CN104838600A - 用于提供通用分级预编码码本的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种无线蜂窝异构网络中的基带单元BBU，所述BBU设置在无线蜂窝异构网络的相邻小区的传输节点TN的传输节点集群TNC中，所述BBU包括通用分级预编码码本CB，每个CB包括集群预编码矩阵CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。

Description

用于提供通用分级预编码码本的方法和装置

技术背景

本发明涉及无线蜂窝网络中传输节点的传输节点集群的基带单元，涉及至少包括一个传输节点集群的无线蜂窝异构网络，以及涉及用于在无线蜂窝异构网络中提供通用分级预编码码本的方法。

在本专利申请中，使用以下缩写：

BBU基带单元

CAS集中式天线系统

CQI信道质量指示 

CB码本

CPM集群预编码矩阵

DAS分布式天线系统

MTP多点到点

MIMO多输入多输出 

OM工作模式

PTP点到点

PM预编码矩阵 

PMI预编码矩阵指示

RI秩指示

RRU射频拉远单元 

SNR信噪比

SINR信号干扰噪声比

TN传输节点

TNC传输节点集群 

UE用户设备

无线蜂窝网络可以包括多个小区，其中，每个小区包括基站和BBU。DAS系统中设置有包括一根或多根天线的RRU，用于提升无线蜂窝网络的覆盖范围和容量。在DAS系统中，RRU可以通过高带宽、低时延的链路连接到基站。在无线蜂窝网络中，DAS系统采用RRU以提供更加均匀的覆盖范围，减少中断情况和提高吞吐量，尤其是在阴影及室内场所。通过将RRU用作分布式天线阵列和/或为RRU配备多根天线，DAS系统可与MIMO通信系统相融合。同构无线网络中，无线蜂窝网络的小区的形状和大小相似。相反地，在无线蜂窝异构网络中，网络的小区大小和类型各不相同。

在能够设置于DAS的MIMO系统中，可以通过一根以上的发射天线以相同频率将信号发送到一根以上的接收天线。传统的蜂窝网络通常在视距条 件下提供最佳的服务。在MIMO系统中，在环境周围反弹的信号能够利用富散射条件。在富散射条件下，来自不同发射天线的信号可以通过多条路径在不同时间到达UE。发射天线到接收天线的射频信号路径逐渐减弱，而其他射频信号造成的干扰会降低信号的SINR。另外，射频信号在拥挤的环境中会频繁碰到各种物体，这些物体会改变信号的路径或使信号减弱。多天线系统可以通过合并具有不同衰落特性的信号来弥补多径条件造成的SNR的一部分损失。

无线蜂窝网络可以采用一项称作空间复用的MIMO技术来实现信噪比相对较高的吞吐量增益。在空间复用中，各根发射天线发送不同数据流到多根接收天线。然后这些数据流分别由UE进行重构造。

通过空间复用，可以以相同频率同时传输不同的信号。通过空间复用可以提高数据传输速率。为达到该目的，将数据分成数个单独的流，其中，这些流是经过单独的天线或天线组独立传输的。

在空间复用操作中，通过天线发送的各组数据称为层。在空间复用中，秩指的是在相同时频资源上传输的数据流的数量，与层数相对应。

无线蜂窝网络可以以闭环或开环模式运行。当UE移动过快以致于不能准时给基站提供详细的信道条件选择PM时，基站可以以开环模式与UE进行通信。在开环运行中，基站仅从UE接收最少信息。

在无线网络的闭环运行中，UE可以分析包含多径条件的发射和接收天线之间的信道条件。然后，UE提供RI以及PMI，所述PMI确定当前信道条件的最优PM。最后，UE可以根据RI以及PMI提供CQI，而不是仅仅基于当前的OM提供CQI。这样使得基站能够迅速且有效地使数据传输适应当前的MIMO信道条件。无线网络的闭环运行与空间复用尤其密切相关，其 中，所述MIMO系统提供最大吞吐量增益。

图1示出了在传统无线蜂窝网络中采用空间复用技术的图。空间复用通过在多根天线上创建单独的数据流来实现。通过空间复用，可通过把独立的数据流映射到所谓的空间层上来实现其在相同频率资源上同时传输。空间层的数量与用于数据传输的预编码矩阵的秩R数量相同。

如图1所示，在多层传输中，来自高层处理的的数据包括码字。然后将各个码字映射到一层或多层上。再通过使用预编码矩阵将每一层映射到一根或多根天线上。

评估完整的NxM维信号空间，以便确定如何将层映射到天线上。NxM矩阵的秩R对层起到决定性作用。

基站使用的PM存储在所谓的CB当中。相应地，CB包含用于在基站与UE之间的下行数据传输中进行预编码的一组PM。

无线蜂窝异构网络中的小区的类型和大小各不相同，并且包括宏小区、微小区以及微微小区。在分布式异构天线结构中，UE通常会经历不同的相对于可能配备多根天线的异构网络中的各个分布式RRU的信道增益。

无线蜂窝网络中的复用技术是提高无线网络容量和覆盖范围的一种可能方式。这一目标可以通过大规模、分布式的天线配置或者通过向部署了宏基站的无线网络中引入小基站的方式实现。但是，以同一频率向无线蜂窝网络中引入更多小区的同时确实会给相邻小区之间带来更多的干扰。

特别的，对于一个DAS，所有RRU均可通过光纤与BBU相连。在闭环运行中，UE会上报关于信道条件的反馈信息，比如PMI、CQI和RI等。 在传统的无线蜂窝网络中，包含PM的预编码CB旨在用于具有预定最大数量的发射天线端口的CAS。相应地，在传统无线蜂窝网络中，预编码CB被认为仅用于CAS，因而缺少对用于DAS的CB的合适定义。异构网络的情况也是如此，其中，预编码处理在异构网络中的各个BBU或TN中进行。在传统DAS中所有RRU与同一个BBU连接，与此相反，反馈及控制信息必须在异构网络的TN之间进行交换，以便在TN之间实现一定程度的协调。

