CN103999513B

CN103999513B - 用于mu‑mimo的上行链路功率控制

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Publication number: CN103999513B
Application number: CN201180075841.3A
Authority: CN
Inventors: 范锐; 卢前溪; 赵振山
Original assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Current assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2018-04-06
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: EP2795973B1; US20140369220A1; CN103999513A; US9414321B2; EP2795973A4; EP2795973A1; WO2013091148A1

Abstract

提供一种用于一对移动终端与无线电基站之间的多用户多输入多输出（MU‑MIMO）传输的功率控制的方法（310）。该方法包括确定(312)移动终端与无线电基站之间的无线电信道的信号干扰噪声比（SINR），确定（312）无线电信道之间的信道正交性，以及基于SINR和信道正交性联合地确定（315）移动终端的功率调整值。本发明所利用的理念是，可以通过优化协同调度的移动终端的传输功率来改善MU‑MIMO传输得到的系统增益。例如，可以将功率调整值确定为达到某些SINR目标。作为备选，可以将功率调整值确定为使得吞吐量最大化同时维持功率预算约束。再者，提供一种用于MU‑MIMO传输的无线电基站。

Description

用于MU-MIMO的上行链路功率控制

技术领域

本发明一般涉及长期演进（LTE）无线通信，以及更确切地来说，涉及多用户多输入多输出（MU-MIMO）传输中的上行链路功率控制。

背景技术

在3GPP的发行版8中，用户设备（UE）支持多个接收天线，但是仅支持一个发射天线。因此，单用户MIMO（SU-MIMO）只能在下行链路中被支持，而MU-MIMO可以在上行链路中被支持。

MU-MIMO允许使用公共时间频率资源，即调度块从多个UE向无线电基站的上行链路传输，例如，eNode-B。为了分开这些传输，MU-MIMO依赖于无线电基站处的多个接收天线的可用性，以及依赖于UE与无线电基站之间的显著不同的空间无线电信道。

上行链路MU-MIMO的重要好处在于系统吞吐量上与SU-MIMO中可以实现的相似的增益，且UE处无需多个发射天线。这样允许UE，即手持机的低复杂性实现。但是，上行链路MU-MIMO的潜在系统增益依赖于多于一个UE可用于使用公共时间频率资源进行传输。用于MU-MIMO传输的“成对”UE的过程是重要的，并且需要有利的无线电信道状况。

理想情况下，成对的，即，协同调度的UE应该具有正交的信道，以便将互相干扰减到最小。如果来自两个UE的传输能够完美地在接收器处被分开，且两个信号以与单用户模式中的相同的功率传送，则由于传输功率的增加，小区中或用户吞吐量潜在地有100%的增益。但是，协同调度的UE很少理想地正交，从而产生互相干扰。信道越加正交，则MU-MIMO将产生越小的小区内干扰。同时，用于MU-MIMO传输的调度块上的总传输功率的增加将增加小区内干扰，从而降低潜在增益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种作为上文技术和现有技术的更有效率的替代方案。

更确切地来说，本发明的目的在于提供一种用于MU-MIMO传输的改进的功率控制。具体来说，本发明的目的在于提供一种用于LTE通信网络中上行链路MU-MIMO传输的改进的功率控制。

本发明的这些和其他目的通过独立权利要求1中定义的上行链路MU-MIMO无线传输的方法，以及通过具有独立权利要求8中定义的特征的无线电基站来实现。本发明的实施例由从属权利要求表征。

出于描述本发明的目的，无线电基站可以是例如，节点B、eNode-B、接入点或能够支持上行链路MU-MIMO无线传输的任何其他类型的设备。再者，移动终端可以是例如UE，移动电话、调制解调器、便携式计算机、手持机或能够支持上行链路MU-MIMO无线传输的任何其他类型的设备。在此方面中，上行链路传输是从移动终端到无线电基站的传输。还将认识到，为了支持上行链路MU-MIMO传输，可能需要下行控制信令，即从无线电基站到移动终端。

