CN109845356B - 向无线电终端指派传输定时的方法、无线电网络节点和无线电终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在无线电网络系统中向无线电终端指派传输定时的方法，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点和无线电终端，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路或上行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在无线电网络节点和无线电终端之间的传输，所述方法包括以下步骤：确定无线电终端相对于无线电网络节点的移动速度；基于该移动速度，向无线电终端指派下行链路或上行链路传输时间间隔中的传输定时。本发明还涉及适于根据上述方法来指派传输定时的无线电网络节点和无线电终端。

Description

向无线电终端指派传输定时的方法、无线电网络节点和无线 电终端
技术领域
本发明涉及在无线电网络系统中向无线电终端指派传输定时的方法，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点和无线电终端，并且采用将传输时间为上行链路传输时间间隔和下行链路或上行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在无线电网络节点和无线电终端之间进行传输。本发明还涉及相应的无线电网络节点和无线电终端。
背景技术
在无线电网络系统中，无线电终端通常在上行链路传输中向无线电网络节点发送控制信号。这种控制信号可以包含与无线电终端和无线电网络节点之间的连接质量有关的信息。具体地，无线电终端可以发送指示无线电终端和无线电网络节点之间的无线电连接的质量的信道质量指示符。
之后，在网络节点处使用与无线电终端和无线电网络节点之间的连接质量有关的该信息，用于调度无线电终端和无线电网络节点之间的上行链路和下行链路中的进一步传输。
在这种情况下，基于互易性的时分双工(TDD)系统对于诸如5G之类的未来无线电网络系统特别感兴趣，因为例如作为第五代的新无线电物理层的候选技术的大规模多输入多输出(MIMO)系统可以在TDD模式下操作。
大规模MIMO(也称为大规模天线系统和甚大规模(very large)MIMO)是一种多用户MIMO技术，其中，每个无线电网络节点可以配备有大量天线元件，这些天线元件可以用于服务于多个无线电终端，这些无线电终端共享相同的时间和频带并且可以在空间域中分离。一个好的假设是BS天线远比终端多或甚至多得多，但理想情况下是尽可能多。
与传统的多用户MIMO相比，大规模MIMO提供了许多好处。首先，传统的多用户MIMO不是可扩展技术，因为它被设计为支持具有大致相等数量的服务天线和终端的系统，并且依赖于频分双工(FDD)操作。
相比之下，在大规模MIMO中，服务天线超过活跃终端过多，TDD操作带来了吞吐量和辐射能效的巨大改进。这些好处是通过对由无线电网络节点天线发出和接收的信号进行适当整形而实现的空间复用来得到的。
通过对所有天线应用预编码，无线电网络节点可能在预期无线电终端的位置处的信号之间引起相长干涉，并且几乎在其他任何地方都是相消干涉。此外，随着天线数量的增加，能量可以高精度地聚焦到空间中的小区域中。
大规模MIMO的其他好处包括使用简单的低功率组件，这是因为它依赖于简单的信号处理技术、减少的延迟以及针对故意阻塞的鲁棒性。
通过在TDD模式下操作，大规模MIMO利用信道互易性属性，根据该属性，信道响应在上行链路和下行链路中可以是相同的。
如图5所示，该信道互易性可以允许无线电网络节点根据终端在上行链路中发送的导频序列来获取信道状态信息(CSI)，然后该CSI可以用于上行链路和下行链路这二者。在这方面，导频序列可以指所使用的传输资源内的参考信号的模式。
根据大数定律，每个终端看到的有效标量信道增益可能接近确定性常数。这可以被称为信道硬化。由于信道硬化，终端可以仅使用长期统计CSI对下行链路数据进行可靠地解码，使得大多数物理层控制信令冗余，即低成本CSI获取。这可能使传统的资源分配概念变得不必要并且导致媒体访问控制MAC层的简化。这些好处可能会将大规模MIMO提升到未来初步网络系统讨论的良好地位。
然而，大规模MIMO系统性能受到一些限制因素的影响。例如，信道互易性可能需要硬件校准。此外，所谓的导频污染效应是一种基本现象，其可能极大地限制大规模MIMO系统的性能。
