CN104796182B - 支持网络范围的下行链路多入多出无线通信的架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及支持网络范围的下行链路多入多出无线通信的架构。本发明提供一种对从多个基站至至少一个移动单元的下行链路传输进行协调的方法。所述方法是在控制平面实体中实现的，并包括：在所述控制平面实体处，从所述多个基站中的每一个接收所述多个基站与一个或多个移动单元之间的多个无线通信信道的信道状态信息。所述方法还包括：在所述控制平面实体处，基于所述信道状态信息，确定从所述多个基站至移动单元的下行链路传输的传输格式。所述方法还包括：将所述传输格式提供给所述多个基站。

Description

支持网络范围的下行链路多入多出无线通信的架构

相关申请的交叉引用

本申请是国际申请号为PCT/US2009/004981、国际申请日为2009年09月03日、中国国家申请号为200980136609.9的发明专利申请的分案申请。

本申请与2007年7月16日递交的、名称为“AN ARCHITECTURE TO SUPPORTNETWORK-WIDE MULTIPLE-IN-MULTIPLE-OUT WIRELESS COMMUNICATION”的美国专利申请11/778,282以及2008年9月18日递交的、名称为“AN ARCHITECTURE TO SUPPORT NETWORK-WIDE MULTIPLE-IN-MULTIPLE-OUT WIRELESS COMMUNICATION OVER AN UPLINK”的美国专利申请12/233,150相关。

技术领域

本发明总体涉及通信系统，更具体地，涉及无线通信系统。

背景技术

无线通信系统中的基站向与基站相关联的地理区域或小区内的用户提供无线连接。在一些情况下，小区可以被划分为对向所选开放角且被不同天线所服务的扇区(如三个120°扇区或六个60°扇区)。基站与每个用户之间的无线通信链路典型地包括：一个或多个下行链路(DL)(或前向)信道，用于将信息从基站发送至移动单元；以及一个或多个上行链路(UL)(或反向)信道，用于将信息从移动单元发送至基站。当基站包括多根天线，以及可选地，用户终端包括多根天线时，可以采用多输入多输出(MIMO)技术。例如，包括多根天线的基站可以在相同频带上向小区/扇区中的相同用户或多个用户同时发送多个独立且不同的信号。MIMO技术能够与基站处可用的天线的数目大致成比例地提高无线通信系统的频谱效率。

传统的MIMO技术对与协调基站共址的多根天线的操作进行协调。例如，与基站(BS)相关联的多根天线典型地被配置为使得天线与基站距离小于大约10m。从基站发送至天线再通过空中接口在DL上发送至移动台(MS)的信号可以被相位对齐为使得可以在接收机(如移动台)处对这些信号进行相干合并。因此，来自多根天线的相干辐射的相长和/或相消的干扰可以用于放大沿所选方向的信号和/或使沿其他方向的信号为零。相干信号的处理还可以用于最小化多个发射机之间的相互干扰。在UL上，类似地，可以通过诸如MRC(最大比合并)、MMSE(最小均方误差)和MLSE(最大似然序列估计器)之类的公知算法来对从多根天线接收的信号进行合并，以最大化信号强度、最大化SINR、同时检测多个信号。然而，传统的MIMO未解决相邻小区中的上行链路和/或下行链路传输所导致的小区间干扰。

提出了称作基站间MIMO(IBS-MIMO)的新型多天线技术，以通过实现以抑制所产生的相互干扰的方式从不同基站处的天线向一个或多个移动终端同时发送叠加后的信号波形，来增强空中接口性能。在下行链路上，不同BS将叠加后的波形从其天线(以协调的方式)同时发送至一个或多个MS，以便抑制所产生的相互干扰并可以在每个MS处对来自多个BS的信号进行相干合并。在该过程中，可以从不同BS发送目的地为特定MS的信号。无线接入网提供控制信令和/或数据平面交换，以将BS协调为使得可以对其发送进行相干合并。

可以以不同方式实现协调，以创建多种IBS MIMO技术。例如，与在MS处针对多个基站的发送而实现相干接收的目的进行协调，同时抑制由向被相同或不同的多个基站所服务的其他MS的发送导致的干扰，这被称作“网络MIMO”。网络MIMO需要跨BS在短时间范围内(例如，以几ms至几十ms的量级)进行协调。实际的时间范围可以基于预期被支持的最大移动终端速度来确定。另一方面，与在MS处实现非相干合并的协调称作“协作MIMO”，并可以在几百ms的量级的较长时间范围内执行。类似的架构也可以用于支持网络MIMO和协作MIMO，即使这两种方法对与BS相连接的网络施加不同延迟和带宽要求。

IBS-MIMO技术的实现受到现有网络架构以及网络架构的期望未来发展的极大约束。许多网络架构支持控制平面操作和承载平面操作。例如，基站可以被配置为处理承载平面操作，例如物理层和媒体接入控制层操作。在一些情况下，承载(或数据)平面可以被分为两个层级：在IP网关路由器中实现的上层级和在有IP能力的基站中实现的下层级。控制平面操作(如调度和资源分配)也可以在基站中实现。应当以在可能的最大程度上与这些架构约束一致的方式实现IBS-MIMO技术，以最小化这些技术的实现所导致的破坏。

