CN108574543A - 估计多跳无线电信道的装置、方法和计算机程序 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及估计多跳无线电信道的装置、方法和计算机程序。实施例涉及用于估计移动通信系统（400）中的发射机（100）、一个或多个中继站（150）和接收机（200）之间的多跳无线电信道的装置、方法和计算机程序。该装置包括一个或多个接口（12），用来获得与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与信道状态反馈的延迟相关的信息。该装置进一步包括被配置成控制所述一个或多个接口（12）的控制模块（14），其中控制模块进一步配置成基于以上信息来确定与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。

Description

估计多跳无线电信道的装置、方法和计算机程序
技术领域
本发明涉及用于估计移动通信系统中的发射机、一个或多个中继站和接收机之间的多跳无线电信道的装置、方法和计算机程序，更特别地但不排外地涉及在延迟的信道状态信息（CSI）反馈的存在下在车辆间多跳通信场景中的多跳信道估计的设计。
背景技术
便携式设备与车辆之间的直接通信是一些移动通信系统的特征。将来的汽车可能包括允许车辆之间的直接数据通信的通信系统。一个非常突出的示例是根据IEEE（电气与电子工程师协会）802.11p标准（和对应的上层标准）的直接传输。针对这样的车辆连通性标准的常见使用是向相邻车辆广播信息。这可以是状态信息，该状态信息将有规律地被传输或者是诸如紧急信息之类的事件驱动的消息。IEEE 802.11p的替代方案在由产业联盟3GPP（第三代合作伙伴计划）进行的标准化中。该联盟开发蜂窝通信技术并且提出用于车辆的直接通信标准，称作C-V2X（基于蜂窝的车辆到一切）。该设计具有用于以常规模式来传输状态信息的高效方法。
动态多跳网络中的信道估计和最优端到端路径选择可能是非常有挑战性的问题。潜在地，决策节点监视大量的可能的动态链路和跳（hop），这导致在传输时间方面所估计的和实际的信道状态信息（CSI）之间的失配增加。CSI失配的增加被称为CSI老化。
CSI老化的最小化是文献中公认的问题。一些方法收集多个过去的信道估计来预测将来的信道状况并且它们中的至少一些是应用受限或场景受限的。例如，样条插值和平均的表现高度地依赖于环境的动态特性，而在动态环境下历史平均可能完全失败。
发明内容
存在对于移动通信系统中的多跳无线电信道的信道估计的改进的设计的需求。独立权利要求提供了移动通信系统中的多跳无线电信道的信道估计的改进的设计。
实施例基于如下发现：由于对通信链路属性的性质的更好理解，由自动驾驶解决方案中的发展所引导的现代车辆的技术实现可以有益地地被用来改进两个车辆之间的通信。直接车辆对车辆（V2V）通信的此类益处可以利用传感器辅助的车辆预测性通信来实现。实施例可以解决用于高度动态的车辆网络中的多跳链路质量预报和端到端路径选择的基于传感器的车辆预测算法的应用。实施例可以使用被应用于多跳V2V场景的传感器辅助的预测性通信的扩展设计。这可以允许提供更可靠的多跳链路质量估计和路径选择。
实施例提供了用于估计移动通信系统中的发射机、一个或多个中继站和接收机之间的多跳无线电信道的装置。该装置包括一个或多个接口以获得信息。所获得的信息包括与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息，以及与信道状态反馈的延迟相关的信息。
该装置进一步包括被配置成对接口进行控制的控制模块。控制模块进一步被配置成基于经由一个或多个接口所获得的信息来确定与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。所述信息包括与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息，与发射机、一个或多个中继站和接收机之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息，以及与信道状态反馈的延迟相关的信息。特别是在车辆通信场景中，实施例可以提供对于多跳无线电信道的改进的信道估计。
在一些实施例中，控制模块被配置成通过基于每一组合的最弱链路来评估单跳无线电信道的不同组合而确定与多跳无线电信道的配置相关的信息。可以在
R. Alieiev, T. Hehn, A. Kwoczek, and T. Kürner, “Sensor-basedcommunication prediction for dynamic Doppler-shift compensation,” inProceedings, International Conference on ITS Telecommunications. IEEE, 2017中找到示例或此类评估，其被整体地结合于本文中并且与单跳无线电信道方面相关，更特别地但非排外地与基于环境信息的信道估计和预测相关。