理论上，可以为大规模MIMO系统中的每个终端指派正交上行链路导频序列。然而，可以存在的正交导频序列的最大数量可以由相干间隔的大小来定上界，该相干间隔的大小可以是相干时间和相干带宽的乘积，即相干时间(即可以认为上行链路导频序列不改变或在一定范围内不变化的持续时间)和相干带宽(即导频序列可以被认为是平坦的频率范围的统计测量，或者换句话说，导频序列的两个频率可能经历相当的或相关的幅度衰减的近似最大带宽或频率间隔)的乘积。
因此，随着终端的数量增加，采用正交导频序列可能导致低效的资源分配，或者当相干间隔太短时，实际上可能无法执行。
结果，导频序列可能跨无线电网络系统的小区之间被重复使用或甚至在家庭小区内被重复使用，以例如用于更高的小区密度。这可能导致共享相同导频的终端之间的干扰。
随着无线电网络节点天线数量的增加，导频污染不会消失，且因此这是渐近保留的一种损害。
此外，基于互易性的波束成形可以依赖于诸如无线电终端之类的发射机处的准确信道状态信息(CSI-T)。在发射天线的数量远大于接收天线的数量的情况下，如在TDD大规模MIMO下行链路场景中的情况那样，则可以通过在反向链路(即从无线电终端到网络节点的方向)中的SRS的传输来有效地获得CSI-T。
SRS的所需周期可取决于无线电信道的相干时间，其进而取决于无线电终端的移动速度。
因此，需要确保无线电网络系统中所需的SRS周期。
因此，本发明的目的是确保在向无线电终端指派传输定时时使用准确的传输质量信息。本发明的另一个目的是实现基于互易性的对传输质量信息的获取，以便向无线电终端指派传输定时。
本发明的又一个目的是减少用于向无线电终端指派传输定时的参考信号开销。
发明内容
通过独立权利要求的主题解决了传统方法的上述问题和缺点。在从属权利要求中描述了其他优选实施例。
根据本发明的一个方面，提供了一种在无线电网络系统中向无线电终端指派传输定时的方法，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点和无线电终端，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路或上行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在无线电网络节点和无线电终端之间进行传输。该方法包括以下步骤：确定无线电终端相对于无线电网络节点的移动速度，以及基于移动速度，向无线电终端指派在下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔中的传输定时。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于无线电网络系统的无线电网络节点，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点和无线电终端，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路或上行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在无线电网络节点和无线电终端之间进行传输。无线电网络节点适于确定无线电终端相对于无线电网络节点的移动速度，并且基于移动速度向无线电终端指派在下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔中的传输定时。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于无线电网络系统的无线电终端，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点和无线电终端，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路或上行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在无线电网络节点和无线电终端之间进行传输。无线电终端适于接收所指派的传输定时；在下行链路传输时间间隔内抑制发送，直到所指派的传输定时为止；仅在下行链路传输时间间隔中所指派的传输定时期间发送；以及在下行链路传输时间间隔的其余部分中抑制发送。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序，其包括代码，该代码在处理资源上被执行时指示处理资源执行本发明的方法实施例。
根据本发明的又一方面，提供了一种存储代码的计算机程序产品，该代码在处理资源上被执行时指示处理资源执行本发明的方法实施例。