相应地，就需要一种用于为无线蜂窝异构网络提供通用分级预编码CB的方法和装置。

发明内容

本发明第一方面，提供了一种无线蜂窝异构网络中的BBU，所述BBU设置在无线蜂窝异构网络的相邻小区的TN的TNC中，所述BBU包括通用分级预编码码本CB，每个CB包括CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。

根据本发明的第一方面，在所述BBU的第一种可能的实现方式中，所述为所述TNC中的活跃TN的可能组合设置的所述每个CPM是基于与所述活跃TN关联的PM构造的。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的第一种实现方式，在所述BBU的第二种可能的实现方式中，具有相同秩的所述CPM为各自的TNC形成通用分级预编码CB。

根据本发明的第一方面或者根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第三种可能的实现方式中，所述TNC的所述CPM为一个包含所述TNC中所有活跃TN的所述PM的NxM矩阵，其中，N为所述TNC 中TN的数量，M为所述TNC中支持的全局空间层的数量，其中，M≤N。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第四种可能的实现方式中，所述TNC的所述CPM的秩R与所述TNC中活跃空间层的数量对应，其中，R≤M≤N。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第五种可能的实现方式中，所述具有相同的秩且为各自的TNC形成通用分级预编码CB的所有CPM的数量Z由下式得到：

$Z=\left(\begin{array}{c}N\\ A\end{array}\right)=\frac{N!}{(N-A)!A!},$

其中，N为所述TNC中所有TN的数量，A为所述TNC中所述活跃TN的数量，并且A等于R。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第六种可能的实现方式中，所述TNC的所述CPM存储在所述TNC中的所述TN的协作BBU的CB存储器中且所述CPM可由所述协作BBU进行调节。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第七种可能的实现方式中，所述BBU为所述TNC的协作BBU，用于根据所述已注册UE的接收信号和/或已注册到所述TNC的TN的其他UE的接收信号的至少一个计算出的信号质量指标选择用于所述已注册UE的OM。

根据本发明的第一方面的所述第七种实现方式，在所述BBU的第八种可能的实现方式中，所述BBU还用于为已选择的OM选择分级预编码CB， 以及根据所述已注册UE的接收信号和/或已注册到所述TNC的TN的其他UE的接收信号的所述信号质量指标在选择的分级预编码CB中选择一个CPM。

根据本发明的第一方面的所述第七种或第八种实现方式，在所述BBU的第九种可能的实现方式中，所述BBU还用于在不同时隙向所述已注册UE提供不同的分级预编码CB，其中，所述已注册UE用于根据所述已注册UE的接收信号的信号质量指标在提供的分级预编码CB中选择一个CPM。

根据本发明的第一方面或者根据本发明的第一方面的所述第二至第九种实现方式中的任一种，在所述BBU的第十种可能的实现方式中，所述TNC的所述CPM中包含的所述TN的每个PM为一个TxL矩阵，其中T为各自TN的天线的数量，L为所述TN支持的空间层的数量，其中，L≤T。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的所述第二至第十种实现方式中的任一种，在所述BBU的第十一种可能的实现方式中，所述TNC的所述CPM中包含的所述TN的所述PM可由所述各自的TN的所述BBU进行调节。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第十二种可能的实现方式中，所述TNC的所述CPM存储在所述BBU的CB存储器中。

根据本发明的第一方面的所述第七种或第八种实现方式，在所述BBU的第十三种可能的实现方式中，所述信号质量指标包括SINR。

根据本发明的第一方面或根据本发明的第一方面的上述任一实现方式，在所述BBU的第十四种可能的实现方式中，所述每个CPM包含一个关联的 PMI。

本发明的第二方面，提供了一种至少包括一个TNC的无线蜂窝异构网络，其中，所述TNC包括相邻小区的TN并且至少包括一个BBU，所述BBU包括通用分级预编码码本CB，每个CB包括CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。

根据本发明的第二方面，在所述无线蜂窝异构网络的第一种可能的实现方式中，每个TN包括一个关联的PM，并且为所述TNC中的活跃TN的可能组合设置的所述每个CPM是基于与所述活跃TN关联的PM构造的。

根据本发明的第二方面或根据本发明的第二方面的第一种实现方式，在所述无线蜂窝异构网络的第二种可能的实现方式中，所述TNC用于支持为所述TNC中至少一个TN与已注册到所述TNC的TN的至少一个UE之间的数据传输所设置的不同的空间层。

根据本发明的第二方面或根据本发明的第二方面的上述任一实现方式，在所述无线蜂窝异构网络的第三种可能的实现方式中，所述无线异构网络以不同的OM运行，包括PTP-OM以及MTP-OM，其中，在所述PTP-OM中，已注册到所述TNC的TN的UE与所述TNC的单个TN之间存在一条传输链路将信号传输至所述已注册UE；在所述MTP-OM中，已注册到所述TNC的TN的UE与所述TNC的可扩展数量的TN之间存在传输链路，相同的信号通过各个传输链路传输至所述已注册UE。

根据本发明的第二方面或根据本发明的第二方面的上述任一实现方式，在所述无线蜂窝异构网络的第四种可能的实现方式中，所述TNC的BBU之间设置的回传接口，具有根据任何秩的所有分级预编码CB中CPM的全部数量为与已选择CPM的相关控制信息交换消息所预留的最小带宽，其中。

本发明的第三方面，提供了一种用于在无线蜂窝异构网络中提供通用分级CB的方法，所述无线蜂窝异构网络至少包括一个TNC，其中，所述TNC包括相邻小区的TN并且至少包括一个BBU，所述BBU包括通用分级预编码CB，每个CB包括CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。