实施例可以提供对多跳链路配置的高效的确定。在其它实施例中，控制模块可以被配置成通过选择多跳无线电信道的高于阈值的最弱单跳无线电信道来确定与多跳无线电信道的信道状态相关的信息。实施例可以基于评估配置的最弱链路和基于最好的最弱链路或至少通过确保最弱链路质量高于阈值进行的选择来确定多跳链路配置。
控制模块可以进一步被配置成通过选择包括在组合中的具有最弱链路的最高频谱效率的单跳无线电信道的组合作为用于多跳无线电信道的配置来确定与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。因此，可以至少在一些实施例中优化或改进最弱链路的频谱效率以实现多跳无线电信道的期望质量。控制模块可以被配置成基于与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息并且基于与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息来预测单跳信道的将来的信道状态。控制模块可以使用与环境（地点、位置、方向、历史数据，等等）相关的统计信息来预测或估计无线电信道。控制模块可以被配置成基于与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息并且基于与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息来预测多跳无线电信道的将来的信道状态。
在一些实施例中，控制模块可以被配置成提供与针对单跳信道的适配的报告速率相关的信息。与适配的报告速率相关的信息可以基于单跳信道的所预测的相干时间。实施例可以基于无线电信道的相干时间来适配报告速率或单跳无线电信道反馈。发射机、接收机和一个或多个中继站中的至少一个可以与车辆实体对应。控制模块可以被配置成将与多跳无线电信道的配置相关的信息提供给至少一个车辆实体。实施例可以确定并且控制车辆通信中的多跳信道的配置。
至少在一些实施例中，与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息可以包括与在该环境下检测到的对象的所估计的位置和尺寸相关的信息。实施例可以考虑影响无线电信道的对象，可以通过作为环境检测器的部分的车辆传感器来检测关于所述对象的信息。与发射机、接收机和一个或多个中继站之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息可以包括与反馈信息的置信区间相关的信息。关于置信区间的信息可以进一步被用于为单独的单跳无线电信道确定报告速率以便实现期望的置信度。
在其它实施例中，控制模块可以被配置成将多跳无线电信道的所预测的信道质量与实际的信道质量进行比较，而且被配置成基于所预测的信道质量与实际的信道质量之间的偏差来调整针对与单跳无线电信道相关的信息的反馈报告速率。实施例可以允许基于通过所估计的信道质量与实际的信道质量之间的偏差所确定的信道估计不准确对反馈报告速率的适配。
实施例还提供了用于估计移动通信系统中的发射机、一个或多个中继站和接收机之间的多跳无线电信道的方法。该方法包括：获得与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息，以及与信道状态反馈的延迟相关的信息。该方法进一步包括：基于与发射机和接收机的位置和运动状态相关的信息，与发射机、接收机和一个或多个中继站的环境相关的信息，与发射机、一个或多个中继站和接收机之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与信道状态反馈的延迟相关的信息，确定与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。
实施例进一步提供具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当计算机程序在计算机、处理器或可编程硬件组件上执行时实行上面描述的方法中的一个或多个。另一实施例是存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在被计算机、处理器或可编程硬件组件执行时使得计算机实现在本文中描述的方法中的一个。
附图说明
将仅通过示例的方式并且参照附图，利用装置或方法或计算机程序或计算机程序产品的以下非限制性实施例来描述一些其它特征或方面，在所述附图中：
图1图示了用于估计移动通信系统中的发射机、一个或多个中继站和接收机之间的多跳无线电信道的装置的实施例；
图2图示了实施例中的多跳车辆预测性通信的方框图；
图3示出了实施例中的V2V通信的场景；以及
图4示出了用于估计移动通信系统中的发射机、一个或多个中继站和接收机之间的多跳无线电信道的方法的实施例的流程图的框图。
具体实施方式
现在将参照其中图示了一些示例性实施例的附图来更充分地描述各种示例性实施例。在图中，为了清楚可以扩大线、层或区域的厚度。可使用折线、短划线或虚线来图示可选的组件。
