CN102668402B - 用于高速分组接入系统的多用户多输入和多输出 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的方法。从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示。使用这些信道质量指示，确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束。对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对。选择无线通信设备对。使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
Description
相关申请
本申请与2009年11月17日提交的、题目为“MULTI-USER MIMO FORHSPA”的美国临时专利申请No.61/262,105相关，并要求享受这份申请的优先权。
技术领域
概括地说，本发明涉及无线通信系统。具体地说，本发明涉及用于高速分组接入（HSPA）系统的多用户多输入和多输出（MU-MIMO）的系统和方法。
背景技术
已广泛地部署无线通信系统，以便提供各种类型的通信内容，例如语音、视频、数据等。这些系统可以是能支持与多个终端与一个或多个基站同时进行通信的多址系统。
在所有通信系统中，必须要处理的问题是衰落或其它干扰问题。这里存在着对接收的信号进行解码的问题。一种用于处理这些问题的方式是通过使用波束成形。对于波束成形，不是使用每一个发射天线来发射一个空间流，而是这些发射天线分别发射这些空间流的线性组合，其中选择组合以便优化接收机处的响应。
智能天线是天线单元的阵列，其中这些天线单元中的每一个接收要使用预先确定的相位偏移和相对增益来发送的信号。该阵列的实际结果是以预先确定的方向来指引（发射或接收）波束。通过对激励该阵列的单元的信号的相位和增益关系进行控制来操控波束。因此，与常规天线通常向预先确定的覆盖区域（例如，120°）内的所有移动单元辐射能量相比，智能天线指引去往每一个单独移动单元（或多个移动单元）的波束。智能天线通过减少在每一移动单元指引的波束的宽度并由此减少移动单元之间的干扰，来增加系统容量。这种干扰的减少导致信号与干扰比和信噪比的增加，从而提高了性能和/或容量。在功率受控的系统中，对每一个移动单元的窄波束信号进行指引，还导致提供给定的性能水平所需要的发射功率的减少。
无线通信系统可以使用波束成形来提供系统级的增益。在波束成形时，发射机处的多个天线可以操控朝向接收机处的多个天线的传输的方向。波束成形可以减少信噪比（SNR）。波束成形还可以减少邻近小区中的终端所接收的干扰的量。通过提供改善的波束成形技术，可以实现利益。
发明内容
本申请描述了一种用于在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的方法。从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示。使用所述信道质量指示，确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束。对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对。随后，选择无线通信设备对。使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
这些无线通信设备可以是用户设备。该方法可以由节点B执行。对所述无线通信设备进行配对包括：比较由所述节点B服务的每一个无线通信设备的优选波束。所述无线通信设备对包括第一无线通信设备和第二无线通信设备。调度所选定的无线通信设备对的数据流包括：将第一数据流调度到所述第一无线通信设备的优选波束，并将第二数据流调度到所述第二无线通信设备的优选波束。
可以同时发送第一数据流和第二数据流。所述正交可变扩频因子码具有扩频因子16。可以对于每一个传输时间间隔执行所述方法。对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对包括：使用比较表。选择无线通信设备对包括：从多个无线通信设备对中选择所述无线通信设备对。所选定的无线通信设备对使所述传输时间间隔期间的度量最大化。
此外，本申请还描述了一种配置为在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的无线设备。该无线设备包括处理器、与所述处理器电通信的存储器以及在所述存储器中存储的指令。所述指令可以由所述处理器执行，以便从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示。所述指令还可以由所述处理器执行，以便使用所述信道质量指示来确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束。所述指令还可以由所述处理器执行，以便对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对。所述指令还可以由所述处理器执行，以便选择无线通信设备对。所述指令还可以由所述处理器执行，以便使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
本申请描述了一种配置为在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的无线设备。该无线设备包括：用于从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示的模块。该无线通信设备还包括：用于使用所述信道质量指示，确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束的模块。该无线通信设备还包括：用于对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对的模块。该无线通信设备还包括：用于选择无线通信设备对的模块。该无线通信设备还包括：用于使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流的模块。
