选相移矩阵关联的信息；以及功率权重调整单元，用于基于与从终端所反馈的优选功率权重关联的信息调整功率权重，以便调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。所述相移矩阵提供单元可以基于与优选相移矩阵关联的信息提供相移矩阵。

根据本发明的再一方面，提供一种终端，用于通过至少一个邻近基站和服务基站之间相互合作来进行多小区合作通信，所述终端包括：存储器，用于储存用于反馈与优选预编码矩阵关联的信息的多个码字矩阵和多个候选矩阵；信息生成器，用于生成与所述多个候选矩阵之中的优选相移矩阵关联的信息，从而所述至少一个邻近基站或者所述服务基站使用相移矩阵来将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移；以及信息反馈单元，用于将与优选相移矩阵关联的信息反馈到所述至少一个邻近基站或服务基站。

在这种情况下，所述信息生成器可以基于可得容量来生成与优选相移矩阵关联的信息，或者基于服务基站和终端之间的有效信道、或所述至少一个邻近基站和终端之间的有效信道，关于所述至少一个邻近基站或服务基站期望预编码的至少一个数据码元中的每个，生成与所述优选相移矩阵关联的信息。

另外，所述信息生成器可以包括：决定单元，其在确定了优选数据码元的数目与所述优选预编码矩阵中的至少一个之后，确定优选相移矩阵。

根据本发明的再一方面，提供一种操作邻近基站的方法，用于与服务基站合作来进行多小区合作通信，该方法包括：从服务基站接收与相移矩阵和预编码矩阵相关的信息；以及利用相移矩阵和预编码矩阵，对服务基站期望传送的至少一个数据码元进行预编码。

在这种情况下，该方法还可以包括：基于与所述相移矩阵关联的信息，从预先储存在存储器中的多个候选矩阵中提取相移矩阵。

在此，该相移矩阵可具有对角矩阵的形式。

另外，所述方法还可以包括：从服务基站接收与传送功率关联的信息；以及基于与传送功率关联的信息，调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的、包含在单小区多用户的多输入多输出(MIMO)通信系统中的基站和终端的图；

图2是描述预编码矩阵、以及根据本发明的实施例的基站与终端之间的信道以及有效信道的图；

图3是示出根据本发明的实施例的多小区MIMO通信系统的图；

图4是示出根据本发明的实施例的多小区MIMO通信系统中的两个基站和一个终端的图；

图5是示出根据本发明的实施例的、关于数据码元x₁的、基站(BS1)和终端之间的有效信道以及基站(BS2)和该终端之间的有效信道的概念图；

图6示出了根据本发明的实施例将包含在预编码矩阵中的元素的相位相移的示例；

图7是示出根据本发明的实施例的操作服务基站的方法的流程图；

图8是示出根据本发明的实施例的操作终端的方法的流程图；

图9是示出根据本发明的实施例的服务基站和终端的配置的框图；

图10是示出根据本发明的实施例的操作邻近基站的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的实施例，并在附图中图示实施例的示例，其中相似的附图标记在全文中表示相似的元素。下面参照附图描述实施例来说明本发明。

本说明书全文中使用的术语“基站”可以包括蜂窝通信系统的一般基站以及各种类型的设备。比如，基站可以包括毫微微(femto)基站、诸如微微(pico)基站的小基站、中继站等。因此，基站可以包括用于服务诸如终端的各种接收器的设备。另外，本说明书全文中使用的术语“终端”可以包括诸如蜂窝电话、笔记本计算机、智能电话等移动装置，并且可以包括从基站或者中继站接收数据信号的各种类型的设备。

以下将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1是示出根据本发明的实施例的、包含在单小区多用户的多输入多输出(MIMO)通信系统中的基站和终端的图。

参照图1，单小区多用户的MIMO通信系统可以包含单个基站110和K个终端(终端1、...、终端K)121和122。基站110可以包括个传送天线。每个终端(终端1、...、终端K)121和122可以包括至少一个接收天线。这里，i表示基站110的索引。基站110与终端(终端1、...、终端K)121和122之间可以形成信道。基站110和终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个都通过信道来传送/接收各种信号。

基站110是可以向终端(终端1、...、终端K)121和122传送至少一个数据码元。这里，基站110可以根据空分复用接入(SDMA)方案来针对所述至少一个数据码元执行波束形成。特别是，基站110可以使用码本确定预编码矩阵，并用已确定的预编码矩阵预编码至少一个数据码元。

这里，码本S⁽ⁱ⁾可由以下的等式1表达：

[等式1]

$S^{\left(i\right)}=\{W_{n.L}^{\left(i\right)},n=\mathrm{1,2},\·\·\·,N,L=\mathrm{1,2},\·\·\·,L_{\max }\}$

这里，L表示层的数目，并对应于要同时传送的数据码元的数目。表示包含在码本S⁽ⁱ⁾中的关于层数目L的码字矩阵之中的第n个码字矩阵。另外，W_n，L的维度是

$n_T^{\left(i\right)}\×L.$

基站110可以通过下行链路信道向终端(终端1、...、终端K)121和122传送公知信号，诸如导频信号。这里，终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个可以使用导频信号估计基站110与终端(终端1、...、终端K)121和122之间的信道。