相应地，虽然示例性实施例能够有各种修改和替代形式，但是其实施例通过示例的方式在图中示出并且将在本文中详细地描述。然而，应当理解的是，不存在使示例性实施例限于所公开的特定形式的意图，而相反，示例性实施例要涵盖落入本发明的保护范围内的所有修改、等同方案和替代方案。相同的附图标记贯穿对图的描述指代相同或类似的元件。
如在本文中使用的那样，术语“或”指代非排外的或，除非另外指示（例如，“否则”或“在替代方案中”）。此外，如在本文中使用的那样，用来描述元件之间的关系的词应当被宽泛地解释成包括直接关系或介于中间的元件的存在，除非另外指示。例如，当元件被称为“连接”或“耦合”到其它元件时，该元件可以直接连接或耦合到其它元件或者可能存在介于中间的元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到其它元件时，不存在介于中间的元件。类似地，应当以相同的方式来解释诸如“在……之间”、“邻近的”这样的词。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制示例性实施例。如在本文中使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括……”、“包含”或“包含……”当用在本文中时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件或它们的组的存在或附加。
除非另外限定，否则本文中所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与示例性实施例所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，术语、例如在常用字典中定义的那些术语，应当被解释为具有与其在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且将不在理想化的或过于形式的意义上来解释，除非被如此明确地定义在本文中。
图1图示了用于估计移动通信系统400中的发射机100、一个或多个中继站150和接收机200之间的多跳无线电信道的装置10的实施例。在实施例中，装置10可以被包括在网络节点中，诸如基站300、网络控制器或任何其它实体。实施例还提供了基站收发机300或包括装置10的实施例的其它网络节点。发射机100、一个或多个中继站150和接收机200也可以与诸如移动收发机之类的网络节点对应。在图1中使用箭头来指示通信链路（无线电信道）。
如图1中所示，移动收发机或中继站可以被包括在车辆中，使得车辆间通信是可以应用实施例的场景。例如，发射机100、一个或多个中继站150和接收机200都可以是潜在地与基站收发机300通信并且与彼此直接通信的车辆。在该上下文中的“直接”意味着（用于数据的）通信链路不涉及基站收发机而是可以使用从一个车辆到另一车辆的多跳通信，其将数据进一步还转发到其它车辆，如图1中所示，从发射机100经由中继站150到接收机200的数据传输。在如图1中所示的场景中，一些更多的车辆可能距eNB太远而没有建立到eNB的直接链路，即可能存在在覆盖外场景、在覆盖中场景和混合场景。实施例可以适用于所有这些场景。相应地，在如图1中例示的场景中，可能存在附加车辆150，该附加车辆不具有到eNB或基站收发机300的链路，而是具有分别到其它中继站150、多个中继站150的链路。在图1的左下方以虚线示出了一个此类车辆/中继站150。
例如，移动通信系统400可以与第三代合作伙伴计划（3GPP）-标准化的移动通信网络中的一个对应，其中术语移动通信系统400与移动通信网络同义地使用。移动或无线通信系统400可以与第五代（5G）的移动通信系统对应并且可以使用mm波技术。例如，移动通信系统400可以对应于或包括长期演进（LTE）、LTE升级版（LTE-A）、高速分组接入（HSPA）、通用移动电信系统（UMTS）或 UMTS陆地无线电接入网络（UTRAN）、演进的UTRAN（e-UTRAN）、全球移动通信系统（GSM）或增强型数据速率GSM演进（EDGE）网络、GSM/EDGE无线电接入网络（GERAN）或者具有不同标准的移动通信网络，例如全球微波接入互操作性（WIMAX）网络IEEE802.16或无线局域网（WLAN）IEEE 802.11，一般是正交频分多址（OFDMA）网络、时分多址（TDMA）网络、码分多址（CDMA）网络、宽带CDMA（WCDMA）网络、频分多址（FDMA）网络、空分多址（SDMA）网络等等。
基站收发机300可以可操作或被配置成与一个或多个有源（active）移动收发机100、150、200通信，并且基站收发机300可以位于另一基站收发机的覆盖区域中或邻近于另一基站收发机的覆盖区域，所述另一基站收发机例如宏小区基站收发机或小小区基站收发机。因此，实施例可以提供包括一个或多个移动收发机100、150、200和一个或多个基站收发机300的移动通信系统400，其中基站收发机300可以建立宏小区或小小区，作为例如微微小区、城市小区或毫微微小区。移动收发机100、150、200可以对应于智能电话、手机、用户设备、便携式电脑、笔记本电脑、个人计算机、个人数字助理（PDA）、通用串行总线（USB）-棒、汽车、车辆等等。移动收发机100、150、200也可以被称为符合3GPP术语的用户设备（UE）或移动电话。