根据本发明的第一方面，提供一种用于一对移动终端与无线电基站之间的上行链路MU-MIMO无线传输的功率控制的方法。该一对移动终端包括第一移动终端和第二移动终端。该方法包括确定第一单用户信号干扰噪声比（SU-SINR），确定第二SU-SINR，确定信道正交性，以及联合地确定第一功率调整值和第二功率调整值。第一SU-SINR有关于第一移动终端与无线电基站之间的第一无线电信道。第二SU-SINR有关于第二移动终端与无线电基站之间的第二无线电信道。信道正交性是第一无线电信道与第二无线电信道之间的正交性程度。第一功率调整值有关于第一移动终端。第二功率调整值有关于第二移动终端。第一功率调整值和第二功率调整值是基于第一SU-SINR、第二SU-SINR和信道正交性来确定的。

根据本发明的第二方面，提供一种无线电基站。该无线电基站布置成用于一对移动终端与无线电基站之间的上行链路MU-MIMO无线传输。该一对移动终端包括第一移动终端和第二移动终端。该无线电基站包括信道状况估算单元和多用户功率控制单元。该信道状况估算单元布置成用于确定第一SU-SINR，确定第二SU-SINR，以及确定信道正交性。第一SU-SINR有关于第一移动终端与无线电基站之间的第一无线电信道。第二SU-SINR有关于第二移动终端与无线电基站之间的第二无线电信道。信道正交性是第一无线电信道与第二无线电信道之间的正交性程度。该多用户功率控制单元布置成用于联合地确定第一功率调整值和第二功率调整值。第一功率调整值有关于第一移动终端。第二功率调整值有关于第二移动终端。第一功率调整值和第二功率调整值是基于第一SU-SINR、第二SU-SINR和信道正交性来确定的。

无线电信道的SINR应理解为从移动终端始发且被无线电基站接收的传输的SINR的测量，其传输由移动终端与无线电基站之间的无线电信道来承载。SU-SINR有关于单用户模式中，即不利用MU-MIMO的单个移动终端的传输。在本公开中，UE的表述SINR与无线电信道的SINR作为同义使用。

本发明所利用的理念是，可以通过优化参与MU-MIMO传输的移动终端，即使用公共时间频率资源协同调度来进行传输的移动终端的传输功率来改善上行链路MU-MIMO传输得到的系统增益。通过优化协同调度的移动终端的传输功率，可以将小区内和小区间干扰增加导致的系统增益的潜在损失减到最小。本发明的实施例之所以有利还在于，可以改善协同调度的用户的服务质量（QoS）体验。最后，根据本发明实施例的上行链路MU-MIMO功率控制之所以有利在于，可以直接执行功率优化，而不依赖于耗时的迭代过程。

根据本发明的实施例，可以通过不同方案和/或有关于系统吞吐量、用户吞吐量、QoS、空中接口效率等的准则来优化协同调度的移动终端的传输功率，正如下文描述。为此，本发明的实施例可以应用于不同的情形，如提高小区吞吐量或用户QoS体验或降低有害小区间干扰。

根据本发明的实施例，基于第一MU-MIMO-SINR（MU-SINR）目标和第二MU-SINR目标来确定第一功率调整值和第二功率调整值。第一MU-SINR目标有关于第一无线电信道。第二MU-SINR目标有关于第二无线电信道。第一MU-SINR是功率控制之后，即，按第一功率调整值调整第一移动终端的发射功率，以及按第二功率调整值调整第二移动终端的发射功率之后，MU-MIMO模式下第一无线电信道的SINR。对应地，第二MU-SINR是功率控制之后MU-MIMO传输模式下第二无线电信道的SINR。基于两个无线电信道的MU-SINR目标确定第一无线电功率调整值和第二功率调整值是有利的，因为可以调整两个移动终端的传输功率以便达到特定MU-SINR目标值。可以根据某些需求来设置此类MU-SINR目标。例如，可以将MU-SINR目标设为降低传输功率，从而将有害的小区间干扰减到最小。作为备选，可以将MU-SINR目标设为将SINR保持为与单用户传输模式下一样。以此方式，可以避免或至少减少在单用户传输与MU-MIMO传输之间的反复切换时，移动终端的用户可能不适地感受到的QoS频繁变化。

根据本发明的实施例，基于功率预算约束同时将该一对移动终端的传输总速率最大化来确定第一功率调整值和第二功率调整值。这是有利的，因为可以将协同调度的移动终端的传输功率优化为使来自协同调度的移动终端的总传输速率最大化或至少增加。在此方面中，总传输速率是每个移动终端与无线电基站之间的传输速率之和，即，第一无线电通信上的传输速率与第二无线电信道上的传输速率之和。这是有利的，因为从系统视角来看，可以优化性能。除了最大化传输总速率之外，可以通过施加功率预算约束来避免小区间干扰的增加。

