CN103731173A - 在无线通信网络中操作的收发机、网络传输系统和方法 - Google Patents

Abstract

实施例提供了用于在无线通信网络中传输一个或多个信号的收发机、方法和系统。根据所描述的实施例的收发机能够基于来自网络中的另一收发机的接收信号来采集信道特征；通过确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和接收信号的一个或多个参数估计后续传输的干扰电平，来基于所采集的信道特征预测后续信号传输的传输模式，其中，基于估计的干扰电平来预测后续传输的传输模式。收发机被进一步配置为基于预测的传输模式来适配一个或多个后续传输的传输参数。

Description

在无线通信网络中操作的收发机、网络传输系统和方法

技术领域

本文描述的实施例大体上涉及在无线通信网络中操作的收发机、在网络中源节点与目的地节点之间传输信号的系统和方法。

背景技术

在无线通信系统中，期望系统知晓环境的改变并且可以根据这种改变来适配其传输。具体地说，这种环境改变包括由以相同的频率工作的相邻设备引起的干扰。干扰对无线通信网络的性能的影响是公认的。干扰是可以限制信道容量的主要因素。用于处理干扰的已知方法是干扰消除。然而，对于具有大量不同用户的复杂网络而言，干扰消除可能难以实现，其中，必须对每一个用户进行成功解码。

另一种已知方法是将干扰视为“噪声”并且根据噪声电平来调整信号检测准则。已经针对使用认知无线电的通信系统开发了使用该方法的实际解决方案。认知无线电是自动地检测无线频谱中的可用信道并且相应地改变其发送参数或接收参数的收发机，因此，在特定空间中，更多的无线通信可以同时在给定的频带中运行。这些解决方案中的一些针对未来的时间间隔使用噪声的预测，这可以用于调整发送／接收参数。然而，针对认知无线电的干扰解决方案仅涉及将噪声或干扰预测视为循环平稳过程。

在认知无线电系统中使用智能信号处理以使用观察来改善某一性能元素，使得针对特定的输入集合确定特定响应。在这种系统中，接收与在特定的无线电环境(即，假设的噪声电平)的影响下特定的系统的性能有关的循环反馈。认知无线电使用该连续反馈或循环反馈来根据先前的测量进行适配和学习，使得改善这些条件下的未来性能。然而，这些认知无线电系统在假设干扰是循环平稳的情况下预测参数改变。这种解决方案未提供干扰是局部的或随机的情形，即干扰是广义随机过程并且改变可以在任何时间发生的情形的解决方案。

在蜂窝系统中存在用于从相邻基站(BS)来获得信道状态信息(CSI)以在请求方基站处优化通信的一些实际解决方案。然而，在这些解决方案中，目标基站(BS)与相邻基站之间的CSI交换需要单独的基础设施，这是相当复杂的。

因此，期望能够预测改变可能相当随机的一般环境条件(例如，干扰是随机过程的干扰电平)的简单设备、系统和／或方法。

附图说明

图1描述了形成无线通信网络的收发机1至N。

图2a和图2b是根据一个实施例的收发机的框图。

图2c是包括图2a或图2b的收发机的系统的框图。

图3是根据另一实施例的系统的框图。

图4示出了干扰可能在蜂窝系统中出现的场景。

图5是示出了根据期望的实施例接收信号并且预测传输模式的方法的流程图。

图6是示出了使用适配的传输模式发送信号的方法的流程图。

图7是描述了在图4的场景中操作图3中所示的系统的流程图。

图8是示出了在使用当前描述的实施例进行传输适配的情况下的通信系统与在未使用当前描述的实施例进行传输适配的情况下的通信系统的性能比较的图。

具体实施方式

本申请中描述的实施例提供了在无线通信网络中操作的收发机、用于在该网络中传输信号系统和方法。

根据一个实施例，提供了一种用于建立与一个或多个收发机的无线通信从而建立无线通信网络的收发机，所述收发机包括：

信道特征采集装置，用于基于来自从另一收发机到所述收发机的信号传输的接收信号来采集信道特征；

传输预测装置，用于基于所采集的信道特征来确定从所述收发机到所述另一收发机的后续信号传输的传输模式，所述传输预测装置包括干扰确定装置，所述干扰确定装置用于确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来确定所述后续传输的传输模式；以及

