CN102572915B - 一种基于自适应双层波束赋型传输数据流的基站及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的基站及其方法，包括：获取用户设备的检测能力信息；根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量；根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流传给所述用户设备。与现有技术相比，本发明可以使基站在充分考虑用户端能力的情况下，自适应地选择波束赋型方案来传输数据流，从而提高用户端的检测性能，从而实现在较低的复杂度下可提高系统的吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及无线通讯领域中基于自适应双层波束赋型来传输数据流的技术。
背景技术
在第三代(3G)以及长期演进(LTE)无线通信系统中，多天线技术已经被广泛应用于提高系统吞吐量和性能。例如，空间分集、空间复用以及波束赋型(BF，BeamForming)等多天线技术已经成为广受欢迎的解决方案，它们通过在发射机处自适应调整发射天线的加权值，同时获得天线阵列增益和空间复用增益。由于能够很好地利用信道互易性，波束赋型技术在时分双工(TDD)系统中显得尤为重要。
另外，在3GPPLTE标准的8.0版本中，已经支持下行单层波束赋型技术，而为提高处于良好信道条件下的用户吞吐量，在3GPPLTE标准的9.0版本中，该下行单层波束赋型技术已经扩展为下行双层波束赋型技术。然而，当使用双层波束赋型技术时，层间干扰是一个不可忽视的问题，在此情形下，如果基站为了使双层信号获取相同的增益而调整波束赋型权值，对那些使用层问干扰消除体系的接收机来说是明显不合适的，因为双层信号增益不同的情况更有利于接收端的干扰消除。另一方面，如果基站选择的波束赋型使双层信号在接收端的增益不同，而用户端不支持层间干扰消除，层间干扰将会更加严重，在用户端不具备很强检测能力时甚至会使信号弱的数据流崩溃。
有鉴于此，如何设计一种基于自适应双层波束赋型来传输数据流的方法，使基站在充分考虑用户端能力的情况下，可以自适应选择波束赋型来传输数据流，从而提高用户端的检测性能。此外，本发明在复杂度较低时还可提高系统的吞吐量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于自适应双层波束赋型来传输数据流的基站及其方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
a获取用户设备的检测能力信息；
b根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量；
c根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流传给所述用户设备。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的基站，其中，所述基站包括：
第一获取装置，用于获取用户设备的检测能力信息；
第二获取装置，用于根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量；
传输装置，用于根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流传送给所述用户设备。
根据本发明的又一个方面，还提供了一种用于辅助基站基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的用户设备，其中，所述用户设备包括：
接收装置，用于接收自基站发送的关于所述用户设备的检测能力信息的查询请求；
发送装置，用于发送基于所述查询请求而获取的所述检测能力信息。
根据本发明的再一个方面，还提供了一种基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的系统，该系统包括本发明一个方面所述的基站以及本发明另一个方面所述的用户设备。
与现有技术相比，本发明可以使基站在充分考虑用户端能力的情况下，自适应地选择波束赋型方案来传输数据流，从而提高用户端的检测性能，从而实现在较低的复杂度下可提高系统的吞吐量。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出依据本发明一个方面用于基于自适应双层波束赋型来传输数据流的基站的示意图；
图2示出依据本发明另一个方面用于基于自适应双层波束赋型来传输数据流的流程图；
图3示出依据本发明又一个方面在用户设备端用于辅助所述基站基于自适应双层波束赋型来传输数据流的流程图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如前所述，现有技术中，3GPPLTE系统中的用户端基于小区专用参考信号(RS)来测量信道质量指示(ChannelQualityIndicator，CQI)。但是，该小区专用参考信号中没有波束赋型的权值信息，在双层波束赋型传输模式下，对于两路独立的数据流，基站端只能获得用户端反馈的一个不准确的信道质量指示。此外，基站端也无法为两路独立的数据流选择正确的调制编码方案。
通常，在双层波束赋型系统中，不同层往往具有不同的增益。例如，基于特征值分解算法(EVD)的波束赋型增益正比于每层的特征值，并且最大的前两个特征值之间差异很大。因而，不同的波束赋型增益将会导致每层受到的层间干扰不同。并且，对应于较小特征值的第二层信道的受到的层间干扰更大，甚至将使第二层无法正常传输数据。为了避免这种情况，两层的波束赋型增益应尽可能相等，例如，可以通过调整加权值或发送功率来实现，然而该调整操作将在基站端引入额外的复杂度。