发明内容

所公开的主题涉及解决上述问题中的一个或多个的影响。以下提出了所公开的主题的简化概要，以便提供对所公开的主题的一些方面的基本理解。该概要不是对所公开的主题的详尽彻底的纵览。该概要并不意在标识出所公开的主题的关键或重要元素或描述所公开的主题的范围。该概要的唯一目的是以简化的形式提出一些概念，作为稍后讨论的更详细描述的前序。

在一个实施例中，提供了一种用于对从多个基站至至少一个移动单元的下行链路传输进行协调的方法。所述方法是在控制平面实体中实现的，并包括：在所述控制平面实体处，从所述多个基站中的每一个接收所述多个基站与一个或多个移动单元之间的多个无线通信信道的信道状态信息。所述方法还包括：在所述控制平面实体处，基于所述信道状态信息，确定从所述多个基站至移动单元的下行链路传输的传输格式。所述方法还包括：将所述传输格式提供给所述多个基站。

在其他实施例中，提供了一种用于对从多个基站至至少一个移动单元的下行链路传输进行协调的方法。所述方法是在作为所述多个基站之一的第一基站中实现的。所述方法包括：从所述第一基站向控制平面实体提供与所述第一基站相关联的至少一根天线和与移动单元相关联的至少一根天线之间的无线通信信道的信道状态信息。所述方法还包括：在所述第一基站处，从所述控制平面实体接收从所述第一基站至移动单元的下行链路传输的传输格式。所述传输格式是由所述控制平面实体针对所述多个基站来确定的，所述确定是基于发送至所述控制平面实体的信道状态信息以及由所述多个基站中的至少一个第二基站向所述控制平面实体提供的附加信道状态信息来进行的。所述方法还包括：使用所接收到的传输格式，与所述多个基站协调地在下行链路上发送数据。

附图说明

可以参照结合附图而进行的以下描述来理解所公开的主题，在附图中，相似的参考标记标识相似的元件，在附图中：

图1在概念上示意了无线通信系统的一个示例实施例；

图2在概念上示意了在图1所示的无线通信系统中操作控制平面实体的方法的一个示例实施例；以及

图3在概念上示意了操作承载平面实体和图1所示的无线通信系统的方法的一个示例实施例。

所公开的主题可具有各种修改和备选形式，在附图中作为示例而示出了所公开的主题的具体实施例，并在本文中详细描述。然而，应当理解，本文对具体实施例的描述并不意在将所公开的主题限于所公开的具体形式，相反，意在覆盖落在所附权利要求的范围内的所有修改、等同替换和备选方案。

具体实施方式

以下描述示意性实施例。为了清楚，在本说明书中并未对实际实施方式的所有特征都进行描述。当然，应当认识到，在任何这种实际实施例的开发中，应当作出了多个实施方式专用决定，以达到开发者的具体目的，例如兼容于系统相关和商业相关的约束，该目的对于不同实施方式来说也是不同的。此外，应当认识到，这种开发努力可能是复杂且耗时的，然而对于从本公开中获益的本领域技术人员而言将是常规任务。

现在将参照附图来描述所公开的主题。仅为了解释的目的，在附图中示意性地示出了各个结构、系统和设备，以便不以本领域技术人员公知的细节来模糊本发明。然而，附图被包括进来是为了描述和解释所公开的主题的示意性示例。本文使用的词语和词组应当被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词语和词组的理解相一致的意义。本文中对术语或词组的一致使用并不意在暗示术语或词组的特殊定义(即，与本领域技术人员所理解的普通惯例的意义不同的定义)。在术语或词组意在具有特殊意义(即，与本领域技术人员所理解的意义不同的意义)的方面，这种特殊定义将以直接、毫无意义地提供术语或词组的特殊定义的定义方式在说明书中明确阐述。

图1在概念上示意了无线通信系统100的一个示例实施例。在所示的实施例中，无线通信系统100包括：回程网络105，可以用于在无线通信系统100的各个单元之间发送信息。如本文所使用并根据本领域的普遍使用，“回程网络”是指在基站与控制实体(如无线网络控制器)之间承载无线网络相关数据和控制的传输网络。回程网络105可以根据有线和/或无线通信标准和/或协议的任何组合进行操作。可用于实现回程网络105的示例标准和/或协议包括帧中继、ATM、以太网等，以及更高层协议，如ATM、IP等。用于接入回程网络105和/或通过网络105传送信息的技术是本领域公知的，为了清楚，本文将仅讨论这些技术中与本发明的技术相关的方面。

