CN102388541B - 设备到设备通信期间的干扰抑制方法及设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种方法，其包括选择参与设备到设备通信的一个或多个终端，其中应当抑制由于向一个或多个其他终端进行传送而对所述一个或多个终端引起的干扰；从预定数目的用于抑制对所选的一个或多个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目。该方法还包括：使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对所述一个或多个其他终端的信号质量，以及基于所选数目的自由度和所述剩余自由度来执行预编码。该方法还包括：至少使用所执行的预编码，向所述一个或多个其他终端传输信息。还公开了一种装置和程序/程序产品。

Description

设备到设备通信期间的干扰抑制方法及设备
技术领域
本发明的示例性且非限制性实施方式总体上涉及无线通信系统、方法、设备和计算机程序，并且更具体地，涉及包括预编码和波束赋形的干扰抑制技术。
背景技术
本部分旨在对权利要求中记载的本发明示例性实施方式提供背景或上下文。此处的描述可以包括能够被探究的概念，却不必须是那些之前已经想到或者探究的概念。因此，除了在此明确指出外，本部分描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认其为现有技术。
可以在说明书和/或附图中找到的下面的缩写定义如下：
称为演进的UTRAN(EUTRAN，也称为UTRAN-LTE或称为EUTRA)的通信系统的规范当前正在3GPP内接近完成。按照规范，DL接入技术是OFDMA，而UL接入技术是SC-FDMA。感兴趣的一个规范是3GPP TS 36.300，V8.6.0(2008-09)，第三代合作伙伴计划；技术规范组无线电接入网络；演进的通用陆地无线电接入(EUTRA)和演进的通用陆地接入网络(EUTRAN)；总体描述；第二阶段(版本8)。
图1再现了3GPP TS 36.300的图4.1，并且显示了EUTRAN系统的整体架构。EUTRAN系统包括eNB，从而提供对UE的EUTRA 用户平面(PDCP/RLC/MAC/PHY)和控制平面(RRC)协议端接。eNB通过X2接口互连。eNB还通过S1接口连接到EPC，更具体而言通过S1 MME接口连接到MME(移动性管理实体)和通过S1接口连接到服务网关(SGW)。S1接口支持在MME/服务网关和eNB之间的多对多关系。
eNB主管下列功能：
用于无线电资源管理的功能：无线电承载控制、无线电准入控制、连接移动性控制、上行链路和下行链路这两者中的到UE的动态资源分配；
IP报头压缩和用户数据流的加密；
在UE附接处对MME的选择；
用户平面数据到服务网关的路由；
寻呼消息(源自MME)的调度和传输；
广播信息(源自MME或O&M)的调度和传输；以及
用于提供移动性和调度的测量和测量报告配置。
简便起见，上述系统被称为LTE Rel 8，或简称为Rel 8。总体而言，通常称为3GPP TS 36.xyz(例如36.101、36.211、36.311、36.312等)的规范组可以被视为描述整个Rel-8LTE系统。在此尤其感兴趣的是3GPP LTE针对未来IMT A系统的进一步的版本，在此简便起见称为LTE-Advanced(LTE A)。还可以参考3GPP TR 36.913，V8.0.0(2008 06)，第三代合作伙伴计划；技术规范组无线电接入网络；对用于E UTRA的进一步增强的要求(版本8)。
LTE A将是这样一种无线电系统，其满足针对IMT-advanced的ITU R要求，同时保持与LTE Rel-8的向后兼容性。当前可以假设具有两个或四个传输天线的单个用户(SU)MIMO UE将是LTE A的一部分。存在若干标准来支持在与接入点/基站/中央控制器相同的频道中进行D2D操作。然而，通常假设D2D通信出现在分开的资源中。例如，在HiperLAN 2(对IEEE 802.11标准的欧洲替代版本)中，如果针对D2D通信保留一个OFDM符号，则同一子网中没有其他终 端能够使用该OFDM符号通信。这种限制确保了没有来自子网中另一节点的干扰。
当前在LTE中使用来自UE的反馈来进行MIMO预编码，从而达到增强下行链路连接质量的目的并且用于多用户MIMO(MU-MIMO)。然而，当前在LTE中没有对D2D通信的支持，并且因而反馈机制不适于对D2D接收器的干扰消除。在LTE中，假设UE反馈允许eNB增加对对应UE传输的信息。
Stankovic，V.和Haardt，M.，在“Generalized design of multi-user MIMO precoding matrices”，IEEE Transactions on Wireless Communications，第7卷，第3期，2008年3月提出了一种针对多用户MIMO应用的预编码方案，该多用户MIMO应用被划分成干扰抑制部分和SU-MIMO部分。然而，这种方法针对的是MU-MIMO应用。该方法假设所有的终端都有兴趣接收来自AP的数据，这在D2D通信中并非如此。这种假设导致不同的预编码器设计。此外，这并未考虑因针对D2D传输的接收所运用的接收器处理所导致的有效信道的降级。
发明内容
在第一方面，公开了一种方法，其包括：选择参与设备到设备通信的一个或多个终端，其中应当抑制由于向一个或多个其他终端进行传送而对所述一个或多个终端引起的干扰；以及，从预定数目的用于抑制对所选的一个或多个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目。该方法还包括使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对一个或多个其他终端的信号质量，以及基于所选数目的自由度和剩余自由度来执行预编码。该方法还包括至少使用所执行的预编码，向一个或多个其他终端传输信息。