终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个可以基于所估计的信道，根据各种标准，从包含在码本S⁽ⁱ⁾中的码本矩阵中选择任何一个矩阵作为优选预编码矩阵。例如，终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个可以考虑各种类型的因素来选择优选预编码矩阵，例如信号与干扰加噪声的比(SINR)等。

终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个可以将优选预编码矩阵反馈到基站110。这里，与优选预编码矩阵关联的信息也被称为优选矩阵指示器(PMI)或预编码矩阵指示器(PMI)。

此外，终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个可以将与优选层的数目关联的信息反馈回基站110。终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个可以将与可得容量关联的信息、与SINR关联的信息等反馈到基站110。

基站110可以基于从终端(终端1、...、终端K)121和122中的每个反馈到的、与优选预编码矩阵关联的信息以及与优选层的数目个数关联的的信息，确定预编码矩阵和要应用的层的数目。

例如，基站110可以确定层的数目L，并基于包括在码本S⁽ⁱ⁾中的、关于层数目L的码字矩阵中的任何一个生成预编码矩阵。特别是，在确定了层数目L之后，可以从包含在码本S⁽ⁱ⁾中的关于层数目L的码字矩阵中选择任何一个码字矩阵作为预编码矩阵。

当假设将确定为预编码矩阵时，包括在中的L个向量中的每个是列向量，并被称为“预编码向量”。这里，可被以下等式2表达：

[等式式2]

$W_{n,L}^{\left(i\right)}=[w_{n,L,1}^{\left(i\right)},w_{n,L,2}^{\left(i\right)},\·\·\·,w_{n,L,L}^{\left(i\right)}].$

这里，表示包含在中的L个预编码向量中的第1个预编码向量。

当基站110期望传送的L个数据码元是

x＝[x₁，x₂，…，x_L]^T，

则x可被称为传送码元向量。这里，当

$W_{n\left(i\right),L}^{\left(i\right)}$

是预编码矩阵时，通过基站110的传送天线来输出的传送信号

$y_L^{\left(i\right)}={[y_1^{\left(i\right)},y_2^{\left(i\right)},\·\·\·,y_{n_T^{\left(i\right)}}^{\left(i\right)}]}^T$

可由以下等式3表达：

[等式3]

$y_L^{\left(i\right)}=W_{n\left(i\right),L}^{\left(i\right)}x.$

这里，表示通过基站110的第m个传送天线输出的信号。

图2是描述预编码矩阵、以及根据本发明的实施例的基站与终端之间的信道以及有效信道的图。

参照图2，基站和终端1之间的信道可表达为“H”。这里，基站可以使用利用对L个数据码元

x＝[x₁，x₂，…，x_L]^T

预编码。

终端1通过n_R个接收天线接收的信号向量r可表达为以下等式4：

[等式4]

$r={[r_1,r_2,\·\·\·,r_{n_R}]}^T=H{W}_{n,L}^{\left(i\right)}x+z.$

这里，z表示干扰和噪音的总和。

根据上述等式4，可以获知x是通过有效信道从基站传送到终端1的。因此，提高往终端1的传送速率的方案之一可以选择或确定以最大化有效信道的幅度。

图3是示出根据本发明的实施例的多小区MIMO通信系统的图。

参照图3，多个基站(BS1、BS2、BSi)可以通过互相合作来单个终端。这里，多个基站(BS1、BS2、BSi)之中的任何一个基站可以被称为“服务基站”，其余基站可以被称为“邻近基站”。

基站(BS1、BS2、BSi)可以分别通过信道H⁽¹⁾，H⁽²⁾，H⁽ⁱ⁾来传送同一传送码元向量x。

当假设M个基站互相合作时，终端通过n_R个接收天线接收的接收信号向量r可表达为以下等式5：

[方程式5]

$r={[r_1,r_2,\·\·\·,r_{n_R}]}^T=\left\{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{H}^{\left(i\right)}{W}_{n\left(i\right),L}^{\left(i\right)}\right\}x+z.$

这里，表示基站(BSi)所使用的预编码矩阵，其作为包含在码本S⁽ⁱ⁾中的关于层数目L的码字矩阵之中的第n(i)个码字矩阵，这里，码本S⁽ⁱ⁾表示基站(BSi)的码本。另外，H⁽ⁱ⁾表示表达基站(BSi)和终端之间的信道的矩阵，z表示干扰和噪声的总和。

为了方便说明，假设两个基站互相合作地传送一传送码元向量x，下面将参照图4对其详细说明。

图4是示出根据本发明的实施例的多小区MIMO通信系统中的两个基站(BS1、BS2)和一个终端的图。

当M＝2时，两个基站(BS1、BS2)可以互相合作地传送一传送码元向量x。这里，假设层的数目为2，以及传送码元向量x包括两个数据码元x₁和x₂。

接收信号向量r可表达为以下等式6：

[等式6]