根据本发明的实施例，基于瞬时无线电信道状况来确定第一SU-SINR、第二SU-SINR和信道正交性。这是有利的，因为根据本发明的实施例的功率控制将实际无线电信道状况纳入考虑。以此方式，可以相对于移动终端与无线电基站之间的无线电信道状况将可用的发射功率分布在协同调度的移动终端之间，无线电信道状况由第一和第二SU-SINR以及信道正交性来反映。第一和第二SU-SINR以及信道正交性可以根据例如探测参考信号（SRS）或解调参考信号（DMRS）来确定。

根据本发明的实施例，该方法还包括确定第一无线电信道的第一MU-SINR，确定第二无线电信道的第二MU-SINR，以及评估是否要调度一对移动终端以进行MU-MIMO传输。是否要调度一对移动终端以进行MU-MIMO传输的评估基于第一MU-SINR和第二MU-SINR。这是有利的，因为调度器可以将协同调度一对移动终端来进行MU-MIMO传输的潜在增益纳入考虑，其潜在增益由第一MU-SINR和第二MU-SINR表示。

即使本发明的优点在一些情况中是参考根据本发明第一方面的方法实施例来描述的，但是对应的推理适用于根据本发明第二方面的无线电基站实施例。

当研究下文的详细公开、附图和所附权利要求时，将显见到本发明的其他目的、特征和优点。本领域技术人员认识到可以将本发明的不同特征组合以创建下文描述的那些实施例以外的实施例。

附图说明

参考附图，通过下文对本发明实施例的说明性且非限制性详细描述将更好地理解本发明的上文以及附加的目的，特征和优点，其中：

图1图示MU-MIMO的概念。

图2是用于UL MU-MIMO传输的无线电基站的熟知的协议栈。

图3图示根据本发明实施例的UL-MIMO传输的功率控制的方法。

图4是根据本发明实施例的用于具有功率控制的UL-MIMO传输的无线电基站的协议栈。

所有附图是示意性的，不一定按比例绘制，并且一般仅示出为了阐明本发明所需的部分，其中其他部分可能被省略或仅予以参考。

具体实施方式

出于阐明本发明的目的，参考图1描述了MU-MIMO的概念。

在图1中，图示能够支持MU-MIMO传输的通信系统100。通信系统100可以是，例如包括无线电基站110（如eNode-B）的LTE网络，无线电基站110参与第一UE 111和第二UE 112的无线通信。在第一无线电信道113上，eNode-B 110和第一UE 111之间的无线通信受影响。对应地，在第二无线电信道113上，eNode-B 110和第二UE 112之间的无线通信受影响。

eNode-B 110与第一111和第二UE 112之间的无线通信可能在下行链路中，即从eNode-B 110到UE 111和112受影响，以及在上行链路中，即，UE 111和112到eNode-B 110受影响。在此方面中，术语“无线电信道”应理解为包括可以用于传送用户数据，即有效负载以及控制信令的多个物理信道，下行链路和上行链路中兼有。在LTE上行链路中，用户数据在物理上行链路共享信道（PUSCH）上传送。典型地，为了实现LTE通信系统，如通信系统100中的上行链路传输，需要下行控制信令。

在LTE通信中，在时间频率资源，所说的调度块上调度传输，时间频率资源由调度器基于不同的准则，如待传送的数据的类型、QoS、优先级和无线电信道状况来分配。下行链路和上行链路传输的调度都在网络侧执行，即，在eNode-B中执行。因此，为了能够实现从UE111和112到eNode-B 110的上行链路传输，通过下行链路控制信令将调度信息从eNode-B110传送到UE 111和112。

为了举例说明本公开中涉及的不同传输模式，图1中图示单用户（SU）和MU-MIMO，第一111和第二UE 112在时间频率域中的调度。

在SU传输模式121下，将对应于1 ms时隙期间的180 kHz带宽的每个调度块123分配给第一UE 111（UE1）或第二UE 112（UE2），但是不会同时分配给UE 111和112。例如，在第一时隙中，将三个调度块分配给第一UE 111（UE1），以及将两个调度块分配给第二UE 112（UE2）。在下一个时隙中，将两个调度块分配给第一UE 111（UE1），以及将三个调度块分配给第二UE 112（UE2）。在第三个时隙中，将五个调度块分配给第一UE 111（UE1），以及在四个时隙中，将五个调度块分配给第二UE 112（UE2）。