传输适配装置，用于基于所确定的传输模式来适配所述后续传输的传输参数，并且使用所适配的传输参数来发送一个或多个后续信号。

本发明的一个方面提供了一种通信系统，包括具有多个收发机的网络，所述收发机中的至少一个收发机如上所述。

本发明的另一方面提供了一种用于传输一个或多个信号的方法，所述方法由上述的收发机执行，并且包括以下步骤：

a)基于来自从另一收发机到所述收发机的信号传输的接收信号来采集信道特征；

b)基于所采集的信道特征来预测从所述收发机到所述另一收发机的后续信号传输的传输模式，所述预测传输模式的步骤包括：确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来预测所述后续传输的传输模式；

c)基于所预测的传输模式来适配所述后续传输的传输参数，并且使用所适配的传输参数来发送一个或多个后续信号。

在另一实施例中，提供了一种通信系统，包括网络，所述网络包括第一节点和第二节点，所述节点是能够在网络中进行无线通信的收发机，

其中，所述第一节点包括：

信道特征采集装置，用于基于来自从所述第二节点到所述第一节点的信号传输的接收信号来采集信道特征；

传输预测装置，用于基于所采集的信道特征来确定从所述第二节点到所述第一节点的后续信号传输的传输模式，所述传输预测装置包括干扰确定装置，所述干扰确定装置用于确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来确定所述后续传输的传输模式；以及

发送装置，用于向所述第二节点发送所确定的传输模式；

所述第二节点包括：

发送装置，用于向所述第一节点发送信号；

接收装置，用于从所述第一节点接收所确定的传输模式；

传输适配装置，用于基于所确定的传输模式来适配所述后续传输的传输参数；其中，所述发送装置被配置为：使用所适配的传输参数来发送一个或多个后续信号。

在另一方面，实施例涉及一种用于在无线通信网络中传输从第一节点发往第二节点的一个或多个信号的方法，所述方法在上述的系统中执行，并且包括以下步骤：

a)基于来自从所述第二节点到所述第一节点的信号传输的接收信号来采集信道特征；

b)在所述目的地节点处，基于所采集的信道特征来预测从所述第二节点到所述第一节点的后续信号传输的传输模式，所述预测传输模式的步骤包括：确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来预测所述后续传输的传输模式；以及

c)向所述第二节点发送所预测的传输模式；

d)在所述第二节点处，基于所接收的预测传输模式来适配所述后续传输的传输参数；以及

e)使用所适配的传输参数从所述第二节点发送一个或多个后续信号。

所描述的实施例提出了使用接收信号来估计如干扰等通信环境条件并且此后预测下一个传输和／或后续传输的干扰电平的技术。本实施例采用根据接收信号获得的信道状态信息(CSI)和信道条件来对要在源节点与目的地节点之间传输的后续信号进行干扰预测。通过这种方式，可以使后续传输的传输参数适配于干扰的预测电平和接收信号的一个或多个参数。该预测将是对给定时刻的干扰和其它环境条件(例如，业务流速率、干扰设备的数量等)的当前且真实的反映，并且可以在收发机处针对后续传输帧或信号来计算。这可以用于对另一后续传输进行干扰预测，即，对下一个或指定的后续传输帧或信号以后的传输进行干扰预测。

本文所描述的实施例提供了一种能够使传输参数适配于无线通信网络中的通信环境条件(即，干扰)和接收信号的参数的收发机。在所描述的实施例中，该参数是接收信号的功率。在本实施例的其它方面，接收信号的如调制格式、数据速率、编码方案类型等一个或多个其它参数也可以用于适配其它传输。根据所描述的实施例，除了接收信号的信号功率以外，还可以使用这些其它参数来进行传输适配，或者可以使用这些其它参数取代信号功率来进行传输适配。如信号功率等单一参数可以用于对后续信号进行传输适配，或者可以使用接收信号的多个信号参数(功率、数据速率、和／或调制格式)的组合。

可以连接多个这种收发机以形成这种网络。在图1中示出了这一点，其中，可以在无线网络中连接多个收发机1至N。根据接收信号来预测可以通过广义随机过程建模的广义干扰。在一个方面，作为初始步骤，收发机向预期目的地节点发送前同步码或导频信号，以训练随机干扰模型并且获取系统经历的干扰电平。可以在传输开始时发送处于已知信号功率的导频信号或前同步码。在假设可以将干扰建模为广义随机过程并且信号功率已知以及在一些情况下系统的噪声电平已知的情况下，前同步码可以用于学习在特定时刻建模的干扰。基于此和接收信号的功率，实施例能够针对后续信号传输动态地预测在该环境中产生的干扰的电平(或干扰源的数量)。这是对系统中的干扰功率或干扰信号强度的估计，其中，对干扰功率或干扰信号强度进行预测以影响后续传输。实施例能够通过针对后续信号执行如功率控制／适配和频率分配等无线电资源管理，基于该估计来调整后续传输的传输参数。