$r=\{H^{\left(1\right)}{W}_{n\left(i\right),2}^{\left(i\right)}+H^{\left(2\right)}{W}_{n\left(i\right),2}^{\left(2\right)}\}x+z$

$=\{H^{\left(1\right)}{w}_{n\left(i\right),\mathrm{2,1}}^{\left(1\right)}+H^{\left(2\right)}{w}_{n\left(i\right),\mathrm{2,1}}^{\left(2\right)}\}{x}_1+\{H^{\left(1\right)}{w}_{n\left(i\right),\mathrm{2,2}}^{\left(1\right)}+H^{\left(2\right)}{w}_{n\left(i\right),\mathrm{2,2}}^{\left(2\right)}\}{x}_2+z.$

这里，当假设

$u_{n\left(i\right),L,l}^{\left(i\right)}=H^{\left(i\right)}{w}_{n\left(i\right),L,l}^{\left(i\right)}$

时，可以是基站(BSi)和终端之间关于第1个数据码元的有效信道。利用上述有效信道，上面等式6的接收信号向量r可表达为以下等式7：

[等式7]

$r=\{u_{n\left(1\right),\mathrm{2,1}}^{\left(1\right)}+u_{n\left(2\right),\mathrm{2,1}}^{\left(2\right)}\}{x}_1+\{u_{n\left(1\right),\mathrm{2,2}}^{\left(1\right)}+u_{n\left(2\right),\mathrm{2,2}}^{\left(2\right)}\}{x}_2+z.$

这里，表示基站(BS1)和终端之间关于数据码元x₁的有效信道，表示基站(BS2)和终端之间关于数据码元x₁的有效信道。另外，表示基站(BS1)和终端之间关于数据码元x₂的有效信道，表示基站(BS2)和终端之间关于数据码元x₂的有效信道。

根据上述等式7，可以获知可以通过和的和来接收数据码元x₁，以及可以通过和的和来接收数据码元x₂。

为了提高关于数据码元x₁向终端的传送速率，可能需要提高和的和的范数。为了提高关于数据码元x₂向终端的传送速率，可能需要提高和的和的范数。

对于i＝1、2，确定的方案之一是可以基于有效信道确定以便最大化终端的容量。这里，终端的容量根据终端的接收方案而不同，比如，终端可以使用最小均方误差(MMSE)串行干扰消除(SIC)的接收方案(MMSE-SIC)。

这里，当定义

$c_{2,m}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{u}_{n\left(1\right),2,m}^{\left(1\right)}+u_{n\left(2\right),2,m}^{\left(2\right)},m=\mathrm{1,2}$

时，接收信号向量r可表达为以下等式8：

[等式8]

r＝c_2，1x₁+c_2，2x₂+z。

当假设终端使用MMSE-SIC接收方案，并且在估计接收数据码元的过程中不发生错误时，终端的容量

$C(W_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)},W_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)})$

可表达为以下等式9：

[等式9]

$C(W_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)},W_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)})=\log \left\{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Π}}}\right[1+c_{2,m}^H{R}_{\mathrm{conv},m}^{-1}{c}_{2,m}\left]\right\}.$

这里，R_conv，m可表达为以下等式10：

[等式10]

$R_{\mathrm{conv},m}=\underset{l=m+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{2,l}{c}_{2,l}^H+R_z.$

这里，

R_z＝E[zz^H]。

为对于i＝1、2，确定预编码矩阵的标准可表示为以下等式11：

[等式11]

$[{\hat{W}}_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)},{\hat{W}}_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}]=\arg \underset{w_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)}\∈s^{\left(1\right)},w_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}\∈s^{\left(2\right)}}{\max }{C}_{\mathrm{conv}}(W_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)},W_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}).$

终端可以将与优选预编码矩阵关联的信息(即与关联的信息)以及与可用容量关联的信息反馈到基站。这里，码本S⁽ⁱ⁾包括N个码字矩阵。因此，为了获得当i＝1，2时，可能需要总共关于N²种情况计算例如，当N＝16时，可能需要计算总共16×16＝256次。在此情况下，计算量可能非常大，因此，可能需要适当地降低计算量。

减少计算量的方案之一可以顺序地获得和例如，终端可以获得并可以接着获得可以关于最大化所述终端获得并顺序地获得的上述过程可表达为以下等式12：

[等式12]

${\hat{W}}_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}=\arg \underset{w_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}\∈s^{\left(2\right)}}{\max }{c}_{2,m}^H{R}_{\mathrm{conv},m}^{-1}{c}_{2,m}$

${\hat{W}}_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)}=\arg \underset{w_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)}\∈s^{\left(1\right)}}{\max }{C}_{\mathrm{conv}}(W_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)},{\hat{W}}_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}).$

如上所述，根据顺序地获得和的方案，终端可以仅关于2N种情况计算

$C(W_{n\left(1\right),2}^{\left(1\right)},W_{n\left(2\right),2}^{\left(2\right)}),$

