CN104205663B - 用于干扰控制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

已经公开用于干扰控制的方法和装置。一种用于在无线通信系统中的基站的方法，包括：获得无线通信系统的系统设置；至少部分地基于系统设置来选择传输模式，其中，传输模式是干扰消除IC传输模式和波束成形BF传输模式中的一个；以及配置所选择的传输模式。通过在基站处在IC和BF之间动态地切换传输模式，总的系统吞吐量可以被最大化。此外，提出的切换机制可以适用于可能发生下行链路干扰的各种通信网络。

Description

用于干扰控制的方法和装置
技术领域
本发明的实施例一般地涉及通信系统，并且更具体地涉及用于无线通信系统的干扰控制的方法、装置、基站和计算机程序。
背景技术
该部分介绍了可以有助于促进更好地理解本发明的各方面。因此，该部分的陈述要从这个角度进行阅读并且将不被理解为承认现有技术中有什么或现有技术中没有什么。
以下定义了在说明书和附图中出现的缩写和术语。
3GPP 第三代合作伙伴计划
BF 波束成形
BS 基站
CSI 信道状态信息
D2D 设备对设备
DL 下行链路
eNB 增强型节点B、E-UTRAN中的基站
FDD 频分双工
IC 干扰消除
LTE 长期演进
RB 资源块
RS 参考信号
TDD 时分双工
UE 用户设备
UL 上行链路
设备对设备(D2D)通信策略作为当前蜂窝网络的底层已经吸引了相当大的注意力。其使得用户设备(UE)能够在没有蜂窝基站(BS)的帮助的情况下直接通过D2D链路来与附近的用户终端通信。D2D策略特别有利于服务对于高速本地数据传输的需求，并且还能够提高小区吞吐量以及通过重复使用蜂窝资源来增加频谱效率。
因为D2D链路重复使用蜂窝频率资源，所以在蜂窝和D2D链路之间存在信道间干扰(ICI)，并且有时ICI可能严重恶化整个系统性能。为了减轻ICI的负面影响，直接和直观的方式是针对蜂窝和D2D链路使用正交资源分配，例如LTE的资源块(RB)指配。已经被报告称，当D2D发射机和蜂窝BS的功率在它们不彼此干扰时被最大化，则实现通过正交资源分配的最佳性能。
然而，正交资源分配方案没有完全实现频率重复使用增益，并且因此降低了频谱效率。为了性能的提高，最近研究了非正交的频率重复使用策略。对于该情况，一个关键的问题是适当地协调存在的干扰，以在宏蜂窝和D2D通信同时重复使用相同的频率和时间资源时保证可靠的宏蜂窝和D2D通信。
为了减轻对D2D链路的蜂窝干扰，在基站处的干扰消除(IC)预编码可以是很好的候选。在″Interference-avoiding [Mu][Gamma][Mu][Omicron]schemes for device-to-device radio underlaying cellular networks，″P.Janis，V.Koivunen，C.B.Ribeiro，K.Doppler，and K.Hug1，IEEE 2 International Symp.On Personal，Indoor and Mobileradio Commun.(PIMRC)，2009年12月，pp.2385-2389中，提出了一种在存在D2D链路时用于蜂窝DL传输的新颖的干扰消除(IC)预编码器方案。然而，该IC方案以减少蜂窝用户的信号功率为代价，并且由此降低了其可实现速率。此外，所提出的IC方案忽略了路径损耗影响作用和有限反馈的影响。
相反，基站处的特征波束成形(BF)方案能够增加蜂窝用户的信号强度，同时引起对D2D接收机更严重的干扰。
发明内容
为了更好地解决上述考虑中的一个或多个，需要提出用于在基站处在IC/BF之间进行切换的自适应传输方案，以最大化在发生下行链路干扰的无线通信系统中，特别是在包含蜂窝和D2D通信两者的系统中的总系统吞吐量。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于在无线通信系统中的基站BS的方法。该方法包括：获得无线通信系统的系统设置；至少部分地基于系统设置来选择传输模式，其中，传输模式是干扰消除IC传输模式和波束成形BF传输模式中的一个；以及配置被选择的该传输模式。
在无线通信系统中，BS经由蜂窝链路与蜂窝用户设备UE通信，并且设备对设备D2D传输UE经由D2D链路与D2D接收UE通信。
在一些实施例中，系统设置可以包括下述中的至少一个或多个：BS处的传输功率和D2D传输UE处的传输功率；BS处的天线的数目；以及D2D接收UE和蜂窝UE的路径损耗信息。
在一些实施例中，获得系统设置进一步包括：向蜂窝UE和D2D接收UE通知D2D传输UE的参考信号信息；以及接收从蜂窝UE和D2D接收UE反馈的路径损耗信息。
在一个实施例中，系统设置进一步包括信道状态信息的反馈大小。
在一些实施例中，选择传输模式进一步包括：基于系统设置来选择使可实现的信道容量最大化的传输模式。
在一个实施例中，配置被选择的该传输模式包括：广播导频符号，接收下行链路信道状态信息反馈；以及基于下行链路信道状态信息反馈来执行对被选择的该传输模式的预编码。
在另一实施例中，配置被选择的该传输模式包括：估计上行链路信道状态信息；根据上行链路信道状态信息得出下行链路信道状态信息；以及基于下行链路信道状态信息来执行对被选择的该传输模式的预编码。
在一些实施例中，选择传输模式进一步包括：获得下行链路信道状态信息；至少部分地基于下行链路信道状态和系统设置来计算针对IC传输模式和BF传输模式二者的可实现的信道容量；以及选择使可实现的速率最大化的传输模式。