根据本发明的第三方面，在所述方法的第一种可能的实现方式中，为所述TNC中的活跃TN的可能组合设置的所述每个CPM是基于与所述活跃TN关联的PM构造的。

根据本发明的第三方面或根据本发明的第三方面的第一种实现方式，在所述方法的第二种可能的实现方式中，具有相同秩的所述CPM为各自的TNC形成通用分级预编码CB。

根据本发明的第三方面或者根据第三方面的上述任一实现方式，在另一种可能的实现方式中，提供了一种用于实现所述方法的计算机程序。

本发明不同方面采用的通用实现方式提供了一种在异构网络和/或DAS中将信号传输的空间预编码适应于UE的简单方案，能够在保持UE与BBU之间所需反馈量较低的同时实现链路以及系统层面上的高吞吐量。

附图说明

下文将结合附图对本发明的不同实施例的可能实现方式进行更加详细的描述。

图1示出了传统无线蜂窝网络中采用的预编码方案的示意图；

图2示出了描述本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络中的小区的示 意图；

图3示出了本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络的例子的示例性实现方式的示意图；

图4示出了描述本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络的可能的示例性实现方式的示意图；

图5示出了描述执行的DAS中生成通用分级预编码CB的图；

图6是描述执行本发明提供的TNC中BBU的优选实施例的示意图；

图7示出了方法提供的DAS中通用分级预编码CB的例子；

图8示出了具有单天线TN的DAS中采用的通用分级预编码CB的示例；

图9示出了用于具有多天线TN的异构网络的通用分级预编码CB的示例；

图10示出了本发明一实施例提供的在无线蜂窝异构网络的MTP OM下使用的通用分级预编码CB的另一示例；

图11A和图11B示出了在无线蜂窝异构网络的不同OM下使用的已构造集群PM的具体示例以及已注册到所述无线蜂窝网络的活跃TN的UE的对应图；

图12示出了用于在DAS中提供通用分级预编码CB的方法的一种可能实现方式的流程图；

图13和图14示出了描述在DAS中使用不同分级预编码CB时的性能的 累积分布函数；

图15示出了本发明一可能的实施例提供的可在不同OM下使用的CB表；

图16、图17和图18示出了描述执行本发明提供的方法的不同场景的模拟图。

具体实施方式

图2示出了描述本发明一实施例提供的DAS的无线蜂窝异构网络中不同小区C_i、C_j的结构。从图2可以看出，该无线蜂窝异构网络中两个示例性小区C_i、C_j彼此相邻，并且通过回传接口，比如，LTE网络中的X2接口相互连接。在所示示例性实现方式中，每个小区C_i、C_j都包含一个与至少一个RRU连接的BBU。无线蜂窝异构网络的小区大小和类型各不相同。例如，在图2的例子中，上方的小区C_i是一个非常大的宏小区，而下方的小区C_j则只覆盖较小的区域。本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络可以包括大小类型各不相同的小区C_i、C_j，包括宏小区、微小区、微微小区以及毫微微小区。宏小区的直径可超过一公里，而微小区的直径只有数百米。微微小区能够覆盖直径约为100米的区域，而毫微微小区的小区覆盖范围直径只有30米。所述包括宏小区、微小区、微微小区甚至毫微微小区的小区C_i、C_j中的每个小区都可包括一个对应的BBU。不同小区C_i、C_j的BBU通过回传接口相互连接。该回传接口可以用于在不同小区C_i、C_j的BBU之间进行控制信息和协调数据的交换。图2所示的DAS中包括具有一根或多根天线的RRU以提高无线蜂窝网络的覆盖范围和容量。RRU可以设置在通过高带宽、低时延链路与BBU相连的TN中。该BBU可以位于各自小区的基站中。DAS形成一个空间分离的天线节点或TN的网络，其中，天线节点或TN通过一 个在地理区域或结构中提供无线服务的传输媒介与一个共源连接。在DAS中，发射功率被分配在空间分离的若干天线单元之间，以便具有与单一天线具有相同的覆盖区域，但是总功率低且可靠性高。这样，一组低功率天线就取代了辐射功率较高的单一天线来覆盖同一区域。因此，通过减少渗透和散射损耗，减少了功率的浪费。通过将RRU用作分布式天线阵列和/或给所述RRU配备多根天线，所述DAS能够融合到MIMO通信概念中。如图2所示的DAS的一种可能实施例中，所有RRU通过光纤与BBU连接。小区C_i、C_j中的每个TN可以包括一个关联的PM，并配备有多根天线。

若干TN可以组成一个TNC，如图3的例子所示。图3示出了具有大小不同种类不同的若干小区C0–C6的更加复杂的无线蜂窝异构网络，每个小区包括不同数量的TN。在图3的例子中，该无线蜂窝异构网络的宏小区C0位于TNC的中心并且被其他小区C1、C2、C3、C4、C5和C6所包围。该宏小区C0的相邻小区也可以是宏小区，比如宏小区C3或宏小区C5，但也可以是覆盖范围较小的小区，比如微小区C4或C6。相邻小区还可以包括微微小区，比如小区C2。如图3例子所示的一种可能的实现方式中，较小小区也可以位于较大小区的覆盖范围中。例如，微微小区C2位于宏小区C3的覆盖范围中。如图3中所示的实现方式中，每个小区C_i包含其自身的一个BBU，该BBU可以通过回传网络连接到其他小区的其他BBU，以便在不同小区C_i的BBU之间交换消息。这些消息可以包含控制信息和协调信息。在一种可能的实现方式中，所交换的消息包含协调信息，该协调信息中包括供不同BBU用于进行预编码的PM的PM指示。如图3所示，一个或几个具有RRU的TN可以与各个BBU连接。这些具有至少一个RRU的TN可以位于各自小区的外围或边沿，但也可以位于各自小区C_i中的任意位置。还可以将这些TN直接放置在小区各自的BBU的位置。相应地，每个BBU还可以组成具有至少一个RRU的TN的一部分。每个RRU至少有一根或几根发 射和接收天线，用于与已注册到各自小区的基站的UE进行上行和下行通信。图3所示的BBU可以位于各自小区C_i的基站中。TNC可以由一组小区C_i组成，每个小区有一个具有集成BBU的基站。构成该TNC的小区的数量可以变化。在一种可能的实现方式中，TNC的小区可以预先配置。可以根据将不同小区C_i的BBU彼此连接的回传网络的结构和要求进行选择属于同一TNC的小区。各个小区C_i中的TN的数量也可以变化。并且，对于无线蜂窝异构网络不同的实现方式，每个TN中使用的RRU的数量和每个RRU的天线的数量也可以不同。图3所示的TNC由相邻小区C0至C6的TN组成。TNC可以包括各自TNC的锚小区周围的一环或几环小区。在例子中，宏小区C0及其BBU可以组成一个锚小区，其中，该BBU充当同一TNC中的其他BBU的协作BBU。相应地，在图3例子所示的无线蜂窝异构网络中，TNC的至少一个BBU可以访问通用分级预编码CB。这些通用分级预编码CB包括基于TN的PM所构造的CPM。每个已构造的CPM是为TNC中的活跃TN的可能组合设置的。为TNC中的活跃TN的可能组合设置的每个CPM是基于与TNC中的活跃TN关联的PM构造的。具有相同秩的所有已构造的CPM组成各自TNC的通用分级预编码CB。在无线蜂窝异构网络的一种可能的实现方式中，每个已构造的CPM包括一个关联的PMI。

