CN108781101A - 用于降低无线资源中自干扰的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于两级通信的方法以及用于执行该方法的装置。该方法接收无线资源的信道状态信息CSI。处理该CSI，以识别无线资源的第一时变特性和第二时变特性。基于该第一时变特性和该第二时变特性，分别配置第一发射矩阵和第二发射矩阵。通过将该第一发射矩阵和该第二发射矩阵应用于用于发射的数据流的符号，生成通过多个发射天线单元发射的信号。可选地，还可生成第一接收矩阵和第二接收矩阵，用于处理从多个接收天线单元接收的信号。在一些情况下，该方法可以减轻该无线资源上发射信号和接收信号之间的自干扰。

Description

用于降低无线资源中自干扰的系统和方法
技术领域
本申请总体涉及无线通信，并且在一些方面，涉及用于多输入多输出(multiple-input and multiple-output，MIMO)系统的通信。
背景技术
一些通信系统利用发射机和/或接收机处的多天线单元。例如，MIMO系统涉及具有多个天线单元的发射机和具有多个天线单元的接收机之间的通信。相比于发射机和接收机中具有单个天线单元的系统，MIMO系统可以提供空间复用、分集以及波束赋形增益。
在大规模MIMO通信系统，基站可以利用天线单元阵列。天线单元的数目大于正在发射的并行流的数目。例如，多用户(multi-user，MU)大规模MIMO系统可以使具有数百甚至数千个天线单元的基站在相同的时频无线资源上同时服务数十个用户。
大规模MIMO可以提高通信系统的容量和辐射能量效率。容量的提高可以源于积极的空间复用。能量效率的提高可以源于大量天线发射的波阵面的相干叠加从而将能量集中到小的空间区域。通过对大量天线发射的信号进行整形，基站可旨在使得由天线共同发射的波阵面在预期的接收机端位置相长相加，并在其他位置相消(或随机性地)相加。
在一些情况下，如果基站处的天线单元和收发机允许全双工通信，则可以提高大规模MIMO系统的频谱效率。全双工通信包括在相同无线资源上的同时发射和接收。
无线资源的信道质量可以随时间而变化。在全双工通信系统中，基站发送的信号和基站接收的信号之间的自干扰可能对无线资源的信道质量产生负面影响。
发明内容
在一方面，提供一种方法，包括：接收无线资源的信道状态信息(channel stateinformation，CSI)；处理该CSI，以识别该无线资源的至少一个第一时变特性和至少一个第二时变特性；基于该第一时变特性，配置第一发射矩阵；基于该第二时变特性，配置第二发射矩阵；通过将该第一发射矩阵和该第二发射矩阵应用于数据流的符号，生成信号以进行发射；以及从多个发射天线单元发射该信号。
可选地，处理该CSI包括：处理该CSI，以提取比该无线资源的其它信道质量特性变化更快的该无线资源的信道质量特性作为该第一时变特性。处理该CSI还包括：处理该CSI，以提取比该第一时变特性变化更慢的该无线资源的信道质量特性作为该第二时变特性。
可选地，该第一发射矩阵是第一基带数字预编码矩阵。
可选地，该第二发射矩阵是第一模拟波束赋形矩阵。
可选地，该方法还包括：配置用于模拟波束赋形的第一接收矩阵；配置用于基带数字均衡或基带数字组合中的至少一种的第二接收矩阵；接收来自多个接收天线单元的信号；以及通过将该第一接收矩阵和该第二接收矩阵应用于该接收的信号，生成接收数据流。
可选地，配置该第二发射矩阵和配置该第一接收矩阵包括：选择该第二发射矩阵和该第一接收矩阵，使得该第一接收矩阵、自干扰项和该第二发射矩阵的乘积最小化。该自干扰项表示由发射该发射信号而造成的该接收的信号中的自干扰。
可选地，处理该CSI包括：执行滤波操作，以提取比该无线资源的其它时变特性变化更快的该无线资源的时变特性。
可选地，识别该无线资源的该第一时变特性和该第二时变特性包括：将该无线资源的时变特性划分成所识别的该第一时变特性和所识别的该第二时变特性。
在另一方面，提供了一种装置，包括：多个发射天线单元；控制器，用于通过识别无线资源的第一时变特性和第二时变特性，处理该无线资源的信道质量信息(channel stateinformation，CSI)；第一数字处理单元，由该控制器基于该第一时变特性配置有第一发射矩阵；第一模拟处理单元，由该控制器基于该慢时变特性配置有第二发射矩阵；发射信号路径，包括该第一数字处理单元和该第一模拟处理单元。对该发射信号路径的输入包括发射数据流，并且来自该发射信号路径的输出包括通过该多个发射天线单元发射的信号。
可选地，所识别的该第一时变特性包括比该无线资源的所识别的该第二时变特性变化更快的该无线资源的时变特性。
可选地，该第一发射矩阵是第一基带数字预编码矩阵，以及该第二发射矩阵是第一模拟波束赋形矩阵。