并由此可以获得和因此，可以大减少计算量。

图5是根据本发明的实施例的、关于数据码元x₁的、基站(BS1)和终端之间的有效信道以及基站(BS2)和终端之间的有效信道的概念图。

在进行说明之前，当如图4中所示存在至少两个基站时，终端可以分别通过至少两个有效信道从该至少两个基站接收数据码元。可以通过至少两个有效信道将单个数据码元从所述至少两个基站传送到终端。

当至少两个基站中的每个独立地确定或者使用预编码矩阵时，关于单个数据码元，所述至少两个基站与所述终端之间的有效信道可能被不恰当地安排。因此，需要可以恰当地安排与单个数据码元关联的至少两个有效信道的技术。

上面已经参照图4说明，为了提高往终端的关于数据码元x₁的传送速率，可能需要最大化与的和的范数。

参照图5的图510，和之间的弧距离(chordaldistance)或角度相对较大。因此，预测与的和的范数相对较小。当如图510所示安排和时，预测向终端的关于数据码元x₁的传送速率相对较小。

参照图5的520，和之间的弧距离或角度相对较小，因此，预测与的和的范数相对较大。当如图520所示安排和时，预测向终端的关于数据码元x₁的传送速率相对较大。

图6示出了根据本发明的实施例的、将包含在预编码矩阵中的元素的相位相移的示例。

参照图6，根据本发明的实施例，可以单独地或集体地将包含在预编码矩阵里的所有元素的相位相移。具体地，通过将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位位移，可以关于每个数据码元适当地安排有效信道。因此，通过适当地安排有效信道可以最大化或提高终端的容量。

预编码矩阵的第一个预编码向量是这里，假设的元素为α和β。

这里，可以单独地将α和β中的各个的相位相移。参照图6的示例610，可以将α的相位相移θ₁，并将β的相位相移θ₂。这里，可表达为

另外，根据本发明的实施例，可以集体地相移α和β的相位。具体地，可以施加基于列向量单元的相移。参照图6的示例620，可以将α和β两者的相位相移θ。这里，也可表达为

下面，将更具体地说明将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移的过程。

根据本发明的实施例，使用相移矩阵可以适当地将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个元素的相位相移。这里，相移矩阵可以具有各种类型的形式，并可以是具有对角矩阵(diagonalmatrix)的简单形式。相移矩阵可以具有L×L的维度。特别是，具有对角矩阵形式的相移矩阵可以基于列相邻单元集体地将包含在预编码向量中的所有元素的相位位移相同量。

具有对角矩阵形式的相移矩阵也可表达为以下等式13：

[等式13]

$D_L^{\left(i\right)}=\mathrm{diag}(a_1^{\left(i\right)},a_2^{\left(i\right)},\·\·\·,a_L^{\left(i\right)}).$

这里，对于l＝1，2，3，...，L，的相位可以不同，但是它们的幅度可以相同。具体地，可表达为以下等式14：

[等式14]

$a_l^{\left(i\right)}=\exp \left(j2\mathrm{\π}{\mathrm{\θ}}_l^{\left(i\right)}\right),l=\mathrm{1,2},...,L.$

另外，在参与多小区合作通信的基站之中，任何一个基站(例如，包含终端的小区的基站)可以使用作为相移矩阵，其是具有L×L维度的酉矩阵(unitarymatrix)I_L×L。这里，参与多小区合作通信的基站可以包括服务基站和至少一个邻近基站。

终端可以将与优选相移矩阵关联的信息反馈到服务基站。服务基站可以基于与优选相移矩阵关联的信息确定和使用相应的相移矩阵。这里，至少一个邻近基站中的每个可以从服务基站接收与所确定的相移矩阵关联的信息，以使用所述相移矩阵。

终端、服务基站以及所述至少一个邻近基站可以储存和使用关于相移矩阵的相同码本。

关于相移矩阵的码本可以设计为各种类型。例如，码本可以包括关于相移矩阵的候选矩阵，也可以包括关于L个元素中的每个的各个单独候选矩阵。

当使用相移矩阵将包含在预编码矩阵里的元素之中的至少一个元素的相位相移时，基站(BSi)的传送信号可表达为以下等式15：

[等式15]

$y_L^{\left(i\right)}=W_{n\left(i\right),L}^{\left(i\right)}{D}_L^{\left(i\right)}x.$

这里，当M个基站中的每个使用相应的相移矩阵并传送相同的传送码元向量时，终端的接收信号向量r_pro可表达为以下等式16：

[等式16]

$r_{\mathrm{pro}}=\left\{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{H}^{\left(i\right)}{W}_{n\left(i\right),L}^{\left(i\right)}{D}_L^{\left(i\right)}\right\}x+z.$

这里，为了方便说明，假设M＝2，层数目为2。

这里，上述等式16的接收信号向量r_pro可表达为以下等式17：

[等式17]