图3的示例性实现方式所示的TNC用于支持为TNC中至少一个TN与已注册到TNC的任意TN的至少一个UE之间的数据传输所设置的不同的空间层。在无线蜂窝异构网络的一种可能的实现方式中，该网络可以以闭环OM运行。在这种闭环OM中，UE分析包括多径条件的TN的每根发射天线的信道条件。UE可以提供RI以及PMI，其中，PMI确定当前信道条件的最优CPM。UE还可以为给定的RI以及PMI提供CQI。这样使得小区的基站能够迅速且有效地使传输适应信道条件。该PMI可以包括宽带或子带信息数据。而且，该CQI可以基于宽带或子带信息。在无线蜂窝异构网络的覆盖 范围内移动的每个UE提供包括PMI、CQI以及RI等反馈数据。基于从已注册到无线蜂窝异构网络的小区的UE接收到的反馈，调度实体决定为网络中的一组UE提供的时间/频率/空间资源。在一种可能的实现方式中，每个基站，例如LTE网络中的eNodeB，可以根据自己基于反馈得到的调度策略选择自己的UE。在异构TN之间交换控制信息(可以包括一部分的反馈)以实现节点之间的协调。

通用分级预编码CB的已构造CPM可以存储在无线蜂窝异构网络的至少一个BBU可以访问的存储器或数据库中。这个BBU可以是协作BBU，例如图3例子所示的TNC中宏小区C0的BBU。在一种可能的实现方式中，TNC的已构造CPM由包含TNC中所有活跃TN的PM的NxM矩阵组成，其中，N为TNC中TN的数量，M为TNC中所支持的空间层的数量，其中，M≤N。

若活跃TN中的每个提供一个独立的空间层，TNC的已构造CPM的秩R对应TNC中活跃TN的数量，R≤N。

具有相同的秩且组成各自的TNC的通用分级预编码CB的所有已构造CPM的数量Z由下式得到：

其中，N为TNC中所有TN的数量，A为TNC中活跃TN的数量，并且A等于R。

在一种可能的实现方式中，TNC的已构造集群CPM中包括的TN的每个PM由一个TxL矩阵组成，其中，T为各自TN的天线的数量，L为TN支持的空间层的数量，且L≤T。在一种可能的实现方式中，TNC的已构造CPM中包括的TN的PM可通过各自TN的BBU进行调节。相反地，TNC 的已构造CPM可以存储在TNC中协作BBU，比如图3所示的宏小区C0的BBU，的CB存储器中。在一种可能的实现方式中，已构造的CPM可通过协作BBU进行调节。

图4示出了描述本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络的可能的示例性实现方式的图。在所示实施例中，无线蜂窝异构网络由一个具有若干eNodeB作为基站的LTE网络组成。每个eNodeB可以包括一个BBU，这些BBU通过LTE网络的X2接口相互连接。从图4可以看出，无线蜂窝异构网络的不同小区可以相互重叠。图4所示的无线蜂窝异构网络包括四个不同小区C_A、C_B、C_C和C_D，其中，如图4所示，小区C_A和C_B是可以相互重叠的宏小区。进一步地，毫微微小区和微微小区C_D设置有一个基站，所述基站通过X2接口连接到第一宏小区C_A的基站的BBU。一个或几个UE可以注册到每个基站。在一种可能的实现方式中，宏小区C_A的eNodeB可以包括一个充当协作BBU且能够访问C_B存储器的BBU，其中，该CB存储器存储有包括图4所示小区C_A、C_B、C_C和C_D的TNC的已构造集群PM。

在一种可能的实现方式中，图3和图4例子所示的无线蜂窝异构网络可以以不同的OM运行。这些OM可以包括PTP-OM和MTP-OM。在PTP-OM中，已注册到TNC中TN的UE与TNC中单个TN之间有一条传输链路，用于接收TN通过空中链路传输到所述已注册UE的信号。

相反地，在MTP-OM中，已注册到TNC中TN的UE与集群TNC中的可扩展数量的TN之间可以有多条传输链路。各自的TN将相同的信号通过每条传输链路传输至UE。在一可能实施例中，TNC的协作BBU用于根据至少一个计算出的信号质量指标选择已注册UE使用的OM。该信号质量指标可以包括SNR和/或SINR。在另一种可能的实现方式中，OM不仅可以根据已注册UE的接收信号的至少一个计算出的信号质量指标进行选择，还可 以基于已注册到TNC的TN的其他UE的接收信号进行选择。在无线蜂窝异构网络的一种可能的实现方式中，TNC的协作BBU用于为已选择的OM选择一个分级预编码CB。然后，协作BBU可以根据已注册UE的接收信号的信号质量指标在已选择的分级预编码CB中选择一个已构造的CPM。在本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络的一种可能的实现方式中，TNC的协作BBU用于在不同时隙为已注册UE提供不同的分级预编码CB。已注册UE用于根据已注册UE的接收信号的信号质量指标在所提供的分级预编码CB中选择一个已构造的CPM。TNC中基站的BBU之间设置的回传接口或回传网络用于在BBU之间交换消息和控制信息。回传接口可以包括预留最小带宽，用于与已选择的CPM相关的控制信息交换消息。该预留最小带宽可以取决于任何秩的所有分级预编码CB中已构造CPM的总数。图3例子所示的无线蜂窝异构网络可以是LTE网络。该无线蜂窝异构网络也可以由WIMAX网络或UMTS网络组成。