另一方面，在MU-MIMO传输模式122下，第一UE 111和第二UE 112在公共调度块123上被调度。对于122中举例说明的情形，对于所有时隙，将所有调度块123同时分配给第一111 UE（UE1）和第二UE 112（UE2），即，使用公共时间频率资源对UE 111和112协同调度来进行传输。

注意，任何给定时隙期间可用于传输的调度块123的数量取决于可用带宽，但是对于121和122中每个时隙仅图示五个调度块123。

为了在eNode-B 110处分开来自第一UE 111和第二UE 112的传输，MU-MIMO依赖于显著不同的空间无线电信道113和114，以及eNode-B 110处的多个接收天线115的可用性。

下文中，参考图2描述如公知的eNode-B执行的上行链路调度。注意，图2仅图示描述eNode-B中与调度和功率控制相关的功能性所需的那些部分，而为了简明，将其他特征部件省略。

典型地，eNode-B，如参考图1描述的, eNode-B 110，包括多个天线115，传送器和接收器，用于数据处理的电路或处理部件，以及用于将eNode-B 110与其他eNode-B或核心网络互连的接口。用于数据处理的电路或处理部件布置成用于实现LTE协议栈，如图2所示的协议栈200，其包括物理层201和媒体访问控制（MAC）层202。

一般来说，LTE协议栈的物理层，如物理层201，典型地执行与传输信道与物理信道之间的映射、纠错、前向纠错编码/解码、混合自动重复请求（HARQ）处理、速率匹配、调制/解调、编码、功率控制、天线映射和预编码关联的任务。再者，LTE协议栈的MAC层，如MAC层202，典型地执行与逻辑信道与传输信道之间的映射、复用和解复用、传输格式选择和调度相关的任务。

更确切地来说，物理层201包括信道状况估算单元211，信道状况估算单元211基于例如从SRS或DMRS确定的瞬时信道状况信息221，估算每个UE的SU-SINR，并将该信息223以信令传送到MAC层202中包含的调度器212。物理层201还包括功率控制单元214，功率控制单元214用于通过向参与eNode-B的通信的UE以信令传送功率控制命令226来控制此类UE的传输功率。

调度器212布置成用于向UE分配调度块以用于上行链路传输目的，即用于将数据从UE传送到eNode-B 110。调度基于多个参数来执行，如从信道估算单元211接收的信道状况信息，即SINR信息223，连同其他信息，例如待传送的数据的量，待传送的数据的类型、QoS需求、优先级等。

典型地，具有MU-MIMO功能的eNode-B中包含的公知调度器执行如下步骤。本文呈示的方案称为时间和频率上的比例公平调度（PFTF）。作为备选，可以采用类似方案，如轮叫或最大速率。

首先，生成调度候选的列表。该候选列表包含有数据要传输的所有用户，即UE以及此类UE的所有可能成对。在SU传输模式中，该列表仅包含用户而无用户对。

然后，当资源可用于上行链路传输时，此类资源按如下分配：

- 对于列表上的每个候选，如果当前调度的资源分配中的调度块的数量增加，则计算比当前调度的资源分配多一个调度块的所有可用资源分配的估算吞吐量，并选择最佳候选。吞吐量是基于资源分配的SINR来估算的，其中考虑小区内干扰。

- 将PFTF权重计算为通过调度最佳资源分配较之已经调度的资源分配所获得的位数除以平均速率。对于候选对，PFTF权重是两个UE的相应权重之和。选择具有最高PFTF权重的候选，并分配予最佳资源分配。