$r_{\mathrm{pro}}=\{a_1^{\left(1\right)}{u}_{n\left(1\right),\mathrm{2,1}}^{\left(1\right)}+a_1^{\left(2\right)}{u}_{n\left(2\right),\mathrm{2,1}}^{\left(2\right)}\}{x}_1+\{a_2^{\left(1\right)}{u}_{n\left(1\right),\mathrm{2,2}}^{\left(1\right)}+a_2^{\left(2\right)}{u}_{n\left(2\right),\mathrm{2,2}}^{\left(2\right)}\}{x}_2+z.$

这里，可以如由以下等式18所给出的定义以上等式17：

[等式18]

${\tilde{a}}_1^{\left(2\right)}=a_1^{\left(2\right)}/a_1^{\left(1\right)},$ ${\tilde{a}}_2^{\left(2\right)}=a_2^{\left(2\right)}/a_2^{\left(1\right)}.$

上述等式17可以表达为下面的等式19：

[等式19]

$r_{\mathrm{pro}}=a_1^{\left(1\right)}\{u_{n\left(1\right),\mathrm{2,1}}^{\left(1\right)}+{\tilde{a}}_1^{\left(2\right)}{u}_{n\left(2\right),\mathrm{2,1}}^{\left(2\right)}\}{x}_1+a_2^{\left(1\right)}\{u_{n\left(1\right),\mathrm{2,2}}^{\left(1\right)}+{\tilde{a}}_2^{\left(2\right)}{u}_{n\left(2\right),\mathrm{2,2}}^{\left(2\right)}\}{x}_2+z.$

根据上述等式19可以获知关于数据码元x₁，基站(BS1)和终端之间的有效信道与基站(BS2)和终端之间的有效信道的和是

$a_1^{\left(1\right)}\{u_{n\left(1\right),\mathrm{2,1}}^{\left(1\right)}+{\tilde{a}}_1^{\left(2\right)}{u}_{n\left(2\right),\mathrm{2,1}}^{\left(2\right)}\},$

以及，关于数据码元x₂，基站(BS1)和终端之间的有效信道与基站(BS2)和终端之间的有效信道的和是

$a_2^{\left(1\right)}\{u_{n\left(1\right),\mathrm{2,2}}^{\left(1\right)}+{\tilde{a}}_2^{\left(2\right)}{u}_{n\left(2\right),\mathrm{2,2}}^{\left(2\right)}\}.$

当比较上述等式7和等式19时，在以上等式7中，简单地关于数据码元x₁将和相加，然而，在以上等式19中，和的相位变化。

因此，可以通过适当地确定相移矩阵来最大化数据码元x₁和数据码元x₂的传送速率。例如，当适当地确定时，可以变得大于而且，当适当地确定时，也可以变得大于因此，可以适当地确定相移矩阵从而可以最大化和

另外，根据本发明的实施例，可以根据各种标准来确定相移矩阵例如，可以确定相移矩阵以最大化终端的容量。另外，也可以确定相移矩阵以减少在数据码元之间发生干扰。

另外，根据本发明的实施例，可以通过适当地确定传送功率来最大化终端的容量。具体地，，可以使用功率权重P⁽ⁱ⁾来适应地调整传送功率。这里P⁽ⁱ⁾是实数。

对于i＝1，2，3，...，M，终端可以将与优选功率权重关联的信息反馈到服务基站。这里，服务基站可以基于与优选功率权重关联的信息适当地确定传送功率，并可以应用所确定的传送功率。另外，服务基站可以将与所确定的传送功率关联的信息传递到至少一个邻近基站，从该至少一个邻近基站可以应用已适应地调整的传送功率。

具体地，所述服务基站与所述至少一个邻近基站中的每个可以适应地应用功率权重P⁽ⁱ⁾。这里，不参与多小区合作通信的特定基站可以确定为0的功率权重P⁽ⁱ⁾。

另外，根据本发明的实施例，提供了一种方法，其有效地选择和确定优选预编码矩阵和优选相移矩阵下面将详细说明该方法。

终端通过考虑关于各个数据码元的有效信道，来确定优选预编码矩阵和优选相移矩阵特别地，终端可以根据接收信号向量

$r_{\mathrm{pro}}=\left\{\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{H}^{\left(i\right)}{W}_{n\left(i\right),L}^{\left(i\right)}{D}_L^{\left(i\right)}\right\}x+z$

计算容量、SINR等。终端还可以基于容量、SINR等计算优选预编码矩阵和优选相移矩阵

另外，根据本发明的实施例，还可以同时计算优选预编码矩阵和优选相移矩阵从而最大化容量、SINR等。这里，同时计算优选预编码矩阵和优选相移矩阵可能需要较大的计算量，因此可能不能很好地适用于终端。

在此情况下，可以通过顺序地计算优选预编码矩阵和优选相移矩阵来减少计算量。例如，可以通过先求得优选页的数目L和优选预编码矩阵接着求得优选相移矩阵来减少计算量。

具体地，假设为了求得关于基站i₀的优选预编码矩阵接收信号向量仅包含z和从基站i₀传送的信号，如以下等式20所给出的：

[等式20]