在一些实施例中，获得下行链路信道状态信息进一步包括：估计上行链路信道状态信息；以及根据上行链路信道状态信息得出下行链路信道状态信息。
在一些实施例中，配置被选择的该传输模式包括：基于下行链路信道状态信息来执行对北选择的该传输模式的预编码。
在本发明的第二方面中，提供了一种装置，用于实施本发明的第一方面的方法的各种实施例。用于无线通信系统中的基站BS的装置可以包括：获得单元，被配置为获得无线通信系统的系统设置；选择单元，被配置为至少部分地基于系统设置来选择传输模式，其中传输模式是干扰消除IC传输模式和波束成形BF传输模式中的一个；以及配置单元，被配置为配置被选择的该传输模式。
在本发明的第三方面中，提供了一种用于无线通信系统中的基站BS的装置，其包括用于实现本发明的第一方面的方法的每个步骤的部件。
在本发明的第四方面中，提供了一种用于无线通信系统中的基站BS的装置，其包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。存储器和计算机程序代码被配置为使得处理器执行本发明的第一方面的方法的实施例。
在本发明的第五方面中，提供了一种计算机程序产品，其包括具有存储在其上的计算机可读程序代码部分的至少一个计算机可读存储介质。计算机可读程序代码部分包括用于执行本发明的第一方面的方法的实施例的程序代码指令。
在本说明书中描述的主题的具体实施例可以被实施，以实现以下一个或多个优点。
利用在本说明书中描述的技术的具体实施例，通过在基站处在IC和BF之间动态切换传输模式，总的系统吞吐量可以被最大化。给出不同的系统设置下的IC/BF的操作区域，并且基于此，IC和BF预编码策略中的最优的一个被用来最大化系统吞吐量。此外，所提出的切换方案可以被应用于可能发生下行链路干扰的各种通信网络，包括但不限于具有或不具有D2D通信的蜂窝系统(例如，FDD系统或TDD系统)。
当结合附图理解阅读，根据以下对具体实施例的描述，还将理解本发明的实施例的其他特征和优点，附图通过示例的方式图示了本发明的实施例的原理。
附图说明
本发明的各种实施例的以上和其他方面、特征和优点将例如根据以下具体实施方式和附图变得更加显而易见，在附图中：
图1图示了其中可以实施本发明的实施例的示例性场景；
图2图示了在理想CSI情况下的针对BF和IC预编码策略的数值结果和理论分析结果；
图3图示了在有限反馈CSI情况下的针对BF和IC预编码策略的数值结果和理论分析结果；
图4图示了在不同系统设置下的BF和IC预编码策略的操作区域；
图5图示了根据本发明的实施例的方法500的示例性流程图；
图6图示了根据本发明的第一实施例的方法600的示例性流程图；
图7图示了根据本发明的第二实施例的方法700的示例性流程图；
图8图示了根据本发明的第三实施例的方法800的示例性流程图；
图9图示了在理想CSI情况下的针对BF情况、IC情况以及根据本发明的第三实施例提出的切换机制的模拟结果。
图10是可以被配置为实践本发明的示例性实施例的装置1000的示意性框图；以及
图11图示了适用于在实践本发明的示例性实施例中使用的BS1100的简化框图。
在各个附图中的相同附图标记和指定指示类似的元素。
具体实施方式
以下，将参考说明性实施例来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出所有这些实施例仅为了使本领域技术人员更好地理解并且进一步实践本发明，而不为限制本发明的范围。例如，被图示或描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实施的全部特征。当然会理解，在任何这样的实际实施例的开发中，应当做出许多特定于实施的决定，以实现开发者的具体目标，诸如符合与系统相关和业务相关的约束，这将根据实施而改变。此外，将会理解，这样的开发努力可能是复杂和费时的，然而只是受益于本公开的本领域技术人员所进行的日常工作。
现在将参考附图来描述所公开的主题。仅出于说明的目的，在附图中示意性地描绘了各种结构、系统和设备，从而不使本说明书与本领域技术人员公知的细节相混淆。尽管如此，附图被包括进来以描述和解释所公开的主题的说明性实例。本文所使用的词语和短语应当被理解和解释为具有符合相关领域技术人员对那些词语和短语的理解的含义。本文对术语或短语的一致性使用不旨在暗示术语或短语的特殊定义，即与本领域技术人员理解的普通和常规的含义不同的定义。在词语或短语被旨在具有特殊含义、即除了本领域技术人员所理解的含义之外的含义的方面来说，这种特殊定义将在说明书中以定义方式来明确地阐述，该定义方式直接并且明确提供对该术语或短语的特殊定义。
无线通信系统包括设备的网络，用于提供对支持无线的设备的无线连接，支持无线的设备包括移动单元、智能电话、平板设备、膝上型计算机、台式计算机和其他类型的用户设备。网络接入设备包括基站、基站路由器、接入点、e节点B(eNB)等。无线通信系统内的实体通常符合促进通过空中接口进行通信的标准和/或协议。例如，当前正被开发的无线通信系统，该无线通信系统根据由第三代合作伙伴计划(3GPP、3GPP2)定义的长期演进(LTE)标准和/或协议进行操作。LTE-高级标准支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)二者。
如上所述，用于在基站处在IC/BF之间进行切换的自适应传输方案需要被提出，以使可能发生下行链路干扰的无线通信系统中的总系统吞吐量最大化。
为了确定适当的传输模式，可以得出针对IC和BF传输模式(即，预编码策略)二者的闭式表达，其提供各种系统设置对系统的吞吐量性能的影响的了解。