在另一方面，公开了一种装置，其包括一个或多个处理器和包括计算机程序代码的一个或多个存储器。该一个或多个存储器和计算机程序代码被配置成借助一个或多个处理器使得该装置至少执行 以下项：选择参与设备到设备通信的一个或多个终端，其中应当抑制由于向一个或多个其他终端进行传送而对所述一个或多个终端引起的干扰；从预定数目的用于抑制对所选的一个或多个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目；使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对一个或多个其他终端的信号质量；基于所选数目的自由度和剩余自由度来执行预编码；以及，至少使用所执行的预编码，使得信息向一个或多个其他终端传输。
在另一示例方面，公开了一种计算机程序，其包括当该计算机程序在处理器上运行时：用于选择参与设备到设备通信的一个或多个终端的代码，其中应当抑制由于向一个或多个其他终端进行传送而对所述一个或多个终端引起的干扰；用于从预定数目的用于抑制对所选的一个或多个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目的代码；用于使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对一个或多个其他终端的信号质量的代码；用于基于所选数目的自由度和剩余自由度来执行预编码的代码；以及，用于至少使用所执行的预编码，使得信息向一个或多个其他终端传输的代码。
附图说明
在所附附图中：
图1再现了3GPP TS 36.300的图4，并示出了E-UTRAN系统的整体架构。
图2A示出了适用于在本发明的示例性实施方式中使用的各种电子设备的简化框图。
图2B示出了用户设备(诸如图2A中的用户设备)的更为具体的框图。
图3示出了其中AP向UE传送(下行链路)的示例情形，同时终端D1和D2参与D2D通信。
图4示出了在所得的传送辐射图案上的AP处的预编码过程的效果。
图5是示出了根据本发明的示例实施方式的方法操作和在计算机可读存储器上体现的计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图，并且更为具体地示出了在AP处执行的用以实现预编码的操作，该预编码减小了对D2D接收器的干扰并且增加了对蜂窝接收器的信号质量。
共称为图6的图6A和图6B示出了闭环干扰抑制，其中在图6A中，D2D终端将它们的等效信道反馈给AP，而在图6B中，AP向下行链路传输应用抑制对D2D终端的干扰的预编码。
图7是示出根据本发明示例实施方式的又一方法的操作和在计算机可读存储器上体现的计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图，并且更为具体地示出了在AP处执行的用以使用针对预编码的等效信道的操作，其中作为结果，剩余更多的自由度以改进对蜂窝接收器的信号质量。
图8是显示了针对不同预编码策略的D2D传输的SINR的图，其中针对使用干扰抑制来波束赋形的曲线和针对使用根据本发明一些示例实施方式的闭环干扰抑制来波束赋形的曲线重叠。
图9是显示了针对不同的预编码策略的DL SINR的图，其中针对使用部分干扰抑制来波束赋形的曲线和针对使用根据本发明一些示例实施方式的闭环干扰抑制来波束赋形的曲线重叠。
图10示出了用于由BS(AP)从D2D和蜂窝终端中获取信道信息的示例性信令交换。
图11是根据本发明一些示例实施方式的逻辑流程图，该逻辑流程图示出了方法的操作和在计算机可读存储器上体现的计算机程序指令的执行结果。
具体实施方式
除了在背景技术部分提及的两个3GPP规范之外，还可以参考3GPP TS 36.211，V8.5.0(2008-12)，第三代合作伙伴计划；技术规范组无线电接入网络；演进的通用陆地无线电接入(EUTRA)；物 理信道和调制(版本8)。
D2D通信当前是研究的一个领域，这是因为使用设备到设备通信使得能够产生新的和有用的服务类型。
本发明的示例性实施方式在本发明的一个方面提供新的MIMO预编码方案以促进在与在相同地理区域中操作的另一系统(诸如LTE系统)相同的无线资源上的设备到设备通信的操作。本发明的示例性实施方式在本发明的另一方面还提供基于MIMO预编码的新的反馈方案，该反馈方案减少MIMO预编码方案所需的天线的数目。
在进一步详细描述本发明的示例实施方式之前，参考用于示出各种电子设备和装置的经简化的框图的图2A，该电子设备和装置适于在实践本发明的示例实施方式中使用。在图2A中，无线网络1适配用于经由网络接入节点(例如节点B(基站)，更具体是指eNB 12)通过无线链路21与设备(例如移动通信设备，其可以是指UE 10)进行通信。网络1可以包括网络控制元件(NCE)14，该NCE 14可以包括在图1中示出的MME/SGW功能，该MME/SGW功能提供与诸如电话网络和/或数据通信网络(例如因特网)之类的又一网络的连接性。UE 10包括诸如计算机或数据处理器(DP)10A之类的控制器、体现为存储计算机指令的程序(PROG)10C的存储器(MEM)10B的计算机可读存储器介质、以及用于经由多个天线36与eNB 12进行双向无线通信的合适的射频(RF)收发器10D。可以假设UE 10包括至少两个传送天线以及可能包括至少两个接收天线。
eNB 12还包括诸如计算机或数据处理器(DP)12A之类的控制器、体现为存储计算机指令(PROG)程序12C的存储器(MEM)12B之类的计算机可读存储介质、以及经由包括至少两个传送天线以及可能包括至少两个接收天线的天线11与UE 10进行通信的合适的RF收发器12D。eNB 12经由数据/控制路径13耦合到NCE 14。路径13可以实施为如图1所示的S1接口。eNB 12还可以经由数据/控制路径15耦合到另一eNB，路径15可以实施为如图1所示的X2接口。NCE 14还包括诸如计算机或数据处理器(DP)14A之类的控 制器、体现为存储计算机指令(PROG)程序14C的存储器(MEM)14B之类的计算机可读存储介质。
假设PROG 10C和12C中至少之一包括如下程序指令，当其由相关联的DP执行时，该程序指令促使设备根据本发明的示例性实施方式操作，如下面更为详细论述。即，本发明的示例实施方式可以至少部分地由计算机软件或硬件或软件和硬件的组合(和固件)来实施，该软件可以由UE 10的DP 10A和/或eNB 12的DP 12A来执行。
为了描述本发明的示例性实施方式，可以假设UE 10还包括反馈控制功能(FDB_CNTR)10E。可以假设eNB 12包括至少部分地响应于接收自UE 10的信号来操作的干扰抑制控制功能(IS_CNTR)12E。可以假设干扰抑制控制功能12E包括如下面详细叙述的预编码器12F和波束赋形器12G功能。注意到预编码器12F和波束赋形器12G功能可以被认为是分开但是协作的实体。在另一示例实施方式中，根据实现，波束赋形器12G可以被认为是预编码器12F的一部分。预编码器12F/波束赋形器12G作用于输入信息12H以生成输出(经编码的)信息12I。