$r^{\left(i_0\right)}=\left\{H^{\left(i_0\right)}{W}_{n\left(i_0\right),L}^{\left(i_0\right)}\right\}{D}_L^{\left(i_0\right)}x+z,i_0=\mathrm{1,2},\·\·\·,M.$

这里，根据诸如MMSE-SIC接收方案等多钟类型的接收方案，终端可以求得优选预编码矩阵以及优选层的数目L，使得最大化容量。例如，对于i₀＝1，2，3，...，M，根据MMSE-SIC接收方案的终端容量可表达为以下等式21：

[等式21]

$C_{\mathrm{pro}}^{\left(i_0\right)}\left(W_{n\left(i_0\right),2}^{\left(i_0\right)}\right)=\log \left\{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Π}}}\right[1+{u_{n\left(i_0\right),2,m}^{\left(i_0\right)}}^H{R_{\mathrm{pro},m}^{\left(i_0\right)}}^{-1}{u}_{n\left(i_0\right),2,m}^{\left(i_0\right)}\left]\right\},i_0=\mathrm{1,2},\·\·\·,M.$

这里，

$u_{n\left(i\right),L,l}^{\left(i\right)}=H^{\left(i\right)}{w}_{n\left(i\right),L,l}^{\left(i\right)},$

并且可表达为以下等式22：

[等式22]

$R_{\mathrm{pro},m}^{\left(i\right)}=\underset{l=m+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{n\left(i\right),2,l}^{\left(i\right)}{u_{n\left(i\right),2,l}^{\left(i\right)}}^H+R_z.$

可以使用以下等式23确定和

[等式23]

${\hat{W}}_{n\left(i_0\right),2}^{\left(i_0\right)}=\arg \underset{w_{n\left(i_0\right),2}^{\left(i_0\right)}\∈s^{\left(i_0\right)}}{\max }{C}_{\mathrm{pro}}^{\left(i_0\right)}\left(W_{n\left(i_0\right),2}^{\left(i_0\right)}\right),i_0=\mathrm{1,2},\·\·\·,M.$

对于i₀＝1，2，3，...，M，为了求得优选预编码矩阵根据以上等式23，可能需要与MN成比例的计算量。具体地，参照以上等式11已经描述了，对于i₀＝1，2，3，...，M，同时求得所有优选预编码矩阵可能需要与N^M成比例的计算量，以及，在假设接收信号向量只包含z和从基站i₀传送的信号之后，对于i₀＝1，2，3，...，M，单独求得优选预编码矩阵可能需要与MN成比例的计算量。

当优选层数目L和优选预编码矩阵被确定时，可以获得优选相移矩阵这里，可以获得优选相移矩阵以最大化终端的容量。

根据本发明的实施例，可以使用以上等式18和等式19计算和从而可以最大化和中的每个。还可以关于所获得的和计算终端的容量。可以通过选择和确定优选相移矩阵，从而可以最大化所计算的容量。

如上所述，根据本发明的实施例，终端可以将关于优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵以及可得容量的信息反馈到服务基站。终端也可以反馈与优选功率权重关联的信息。服务基站可以确定要实质应用的预编码矩阵、相移矩阵以及功率权重，即传送功率。服务基站可以将关于所确定的预编码矩阵、相移矩阵以及功率权重(即传送功率)的信息传达到至少一个邻近基站。

图7是示出根据本发明的实施例的操作服务基站的方法的流程图。

在操作710中，参与多小区合作通信的基站之中的服务基站可以从终端接收关于优选预编码矩阵、优选层的数目、优选相移矩阵以及功率权重的信息。

在操作720中，服务基站可以基于与优选预编码矩阵和优选层的数目相关的信息生成预编码矩阵。这里，用于确定预编码矩阵的多个码字矩阵可以存储在服务基站的存储器中。

在操作731中，服务基站可以基于与优选相移矩阵关联的信息确定/提供相移矩阵。在操作732中，服务基站可以基于与优选功率权重关联的信息确定功率权重。为了确定相移矩阵，可以在服务基站的存储器中存储多个候选矩阵。

在操作740中，服务基站可以基于预编码矩阵、层数目、相移矩阵以及功率权重预编码至少一个数据码元。这里，可以使用相移矩阵来将包含在预编码矩阵中的元素之中的至少一个相位的相位相移。

在操作750中，服务基站可以通过多个传送天线传送经预编码的至少一个数据码元。这里，至少一个邻近基站可以与服务基站合作，由此传送相同的至少一个数据码元。

图8是示出根据本发明的实施例的操作终端的方法的流程图。

在操作810中，终端可以估计该终端与服务基站和至少一个邻近基站之间的信道。具体地，服务基站和至少一个邻近基站可以将诸如导频信号的参考信号传送到终端。终端可以基于参考信号估计信道。

在操作820中，终端可以基于所估计的信道确定优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵和优选功率权重。具体地，终端可以基于所估计的信道预测有效信道，由此可以计算SINR和终端的可得容量。终端可以基于所预测的有效信道、所计算的可得容量和SINR确定优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵以及优选功率权重。

上面已经说明了确定优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵和优选功率权重的方案以及减少计算量的方案。