为了执行IC或BF预编码，在基站处需要下行链路信道知识。完全的发射机处信道状态信息(CSIT)，即，理想CSIT，可以使得蜂窝基站能够做出关于资源共享模式的最好决定。在TDD系统中，这样的条件可以由于信道互易性而得到满足。然而，在FDD系统中，具有信道状态信息(CSI)量化的有限反馈将是常见的解决方案。
因此，得出了在最优和量化的CSI反馈情况下的IC和BF预编码策略二者的闭式的表达。根据这些表达，可以给出在不同系统设置下的IC和BF的操作区域，并且因此，可以实施传输模式的切换以基于此来使系统吞吐量最大化。
在下文中，将参考附图来描述本发明的各种实施例的细节。
图1图示了其中可以实施本发明的实施例的示例性场景。描绘了在蜂窝网络之下的D2D通信系统。
如图1所示，存在M天线的BS 110、以及分别被称为UE0 120、UE1 121和UE2 122的3个单天线远程用户设备。UE0 120是由BS 110服务的宏蜂窝用户。如图1所示，BS 110经由蜂窝网络130与蜂窝UE0 120进行通信。在BS 100服务小区内的UE1 121和UE2 122构成经由直接通信的D2D链路。如图1所示，D2D传输UE2 122经由D2D链路140与D2D接收UE1 121进行通信。
在下行链路阶段期间，BS 110例如经由蜂窝链路130向UE0 120传输符号，并其同时UE2 122例如经由D2D链路140向UE1 121发送符号。从BS 110到UE0 120的宏链路130以及从UE2 122到UE1 121的D2D链路140在宏BS 110的集中控制下共享相同的蜂窝资源。因此，来自BS 110的下行链路信号可能与UE1 121处的D2D信号的接收发生干扰，如信号信道150所指示。同时，来自UE2 122的D2D信号可能与在UE0 120处的蜂窝下行链路信号的接收发生干扰，如信号信道160所指示。
以下，基于以上描述的示例性场景，将得出在理想CSIT和量化信道知识条件下针对IC和BF策略二者的闭式的吞吐量表达。对于蜂窝BS 110和D2D传输UE2 122，传输功率由分别受到PB和P2的约束。注意，小写粗体字母表示向量，并且E[·]是期望算子。|·|返回标量的绝对值，并且||·||给出了向量的范数。C表示复数空间，并且Pr(·)给出了事件的概率。
通过假设分别针对UE0 120和UE2 122的归一化的符号s0和s2，即在蜂窝用户UE0 120处接收到的符号是：
其中hB0∈CM×1和h20∈C1×1分别表示宏链路BS-UE0 130和UE2-UE0干扰链路160，其中其项被建模为独立同分布(i.i.d)的零均值和单位方差复数高斯变量。注意，w是BS 110处的预编码向量，而在UE2 122侧不需要预编码运算，因为D2D传输UE2 122仅具有单个天线。路径损耗影响通过定义而被特征化，其中D0是参考距离，并且Dij是被特征化的链路的长度。注意，下标是从集合{B，0，1，2}中选择的，其中B表示BS 110，并且其他整数表示相应的UE终端120-122。参数η可以通过实际测量来确定，并且η的典型值是4。n0建模UE0 120处经历的具有零均值的归一化的加性高斯噪声，即n0～CN(0，1)。在相同的传输时间持续时间，在D2D用户UE1 121处接收到的符号是：
其中所有的参数和变量共享与(1)中的类似定义。
根据(1)和(2)，在UE0 120和UE1 121处接收到的信号与噪声加干扰比(SINR)分别由下式给出：
并且
因此，整个系统的可实现的信道容量可以被表达为：
然后，总容量的将通过得出闭式的表达而被特征化，其中w由在不同CSIT情况下的IC和BF预编码策略来选取，其中w是预编码向量。
在推导中，将使用以下两个引理。
引理1：对于两个随机变量以及正常数a和b，可以有
引理2：对于随机变量和正常数δ，可以有
其中是第一阶的指数积分函数。
首先，假设理想CSIT在BS 110处可用于计算根据BF或IC的w。
A.理想CSI情况下的波束成形(BF)情况
当利用BF策略时，基站110的目的在于服务器蜂窝用户UE0 120，而不进行对D2D接收UE1 121的干扰消除。因此，根据经由接收功率最大化的BF准则，预编码向量w应当与信道本身相同的方向对准。这给出
w＝hB0/||hB0|| (8)
然后，理想CSIT情况下的BF策略的吞吐量可以被直接获得如下
其中，R1(·，·，·)从引理1中给出的(6)得出。
B.理想CSI情况下的干扰消除(IC)情况
当采用IC策略时，通过使对D2D接收UE1 121的干扰为零、同时使项最大化来选取传输权重向量w，其中在hB0在hB1的零空间上的投影的方向上选取w。基于此，具有理想CSIT的IC策略的系统吞吐量可以被得出为：
其中R1(·，·，·)和R2(·)分别从(6)和(7)得到。
图2图示了理想CSI情况下的针对BF和IC预编码策略的数值结果和理论分析结果。在图2的绘图中，水平轴表示BS处的SNR(dB)，并且垂直轴表示总容量(bps/Hz)。其他参数如下：M＝2，P2＝PB/20，D0＝100m，DB0＝100m，DB1＝300m，D21＝40m，D20＝250m，αB0＝(D0/DB0)η，并且η＝1.2。
如图2所示，理论分析结果与数值结果较好地一致。随着BS处的SNR的增加，即，传输功率，IC预编码策略优于BF预编码策略。
然后，考虑其中BS 110通过来自蜂窝UE0 120和D2D用户UE1 121的有限反馈(LF)得到下行链路信道知识的场景。
C.量化CSI情况下的波束成形(BF)情况