无线蜂窝异构网络使用通用分级CB，每个CB由一组CPM组成，以支持来自不同TN的不同数量的活跃数据流或空间层。这些层可以分配给一个或多个UE。每个TN可以包括自己的PM。

例如，该PM可以是一个2x2矩阵，表示用于异构网络中第一TN的两根天线的预编码器。例如，TN_A可以有如下DFT PM：

$A=\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right],$

其中，α是功率因数，表示针对该TN的单独功率分配。PM可取决于预编码涉及的TN之间的异构功率分布。例如，如果该无线蜂窝异构网络包括四个不同的TN，即TN_A、TN_B、TN_C和TN_D，且所述不同的TN具有分别记 为A、B、C和D的关联PM。异构无线网络的TN根据其各自独立的发射功率约束可以有不同数量的对应功率因数为α、β、γ和δ的发射天线。

图5示出了为包含四个不同TN且支持相应数量的空间层的异构网络构造通用预编码CB的简单例子。相应地，在图5所示例子中，预定数量M＝4个空间层在各自的网络中通过TN_A、TN_B、TN_C和TN_D支持。所构造的集群CPM是一个包含TNC中所有活跃TN的PM的NxM矩阵，其中，N为TN集群中TN的数量，M为TNC中支持的空间层的数量，其中，M≤N。在图5的例子中，TN的数量是N＝4，空间层的数量是M＝4。

在图5的例子中，如果无线蜂窝异构网络的第一TN_A和第二TN_B是活跃的，而其他TN即TN_C和TN_D是不活跃的，则如图5所示，CPM可以设置为包含活跃TN即TN_A和TN_B的PM，即A和B。对于TNC中活跃TN的所有可能组合，CPM设置为包含图5例子中的TN，即TN_A、TN_B、TN_C和TN_D。

图7示出了可用于在包括四个不同TN即TN_A、TN_B、TN_C和TN_D的无线蜂窝异构网络中进行预编码的所有可能CPM的概述，实现了一至最多四个空间层上的传输(秩1–4)。秩表明了各自TNC的活跃TN的数量，每个TN提供一个空间层。具有相同的秩的所有已构造CPM组成各自TNC的通用分级预编码CB。图7所示的例子中有四个不同的通用分级预编码CB，即CB1、CB2、CB3和CB4，每个CB具有预定数量的CPM。最大秩R＝4对应TNC中的可能活跃TN的数量。具有相同的秩且组成各自的TN集群的通用分级预编码CB的所有已构造CPM的数量Z由下式得到：

其中，N为TNC中所有TN的数量，A为各自TNC中活跃TN的数量，A等于秩R，且每个TN可提供一个独立的空间层用于传输。图5所示的例 子中，TNC包括四个TN，即TN_A、TN_B、TN_C和TN_D，每个TN都有一个对应的PM，即A、B、C和D。对应地，TN集群中的所有TN的数量N为N＝4。数量A是各自TNC中的活跃TN的数量，与秩对应。相应地，当秩R＝1，TN集群中的活跃TN的数量A＝1，并且各自的秩对应的CB，即CB1包括也就是说，秩R＝1时有4个集群PM，即PCM。图7示出了秩为1时通用分级预编码CB1的四个不同的CPM。如果TN_A、TN_B、TN_C和TN_D中只有一个是活跃的，则可以使用第一分级预编码CB1的四个集群PM中的一个。图7还示出了两个不同TN为活跃TN(秩＝2)，三个不同TN为活跃TN(秩＝3)以及所有四个TN同时为活跃TN(秩＝4)的其他情况。如果所有TN同时为活跃TN，则只有一个CPM包含四个不同的活跃TN，即TN_A、TN_B、TN_C和TN_D的所有PM，即A、B、C和D。因此，如图7所示，第四分级预编码CB4仅由一个已构造的CPM组成。

图6示出了能够访问存储有不同数量的分级预编码CB即CB_i的CB存储器的BBU的方框图。在图7的例子中，该CB存储器可以存储不同秩1–4的四种不同的通用分级预编码CB，即CB1、CB2、CB3和CB4，其中，每个通用分级预编码CB包括数量Z个具有相同秩的CPM。从图7可以看出，所构造的CPM由一个包含TNC中所有活跃TN的PM的NxM矩阵组成，其中，N为TNC中TN的数量，M为TNC中支持的空间层的数量，其中，M≤N。在图7的例子中，TN集群中的TN的数量是N＝4，TN集群中支持的空间层的数量是M＝4。

TNC的已构造CPM中包括的TN的每个PM为一个TxL矩阵，其中，T为各自TN的天线的数量，L为各自TN支持的空间层的数量，且L≤T。例如，对于具有两根天线且支持两层空间层的TN，PM可以为一个2x2矩阵。相应地，图7例子所示PM即A、B、C和D中的每个PM可以由一个TxL 矩阵组成，例如，2x2矩阵。