- 从候选列表移除包含被调度的用户之一的候选对。

在上文概述的过程期间，不优化被调度的UE的传输功率。

下文中，参考图3以及前文描述的PFTF方案，描述本发明的实施例。更确切地来说，提出用于上行链路MU-MIMO传输的功率控制的方法310。

首先，在步骤311中，编制单个UE和UE对的候选列表。在下一个步骤312中，根据信道状况确定每个UE的SU-SINR。再者，对于每个候选对确定信道正交性。在后续步骤313中，基于SU-SINR值，对所有候选估算吞吐量，并选择最佳候选，即调度最佳候选进行传输。根据314调度的UE的传输模式，即SU或MU-MIMO，该方法返回到步骤311或继续到步骤315。如果314没有UE被调度进行MU-MIMO传输，即，如果仅包含单个UE的候选被调度，则方法310返回到步骤311，并再次开始对下一个时隙评估候选。如果314至少一对UE被调度进行MU-MIMO传输，则方法310继续到步骤315。在步骤315中，基于SU-SINR和信道正交性来确定第一和第二功率调整值，并以信令将其传送到UE。优选地，根据3GPP规范将功率调整值转换成功率控制，并以信令传送到UE。

再者，参考图3以及前文描述的PFTF方案，给出本发明的另一个实施例，用于上行链路MU-MIMO传输的功率控制的备选方法320。

首先，在步骤321中，编制单个UE和UE对的候选列表。在下一个步骤322中，根据信道状况确定每个UE的SU-SINR。再者，对于每个候选对确定信道正交性。在后续步骤323中，基于SU-SINR和信道正交性来确定第一和第二功率调整值。再者，确定功率控制之后的MU-SINR，正如下文进一步描述的。然后，在后续步骤324中，基于SINR值，即单个UE候选的SU-SINR值和候选对的MU-SINR，对所有候选估算吞吐量，并选择最佳候选，即调度最佳候选进行传输。根据325调度的UE的传输模式，即SU或MU-MIMO，该方法返回到步骤321或继续到步骤326。

如果325没有UE被调度进行MU-MIMO传输，即，如果仅包含单个UE的候选被调度，则方法320返回到步骤321，并再次开始对下一个时隙评估候选。如果325至少一对UE被调度进行MU-MIMO传输，则方法320继续到步骤326。在步骤326中，以信令将功率调整值告知UE。优选地，根据3GPP规范将功率调整值转换成功率控制，并以信令传送到UE。

为了更详细地阐明本发明及其实施例，下文概述第一UE 111和eNode-b 111之间以及第二UE 112与eNode-B 110之间的MU-MIMO传输的数学模型。虽然此处推导的公式应用于基于最小均方差（MMSE）的接收器，但是对于其他接收器概念可以容易地推导出对应的公式。但是，本发明不局限于基于MMSE的接收器。

首先，对于MU-MIMO传输推导SINR的对应于每个UE的表达式，即，MU-SINR。分别将第一无线电信道113和第二无线电信道114的信道向量定义为h _t(k)和h ₂(k)，可以将组合的MU-MIMO信道的信道向量书写为

(1)，

其中k是子载波索引。在其余部分中，假定H(k)中包含发射信噪比。

第一113无线电信道MU-SINR 和第二无线电信道144的MU-SINR 可以由第一UE 111和第二UE 112处的解码的信号μ₁(k)和μ₂(k)的如下表达式来推导，

(2)，

在某种代数演算之后，可以将其书写为

(3)。

第一无线电信道113的MU-SINR可以表示为

(4)，

其中在所有N个子载波上扩大求和。在公式（4）中，小区间干扰作为白噪声处理，这是合理的近似，因为在小区内干扰占优的高SINR区域中典型地使用MU-MIMO。

使用公式（3），可以将第一无线电信道113的MU-SINR，公式（4）书写为

(5)。

现在，可以通过将和代入公式（5）来计算根据本发明实施例的功率控制之后的第一UE 111的MU-SINR ，即

(6)。

注意α ₁和α ₂定义为是线性功率调整值，即，功率控制之后将第一UE 111的传输功率P ₁调整为α ₁ P ₁，以及对于第二UE 112，对应地将其传输功率进行调整。

为了简化公式（6），进行近似处理，首先对于SU-SIMO的较简单情形进行推导，对此可以将对应每个UE的SINR表示为：

(7)，

其中h(k)是信道向量，以及N是子载波的数量。将功率调整值α纳入考虑，即代入，得到

(8)