总体而言，UE 10的各种实施方式可以包括但不限于蜂窝电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、具有无线通信能力的诸如数字相机之类的图像捕获设备、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储和回放装置、允许无线因特网接入和浏览的因特网装置、以及包含这些功能的组合的便携式单元或终端。
计算机可读MEM 10B和12B可以是适合本地技术环境的任何种类，并且可以使用任何适合的数据存储技术来实施计算机可读MEM10B和12B，诸如基于半导体的存储器设备、闪速存储器、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器。DP 10A和12A可以是适合本地技术环境的任何种类，并且可以包括作为非限制性示例的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信 号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一种或多种。
图2B示出了示例UE 10的进一步细节的平面视图(左)和截面视图(右)，并且本发明可以体现在这些更多专用功能组件的一个或多个组合中。在图2B中，UE 10具有图形显示接口20和示出为小键盘的用户接口22，但是可以理解还可以包括在图形显示接口20的触摸屏技术和在麦克风24处接收的语音识别技术。功率致动器26控制设备由用户接通和断开。示例UE 10可以具有示出为朝前的摄像机28(例如用于视频呼叫)，但是备选地或附加地可以是朝后(例如用于捕获图形和视频以供本地存储)。摄像机28由快门致动器30控制，并且可选地由缩放致动器32控制，缩放致动器32可以备选地当相机28不处于激活模式时作为扬声器34的音量调节。
在图2B的截面视图内可以看到通常用于蜂窝通信的多个传送天线以及还可能有的多个接收天线36。天线36可以是与UE中其他无线电共同使用的多频带。针对天线36的可操作的接地面显示为遮蔽为跨过由UE外壳包围的整个空间，尽管在一些实施方式中，接地面可以限制为更小的区域，例如布置在其上形成有功率芯片38的印刷线路板上。功率芯片38控制被传送信道上和/或跨天线(其使用空间分集来同时传送)的功率放大，并且放大所接收的信号。功率芯片38输出经放大的接收信号给射频(RF)芯片40，RF芯片40对信号进行解调和下变频以供基带处理。基带(BB)芯片42检测信号，该信号随后被转换为比特流并最终被解码。针对在装置10中生成并从装置10传送的信号产生反向的类似处理。
去往摄像机28和来自摄像机28的那些信号通过图像/视频处理器44，图像/视频处理器44对图像帧进行编码和解码。分离的音频处理器46还可以向扬声器34提供控制信号和接收来自麦克风24的信号。通过由用户接口芯片50控制的帧存储器48来刷新图形显示接口30，用户接口芯片50可以处理去往和来自显示接口20的信号和/或附加地处理来自小键盘22和其他地方的用户输入。
UE 10的某些实施方式可以还包括一个或更多的辅助无线电设 备(诸如无线局域网无线电WLAN 37和蓝牙无线电39)，其可以在芯片上结合天线或被耦合至芯片外的天线。装置遍布各种存储器，诸如随机存取存储器RAM 43、只读存储器ROM 45以及在一些实施方式中的可移除存储器(诸如示出的存储卡47)，在这些存储器上可以存储各种程序。UE 10内的所有这些组件通常由诸如电池49之类的便携式电源供电。
如果体现为UE 10或eNB 12中的单独的实体，则处理器38、40、42、44、46、50可以以与主处理器10A、12A的从属关系而操作，主处理器10A、12A则相对于处理器38、40、42、44、46、50具有主关系。可以跨越如图所示的各种芯片和存储器来布置本发明的实施方式，或者本发明的实施方式可以布置在组合了上面针对图2B描述的一些功能的另一处理器内。图2B的这些各种处理器中的所有或任一者访问各种存储器中的一个或多个，该各种存储器可以在具有处理器的芯片上或与处理器分开。针对通过比微微网(piconet)更宽广的网络进行通信的类似特定功能组件还可以布置在接入节点12的示例实施方式中，接入节点12可以具有塔载天线的阵列而非在图2B中示出的两个。
注意到上述的各种集成电路(例如芯片38、40、42等)可以组合成比上述更少的数目，并且在最为紧凑情形中，该各种集成电路可以物理地体现在单个芯片内。
本发明的示例实施方式提供针对BS 12的传输布置，其优化了例如LTE版本9(以及更高版本)的单元/网络中的DL性能。
如上所述，可以期望设备到设备(D2D)通信共享蜂窝网络所使用的同一频带，并且因此期望协调D2D通信和蜂窝网络。这至少为实现向蜂窝网络中的用户提供保证服务等级所需要。
图3显示了终端(D1、D2)参与D2D通信的示例情形，并且UE 10正接收来自基站(eNB 12)的数据，或者更一般而言，UE 10接收来自接入点(AP)12的数据。支持D2D的或D2D使能的终端可以是包括D2D RF通信功能的UE 10，并且下文中为了简便起见称 为UE 10’。
从AP 12到UE 10的传输产生了针对D2D接收器D2的高干扰，这是由于AP 12通常总是以高功率传送。因此，D2D发射器D1也需要使用较高的功率以便有效地与D2通信，因而增加了其对蜂窝式UE 10造成的干扰。由于此问题，经常假设对于D2D通信而言共享DL资源是不可行的。
在LTE中，基本假设是AP12、UE 10和D2D使能的UE 10’装配有至少两个天线，并且因而假设支持IMT-A的设备具有至少同一基本假设是合理的。因此，原则上，可以在从AP 12的传输中应用预编码，以便防止在D2D接收器方向中的干扰。然而，由于D2D接收器也具有多个天线，所以AP 12需要使用至少两个自由度以消除干扰。因此，可以被用于波束赋形对蜂窝UE 10的方向的传输的自由度被减少。例如，如果AP 12具有4个Tx天线而UE 10、UE 10’具有两个Rx天线，则AP 12将需要消耗两个自由度以减轻在D2D UE10’接收器的方向中的干扰，从而仅留下两个自由度以设计波束赋形向量以供通往蜂窝UE 10的DL传输。