所描述的实施例可以并入专用硬件设备、通过适当的软件配置的通用设备、或者这二者的组合中。可以在软件产品中将各个方面具体实现为完整的软件实现或者实现为用于修改或增强现有软件的附加组件(例如，插件)。可以在诸如存储介质(例如，光盘或诸如闪存存储器等大容量存储器)或信号介质(例如，下载)等载体介质中具体实现这种软件产品。适合于实施例的专用硬件设备可以包括诸如ASIC、FPGA或DSP等专用设备或者其它专用功能的硬件装置。读者将理解的是，对实施例的前述讨论都不将本发明的未来实现限制于有待发现或定义的执行装置。

在另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括：计算机可执行指令，当计算机执行该计算机可执行指令时，该计算机可执行指令使计算机执行上述方法。计算机程序产品可以具体实现在载体介质中，该载体介质可以是存储介质或信号介质。存储介质可以包括光学存储装置、或者磁存储装置、或者电子存储装置。

在一个方面，所提出的实施例的收发机被配置为用作无线通信系统中的源节点或目的地节点。也可以将源节点和目的地节点均实现为根据本实施例的收发机。在附图的图2a和图2b中示出了该收发机。下面的描述假设源节点和目的地节点均被实现为所描述的实施例的收发机10的场景，如图2c所示。然而，在一些实施例中，仅源节点或目的地节点可以实现为所描述的实施例的收发机10。在其它实施例中，例如，如图3所示，针对两个收发机之间的所有通信，将一个收发机指定为源节点110a并且将另一收发机指定为目的地节点110b。

在图2a和图2b的实施例中用作特定传输的源节点的收发机10向当前用作该传输的目的地节点的收发机10发送初始信号。由信道采集单元12处理收发机10(目的地节点)接收的信号，以根据接收信号来采集信道特征，信道特征描述了通信系统的当前环境，包括：初始信号的功率电平、信道状态信息(CSI)、和其它条件。所采集的特征的非穷尽示例列表可以包括：

-关于现有信道业务／负载的指示

-在源／目的地收发机附近(即，例如处于相同的小区或者处于相邻的小区中)以与该收发机的操作频率类似的频率操作的其他发送和／或接收设备的数量

-信号的传输功率

-向所述传输分配的资源，即，如频率分配等的无线电资源管理

-传输的持续时间

-任何传输延迟

-现有的信道噪声

在所描述的实施例中，接收信号的功率是用于适配后续传输的信号参数。对于其它实施例，除了接收信号功率以外或取代接收信号功率，可以使用如调制格式、数据速率、编码方案类型等一个或多个不同的参数来进行该适配。

在一些方面，在目的地节点处初始接收的接收信号包含在网络中从源节点向目的地节点发送的前同步码或导频信号。在其它方面，该信号可以是要在源节点与目的地节点之间进行的传输的第一信号，表示要发送的数据。此时以已知或确定的功率电平来发送初始信号。对于时刻t(其中，t{0，T₁...T_N})时的初始信号，可以通过下式给出传输信号y(t)：

等式1：y(t)=p(t)+i(t)+n(t)

其中：

p(t)=表示例如前同步码的信号功率

i(t)=时刻t的干扰功率

n(t)=系统中经历的噪声(假设针对所有t值，该噪声都保持不变，或者该噪声是已知的统计量)

等式1中的信号y(t)可以包含初始信号或前同步码，并且表示图2(a-c)中的接收信号24和图3中的接收信号124。信号y(t)与图7的步骤S3-2和S3-4相对应。

对于时刻t=0时的初始信号或前同步码，p(t)是已知的并且n(t)是已知的统计量。干扰i(t)的值是将在时刻t=0时学习的统计量。

假设在系统处经历的干扰是随机的或者服从如高斯分布或泊松分布等的广义分布。因此，基于前同步码的预测包括训练广义干扰的模型并且识别系统经历的干扰功率的初始电平。可以随着传输进行或者以规律间隔来重新训练干扰模型。