可以通过如下将其近似处理

(9)。

在公式（9）中，假定通过对分母进行近似处理对公式（9）的比值仅有可忽略不计的影响，其主要由两个分子和1来表达。

将与SU-SIMO情况，公式（9）相同的近似处理应用于公式（6），可以将功率控制之后第一UE 111的MU-SINR，公式（6）计算为

(10)，

其中使用了每个子载波值的如下定义：

（11a），

（11b）以及

（11c），以及

(12)。

可以将公式（10）重新排列为

(13)。

使用如下定义表示第一SU-SINR的每个UE值，第二SU-SINR的每个UE值以及信道正交性，在其每个子载波的项中，等效为S ₁(k)、S ₂(k)和(k)，公式（11a-c）和公式（12），分别为

(14a)，

(14b)，以及

(14c)，

公式（13）可以重新书写为

(15)。

一般来说，、和分别是在分配给特定UE的所有子载波k上取均值的S ₁(k)、S ₂(k)和(k)的函数。将每个子载波值变换成每个UE值的具体形式可以取决于具体实现。因此，本文给出的变换仅是一个示例，并且本发明不限于将每个子载波值变换成每个UE值的此特定方式。

公式（15）是用于计算功率控制之后第一UE 111的MU-SINR的表达式。可以对功率控制之后第二UE 112的MU-SINR推导对应的表达式。

(16)。

使用公式（15）和（16），可以根据本发明实施例确定第一和第二功率调整值α ₁和α ₂，正如下文阐明的。再者，可以使用公式（15）和公式（16）来计算功率控制之后的UE的MU-SINR和。

可选地，可以在调度过程期间将这些值纳入考虑，正如参考图3所描述的。

根据本发明的实施例，基于协同调度的UE的MU-SINR目标联合地确定第一和第二功率调整值。更确切地来说，可以将第一UE 111的第一MU-SINR目标表示为。对应地，可以将第二UE 112的第二MU-SINR目标表示为。使用和，可以依据UE的相应SU-SINR，即切换到MU-MIMO传输模式之前的SINR表示第一和第二MU-SINR目标。可以根据不同准则来设置目标。例如，可以将第一和第二MU-SINR目标设为将UE的相应SINR保持为与SU传输模式下一样，即 = 1和 = 1。以此方式，可以避免QoS波动。作为备选，例如，可以较之SU-SINR值降低第一和第二MU-SINR目标，以便减少有害的小区间干扰，即 < 1和 <1。

推导α1和α2的公式的问题相当于设置功率调整之后的UE的MU-SINR的目标值，即和（公式（15）和公式（16）））：

(17)，

可以将其重新排列为

(18)。

代入和以及组合所得到的公式，得到

(19)。

公式（19）是一个变量的二次公式，可以解该公式以得到第一功率调整值的公式，

(20a)，连同

(20b)，

(20c)，以及

(20d)，

以及第二功率调整值，

(21a)，以及

(21b)，

(21c)，以及

(21d)。

使用公式（20a-d）和公式（21a-d），如果和表示的MU-SINR目标是已知的，则可以容易地计算第一和第二功率调整值。所需的唯一输入是第一和第二无线电信道和的每个UE SU-SINR值以及每个UE的信道正交性，正如公式（14a-c）所定义的。这些值可以基于瞬时无线电信道状况来确定，正如前文描述的。

在下文中，给出用于联合地确定第一和第二功率调整值的本发明的另一个实施例。更确切地来说，确定第一和第二功率调整值以便将一对UE的传输总速率最大化，即，将第一无线电信道上和第二无线电信道上的传输速率之和最大化，同时维持功率预算约束K。从系统视角来看，这是优化MU-MIMO传输性能的一种方式。使用功率预算约束避免增加小区间干扰。

为此，联合地确定α₁和α₂相当于解如下方程

(22)

其中将总吞吐量建模为两个因子的积，一个对应于每个UE，其中每个因子具有式(1 + SINR)，其对应于香农容量表达式。K是用于约束UE的发射功率以便限制小区间干扰的常量，并且定义为

(23)。

实践中，功率约束得到发送到UE的功率控制调整的总和消失。换言之，如果第一UE将其发射功率增加某个量，则第二UE按相同的量降低其发射功率。

使用公式（15）和（16），可以将公式（22）书写为

(24)。

可以通过代入来解公式（24），得到

(25)，

这等于

。

后者等效于

(27)。

由此，在如下条件下，将总吞吐量最大化，同时维持功率约束

(28)，

使用公式（23），得到

和 (29)。

使用公式（29），可以使用功率预算约束K以及第一和第二UE的每个UE SU-SINR 和作为输入来容易地计算第一和第二功率调整值。可以将功率预算约束K选择为将小区间约束保持为与SU传输模式中一样（K=1），选择为减小干扰（K < 1）或选择为增加总吞吐量（K > 1）。