这里，仅具有BS处的量化CSI的情况下，假设BS将其量化CSI反馈作为波束成形向量w。信道hB的归一化版本可以被分解为：
其中，s是的零空间中的各向同性向量。随机向量Z表示量化误差，并且遵循其中M是发射天线的数目，并且B是反馈大小。
然后，具有有限反馈的BF策略的系统吞吐量可以被得出为：
其中，R1(·，·，·)从(6)得到。
D.量化CSI情况下的干扰消除(IC)情况
当在量化CSI反馈情况下执行IC策略时，在量化宏链路CSI在量化D2D链路CSI的零空间上的投影向量的方向上选取预编码向量w。与理想CSIT情况不同，难以获得UE0120处的SINR的确切分布。因此，为了使问题易于处理，借助于某种近似，该近似将被数值结果显示为实用并且准确。
然后，有限反馈情况下的IC策略的系统吞吐量可以被得出为：
其中，R1(·，·，·)如引理1中定义，，ε共享与在有限反馈CSI情况下的BF情况中类似的定义。
图3图示了在量化CSI情况下的BF和IC预编码策略的数值结果和理论分析结果。在图3的绘图中，水平轴表示BS处的SNR(dB)，并且垂直轴表示总容量(bps/Hz)。其他参数如下：M＝4，B＝14比特，P2＝PB/20，D0＝100m，DB0＝100m，DB1＝300m，D21＝40m，D20＝250m，αB0＝(D0/DB0)η，并且η＝1.2。
如图3所示，理论分析结果与数值结果较好地一致。随着BS处的SNR的增加，即，传输功率，IC预编码策略优于BF预编码策略。与图2中的绘图相比，可以看到由于CSI的有限反馈而导致的影响，即，随着BS处的SNR的增加，BF预编码策略的总容量缓慢增加并且趋向于平坦，但是在图2中，BF预编码的总容量相对于BS处的SNR几乎线性增加。
从图2和图3可以观察到，在低SIR区域，BF策略由于其将可用功率对准方向来增加蜂窝信号强度的能力而优于IC策略。然而，在中到高SNR时，IC策略是优选的，因为IC策略可以减轻对D2D接收机的主要劣化影响，即大量蜂窝干扰。
该观察促使发明人在BF和IC策略之间自适应地切换，以最大化整个系统吞吐量。假设策略集合S＝{BF，IC}，可以根据以下来设计BF/IC切换：
其中，Rs分别从用于量化CSI情况下的BF和IC策略的(12)和(13)得到。注意，对于理想CSIT情况，切换准则值Rs分别从用于BF和IC的(9)和(10)得到。
如在吞吐量表达中所指示的，BF对IC策略的优势根据系统设置而变化，系统设置包括系统传输功率、BS处的天线数目、蜂窝BS和D2D用户之间的距离的关系，换言之，路径损耗，和可选的反馈大小。
图4图示了两个不同系统设置下的、BF和IC策略关于系统传输功率以及BS-UE1和BS-UE0链路的距离比率的的操作区域。在图4的图中，水平轴表示BS-UE1和BS-UE0链路的距离的比率，并且垂直轴表示BS处的SNR。曲线410表示一个系统设置M＝2，B＝8比特，并且P2＝PB/20。曲线420表示另一系统设置M＝4，B＝14比特，并且P2＝PB/20。曲线410/420上方是IC区域，并且曲线410/420下方是BF区域
图4中的操作区域直观地满足当D2D接收机UE1比蜂窝用户UE0离BS更远时，并且也在当传输功率高时，BF方案得到被选取的更高的可能性。这是由于上述BF充分利用可用功率来增加其自己的信号强度的能力而导致的。
因此，根据在特定系统设置下的BF和IC策略二者的操作区域，提出了在BF和IC预编码之间进行切换的自适应传输策略，以实现最大系统吞吐量。
在以下描述中，将关于附图中图示的示例性实施例来具体描述所提出的切换机制。将在包含蜂窝通信和D2D通信的无线通信系统，例如图1中所示的场景的上下文中来讨论示例性实施例。然而，本领域技术人员可以理解，所提出的切换机制可以应用于可能发生下行链路干扰的其他无线通信系统中，并且那些系统中BF/IC的操作区域可以类似地得到。
图5图示了根据本发明的实施例的方法500的示例性流程图。方法500可以对于服务小区的基站例如BS 110来执行。本领域技术人员可以理解的是，方法500可以由基站中的实体、或者其他网络元件中的实体来执行或者由分布在各种网络元件当中的多个实体来执行，诸如基站、无线电网络控制器(RNC)、媒体网关(MGW)等。
如图5所示，方法500可以在步骤S501处开始，并前进到步骤S502。在步骤S502，可以获得无线通信系统的系统设置。
如关于那些表达的推导所讨论的，系统设置可以包括BS 110处的传输功率以及D2D传输UE2 122处的传输功率；BS 110处的天线的数目；以及D2D接收UE1 121和蜂窝UE0120的路径损耗信息。可选地，系统设置可以进一步包括CSI的反馈大小。
通常，BS 110处和D2D传输UE2 122处的传输功率以及BS 110处的天线的数目可以是固定的或预先已知的。为了获得D2D接收UE1 121和蜂窝UE0 120的路径损耗信息，可以执行以下步骤。
在建立蜂窝链路130和D2D链路之后，蜂窝UE0 120和D2D接收UE1 121二者估计其经历的路径损耗，并且然后将该信息反馈回BS。对于UE2-UE1和UE2-UE0链路的路径损耗信息，BS 110向蜂窝UE0 120和D2D接收UE1 121通知D2D传输UE2 122的参考信号(RS)信息。然后，可以分别在UE0 120和UE1 121处估计UE2-UE1和UE2-UE0链路的路径损耗。然后，该信息由UE0 120和UE1 121反馈到BS 110。
然后，在步骤S503，至少部分地基于系统设置来选择传输模式，其中该传输模式是干扰消除IC传输模式和波束成形BF传输模式中的一个。该传输模式的选择的目的在于基于获得的系统设置来使可实现的信道容量最大化。