图8示出了无线蜂窝异构网络中的预编码CB，其中，每个TN只包括一根天线。在这个简单的情况中，TN的RRU包括单一天线，并且各自TN的PM是一个值为1的1x1矩阵，如图8所示。相反地，如果每个RRU配备有一个双天线发射器，则每个RRU最多可以传输两个空间层。可为每个RRU独立选择任意给定RRU的一个或两个空间层。除了每个RRU一个秩之外，还可以引入一种所谓的RRU秩，表明LTE术语多用户SMDA或PU2RC中涉及的RRU的数量。相应地，例如，在RRU-秩为2的情况中，CPM可以有如下的结构：

$\left[\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& -j\end{array}\right]& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& -j\end{array}\right]& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& -j\end{array}\right]& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& -j\end{array}\right]& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

其中，0表示具有零项的2x2矩阵。每个RRU，也就是，图7所示的PM，即A到D，中的波束成形器可用于任何需要的CPM。图9示出了所有潜在的星位图。

在本发明提供的无线异构网络的实施例中，该网络可以以PTP-OM以及可替代地，以MTP-OM运行。在PTP-OM下，已注册到TNC中TN的UE与TNC中单个TN之间有一条传输链路，用于发送和接收信号。在所述PTP-OM下，可以使用图7、图8或图9所示的通用分级预编码CB。

相反地，在MTP-OM下，已注册到TNC中TN的UE与TNC中的可扩展数量的TN之间有多条传输链路，其中，可以通过每条传输链路将相同的信号传输到各自的UE。在MTP-OM下为业务选择TN可取决于UE经历的信道增益。例如，如果UE只能从两个TN接收有效接收信号，则为从TNC的所有TN发送信号的所述UE提供服务就没有任何意义。

MTP-OM在CPM中的应用适合高移动性的UE或者与RRU中可用的所有发射天线的子集具有相似信道增益的UE，以降低集群PM切换的频率。

图10示出了无线蜂窝异构网络的MTP-OM的CB结构。为简洁起见，在图10的例子中描述了单天线TN的CB结构，这样，CPM构造中使用的所有PM都是值为1的简单1对1矩阵，如图10所示。在具有四个不同TN，即TN_A、TN_B、TN_C和TN_D的TNC的情况中，用PM，即A、B、C和D来替代单天线矩阵，可以很容易将图10所示方案扩展为多天线TN的情况。秩表明了MTP-OM下的活跃空间层的数量，现在每一层可以由多个TN提供。图10所示的例子中，秩＝1，也就是说，一个空间层是活跃的。在第一通用分级CB即CB1(2SFN)中，存在两个TN，通过将UE连接到两个TN，比如TN_A和TN_B，支持一个空间层。第二CB2包括将UE和TNC的三个不同TN连接起来的CPM。最后，第三CB3将UE同时连接到TNC的所有四个TN，即TN_A到TN_D。第四CB4(R2SFN)可以将两个单独的UE分别连接到每个TNC的两个不同TN上。例如，第一UE1与TN_A和TN_B之间存在链路，而第二UE2与第三TNC和第四TND之间存在链路。

图11A和图11B描述了本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络的不同OM。图11A示出了PTP-OM，其中，UE与单个TNB之间存在一条链路。图11A示出了包括TNB的PM的对应CPM。

相反地，在MTP-OM下，UE不与单个TN相连，但是可以连接到几个TN，比如节点TN_B和TN_C，其中，通过每条传输链路将相同的信号传输到下行链路中的UE。

图11B示出了包括两个与UE同时连接的TN，即TNB和TNC的PM，即B和C的对应的CPM。

图12示出了在通用分级预编码CB中选择CPM的选择流程的一种可能实现方式的流程图。如图12所示，该选择流程可以包括一个或几个步骤。图12所示的实现方式中有三个选择步骤。在第一选择步骤中，选择OM。该OM可以包括PTP-OM或MTP-OM。在第二选择步骤中，选择通用分级预编码CB。如图12所示，在最后一步中，选择已选通用分级预编码CB中的CPM。图12所示选择步骤可以由无线异构网络中的相同或不同的实体执行。由于每个CPM分配一个相关的PMI，所以实体可通过CPM的关联PMI选择该CPM。

通过本发明一实施例提供的无线蜂窝异构网络，可以包括具有用于为已注册UE提供服务的可变数量的天线的可变数量的TN。根据UE的不同用户位置以及数据流量需求，无线蜂窝异构网络可灵活地适应时间承载需求。通常情况下，到不同TN位置的路损导致不同用户的UE以不同功率电平从不同TN接收接收信号。该结果导致了异构发射功率分布在无线蜂窝异构网络中的TN上。因此，每个UE主要与无线蜂窝异构网络的不同TN中的单个或一组少量的远端RRU相连。通过激活不同TN中不同RRU的多根天线， 可在这些配置中轻松实现即时多用户业务。通过通用分级预编码CB，其中每个CB含有一组CPM，使得同频干扰在不同层面上可以预测。另外，使用基于CB的预编码为在虚拟DAS配置中分组的所有发射天线实现了协调的波束成形和调度CSCB。协调的波束成形和调度是一种用于联合信号优化和干扰管理的有效技术。

通用分级预编码CB可用于在异构网络中进行集中式或分级式远程无线管理。图13示出了描述无线蜂窝异构网络中实施的DAS中CB的性能的图。图13示出了所采用的不同秩的CB的TNC的吞吐量的累积分布函数。可以看出，如果选择较高秩的CB，则每个扇区的整体吞吐量也较高。在图13的例子中有四个不同秩的通用分级预编码CB，其中，曲线I示出了使用秩为1的CB的情况，曲线II示出了使用秩为2的CB的情况，曲线III示出了使用秩为3的CB的情况，以及曲线IV示出了使用秩为4的CB的情况。

图13示出了每个TNC的数据吞吐量。

相反地，图14示出了已注册到TNC的TN的每个UE的数据吞吐量。

从图13和图14中可以看出，数据速率与TNC中活跃数据数据流或层的数量成比例。图13和图14分别示出了DAS秩1、秩2、秩3和秩4的曲线I、I、II和IV。进一步地，数据吞吐量可以轻易适应UE的需求。这可以实现将BBU切换到不同的通用分级预编码CB。