下文中，参考图4，描述根据本发明实施例的eNode-B。注意，图4仅图示描述本发明所需的那些部分，而为了简明，将其他部分省略。

典型地，eNode-B包括多个天线、传送器和接收器、用于数据处理的电路或处理部件以及用于将eNode-B与其他eNode-B或核心网络互连的接口。用于数据处理的电路或处理部件布置成用于实现LTE协议栈，如图4所示的协议栈400。

图4图示能够支持从一对协同调度的UE的上行链路MU-MIMO传输的eNode-B的协议栈400，正如参考图1描述的。协议栈400具有与参考图2描述的协议栈200共有的某些特征。更确切地来说，协议栈400包括物理层401和MAC层402。物理层401包括信道状况估算单元411，信道状况估算单元412基于从SRS或DMRS确定的瞬时信道状况信息421，估算SU-SINR信息423，并将该信息423以信令传送到MAC层402中包含的调度器212。物理层401还包括功率控制单元414，功率控制单元414用于通过向参与eNode-B的通信的UE以信令传送控制信息426来控制此类UE的传输功率。

协议栈400不同于协议栈200之处在于，信道状况估算单元411还布置成用于根据瞬时信道状况信息421估算信道正交性，并将估算的信道正交性以信令传送424到调度器412。

协议栈400还包括多用户功率控制（MUPC）单元413，多用户功率控制（MUPC）单元413在图4中图示为与调度器412布置在一起。MUPC单元413布置成，如果至少一对UE被调度用于上行链路MU-MIMO传输，则估算每个协同调度的UE的MU-SINR，即用于调整协同调度的UE的传输功率的MU-SINR，正如前文描述的。具体来说，MUPC单元413布置成基于第一和第二SU-SINR和信道正交性来联合地确定第一和第二功率调整值。例如，MUPC单元413可以布置成用于在协同调度的UE的MU-SINR目标已知的情况下，使用公式（20a-d）和（21a-d）计算第一和第二功率调整值。可以根据不同准则来设置MU-SINR目标，正如前文论述的。作为备选，MUPC单元413可以布置成用于在功率预算约束K已知的情况下，使用公式（29）计算第一和第二功率调整值。可以将功率预算约束K选择为将小区间约束保持为与SU传输模式中一样（K=1），选择为减小干扰（K < 1）或选择为增加总吞吐量（K > 1）。

MUPC单元413还布置成用于将功率控制信息425以信令传送到功率控制单元414，功率控制单元414进而通过以信令传送功率控制命令426来控制协同调度的UE的传输功率。具体来说，第一和第二功率调整值是线性值，根据3GPP规范将其转换成功率控制，并以信令传送到被调度进行MU-MIMO传输的UE。因为LTE中的功率控制命令定义为2位命令，这些2位命令可以表示代表{-1, 0, 1, 3}dB的功率调整的四个离散值的任何一个，所以α ₁和α ₂应该被相应地量化。

调度器412布置成用于将调度块（如参考图1描述的）分配给参与eNode-B 110通信的UE。如果处于SU传输模式中，调度基于如下信息来执行：从SINR估算单元411接收的SU-SINR信息423，连同其他信息，例如待传送的数据的量，待传送的数据的类型、QoS需求、优先级等。当处于MU-MIMO模式中时，调度基于如下信息来执行：从MUPC单元413接收的MU-SINR信息，连同其他信息，例如待传送的数据的量，待传送的数据的类型、QoS需求、优先级等。是否调度一对UE进行MU-MIMO传输的决定由调度器412作出。

本领域技术人员认识到本发明绝对不局限于上文描述的实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。例如，MUPC单元可以布置在LTE协议栈的物理层中。

总之，提供一种用于一对移动终端与无线电基站之间的MU-MIMO传输的功率控制的方法。该方法包括确定移动终端与无线电基站之间的无线电信道的SINR，确定无线电信道之间的信道正交性，以及基于SINR和信道正交性联合地确定移动终端的功率调整值。本发明所利用的理念是，可以通过优化协同调度的移动终端的传输功率来改善MU-MIMO传输得到的系统增益。例如，可以将功率调整值确定为达到某些SINR目标。作为备选，可以将功率调整值确定为使得吞吐量最大化同时维持功率预算约束。再者，提供一种用于MU-MIMO传输的无线电基站。