可选地，该装置还包括：多个接收天线单元；第二模拟处理单元，由该控制器配置有用于模拟波束赋形的第一接收矩阵；第二数字处理单元，由该控制器配置有用于基带数字均衡或基带数字组合中的至少一种的第二接收矩阵；接收信号路径，包括该第二模拟处理单元和该第二数字处理单元。对该接收信号路径的输入包括通过该多个接收天线单元接收的信号，并且来自该接收信号路径的输出包括接收数据流。
可选地，所述控制器选择该第二发射矩阵和该第一接收矩阵，使得该第一接收矩阵、自干扰项和该第二发射矩阵的乘积最小化。该自干扰项表示该多个接收天线单元接收的该信号中的自干扰，该自干扰是由该多个发射天线单元发射该信号以进行发射而造成的。
可选地，该多个发射天线单元和该多个接收天线单元属于自适应天线阵列。
可选地，每个该发射天线单元被耦合到相应的增益控制发射放大器；每个该接收天线单元被耦合到相应的增益控制接收放大器。该第一模拟处理单元被配置为基于该第二发射矩阵调整该增益控制发射放大器的增益。该第二模拟处理单元被配置为基于该第一接收矩阵调整该增益控制接收放大器的增益。
可选地，每个该发射天线单元是双极化天线单元，用于发射具有第一极化方向的相应信号以及发射具有第二极化方向的相应信号。该每个该接收天线单元是双极化天线单元，用于接收具有第一极化方向的相应信号以及发射具有第二极化方向的相应信号。
可选地，该相应的发射信号的该第一极化方向和该第二极化方向是正交的；以及该相应的接收信号的该第一极化方向和该第二极化方向是正交的。
可选地，每个该发射天线单元被耦合到相应的第一增益控制发射放大器，该第一增益控制发射放大器用于放大具有该第一极化方向的该相应的发射信号，并且每个该发射天线单元被耦合到第二增益控制发射放大器，该第二增益控制发射放大器用于发射具有该第二极化方向的该相应的发射信号。每个该接收天线单元被耦合到相应的第一增益控制接收放大器，该第一增益控制接收放大器用于放大具有该第一极化方向的该相应的接收信号，并且每个该接收天线单元被耦合到相应的第二增益控制接收放大器，该第二增益控制接收放大器用于接收具有该第二极化方向的该相应的接收信号。
可选地，该第一模拟处理单元被配置为基于该第二发射矩阵调整该第一增益控制发射放大器和该第二增益控制发射放大器中的每个增益控制发射放大器的增益。该第二模拟处理单元被配置为基于该第一接收矩阵调整该第一增益控制接收放大器和该第二增益控制接收放大器中的每个增益控制接收放大器的增益。
可选地，该装置被配置用于大规模的多输入多输出(multiple-input andmultiple-output，MIMO)操作。
附图说明
参考附图，本发明的实施例将被更详细地描述，其中：
图1是根据本发明实施例的与用户设备装置通信的网络元件的示意图；
图2是根据本发明实施例的耦合到有源天线的图1的网络元件的发射信号路径的一部分的示意图；
图3是根据本发明实施例的耦合到有源天线的图1的网络元件的接收信号路径的一部分的示意图；
图4A是根据本发明实施例的在无线资源上进行发射的方法的流程图；以及
图4B是根据本发明实施例的在图4A的方法中发射使用的相同无线资源上进行接收的方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明实施例的网络元件的示意图。所描绘的网络元件可以属于基站、用户设备(user equipment，UE)或其他类型的节点，并且可以是静止的或移动的。
在所示的示例中，网络元件具有发射信号路径，其包括发射数据流102，作为提供给发射数字处理单元(transmit digital processing unit，DPUT)110的输入，DPUT 110配置有第一发射矩阵(transmit matrix，BT)112。DPUT 110的输出104被作为输入提供给发射模拟处理单元(transmit analog processing unit，APUT)120，APUT 120配置有第二发射矩阵(transmit matrix，RT)122。APUT 120的输出包括通过发射天线阵列180发射的信号，发射天线阵列180具有多个发射天线单元130、132、134、136。
网络元件还具有接收信号路径，其包括在接收天线阵列182处接收的接收信号，接收天线阵列182具有多个接收天线单元150、152、154、156。接收天线是182将接收信号作为输入提供给接收模拟处理单元(receive analog processing unit，APUR)160，APUR 160配置有第一接收矩阵(RR)162。APUR 160的输出106被作为输入提供给接收数字处理单元(receive digital processing unit，DPUR)170，DPUR 170配置有第二接收矩阵(receivematrix，BR)172。接收数字处理单元(receive digital processing unit，DPUR)170输出接收数据流108。