如果假设AP 12可能不具有对D2D传输的调度决定的完全控制，则前述情形将变得更为复杂。具体而言，AP 12可能不知晓D1和D2中的何者充当发射器以及何者充当接收器。因而，AP 12可能需要消除在D1和D2这两者的方向中的干扰，并且在此情形下，没有留下自由度以执行在对蜂窝UE 10的DL传输中的波束赋形。
本发明的示例实施方式通过提供如下技术来处理前述问题，即减少消除D2D接收器方向中的干扰所需的自由度。
本发明的示例实施方式还提供预编码器12F，其在设计增强DL传输的预编码矩阵中利用剩余的自由度。
本发明的示例实施方式提供干扰信道的减少的维度，这通过由D2D接收器使用的权重的反馈信令来实现。本发明的示例实施方式还提供增加的自由度以增强DL传输。本发明的示例实施方式还提供消除D2D接收器的方向中的干扰并且还增强DL传输的预编码器单 元/功能/算法(诸如预编码器12F)。在本发明的示例实施方式的后续描述中，基于如下假设：
D1和D2与AP 12相关联；
D1和D2之间的链路的路径损耗小于D2和AP 12之间链路的路径损耗以及D1和UE 10之间的链路的路径损耗；
D2D传输共享与蜂窝网络的DL传输相同的资源；以及
AP 12和终端(D1、D2和UE 10)装配有多个天线。
根据示例实施方式的一个方面，AP 12应用增强其DL连接的质量的预编码权重，同时避免在D2D连接中接收器的方向中的干扰。该实施方式减少在D2D接收器的方向中的有效信道的维数，这为AP 12提供更多自由度以设计其预编码权重。
再次考虑图3中的通信系统。从AP 12的下行链路传输生成对D2D接收器D2的有害的干扰，其被标示为IAP。来自D1的传输也生成对UE 10的干扰，其被标示为ID。假设AP 12以较高的功率传送，这意味着干扰IAP是强的并且能够严重损害D2D接收。即使来自D2D传输的功率可以被约束以避免过多干扰，但是接收UE 10的位置未知，因而干扰ID可能仍非常高。如果D2D传输的功率相对较高以便补偿干扰IAP，则这尤其相关。
首先论述本发明的示例实施方式的一些方面，该方面是涉及使用干扰抑制来波束赋形。
假设AP 12装配有多个天线11(参见图2A)，并且其知晓到UE 10的信道H1和到D2D接收器D2的信道H3(但是不知道到D2D发射器的信道H2)。假设AP 12具有足够数目的天线，则可以利用在AP12处的预编码矩阵，从而使得在D2D接收器D2的方向中产生的干扰被减小，从而留下足够的自由度以同样改进到UE 10的下行链路的传输。此外，由于来自AP的干扰减少，D2D发射器D1可以使用较低的功率以便实现期望的连接质量，同时减少其对蜂窝UE10所产生的干扰。
图4通过将来自AP 12的全向辐射图案90与通过使用预编码矩 阵获得的辐射图案91、92进行对比来示出基本原理。步骤1使用自由度的一些部分来抑制对D2D接收器D2的干扰来产生辐射图案91，可以看出减少了对D2的干扰。步骤2使用剩余的自由度增加在蜂窝UE处的接收信号功率。步骤2因而产生辐射图案92，这减少了对D2的干扰并还改进了UE 10的接收。传送辐射图案中的这些选择性变化可以被认为代表了波束赋形操作。
应该注意到图4仅示出了基本原理，并且所得的辐射图案可能与附图中所描绘的非常不同。
在图5中描绘了用于获得期望的预编码的步骤的高级别描述。在块5A处，BS(AP)12识别应该抑制对其的干扰的潜在D2D接收器。在块5B处，BS 12选择用于抑制对D2D接收器的干扰的自由度的量。下面示出了这样的算法的示例。在块5C处，AP 12执行减少对所选D2D接收器的干扰所需的预编码。在块5D处，BS 12使用剩余的自由度来增加对蜂窝接收器(UE 10)的信号质量。因此，在块5E处，执行预编码(例如波束赋形)以增加对蜂窝接收器(UE 10)的信号质量。在块5F处，使用预编码以传送给蜂窝接收器。该传输的示例在图4中示出。应用预编码给输入信息12H(例如符号)从而生成通过使用天线11进行传送的被编码输出信息12I。注意到，块5E可以被认为是块5D的子集。即，由预编码(例如波束赋形)使用剩余自由度，以便增加对蜂窝接收器(UE 10)的信号质量。块5E仅帮助澄清所采取的动作。
可以指出，自由度的数目Nf随着D2D终端10’处的接收天线的数目增加而减少。此外，如果AP 12不知晓D2D配对中设备之间的准确调度，则AP 12需要消除在D2D配对的两个D2D终端的方向中的干扰。总体而言，在D2D通信中可能有多于两个D2D终端参与。在AP 12具有4个Tx天线并且D2D设备10’装配有两个Rx天线的情形中，这意味着AP 12没有可用的自由度来设计增强到UE 10的蜂窝接收器的DL连接的预编码器12F。这继而意味着：如果应用了干扰消除，则实际上会降级DL连接。
虽然可以通过有意地仅消除对D2D接收器的部分干扰来增加自由度，但是这种方法可能导致干扰消除的降级。
现在论述涉及使用闭环干扰抑制的示例实施方式的方面。
由于D2D终端10’连接到AP 12，所以它们可以反馈关于它们相应的AP-D2D信道和所使用的接收器权重的信息以辅助AP 12确定预编码器12F。接收器权重是由D2D接收器所使用的针对图2中所示的D2D信道H2的权重。即，当D2D终端10’正在从正在发送的D2D终端10’接收数据时所使用权重。这在下面更为详细地描述。例如，在下面描述了矩阵W，并且这是接收器权重的一个可能的集合。
如果D2D连接并不完全利用D2D信道H2的秩，则向AP 12提供的辅助尤其有益。如果D2D连接中的流的数目少于D2D终端10’的接收/传送天线的数量，则便是这种情形。应该注意，AP 12可以在无需反馈的情形下获得关于AP-D2D信道的知识，例如通过TDD系统中的信道互易。D2D终端例如可以传送其应用所使用的接收器权重的探测信号，并且AP 12因而可以确定等效信道。
闭环干扰抑制技术消除在D2D接收器处的MIMO处理之后对D2D接收器的干扰。例如，并且假设D2D通信仅使用单流传输，在接收器处理之后的等效AP-D2D信道可以被描述为1×N1矢量，其中N1是在AP 12处的传送天线。如果AP 12使用该等效信道以设计针对干扰抑制的预编码器12F，那么无论D2D接收器的接收天线的数目是多少，对于干扰抑制而言仅需要一个自由度。在将从AP 12到D2D UE 10’的信道以及针对D2D连接的接收器权重纳入考量来计算等效信道。因而，D1将关于从AP 12到D1的信道的信道信息反馈给AP 12，而D2将关于从AP 12到D2的信道的信道信息反馈给AP 12。此外，接收器权重是由D2D接收器针对D2D信道H2所使用的权重。图6示出了该技术，其中在图6A中终端将等效信道反馈给AP 12。在图6B中，AP 12将预编码应用到下行链路连接，这将接收自D2D终端D1和D2的等效信道纳入考量。这个过程在一些方面类似于使用干扰抑制来进行波束赋形的过程。然而注意到AP 12 使用等效信道来进行预编码，这留下了用于预编码的更多的自由度，从而改进对蜂窝接收器10的信号质量。这个过程在图7的逻辑流程图中显示。