如图15所示，可为不同OM设置具有不同秩的CB，其中每个CB具有不同数量的CPM。在每个RRU具有单一发射天线的特殊情况中，可将RRU选择看做一个天线选择矩阵。对于每个射频拉远单元的多根天线，可以使用块对角CPM，其中，可以按每个块来使用DFT或豪斯霍尔德束。每个块是指位于相同射频拉远单元的天线。

当UE经历与不同射频拉远单元及其各自天线的子集非常相似的信道增益时，可以使用MTP-OM下的CB。进一步地，当不同的UE通过部署快速移动时，可以采用MTP-OM下的CB。在这种情况下，采用MTP-OM下的CB可以降低延迟PMI反馈的影响，因为与TN的单个RRU相比，与RRU和天线子集的连接的变化动态性更低。无线蜂窝异构网络为虚拟DAS中的多用户业务提供分级CB设计。TNC的小区C_i组成具有多个TN的虚拟超级小区，为TNC中的UE提供最优的接收信号。

图16、图17和图18示出了小区中的SINR覆盖图以描述执行本发明提供的方法时的不同场景。

图16示出了执行4-DAS配置中的秩1传输时的模拟结果。图16示出了通过两个或四个RRU中的单个RRU选择或联合/相干传输的单个数据流传输的SINR覆盖图。根据这些SINR覆盖图，在一个特定的时间样本中，单个数据流由单个传输节点RRU传输。这些图通过在不考虑任何大规模及小规模衰落情况下的天线特性和路损影响获得。在2SFN的情况中，两个RRU是活跃的且相干传输相同的数据。

图17示出了执行4-DAS配置中的秩2传输时的模拟结果。图17示出了单个RRU选择或联合选择的秩2传输。在图17中，允许两个平行的数据流。CB考虑RRU选择(顶部)，其中每个数据流由单个RRU生成。相反地，2SFN R2建立两个区域，其中，两个RRU相干传输数据。这种模式特别有利于支持虚拟小区边界间的高移动性的用户，如果所有RRU都传输独立的数据流，虚拟小区边界就会打开，这种模式也称为图18所示的秩4传输。

图18示出了执行4-DAS配置中的秩4传输时的模拟结果。

在秩4的情况中，每个RRU只生成单个数据流。在这种情况中会产生 最严重的小区内干扰，也就是说，连接到同一BBU的RRU之间的干扰。

从图16中可以看出，在一个有三个RRU位于小区各个角、一个RRU位于中心的单个小区中，模拟结果表明当选择秩4传输(见图16下方)时SINR最佳。对于其他拓扑结构，情况可能不同。

如图3所示，TNC中不同小区的BBU通过回传网络或回传接口相互连接。该回传接口用于在BBU之间交换消息，以协调无线蜂窝异构网络不同小区之间的运行。TNC的BBU之间设置的回传网络或回传接口包括最小带宽，用于与通用分级预编码CB的已选择CPM相关的控制信息交换消息。该最小带宽取决于任何秩的所有分级预编码CB中已构造CPM的总数。通过无线蜂窝异构网络的回传网络传输的数据的负载L可以传输控制信息，并且对于典型的系统配置，可以计算如下：例如，如果无线蜂窝异构网络包括四个TN，每个TN包括两根天线、13个子带或频带以及10ms的切换间隔，那么在图15所示的不同OM下设置有29个CPM的情况下，需要通过无线蜂窝异构网络的回传网络按每子帧传输5bit作为控制数据。相应地，在这样的场景中，回传负载L可以计算如下：

$L=5bit\·13subbands\·\frac{1000ms}{10ms}=6.5kbit/s$

可以看出，无线蜂窝异构网络的BBU之间交换的控制信息的回传负载较低，并且回传网络占用的带宽BW较少。

TN的不同PM在CPM中的组合实现了将多个空间层传输到单个用户或者到多个用户。例如，通过用于在无线蜂窝异构网络的DAS中提供通用分级预编码CB的方法，可以将不同数量的天线端口的标准预编码CB的标准PM合并成包含完整TNC的CPM的CB。可以根据拟定分级CB提供分级无 线资源管理，其中，具有协作BBU的宏基站定义CPM，并且可以在无线蜂窝异构网络中的每个TN上以分散的方式执行UE到这些层的调度。通过使用CPM，TNC的小区C_i在虚拟DAS中形成一个虚拟超级小区。基于通用分级预编码CB，每个CB包含一组CPM，可以建立一个机制主动控制异构网络中的信号和同频干扰。在另一实现方式中，可以在至少一个协作BBU中设置中央调度实体，其中，所述至少一个协作BBU控制对其所有RRU或TN比如微微、毫微微或中继节点的访问。根据本发明一实施例提供的方法，可以以通用的方式，即，对每个TN使用相同设计规则定义不同的通用分级预编码CB。不同通用分级预编码CB的CPM的结构将无线蜂窝异构网络的异构特性考虑在内，比如，功率、小区大小以及在不同TN处的信道增益。下一个更高小区层级定义了哪个TN将在对应选择的空间层上为UE提供服务，因此也定义了哪种类型的预编码器必须在下一个较低实体中使用。相应地，这样就形成了可用于无线蜂窝异构网络的分级无线资源管理的分级CB设计。由于在一个可能的实现方式中，通用分级预编码CB的使用由下一个更高小区层级控制，因此可以在每个TN上针对时间/频率和空间域中的下行资源进行独立调度。因此，在无线蜂窝异构网络的一种可能的实现方式中，不需要进行集中式调度。在一种可能的实现方式中，虽然对UE的选择可以在每个TN中独立执行，但宏BBU或协作BBU指示一个具体的通用分级预编码CB。在DAS的一种可能的实现方式中，不同的RRU通过光纤与对应的BBU无线资源管理连接，调度可在网络的同一中央实体(即，所述BBU)中进行。在一种可能的实现方式中，向UE提供分级预编码CB，其中每个分级预编码CB有一组CPM。在一种可替代的实现方式中，只向UE提供那些特定类型的通用分级预编码CB，而非所有的通用分级预编码CB。在一种可能的实现方式中，通用分级预编码CB中集群PM的选择由已注册UE执行。在一种可替代的实现方式中，分级预编码CB中CPM的选择还可以由UE所注册的各自小区C的BBU执行。