基站收发机300可以位于网络或系统的固定或静止部分中。基站收发机300可以对应于远程无线电头、传输点、接入点、宏小区、小小区、微小区、毫微微小区、城市小区等等。基站收发机300可以是有线网络的无线接口，所述有线网络使得能实现无线电信号到UE或移动收发机100、150、200的传输。此类无线电信号可以遵从如例如由3GPP标准化或一般地符合上面列出的系统中的一个或多个系统的无线电信号。因此，基站收发机300可以对应于NodeB、eNodeB、基地收发信台（BTS）、接入点、远程无线电头、中继站、传输点等等，它们可以进一步被细分成远程单元和中央单元。
移动收发机100、150、200可以与基站收发机300或小区相关联。术语“小区”指代由基站收发机提供的无线电服务的覆盖区域，所述基站收发机例如NodeB（NB）、eNodeB（eNB）、远程无线电头、传输点等等。基站收发机300可以在一个或多个频率层上对一个或多个小区进行操作，在一些实施例中小区可以对应于扇区（sector）。例如，扇区可以利用扇区天线来实现，所述扇区天线提供用于覆盖远程单元或基站收发机300周围的角度部分的特性。在一些实施例中，基站收发机300可以例如对分别覆盖120°（假设三个小区）、60°（假设六个小区）的扇区的三个或六个小区进行操作。基站收发机300可以对多个扇区化的天线进行操作。在下文中，小区可以表示生成该小区的相应的基站收发机300，或者同样地，基站收发机300可以表示该基站收发机300生成的小区。
换言之，在实施例中移动通信系统400可以对应于异构网络（HetNet），其利用不同的小区类型、即封闭订户组（CSG）小区和开放式小区，以及不同大小的小区，如例如宏小区和小小区，其中小小区的覆盖区域小于宏小区的覆盖区域。小小区可以对应于城市小区、微小区、微微小区、毫微微小区等等。此类小区由基站收发机300建立，对于所述基站收发机来说，它们的覆盖区域由传输功率和干扰状况确定。在一些实施例中，小小区的覆盖区域可以至少部分地由其它基站收发机建立的宏小区的覆盖区域包围。小小区可以被开发成扩展网络的容量。城市小区因此可以被用于覆盖比宏小区更小的区域，例如城市小区可以覆盖城区的街道或部分。对于宏小区来说，覆盖区域可以具有大约一千米或几千米的直径，对于微小区来说，覆盖区域可以具有小于1千米的直径，而对于微微小区来说，覆盖范围可以具有小于100m的直径。毫微微小区可以是最小的小区并且它可以被用于覆盖家庭、车辆的内部或机场的登机口，即所述毫微微小区的覆盖区域可以具有小于50m的直径。因此，基站收发机300也可以被称为小区。
移动收发机100、150、200可以彼此直接通信，即不涉及任何基站收发机300，这也被称为设备对设备（D2D）通信。D2D的示例是车辆之间的直接通信，也被称为车辆对车辆通信（V2V）。为了这样做而使用无线电资源，例如频率、时间、代码和/或空间资源，所述无线电资源也可以被用于与基站收发机300的无线通信。可以由基站收发机300来控制无线电资源的分配，即确定哪些资源被用于D2D而哪些资源没有被用于D2D。在这里以及在下文中，相应组件的无线电资源可以对应于可在无线电载波上设想的任何无线电资源并且它们可以在相应载波上使用相同或不同的粒度。无线电资源可以对应于资源块（如LTE/LTE-A/无监听的LTE（LTE-U）中的RB）、一个或多个载波、子载波、一个或多个无线电帧、无线电子帧、无线电时隙、潜在地具有相应的扩频因子的一个或多个代码序列、一个或多个空间资源（诸如空间子信道、空间预编码向量）、它们的任何组合等等。
例如，直接的基于蜂窝的车辆到一切（C-V2X）（其中V2X至少包括V2V、V2基础设施（V2I）等等）、根据3GPP版本14的传输可以由基础设施（所谓的模式3）管理或在用户设备（UE）自主模式（UEA）（所谓的模式4）中运行。
如图1中所示，用于估计移动通信系统400中的发射机100、一个或多个中继站150和接收机200之间的多跳无线电信道的装置10包括一个或多个接口12。一般来说，发射机100、接收机200和一个或多个中继站150中的至少一个可以对应于车辆实体，而控制模块14可以被配置成将与多跳无线电信道的配置相关的信息提供给所述至少一个车辆实体。
在实施例中，装置10的所述一个或多个接口12可以是连接器、引脚、插头、寄存器等等，其被配置成提供和/或确定来自其它网络组件的信号。在一些实施例中，所述一个或多个接口12可以被配置成提供和/或确定模拟或数字信号以便使得能实现如后来详述的信息的交换。在所述一个或多个接口12与其它组件之间可能存在中间链接、有线或无线连接、接口等等。所述一个或多个接口12被配置或适配成使得可以在装置10和相应的其它网络组件（例如基站收发机300）之间交换对应信息或信令。