在图7中，在块7A处，AP 12识别潜在的D2D接收器，并且在块7B处，AP 12选择自由度的量以用于进行预编码从而降低针对D2D接收器的干扰，并且用于选择预编码将要对其实现的D2D接收器。在块7C处，AP 12使用接收自D2D设备10’的等效信道反馈来执行预编码，从而减小对所选的D2D接收器的干扰。在块7D处，AP 12使用剩余自由度来进行预编码以增加对蜂窝接收器(UE 10)的信号质量。因而，在块7E处，执行预编码(例如波束赋形)以增加对蜂窝接收器(UE 10)的信号质量。在块7F处，使用预编码以传送给蜂窝接收器。这样的传输的一个示例显示于图4中。将预编码应用到输入信息12H(例如符号)以产生使用天线11传送的经编码的输出信息12I。注意到块7E可以被认为是块7D的子集。即，通过预编码使用剩余的自由度以便增加对蜂窝接收器(UE 10)的信号质量。
图8是描绘在AP 12具有4个Tx天线11并且终端具有两个Rx天线36的非限制情形中针对不同的预编码策略的D2D传输的SINR。横坐标是关于每个资源块(RB)的D2D信号对干扰加噪声的比率(SINR)，并且坐标没有单位。假设在该示例中D2D链路和蜂窝链路这两者都使用单流传输。结果显示相比于不使用干扰抑制或仅使用部分的干扰抑制而言，通过使用闭环干扰抑制来运用波束赋形可以获得显著增强的SINR值。
具体而言，对于为AP 12预编码器12F留下两个(使用干扰抑制来进行波束赋形)或三个(使用闭环干扰抑制来进行波束赋形)自由度以增加DL链路质量而言，可以获得相同的性能。如果仅执行部分的干扰抑制，例如通过仅对AP 12和D2D接收器10’之间的信道的最大奇异值的方向消除干扰，则增益就并不十分明显。可以看出，这种闭环方法相对于使用仅部分的干扰消除能够提供约7dB的 附加增益。
注意到例如在以下情形中可以应用部分的干扰消除：在AP 12处4个Tx天线，在终端10’处两个Rx，其中AP 12并不知晓D2D设备中哪一个正在接收。在此情形(使用干扰抑制来进行波束赋形)中，AP 12无法抑制对D2D设备的所有干扰，因此它抑制对两个D2D设备10’的D2D接收器与AP 12之间的信道的最大奇异值的干扰。图9示出了针对不同预编码策略的蜂窝DL SINR。根据该图可以清楚看出DL传输直接受益于预编码器12F中的附加的自由度。相比于开环干扰抑制，通过闭环干扰抑制，下行链路SINR CDF改进了约2dB。现在论述用于实现闭环干扰抑制的信令的非限制性实施方式。本发明涉及闭环干扰抑制的示例性实施方式运用用于在蜂窝通信系统中实施的增强型信令机制。图10示出了示例信号流。BS 12要求关于由D2D终端10’观察到的等效信道的信息。该信息可以由BS 12明确请求(在图10中示出为两个独立的请求)，或者它可以由D2D中的10’周期性地传送，或者它可以由D2D终端因一些事件触发器传送，例如当等效信道改变。BS 12还需要关于由蜂窝UE 10观察的信道的信息。该信息可以被明确地请求，由UE 10周期性地发送，或者由AP直接地测量(假设其可以采用信道互易性)。等效信道反馈可以使用已知的技术以减少待信号传输的数据的量，例如仅信号传输相对于之前反馈的改变，仅信号传输阶段信息，量化该信息等。在给定上面如图10所示的信息流，则能够使得BS 12应用上述的预编码方法，并且将在下面详细描述BS 12。
可以注意到，当前针对LTE Rel.8(参见上述3GPP TS 36.211，V8.5.0(2008-12)，第三代合作伙伴计划；技术规范组无线接入网络；演进的通用陆地无线接入(EUTRA)；物理信道和调制(版本8))以及还针对WiMax指定了针对2个或4个Tx天线的AP到终端信道的反馈。然而，该特定反馈机制通常并不适于设计预编码器12F，这是由于这些系统中的代码本并非被设计用于干扰抑制，并且因此由于对代码本条目的信道量化所致的性能降级可以是无法接受地 高。然而，以下也处于本发明的示例性实施方式的范围内：将至少一个索引反馈给将大概地识别等效信道的代码本，其中该代码本被设计和构建(例如具有足够大小)为提供针对干扰抑制的可接受性能。
应该注意到，由于D2D设备在许多感兴趣的用途中通常是静态或是非常缓慢地移动，所以信令负载将不会过量。
在激活D2D连接期间，优选地有规则地更新信道信息。BS 12可以使用类似的信令机制以获得经更新的信道信息。现在更为详细地论述前述描述的某些方面，预编码矩阵的设计可以被分为干扰消除部分和波束赋形部分。对于干扰消除部分，可以观察到，如果预编码矢量位于由对应于信道H3(参见图3)对D2D接收器的最小奇异值的奇异矢量所跨越的空间中，则在D2D接收器处的均方差(MSE)被最小化。即，如果H3的奇异值的分解式(SVD)由下式给出：
H 3 = U 3 Σ 3 V 3 H ,
则D2处的MSE(均方差，例如在D2D终端接收的符号的均方差)由矩阵V3的最后的Nf矢量给出的预编码矩阵来最小化。值Nf代表预编码器设计的自由度的数目。为了实现完美的干扰消除，Nf必须小于或等于H3的列的数目减去H3的非零奇异值的数目(例如对于6个Tx和2个Rx天线而言，Nf＝4)。对于展现出小的空间相关从而H3并非欠秩(rank-deficient)的那些用例，这意味着Nf必须等于在AP 12处的传送天线的数目Ntx和D2的接收天线的数目Nrx之间的差值，也即Nf＝Ntx-Nrx。该预编码矩阵FI被定义为矩阵V3的Nf最右列，其对应于零奇异值
V3＝[FS FI]，
并且其中FS表示信号子空间(对应于非零奇异值)。Nf自由度给予AP 12增加在信道H1传输质量的可能性。为了维持干扰消除，AP 12可以设计在预编码器12F中使用的波束赋形矩阵，并且将其投射在由矩阵FI跨越的空间上。由于FI的列与单位均值(unit norm)正交， 所以将矢量投射到由FI跨越的空间上的矩阵由下式给出 Π = F I F I H .