无线通信系统100用于向一个或多个移动单元110(图1仅示出一个)提供无线连接，使得该一个或多个移动单元110可以接入网络105。示例移动单元110可以包括蜂窝电话、个人数据助理、智能电话、寻呼机、文本消息收发设备、全球定位系统(GPS)设备、网络接口卡、笔记本计算机、台式计算机等。在各个备选实施例中，移动单元110可以包括：单根天线或多根天线，用于与无线通信系统100进行通信。

在所示的实施例中，无线通信系统100包括：多个基站(BS)115，用于向移动单元110提供无线连接。每个基站115被配置为接收下行链路信息并将该信息转换成可通过空中接口120发送至移动单元110的格式。基站115被配置为执行物理(PHY)层处理和媒体接入控制(MAC)层功能。由于使用物理和/或媒体接入控制层功能来支持与空中接口120相关联的无线承载，因此在基站115中实现的功能典型地称作“承载平面”功能。为了实现承载平面功能，基站115使用由控制平面实体提供的传输格式、传输时间以及分组，如本文所讨论的。用于实现承载平面功能(如基站115中的物理和/或媒体接入控制层功能)的技术是本领域公知的，为了清楚，本文将仅讨论与本发明相关的技术。每个基站115以通信方式连接至一根或多根天线125，该一根或多根天线125可以用于通过空中接口120来发送和接收调制的射频信号。

基站115还能够收集与基站115和移动单元110之间的通信相关联的状态信息。一种状态信息是：无线信道状态信息，指示空中接口120所支持的无线通信信道的当前状态。基站115可以使用如导频信号增益和相位、信号与干扰加噪声比、C/I比等的测量之类的已知技术，确定无线信道状态信息。这些类型的下行链路信道状态信息可以由移动台(MS)从每一个发送天线至每个接收天线来测量，并经由上行链路反馈给BS，或者，可以在BS处基于上行链路信号来直接测量，并如在时分双工(TDD)中那样使用或基于适当信号处理而被转换为下行链路量。另一种状态信息是：队列状态信息，指示由基站115为了在通过下行链路将数据发送至移动单元110之前存储该数据而维持的队列或缓存的当前状态。例如，队列状态信息可以指示当前缓存占用、溢出条件、下溢条件等。可以通过回程链路130从基站115向各个控制平面实体发送状态信息。基站115还被配置为通过回程链路130来接收控制信令。

无线通信系统100中的控制平面实体包括移动性管理和寻呼单元133。移动性管理和寻呼控制单元133可以是逻辑的或物理的，如以下示例中所述。在1xEV-DO和UMTS-HSPA中，称作无线网络控制器(RNC)的物理网络单元提供跨越IP层和层2的控制功能以及承载平面功能。RNC位于IP网关与基站115之间。在WiMAX简档C中，称作接入服务节点网关(ASN-GW)的物理网络单元将控制功能与承载平面IP网关功能布置在相同位置。ASN-GW与基站115相连接，基站115提供层1(物理层)的所有以及大多数层2承载平面功能。在层1至3处分布承载平面功能的方面，LTE-SAE和UMB与WiMAX简档C类似。然而，控制功能可以位于称作信令RNC或移动性管理实体(MME)的单独控制单元上，该单独控制单元具有对IP网关以及基站115的指定接口。通过管理诸如移动性和寻呼之类的关键功能，移动性管理和寻呼单元133知道每个移动单元110在网络中的位置以及与移动单元110相关联的“段”，即与不同基站115的可使用的无线连接。

无线通信系统100还包括：控制平面实体135，用于支持从天线125同时发送叠加的信号波形，使得叠加的信号波形在移动单元110处相干合并。以这种方式协调对信号波形的发送可以减小或抑制信号波形之间的相互干扰。在所示的实施例中，该控制平面实体称作下行链路网络多输入多输出(MIMO)控制器(DL-NMC)135。在一个实施例中，下行链路网络MIMO处理器135可以与移动性管理和寻呼单元133布置在相同位置。在另一实施例中，下行链路网络MIMO控制器135可以与一个或多个基站115布置在相同位置。在另一实施例中，下行链路网络MIMO控制器135可以是专用于NMC功能的一个或多个分离的物理网络节点。因此，下行链路网络MIMO控制器135可以被实现为集中式实体或分布式功能。

在所示的实施例中，基站115向下行链路网络MIMO控制器135提供所收集的状态信息，然后，下行链路网络MIMO控制器135产生被提供给基站115以对与移动单元110的下行链路通信进行协调的控制信令。例如，网络MIMO控制器135可以使用无线信道状态信息和/或队列状态信息，来计算要用于将下行链路信息从每个基站115发送至移动单元110的传输格式。然后，可以通过回程链路130将所计算出的传输格式传送至基站115。传输格式可以包括如下参数：信息块大小、差错控制码、码率、调制阶数、天线波束成形权重、发送功率、正交频分复用(OFDM)音或片等。在许多情况下，由下行链路网络MIMO控制器135执行的控制平面操作仅使用与信道状态以及(可选地)在基站115处维持的移动专用队列的状态有关的信息。因此，下行链路网络MIMO控制器135不必须可访问下行链路发送队列的实际分组内容。

