CN107683580B - 在多用户多入多出系统中实现频率资源分配的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在MU‑MIMO系统中实现频率资源分配的方法，包括将CQI超过预定值和/或CEE小于预定值和/或SII小于预定值的UE分配给第一小组，并将余下的UE分配给第二小组，再将不同的频率资源分配给每个小组，以及对每个小组采用不用的预编码或解码算法。

Description

在多用户多入多出系统中实现频率资源分配的方法
本申请主张申请日为2015年6月28日的第62/185,676号美国在先申请的优先权。
技术领域
本发明的技术领域涉及无线通信。本发明涉及一种在多用户无线通信系统中分配频率资源(FR)的方法，尤其涉及在大规模多输入多输出(MIMO)系统中用户分组的方法。换言之，本发明提供了一种通用的能够在大规模MIMO系统中实现并提升该系统性能的用户分组方法。
背景技术
大规模MIMO系统是通过根据一定数量级放大传统MIMO系统形成的，例如，将一个基站(BS)中的数百根天线设置为在同样的时间-频率资源中同时为数十个用户设备(UE)服务。这种大规模的系统具有极大的优势[1]-[3]。由于强空间复用和高阵列增益的特性，大规模MIMO系统可同时实现性能的提升和能效的改善。此外，该系统可由便宜的低功率组件构成。所述系统还能够有效地降低空气干扰造成的延迟，简化介质访问层，并提高对于无意或有意干扰的鲁棒性。总的来说，大规模MIMO系统是在时分双工(TDD)模式下利用上下行链路间的信道互易性，尽管在文献[4]或专利申请PCT/US14/71752中频分双工(FDD)也是可行的。
在大规模MIMO系统中，BS在每个调度好的传输时间间隔(TTI)中选择用户，并用同样的FR与这些用户通信。每个TTI可采用不同的下行链路预编码算法和上行链路解码算法，例如，下行链路采用共轭波束成型(CB)或迫零波束成型(ZFB)算法，上行链路采用最大比合并(MRC)或迫零解码(ZFD)算法。鉴于与BS相关联的UE具有不同的信道状态，这有利于基于UE的信道状态将其分成不同的组，然后将FR分配给每个组。然而，目前并没有适用于大规模MIMO系统的UE分组和FR分配方法。现有技术是在同样的FR中使用不同的信道状态，这可能造成明显的总体信道容量损失，和/或由于信道状态较好的UE需适应信道状态较差的UE而造成的数据速率降低。
本发明的具体实施方式提供了一种在大规模MIMO系统中实现UE分组和FR分配的方法。
发明目的
本发明的目标在于提供一种基于UE信道状态在大规模MIMO系统中实现UE分组和FR分配的方法。
本发明的另一目标在于进一步说明上述方法中的UE信道状态的特定参数以及参数的获取方法。
发明内容
为了对与BS相关联的UE进行正确地分组，首先需考虑UE信道状态需要的特定参数，例如，信道质量信息(CQI)、信道估计误差(CEE)及UE的速度指示信息(SII)。然后，基于上述三个参数，本发明介绍了一种通用的在大规模MIMO系统中实现用户分组的方法。此外，本发明还介绍了通用的获取上述三个参数的方法。
本发明相应地包含多个方法步骤，一个或多个步骤间的关系，构成装置的实施特征以及影响这些步骤的元件组合和部件使用。以下以示例的方式详细披露了上述内容，本发明的保护范围将在权利要求中指明。
附图说明
根据下面结合附图对本发明的多个方面的描述，上述本发明的实现方式将更容易理解。附图中与不同部分对应的参考编号将在所有附图中保持一致。
图1是频率资源分配的具体实施方式的流程图；
图2是频率资源分配的具体实施方式的图形说明。
具体实施方式
接下来将参考附图介绍本发明的示例性实施方式，其中附图中的编号将在所有附图中保持一致。所述示例性实施方式是用来说明本发明的各方面，不应理解为是对本发明保护范围的限制。在结合方块图或流程图对上述示例性实施方式进行描述时，每个方块可代表一个方法步骤或用来实现该方法步骤的装置元件。根据实现方式的需要，所述装置元件可相应地以硬件、软件或者其组合的形式来配置。此后，监控信号指的是由一个天线传输的用来估计该传输天线和一个或多个接收天线间的信道的信号。该信号还可被称为参考信号、信道估计信号或测试信号。
在大规模MIMO系统中，上下行链路可分别采用数种解码和预编码算法。其中，一些算法可提供较高的性能但对信道状态要求更高，例如下行链路采用ZFB算法，上行链路采用ZFD算法。而其它算法虽对信道状态的要求不高，但其仅能提供一般的性能，例如下行链路采用CB算法，上行链路采用MRC算法。在实际操作中，与BS相关联的UE可以具有各式各样的信道状态。因此，可以预料到针对不同的UE组采用不同的算法相比不进行UE分组的方式更具优势，上述不同的UE组是基于UE的信道状态来划分的。
对于UE的分组可以基于多个信道参数。下面列出了三个重要的信道参数。
CQI针对每个UE提供信道质量级别的信息。一些算法例如下行链路的ZFB算法和上行链路的ZFD算法在高CQI的情况下更具优势，而另一些算法例如下行链路的CB算法和上行链路的MRC算法则在低CQI的情况下更具优势。
CEE针对每个UE提供信道估计误差的信息。一些算法例如下行链路的CB算法和上行链路的MRC算法针对CEE具有较高的鲁棒性，而另一些算法例如下行链路的ZFB和上行链路的ZFD则针对CEE具有较低的鲁棒性。
SII针对每个UE提供速度信息。应当注意的是高速度代表的是较短的相干时间，反之亦然。一些算法例如下行链路的ZFB算法和上行链路的ZFD算法在低SII、长相干时间的情况下更具优势，而另一些算法例如下行链路的CB算法和上行链路的MRC算法则在高SII、短相干时间的情况下更具优势。
如图1和图2所示，基于如CQI和/或CEE和/或SII的信道参数，所述基站使用如下方法对UE进行分组。
步骤1：启动流程。
步骤2：在所述流程启动后，所述BS获取每个UE的信道状态参数，如CQI和/或CEE和/或SII。
步骤3：所述BS将所有UE(10)分为两组，其中组1(11)包括具有高CQI和/或低CEE和/或低SII的UE，组2(12)包括余下的UE。
步骤4：所述BS将所有FR(7)分成两部分，FR A(8)和FR B(9)，然后所述BS将FR A分配给组1，FR B分配给组2。
步骤5：所述BS针对组1的每个UE的下行链路或上行链路分别采用要求高CQI和/或低CEE和/或低SII的第一预编码算法(13)或第一解码算法，并针对组2的每个UE采用不要求高CQI和/或低CEE和/或低SII的第二算法(14)。
步骤6：流程结束。
上述方法可拓展为将UE分为2个以上的小组，并给每个小组分配一部分FR。每个小组具有各自的CQI和/或CEE和/或SII范围。这样拓展的前提是通过给每个UE小组的下行链路选择一个合适的预编码算法，或给每个UE小组的上行链路选择一个合适的解码算法，以达到增加每个UE小组的和速率(sum-rate)和/或减小每个小组UE的信干噪比(SINRs)差异和/或其他的特殊目的。
上述方法在TDD和FDD模式下均可采用。
如果用户小组的吞吐量有所增长，或者其中一个用户小组的吞吐量相较于其他小组的较高，则给FR分配更多的频率带宽。
适配于载波聚合，每个FR可以是一个连续的或者多个非连续的频率段。
随着所述BS获取到所述UE的新信道信息，UE可能会根据其CQI和/或CEE和/或SII的变化从一个小组移动到另一个小组中。
根据所述BS和UE之间的通信协议，在一个帧或子帧的时间或间隔里，或者是当从BS接收到控制信号时，UE向所述BS发送监控或测试信号，并且所述BS利用其接收到的信号估计所述UE的CQI和/或CEE和/或SII。
在另一实施方式中，BS向UE发送监控或测试信号，所述UE向所述BS反馈其CQI和/或CEE和/或SII。
在一种实施方式中，所述BS估计所述CEE，例如使用所述UE的CQI来估计。
在另一实施方式中，UE估计所述CEE，例如使用所述UE的CQI来估计，并将该信息反馈给所述BS。
在一种实施方式中，UE估计其SII，例如使用所述CQI的方差来估计，并将该信息反馈至所述BS。
在另一实施方式中，所述BS估计所述UE的SII，例如使用所述UE的CQI的方差来估计。
所述SII仅需大致确定范围无需准确计算，因此可以通过将所述CQI与预先定义的阈值相比较的方式，来大致确定UE的移动速度。
尽管上述描述展示讨论了本发明的优选实施方式，并图解了本发明的新颖特征和原理，但应当理解的是对于本发明所示的方法、元件或装置的细节，以及其使用形式的各种省略、替换和改变均是本领域的技术人员在不脱离本发明的范围和精神的情况下能够做出的。因此，本发明的保护范围不应当被上述描述所限制。相反，本发明的原理可以被更广地运用在一系列方法、系统和装置中，以获取所述性能优势或满足其他目的、获取其他优势。