此外，本申请还描述了一种用于在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括其上具有指令的非瞬时性计算机可读介质。所述指令包括：用于使基站从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示的代码。所述指令还包括：用于使所述基站使用所述信道质量指示，确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束的代码。所述指令还包括：用于使所述基站对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对的代码。所述指令还包括：用于使所述基站选择无线通信设备对的代码。所述指令还包括：用于使所述基站使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流的代码。
附图说明
图1示出了一种具有多个无线设备的无线通信系统；
图2示出了具有多个无线设备的另一种无线通信系统；
图3是用于联合调度去往两个配对的用户设备（UE）的数据流的方法的流程图；
图4是描绘用于对用户设备（UE）进行配对的比较表的框图；
图5是描绘具有多个传输时间间隔（TTI）的时间线的框图；
图6是用于联合调度去往配对的用户设备（UE）的数据流的另一种方法的流程图；
图7是用于本申请所提出的系统和方法的基站的框图；
图8是多输入和多输出（MIMO）系统中的发射机和接收机的框图；
图9描绘了可以包括在基站中的某些组件。
具体实施方式
第三代合作伙伴计划（3GPP）是旨在定义全球可适用的第三代（3G）移动电话规范的电信协会组之间的协作。3GPP长期演进（LTE）是旨在提高通用移动通信系统（UMTS）移动电话标准的3GPP项目。3GPP可以定义用于下一代移动网络、移动系统和移动设备的规范。
在3GPP LTE中，移动站或设备可以称为“用户设备”（UE）。基站可以称为演进节点B（eNB）。半自治基站可以称为家庭eNB（HeNB）。因此，HeNB可以是eNB的一个示例。
图1示出了具有多个无线设备的无线通信系统100。已广泛地部署无线通信系统100，以便提供各种类型的通信内容，例如语音、数据等等。无线设备可以是基站102或者无线通信设备104。
基站102是与一个或多个无线通信设备104进行通信的站。基站102还可以称为接入点、广播发射机、节点B、演进节点B等等，基站102可以包括上述设备的一些或全部功能。本申请将使用术语“基站”。每一个基站102为特定的地理区域提供通信覆盖。基站102可以为一个或多个无线通信设备104提供通信覆盖。根据术语“小区”使用的上下文，术语“小区”可以指基站102和/或其覆盖区域。
无线系统（例如，多址系统）中的通信可以通过无线链路上的传输来实现。这种通信链路可以通过单输入和单输出（SISO）、多输入和单输出（MISO）或多输入和多输出（MIMO）系统来建立。MIMO系统包括分别装备有用于数据传输的多个（NT个）发射天线和多个（NR个）接收天线的发射机和接收机。SISO系统和MISO系统是MIMO系统的特定实例。如果使用由多个发射天线和接收天线所产生的其它维度，则MIMO系统能够提供改善的性能（例如，更高的吞吐量、更大的容量或改善的可靠性）。
无线通信系统100可以使用MIMO。MIMO系统可以支持时分双工（TDD）和频分双工（FDD）系统两者。在TDD系统中，上行链路108a到108b传输和下行链路106a到106b传输处于相同的频率范围上，使得互易性（reciprocity）原则能够从上行链路108信道中估计下行链路106信道。这使得正在发射的无线设备能够从所述正在发射的无线设备所接收的通信中提取发射波束成形增益。
无线通信系统100可以是能够通过共享可用系统资源（例如，带宽和发射功率）来支持与多个无线通信设备104的通信的多址系统。这类多址系统的示例包括码分多址（CDMA）系统、宽带码分多址（W-CDMA）系统、时分多址（TDMA）系统、频分多址（FDMA）系统、正交频分多址（OFDMA）系统、单载波频分多址（SC-FDMA）系统、第三代合作伙伴计划（3GPP）长期演进（LTE）系统和空分多址（SDMA）系统。
通常，术语“网络”和“系统”可以互换地使用。CDMA网络可以实现诸如通用陆地无线接入（UTRA）、cdma2000等等之类的无线技术。UTRA包括W-CDMA和低码片速率（LCR），而cdma2000覆盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现诸如全球移动通信系统（GSM）之类的无线技术。OFDMA网络可以实现诸如演进UTRA（E-UTRA）、IEEE802.11、IEEE 802.16、IEEE 802.20、Flash-OFDMA等等之类的无线技术。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动通信系统（UMTS）的一部分。长期演进（LTE）是使用E-UTRA的UMTS的版本。在来自名为“第三代合作伙伴计划”（3GPP）的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE。在来自名为“第三代合作伙伴计划2”（3GPP2）的组织的文档中描述了cdma2000。为了清楚说明起见，下面针对于LTE来描述这些技术的某些方面，在下面的大多描述中使用LTE术语。
基站102可以与一个或多个无线通信设备104进行通信。例如，基站102可以与第一无线通信设备104a和第二无线通信设备104b进行通信。无线通信设备104还可以称为终端、接入终端、用户设备（UE）、用户单元、站等等，无线通信设备104可以包括上述设备中的一些或全部功能。无线通信设备104可以是蜂窝电话、个人数字助理（PDA）、无线设备、无线调制解调器、手持设备、膝上型计算机等等。
无线通信设备104可以在任何给定时刻，在下行链路106和/或上行链路108上与零个、一个或多个基站102进行通信。下行链路106（或前向链路）是指从基站102到无线通信设备104的通信链路，上行链路108（或反向链路）是指从无线通信设备104到基站102的通信链路。
3GPP版本5及其以后版本支持高速下行链路分组接入（HSDPA）。3GPP版本6及其以后版本支持高速上行链路分组接入（HSUPA）。HSDPA和HSUPA是能在下行链路和上行链路上实现高速分组数据传输的信道和过程的集合。因此，HSDPA和HSUPA是名称为高速分组接入（HSPA）的移动电话协议族的一部分。版本7HSPA+使用三种增强来提高数据速率。首先，引入了对于下行链路106上的2x2多输入和多输出（MIMO）的支持。对于MIMO，下行链路106上支持的峰值数据速率是28兆比特每秒（Mbps）。其次，在下行链路上106引入了更高阶调制。在下行链路106上使用64正交幅度调制（QAM）能实现21Mbps的峰值数据速率。第三，在上行链路108上引入了更高阶调制。在上行链路108上使用16QAM能实现11Mbps的峰值数据速率。