收发机10包括传输预测单元14，被配置为预测源与目的地之间的后续信号传输的传输模式或传输配置。使用根据接收／初始信号24采集的信道特征来完成该预测。传输预测单元14包括干扰确定单元16，被配置为基于接收信号的特征来确定通信环境中的干扰电平。可以使用如功率、平均信号强度、噪声、重叠通信等采集的信道特征，根据接收信号来确定所经历的这种干扰。一旦确定了当前的干扰，干扰确定单元16被配置为估计源收发机10与目的地收发机10之间的后续传输的干扰电平。这是对针对后续传输预测的干扰的功率(预测的干扰功率电平)的估计，并且基于所确定的接收信号所经历的干扰以及接收信号的一个或多个参数。在一些情况下，还基于以收发机10的相同频率操作和／或在收发机10的位置附近的其它设备的存在来计算该估计的干扰。还可以在干扰预测中使用由系统基于任何先前接收的信道特征学习的干扰，然而，针对每一个后续传输估计的干扰功率电平始终基于接收信号的一个或多个参数，例如，信号功率、数据速率、调制格式、编码方案等。

计算的估计干扰所针对的后续传输可以是紧随接收到接收信号24后的下一个传输帧或信号。这可以是从目的地收发机10(其现在成为源)回到先前作为源节点的收发机10的下一个传输。

在其它实施例中，后续传输可以是从原始源节点向目的地节点发送的下一个信号传输。在该情况下，估计的干扰将针对从指定的源收发机10到指定的目的地收发机10的传输。

在其它实施例中，后续传输不必紧随接收信号24。后续传输可以是在目的地接收到初始信号以后的某一时间间隔之后发生的信号传输，其中，该间隔是预先确定的。在其它方面，后续传输可以在源节点与目的地节点之间进行预先确定的次数的传输或传输帧以后发生。优选地，将预先确定的时间间隔或传输次数设置为较小的值，使得估计的干扰电平准确地建模当前经历的通信环境，并且可以基于通信环境的真实干扰电平。

一旦针对指定的后续传输确定了估计的干扰电平，传输预测单元14确定该后续传输的传输模式。该传输模式是在考虑后续传输将在通信环境中经历的估计干扰电平或估计干扰功率的情况下，针对后续传输分配的传输参数和／或资源的配置。这用于确保可以有效地且可靠地发送传输，而不论所经历的广义干扰如何，并且用于维持或改善后续传输的服务质量，而不论所经历的干扰如何。下面给出了可以根据传输模式配置的非穷尽的传输参数列表：

-从预期源到预期目的地的信号传输功率。当与初始或较早的传输相比时，这可以维持、增加或减小。

-无线资源分配，即，可以基于估计的干扰值来修改后续传输的可用信道资源的频率分配、带宽等。

-后续传输的数据传输速率，使其维持、增加或减小。

与等式1类似，针对时刻t=T₁(在t=0之后的后续传输)，可以由下式表示信号：

等式2：y(T₁)=s(T₁)+i(T₁)+n(t)

其中，s(T₁)是基于t=0时的估计干扰和接收信号y(t)的信号参数的传输模式的指示；i(T₁)是t=T₁时的干扰

例如，假设s(T₁)的值构成信号y(T₁)的适配的传输功率的值。这是基于时刻t=0时的干扰功率电平i(t)和接收信号y(t)的功率。

认为等式2中的信号y(T₁)是图2(a-c)中的适配的后续信号26和图3中的适配的后续信号126。这是基于y(t)的信号参数，对于该等式而言，y(t)是接收信号24／124。该信号y(T₁)进一步与图7的步骤S3-14和S3-16相对应。

一旦传输预测单元14已经确定了后续传输的传输模式，收发机10的传输适配单元18被配置为根据所确定的传输模式s(t)来适配后续传输的传输参数。然后，发送装置22使用适配的传输参数从收发机10向预期目的地节点发送后续信号26，如图2a所示。

在另一实施例中，一旦传输预测单元确定了传输模式，发送单元22被配置为向通信系统上的另一收发机发送所确定的传输模式。该另一收发机可以用于基于接收的传输模式适配其下一个传输。在图2b中示出了该实施例。因此，图2b的收发机10不是基于确定的传输模式来发送后续信号，而是仅发送已经确定的传输模式，因此在另一收发机中并且从该另一收发机进行指定的后续传输。该另一收发机可以与图2a中所示并且如上文所讨论的收发机10类似。

认为该后续信号是另一后续传输(即，在T₁时的第一适配信号传输以后的传输)的接收信号24，使得将基于该信号26来适配下一个指定的后续传输。在图2a和图2c中所示的实施例中，该下一个传输源自作为前一传输的目的地的收发机10。现在，收发机10成为下一个传输的源，并且前一源收发机成为目的地。