控制器140被耦合到处理单元110、120、160、170中的每个处理单元，用于配置矩阵112、122、162、172。控制器140配置有无线资源的信道状态信息(channel stateinformation，CSI)142，由网络元件用于发射和/或接收。
虽然图1示出了发射信号路径和接收信号路径，但在一些实施例中，网络元件仅具有发射信号路径和接收信号路径中的一种。
在一些实施例中，发射天线阵列180是自适应天线阵列(adaptive antennaarray，AAA)，其中发射天线单元130、132、134、136中的每个发射天线单元的幅度和相位系数由APUT120调整。在一些实施例中，接收天线阵列182是AAA，其中接收天线单元150、152、154、156中的每个接收天线单元的幅度和相位系数由APUR 160调整。
虽然图1示出了四个发射天线单元130、132、134、136和四个接收天线单元150、152、154、156，但应理解这只是示例，并且更一般的实施例可以具有更多或更少的发射和/或接收天线单元。在一些实施例中，提供了数百个、数千个或更多的发射和/或接收天线单元。
在一些实施例中，发射天线单元的数目和接收天线单元的数目中的一种或两种被配置为不少于与网络元件通信的远程用户设备(user equipment，UE)的天线单元的数目。
在一些实施例中，例如网络元件被配置用于大规模MIMO发射操作的实施例中，发射天线单元的数目被配置为大于待发射的数据流的数目，接收天线单元的数目被配置为大于待接收的数据流的数目。在一些实施例中，发射天线单元130、132、134、136和/或接收天线单元150、152、154、156是双极化天线单元。
在一些实施例中，处理单元110、120、160、170是数字信号处理器(digital signalprocessors，DSPs)。在其他实施例中，处理单元110、120、160、170是软件和/或固件控制下的通用处理器、定制专用集成电路(application-specific integrated circuits，ASICs)、能够执行波束赋形、预编码和/或均衡操作的其他类型的处理器和/或硬件逻辑、或任意前述的组合。在一些实施例中，控制器140是是软件和/或固件控制下的通用处理器。控制器140还可以具有DSP单元。在其他实施例中，控制器140是微控制器、定制ASIC、能够指导处理单元110、120、160、170的操作的其他类型的处理器、或任意前述的组合。虽然图1中示出处理单元110、120、160、170和控制器140作为单独实体，但其功能的部分或全部可以由组合处理单元110、120、160、170和控制器140中的一个或多个的功能的至少一个处理单元来提供。
在一些实施例中，在至少一些时间，网络元件在相同无线资源上同时发射和接收以进行全双工操作。在其他实施例中，在至少一些时间，网络元件在不同无线资源上同时发射和接收。在另外其他实施例中，网络元件在不同的时间发射和接收以进行半双工操作，或者在相同的或不同的无线资源上发射和接收以进行半双工操作。
控制器140接收网络元件用于通信的无线资源的CSI 142。CSI 142提供关于无线资源的信道状态的信息，例如，信道质量信息(channel quality information，CQI)。在网络元件在相同无线资源上同时发射和接收以进行全双工操作的一些实施例中，控制器140接收公共CSI 142，其对在相同无线资源上发射和接收的信道状态信息进行编码。在可替换的实施例中，控制器140接收的CSI 142包括对在相同无线资源上分别发射和接收的信道状态信息进行编码的单独CSI。在网络元件在不同无线资源上发射和接收的实施例中，控制器140接收对不同无线资源中的每个无线资源进行编码的信道状态信息的CSI 142。在一些实施例中，控制器140持续接收CSI 142。
CSI 142可以基于由网络元件进行的信道质量测量、由与网络元件通信的UE设备进行的信道质量测量和/或由其他网络元件进行的信道质量测量。在一些实施例中，代替CSI142被测量，或者除测量之外，CSI 142被估计。例如，CSI 142可以包括复值接收导频信号、载波电平接收信号强度指示(received signal strength indication，RSSI)和/或误码率(bit error rate，BER)。然而，应理解，量化CSI 142中的信道状态信息的其他方式也是可能的，例如使用CQI来量化信道质量信息。在示例性的实施例中，发射天线阵列180具有N个天线单元，并通过下行信道CD 144与具有总共M个天线单元的UE设备192、194通信，CSI142包括表示信道状态的信道矩阵ζD的测量行c(i),i＝1,...,N,和测量列c(j),j＝1,...,M,。
在网络元件的发射操作中，控制器140接收将用于发射的无线资源的CSI 142。控制器140处理该CSI以识别无线资源的第一时变特性和第二时变特性。