在一些实施例中，可以根据例如图4中所示的操作区域来执行该选择，图4说明了在特定系统设置下IC还是BF是优选的。
然后，在步骤S504，将配置被选择的该传输模式。具体地，用于所选择的传输模式的预编码向量w将被基于下行链路信道状态信息来计算。
最后，在步骤S505，蜂窝基站110和D2D传输UE2 122均可以利用所配置的传输模式来向其接收机发送数据流。注意，D2D传输UE2 122由于仅配备有单个天线而不需要预编码。
根据不同的系统配置，例如TDD或FDD系统，选择和配置步骤可能变化。在下文中，将给出关于不同的系统配置的具体描述。
图6图示了根据本发明的第一实施例的方法600的示例性流程图。方法600可以应用于FDD系统底层的D2D通信系统，这意味着可以通过有限反馈来获得下行链路CSI。因此，上述系统设置可以进一步包括下行链路CSI的反馈大小B。
如图6所示，方法600可以开始于步骤S601并且前进到步骤S602。在步骤S602处，无线通信系统的系统设置可以被获得。方法600的步骤S602与图5中所示的方法500的步骤S502几乎相同。不同之处在于，在步骤S602，下行链路CSI的反馈大小B也被获得，用于后续对传输模式的选择。通常，DL CSI的反馈大小B可以是固定的或预先已知的。
然后，在步骤S603，至少部分地基于系统设置来选择传输模式，其中，传输模式是IC传输模式和BF传输模式中的一个。对传输模式的选择的目的在于基于被获得的系统设置来使可实现的系统容量最大化。
具体地，如上所述，可以根据例如图4中所示的操作区域来执行选择，其示出了在特定系统设置下IC还是BF是优选的。
可以基于得出的不同系统设置下的系统吞吐量的表达(12)和(13)来绘制曲线410和420，该表达给出了分别对于量化CSI情况下的BF和IC策略的闭式的吞吐量表达。
在选择传输模式之后，被选择的传输模式将被配置。具体地，将基于下行链路CSI来确定预编码向量w。
如上所述，在FDD系统中，通过有限反馈来获得下行链路CSI。在如图6所示的实施例中，在步骤S604，BS 110可以在每个块的开始处广播导频符号。然后，在步骤S605，蜂窝UE0 120和D2D接收UE1 121可以根据在BS 110处也已知的预定码本来估计瞬时下行链路CSI和量化的DL CSI。在步骤606，将量化索引被发送回蜂窝BS 110，其被用于获得用于BS110的DL信道的知识。
然后，在步骤S607，蜂窝BS 110基于来自步骤S606的瞬时CSI反馈来执行相应的预编码。可以基于各种现有技术来执行预编码方法，并且因此这里省略其描述。
最后，在步骤S608，蜂窝BS 110和D2D传输UE2 122二者可以向其接收机发送数据流。还注意，D2D传输UE2 122由于其仅配备有单个天线而不需要预编码。
图7图示了根据本发明的第二实施例的方法700的示例性流程图。方法700可以应用于TDD系统底层的D2D通信系统，这意味着由于信道互易性而导致可以通过上行链路信道状态信息来获得下行链路CSI。换言之，这里不需要DL CSI反馈，并且可以在理想CSIT情况下比较BF和IC策略。因此，上述系统设置不包括下行链路CSI的反馈大小B。
如图7所示，方法700可以开始于步骤S701并且前进到步骤S702。在步骤S702，可以获得无线通信系统的系统设置。方法700的步骤S702与图5中所示的方法500的步骤S502相同。
然后，在步骤S703，传输模式被至少部分地基于系统设置来选择，其中，传输模式是IC传输模式和BF传输模式中的一个。对传输模式的选择的目的在于，基于所获得的系统设置来使可实现的系统容量最大化。
具体地，如上所述，选择可以根据操作区域来执行。在该实施例中，可以基于得到的在不同系统设置下的系统吞吐量的表达(9)和(10)来获得操作区域，这给出了分别用于理想CSI情况下的BF和IC策略的闭式的吞吐量表达。
而且，在选择传输模式之后，所选择的传输模式将被配置。具体地，将基于下行链路CSI来确定预编码向量w。
如上所述，在TDD系统中，通过上行链路CSI获得下行链路CSI。在如图7所示的实施例中，在步骤S704，BS 110可以在每个块的开始处估计上行链路信道状态信息。然后，在步骤S705，BS 110可以从UL CSI得出DL CSI。用于从UL CSI得出DL CSI的算法是本领域公知的，并且因此这里省略其描述。
然后，在步骤S706，蜂窝BS 110基于在步骤S705得出的DL CSI来执行相应的预编码。
最后，在步骤S707，蜂窝BS 110和D2D传输UE2 122二者可以向其接收机发送数据流。还注意，D2D传输UE2 122由于其仅配备有单个天线而不需要预编码。
在上述两个实施例中，在每个块处执行BF和IC预编码策略的切换。在第三实施例中，可以在每次传输时执行BF和IC的切换，即，BF和IC的选择可以基于瞬时信道条件。
图8图示了根据本发明的第三实施例的方法800的示例性流程图。如上所述，该实施例基于瞬时信道状态信息在每次传输时执行BF和IC的切换。BF和IC的选择需要发射机处的全信道状态信息，包括方向和幅度二者，即理想CSIT。因此，方法800可以应用于TDD系统底层的D2D通信系统，其中由于信道互易性可以通过上行链路信道状态信息来获得全下行链路CSI。
如图8所示，方法800可以开始于步骤S801，并且前进到步骤S802。在步骤S802，可以获得无线通信系统的系统设置。方法800的步骤S802与如图5中所示的方法500的步骤S502相同。