在实施例中，所述一个或多个接口12被配置成获得与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息，与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150的环境相关的信息，与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与信道状态反馈的延迟相关的信息。可以使用模拟或数字信号来传送与量或场景相关的信息，例如可以使用一个或多个二进制值（比特）来表示此类信息。
如图1中进一步所示，所述一个或多个接口12耦合到控制模块14。在实施例中，控制模块14可以利用一个或多个处理单元、一个或多个处理设备、用于处理的任何部件（诸如处理器）、计算机或利用相应地适配的软件可操作的可编程硬件组件来实现。换言之，控制模块14的所描述的功能也可以用软件来实现，所述软件然后在一个或多个可编程硬件组件上执行。此类硬件组件可以包括通用处理器、数字信号处理器（DSP）、微控制器等等。
在图1中描绘的实施例中，控制模块14被配置成控制所述一个或多个接口12，其中控制模块14进一步被配置成：基于与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息，与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150的环境相关的信息，与发射机100、一个或多个中继站150和接收机200之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与信道状态反馈的延迟相关的信息，确定与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。
例如，在实施例中，控制模块14可以被配置成通过基于每一组合的最弱链路来评估单跳无线电信道的不同组合而确定与多跳无线电信道的配置相关的信息。链路的弱点可以通过与针对无线电信道的质量度量相关的任何信息来表示，诸如信号噪声比（SNR）、信号干扰比（SIR）、信号噪声干扰比（SINR）、误码率（BER）、比特能量除以噪声密度等等。在一些实施例中，控制模块14被配置成通过选择多跳无线电信道中的高于阈值的最弱单跳无线电信道来确定与多跳无线电信道的信道状态相关的信息。可以对最弱链路进行优化。该上下文中的术语“优化”没有被理解为必须是理论最高限度（尽管其可能是）而是从选择最弱链路以使得链路上的性能在该环境下令人满意的意义上说。最弱链路可以确定多跳无线电信道的总体质量。
在实施例中，发射机100、一个或多个中继站150和接收机200可以是装备传感器的车辆，其能够融合可用传感器数据、处理可用传感器数据并且进行特征提取。可以将该信息传送给通信系统400，所述通信系统400可以学习到车辆的位置、动态特性和具有不同属性的对象的存在，并且将使得能实现对预期的将来的环境状态的估计。由于关于环境的本地（local）信息的交换是V2V通信的固有属性，可以假设每个车辆都能够以可用的现成的传感器装备的精度获得包括其它车辆的周围环境的动态和静态属性。实施例然后可以针对多跳场景进行基于传感器的预测。
图2图示了实施例中的多跳车辆预测性通信的方框图。图2示出了装置10的实施例。在左手侧，存在环境预测单元10a，其从协同感知、本地传感器和数据库获得信息。从该信息，特征提取单元10a1可以提取环境属性信息和置信度信息并且将结果提供给环境预测模块10a2。然后可以将所预测的环境属性和所预测的置信度信息提供给通信预测单元10b。通信预测单元10b包括预测性多跳算法单元10b1和针对端到端参数的应用单元10b2。预测性多跳算法单元10b1被提供所预测的环境属性信息和所预测的置信度信息，并且基于它们来预测通信属性和置信度信息。针对端到端参数的应用单元10b2然后向相应的网络元件（例如基站收发机300）提供一组参数。可以将信道状态信息从网络元件300提供给预测性多跳算法单元10b1。基于该实际的信道状态信息，可以将修改信息提供给环境预测单元10a的环境预测模块10a2。
例如，如果具有M个车辆的V2V网络涉及多跳通信任务，则可以假设在车辆之间周期性地交换关于环境的信息。最后，在时刻t，以下所处理的信息将在决策节点或装置10处可获得：
• 与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息，例如用与每个车辆的绝对速度组合的M个二维估计的位置和估计的方向的向量的字眼来表示，
• 与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150的环境相关的信息，例如用检测到的对象的所估计的位置和所估计的尺寸的矩阵的字眼来表示，
• 与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息，例如用来自M个节点之间的L个调度链路的延迟的CSI反馈的向量的字眼来表示，