Claims (11)

1.一种在多用户多入多出(MU-MIMO)系统中实现频率资源分配的方法，包括：
将信道质量信息(CQI)超过预定值和/或信道估计误差(CEE)小于预定值和/或速度指示信息(SII)小于预定值的用户设备(UE)分配给第一小组，并将余下的UE分配给第二小组；
将第一频率资源分配给所述第一小组，第二频率资源分配给所述第二小组；
在利用所述第一频率资源进行传输的、对高CQI和/或低CEE和/或低SII有较高要求的下行链路采用第一预编码算法或上行链路采用第一解码算法，所述第一预编码算法或所述第一解码算法用以增加所述第一小组的和速率和/或减少所述第一小组的UE的信干噪比差异；以及
在利用所述第二频率资源进行传输的、对高CQI和/或低CEE和/或低SII无较高要求的下行链路采用第二预编码算法或上行链路采用第二解码算法，所述第二预编码算法或所述第二解码算法用以增加所述第二小组的和速率和/或减少所述第二小组的UE的信干噪比差异。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所述UE的CQI和/或CEE和/或SII将其分成2个以上的小组，并为每个小组分配一个频率资源以获取一个或多个特定的性能测试。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述MU-MIMO系统在TDD模式下运行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述MU-MIMO系统在FDD模式下运行。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：如果两个小组的吞吐率发生改变，向所述第一和第二小组重新分配所述频率资源。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述频率资源包括多个连续的或非连续的分段。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在基站(BS)更新信道信息；以及根据UE的CQI和/或CEE和/或SII的变化，将该UE从一个小组移动至另一个小组。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：UE向基站(BS)发送监控或测试信号，以便所述BS能够使用该信号估计所述UE的CQI和/或CEE和/或SII。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基站(BS)向UE发送监控或测试信号，以便所述UE能够向所述BS反馈其CQI和/或CEE和/或SII。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：UE或基站(BS)使用所述CQI来估计所述CEE。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：UE或基站(BS)通过将所述CQI的方差与预定义阈值进行比较来估计所述SII。
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