在操作830中，终端可以将与优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵和优选功率权重相关的信息反馈到服务基站。在这种情况下，服务基站可以基于与优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵和优选功率权重相关的信息确定要实质应用的层数目、预编码矩阵、相移矩阵以及功率权重，即传送功率。服务基站可以将与所确定的层数目、预编码矩阵、相移矩阵和功率权重(传送功率)相关的信息传送到所述至少一个邻近基站。

本发明的示例实施例包括计算机可读介质，其包含由计算机实施的实现各种操作的程序指令。所述介质还可以单独地或者与程序指令组合地包括：数据文件、数据结构、表等。所述介质和程序指令可以是为本发明的目的专门设计和构造的，或者它们可以是计算机软件技术人员公知并可得的类型。计算机可读介质的例子包括：磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学介质，诸如CDROM盘；磁光介质，诸如软式光盘(flopticaldisk)；以及专门配置为存储和执行程序指令的硬件设备，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)。程序指令的例子既包括机器代码，诸如由编译器产生的，也包括含有可由计算机使用解释程序执行的更高级代码的文件。所述硬件设备可配置为用作一个或多个软件模块，以执行本发明上述实施例的操作，反之亦然。

图9是示出根据本发明的实施例的服务基站910和终端920的配置的框图。

参照图9，服务基站910可以包括：信息接收器911、存储器912、预编码矩阵生成器913、相移矩阵提供单元914、功率权重调整单元915以及预编码器916。

信息接收器911可以从终端920接收与优选层的数目、优选预编码矩阵、优选功率权重以及优选相移矩阵相关的信息。

预编码矩阵生成器913可以基于与优选层的数目、优选预编码矩阵相关的信息以及预先储存在存储器912中的多个码字矩阵选择预编码矩阵。

相移矩阵提供单元914可以基于与优选相移矩阵关联的信息确定和提供相移矩阵。这里，用于确定相移矩阵的多个候选矩阵可以存储在存储器912中。

功率权重调整单元915可以基于与优选功率权重关联的信息确定功率权重，即传送功率。

预编码器916可以使用预编码矩阵、相移矩阵以及功率权重，来预编码至少一个数据码元。

终端920可以包括：信道估计器921、存储器922、信息生成器923以及反馈单元924。

信道估计器921可以估计各个基站和终端920之间的信道。这里，信息生成器923可以基于所估计的信道和预先存储在存储器922中的多个码字矩阵生成与优选预编码矩阵关联的信息。

信息生成器923可以附加地生成与优选层的数目、优选相移矩阵、和优选功率权重相关的信息。这里，优选预编码矩阵、优选层的数目、优选相移矩阵以及优选功率权重可以被顺序地确定或者也可以被同时确定。

反馈单元924可以将与优选预编码矩阵、优选层的数目、优选相移矩阵以及优选功率权重相关的信息反馈到服务基站910。这里，服务基站910可以基于与优选层的数目、优选预编码矩阵、优选相移矩阵以及优选功率权重相关的信息确定要实质应用的层数目、预编码矩阵、相移矩阵以及功率权重(即传送功率)。服务基站910可以向至少一个邻近基站传递与所确定的层数目、预编码矩阵、相移矩阵以及功率权重(即，传送功率)相关的信息。

图10是示出根据本发明实施例的操作邻近基站的方法的流程图。

在操作1010中，邻近基站可以基于与从服务基站接收的优选相移矩阵关联的信息确定相移矩阵。

具体地，邻近基站可以在存储器中存储多个候选矩阵，并可以从多个候选矩阵中，校验对应于与优选相移矩阵关联的信息的候选矩阵。该邻近基站可以基于已校验的候选矩阵确定相移矩阵。

在操作1020中，邻近基站可以基于与从服务基站接收的优选预编码矩阵关联的信息确定预编码矩阵。这里，邻近基站可以使用包括在码本中的多个码字矩阵来确定预编码矩阵。

在操作1030中，邻近基站可以基于与从服务基站接收的优选传送功率(即优选功率权重)关联的信息确定传送功率。

在操作1040中，邻近基站可以基于所确定的相移矩阵和预编码矩阵预编码至少一个数据码元。这里，可以根据所确定的功率权重调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。

虽然已经显示和描述了本发明的几个实施例，但本发明不受所描述的实施例限制。而是，本领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同体限定。

Claims (18)

1.一种操作服务基站的方法，用于与至少一个邻近基站合作来进行多小区合作通信，所述方法包括：

从终端接收与优选相移矩阵关联的信息；

基于多个码字矩阵生成具有n行和L列的预编码矩阵；

基于与所述优选相移矩阵关联的信息提供相移矩阵，以对包含在所述预编码矩阵中的m列元素的相位进行相同移位；

利用所述相移矩阵和所述预编码矩阵，对至少一个数据码元进行预编码；以及

基于从所述终端反馈回的与优选功率权重关联的信息来调整功率权重，以便调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率，