在一些实施例中，控制器140处理CSI 142以提取比无线资源的其它信道质量特性变化更快的无线资源的信道质量特性作为第一时变特性，以及提取比该第一时变特性变化更慢的无线资源的信道质量特性作为第二时变特性。在一些实施例中，控制器140处理CSI142以将由CSI 142表示的无线资源的时变信道质量特性划分成所识别的第一时变特性和所识别的第二时变特性。
为了描述简单起见，将所识别的第一时变特性称为快时变特性，将所识别的第二时变特性称为慢时变特性。
在示例性的实施例中，控制器140对CSI 142应用高通滤波处理以识别快时变特性，应用低通滤波处理以识别慢时变特性。在另一示例性的实施例中，控制器140对接收的CSI的序列应用滤波，以识别快时变特性和慢时变特性。
在示例性的实施例中，控制器140处理CSI 142以提取第一时间间隔内变化的信道质量特性作为快时变特性，并且处理CSI 142以提取第一时间间隔后开始的第二时间间隔内变化的信道质量特性作为慢时变特性。例如，通过适当的高通和低通滤波处理设计，可以实现处理CSI 142以提取特定间隔的信道质量特性。在第一特定的示例中，第一时间间隔是具有几微秒长度的间隔，即，从零微秒到几微秒的间隔。第二间隔是从几微秒到比几微秒更大的特定时间的间隔。可替换地，第二间隔可以是开始于几微秒的开放时间间隔。在第二特定示例中，第一时间间隔是具有一秒长度的间隔，即从零秒到一秒的间隔。第二间隔是从一秒到比一秒更大的特定时间的间隔。可替换地，第二间隔可以是开始于一秒的开放时间间隔。然而，应理解，所使用的特定间隔是设计选择，并且识别无线资源的第一和第二时变特性的其他方式也是可能的。
现通过一个实施例来描述识别无线资源的第一和第二时变特性的特定示例方式，其中发射天线阵列180具有N个天线单元，并正在通过下行信道CD 144与具有总共M个天线单元的UE设备192、194通信。CSI 142包括表示下行信道状态的信道矩阵ζD的测量行c(i),i＝1,...,N,和测量列c(j),j＝1,...,M,。信道相关性可以用其协方差矩阵表示，并且可以通过从发射端和接收端看到的协方差矩阵的克罗内克(Kronecker)积来很好地近似。也就是说，其中，c(i),i＝1,...,N,是信道矩阵ζD的第i行，c(j),j＝1,...,M,是信道矩阵ζD的第j列。[.]T转置运算符，[.]H是复数共轭转置运算符，以及E{.}表示期望值，例如，如通过长期平均或滤波来计算。众所周知，信道矩阵其中GD是随机的N×M矩阵，具有独立且恒等分布的零均值、归一化方差高斯分布的随机元素，[.]1/2表示矩阵平方根运算，即，R＝[R]1/2([R]1/2)H。因此，对于快时变信道CD，信道协方差矩阵表示信道的慢时变方面，而GD表示CD的相同快时变方面。因此，为了确定信道CD的快时变方面和慢时变方面，控制器140处理CSI 142以提取指示信道的慢时变方面的信道协方差矩阵和提取指示CD的快时变方面的矩阵GD。应理解，相同的计算方式还可用于计算上行信道CU的快时变方面和慢时变方面。
在发射操作中，控制器140基于用于发射的无线资源的快时变特性，计算和配置DPUT 110的第一发射矩阵BT 112。在一些实施例中，矩阵BT是基带数字预编码矩阵。在操作中，DPUT 110将BT应用于发射数据流102以生成预编码的数据流104。在一些实施例中，发射数据流102包括一些被称作层的组成数据流(constituent data streams)。在一些实施例中，通过将加扰、调制映射和/或层映射应用于输入数据流(在图1中未示出)来生成发射数据流102中的层。每个输入数据流包含用于发射到特定UE的数据。在一些实施例中，预编码的数据流104的数目等于或大于发射数据流102中的层的数目。
控制器140还基于用于发射的无线资源的慢时变特性，计算和配置APUT的第二发射矩阵RT 122。在一些实施例中，矩阵RT 122是模拟波束赋形矩阵。在操作中，APUT 120将矩阵RT 122应用于预编码和/或均衡的流104，以生成通过多个发射天线单元130、132、134、136发射的信号。在一些实施例中，发射天线阵列180是自适应天线阵列，并且APUT 120基于矩阵RT调整耦合到每个发射天线单元的发射放大器的增益，来调整发射天线阵列180的每个发射天线单元的幅度。在一些实施例中，APUT 120还基于矩阵RT调整耦合到每个发射天线单元的发射放大器的相位，来调整发射天线阵列180的每个发射天线单元的相位系数。
在接收操作中，控制器140基于用于接收的无线资源的慢时变特性，计算和配置APUR 160的第一接收矩阵RR 162。在一些实施例中，矩阵RR 162是模拟波束赋形矩阵。APUR160将矩阵RR应用于通过多个接收天线单元150、152、154、156接收的信号，以产生输出106。在一些实施例中，接收天线阵列182是自适应天线阵列，并且APUR 160基于矩阵RR调整耦合到每个接收天线单元的接收放大器的增益，来调整接收天线阵列182的每个接收天线单元的幅度系数。在一些实施例中，APUR 160还基于矩阵RR调整耦合到每个接收天线单元的接收放大器的相位，来调整接收天线阵列180的每个接收天线单元的相位系数。