在HSUPA中，基站102可以允许一些无线通信设备104在相同的时间以一定的功率电平来进行发送（使用授权（grant））。通过使用快速调度算法将这些授权分配给无线通信设备104，其中所述快速调度算法短期地（即，数十毫秒（ms）的数量级）分配资源。HSUPA的快速调度非常适合于分组数据的突发特性。在高活跃的时段期间，无线通信设备104可以获得更大百分比的可用资源，而在低活跃的时段期间，获得较少带宽或者不获得带宽。
在3GPP版本5HSDPA中，基站102可以在高速下行链路共享信道（HS-DSCH）上向无线通信设备发送下行链路有效载荷数据。基站102还可以在高速共享控制信道（HS-SCCH）上发送与该下行链路数据相关联的控制信息。存在着用于数据传输的256种正交可变扩频因子（OVSF）码（或Walsh码）。在HSDPA系统中，将这些码划分成通常用于蜂窝电话（语音）的版本1999（传统系统）码和用于数据服务的HSDPA码。对于每一个传输时间间隔（TTI），发送给具有HSDPA能力的无线通信设备104的专用控制信息可以向无线通信设备104指示：将要使用码空间内的哪些码来向无线通信设备104发送下行链路有效载荷数据，以及将要用于传输该下行链路有效载荷数据的调制方式。
对于HSDPA操作，可以使用15种可用的HSDPA正交可变扩频因子（OVSF）码针对不同的传输时间间隔调度去往无线通信设备104a到104b的下行链路传输。对于给定的传输时间间隔（TTI），每一个无线通信设备104可以根据在该传输时间间隔（TTI）期间分配给无线通信设备104的下行链路带宽，来使用这15种HSDPA码中的一种或多种。如上所述，对于每一个传输时间间隔（TTI），控制信息向无线通信设备104指示：将要使用码空间内的哪些码来向无线通信设备104发送下行链路有效载荷数据（除了无线通信系统100的控制数据以外的数据），以及将要用于传输该下行链路有效载荷数据的调制方式。
根据从基站102接收的通信，无线通信设备104可以生成一个或多个信道质量指示（CQI）112a到112b。每一个信道质量指示（CQI）112可以是针对基站102和无线通信设备104之间的下行链路106信道的信道测量。信道质量指示（CQI）112可以取决于用于无线通信系统100的传输方案。由于在基站102和无线通信设备104之间使用多输入和多输出（MIMO）通信，因此每一个信道质量指示（CQI）112可能与基站102和无线通信设备104之间的不同下行链路106信道（即，不同的发射天线和接收天线对）相对应。
无线通信设备104可以使用信道质量指示（CQI）112来确定优选波束110a到110b。优选波束110可以指基站102向无线通信设备104发送的信号的天线结构、权重、传输方向和相位。术语“波束”和“预编码向量”可以指将数据从天线进行无线流传送的方向。在多输入和多输出（MIMO）中，可以使用多个波束在基站102和无线通信设备104之间发送信息。因此，优选波束可以指产生基站102和无线通信设备104之间的最佳（即，最优）数据流的波束。
无线通信设备104可以通过上行链路108信道向基站102发送信道质量指示（CQI）112。因此，基站102可以从多个无线通信设备104接收与多个下行链路106信道相对应的信道质量指示（CQI）112。基站102可以包括下行链路数据流选择模块114。下行链路数据流选择模块114可以包括接收的信道质量指示（CQI）116。下行链路数据流选择模块114可以使用接收的信道质量指示（CQI）116来确定针对每一个无线通信设备104的调度。下面参照图2来进一步详细地讨论下行链路数据流选择模块114。
在HSPA的版本7中，使用单用户MIMO（SU-MIMO）。当无线通信设备104具有良好的几何条件时（即，无线通信设备104处于相对于基站102的良好位置），无线通信设备104可以从基站102请求双流传输。在双流传输中，基站102可以在一个传输时间间隔（TTI）期间，向无线通信设备104发送第一数据流和第二数据流。可以在正交的天线波束上发送第一数据流和第二数据流。固有的是，这些数据流中的一个（即，优选数据流）将具有与另一个相比更高的吞吐量。当具有MIMO能力的无线通信设备104请求双流传输时，与除了优选波束之外所使用的正交波束的信道质量指示（CQI）相比，优选波束的信道质量指示（CQI）112更高。因此，在这两个数据流上向无线通信设备104进行发送可能不会导致最有效的资源使用。
相比而言，多用户MIMO（MU-MIMO）可以通过更智能地使用基站102资源，来相对于传统SU-MIMO增加下行链路106上的用户吞吐量。与去往单个无线通信设备104的双流传输相比，MU-MIMO可以使得增加特定传输时间间隔（TTI）的吞吐量。因此，下行链路数据流选择模块114可以判断：是针对单个无线通信设备104使用双下行链路数据流（即，SU-MIMO），还是针对第一无线通信设备104a使用第一数据流，针对第二无线通信设备104b使用与第一数据流正交的第二数据流（即，MU-MIMO）。
图2示出了具有多个无线设备的另一种无线通信系统200。无线通信系统200包括节点B 202。图2的节点B 202可以是图1的基站102的一种配置。无线通信系统200还可以包括第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b。图2的第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b可以是图1的无线通信设备104a到104b的一种配置。
节点B 202可以包括下行链路数据流选择模块214。图2的下行链路数据流选择模块214可以是图1的下行链路数据流选择模块114的一种配置。下行链路数据流选择模块214可以包括用户设备（UE）配对模块222。用户设备（UE）配对模块222可以确定一个或多个用户设备（UE）对224。用户设备（UE）对224可以指具有彼此正交的优选数据流218的两个用户设备（UE）204。下面参照图4来另外详细地讨论用户设备（UE）对224。节点B 202还可以包括选定的用户设备（UE）对225。由于节点B 202一次只能发送两个正交的数据流，因此可能只选择一个用户设备（UE）对224作为用户设备（UE）对225。可以使用优化过程来确定所选定的用户设备（UE）对225。
节点B 202还可以包括正交可变扩频因子（OVSF）码226。正交可变扩频因子（OVSF）码226是有助于唯一地识别各个通信信道的正交码。下面另外详细地讨论正交可变扩频因子（OVSF）码226。