在图2b和图3中所示的实施例中，T₁时的第一适配传输之后的传输将是该另一后续传输，即，从收发机110a(源)到收发机110b(目的地)的下一个传输。

由下式给出t=T₁时的第一适配传输之后在例如t=T₂时的另一传输：

等式3：y(T₂)=s(T₂)+i(T₂)+n(t)

其中，s(T₂)是基于t=T₁时的估计干扰和信号y(T₁)的信号参数的传输模式的指示；i(T₂)是t=T₂时的干扰。

在所描述的实施例中，s(T₂)的值构成了信号y(T₂)的适配的传输功率的值。这是基于干扰电平i(T₁)和接收信号y(T₁)的功率。

认为等式3中的信号y(T₂)是由图2(a-c)中的信号26表示的另一适配的后续信号26和图3中的适配的后续信号126。这是基于y(T₁)的信号参数，对于该等式而言，认为y(T₁)是接收信号24／124。该信号y(T₁)进一步与图7的步骤S3-18相对应。

对于处于时间段T₂和后续时间段T₃……T_N的其它适配传输，可以通过以下方法中的任一个来计算先前在时刻T₁时接收的信号的干扰确定，其中，该干扰确定将用于预测针对接下来的时间段的干扰：

以信号y(T₁)为例，在一个方面，可以基于接收信号y(T₁)的采集信道特征来确定干扰i(T₁)。该确定与上文针对包含前同步码的信号y(t)所描述的干扰确定类似。

在另一方面，可以基于信号y(T₁)的最佳传输参数来确定干扰i(T₁)，干扰i(T₁)进而基于先前接收的信号。在该实施例中，干扰确定i(T₁)不需要再次采集信道特征，而是可以简单地根据可用传输参数来获得。

假设信号y(T₁)的最佳传输参数构成了关于信号功率的指示，因为n(t)是已知的统计量，因此在一个示例中，可以按如下方式来确定干扰功率i(T₁)：

i(T₁)=y(T₁)-s(T₁)-n(t)

一旦确定了干扰i(T₁)，就可以将其用于估计针对时刻T₂……T_N时的未来的后续信号的干扰。

在如图3中所示的本发明的实施例中，提供了一种通信系统100，该通信系统100以与上文所描述的方式类似的方式来执行干扰估计和传输功率适配，但是针对两个收发机之间的所有通信将一个收发机指定为源节点并且将另一个收发机指定为目的地节点。在这里，第一收发机或源节点收发机110a装备有接收单元128和发送单元130以及传输适配单元118，传输适配单元118在功能上与先前的实施例的收发机10中描述的传输适配单元18类似。第二收发机或目的地节点收发机11b装备有接收单元120和发送单元122，并且还装备有信道特征采集单元112、传输预测单元114、以及干扰确定单元116，所有这些在功能上均与先前描述的实施例的相应特征类似(其中，收发机10可以是源节点或目的地节点)。

在该另一实施例中，一旦传输预测单元114已经确定了传输模式，目的地节点的发送单元122向源节点收发机发送该模式。一旦在源节点的接收单元128处接收到该模式，源中的传输适配单元118适配传输参数，并且使用适配的参数，经由源节点的发送单元130向目的地节点发送适配的信号126。在该实施例中，始终从指定源节点110a向指定目的地节点110b进行后续传输。该实施例适合于蜂窝系统，在蜂窝系统中，基站可以是目的地节点110b并且用户设备终端可以是源节点110a。

为了针对后续传输进行干扰确定，在一个方面，第一收发机或源节点110a被配置为基于最佳传输模式s(t)向第二收发机110b发送信号，其中，第一收发机或源节点110a从第二收发机110b接收到该最佳传输模式s(t)的参数。第二收发机或目的地节点110b已经在先前的时刻T₁根据接收信号y(T₁)确定了这些参数。对于第一收发机110a发送信号并且第二收发机110b接收信号y(T₂)=s(T₂)+i(T₂)+n(t)的后续时刻T₂，第二收发机110b被配置为基于干扰i(T₂)对消息s(T₂)进行解码，并且预测下一时刻T₃的干扰。

预测干扰i(T₃)的一种方式是通过再次在时刻T₂与T₃之间发送前同步码来采集信道特征。

备选地，第二收发机110b可以使用与接收信号y(T₂)有关的知识和发送信号s(T₂)的参数来确定干扰i(T₂)的统计量，例如，干扰i(T₂)的功率。基于估计的i(T₂)，第二收发机110b可以预测下一时刻i(T₃)的干扰。第二收发机110b可以使用该信息来确定针对发送信号s(T₃)的最佳配置，并且被配置为向将在下一时刻T₃时开始发送的第一发射机110a发送这些参数。