图1示出依据本发明一个方面用于基于自适应双层波束赋型来传输数据流的基站的示意图。参照图1，基站1包括第一获取装置11、第二获取装置12和第一发送装置13，其中，所述基站1包括但不限于BS、e-NodeB、家庭基站、宏基站等。
第一获取装置11用于获取用户设备的检测能力信息。具体地，第一获取装置11通过诸如发送关于用户设备的检测能力信息的请求或者接收来自所述用户设备的检测能力信息，来获取用户设备的检测能力信息。在基站与用户端之间进行数据传输时，由于用户终端的成本不同，需求不同，其检测能力也是千差万别的，一些高档的用户端可能拥有足够强的检测能力来支持层间干扰消除算法，而一些中低档的用户端由于复杂性或时延的限制只能支持一些较弱的检测算法。例如，当层间干扰消除算法在用户端实现时，由于用户端可对两层的数据性能进行排序，并且首先检测信噪比(SNR，SignalNoiseRate)较高的数据层从而获得更精确的层间干扰消除，因而更倾向于接收不同性能的两层数据流。在一个优选实施例中，当使用双层波束赋型方案时，用户设备的检测能力信息包括但不限于层间干扰消除信息。其中，层间干扰消除消息包括用户端使用(或支持)层间干扰消除处理，以及用户端禁止(或不支持)层间干扰消除处理。本领域技术人员应能理解上述获取用户设备的检测能力信息的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的获取用户设备的检测能力信息的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
第二获取装置12用于根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量。具体地，当第一获取装置11获取用户设备的检测能力信息后，第二获取装置12接收并分析所述检测能力信息，从而获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量。优选地，当所述层间干扰消除信息包括用户设备使用层间干扰消除处理时，所述第二获取装置12获取与所述检测能力信息相对应的第一波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益不同。优选地，当所述层间干扰消除信息包括禁止层间干扰消除处理时，所述第二获取装置12获取与所述检测能力信息相对应的第二波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益相同。本领域技术人员应能理解上述获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
第一发送装置13用于根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流发送给所述用户设备。具体地，当第二获取装置12获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量后，第一发送装置13根据所述波束赋型加权向量将数据流发送给用户设备。优选地，当第二获取装置12获取所述第一波束赋型加权向量后，第一发送装置13用于根据所述第一波束赋型加权向量将所述数据流发送给用户设备，表明相应的用户设备端使用层间干扰消除处理，此时双层波束赋型的增益是不同的。优选地，当第二获取装置12获取所述第二波束赋型加权向量后，第一发送装置13用于根据所述第二波束赋型加权向量将所述数据流发送给用户设备，表明相应的用户设备端禁止层间干扰消除处理，此时双层波束赋型的增益是相同的。本领域技术人员应能理解上述根据波束赋型加权向量发送数据流的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的根据波束赋型加权向量发送数据流的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
优选地，在结合上述图1所描述的实施例的基础上，第一获取装置11还用于：向所述用户设备发送关于所述检测能力信息的查询请求，并且接收自所述用户设备发送的基于所述查询请求而获取的所述检测能力信息。更优选地，当基站发送一条“询问用户设备端检测能力”的信息给用户端后，如果在用户端实现了层间干扰消除，那么将会有一条响应信息上行传送至所述基站，由于在无线资源控制(RadioResourceControl，RRC)协议中，IE-UE-EUTRA-Capability的特征组指示的28～32号比特位没有定义特别的用途，因而在该比特位范围内，用户端的任何信息都可以反馈，以便辅助基站来选择波束赋型算法。详细情况如下面的表1所示。
表1
其中，如果第28号比特位的数值为1，表明用户端的检测能力较低，并且没有层间干扰消除操作，此时基站应该选择第二波束赋型加权向量，使两层的波束赋型增益相同。对应地，如果第28号比特位的数值为0，表明用户端可以使用层间干扰消除操作来处理接收信号，此时基站应该选择第一波束赋型加权向量，使两层的波束赋型增益不同。
图2示出依据本发明另一个方面用于基于自适应双层波束赋型来传输数据流的流程图。其中，使用自适应双层波束赋型来传输数据流的基站包括但不限于BS、e-NodeB、家庭基站、宏基站等，它们可以直接或间接与用户设备进行无线通信，以及用于接收上述数据流的用户设备可以是任何一种能够以无线方式直接或间接和基站通信的电子装置，包括但不限于：手机、PDA等。