Claims

1.一种用于一对移动终端与无线电基站（110）之间的上行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）无线传输的功率控制的方法（310、320），所述一对移动终端包括第一移动终端（111）和第二移动终端（112），所述方法包括：

确定（312、322）所述第一移动终端与所述无线电基站之间的第一无线电信道（113）的第一单用户信号干扰噪声比SU-SINR，，

确定（312、322）所述第二移动终端与所述无线电基站之间的第二无线电信道（114）的第二SU-SINR，，

确定（312、322）所述第一无线电信道与所述第二无线电信道之间的信道正交性，以及

基于所述第一SU-SINR、所述第二SU-SINR和所述信道正交性来联合地确定（315、323）所述第一移动终端的第一功率调整值α₁和所述第二移动终端的第二功率调整值α₂。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一功率调整值和所述第二功率调整值是基于所述第一无线电信道的第一MU-SINR目标以及所述第二无线电信道的第二MU-SINR目标确定的。

3.如权利要求2所述的方法，其中

，其中

，以及

，其中，

。

4.如权利要求1所述的方法，其中基于功率预算约束K同时将所述一对移动终端的传输总速率最大化来确定所述第一功率调整值和所述第二功率调整值。

5.如权利要求4所述的方法，其中和。

6.如权利要求1所述的方法，其中基于所述第一无线电信道和所述第二无线电信道的瞬时状况来确定所述第一SU-SINR、所述第二SU-SINR和所述信道正交性。

7.如权利要求1所述的方法（320），还包括：基于所述第一SU-SINR、所述第二SU-SINR、所述信道正交性、所述第一功率调整值和所述第二功率调整值、来确定（323）所述第一无线电信道的第一MU-SINR，和所述第二无线电信道的第二MU-SINR，，以及

基于所述第一MU-SINR和所述第二MU-SINR，评估（324）是否要调度所述一对移动终端以进行MU-MIMO传输。

8.一种布置用于一对移动终端与无线电基站之间的上行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）无线传输的无线电基站（110；400），所述一对移动终端包括第一移动终端（111）和第二移动终端（112），所述无线电基站包括：

信道状况估算单元（411），其布置成用于：

确定所述第一移动终端与所述无线电基站之间的第一无线电信道（113）的第一单用户信号干扰噪声比SU-SINR，，

确定所述第二移动终端与所述无线电基站之间的第二无线电信道（114）的第二SU-SINR，，以及

确定所述第一无线电信道与所述第二无线电信道之间的信道正交性，以及

多用户功率控制MUPC单元（413），其布置成用于基于所述第一SU-SINR、所述第二SU-SINR和所述信道正交性来联合地确定所述第一移动终端的第一功率调整值α₁和所述第二移动终端的第二功率调整值α₂。

9.如权利要求8所述的无线电基站，其中所述MUPC单元布置成用于基于所述第一无线电信道的第一MU-SINR目标以及所述第二无线电信道的第二MU-SINR目标确定所述第一功率调整值和所述第二功率调整值。

10.如权利要求9所述的无线电基站，其中

，其中

，以及

，其中，

。

11.如权利要求8所述的无线电基站，其中所述MUPC单元布置成用于基于功率预算约束K同时将所述一对移动终端的传输总速率最大化来确定所述第一功率调整值和所述第二功率调整值。

12.如权利要求11所述的无线电基站，其中

和。

13.如权利要求8所述的无线电基站，其中所述信道状况估算单元布置成用于基于所述第一无线电信道和所述第二无线电信道的瞬时状况来确定所述第一SU-SINR、所述第二SU-SINR和所述信道正交性。

14.如权利要求8所述的无线电基站，其中所述信道状况估算单元（411）还布置成用于：

基于所述第一SU-SINR、所述第二SU-SINR、所述信道正交性、所述第一功率调整值和所述第二功率调整值，来确定所述第一无线电信道的第一MU-SINR，和所述第二无线电信道的第二MU-SINR，，

以及其中所述无线电基站还包括：

调度器（412），其布置成用于基于所述第一MU-SINR和所述第二MU-SINR，评估是否要调度所述一对移动终端以进行MU-MIMO传输。