上面的技术还可以由如图2a和图2c中所示的收发机10和系统来实现。

在另一方面，当信道快速改变时，可以通过在消息传输之间的预先确定的时间间隔周期性地发送前同步码信号或者通过使用将考虑干扰的时变统计量的预测(例如，通过应用时变卡尔曼滤波器或者其它鲁棒的预测方法)来改善传输性能。

除了上文所描述的示例以外，还可以将在无需采集信道特征的情况下计算后续信号的干扰的其它方式用于本实施例。

上面描述的过程持续直到所需的传输完成为止，即，直到时刻TN为止。

在图4中示出了实现图3中所示的通信系统的示例性场景，其中，第一基站BS1正在与用户设备(UE)1进行通信，而第二基站BS2正在与UE2进行通信。因为UE1和UE2可以共享相同的频率，并且具体地说，UE2处于BS1的发送／接收范围内，因此当UE2主动发送时，它对BS1造成干扰。本领域技术人员将清楚的是，这仅是说明干扰场景的一个示例。针对使用毫微微小区和认知无线电等的不同系统而言，可以考虑类似的场景。实际上，在小区的边缘可能存在多个UE，这些UE用作干扰源。在所描述的实施例中，目的是预测BS1的干扰环境并且相应地配置其传输。这种配置可以根据预测的干扰功率电平和接收信号的信号功率来适配UE1的传输参数(例如，传输功率)，使得传输的服务质量(QoS)不会下降。在本发明的另一实施例中，BS1可以根据相邻小区中的干扰UE的数量来(在频率和时间上)分配其资源块。

图5至图7描述了根据本实施例发送和接收信号的方法的示例。图5描述了接收初始信号的方法，图6描述了发送适配的后续信号。在所提出的发明中，首先在步骤S1-2中由如图4中所示的如UE等的收发机发送前同步码。该前同步码可以用于干扰预测的目的。在S1-4和S1-6，基于在BS处接收的前同步码信号，BS可以预测下一个时隙的干扰功率电平(或者活动UE的数量)。该预测也可以基于接收的前同步码的功率电平。在步骤S1-8，根据下一个时隙的预测干扰，基站计算当UE在下一个时隙中进行发送时应当执行的适当的传输配置。例如，这种配置可以是基于预测干扰和接收信号功率的从BS的资源块分配或UE处所需的功率适配。如图6所示，一旦收发机(UE)在步骤S2-4中接收到传输模式，它在S2-6中适配传输参数并且在S2-8中使用适配的参数来发送后续信号。

图7是针对图4中的场景的传输协议的表示，其示出上述发送／接收方法持续直到传输完成为止。一旦在S3-8中的干扰预测以后UE在S3-12中从基站接收到适配的配置或传输模式，它然后在S3-14中发送下一个信号。BS在S3-18中接收该下一个信号，使用该信号S3-16来提供对第三时隙中的干扰的更新预测(除了从该信号中提取UE的数据以外)，基于更新的预测和接收信号的信号功率计算更新的传输配置，并且将更新的传输配置发送到UE。UE再次在S3-14中根据更新的配置进行发送。重复地执行该过程，直到传输完成为止。可以适配UE传输的功率，使得信号与干扰加噪声比(SINR)是恒定的。

可以使用马尔科夫链模型来对根据所描述的实施例的干扰预测进行建模。可以通过X：={X(k)}_k≥0，X(k)∈{1，...，N}来表示马尔科夫链。

根据马尔科夫属性，由X表示的下一个状态仅取决于当前状态而不取决于过去的状态，其中，k是当前状态，并且k可以取1至N之间的值，其中，N是系统的可能状态的数量。在最简单的形式中，每一个状态与干扰源的数量或者干扰的功率电平相对应。

可以通过N×N的转移概率矩阵A(k)和状态概率向量P(k)=[Pr{X(k)=1}，...，Pr{X(k)=N}]^T来完整地定义马尔科夫链。转移概率矩阵A(k)包含从状态j到状态i的条件概率a_ij：=Pr{X(k+1)=i|X(k)=j}。当假设P(0)是已知的时，通过下式给出状态概率向量的演化：