下行链路网络MIMO控制器135还可以参与选择基站115，作为每个移动单元110的下行链路协调集群的一部分。在一个实施例中，下行链路网络MIMO控制器135基于由各个基站115提供的信息，确定每个移动单元110的协调集群中的成员。成员可以是预定的和/或由下行链路网络MIMO控制器135动态确定的。备选地，集群成员可以由网络中的其他实体(如基站115)确定。一旦确定了协调集群中的成员，就可以建立回程链路130上的通信信道，使得可以从基站115向下行链路网络MIMO控制器135发送状态信息并可以将控制信息发送回到基站115。

在一个实施例中，与每个移动单元110相关联的协调集群可以在移动单元110第一次接入网络100时初始确定。例如，下行链路网络MIMO控制器135(和/或网络100中的其他实体)可以确定特定移动单元110是否可以从网络MIMO技术的应用中获益。如果正在使用网络MIMO来处理移动单元110，则下行链路网络MIMO控制器135可以选择移动单元110的协调集群。在一些情况下，移动单元110可以由单个基站115来处理，而不是与协调集群相关联。下行链路网络MIMO控制器135还可以周期性地更新移动单元110的状态。更新可以包括：修改与移动单元110相关联的协调集群中的基站成员；改变移动单元110的状态以应用网络MIMO技术；改变移动单元110的状态以对网络MIMO技术的应用进行去激活等等。

无线通信系统100可以包括由不同的下行链路网络MIMO控制器135控制的多个协调集群。在一个实施例中，每个集群由一个或多个下行链路网络MIMO控制器135以及在空间覆盖中邻接的基站115的集合构成。地理上相邻的集群可以不重叠，除非将不同的频率或时间间隔集合分配给不同集群。这种分离可以防止试图在重叠的情况下控制相同基站115的下行链路网络MIMO控制器135之间的竞态条件。如果就频率集合或时间间隔分配而言存在分离(甚至有空间重叠)，也将避免这种竞态条件。事实上，能够支持多个频率集合或时间间隔集合的基站115像多个基站115一样运转，并可以被多个下行链路网络MIMO控制器135同时协调，其中每个下行链路网络MIMO控制器135控制具有给定频率或时间间隔的基站115。确实，在基站115支持多个频率或时间间隔的情况下，可以证明空间重叠是高度有利的，这是由于多个集群内部的移动单元110可以从这些集群中的每一个同时得到多个IBS-MIMO益处。

无线通信系统100还包括互联网协议网关(IP-GW)140。主导地，IP网关140是：承载平面设备，被配置为执行IP层功能，例如，通过回程链路145将下行链路分组提供给基站115。然而，在一些实施例中，IP网关140可以在一些所部署的标准(如EV-DO和HSPA)中提供控制平面功能。IP网关140和下行链路网络MIMO控制器135可以通过接口150进行通信。例如，下行链路网络MIMO控制器135可以使用接口150向IP网关140通知每个移动单元115的集群成员。然后，IP网关140可以使用该信息来确保适当的基站115期望接收目的地为移动单元110的分组。然后，可以将复制的分组流发送至与移动单元110相关联的协调集群中的基站115。基站115可以将所接收到的数据分组存储在一个或多个缓存或队列中。在一个实施例中，移动性管理和寻呼单元133可以与IP网关140布置在相同位置(如在WiMAX中那样)。备选地，移动性管理和寻呼单元133可以被实现为使得其与IP网关140物理分离(如在SAE和UMB中那样)。

应当对通过空中接口120发送的信号进行紧密同步，以便于对由天线125发送的信号进行相干合并。在一个实施例中，下行链路网络MIMO控制器135确定针对基站115的定时信息，基站115可以使用该定时信息来协调通过空中接口120对信号的发送。例如，定时信息可以指示应当通过空中接口120发送所选信息的时刻。基站115可以使用对从基站115至天线125的回程链路的不同分支之间的相对时间延迟的知识，来确定何时将信号发送至天线125。当基站115、天线125和回程链路被配置为使得与不同回程链路相关联的相对时间延迟是已知的且固定的时，基站115可以基于配置信息来确定相对时间延迟。然而，由于需要由天线125发送和/或接收的信号的相干性而施加的严格定时约束很可能需要对相对时间延迟进行动态确定。在一个实施例中，基站115可以通过以下操作来动态确定回程链路的段之间的相对时间延迟：向天线125发送定时信号；从天线125接收回声；以及基于天线125在接收到定时信号时发送的响应信号，确定基站115与天线125之间的往返延迟和单向延迟。定时信号可以周期性发送、响应于发起与移动单元110的通信会话来发送和/或在任何其他时间发送。

下行链路网络MIMO控制器135还可以通过接口150将定时信息提供给IP网关140。在一个实施例中，IP网关140可以使用该信息来调度通过回程链路140向适当基站115的分组发送。这样，IP网关140可以确保在物理层处理以及通过空中接口120的最终发送需要针对向移动单元110的下行链路传输而调度的分组之前，这些分组在基站115上可用。