• 与信道状态反馈的延迟相关的信息，例如用对应的反馈延迟和的向量的字眼来表示，
• 至少在一些实施例中，与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息可以包括例如用针对所接收的反馈参数的置信区间的向量的字眼来表示的与反馈信息的置信区间相关的信息，其取决于所检测到的对象的属性。
作为最高频谱效率的端到端传输的时间t处的最优效率可以被定义为发射机A和接收机D之间的所有可能的链路和路径之中的最弱链路B的。控制模块14可以被配置成通过选择包括在组合中的具有最弱链路的最高频谱效率的单跳无线电信道的组合作为用于多跳无线电信道的配置来确定与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。
图3示出了实施例中的V2V通信的场景。图3图示了三个车辆A、B、C、D，其中车辆A可以对应于发射机100，而车辆D可以对应于接收机200，车辆B和C可以对应于一个或多个中继站150。车辆的速度由vA=0、vB=0、vC=0和vD>0给出（图3中也指出了它们的分量）。图3进一步指出在该环境下检测大尺度对象，其中图3示出了对象的所检测到的轮廓和实际对象的轮廓。与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150的环境相关的信息可以包括与在该环境下所检测到的对象的所估计的位置和尺寸相关的信息。通过实线来指出通信链路并且利用折线来指出菲涅耳带。
在实施例中，控制模块14被配置成基于与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息并且基于与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150的环境相关的信息来预测单跳信道的将来的信道状态。控制模块14进一步被配置成基于与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息并且基于与发射机100、接收机200和一个或多个中继站150的环境相关的信息来预测多跳无线电信道的将来的信道状态。
针对每个链路的实际选择的频谱效率可能由于反馈延迟和链路质量变化的动态特性而偏离最优效果。然后，如果端到端链路是最优地选择的，则非预测性方法导致反馈相关的并且网络动态特性相关的SINR失配：
其中是链路B处的SINR偏差的动态特性，而是链路B的总反馈延迟。
然后，针对预测性通信方法，在实施例中的决策节点或装置10处应用以下算法：
1）基于关于环境的可用信息，诸如、、、，以及从感兴趣的每个链路接收的有延迟的CSI反馈，在潜在链路使用的时间方面为L个之中的每个链路b预测预期的CSI状态和置信区间，
2）给定所预测的CSI状态和置信区间，找到从A到D的最优端到端路径，
3）开始传输并且，如果可适用，则根据取决于的预测偏差标量来调整反馈周期性请求，
4）基于新反馈来调整置信区间。
现在，最弱链路B的预测性SINR失配将取决于每单位时间的预测偏差和到达链路B的时间，所述到达链路B的时间与相差变量反馈周期性而不是：
。
如可以从上面的讨论中看到的那样，多跳预测性通信方法的质量取决于车辆传感器预测性精度参数，而且如果使用定期更新，则也取决于周期性系数，所述周期性系数也可以动态地重新配置，如果由车辆传感器提供关于环境的知识的话。因此，至少在一些实施例中，控制模块14被配置成提供与针对单跳信道的适配的报告速率相关的信息，与适配的报告速率相关的信息基于单跳信道的所预测的相干时间。控制模块可以被配置成将多跳无线电信道的所预测的信道质量与实际的信道质量进行比较并且被配置成基于所预测的信道质量与实际的信道质量之间的偏差来调整针对与单跳无线电信道相关的信息的反馈报告速率。
实施例可以在调度多跳传输的通信节点处实现一系列预测性算法。举几个例子，其可以允许
· 最小化或减小多跳CSI老化影响，
· 最小化或减小网络上的反馈消息的所要求的数目，以及
· 在多个可能的选项中选择更加（理论上甚至最）高效或稳定的端到端路径，等等。
图4示出了用于估计移动通信系统400中的发射机100、一个或多个中继站150和接收机200之间的多跳无线电信道的方法的实施例的流程图的框图。该方法包括：获得42与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息，与发射机100、接收机200和所述一个或多个中继站150的环境相关的信息，与发射机100、接收机200和所述一个或多个中继站150之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与信道状态反馈的延迟相关的信息。该方法进一步包括：基于与发射机100和接收机200的位置和运动状态相关的信息，与发射机100、接收机200和所述一个或多个中继站150的环境相关的信息，与发射机100、所述一个或多个中继站150和接收机200之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与信道状态反馈的延迟相关的信息，确定44与多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。