节点B 202可以使用SU-MIMO在第一传输时间间隔（TTI）期间与第一用户设备（UE）204a进行通信。例如，节点B 202可以使用第一优选波束228a来向第一用户设备（UE）204a发送第一用户设备（UE）优选数据流218a。节点B 202还可以使用第一辅助波束230a来向第一用户设备（UE）204a发送第一用户设备（UE）辅助数据流220a。第一优选波束228a和第一辅助波束230a可能是彼此正交的。
在第二传输时间间隔（TTI）期间，节点B 202可以与第二用户设备（UE）204b进行通信。例如，节点B 202可以使用第二优选波束228b来向第二用户设备（UE）204b发送第二用户设备（UE）优选数据流218b。节点B 202还可以使用第二辅助波束230b来向第二用户设备（UE）204b发送第二用户设备（UE）辅助数据流220b。第二优选波束228b和第二辅助波束230b可能是彼此正交的。
在正交的波束上向同一用户设备（UE）204发送两个数据流可能不会导致无线通信系统200的最佳资源使用。换言之，在正交的波束上向同一用户设备（UE）204发送两个数据流可能不会以最有效的方式来分配节点B202的功率，这是由于与辅助数据流220相比，优选数据流218具有更强的信道质量指示（CQI）112。如果使用相同的功率量来发射每一个数据流，则辅助数据流220的吞吐量将低于优选数据流218的吞吐量（由于辅助数据流220具有更低的信道质量指示（CQI）112）。
通过使用MU-MIMO来替代SU-MIMO，可以通过更智能地使用节点B202的资源来增加下行链路106上的用户吞吐量。在MU-MIMO中，节点B202可以寻找具有彼此正交的优选波束228的第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b。第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b可以称为用户设备（UE）对224。
替代在一个传输时间间隔（TTI）期间向用户设备（UE）204发送双流（即，优选数据流218和辅助数据流220），节点B 202可以向第一用户设备（UE）204a发送第一用户设备（UE）优选数据流218a，同时向第二用户设备（UE）204b发送第二用户设备（UE）优选数据流218b。因此，节点B 202可以抑制发送第一用户设备（UE）辅助流220a和第二用户设备（UE）辅助流220b。节点B 202可以使用相同的码（例如，具有扩频因子16的正交可就扩频因子（OVSF）码226），来发送第一用户设备（UE）优选数据流218a和第二用户设备（UE）优选数据流218b。由于节点B 202不需要向具有更低吞吐量的数据流分配功率，因此可以提高无线通信系统200的吞吐量。
节点B 202可以使用第一优选波束228a来发送第一用户设备（UE）优选数据流218a。节点B 202可以使用第一辅助波束230a来发送第一用户设备（UE）辅助流220a。节点B 202可以使用第二优选波束228b来发送第二用户设备（UE）优选数据流218b。节点B 202还可以使用第二辅助波束230b来发送第二用户设备（UE）辅助流220b。如果第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b是用户设备（UE）对224，则第一优选波束228a和第二优选波束228b是正交的。
图3是用于联合地调度去往两个配对的用户设备（UE）204的方法300的流程图。用户设备（UE）204可以是无线通信设备104。方法300可以由基站102执行。在一种配置中，基站102可以是节点B 202。
基站102可以从具有双流能力的多个用户设备（UE）204接收信道质量指示（CQI）112（302）。如上所述，具有双流能力的用户设备（UE）204可以在相同的传输时间间隔（TTI）期间接收两个数据流。基站102可以确定每一个用户设备（UE）204的优选波束228和辅助波束230（304）。例如，基站102可以确定第一用户设备（UE）204a的第一优选波束228a和第一辅助波束230a（304）。基站102还可以确定第二用户设备（UE）204b的第二优选波束228b和第二辅助波束230b（304）。
基站104可以对具有彼此正交的优选波束228的用户设备（UE）进行配对（306）。这些组合可以称为用户设备（UE）对224。在一种配置中，基站102可以构造用于标识用户设备（UE）对224的表。下面参照图4来另外详细地讨论用于标识用户设备（UE）对224的表的示例。
基站102可以选择一个用户设备（UE）对224作为选定的用户设备（UE）对225（308）。在一种配置中，如果两个不同用户设备（UE）204的数据流的合计速率大于这两个数据流的特定于UE的合计速率，则基站102可以选择用户设备（UE）对224（308）。例如，如果第一用户设备（UE）204a请求两个数据流，则第一用户设备（UE）204a可以报告优选的主预编码向量b1以及分别与优选（强）数据流218a和辅助（弱）数据流220a相对应的两个信道质量指示（CQI）112CQI1和CQI2。类似地，如果第二用户设备（UE）204b请求两个数据流，则第二用户设备（UE）204b可以报告优选的主预编码向量b2以及这两个数据流的信道质量指示（CQI）112CQI1’和CQI2’。
优选的辅助预编码向量（其与b1正交）是b2，基站102可以根据优选的主预编码向量b1来得出该向量。如果CQI1>CQI1’且CQI2>CQI2’，则第一用户设备（UE）优选数据流218a可以映射到预编码向量b1，第二用户设备（UE）优选数据流218b可以映射到预编码向量b2。基站102可能在正交的波束上在给定的传输时间间隔（TTI）内最多只能够发送两个数据流。因此，可能只对具有正交的优选波束228的用户设备（UE）204进行配对。
如果第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b都请求波束b1和b2，则基站102可以在波束b1和b2上对这两个用户设备（UE）204进行配对。如果基站102发现这种配对使得传输时间间隔（TTI）期间的某种度量最大，则基站102可以使用相同的正交可变扩频因子（OVSF）码226在相同的传输时间间隔（TTI）内将数据流调度到选定的用户设备（UE）对225。可以被最大化的度量的一个示例是合计比例公平度量（sumproportional fair metric）。在合计比例公平度量中，每当考虑MU-MIMO传输时就将每一流的比例公平度量进行合计。还可以使用其它度量。