控制器140还基于用于接收的无线资源的快时变特性，计算和配置DPUR 172的第二接收矩阵BR 172。在一些实施例中，矩阵BR 172是基带数字均衡矩阵和/或基带数字组合矩阵。在操作中，DPUR 170将矩阵BR 172应用于APUR 160的输出106中，以产生接收数据流108。在一些实施例中，接收数据流108包含被称作层的不同的组成数据流，对应于从多个UE接收的数据。
进一步参考图1，对控制器140可以计算矩阵BT 112、RT 122、RR 162和BR 172的示例方式进行描述，其中图1示出了根据本发明实施例的先前描述的与多个UE设备192、194通信的网络元件。虽然示出了两个UE设备192、194，应理解，网络元件可以与更多的或更少的UE设备进行通信。
下行信道CD 144携带网络元件发射到UE设备192的信号。当然，应理解，下行信道CD144还可携带网络元件发射到多个UE设备192、194的信号。上行信道CU 148携带UE设备194发射到网络元件的信号。当然，应理解，上行信道CU 148还可携带多个UE设备192、194发射到网络元件的信号。
在示出的实施例中，下行信道CD 144和上行信道CU 148共享相同的无线资源。使用共享资源进行发射和接收会造成发射天线阵列180在下行链路上发射的信号和接收天线阵列182在上行链路上接收的信号之间的自干扰。这种自干扰可以模拟化为发射天线阵列180发射的信号在自干扰信道CI 146上被接收天线阵列182接收。
在发射操作中，网络元件通过应用矩阵BT 112以及之后矩阵RT 122，来处理用于发射的数据xd。因此，在下行链路上发射的信号可以表示为RTBTxd。如先前解释的，基于下行信道CD 144的慢时变方面，配置矩阵RT 122，以及基于下行信道CD 144的快时变方面，配置矩阵BT 112。
在接收操作中，UE 194发射数据xu，其在由网络元件接收之前受上行信道CU 148的特性的影响。网络元件通过应用矩阵RR 162以及之后矩阵BR 172，来处理接收信号。因此，在没有自干扰的情况下，网络元件在上行链路接收的信号可以表示为CUxu，并且接收的数据流108可以表示为BRRRCUxu加噪声。如先前解释的，矩阵RR 162被配置为补偿上行信道CU 148的慢时变方面，以及矩阵BR 172被配置为补偿上行信道CU 148的快时变方面。
网络元件接收的自干扰信号可以表示为CIRTBTxd，并且自干扰信号对接收数据流108的影响可以表示为BRRRCIRTBTxd。在许多情况下，自干扰信道CI主要是慢时变信道。在一些实施例中，为了消除或减少自干扰的影响，网络元件的控制器选择矩阵RR 162和RT 122以尽可能地最小化干扰项RRCIRT在BRRRCIRTBTxd中的影响。在一些实施例中，这可能涉及选择矩阵RR 162和RT 122，使得RRCIRT具有接近于零的功率，例如，通过最小化矩阵范数||RRCIRT||2。
现在将描述一个实施例中用于选择矩阵BT 112、RT 122、RR 162和BR 172的特定方法。
首先，控制器140计算指示下行信道CD的慢时变方面的信道协方差矩阵RCD，并计算指示CD的快时变方面的矩阵GD，如上文所述。控制器140还以相同方式计算指示下行信道CU的慢时变方面的信道协方差矩阵RCU，并计算指示CU的快时变方面的矩阵GU。
随后，对数值优化进行制定和求解，以同时计算模拟波束赋形矩阵RT 122和RR162。这些矩阵RT 122和RR 162中的每个矩阵的一个维度等于在网络元件处分别用于发射和接收的天线单元的数目。这些矩阵中的每个矩阵的另一个维度对应于数据流的最大数目，其小于或等于天线单元的数目。在一些MIMO实施例中，数据流的最大数目等于天线单元的数目。然而，在大规模的MIMO实施例中，数据流的最大数目通常远小于天线单元的数目。在矩阵RT 122允许模拟波束赋形来处理或补偿用RCD表示的无线信道的慢时变特性的约束条件下，进行数值优化。在矩阵RR 162允许模拟波束赋形来处理或补偿用RCU表示的无线信道的慢时变特性的约束条件下，进行数值优化。使用目标函数来进行优化，以最小化矩阵范数||RRCIRT||2，从而至少消除自干扰项CI的部分影响。在不涉及全双工操作的一些可替换的实施例中，可以在利用不同的目标函数的单独的优化中计算矩阵RT 122和RR 162，例如，用于速率最大化和/或功率最小化的目标函数。