另一实施例是具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当计算机程序在计算机、处理器或可编程硬件组件上执行时实行上面的方法中的至少一个。另一实施例是存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在被计算机、处理器或可编程硬件组件执行时使得计算机实现在本文中所描述的方法中的一个。
本领域技术人员将容易地认识到，各种上面描述的方法的步骤可以通过经编程的计算机来执行，例如时隙（slot）的位置可以被确定或计算。在本文中，一些实施例也意图涵盖程序存储设备，例如数字数据存储介质，所述程序存储设备是机器或计算机可读的并且对机器可执行或计算机可执行的指令程序进行编码，其中所述指令实行在本文中描述的方法的步骤中的一些步骤或全部步骤。程序存储设备可以是例如数字存储器、诸如磁盘和磁带之类的磁存储介质、硬盘驱动器，或光学可读数字数据存储介质。实施例也意图涵盖被编程成执行在本文中描述的方法的所述步骤的计算机，或者涵盖被编程成执行上面描述的方法的所述步骤的（现场）可编程逻辑阵列（（F）PLA）或（现场）可编程门阵列（（F）PGA）。
说明书和附图仅说明了本发明的原理。因此将领会的是，本领域技术人员将能够设想尽管未在本文中明确地描述或示出但体现本发明的原理而且被包括在其精神和保护范围内的各种布置。此外，本文中记载的所有示例原则上明确地意图仅用于教学目的以帮助读者理解本发明的原理和由（多个）发明人推动本领域所贡献的设计，并且要被解释为不限于此类具体记载的示例和状况。此外，本文中记载本发明的原理、方面和实施例以及它们的特定示例的所有语句都意图包含它们的等同方案。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器（它们中的一些可以是共享的）提供。此外，不应当将术语“处理器”或“控制器”的明确使用解释成排外地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地没有限制地包括数字信号处理器（DSP）硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和非易失性存储器。常规地或定制地，也可以包括其它硬件。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或甚至人工地来执行，特定技术可由实现者选择，如根据上下文更具体地理解的那样。
本领域技术人员应当领会的是，本文中的任何框图都表示体现本发明的原理的说明性电路的设计视图。类似地，将领会的是，任何流程图、作业图、状态转移图、伪随机代码以及诸如此类的都表示基本上可以在计算机可读介质中表示并且由计算机或处理器如此执行而不管此类计算机或处理器是否明确地示出的各种过程。
此外，以下权利要求由此结合到具体实施方式中，其中每个权利要求都可以独立作为单独的实施例。虽然每个权利要求都可以独立作为单独的实施例，但是要注意——尽管从属权利要求在权利要求书中指代与一个或多个其它权利要求的特定组合——其它实施例也可以包括从属权利要求与每个其它从属权利要求的主题的组合。本文中提议此类组合，除非声明不想要特定组合。此外，也意图将一个权利要求的特征包括到任何其它独立权利要求中，即使该权利要求不直接从属于该独立权利要求。
要进一步注意的是，说明书中或权利要求书中公开的方法可以通过如下设备来实现，所述设备具有用于执行这些方法中的相应步骤中的每个步骤的部件。
附图标记列表
10 用于估计的装置
10a 环境预测单元
10a1 特征提取单元
10a 环境预测模块
10b 通信预测单元
10b1 预测性多跳算法
10b2 应用端到端参数
12 一个或多个接口
14 控制模块
42 获得信息
44 确定信息
100 发射机
150 一个或多个中继站
200 接收机
300 基站收发机
400 移动通信系统

Claims (13)

1.一种用于估计移动通信系统（400）中的发射机（100）、一个或多个中继站（150）和接收机（200）之间的多跳无线电信道的装置（10），所述装置（10）包括
一个或多个接口（12），用来获得与所述发射机（100）和接收机（200）的位置和运动状态相关的信息，与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息，与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与所述信道状态反馈的延迟相关的信息；以及