将FB表示为针对下行链路连接的波束赋形矩阵。在UE处(在MIMO处理之前)所接收的信号表示为
y＝H1∏FBx+n，
其中n表示接收器噪声，而x为经传送的信号。FB可以被设计为对应于 的最大奇异值的Nf左奇异矢量。最终，(例如由预编码器12F实施的)最终的预编码矩阵定义如下F＝∏FB。
因此，诸如预编码器12F之类的设备可以选择待使用的自由度的数量以消除如上所示的最终预编码矩阵的干扰消除部分∏中的干扰，并且随后通过使用波束赋形矩阵FB来使用剩余自由度以增加对UE 10的信号质量。波束赋形矩阵FB可以在波束赋形器12G中实施，并且通常预编码器12F执行对应用到F的干扰消除部分和波束赋形部分的自由度数量的选择。然而，IS CNTR 12E也可以执行该选择。D2D传输中流的数量表示为NS。假设D2使用线性接收器，线性接收器被定义为NS×Nrx矩阵W。因而，在接收器处理之后从AP 12接收的干扰如下式给出
yd2＝WH3Fx，
其中F是如上定义的预编码矩阵。还注意到矩阵W是接收器权重的一个版本。矩阵W总体而言是H2以及任何干扰或噪声信道/协方差的函数。一个简单的示例是W可以是H2的厄密共轭转置，其给出最大的相对信噪比。无论如何，W可以是导致D2D链路上合适的性能的任何矩阵。
如果D2D终端知晓对D2D发射器的信道H2和对AP的信道H3这两者，则能够计算W和等效信道
Heq＝WH3。
D2D终端将Heq反馈给AP 12(如图10所示)，AP 12使用Heq而非H3以用于预编码器设计。注意到Heq仅为NS×Ntx，而H3是Nrx ×Ntx。因而，通过使用Heq，AP 12具有Nrx-NS个附加自由度以用于预编码器设计，这可以被用于改进对蜂窝UE 10的DL信道质量。
应该注意到，前面的波束赋形器设计仅为示例，并且从考虑其他优化标准出发的多种其他波束赋形器设计也可以实现。
还可以注意到，如果AP 12确切地知晓哪个D2D终端10’正在给定时刻进行接收，则目标可以指向对特定终端的干扰抑制。这给予了更多的自由度以增强对蜂窝终端(UE 10)的传输。
还可以注意到，如果D2D发射器和接收器的准确作用未知，则AP 12可以抑制对两个终端10’的干扰，只要AP 12具有足够数目的传送天线。
还可以注意到，如果D2D发射器和接收器的准确作用未知，但是如果AP 12知晓哪个终端更有可能作为D2D接收器而操作，则它可以抑制对该终端的干扰。
除了来自D2D终端的等效信道反馈之外，本发明的示例实施方式的范围还包括关于AP 12对其他干扰加噪声的比率和/或经请求的干扰抑制的数量的信息。这使得AP 12能够设计编码器12F，从而使得干扰仅被抑制到在D2D终端10’处不再占主导地位的程度，从而留下附加的自由度以增强对蜂窝终端10的传输。关于AP 12对其他干扰加噪声的比率，该表述是指接收自AP 12的功率(这是干扰)除以其他干扰加噪声功率(其他干扰的含义在于：这种干扰并非接收自AP 12)。这个和/或经请求的干扰抑制的量可以被用于AP 12以决定需要抑制多少干扰和/或在干扰抑制中使用多少自由度。
还应注意到，虽然已经描述了用于实现对D2D接收器10’的干扰抑制和对蜂窝接收器10的波束赋形的两步骤过程，但是本发明的实施方式的范围还包括提供预编码算法以同时执行这两个步骤。
源自使用本发明示例实施方式的一个明显优势和技术效果是AP12使用的、用以消除对D2D接收器10’的干扰的自由度的减少。
源自使用本发明示例实施方式的另一个明显优势和技术效果是它允许在下行链路连接和D2D链路质量的性能之间的折中。
源自使用本发明示例实施方式的另一个明显优势和技术效果是通过使用干扰抑制，用以实现D2D链路中给定服务质量所需的功率可以被降低。因而，也可以减少来自D2D传输对下行链路连接(从AP 12对UE 10)的干扰。
还注意到，还通过使用这些示例实施方式来支持对下行链路接收器的多流传输。例如，通过在AP 12处使用4个传送天线，可以具有对UE 10的高达3个的并行DL数据流，同时抑制对一个D2D终端UE 10’的干扰。
源自使用本发明示例实施方式的另一个明显优势和技术效果在于支持对DL接收器的多流传输和对若干D2D接收器的干扰消除的组合。例如，通过在AP 12处使用4个传送天线，可以在消除对两个D2D接收器的干扰的同时具有对UE 10的高达两个的并行DL数据流。
基于前述内容，显然的是本发明的示例实施方式提供了用以提供在无线通信系统中的干扰抑制的方法、装置和计算机程序，该系统包括结合接入点到设备通信的设备到设备通信。
(A)图11是示出根据本发明的示例实施方式的方法操作、以及计算机程序指令的执行结果的又一流程图。根据这些示例实施方式，一种方法在块11A处执行从参与与另一终端的设备到设备通信的至少一个终端接收信息，其中所接收的信息是对由至少一个终端所观察到的等效信道的描述。在块11B处，该方法还包括至少部分地根据所接收的信息来形成传输预编码矩阵，从而降低对至少一个终端的干扰同时增强对至少一个其他终端的下行链路传输的质量。可以注意到，这种传输预编码矩阵是上面描述为矩阵F的矩阵。
(B)如前述段落中的方法，其中接收是接收描述由参与设备到设备通信中的两个终端所观察到的等效信道的信息。
(C)如之前的段落(A)和(B)中任一者中的方法，其中设备到设备通信共享在下行链路传输中使用的无线电资源中的至少一些。
(D)如之前的段落中的方法，其中下行链路传输是蜂窝下行链路通信的一部分。
(E)如之前的段落中的方法，其中下行链路是蜂窝正交频分多址下行链路通信的一部分。
(F)如之前的段落中的方法，由蜂窝通信系统的接入点执行，其中接入点和每个终端都装配有多个天线。
(G)如之前的段落中的方法，其中形成传输预编码矩阵包括确定用于减少对至少一个终端的干扰的自由度的数目，并且使用剩余的自由度以用于增强对至少一个其他终端的下行链路传输的质量。