下行链路网络MIMO控制器135可以被配置为调度通过空中接口120的传输。例如，下行链路网络MIMO控制器135可以调度应当在各个下行链路传输时间间隔期间接收数据的移动单元110。在一个实施例中，下行链路网络MIMO控制器135可以联合地选择移动单元110和计算用于将信息发送至所选移动单元110的传输格式。然而，在备选实施例中，对移动单元110的调度可以由基站115执行，然后，基站115向下行链路网络MIMO控制器135通知所选移动单元110。然后，下行链路网络MIMO控制器135可以计算传输格式并针对所调度的下行链路传输来分配资源。调度功能还可以分布在基站115与下行链路网络MIMO控制器135之间，使得一些移动单元110可以由基站115来调度，其余移动单元110可以由下行链路网络MIMO控制器135来调度。

尽管图1示出了单个下行链路网络MIMO控制器135，但从本公开获益的本领域技术人员应当认识到，实际上，无线通信系统100可以包括多个下行链路网络MIMO控制器135，其中每个具有其控制区。下行链路网络MIMO控制器135区可以被空间划界为覆盖多个基站115(如城市或郊区)或在其他方面(如所使用的载波或音频率或者时间间隔)划界。根据部署和/或资源管理上的偏好，这些区可以在适当时重叠。此外，随着移动单元110在网络中移动，下行链路网络MIMO控制器135可能必须彼此通信以交换与这些漫游移动单元110有关的信息。

图2在概念上示意了在图1所示的无线通信系统中操作控制平面实体的方法200的一个示例实施例。控制平面实体的一个示例包括图1所示的下行链路网络MIMO控制器135。然而，从本公开中获益的本领域技术人员应当认识到，方法200的其他实施例是可以在一个或多个其他控制平面实体中实现的。在所示的实施例中，控制平面实体从承载平面实体(如基站)接收(在205)状态信息。状态信息可以包括无线通信信道状态信息和/或与基站中的队列相关联的队列状态信息。

然后，控制平面实体确定(在210)可由基站用于在下行链路上将信息发送至一个或多个移动单元的传输格式。传输格式包括但不限于：调制和编码、发送功率、天线权重、资源块(时间、频率、扩频码等)等。使用由承载平面实体提供的状态信息来确定传输格式，并选择传输格式(在210)，使得基站可以以协调的方式发送下行链路信息，以减小或抑制由不同基站发送的信号之间的相互干扰。在一个实施例中，控制平面实体还确定(在215)由基站和/或其对向天线用于协调传输的各个定时信息。然后，通过一个或多个回程链路将传输格式和(如果可用的话)定时信息发送(在220)至基站。

图3在概念上示意了操作承载平面实体和图1所示的无线通信系统的方法300的一个示例实施例。在所示的实施例中，承载平面实体是基站(例如，图1所示的基站115)。然而，从本公开中获益的本领域技术人员应当认识到，在其他实施例中可以使用其他承载平面实体。承载平面实体收集状态信息(如信道状态信息和/或队列状态信息)，并将该状态信息发送(在305)至控制平面实体。然后，承载平面实体接收(在310)用于将信息发送至一个或多个移动单元的传输格式。承载平面实体还可以从控制平面实体接收(在315)定时信息。然后，承载平面实体使用由控制平面实体提供的传输格式和/或定时信息，通过空中接口来发送(在320)数据。

再次参照图1，下行链路网络MIMO控制器135可以被实现为集中式实体或在通信系统100内分布遍及多个单元(如基站115)的功能。支持集中式和分布式实施例的通信系统100实施例可以利用不同的过程、接口、协议和/或消息。

集中式下行链路网络MIMO控制器135可以使用基站115与下行链路网络MIMO控制器135之间的接口、基站115与承载平面网关140之间的接口、以及下行链路网络MIMO控制器135与承载平面网关140之间的接口。此外，可以建立用于通过接口承载不同类型的IBS-MIMO相关消息的协议。在一些情况下，可以扩展和/或修改由现有标准定义的基本接口/消息，以用于IBS-MIMO的目的，如本文所讨论的。

例如，基站115与控制平面单元之间的接口在LTE/SAE中称作S1c，而在UMB中称作U2。由于WiMAX简档C将控制单元与网关布置在相同位置，因此WiMAX简档C并未规定针对控制平面的单独接口。本领域技术人员应当认识到，已知的协议可用于形成用于承载与移动单元的位置、激活段有关的信息以及其他信息的消息。在一个实施例中，可以通过将已知的协议修改为包括新的IBS-MIMO相关消息来重用已知的协议。例如，可以通过添加可用于将信道状态信息和调度参数从基站115承载至控制单元135的消息来修改已知的协议。还可以将已知的协议修改为包括用于将调度授权和传输格式信息从控制单元135发送至基站115的消息。