P(k+1)=A(k)P(k)。

对于实际的应用，可以以多种方式来估计针对可以具有高斯分布或泊松分布的广义干扰系统的转移概率矩阵A(k)，这些方式之一是在足以获得准确A(k)的估计的特定时间量期间感测接收的干扰信号。

可以经由干扰值的马尔科夫链表示来对干扰值进行预测。在预测中，可以考虑两种可能的情况：完全可观察情况和部分可观察情况。完全可观察情况意味着可以准确地测量马尔科夫链的状态X(k)，而后一种情况意味着噪声破坏马尔科夫链观察X。用Y：={Y(k)}_k≥1表示有噪声的观察。隐马尔科夫模型理论给出了可以用于一步预测的以下递归滤波器：

Q(k+1)=A(k)Γ(k)Q(k)

其中，Q(k)是所谓的非归一化条件状态概率向量，Γ(k)是在主对角线上具有向量N[Pr{Y(k+1)|X(k)=1}，...，Pr{Y(k+1)|X(k)=N}]^T的对角线矩阵，并且P(0)=Q(0)。由下式来确定在时刻k处于状态i的条件概率(以过去的观察为条件)：

$P_i\left(k\right)=\frac{Q_i\left(k\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{l=1}^N{Q}_l\left(k\right)}$

其中，P_i(k)和Q_i(k)分别是向量P(k)和Q(k)的第i项。对于时刻k+1，通过选择具有最大发生概率的状态i，使用最大似然(ML)原则来获得状态

的预测。

本领域技术人员将清楚的是，虽然在图4中仅将一时隙预测用作示例，但是通过使用高阶预测，针对后续多个时隙的预测是可能的。

图5表示用于说明根据所描述的实施例(图2的通信系统10)的干扰预测的有效性的图，其中，根据预测干扰和先前接收的信号的一个或多个参数来适配UE传输功率。为了比较的目的，还在不使用功率适配的情况下(即，在整个传输时间期间使用恒定的传输功率)绘制了通信系统10的性能。假设两个系统具有类似的总传输功率。该示例示出了基于图3中所示的场景的仿真结果。假设UE1根据图4中的方法采用未编码的正交相移监控(QPSK)调制并且通过泊松分布来对干扰进行建模并且干扰功率随着时间而变化而不遵循任何周期性。当UE的最大数量为5时，图4的方法在被建模时可以根据接收的前同步码来产生干扰马尔科夫模型。在目的地节点处，测量误码率(BER)，并且将该BER与不根据估计的干扰和接收信号来改变后续传输的传输功率的系统的BER进行比较。通过图可以观察到，与不使用功率适配的系统相比，使用根据所描述的实施例适配传输功率的功率适配的系统提供了提高的性能。

与不针对每一个后续传输基于接收信号进行干扰预测和功率适配的系统相比，本文所描述的实施例可以实现相当大的性能提高。该实施例大体上适用于任何随机干扰模型，并且不像一些现有系统中的情况一样需要干扰信号的周期性。一旦预测了干扰，可以应用各种算法以通过调整每一个后续发生的传输的传输参数来提高传输的可靠性并且根据未来的环境更有效地分配更多的资源。

虽然已经描述了特定的实施例，但是这些实施例仅以举例说明的方式给出，而不旨在限制本发明的范围。实际上，可以以多种其它形式具体实现本文描述的新颖设备、方法和产品；此外，可以在不偏离本发明的精神的情况下进行本文所描述的方法和系统的形式的各种省略、替代和改变。所附权利要求及其等价物旨在涵盖将落入实施例的范围内的这些形式或修改。

Claims (18)

1.一种用于建立与一个或多个收发机的无线通信从而建立无线通信网络的收发机，所述收发机包括：

信道特征采集装置，用于基于来自从另一收发机到所述收发机的信号传输的接收信号来采集信道特征；

传输预测装置，用于基于所采集的信道特征来确定所述收发机与所述另一收发机之间的后续信号传输的传输模式，所述传输预测装置包括干扰确定装置，所述干扰确定装置用于确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来确定所述后续传输的传输模式；以及

传输适配装置，用于基于所确定的传输模式来适配所述后续传输的传输参数。

2.根据权利要求1所述的收发机，其中，所估计的干扰电平是针对所述后续传输预测的干扰的功率。

3.根据权利要求1或2所述的收发机，其中，所述接收信号的所述一个或多个参数包括以下各项中的至少一项：所述接收信号的信号功率、调制格式、数据速率、编码方案。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的收发机，其中，传输模式是基于所估计的干扰电平而分配以用于维持或改善后续传输的服务质量的传输参数和／或资源的配置。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的收发机，其中，由所述干扰确定装置基于所采集的以下信道特征中的一个或多个来计算所估计的干扰电平：