在步骤S1中，基站用于获取用户设备的检测能力信息。具体地，所述基站通过诸如发送关于用户设备的检测能力信息的请求或者接收来自所述用户设备的检测能力信息，来获取用户设备的检测能力信息。在基站与用户端之间进行数据传输时，由于用户终端的成本不同，需求不同，其检测能力也是千差万别的，一些高档的用户端可能拥有足够强的检测能力来支持层间干扰消除算法，而一些中低档的用户端由于复杂性或时延的限制只能支持一些较弱的检测算法。例如，当层间干扰消除算法在用户端实现时，由于用户端可对两层的数据性能进行排序，并且首先检测信噪比SNR较高的数据层，因而更倾向于接收不同性能的两层数据流。在一个优选实施例中，当使用双层波束赋型方案时，用户设备的检测能力信息包括但不限于层间干扰消除信息。其中，层间干扰消除消息包括用户端使用(或支持)层间干扰消除处理，以及用户端禁止(或不支持)层间干扰消除处理。本领域技术人员应能理解上述获取用户设备的检测能力信息的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的获取用户设备的检测能力信息的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
在步骤S2中，所述基站用于根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量。具体地，所述基站在获取用户设备的检测能力信息后，接收并分析所述检测能力信息，从而获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量。优选地，当所述层间干扰消除信息包括用户设备使用层间干扰消除处理时，所述基站获取与所述检测能力信息相对应的第一波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益不同。优选地，当所述层间干扰消除信息包括禁止层间干扰消除处理时，所述基站获取与所述检测能力信息相对应的第二波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益相同。本领域技术人员应能理解上述获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
在步骤S3中，所述基站用于根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流发送给所述用户设备。具体地，所述基站在获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量后，根据所述波束赋型加权向量将数据流发送给用户设备。优选地，若所述基站获取所述第一波束赋型加权向量，则根据所述第一波束赋型加权向量将所述数据流发送给用户设备，表明相应的用户设备端使用层间干扰消除处理，此时双层波束赋型的增益是不同的。优选地，若所述基站获取所述第二波束赋型加权向量，则根据所述第二波束赋型加权向量将所述数据流发送给用户设备，表明相应的用户设备端禁止层间干扰消除处理，此时双层波束赋型的增益是相同的。本领域技术人员应能理解上述根据波束赋型加权向量发送数据流的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的根据波束赋型加权向量发送数据流的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
优选地，在结合上述图2所描述的实施例的基础上，所述基站还用于：向所述用户设备发送关于所述检测能力信息的查询请求，并且接收自所述用户设备发送的基于所述查询请求而获取的所述检测能力信息。更优选地，当基站发送一条“询问用户设备端检测能力”的信息给用户端后，如果在用户端实现了层间干扰消除，那么将会有一条响应信息上行传送至所述基站，由于在无线资源控制(RadioResourceControl，RRC)协议中，IE-UE-EUTRA-Capability的特征组指示的28～32号比特位没有定义特别的用途，因而在该比特位范围内，用户端的任何信息都可以反馈，以便辅助基站来选择波束赋型算法。如上面的表1所示，如果第28号比特位的数值为1，表明用户端的检测能力较低，并且没有层间干扰消除操作，此时基站应该选择第二波束赋型加权向量，使两层的波束赋型增益相同。对应地，如果第28号比特位的数值为0，表明用户端可以使用层间干扰消除操作来处理接收信号，此时基站应该选择第一波束赋型加权向量，使两层的波束赋型增益不同。
图3示出依据本发明又一个方面在用户设备端用于辅助所述基站基于自适应双层波束赋型来传输数据流的流程图。其中，使用自适应双层波束赋型来传输数据流的基站包括但不限于BS、e-NodeB、家庭基站、宏基站等，它们可以直接或间接与用户设备进行无线通信，以及所述用户设备可以是任何一种能够以无线方式直接或间接和基站通信的电子装置，包括但不限于：手机、PDA等。
在步骤S11’中，用户设备获取自身的检测能力信息。具体地，在基站1与用户端之间进行数据传输时，由于用户终端的成本不同，需求不同，其检测能力也是千差万别的，一些高档的用户端可能拥有足够强的检测能力来支持层间干扰消除算法，而一些中低档的用户端由于复杂性或时延的限制只能支持一些较弱的检测算法。例如，当层间干扰消除算法在用户端实现时，由于用户端可对两层的数据性能进行排序，并且首先检测信噪比较高的数据层，因而更倾向于接收不同性能的两层数据流。在一个优选实施例中，当使用双层波束赋型方案时，用户设备的检测能力信息包括但不限于层间干扰消除信息。其中，层间干扰消除消息包括用户端使用(或支持)层间干扰消除处理，以及用户端禁止(或不支持)层间干扰消除处理。本领域技术人员应能理解上述获取所述用户设备端的检测能力信息的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的获取所述用户设备端的检测能力信息的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