控制模块（14），其被配置成对所述一个或多个接口（12）进行控制，其中所述控制模块（14）进一步被配置成基于与所述发射机（100）和接收机（200）的位置和运动状态相关的信息，与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息，与所述发射机（100）、所述一个或多个中继站（150）和所述接收机（200）之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息以及与所述信道状态反馈的延迟相关的信息，确定与所述多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息，其中与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息包括与在所述环境下所检测到的对象的所估计的位置和尺寸相关的信息。
2.根据权利要求1所述的装置（10），其中所述控制模块（14）被配置成通过基于每一组合的最弱链路来评估所述单跳无线电信道的不同组合而确定与所述多跳无线电信道的配置相关的信息。
3.根据权利要求2所述的装置（10），其中所述控制模块（14）被配置成通过选择所述多跳无线电信道中的高于阈值的最弱单跳无线电信道来确定与所述多跳无线电信道的信道状态相关的信息。
4.根据权利要求2或3之一所述的装置（10），其中所述控制模块（14）被配置成通过选择包括在组合中的具有最弱链路的最高频谱效率的单跳无线电信道的组合作为用于所述多跳无线电信道的配置来确定与所述多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息。
5.根据权利要求1至4之一所述的装置（10），其中所述控制模块（14）被配置成基于与所述发射机（100）和所述接收机（200）的位置和运动状态相关的信息并且基于与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息来预测单跳信道的将来的信道状态。
6.根据权利要求1至5之一所述的装置（10），其中所述控制模块（14）被配置成基于与所述发射机（100）和所述接收机（200）的位置和运动状态相关的信息并且基于与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息来预测所述多跳无线电信道的将来的信道状态。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置（10），其中所述控制模块（14）被配置成提供与针对单跳信道的适配的报告速率相关的信息，与适配的报告速率相关的所述信息基于所述单跳信道的所预测的相干时间。
8.根据权利要求1至7之一所述的装置（10），其中所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）中的至少一个对应于车辆实体，而且其中所述控制模块（14）被配置成将与所述多跳无线电信道的配置相关的信息提供给至少一个车辆实体。
9.根据权利要求1至8之一所述的装置（10），其中与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息包括与反馈信息的置信区间相关的信息。
10.根据权利要求1至9之一所述的装置，其中所述控制模块被配置成将所述多跳无线电信道的所预测的信道质量与实际的信道质量进行比较并且被配置成基于所预测的信道质量与实际的信道质量之间的偏差来调整针对与单跳无线电信道相关的信息的反馈报告速率。
11.一种移动通信系统的基站收发机，所述基站收发机包括根据权利要求1至10之一所述的装置。
12.一种用于估计移动通信系统（400）中的发射机（100）、一个或多个中继站（150）和接收机（200）之间的多跳无线电信道的方法，所述方法包括
获得
与所述发射机（100）和接收机（200）的位置和运动状态相关的信息，
与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息，
与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息，以及
与所述信道状态反馈的延迟相关的信息；而且
基于如下各项来确定与所述多跳无线电信道的信道状态和配置相关的信息：
与所述发射机（100）和接收机（200）的位置和运动状态相关的信息，
与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息，
与所述发射机（100）、所述一个或多个中继站（150）和所述接收机（200）之间的单跳无线电信道的信道状态反馈相关的信息，以及
与所述信道状态反馈的延迟相关的信息，
其中与所述发射机（100）、所述接收机（200）和所述一个或多个中继站（150）的环境相关的信息包括与在所述环境下所检测到的对象的所估计的位置和尺寸相关的信息。
13.一种具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当所述计算机程序在计算机、处理器或可编程硬件组件上执行时实行根据权利要求12所述的方法。
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