图4是描绘用于对用户设备（UE）404进行配对的比较表的框图。在该表中，对五个用户设备（UE）404a到404e进行比较，以便确定用户设备（UE）对432。用户设备（UE）404中的每一个都具有双流能力。但是，只将每一个用户设备（UE）404的优选波束228与每一个其它用户设备（UE）404的优选波束228进行比较。
当一个用户设备（UE）404的优选波束228与另一个用户设备（UE）404的优选波束正交时，得到一个用户设备（UE）对432。例如，UE 1404a的优选波束228可能与UE 4404d的优选波束228正交。因此，UE 1404a和UE 4404d是一个用户设备（UE）对432a。再举一个例子，UE 2404b的优选波束228与UE 3404c的优选波束228正交。因此，UE 2404b和UE3404c是一个用户设备（UE）对432b。如果用户设备（UE）404的优选波束228是不正交的，则可以将进行配对的项列出为非正交的。用户设备（UE）404可以具有与多个用户设备（UE）404的优选波束228正交的优选波束228。用户设备（UE）404还可以具有与可用于进行配对的用户设备（UE）404的优选波束228都不正交的优选波束228。例如，UE 5404e示出为具有与其它用户设备（UE）404的优选波束228都不正交的优选波束228。
在有多个用户设备（UE）对432的情况下，基站102可以选择用户设备（UE）对432中的一个。可以使用多种不同的方法来选择用户设备（UE）对432中的一个。例如，可以使用合计比例公平度量。
通常，调度的目标旨在通过向某些用户按每个传输时间间隔（TTI）分配资源，来使效用函数U(R1(t),...,RN(t))最大化。式（1）中给出了比例公平的效用函数：
在式（1）中，Ri(t)表示用户i在时间t的平均吞吐量。假定一个流，式（1）等同于式（2）中按每个传输时间间隔（TTI）的资源分配规则。
在式（2）中，ri(t)表示在时间t提供给用户i的瞬时速率，δi∈{0,1}指示针对用户i的资源分配。调度器的任务是按每个传输时间间隔（TTI）来分配资源（即，选择索引δi，以便使效用函数最大化）。在式（3）中，能够概括用于SU-MIMO的资源分配规则：
对于2x2MU-MIMO，式（4）给出了用于对用户i1和i2进行配对的规则：
配对算法根据MU-MIMO比例公平规则，按每个传输时间间隔（TTI）来决定哪些用户和流是配对的。随后，配对算法按每个传输时间间隔（TTI）来确定预编码向量bk（k=1…4）和所有候选用户uj。候选集合是U(bk)={(uj,CQI(bk)}，其中bk是uj的优选主预编码向量。候选用户不需要秩2CQI报告。假定预编码向量bk和b5-k是正交的。随后，使用一种或多种方法来确定用于MU-MIMO传输的用户对。在一种方法中，可以对用户对(ui,uj)∈(U(bk),U(b5-k))进行调度。对于线性接收机来说，优选的预编码向量提供更佳的CQI。不论接收机体系结构是什么样的，该方法都有效。
随后，可以使用排名算法。排名算法可以按每个传输时间间隔（TTI）来标识最高优先级的MU-MIMO对和最高优先级的SU-MIMO用户。如果用户在其MAC优先级队列中具有空闲的HARQ进程和数据，则该用户称为合格的（eligible）。可以将报告的CQI（以分贝（dB）为单位进行量化的信噪比（SNR））映射到每一个合格用户的频谱效率（以比特/符号为单位）。
随后，可以根据比例公平规则来计算所有合格用户的SU-MIMO用户排名列表。根据报告的信道排名，可以针对每一个合格用户来假定单流SU-MIMO或双流SU-MIMO。可以根据比例公平规则来确定基于用户配对方法的最高优先级的MU-MIMO合格对。如果需要的话，则可以重新调整频谱效率，以便说明配对的用户之间的功率划分。根据优先级比较，可以在瞬时传输时间间隔（TTI）中对来自SU-MIMO排名列表中的最高优先级用户或者最高优先级的MU-MIMO用户对进行调度（假定每个传输时间间隔（TTI）只调度一个用户用于SU-MIMO或者一个用户对用于MU-MIMO）。随后可以使用CQI映射表。
图5是描绘具有多个传输时间间隔（TTI）538的时间线500的框图。节点B 502可以与第一用户设备（UE）504a、第二用户设备（UE）504b和第三用户设备（UE）504c进行通信。在第一传输时间间隔（TTI）538a期间，第一用户设备（UE）504a和第二用户设备（UE）504b可以是第一用户设备（UE）对534a的一部分。节点B 502可以在第一传输时间间隔（TTI）538a期间，在正交的优选数据流218上向第一用户设备（UE）对534进行发送（536）（即，使用第一用户设备（UE）优选数据流218a向第一用户设备（UE）504a发送，使用第二用户设备（UE）优选数据流218b向第二用户设备（UE）504b发送）。
在第一传输时间间隔（TTI）538a之后，节点B 502可以评估接收的信道质量指示（CQI）112（540），并重新选择用户设备（UE）对534。例如，节点B 502可以选择用于第二传输时间间隔（TTI）538b的第二用户设备（UE）对534b。第二用户设备（UE）对534b可以包括第二用户设备（UE）504b和第三用户设备（UE）504c。随后，节点B 502可以在第二传输时间间隔（TTI）538b期间，在正交的优选数据流218上向选定的用户设备（UE）对534b进行发送（542）（即，使用第二用户设备（UE）优选数据流218b向第二用户设备（UE）504b发送，使用第三用户设备（UE）优选数据流（没有示出）向第三用户设备（UE）504c发送）。
图6是用于联合地调度去往两个配对的用户设备（UE）204的数据流的另一种方法600的流程图。方法600可以由基站102执行。在一种配置中，基站102可以是节点B 202。用户设备（UE）204可以是无线通信设备104。
节点B 202可以从第一用户设备（UE）204a接收与第一波束相对应的第一信道质量指示（CQI）112（602）。第一用户设备（UE）204可能已通过测量节点B 202和第一用户设备（UE）204a之间的第一下行链路106信道，获得了第一信道质量指示（CQI）112。节点B 202还可以从第一用户设备（UE）204a接收与第二波束相对应的第二信道质量指示（CQI）112（604）。