-现有的信道业务／负载

-在所述收发机附近以与所述收发机的操作频率类似的频率操作的其他发送和／或接收设备的数量

-信号传输功率

-向所述传输分配的资源

-传输的持续时间

-传输延迟

-现有的信道噪声。

6.根据权利要求1至5所述的收发机，其中，通过适配以下各项中的一项或多项来配置所述后续传输的传输模式：

-从预期源到预期目的地的信号传输功率，使其维持、增加或减小

-所述后续传输的可用信道资源的资源分配

-所述后续传输的数据传输速率，使其维持、增加或减小。

7.根据权利要求6所述的收发机，其中，所述收发机通过以下操作来执行传输功率适配：

基于所述接收信号来确定接收信噪比；以及

通过使所述信噪比保持恒定并且不增加确定的阈值，来适配所述后续传输的所述信号传输功率。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的收发机，其中，所述后续传输是紧随所述接收信号之后发生的传输。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的收发机，其中，所述后续传输是在所述接收信号以后预定时间间隔之后发生的传输。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的收发机，其中，当在所述收发机处接收到使用所适配的传输参数发送的所述后续信号时，所述后续信号成为估计另一后续传输的干扰电平所基于的接收信号。

11.根据权利要求10所述的收发机，其中，基于针对所述后续信号采集的信道特征来确定所述后续信号的干扰电平。

12.根据权利要求10所述的收发机，其中，基于所述接收信号和所述后续信号的传输参数来确定所述后续信号的所述干扰电平。

13.根据权利要求11或12中任意一项所述的收发机，其中，针对所述后续信号之后的另一传输估计的干扰电平基于所确定的所述后续信号的干扰电平和所述后续信号的一个或多个信号参数。

14.一种通信系统，包括具有多个收发机的网络，所述收发机中的至少一个收发机是根据权利要求1至13中任意一项所述的收发机。

15.一种用于传输一个或多个信号的方法，所述方法由根据权利要求1至13中任意一项所述的收发机实现，并且包括以下步骤：

a)基于来自从另一收发机到所述收发机的信号传输的接收信号来采集信道特征；

b)基于所采集的信道特征来预测从所述收发机到所述另一收发机的后续信号传输的传输模式，所述预测传输模式的步骤包括：确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来预测所述后续传输的传输模式；

c)基于所预测的传输模式来适配所述后续传输的传输参数。

16.一种通信系统，包括网络，所述网络包括第一节点和第二节点，所述节点是能够在网络中进行无线通信的收发机，

其中，所述第一节点包括：

信道特征采集装置，用于基于来自从所述第二节点到所述第一节点的信号传输的接收信号来采集信道特征；

传输预测装置，用于基于所采集的信道特征来确定从所述第二节点到所述第一节点的后续信号传输的传输模式，所述传输预测装置包括干扰确定装置，所述干扰确定装置用于确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来确定所述后续传输的传输模式；以及

发送装置，用于向所述第二节点发送所确定的传输模式；其中，所述第二节点包括：

发送装置，用于发送信号；

接收装置，用于从所述第一节点接收所确定的传输模式；

传输适配装置，用于基于所确定的传输模式来适配所述后续传输的传输参数；其中，所述发送装置被配置为：使用所适配的传输参数来发送一个或多个后续信号。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第二节点是用户设备UE，所述第一节点是基站。

18.一种用于在无线通信网络中传输从第一节点发往第二节点的一个或多个信号的方法，所述方法在根据权利要求16或17中任意一项所述的系统中实现，并且包括以下步骤：

a)基于来自从所述第二节点到所述第一节点的信号传输的接收信号来采集信道特征；

b)在所述目的地节点处，基于所采集的信道特征来预测从所述第二节点到所述第一节点的后续信号传输的传输模式，所述预测传输模式的步骤包括：确定所述接收信号的干扰电平并且基于所确定的干扰电平和所述接收信号的一个或多个参数来估计所述后续传输的干扰电平，其中，基于所估计的干扰电平来预测所述后续传输的传输模式；以及

c)向所述第二节点发送所预测的传输模式；

d)在所述第二节点处，基于所接收的预测传输模式来适配所述后续传输的传输参数；以及

e)使用所适配的传输参数从所述第二节点发送一个或多个后续信号。

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