(H)如段落(F)中的方法，其中接入点包括多个传送天线，并且其中每个终端包括多个接收天线。
(I)如段落(A)中的方法，其中形成传输预编码矩阵还包括使用描述由至少一个其他终端所观察的信道的信息。
(J)如之前的段落中的方法，其中描述由至少一个其他终端所观察的信道的信息通过下列至少一个方式来获得：明确地请求该信息、周期性地接收该信息、以及假设信道互易来确定该信息。
(K)如段落(A)中的方法，其中形成传输预编码矩阵以便减少对参与设备到设备通信的两个终端的干扰。
(L)如段落(A)中的方法，其中形成传输预编码矩阵以便减少对参与设备到设备通信的终端中的仅一个终端的干扰，其中已知该一个终端在设备到设备通信期间正在接收。
(M)如段落(F)中的方法，其中所接收的信息还包括接入点对其他干扰加噪声的比率。
(N)如段落(A)中的方法，其中所接收的信息还包括经请求的干扰抑制的量。
本发明的又一示例实施方式还涉及计算机程序，其包括当该计算机程序在处理器上运行时：用于选择参与设备到设备通信的至少一个终端的代码，其中应当抑制由于向至少一个其他终端进行传送而对所述至少一个终端引起的干扰；用于从预定数目的用于抑制对 所选的至少一个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目的代码；用于使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对所述至少一个其他终端的信号质量的代码；用于基于所选数目的自由度和所述剩余自由度来执行预编码的代码；以及，用于至少使用所执行的预编码，使得信息向至少一个其他终端传输的代码。
另一示例实施方式涉及包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质承载体现于其中以结合计算机使用的计算机程序代码，该计算机程序代码包括：用于选择参与设备到设备通信的至少一个终端的代码，其中应当抑制由于向至少一个其他终端进行传送而对所述至少一个终端引起的干扰；用于从预定数目的用于抑制对所选的至少一个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目的代码；用于使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对所述至少一个其他终端的信号质量的代码；用于基于所选数目的自由度和所述剩余自由度来执行预编码的代码；以及，用于至少使用所执行的预编码，使得信息向至少一个其他终端传输的代码。
本发明的又一示例实施方式涉及一种设备，其包括用于选择参与设备到设备通信的至少一个终端的装置，其中应当抑制由于向至少一个其他终端进行传送而对所述至少一个终端引起的干扰；用于从预定数目的用于抑制对所选的至少一个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目的装置；用于使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对所述至少一个其他终端的信号质量的装置；用于基于所选数目的自由度和所述剩余自由度来执行预编码的装置；以及，用于至少使用所执行的预编码，使得信息向至少一个其他终端传输的装置。
在图11中所示的各种块可以被视为至少部分地由AP 12的干扰抑制控制功能12E执行的方法步骤、和/或源自AP 12的计算机程序代码12C的操作结果、和/或可以形成AP 12的干扰抑制控制功能12E的一部分并被构建为执行相关功能的多个耦合的逻辑电路元件。本发明的示例实施方式还提供一种终端，该终端被配置成当该终端参 与到与另一终端的设备到设备通信中时，向蜂窝通信网络的接入点传送信息，该信息包括该终端所观察到的等效信道的指示。在这些示例实施方式中，该终端可以在请求接入点时或者以未请求方式周期性地传送该信息。
总体而言，各种示例性实施方式可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。例如，某些方面可以以硬件实现，而其他方面可以以可由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但本发明的示例性实施方式不限于此。虽然本发明示例性实施方式的各种方面可以示出和描述为框图、流程图或通过使用一些其他图示表示，但是应该理解，此处描述的这些框、设备、系统、技术或方法可以通过作为非限制性示例的硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件、控制器或其他计算设备或其某些组合来实现。由此，应当理解，本发明示例性实施方式的至少某些方面可以在诸如集成电路芯片和模块的各种组件中实践，并且应当理解本发明的示例性实施方式可以实现在具体化为集成电路的装置中。一个或多个集成电路可以包括用于体现下列中至少其一的线路(也可能是固件)：配置为根据本发明示例性实施方式操作的一个或多个数据处理器，一个或多个数字信号处理器，基带电路和射频电路。
在结合附图进行阅读时，本发明前述示例性实施方式的各种修改和改进对于鉴于前述描述的相关领域技术人员而言将变得明了。然而，任何以及所有修改都将落入本发明的非限制性和示例性实施方式的范围内。
例如，尽管至少部分地在EUTRAN(UTRAN-LTE)系统和LTE-A系统的上下文中描述了示例性实施方式，但是应当理解，本发明的示例性实施方式并不限于仅与这些特定类型的无线通信系统一起使用，并且它们可以用于在其他无线通信系统中带来益处。