节点B 202可以从第二用户设备（UE）204b接收与第一波束相对应的第三信道质量指示（CQI）112（606）。节点B 202可能先前已使用第一波束与第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b进行了通信（即，在前面的传输时间间隔（TTI）538中进行了通信）。节点B 202还可以从第二用户设备（UE）204b接收与第二波束相对应的第四信道质量指示（CQI）112（608）。因此，节点B 202可能先前已使用第二波束与第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b进行了通信（即，在前面的传输时间间隔（TTI）538中进行了通信）。
节点B 202可以对第一用户设备（UE）204a与第二用户设备（UE）204b进行配对以便获得用户设备（UE）对224（610）。如果第一用户设备（UE）204a的优选波束228（即，第一波束）与第二用户设备（UE）204b的优选波束228（即，第二波束）正交，则可以对第一用户设备（UE）204a和第二用户设备（UE）204b进行配对。节点B 202可以获得多个用户设备（UE）对224。如上所述，用户设备（UE）204可能被包含在一个以上的用户设备（UE）对224中。
节点B 202可以选择用户设备（UE）对224作为选定的用户设备（UE）对225（611）。例如，节点B 202可以选择具有最佳可能益处的用户设备（UE）对224作为选定的用户设备（UE）对225（611）。对于各个用户设备（UE）204，可以使用比例公平度量。对于用户设备（UE）对224，可以使用合计比例公开度量。
随后，节点B 202可以使用单个正交可变扩频因子（OVSF）码226，在相同的传输时间间隔（TTI）538上，将第一数据流调度到第一用户设备（UE）204a的第一波束（即，第一用户设备（UE）优选数据流218a），并将第二数据流调度到第二用户设备（UE）204b的第二波束（即，第二用户设备（UE）优选数据流218b）（612）。随后，节点B 202可以在传输时间间隔（TTI）538期间同时发送第一数据流和第二数据流（614）。
图7是用于本申请所提出的系统和方法的基站702的框图。图7的基站702可以是图1的基站102的一种配置。基站702可以包括第一发射链746a和第二发射链746b。第一发射链746a可以用于第一数据流718a，第二发射链746b可以用于第二数据流718b。
第一发射链746a可以包括第一基带发射信号744a。第一基带发射信号744a可以由调制器747a进行调制，使用数模转换器（DAC）748a从数字信号转换成模拟信号，使用混频器749a进行频率变换，使用放大器750a进行放大，最后由第一天线751a发射成第一数据流718a。同样，第二发射链746b可以包括第二基带发射信号744b。第二基带发射信号744b可以由调制器747b进行调制，使用数模转换器（DAC）748b从数字信号转换成模拟信号，使用混频器749b进行频率变换，使用放大器750b进行放大，最后由第二天线751b发射成第二数据流718b。如上所述，可以使用具有正交波束的相同正交可变扩频因子（OVSF）码226，在相同的传输时间间隔（TTI）538期间，发送第一数据流718a和第二数据流718b。
图8是多输入和多输出（MIMO）系统800中的发射机869和接收机870的框图。在发射机869中，可以从数据源852向发射（TX）数据处理器853提供用于多个数据流的业务数据。随后，每一个数据流可以在各自的发射天线856a到856t上发送。发射（TX）数据处理器853根据为每一个数据流所选定的具体编码方案，对该数据流的业务数据进行格式化、编码和交织，以便提供编码的数据。
可以使用OFDM技术将每一个数据流的编码后数据与导频数据进行复用。导频数据是以已知方式处理的已知数据模式，接收机870可以使用导频数据来估计信道响应。随后，可以根据为每一个数据流所选定的特定调制方案（例如，二进制移相键控（BPSK）、正交移相键控（QPSK）、多相移相键控（M-PSK）或多阶正交幅度调制（M-QAM）），对该数据流的复用后的导频和编码数据进行调制（即，符号映射），以便提供调制符号。通过由处理器执行指令来确定每一个数据流的数据速率、编码和调制。
可以向发射（TX）多输入多输出（MIMO）处理器854提供所有数据流的调制符号，发射（TX）多输入多输出（MIMO）处理器854可以进一步处理这些调制符号（例如，用于OFDM）。随后，发射（TX）多输入多输出（MIMO）处理器854向NT个发射机（TMTR）855a至855t提供NT个调制符号流。TX发射（TX）多输入多输出（MIMO）处理器854对于数据流的符号和用于发射该符号的天线856应用波束成形权重。
每一个发射机855接收和处理各自的符号流，以便提供一个或多个模拟信号，并进一步调节（例如，放大、滤波和上变频）这些模拟信号以便提供适合于在MIMO信道上传输的调制信号。随后，分别从NT个天线856a至856t发射来自发射机855a至855t的NT个调制信号。
在接收机870，由NR个天线861a至861r接收所发射的调制信号，并将来自每一个天线861的所接收信号提供给各自的接收机（RCVR）862a至862r。每一个接收机862调节（例如，滤波、放大和下变频）各自的接收信号，对调节后的信号进行数字化以便提供采样，并进一步处理这些采样以便提供相应的“接收的”符号流。
随后，RX数据处理器863从NR个接收机862接收NR个接收的符号流，并根据特定的接收机处理技术对其进行处理，以便提供NT个“检测的”符号流。随后，RX数据处理器863解调、解交织和解码每一个检测的符号流，以便恢复出该数据流的业务数据。RX数据处理器863所执行的处理过程与发射机系统869的TX MIMO处理器854和TX数据处理器853所执行的处理过程是互补的。
处理器864可以定期地确定要使用哪个预编码矩阵。处理器864可以将信息存储到存储器865，并从存储器865获取信息。处理器864形成反向链路消息，该消息包括矩阵索引部分和秩值部分。反向链路消息可以称为信道状态信息（CSI）。反向链路消息可以包括关于通信链路和/或所接收的数据流的各种类型信息。随后，反向链路消息由TX数据处理器867进行处理，由调制器866对其进行调制，由发射机862a至862r对其进行调节，并将其发送回发射机869，其中TX数据处理器867还从数据源868接收多个数据流的业务数据。
在发射机869，来自接收机的调制信号由天线856进行接收，由接收机855进行调节，由解调器858进行解调，并由RX数据处理器859进行处理，以便提取出由接收机系统870发送的反向链路消息。处理器860可以从RX数据处理器859接收信道状态信息（CSI）。处理器860可以将信息存储到存储器857，并从存储器857获取信息。随后，处理器860确定使用哪个预编码矩阵来确定波束成形权重，并随后处理所提取的消息。