还可对两个数值优化进行制定和求解，以分别计算数字基带预编码矩阵BT 112以及数字预编码和/或组合矩阵BR 172。这些矩阵BT 112和BR 172中的每个矩阵的维度对应于数据流的最大数目。在一些MIMO实施例中，数据流的最大数目等于天线单元的数目。然而，在大规模的MIMO实施例中，数据流的最大数目通常远小于天线单元的数目。矩阵BT 112的数值优化是在矩阵BT 112执行数字基带预编码以处理或补偿有效的无线信道RTCD的快时变特性的约束条件下进行的，有效的无线信道RTCD的快时变特性与用GD表示的快时变特性有关。矩阵BR 172的数值优化是在矩阵BR 172执行数字预编码和/或组合以处理或补偿有效的无线信道RRCU的快时变特性的约束条件下进行的，有效的无线信道RRCU的快时变特性与用GU表示的快时变特性有关。每个优化同样使用目标函数来进行。在一些实施例中，目标函数是速率最大化。在一些实施例中，目标函数是功率最小化。在一些实施例中，目标函数是速率最大化和功率最小化的组合。
现转向图2，该图是根据本发明实施例的耦合到双极化有源天线的另一网络元件的发射信号路径的一部分的示意图。为了描述简单起见，仅完整示出了APUT 120和与其耦合的天线单元。耦合到APUT 120的DPUT 110的一部分以剖面图示出。
在图2示出的实施例中，DPUT 110的输出104被作为输入提供给APUT 120。APUT 120配置有矩阵RT 122。APUT 120被耦合到一对增益控制发射放大器224、225的输入端，该增益控制发射放大器224、225具有耦合到双极化天线单元230的输出端。APUT 120还被耦合到另一对增益控制发射放大器226、227的输入端，该增益控制发射放大器226、227具有耦合到另一个双极化天线单元232的输出端。控制线224a、225a、226a、227a从APUT 120分别被提供给增益控制发射放大器224、225、226、227，用于调整对应的发射放大器增益。虽然图2示出了两个双极化天线单元230、232，应理解，一些实施例具有更少或更多的双极化天线单元。
在发射操作中，增益控制发射放大器224、226通过双极化发射天线单元230、232放大具有第一极化方向的相应发射信号。增益控制发射放大器225、227通过双极化发射天线单元230、232放大具有第二极化方向的相应发射信号。在一些实施例中，第一极化方向和第二极化方向是正交的。APUT 120基于矩阵RT 122调整发射放大器224、225、226、227的增益。在一些实施例中，基于矩阵RT 122调整发射放大器224、225、226、227的增益被用于进行模拟波束赋形。在一些实施例中，由于矩阵RT 122的系数是复值的，所以矩阵RT 122的每个系数的实部和虚部分别被用作对应于每个双极化发射天线单元的两个相应发射放大器的实值增益。
图3是根据本发明实施例的耦合到双极化有源天线的另一网络元件的接收信号路径的一部分的示意图。为了描述简单起见，仅完整示出了APUR 160和与其耦合的天线单元。耦合到APUR 160的DPUR 170的一部分以剖面图示出。
在图3示出的实施例中，双极化天线单元330被耦合到一对增益控制接收放大器324、325的输入端，该增益控制接收放大器324、325具有耦合到APUR 160的输出端。另一双极化天线单元332被耦合到一对增益控制接收放大器326、327的输入端，该增益控制接收放大器326、327具有耦合到APUR 160的输出端。APUR 160配置有矩阵RR 152。APUR 160的输出106被作为输入提供给DPUR 170。控制线324a、325a、326a、327a从APUR 160分别被提供给增益控制接收放大器324、325、326、327，用于调整对应的接收放大器增益。虽然图3示出了两个双极化天线单元330、332，应理解，一些实施例具有更少或更多的双极化天线单元。
在接收操作中，增益控制接收放大器324、326通过双极化接收天线单元330、332放大具有第一极化方向的相应接收信号。增益控制接收放大器325、327通过双极化接收天线单元330、332放大具有第二极化方向的相应接收信号。在一些实施例中，第一极化方向和第二极化方向是正交的。APUR 160基于矩阵RR 162调整接收放大器324、325、326、327的增益。在一些实施例中，基于矩阵RR 162调整接收放大器324、325、326、327的增益被用于进行模拟波束赋形。在一些实施例中，由于矩阵RR 162的系数是复值的，所以矩阵RR 162的每个系数的实部和虚部分别被用作对应于每个双极化接收天线单元的两个相应接收放大器的实值增益。
图4A是根据本发明实施例的在无线资源上进行发射的方法的流程图。在框402中，接收无线资源的CSI。在一些实施例中，持续接收无线资源的CSI。然后在框404中，处理该CSI，以识别无线资源的第一时变特性和第二时变特性，正如前文所述。