应当注意，术语“连接”、“耦合”或其任何变体的意思是任何两个或更多元素之间的连接或耦合，无论是直接的还是间接的，并且可以涵盖在“连接”或“耦合”在一起的两个元件之间存在一个或多个中间元件的情况。元件之间的耦合或连接可以是物理的、 逻辑的或其组合。如在此所使用的，可以认为两个元件通过使用一个或多个导线、线缆和/或印刷电连接，以及通过使用电磁能量(诸如，波长处于射频区域、微波区域和光(包括可见和不可见二者)区域的电磁能量)“连接”或“耦合”在一起，这些只是非限制性和非穷举性示例。
此外，用于任何所描述的参数的任何名称并不旨在在任何方面进行限制，这是由于这些参数可以通过任何适合的名称进行识别。此外，使用这些各种参数的公式或表达式可以与在此明确公开的那些公式或表达式不同。此外还可以注意到，本发明的示例实施方式的实现方式并不被解释为仅限制到上述的具体波束赋形和/或预编码方法。
此外，本发明的各种非限制性和示例性实施方式的某些特征可以用于在不具有其他特征的相应使用的情况下带来益处。由此，上文应当仅被视为对本发明的原理、教导和示例性实施方式的说明，而不是对其进行限制。

Claims (21)

1.一种用于通信的方法，包括：
选择参与设备到设备通信的至少一个终端，其中应当抑制由于向至少一个其他终端进行传送而对所述至少一个终端引起的干扰；
从预定数目的用于抑制对所选的至少一个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目；
使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对所述至少一个其他终端的信号质量；
基于所选数目的自由度和所述剩余自由度来执行预编码；以及，
至少使用所执行的预编码，向所述至少一个其他终端传输信息；
其中执行预编码还包括：
基于所选的自由度的数目来形成传输预编码矩阵的干扰消除部分；以及
基于所述剩余自由度形成所述传输预编码矩阵的波束赋形部分。
2.如权利要求1的方法，
还包括从所述至少一个终端接收信息，其中所接收的信息是对由所述设备到设备通信中所述至少一个终端所观察的等效信道的描述；以及
当至少执行使用来自预定数目的所述剩余自由度来增加对所述至少一个其他终端的信号质量时，使用所接收的信息。
3.如权利要求2的方法，其中接收还包括接收描述由参与设备到设备通信的两个终端所观察到的等效信道的信息。
4.如权利要求2的方法，其中所接收的信息还包括接入点对其他干扰加噪声的比率。
5.如权利要求2的方法，其中所接收的信息还包括经请求的干扰抑制的量。
6.如权利要求1的方法，其中形成传输预编码矩阵的波束赋形部分还包括当形成传输预编码矩阵的波束赋形部分时使用描述由所述至少一个其他终端所观察的信道的信息。
7.如权利要求6的方法，其中描述由所述至少一个其他终端所观察的信道的信息通过下列至少其一来获得：明确地请求所述信息、周期性地接收所述信息、以及假设信道互易性而确定所述信息。
8.如权利要求3的方法，其中执行预编码以便减少对参与所述设备到设备通信的两个终端的干扰。
9.如权利要求1的方法，其中执行预编码以便减少对参与所述设备到设备通信的终端中的仅一个终端的干扰，其中已知所述一个终端在设备到设备通信期间正在接收。
10.如权利要求9的方法，其中所述设备到设备通信共享在向所述至少一个其他终端的信息传输中使用的无线电资源中的至少一些。
11.如权利要求10的方法，其中所述传输是蜂窝下行链路通信的一部分。
12.如权利要求11的方法，其中所述下行链路传输是蜂窝正交频分多址下行链路通信中的一部分。
13.如前述权利要求中任一项的方法，所述方法由蜂窝通信系统的接入点执行，其中所述接入点和每个所述终端都配备有多个天线。
14.一种用于通信的设备，包括：
用于选择参与设备到设备通信的至少一个终端的装置，其中应当抑制由于向至少一个其他终端进行传送而对所述至少一个终端引起的干扰；
用于从预定数目的用于抑制对所选的至少一个终端的干扰的自由度中选择自由度的数目的装置；
用于使用来自所述预定数目的剩余自由度以增加对所述至少一个其他终端的信号质量的装置；
用于基于所选数目的自由度和所述剩余自由度来执行预编码的装置；以及，
用于至少使用所执行的预编码，使得信息向所述至少一个其他终端传输的装置；
其中执行预编码还包括：
基于所选的自由度的数目来形成传输预编码矩阵的干扰消除部分；以及
基于所述剩余自由度形成所述传输预编码矩阵的波束赋形部分。
15.如权利要求14的设备，
其中所接收的信息是对由所述设备到设备通信中所述至少一个终端所观察的等效信道的描述；以及
当至少执行使用来自预定数目的所述剩余自由度来增加对所述至少一个其他终端的信号质量时，使用所接收的信息。
16.如权利要求14的设备，其中形成传输预编码矩阵的波束赋形部分还包括当形成传输预编码矩阵的波束赋形部分时使用描述由所述至少一个其他终端所观察的信道的信息。
17.如权利要求16的设备，其中描述由所述至少一个其他终端所观察的信道的信息通过下列至少其一来获得：明确地请求所述信息、周期性地接收所述信息、以及假设信道互易性而确定所述信息。
18.如权利要求14的设备，其中执行预编码以便减少对参与所述设备到设备通信的终端中的仅一个终端的干扰，其中已知所述一个终端在设备到设备通信期间正在接收。
19.如权利要求18的设备，其中所述设备到设备通信共享在向所述至少一个其他终端的信息传输中使用的无线电资源中的至少一些。
20.如权利要求19的设备，其中所述传输是蜂窝下行链路通信的一部分。
21.如权利要求14-20中任一项的设备，其中所述设备是蜂窝通信系统的接入点，并且其中所述接入点和每个所述终端都装配有多个天线。
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