在无线蜂窝异构网络的一种可能的实现方式中，只有TNC中特定的协作BBU才能访问通用分级预编码CB。在一种可替代的实现方式中，无线蜂窝异构网络中不同小区C_i的所有BBU均可以访问通用分级预编码CB。

本发明还支持包括计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，当执行所述计算机可执行代码或计算机可执行指令时，至少一台计算机会执行本发明提供的方法。

在一种可能的实现方式中，可以提供两种以上的层级。在一种可能的实现方式，分别包括一组小区的若干个TNC反过来可以聚集形成一个更高层级的TNC。这种超级集群的通用分级预编码CB包括若干个TNC，每个CB可以包括一组由较低层CPM构造而成的较高层CPM。在一种可能的实现方式中，每个PM可由各自层级的实体使用。例如，TN的PM可由设置有该TN的各自小区的BBU进行调节。由不同PM组成的CPM可由TNC的某个实体进行调节，例如，由位于TNC中心的宏小区的协作BBU进行调节，如图3例子所示。这样就提供了一个可综合考虑较低层级的本地需求的灵活的PM分级式系统。

Claims (15)

1.一种无线蜂窝异构网络中的基带单元BBU，所述BBU设置在无线蜂窝异构网络的相邻小区的传输节点TN的传输节点集群TNC中，其特征在于，所述BBU包括通用分级预编码码本CB，每个CB包括集群预编码矩阵CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。

2.根据权利要求1所述的BBU，其特征在于，所述为所述TNC中的活跃TN的可能组合设置的所述每个CPM是基于与所述活跃TN关联的预编码矩阵PM构造的。

3.根据权利要求1或2所述的BBU，其特征在于，具有相同秩的所述CPM为各自的TNC形成通用分级预编码CB。

4.根据上述权利要求1-3任一项所述的BBU，其特征在于，所述TNC的所述CPM为一个包含所述TNC中所有活跃TN的所述PM的NxM矩阵，其中，N为所述TNC中TN的数量，M为所述TNC中支持的全局空间层的数量，其中，M≤N。

5.根据上述权利要求1-4任一项所述的BBU，其特征在于，所述TNC的所述CPM的秩R与所述TNC中活跃空间层的数量对应，其中，R≤M≤N。

6.根据上述权利要求1-5任一项所述的BBU，其特征在于，所述具有相同的秩且为各自的TNC形成通用分级预编码CB的所有CPM的数量Z由下式得到：

$Z=\left(\begin{array}{c}N\\ A\end{array}\right)=\frac{N!}{(N-A)!A!},$

其中，N为所述TNC中所有TN的数量，A为所述TNC中所述活跃TN的数量，并且A等于R。

7.根据上述权利要求1-6任一项所述的BBU，其特征在于，所述TNC的所述CPM存储在所述TNC中的所述TN的协作BBU的CB存储器中且所述CPM可由所述协作BBU进行调节。

8.根据上述权利要求任一项所述的BBU，其特征在于，所述BBU为所述TNC的协作BBU，用于根据所述已注册UE的接收信号和/或已注册到所述TNC的TN的其他UE的接收信号的至少一个计算出的信号质量指标选择用于所述已注册用户设备UE的工作模式OM。

9.根据权利要求8所述的BBU，其特征在于，所述BBU还用于为已选择的OM选择分级预编码CB，以及根据所述已注册UE的接收信号和/或已注册到所述TNC的TN的其他UE的接收信号的所述信号质量指标在选择的分级预编码CB中选择一个CPM。

10.根据权利要求8或9所述的BBU，其特征在于，所述BBU还用于在不同时隙向所述已注册UE提供不同的分级预编码CB，其中，所述已注册UE用于根据所述已注册UE的接收信号的信号质量指标在提供的分级预编码CB中选择一个CPM。

11.一种至少包括一个传输节点集群TNC的无线蜂窝异构网络，其特征在于，所述TNC包括相邻小区的传输节点TN并且至少包括一个基带单元BBU，所述BBU包括通用分级预编码码本CB，每个CB包括集群预编码矩阵CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。

12.根据权利要求11所述的无线蜂窝异构网络，其特征在于，所述TNC用于支持为所述TNC中至少一个TN与已注册到所述TNC的TN的至少一个用户设备UE之间的数据传输所设置的不同的空间层。

13.根据权利要求11或12所述的无线蜂窝异构网络，其特征在于，所述无线异构网络以不同的工作模式OM运行，包括点到点工作模式PTP-OM以及多点到点工作模式MTP-OM，其中，在所述PTP-OM中，已注册到所述TNC的TN的UE与所述TNC的单个TN之间存在一条传输链路将信号传输至所述已注册UE；在所述MTP-OM中，已注册到所述TNC的TN的UE与所述TNC的可扩展数量的TN之间存在传输链路，相同的信号通过各个传输链路传输至所述已注册UE。

14.根据上述权利要求11-13的任一项所述的无线蜂窝异构网络，其特征在于，所述TNC的BBU之间设置的回传接口包括具有根据任何秩的所有分级预编码CB中CPM的全部数量为与已选择集群CPM的相关控制信息交换消息所预留的最小带块。

15.一种用于在无线蜂窝异构网络中提供通用分级预编码码本CB的方法，所述无线蜂窝异构网络至少包括一个传输节点集群TNC，其特征在于，所述TNC包括相邻小区的传输节点TN并且至少包括一个基带单元BBU，所述BBU包括通用分级预编码码本CB，每个CB包括集群预编码矩阵CPM，并且每个CPM是为TNC中活跃TN的可能组合设置的。