基站115与网关140之间的接口的示例包括LTE/SAE中的S1u、UMB中的U1以及WiMAX中的R6。注意，R6还承载WiMAX中的控制信息。在一些实施例中，可以将这些已知的接口和协议修改为包括用于在基站115与网关140之间承载数据分组的消息。在一些情况下，现有消息可以用于承载新信息，使得新消息可能不是必要的，这是由于在网关140处未对数据分组执行预处理。然而，在这些情况下，可以实现新功能，使得网关140可以将目的地为移动台110的数据分组分发给与移动台110形成段的基站115中的每一个。

网关140与控制单元135之间的接口的示例可以包括LTE/SAE中的S11和UMB中的U6。由于在WiMAX简档C中，网关140和控制单元135共同位于ASN-GW中，因此这种接口处于ASN-GW内部。在一些实施例中，可以将这些已知的接口和协议修改为包括用于向网关140指示每个移动终端110的段的消息，使得网关140可以适当分发数据分组。可以出于该目的而定义新消息。

在操作中，集中式下行链路网络MIMO控制器135起初可以将各个移动终端110的位置及其对应的段发送至适当基站115。对移动性和寻呼进行管理的核心控制单元133/135知道每个移动终端110的位置以及每个移动终端110的所有段(即，满足特定的预定准则(例如，特定阈值以上的链路质量)的、至基站115的无线链路)。因此，核心控制单元133/135可以向每个基站115通知在该基站115处具有段的所有移动终端110，使得移动终端110可以与该基站115进行通信。本文所述的IBS-MIMO技术与软切换之间的一个区别在于：软切换和IBS-MIMO的不同测量阈值可能导致用于切换的段的数目与可用于IBS-MIMO的段的数目不同。在这种情形下，可以将移动性管理器增强为维持IBS-MIMO段和软切换段的单独记录并适当地通知基站115。

集中式下行链路网络MIMO控制器135还可以控制无线通信系统100内的承载分组分发。在一个实施例中，控制单元135向承载平面网关140(可以在1xEV-DO和HSPA中的RNC中、在LTE/SAE和UMB中的IP-GW中、以及在WiMAX中的ASN-GW中实现)通知移动终端110与基站115之间的关联。然后，对于每个移动单元110，网关140将分组预先分发给所有相关联的基站115。典型地，这些关联并不快速改变；因此，预先分发分组可以确保：一旦使调度和传输格式信息可用，基站115就可以向移动单元110发送。然而，控制实体135还可以向网关140通知所调度的移动单元110，使得网关140可以进而将分组分发给相应基站115。

然后，基站115可以采集或收集与所支持的段相关联的信道状态信息(CSI)。在一个实施例中，每个基站115获得针对该基站115与之具有段的每根移动单元天线的每天线CSI参数(如信道增益和相位)。CSI可以直接由基站115测量(如在时分双工(TDD)操作的情况下)，或者备选地，在频分双工(FDD)操作的情况下，CSI可以由移动单元110报告给基站115。另一备选方案是：CSI可以由单独的单元(如上行链路IBS-MIMO处理器)来估计。基站150还可以收集包括队列深度、业务类型和QoS参数等的其他调度参数。然后，可以将所收集的信息发送至集中式下行链路MIMO网络控制器135。在一个实施例中，可以基于被认为从IBS-MIMO中获益的移动单元110的数目来优化所传送的信息量。这与以下所述的调度和传输格式计算的过程密切相关。

对传输的调度和/或传输格式计算可以使用多种选项来实现。第一选项是：从基站115向集中式下行链路网络MIMO控制器135发送所有信道状态信息和其他调度信息，然后，集中式下行链路网络MIMO控制器135调度移动单元110并计算对应的传输格式。然后，将传输格式和调度信息传送给基站115以用于后续传输，如本文所述。第二选项是：在集中式下行链路网络MIMO控制器135与基站之间分发计算。在这种情况下，将针对移动单元110的所选子集的调度参数和信道状态信息发送至集中式下行链路网络MIMO控制器135，然后，集中式下行链路网络MIMO控制器135计算传输格式并对该移动单元110的子集进行调度。然后，基站115负责调度其他移动单元110并计算其相应的传输格式。第三选项是：允许基站115对移动单元110执行调度。然后，基站115可以将所调度的移动单元的标识以及对应的信道状态信息发送至集中式下行链路网络MIMO控制器135，集中式下行链路网络MIMO控制器135计算对应的传输格式并将该信息传送给基站115。

集中式结构的备选方案是使用分散式或分布式下行链路网络MIMO控制器135。在分布式架构中，系统100包括基站115与下行链路网络MIMO控制器135之间的接口、基站115与承载平面网关140之间的接口、以及下行链路网络MIMO控制器135与承载平面网关140之间的接口。系统100还定义了基站115中的每一个之间的附加接口，这是由于分布式下行链路网络MIMO控制器135与基站115布置在相同位置。此外，可以建立用于通过接口承载不同类型的IBS-MIMO相关消息的协议。在一些情况下，在现有标准中定义了基本接口/消息，并且，可以扩展和/或修改标准以用于IBS-MIMO的目的，如本文所讨论的。