然后，可以获得瞬时下行链路CSI用于选择传输模式。具体地，在步骤S803，BS 110可以在每次传输的开始处估计BS-UE0和BS-UE1链路二者的上行链路信道状态信息。同时，D2D传输UE2 122可以估计UE2-UE1和UE2-UE0链路二者的UL CSI，并且这也可以用于得出DLCSI。
然后，在步骤S804，由于TDD系统中的信道互易性，BS 110可以从UL CSI得出DLCSI。同时，D2D传输UE2 122最优地向BS110馈送UE2-UE0和UE2-UE1链路的DL CSI，这将在下述步骤S805中的预编码策略切换中被使用。
已经获得了瞬时DL CSI，在步骤S805，BS 110可以至少部分地基于DL CSI和在步骤S802获得的系统设置现场计算针对BF和IC策略二者的可实现的信道容量。
该计算可以基于上述等式(5)。
对于BF情况，可以根据等式(8)来计算预编码向量w。对于IC情况，可以计算预编码向量w如下：
w＝w0/||w0||
然后，在步骤S806，BS 110比较且并选择最优传输模式，该最优传输模式按照将要在该传输中使用的预编码策略使可实现的信道容量最大化。
而且，在选择传输模式之后，在步骤S807，被选择的传输模式将被配置。具体地，蜂窝BS 110将使用在步骤S805处计算的预编码向量w以执行用于被选择的传输模式的相应的预编码。
最后，在步骤S808，蜂窝基站110和D2D传输UE2 122二者可以向其接收机发送数据流。还注意，D2D传输UE2 122由于其仅配备有单个天线而不需要预编码。
图9图示了在理想CSI情况下的BF情况、IC情况和根据本发明的第三实施例所提出的切换机制的仿真。在图9中的绘图中，水平轴表示BS处的SNR(dB)，并且垂直轴表示总容量(bps/Hz)。其他参数如下：M＝2，P2＝PB/20，D0＝100m，DB0＝100m，DB1＝300m，D21＝40m，D20＝250m，αB0＝(D0/DB0)η，并且η＝1.2。
如图9所示，第三实施例中实施的切换机制可以获得甚至比IC和BF策略二者更好的系统容量性能。这是因为所提出的切换机制在每次传输时被执行，而不是如在第一和第二实施例中那样在每个块处被执行。
图10是可以被配置为实践本发明的示例性实施例的装置1000的示意性框图。
如图10所示，装置1000可以包括获得单元1001、选择单元1002和配置单元1003。装置1000可以被包含在BS中，并且被配置为执行本发明的示例性实施例的方法。替代地，装置1000可以被包含在其他网络元件中，或者分布在各种网络元件当中，以便于执行本发明的示例性实施例的方法。
获得单元1001可以被配置为获得无线通信系统的系统设置。系统设置可以包括BS110处的传输功率以及D2D传输UE2 122处的传输功率；BS 110处的天线的数目；以及D2D接收UE1 121和蜂窝UE0 120的路径损耗信息。可选地，系统设置可以进一步包括CSI的反馈大小。
为了获得D2D接收UE1 121和蜂窝UE0 120的路径损耗信息，获得单元1001可以被配置为向蜂窝UE0 120和D2D接收UE1 121通知D2D传输UE2 122的参考信号信息；并且接收从蜂窝UE0 120和D2D接收UE1 121反馈的路径损耗信息。
选择单元1002可以被配置为至少部分地基于系统设置来选择传输模式，其中传输模式是IC传输模式和BF传输模式中的一个。对传输模式的选择的目的在于基于通过获得单元1001获得的系统设置来使可实现的信道容量最大化。
配置单元1003可以被配置为配置被选择的传输模式。具体地，用于被选择的传输模式的预编码向量w将被基于下行链路信道状态信息来计算。
根据不同的系统配置，例如TDD或FDD系统，获得单元1001、选择单元1002和配置单元1003可以被配置用于实施不同的实施例。
在例如其中采用FDD系统的第一实施例中，获得单元1001可以被配置为进一步获得DL CSI的反馈大小B。选择单元1002可以被配置为基于系统设置来选择使可实现的信道容量最大化的传输模式。可以根据量化CSI情况下分别用于BF和IC策略的等式(12)和(13)来计算可实现的信道容量。
然后，配置单元1003可以被配置为广播导频符号，接收下行链路信道状态信息反馈；并且基于下行链路信道状态信息反馈来执行对被选择的传输模式的预编码。
进而，BS 110和D2D传输UE2 122可以向其接收机发送数据流。
在例如采用TDD系统的第二实施例中，获得单元1001可以被配置为获得系统设置，诸如BS 110处的传输功率以及D2D传输UE2 122处的传输功率、BS 110处的天线的数目、以及D2D接收UE1 121和蜂窝UE0 120的路径损耗信息。
选择单元1002可以被配置为根据理想CSI情况下分别用于BF和IC策略的等式(9)和(10)来选择最优传输模式。
然后，配置单元1003可以被配置为估计上行链路信道状态信息；从上行链路信道状态信息得出下行链路信道状态信息；并且基于下行链路信道状态信息来执行用于被选择的传输模式的预编码。
进而，BS 110和D2D传输UE2 122可以向其接收机发送数据流。
在例如采用TDD系统的第三实施例中，获得单元1001可以被配置为获得系统设置，诸如BS 110处的传输功率以及D2D传输UE2 122处的传输功率、BS 110处的天线的数目、以及D2D接收UE1 121和蜂窝UE0 120的路径损耗信息。
选择单元1002可以被配置为根据瞬时DL CSI来选择最优传输模式。具体地，选择单元1002可以被配置为：获得下行链路信道状态信息；至少部分地基于下行链路信道状态信息和系统设置来计算针对IC传输模式和BF传输模式二者的可实现的信道容量；并且选择使可实现的信道容量最大化的传输模式。