在识别出第一时变特性和第二时变特性后，在框406中，基于该第一时变特性，配置第一发射矩阵；在框408中，基于该第二时变特性，配置第二发射矩阵。可以如图1和图2所描述的来配置该第一发射矩阵和该第二发射矩阵。在一些实施例中，该第一发射矩阵是基带数字预编码矩阵和/或基带数字均衡矩阵。在一些实施例中，该第二发射矩阵是模拟波束赋形矩阵。然后，在框410中，将该第一发射矩阵和该第二发射矩阵应用于发射的数据流的符号，生成信号以进行发射。在一些实施例中，应用该第二发射矩阵包含调整耦合到多个发射天线单元的放大器的增益。在框412中，然后从多个发射天线单元发射该信号。在一些实施例中，发射该信号包含发射到一个或多个远程UE设备。在一些实施例中，用于发射的数据流包括该一个或多个远程UE设备中的特定远程UE设备的至少两个数据流。
图4B是根据本发明实施例的在与图4A的方法中发射使用的无线资源相同的无线资源上进行接收的方法的流程图。在一些实施例中，相同的网络元件执行图4A和图4B的方法。在一些实施例中，图4B示出的方法步骤的部分或全部可以与图4A示出的方法步骤的部分或全部同时执行。在特定的示例实施例中，图4A的框406、408、410、412与图4B的框414、416、418、420并列执行。
在图4B中，在框414中，配置第一接收矩阵。在一些实施例中，该第一接收矩阵是模拟波束赋形矩阵。在一些实施例中，基于图4A的框404中识别的无线资源的第二时变特性，配置第一接收矩阵。在框416中，配置第二接收矩阵。在一些实施例中，该第二接收矩阵是基带数字均衡/组合矩阵。在一些实施例中，基于图4A的框404中识别的无线资源的第一时变特性，配置第二接收矩阵。可以如图1和图2所描述的来配置该第一接收矩阵和该第二接收矩阵。例如，在一些实施例中，配置该第二发射矩阵和配置该第一接收矩阵包括选择该第二发射矩阵和该第一接收矩阵，使得该第一接收矩阵、自干扰项和该第二发射矩阵的乘积尽可能地最小化。当图4A的方法用于发射、同时图4B的方法用于接收时，以这种方式配置矩阵减轻了自干扰的影响。
在框418中，接收来自多个接收天线单元的无线资源上的信号。在框420中，通过应用该第一接收矩阵和该第二接收矩阵处理接收的信号，以生成接收数据流。在一些实施例中，应用该第一接收矩阵包括调整耦合到多个接收天线单元的放大器的增益。
在一些实施例中，可以提供一种包括由处理器执行的指令的非暂时性计算机可读介质，以控制图4A和4B所示的方法400、450的执行，实现如上所述的另一种方法，和/或便于如上所述的装置的实现和/或操作。在一些实施例中，该处理器可以是通用计算机硬件平台的组件。在其他实施例中，该处理器可以是专用计算机硬件平台的组件。例如，该处理器可以是嵌入式处理器，并且该指令可以被作为固件提供。一些实施例可以仅通过使用硬件来实现。在一些实施例中，由处理器执行的指令可以以软件产品的形式体现。该软件产品可以存储在非易失性或非暂时性存储介质中，该介质可以是，例如光盘只读存储器(compactdisc read-only memory，CD-ROM)、通用串行总线(universal serial bus，USB)闪存盘或移动硬盘。
提供一些实施例的先前描述是为了使得本领域的任何技术人员能够制造或使用根据本公开所述的装置、方法或处理器可读介质。本领域的技术人员可容易地明白对这些实施例的各种修改，且本文所描述的方法和装置的一般原理可适用于其它实施例。因此，本公开并不旨在限制本文所示的实施例，而是要与符合与本文所公开的原理和新颖特征的最宽范围相一致。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
接收无线资源的信道状态信息CSI；
处理所述CSI，以识别所述无线资源的至少一个第一时变特性和至少一个第二时变特性；
基于所述第一时变特性，配置第一发射矩阵；
基于所述第二时变特性，配置第二发射矩阵；
通过将所述第一发射矩阵和所述第二发射矩阵应用于数据流的符号，生成信号以进行发射；以及
从多个发射天线单元发射所述信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中处理所述CSI包括：
处理所述CSI，以提取比所述无线资源的其它信道质量特性变化更快的所述无线资源的信道质量特性作为所述第一时变特性，以及
处理所述CSI，以提取比所述第一时变特性变化更慢的所述无线资源的信道质量特性作为所述第二时变特性。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第一发射矩阵是第一基带数字预编码矩阵。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第二发射矩阵是第一模拟波束赋形矩阵。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：
配置用于模拟波束赋形的第一接收矩阵；
配置用于基带数字均衡或基带数字组合中的至少一种的第二接收矩阵；
接收来自多个接收天线单元的信号；以及
通过将所述第一接收矩阵和所述第二接收矩阵应用于所述接收的信号，生成接收数据流。