图9描绘了可以包括在基站902中的某些组件。基站还可以称为接入点、广播发射机、节点B、演进节点B等等，基站可以包括上述设备的一些或全部功能。基站902包括处理器903。处理器903可以是通用单芯片或多芯片微处理器（例如，ARM）、特定用途微处理器（例如，数字信号处理器（DSP））、微控制器、可编程门阵列等等。处理器903可以称为中央处理单元（CPU）。虽然在图9的基站902中仅示出了单一的处理器903，但在替代的配置中，可以使用这些处理器的组合（例如，ARM和DSP）。
基站902还包括存储器905。存储器905可以是能存储电子信息的任何电组件。存储器905可以实现成随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、磁盘存储介质、光存储介质、RAM中的闪存器件、包括有处理器的板上存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器等等以及其组合。
数据907a和指令909a可以存储在存储器905中。指令909a可以由处理器903执行，以便实现本申请所公开的方法。执行指令909a涉及使用存储在存储器905中的数据907a。当处理器903执行指令909a时，可以将指令909b的各个部分装载到处理器903，将数据907b的各个块装载到处理器903。
基站902还可以包括发射机911和接收机913，以便允许向基站902发送信号和从基站902接收信号。发射机911和接收机913可以统称地称为收发机915。多个天线917a-b可以电耦合到收发机915。基站902还可以包括（没有示出）多个发射机、多个接收机、多个收发机和/或另外的天线。
基站902可以包括数字信号处理器（DSP）921。基站902还可以包括通信接923。通信接923可以允许用户与基站902进行交互。
基站902的各个组件可以通过一个或多个总线耦接在一起，其中所述一个或多个总线可以包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等等。为了清楚说明起见，在图9中将各个总线都描述成总线系统919。
本申请描述的技术可以用于各种通信系统，后者包括基于正交复用方案的通信系统。这种通信系统的例子包括：正交频分多址（OFDMA）系统、单载波频分多址（SC-FDMA）系统等等。OFDMA系统使用正交频分复用（OFDM），后者是一种将全部系统带宽划分成多个正交的子载波的调制技术。这些子载波还可以称为音调、频段等等。对于OFDM，每一个子载波可以用数据进行独立地调制。SC-FDMA系统可以利用交织的FDMA（IFDMA）以便在分布在系统带宽中的子载波上发送信号，利用集中式FDMA（localized FDMA，LFDMA）以便在一组相邻的子载波上发送信号，或利用增强的FDMA（EFDMA）以便在多组相邻子载波上发送信号。通常来说，在频域使用OFDM发送调制符号，在时域使用SC-FDMA发送调制符号。
术语“确定”包括很多种操作，因此，“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、研究、查询（例如，在表、数据库或其它数据结构中查询）、断定等等。此外，“确定”还可以包括接收（例如，接收信息）、访问（例如，访问存储器中的数据）等等。此外，“确定”还可以包括解析、选定、选择、建立等等。
除非以别的方式明确说明，否则短语“基于”并不意味“仅仅基于”。换言之，短语“基于”具有“仅仅基于”和“至少基于”的意思。
术语“处理器”应广义地解释为涵盖：通用处理器、中央处理单元（CPU）、微处理器、数字信号处理器（DSP）、控制器、微控制器、状态机等。在某些情况下，“处理器”可以指代专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等。术语“处理器”可以指代处理设备的组合，例如：DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP核的组合或者任何其它此类配置。
术语“存储器”应广义地解释为涵盖任何能够存储电子信息的电组件。术语存储器可以指代各种类型的处理器可读介质，例如：随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、非易失性随机存取存储器（NVRAM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦写可编程只读存储器（EPROM）、电可擦写PROM（EEPROM）、闪存、磁或光数据存储、寄存器等。如果处理器能够读取存储器的信息和/或写入信息到存储器，则将该存储器称为与处理器进行电通信。存储器可以集成到处理器中，并仍称之为存储器与处理器进行电通信。
术语“指令”和“代码”应广义地解释为涵盖任何类型的计算机可读语句。例如，术语“指令”和“代码”可以指代一个或多个程序、例行程序、子例行程序、函数、过程等。“指令”和“代码”可以包括单个计算机可读语句和多个计算机可读语句。
本文所述的功能可以用软件或者由硬件执行的固件来实现。可以在计算机可读介质上将这些功能存储为一个或多个指令。术语“计算机可读介质”或“计算机程序产品”指代的是可由计算机或处理器访问的任何有形存储介质。示例性而非限制地，计算机可读介质可以包括：RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能由计算机存取的任何其它介质。如本申请所使用的，盘（disk）和碟（disc）包括紧致碟（CD）、激光碟、光碟、数字多用途光碟（DVD）、软盘和蓝光光碟，其中盘通常磁性地复制数据，而碟则用激光来光学地复制数据。
本申请所公开方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离本发明保护范围的基础上，这些方法步骤和/或动作可以相互交换。换言之，除非对于所描述的方法的适当操作需要特定顺序的步骤或动作，否则在不脱离本发明保护范围的基础上，可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。