获得DL CSI可以包括：估计上行链路信道状态信息；以及由于TDD系统中的信道互易性而从上行链路信道状态信息得出下行链路信道状态信息。
可以基于上述等式(5)来计算可获得的信道容量。对于BF情况和IC情况，预编码向量w的计算可以参考关于图8的讨论。
然后，配置单元1003可以被配置为基于下行链路信道状态信息来执行用于被选择的传输模式的预编码。具体地，如选择单元1002所计算的预编码向量w将被用于执行用于被选择的传输模式的相应的预编码。
进而，BS 110和D2D传输UE2 122可以向其接收机发送数据流。
图11图示了适用于在实践本发明的示例性实施例中使用的BS 1100的简化框图。
如图11所示，BS 1100包括数据处理器(DP)1101、耦合到DP 1101的存储器(MEM)1102、以及耦合到DP 1101的适当的RF发射机TX和接收机RX 1104。MEM 1102存储程序(PROG)1103。TX/RX 1104用于与UE的双向无线通信。注意，在本发明的实施例中，TX/RX1104具有至少两个天线以促进通信，尽管实际上，BS可以具有一个天线。例如，BS 1100可以经由数据路径被耦合到一个或多个外部网络或系统，诸如因特网。
PROG 1103被假设为包括程序指令，当由相关联的DP 1101执行时，该程序指令使得基站1100能够根据本发明的示例性实施例，如根据本文中所讨论的方法500、600、700或800来进行操作。
本发明的实施例可以由BS 1100的DP 1101执行的计算机软件、或者由硬件、或者由硬件和软件的组合来实施。
MEM 1102可以是适用于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何适当的数据存储技术来实施，作为非限制性示例，诸如基于半导体的存储器设备、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。尽管在BS 110中仅示出了一个MEM，但是在BS 1100中可以存在若干物理上不同的存储器单元。DP 1101可以具有适用于本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性示例可以包括通用计算机、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个或者多个。BS 1100可以具有多个处理器，诸如例如在时间上服从同步主处理器的时钟的特定于应用的集成电路芯片。
虽然以上描述已经描述了包含蜂窝和D2D通信二者的无线通信系统，并且对于该系统得出了系统吞吐量的闭式的表达，但是本领域的技术人员应当理解，所提出的切换机制可以应用于其中可能发生下行链路干扰的各种通信系统中。例如，当在邻居小区中使用相同的下行链路帧分配时，对边缘UE的下行链路干扰可能发生。而且，利用自适应修改，可以根据特定系统配置得出类似的闭式的表达。
以上已经参考方法、装置(即，系统)的框图和流程图图示描述了本发明的示例性实施例。可以理解，框图和流程图图示中的每个框以及框图和流程图图示中的框的组合分别可以通过包括计算机程序指令的各种手段来实现。这些计算机程序指令可以被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置以产生机器，使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令创建用于实施在一个或者多个流程图框中指定的功能的手段。
上述计算机程序指令可以是例如子例程和/或函数。本发明的一个实施例中的计算机程序产品包括至少一个计算机可读存储介质，其上存储有上述计算机程序指令。计算机可读存储介质可以是，例如，光致密盘、或者如RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)的电子存储器设备。
尽管本说明书包含许多具体的实施细节，但是这些不应被解释为对任何实施或者对可以要求保护的范围的限制，而是作为对可能特定于具体实施的具体实施例的特征的描述。在单独的实施例的上下文中在本说明书描述的特定特征还可以组合地在单个实施例中实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独的或以任何适当的子组合来实施。此外，虽然特征在上面可能被描述为以特定组合起作用，并且甚至初始地如此要求保护，但是要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中消除，并且要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变化。
还应当注意，给出上述实施例是用于描述而不是限制本发明，并且应当理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下采取修改和变化，如本领域技术人员容易理解的。这样的修改和变化被认为是在本发明和所附的权利要求的范围内。本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制该权利要求。动词“包括”及其变体的使用不排除除了权利要求中陈述的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件或步骤之前的不定冠词“一”或者“一个”不排除多个这样的元件或步骤的存在。

Claims (20)