其中L是自然数并且m是小于或等于L的自然数。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述调整包括基于所述至少一个邻近基站和终端之间的信道、所述服务基站和所述终端之间的信道、以及所述终端的可得容量中的至少一个，适应地调整所述被预编码的至少一个数据码元的传送功率。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述提供包括基于所述至少一个邻近基站和终端之间的信道、所述服务基站和所述终端之间的信道、以及所述终端的可得容量中的至少一个，适应地提供所述相移矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述提供包括：关于所述至少一个数据码元中的每个，基于所述至少一个邻近基站和终端之间的有效信道或者所述服务基站和所述终端之间的有效信道，生成所述相移矩阵。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述提供包括：使用预先储存在存储器中的多个候选矩阵来提供所述相移矩阵。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述提供包括以对角矩阵的形式提供所述相移矩阵。

8.如权利要求2所述的方法，还包括：

向所述至少一个邻近基站传递与所述相移矩阵关联的信息、与所述预编码矩阵关联的信息、或者与所述传送功率关联的信息。

9.一种操作终端的方法，用于通过至少一个邻近基站与服务基站之间的相互合作进行多小区合作通信，所述方法包括：

驱动存储多个候选矩阵的存储器；

生成与所述多个候选矩阵之中的优选相移矩阵关联的信息，从而所述至少一个邻近基站或者所述服务基站使用相移矩阵来对包含在具有n行和L列的预编码矩阵中的m列元素的相位进行相同移位；

将与所述优选相移矩阵关联的信息反馈到所述至少一个邻近基站或所述服务基站；以及

将与优选功率权重关联的信息反馈到所述至少一个邻近基站或所述服务基站，从而所述至少一个邻近基站或所述服务基站调整至少一个数据码元的传送功率，

其中L是自然数并且m是小于或等于L的自然数。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述生成包括基于可得容量生成与所述优选相移矩阵关联的信息。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述生成包括：关于所述至少一个邻近基站或所述服务基站期望预编码的至少一个数据码元中的每个，基于所述至少一个邻近基站和终端之间的有效信道或者所述服务基站和所述终端之间的有效信道，生成与优选相移矩阵关联的信息。

12.一种服务基站，用于与至少一个邻近基站合作地进行多小区合作通信，包括：

存储器，其储存多个码字矩阵和多个候选矩阵；

预编码矩阵生成器，其基于储存在所述存储器中的多个码字矩阵生成具有n行和L列的预编码矩阵；

相移矩阵提供单元，其基于所述多个候选矩阵提供相移矩阵，以便对包含在所述预编码矩阵中的m列元素的相位进行相同移位；

预编码器，其利用所述相移矩阵和所述预编码矩阵，对至少一个数据码元进行预编码；以及

功率权重调整单元，其基于从所述终端反馈回的与优选功率权重关联的信息来调整功率权重，以便调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率，

其中L是自然数并且m是小于或等于L的自然数。

13.如权利要求12所述的服务基站，还包括：

信息接收器，其从终端接收与优选相移矩阵关联的信息，

其中，所述相移矩阵提供单元基于与所述优选相移矩阵关联的信息提供所述相移矩阵。

14.一种终端，用于通过至少一个邻近基站和服务基站之间相互合作而执行多小区合作通信，所述终端包括：

存储器，其储存用于反馈与优选预编码矩阵关联的信息的多个码字矩阵和多个候选矩阵；

信息生成器，其生成与所述多个候选矩阵之中的优选相移矩阵关联的信息，从而所述至少一个邻近基站或所述服务基站使用相移矩阵对包含在具有n行和L列的预编码矩阵中的m列元素的相位进行相同移位；以及

信息反馈单元，其将与所述优选相移矩阵关联的信息反馈到所述至少一个邻近基站或所述服务基站，将与优选功率权重关联的信息反馈到所述至少一个邻近基站或所述服务基站，从而所述至少一个邻近基站或所述服务基站调整至少一个数据码元的传送功率，

其中L是自然数并且m是小于或等于L的自然数。

15.如权利要求14所述的终端，其中，所述信息生成器包括决定单元，其在确定了优选数据码元的数目与所述优选预编码矩阵中的至少一个之后，确定所述优选相移矩阵。

16.一种操作邻近基站的方法，用于与服务基站合作来进行多小区合作通信，所述方法包括：

从所述服务基站接收与相移矩阵和预编码矩阵相关的信息；

利用所述相移矩阵和所述预编码矩阵，对所述服务基站期望传送的至少一个数据码元进行预编码；以及

基于从终端反馈回的与优选功率权重关联的信息来调整功率权重，以便调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率，

其中该预编码矩阵具有n行和L列，

其中所述相移矩阵对包含在所述预编码矩阵中的m列元素的相位进行相同移位，并且

其中L是自然数并且m是小于或等于L的自然数。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

基于与所述相移矩阵关联的信息，从预先储存在存储器中的多个候选矩阵中提取所述相移矩阵。

18.如权利要求16所述的方法，还包括：

从所述服务基站接收与传送功率关联的信息；以及

基于与所述传送功率关联的信息，调整被预编码的至少一个数据码元的传送功率。