此外，应当理解的是，用以执行本申请所述的方法和技术的模块和/或其它适当的单元（诸如图3和图6所示的模块），可以由设备进行下载和/或以其它方式获得。例如，设备可以耦合到服务器以促进用于执行本文所述方法的模块的迁移。或者，本申请所述的各种方法可以经由存储模块（例如，随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、诸如紧致碟（CD）或软盘之类的物理存储介质等等）来提供，使得在将这些存储模块耦合或提供给设备时，该设备可以获得这些各种方法。
应当理解的是，本发明并不限于上面所描述的明确配置和组件。可以在不脱离本发明的保护范围的基础上，对本申请所描述的系统、方法和装置的排列、操作和细节做出各种修改、变化和变型。
所主张的内容见权利要求。
Claims (25)
1.一种用于在高速分组接入系统中提供多用户的多输入和多输出的方法，包括：
从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示；
使用所述信道质量指示来确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束；
对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对；
选择无线通信设备对；以及
使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信设备是用户设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法由节点B执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述无线通信设备进行配对包括：
比较由所述节点B服务的每一个无线通信设备的优选波束。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述无线通信设备对包括第一无线通信设备和第二无线通信设备，
并且其中，调度所选定的无线通信设备对的数据流包括：将第一数据流调度到所述第一无线通信设备的优选波束，并将第二数据流调度到所述第二无线通信设备的优选波束。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，同时发送所述第一数据流和所述第二数据流。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正交可变扩频因子码具有扩频因子16。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对于每一个传输时间间隔，执行所述方法。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对包括：使用比较表。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：
选择无线通信设备对包括从多个无线通信设备对中选择所述无线通信设备对，
并且其中，所选定的无线通信设备对使所述传输时间间隔期间的度量最大化。
11.一种配置用于在高速分组接入系统中提供多用户的多输入和多输出的无线设备，包括：
下行链路数据流选择模块，用于：
从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示；
使用所述信道质量指示来确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束；
其中，所述下行链路数据流选择模块包括用户设备配对模块，用于：
对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对；
选择无线通信设备对；以及
使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
12.根据权利要求11所述的无线设备，其中，所述无线通信设备是用户设备。
13.根据权利要求11所述的无线设备，其中，所述无线设备是节点B。
14.根据权利要求13所述的无线设备，其中，对所述无线通信设备进行配对包括：
比较由所述节点B服务的每一个无线通信设备的优选波束。
15.根据权利要求11所述的无线设备，其中：
所述无线通信设备对包括第一无线通信设备和第二无线通信设备，
并且其中，调度所选定的无线通信设备对的数据流包括：将第一数据流调度到所述第一无线通信设备的优选波束，并将第二数据流调度到所述第二无线通信设备的优选波束。
16.根据权利要求15所述的无线设备，其中，同时发送所述第一数据流和所述第二数据流。
17.根据权利要求11所述的无线设备，其中，所述正交可变扩频因子码具有扩频因子16。
18.根据权利要求11所述的无线设备，其中，所述下行链路数据流选择模块用于：对于每一个传输时间间隔执行操作。
19.根据权利要求11所述的无线设备，其中，对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对包括：使用比较表。
20.根据权利要求11所述的无线设备，其中：
选择无线通信设备对包括从多个无线通信设备对中选择所述无线通信设备对，
并且其中，所选定的无线通信设备对使所述传输时间间隔期间的度量最大化。
21.一种配置用于在高速分组接入系统中提供多用户的多输入和多输出的无线设备，包括：
用于从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示的模块；
用于使用所述信道质量指示来确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束的模块；
用于对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对的模块；
用于选择无线通信设备对的模块；以及
用于使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流的模块。
22.根据权利要求21所述的无线设备，其中，对所述无线通信设备进行配对包括：
比较由所述无线设备服务的每一个无线通信设备的优选波束。
23.根据权利要求21所述的无线设备，其中：
所述无线通信设备对包括第一无线通信设备和第二无线通信设备，
并且其中，调度所选定的无线通信设备对的数据流包括：将第一数据流调度到所述第一无线通信设备的优选波束，并将第二数据流调度到所述第二无线通信设备的优选波束。
24.根据权利要求23所述的无线设备，其中，同时发送所述第一数据流和所述第二数据流。
25.根据权利要求21所述的无线设备，其中，所述正交可变扩频因子码具有扩频因子16。
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