1.一种用于在无线通信系统中的基站(BS)的方法，包括：
获得所述无线通信系统的系统设置；
至少部分地基于所述系统设置来选择传输模式，其中，所述传输模式是干扰消除(IC)传输模式和波束成形(BF)传输模式中的一个；以及
配置被选择的所述传输模式；
其中选择所述传输模式进一步包括：
获得下行链路信道状态信息；
至少部分地基于所述下行链路信道状态信息和所述系统设置来针对所述IC传输模式和所述BF传输模式二者计算可实现的信道容量；以及
选择使所述可实现的信道容量最大化的传输模式。
2.根据权利要求1所述的方法，在所述无线通信系统中，所述BS经由蜂窝链路与蜂窝用户设备(UE)通信，并且设备对设备(D2D)传输UE经由D2D链路与D2D接收UE通信。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述系统设置包括下述中的至少一个或多个：
所述BS处的传输功率和所述D2D传输UE处的传输功率；
所述BS处的天线的数目；以及
所述D2D接收UE和所述蜂窝UE的路径损耗信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中获得所述系统设置进一步包括：
向所述蜂窝UE和所述D2D接收UE通知所述D2D传输UE的参考信号信息；以及
接收从所述蜂窝UE和所述D2D接收UE反馈的所述路径损耗信息。
5.根据权利要求1-4中的任何一项所述的方法，其中所述系统设置进一步包括信道状态信息的反馈大小。
6.根据权利要求5所述的方法，其中选择所述传输模式进一步包括：
基于所述系统设置来选择使可实现的信道容量最大化的传输模式。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，配置被选择的所述传输模式包括：
广播导频符号；
接收下行链路信道状态信息反馈；以及
基于所述下行链路信道状态信息反馈来执行用于被选择的所述传输模式的预编码。
8.根据权利要求1-4中的任何一项所述的方法，其中配置被选择的所述传输模式包括：
估计上行链路信道状态信息；
根据所述上行链路信道状态信息得出下行链路信道状态信息；以及
基于所述下行链路信道状态信息来执行用于被选择的所述传输模式的预编码。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，获得下行链路信道状态信息进一步包括：
估计上行链路信道状态信息；以及
根据所述上行链路信道状态信息得出所述下行链路信道状态信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其中配置被选择的所述传输模式包括：
基于所述下行链路信道状态信息来执行用于被选择的所述传输模式的预编码。
11.一种用于无线通信系统中的基站(BS)的装置，包括：
获得单元，被配置为获得所述无线通信系统的系统设置；
选择单元，被配置为至少部分地基于所述系统设置来选择传输模式，其中，所述传输模式是干扰消除(IC)传输模式和波束成形(BF)传输模式中的一个；以及
配置单元，被配置为配置被选择的所述传输模式；
其中所述选择单元进一步被配置为：
获得下行链路信道状态信息；
至少部分地基于所述下行链路信道状态信息和所述系统设置来针对所述IC传输模式和所述BF传输模式二者计算可实现的信道容量；以及
选择使所述可实现的信道容量最大化的传输模式。
12.根据权利要求11所述的装置，在所述无线通信系统中，所述BS经由蜂窝链路与蜂窝用户设备(UE)通信，并且设备对设备(D2D)传输UE经由D2D链路与D2D接收UE通信。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述系统设置包括下述中的至少一个或多个：
所述BS处的传输功率和所述D2D传输UE处的传输功率；
所述BS处的天线的数目；以及
所述D2D接收UE和所述蜂窝UE的路径损耗信息。
14.根据权利要求13所述的装置法，其中所述获得单元进一步被配置为：
向所述蜂窝UE和所述D2D接收UE通知所述D2D传输UE的参考信号信息；以及
接收从所述蜂窝UE和所述D2D接收UE反馈的所述路径损耗信息。
15.根据权利要求11-14中的任何一项所述的装置，其中所述系统设置进一步包括信道状态信息的反馈大小。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述选择单元进一步被配置为：
基于所述系统设置来选择使可实现的信道容量最大化的传输模式。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述配置单元进一步被配置为：
广播导频符号；
接收下行链路信道状态信息反馈；以及
基于所述下行链路信道状态信息反馈来执行用于被选择的所述传输模式的预编码。
18.根据权利要求11-14中的任何一项所述的装置，其中，所述配置单元进一步被配置为：
估计上行链路信道状态信息；
根据所述上行链路信道状态信息得出下行链路的信道状态信息；以及
基于所述下行链路信道状态信息来执行用于被选择的所述传输模式的预编码。
19.根据权利要求11所述的装置，其中获得下行链路信道状态信息进一步包括：
估计上行链路信道状态信息；以及
根据所述上行链路信道状态信息来得出所述下行链路信道状态信息。
20.根据权利要求11所述的装置，其中所述配置单元进一步被配置为：
基于所述下行链路信道状态信息来执行用于被选择的所述传输模式的预编码。
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