基站115之间的附加接口的示例包括LTE/SAE中的X2和WiMAX中的R8。由于IBSMC135位于基站115和分布式架构处，因此该接口可以用于在基站115间传送控制和数据信息，以实现IBS-MIMO。在一些实施例中，可以将该接口的范围扩展为包括IBS-MIMO，也可以定义新消息。例如，对于每个移动单元110，基站115可以使用该接口将IBS-MIMO控制信息传送给IBSMC 135，IBSMC 135可以使用该接口将传输格式传送给要向移动单元110进行发送的所有基站115。

在操作中，分布式架构可以以与集中式架构所使用的算法类似的方式进行操作。然而，分布式下行链路网络MIMO控制器135的操作可以被修改为支持分布式架构。例如，在分布式的情形下，可以将移动性管理器增强为维持IBS-MIMO段的单独记录并适当地通知基站115。可以将与移动单元110具有“主要”段的基站115(即，具有最强段的基站115)指定为该移动单元110的分布式下行链路网络MIMO控制器135。在可能不太高效的备选技术中，基站115可以向紧邻的邻居通知基站115与之具有段的移动单元110以及适当的段强度。随后，可以将具有最强段的基站115指定为分布式下行链路网络MIMO控制器135。一旦指定了支持每个移动单元110的分布式下行链路网络MIMO控制器135的基站115，分布式下行链路网络MIMO控制器135就可以继续进行操作，如本文所述。

本文所述的网络架构的实施例遵照正在定义的主要的下一代标准(如3GPP中的LTE-SAE、3GPP2中的UMB、以及WiMAX论坛中的WiMAX)的架构原理。因此，本文所述的网络架构的实施例可以使网络运营商能够在不对现有网络架构造成破坏的情况下利用下行链路网络MIMO的功率，即使网络MIMO是一种破坏性的物理层技术。此外，本文所述的网络架构在实现这一点的同时，控制由于网络MIMO相关控制信息而引起的附加回程带宽消耗。事实上，该方案允许将网络MIMO技术选择性地仅应用于最有可能从中获益的用户，从而甚至进一步降低成本。

在软件或算法以及对计算机存储器内的数据比特的操作的符号表示方面呈现了所公开的主题的部分和对应的详细描述。这些描述和表示是本领域技术人员借以互相传达其工作实质的描述和表示。这里使用的术语“算法”，与其一般的用法一样，被视为导致期望结果的前后一致的一系列步骤。这些步骤是需要对物理量进行物理操作的步骤。通常，但不必须，这些量采用能够被存储、传送、组合、比较和操作的光、电或磁信号的形式。有时，主要由于普遍使用的原因，已经证明将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数等是便利的。

然而，应当记住，所有这些术语以及类似术语应当与适当的物理量相关联，而不仅仅作为应用于这些量的便利标签。除非另外具体声明或从讨论中显而易见，否则诸如“处理”、或“计算”、或“测算”、或“确定”、或“显示”等术语指代计算机系统或类似电子计算设备的以下动作和过程：该计算机系统或类似电子计算设备将表示为计算机的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据运算和变换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储器、传输或显示设备内的物理量的其他数据。

还要注意，典型地，所公开的主题的软件实现方面是在某种形式的程序存储介质上编码的或在某种类型的传输介质上实现的。程序存储介质可以是磁存储介质的(例如软盘或硬盘)或光存储介质(例如光盘只读存储器或“CD ROM”)，并可以是只读存储介质或随机存取存储介质。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或本领域公知的某种其他合适传输介质。所公开的主题不限于任何给定实施方式的这些方面。

以上公开的特定实施例仅是示意性的，由于可以以对于从本文的教导中获益的本领域技术人员来说显而易见的、不同但等价的方式修改和实施所公开的主题。此外，不应对本文所示的除权利要求所述以外的构造或设计的细节进行限制。因此，显而易见，可以改变或修改以上公开的特定实施例，并且，所有这种变更均被视为处于所公开的主题的范围内。相应地，在权利要求中阐述了本文要求的保护。

Claims (20)

1.一种物理控制平面实体，包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使得所述物理控制平面实体执行动作，所述动作包括：

接收多个基站与至少一个移动单元之间的多个无线通信信道的信道状态信息以及指示用于将由所述多个基站中的每一个通过下行链路传输给所述至少一个移动单元的数据的队列的状态的队列状态信息；

基于所述信道状态信息和所述队列状态信息，确定用于从所述多个基站去往所述至少一个移动单元的同步下行链路传输的传输格式，使得所述同步下行链路传输在所述至少一个移动单元处相干和相长地合并；以及

向所述多个基站提供所述传输格式。

2.根据权利要求1所述的物理控制平面实体，其中确定所述传输格式包括确定以下至少一项：块大小、差错控制码、码率、调制阶数、天线波束成形权重、发送功率、正交频分复用音以及正交频分复用片。