6.如权利要求5所述的方法，其中配置所述第二发射矩阵和配置所述第一接收矩阵包括：
选择所述第二发射矩阵和所述第一接收矩阵，使得所述第一接收矩阵、自干扰项和所述第二发射矩阵的乘积最小化，
其中所述自干扰项表示由发射所述发射信号而造成的所述接收的信号中的自干扰。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中处理所述CSI包括：执行滤波操作，以提取比所述无线资源的其它时变特性变化更快的所述无线资源的时变特性。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中识别所述无线资源的所述第一时变特性和所述第二时变特性包括：将所述无线资源的时变特性划分成所识别的所述第一时变特性和所识别的所述第二时变特性。
9.一种装置，包括：
多个发射天线单元；
控制器，用于通过识别无线资源的第一时变特性和第二时变特性，处理所述无线资源的信道质量信息CSI；
第一数字处理单元，由所述控制器基于所述第一时变特性配置有第一发射矩阵；
第一模拟处理单元，由所述控制器基于所述慢时变特性配置有第二发射矩阵；
发射信号路径，包括所述第一数字处理单元和所述第一模拟处理单元，其中对所述发射信号路径的输入包括发射数据流，并且来自所述发射信号路径的输出包括通过所述多个发射天线单元发射的信号。
10.如权利要求9所述的装置，其中所识别的所述第一时变特性包括比所述无线资源的所识别的所述第二时变特性变化更快的所述无线资源的时变特性。
11.如权利要求9或10所述的装置，其中
所述第一发射矩阵是第一基带数字预编码矩阵，以及
所述第二发射矩阵是第一模拟波束赋形矩阵。
12.如权利要求9至11中任一项所述的装置，还包括：
多个接收天线单元；
第二模拟处理单元，由所述控制器配置有用于模拟波束赋形的第一接收矩阵；
第二数字处理单元，由所述控制器配置有用于基带数字均衡或基带数字组合中的至少一种的第二接收矩阵；
接收信号路径，包括所述第二模拟处理单元和所述第二数字处理单元，其中对所述接收信号路径的输入包括通过所述多个接收天线单元接收的信号，并且来自所述接收信号路径的输出包括接收数据流。
13.如权利要求12所述的装置，其中
所述控制器选择所述第二发射矩阵和所述第一接收矩阵，使得所述第一接收矩阵、自干扰项和所述第二发射矩阵的乘积最小化；以及
所述自干扰项表示所述多个接收天线单元接收的所述信号中的自干扰，所述自干扰是由所述多个发射天线单元发射所述信号以进行发射而造成的。
14.如权利要求12或13所述的装置，其中所述多个发射天线单元和所述多个接收天线单元属于自适应天线阵列。
15.如权利要求12至14中任一项所述的装置，其中
每个所述发射天线单元被耦合到相应的增益控制发射放大器；
每个所述接收天线单元被耦合到相应的增益控制接收放大器；
所述第一模拟处理单元被配置为基于所述第二发射矩阵调整所述增益控制发射放大器的增益；以及
所述第二模拟处理单元被配置为基于所述第一接收矩阵调整所述增益控制接收放大器的增益。
16.如权利要求12至15中任一项所述的装置，其中
每个所述发射天线单元是双极化天线单元，用于发射具有第一极化方向的相应信号以及发射具有第二极化方向的相应信号；以及
每个所述接收天线单元是双极化天线单元，用于接收具有第一极化方向的相应信号以及发射具有第二极化方向的相应信号。
17.如权利要求16所述的装置，其中
所述相应的发射信号的所述第一极化方向和所述第二极化方向是正交的；以及
所述相应的接收信号的所述第一极化方向和所述第二极化方向是正交的。
18.如权利要求16所述的装置，其中
每个所述发射天线单元被耦合到相应的第一增益控制发射放大器，所述第一增益控制发射放大器用于放大具有所述第一极化方向的所述相应的发射信号，并且每个所述发射天线单元被耦合到第二增益控制发射放大器，所述第二增益控制发射放大器用于发射具有所述第二极化方向的所述相应的发射信号，以及
每个所述接收天线单元被耦合到相应的第一增益控制接收放大器，所述第一增益控制接收放大器用于放大具有所述第一极化方向的所述相应的接收信号，并且每个所述接收天线单元被耦合到第二增益控制接收放大器，所述第二增益控制接收放大器用于接收具有所述第二极化方向的所述相应的接收信号。
19.如权利要求18所述的装置，其中
所述第一模拟处理单元被配置为基于所述第二发射矩阵调整所述第一增益控制发射放大器和所述第二增益控制发射放大器中的每个增益控制发射放大器的增益；以及
所述第二模拟处理单元被配置为基于所述第一接收矩阵调整所述第一增益控制接收放大器和所述第二增益控制接收放大器中的每个增益控制接收放大器的增益。
20.如权利要求9至19中任一项所述的装置，其中所述装置被配置用于大规模的多输入多输出MIMO操作。
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