在步骤S12’中，所述用户设备将所述检测能力信息发送给基站1。优选地，当用户设备与基站1之间已建立了无线资源控制信道连接时，用户设备根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的信令，然后根据无线资源控制信道连接，发送与所述检测能力信息相对应的指令。更优选地，由于在无线资源控制(RadioResourceControl，RRC)协议中，IE-UE-EUTRA-Capability的特征组指示的28～32号比特位没有定义特别的用途，因而在该比特位范围内，用户端的任何信息都可以反馈，以便辅助基站1来选择波束赋型算法。例如，结合上述表1，如果第28号比特位的数值为1，表明用户端的检测能力较低，并且没有层间干扰消除操作，此时基站应该选择第二波束赋型加权向量，使两层的波束赋型增益相同。对应地，如果第28号比特位的数值为0，表明用户端可以使用层间干扰消除操作来处理接收信号，此时基站应该选择第一波束赋型加权向量，使两层的波束赋型增益不同。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (7)
1.一种用于基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
a获取用户设备的检测能力信息，其中，所述检测能力信息包括层间干扰消除信息；
其中，所述层间干扰消除消息包括以下任一项：
-使用层间干扰消除处理；
-禁止层间干扰消除处理；
b根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量，其中，该步骤进一步包括：
-当所述层间干扰消除信息包括使用层间干扰消除处理时，获取与所述检测能力信息相对应的第一波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益不同；或者
-当所述层间干扰消除信息包括禁止层间干扰消除处理时，获取与所述检测能力信息相对应的第二波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益相同；
c根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流发送给所述用户设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤a还包括：
-向所述用户设备发送关于所述检测能力信息的查询请求；
-接收自所述用户设备发送的基于所述查询请求而获取的所述检测能力信息。
3.一种用于基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的基站，其中，所述基站包括：
第一获取装置，用于获取用户设备的检测能力信息，其中，所述检测能力信息包括层间干扰消除信息；
其中，所述层间干扰消除消息包括以下任一项：
-使用层间干扰消除处理；
-禁止层间干扰消除处理；
第二获取装置，用于根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的波束赋型加权向量；其中，该第二获取装置进一步用于：
-当所述层间干扰消除信息包括使用层间干扰消除处理时，获取与所述检测能力信息相对应的第一波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益不同；或者
-当所述层间干扰消除信息包括禁止层间干扰消除处理时，获取与所述检测能力信息相对应的第二波束赋型加权向量，以使得双层波束赋型的增益相同；
第一发送装置，用于根据所述波束赋型加权向量，将所述数据流发送给所述用户设备。
4.根据权利要求3所述的基站，其中，所述第一获取装置还用于：
-向所述用户设备发送关于所述检测能力信息的查询请求；
-接收自所述用户设备发送的基于所述查询请求而获取的所述检测能力信息。
5.一种用于辅助基站基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的用户设备，其中，所述用户设备包括：
接收装置，用于接收自基站发送的关于所述用户设备的检测能力信息的查询请求，其中，所述检测能力信息包括层间干扰消除信息；
其中，所述层间干扰消除消息包括以下任一项：
-使用层间干扰消除处理；
-禁止层间干扰消除处理；
第二发送装置，用于发送基于所述查询请求而获取的所述检测能力信息，其中，所述第二发送装置进一步用于：
-用于发送所述使用层间干扰消除处理，以使相应的基站选择第一波束赋型加权向量，以使两层的波束赋型增益不同；或者
-用于发送所述禁止层间干扰消除处理，使得相应的基站选择第二波束赋型加权向量，以使两层的波束赋型增益相同。
6.根据权利要求5所述的用户设备，其中，所述第二发送装置还用于：
-根据所述检测能力信息，获取与所述检测能力信息相对应的信令；
-通过无线资源控制信道连接，发送与所述检测能力信息相对应的信令。
7.一种基于自适应的双层波束赋型来传输数据流的系统，该系统包括如权利要求3或4所述的基站以及如权利要求5或6所述的用户设备。
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