3.根据权利要求1所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：基于所述信道状态信息来确定所述多个基站中的每一个的定时信息。

4.根据权利要求3所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：向所述多个基站提供所述定时信息，并且其中所述多个基站可以在所提供的所述定时信息指示的时间通过所述下行链路传输信息，使得来自所述多个基站的所传输的所述信息相干和相长地合并，以便在所述至少一个移动单元处放大通过所述下行链路传输的信息。

5.根据权利要求1所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：调度从所述多个基站去往所述至少一个移动单元的同步下行链路传输。

6.根据权利要求5所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：联合地调度所述同步下行链路传输，并且确定用于所述同步下行链路传输的传输格式。

7.根据权利要求1所述的物理控制平面实体，其中从所述多个基站去往所述至少一个移动单元的所述同步下行链路传输有相应的基站调度，并且所述动作还包括：确定用于所调度的所述同步下行链路传输的传输格式。

8.根据权利要求1所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：选择向所述至少一个移动单元提供协作的同步下行链路传输的所述多个基站。

9.根据权利要求8所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：向互联网协议(IP)网关提供指示所选择的所述多个基站的信息，使得所述IP网关可以向所选择的所述多个基站中的每一个提供并行的下行链路数据流。

10.根据权利要求1所述的物理控制平面实体，所述动作还包括：

动态地确定所述物理控制平面实体与所述多个基站所关联的天线之间的回程链路的分支之间的相对时间延迟；以及

基于所述相对时间延迟来确定所述传输格式。

11.一种基站，用作多个基站中的一个，所述基站包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使得所述基站执行动作，所述动作包括：

向控制平面实体提供与所述基站相关联的至少一个天线和与至少一个移动单元相关联的至少一个天线之间的至少一个无线通信信道的信道状态信息以及指示用于将通过下行链路被传输给所述至少一个移动单元的数据的队列的状态的队列状态信息；

从所述控制平面实体接收用于从所述基站去往所述至少一个移动单元的同步下行链路传输的传输格式，所述传输格式由所述控制平面实体基于提供给所述控制平面实体的所述信道状态信息和所述队列状态信息以及由来自所述多个基站的至少一个其他基站提供给所述控制平面实体的附加信道状态信息和队列状态信息、针对所述多个基站而确定；以及

使用接收到的所述传输格式、与所述多个基站协作地在下行链路上传输数据，使得来自所述多个基站的同步下行链路传输在所述至少一个移动单元处相干和相长地合并。

12.根据权利要求11所述的基站，其中接收所述传输格式包括接收以下至少一项：块大小、差错控制码、码率、调制阶数、天线波束成形权重、发送功率、正交频分复用音以及正交频分复用片。

13.根据权利要求11所述的基站，所述动作还包括：接收由所述控制平面实体基于所述信道状态信息而确定的定时信息。

14.根据权利要求13所述的基站，所述动作还包括：在所提供的所述定时信息指示的时间通过所述下行链路传输信息，使得所传输的所述信息在所述至少一个移动单元处与所述多个基站通过所述下行链路传输的信息相干和相长地合并，以便放大由所述基站通过所述下行链路传输的所述信息。

15.根据权利要求11所述的基站，其中从所述基站去往所述至少一个移动单元的同步下行链路传输在所述控制平面实体处被调度，并且所述动作还包括：从所述控制平面实体接收用于从所述基站去往所述至少一个移动单元的所述同步下行链路传输的调度信息。

16.根据权利要求11所述的基站，所述动作还包括：调度所述至少一个移动单元以用于同步下行链路传输并且向所述控制平面实体提供调度信息。

17.根据权利要求16所述的基站，所述动作还包括：接收由所述控制平面实体响应于向所述控制平面实体提供所述调度信息而针对所调度的所述同步下行链路传输而确定的传输格式。

18.根据权利要求11所述的基站，所述动作还包括：接收具有如下指示的信息：所述控制平面实体已经选择所述基站向所述至少一个移动单元提供协作的同步下行链路传输。

19.根据权利要求11所述的基站，所述动作还包括：响应于被选择提供协作的同步下行链路传输而从互联网协议(IP)网关，与所述IP网关提供给所述多个基站的其他下行链路数据流并发地接收至少一个下行链路数据流。

20.一种物理控制平面实体，包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使得所述物理控制平面实体执行动作，所述动作包括：

接收多个基站与至少一个移动单元之间的多个无线通信信道的信道状态信息；

通过从所述物理控制平面实体向与所述基站相关联的多个天线发送定时信号以及在所述物理控制平面实体处从所述多个天线接收所述定时信号的回声，来动态地确定所述物理控制平面实体与所述多个天线之间的回程链路的分支之间的相对时间延迟；

基于所述信道状态信息和所述相对时间延迟，确定用于从所述多个基站去往所述至少一个移动单元的下行链路传输的传输格式，使得所述下行链路传输在所述至少一个移动单元处相干和相长地合并；以及

向所述多个基站提供所述传输格式。