本公开适用于基于TDD波束成形系统的所有系统，并适用于基于由用户发送的上行链路探测参考信号(SRS)经由信道互易性的下行链路信道状态信息(CSI)获取。本公开的自然应用将是5G的大规模MIMO系统。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的实施例，这些实施例是为了更好地理解发明概念而不是被视为限制本发明，在附图中：
图1示出了示例性网络环境的示意概览图，在该示例性网络环境中以不同速度移动的无线电终端由至少一个无线电网络节点来服务；
图2示出了适用于根据本发明一个实施例的用于指派传输定时的方法的无线电终端；
图3示出了本发明的用于向无线电终端指派传输定时的一般实体实施例；
图4示出了本发明的一般方法实施例的流程图；
图5示出了经由参考信令在无线电网络节点处的示例性信道状态信息获取；
图6示出了在多输入多输出MIMO系统中基于互易性的波束成形的示例性实施例；
图7示出了为具有不同移动速度的无线电终端服务的单小区MIMO系统的示例性实施例；
图8示出了本发明的无线电网络节点估计所服务的无线电终端的移动速度的示例性实施例；
图9示出了示例帧结构以及在参考信令和根据本发明一个实施例的方法之间的资源分配比较；
图10示出了在参考信令和根据本发明一个实施例的方法之间的比较；以及
图11显示了仿真的基本参数。
具体实施方式
图1示出了示例性网络环境的示意概览图。网络100(例如，无线电网络系统或无线电通信网络)包括多个网络元件101～103，例如网络节点、路由器、网关、交换机、交换中心、基站、无线或有线链路等。通常，网络100的用途将是向多个无线电终端11、12、13提供网络服务，其中，常见的服务包括电话、视频电话、聊天、互联网浏览、电子邮件访问等。为此目的，网络元件101～103将经由无线电网络节点120、130、140向多个无线电终端11、12、13传送数据并从多个无线电终端11、12、13传送数据。无线电网络节点120、130、140可以经由常见的无线电链路与各个无线电终端11、12、13通信，以向无线电终端11、12、13发送数据和从无线电终端11、12、13接收数据。网络100还可以具有通向某种网络实体110的连接，网络实体110是例如服务器或数据中心中的资源。网络实体110还可以具有通向无线电网络120、130、140或无线电终端11、12、13中的任何一个的直接链路。
无线电终端11、12、13可以以不同的速度移动，如无线电终端11、12、13顶部的箭头所指示。注意，无线电终端11、12、13上指示的箭头越长，移动速度越快。例如，无线电终端11高速移动并且可以例如在高速火车、飞机、高速公路上的车辆等中。无线电终端12以适中的速度移动，并且可以是在例如慢速移动的车辆中，慢速移动的车辆是诸如普通街道上的汽车或公共汽车、自行车等。无线电终端13没有移动并且处于稳定的位置。
根据实施例，基于相应无线电终端的移动速度来指派传输时间间隔(TTI)中的无线电终端传输定时。传输时间间隔可以是下行链路传输时间间隔(DL TTI)或上行链路传输时间间隔(UL TTI)，即DL TTI或UL TTI可以是在例如无线电网络节点和无线电终端之间的无线电链路中的传输持续时间。
根据本发明的至少一个实施例，向高速移动的无线电终端指派的传输定时可以在切换符号(即在DL TTI或UL TTI中将正在进行发送的无线电终端与正在沉默的无线电终端相分开的时间点)之前。另一方面，向以低速移动的无线电终端指派的传输定时可以在切换符号之后。
具体地，在不失一般性的情况下，无线电终端也可以被称为无线终端、移动终端、无线电终端设备、用户设备UE等。无线电终端可以是移动电话、移动平板电脑或连接到无线电网络系统的任何其他无线通信设备。
诸如探测参考信号SRS之类的参考信令的所需周期取决于无线电信道的传输定时的相干时间，该相干时间进而取决于诸如UE之类的无线电终端的速度。高速无线电终端需要较高的SRS传输周期，而较低SRS周期能更好地服务于低速无线电终端。
可以考虑采用时分双工TDD的系统。也就是说，例如，可以将单个频带用于上行链路和下行链路(即从无线电终端的角度来看，用于发送和接收)。然后，可以通过为发送操作和接收操作指派交替时隙来共享该频带。
在服务于大量无线电终端的传统时分双工TDD系统中，网络可能需要选择一个单一SRS周期，该SRS周期可能仅对于具有特定信道相干时间的无线电终端是最佳的，而对于所有其他无线电终端而言是非最佳的。
当将信道从下行链路回到上行链路以使无线电终端能够发送SRS时，基站可能需要保持静默，即可能不发送。此外，无线电网络节点可能需要在时域中插入附加保护间隔以考虑传播延时，这可能进一步增加发送SRS的成本。在多小区TDD系统中，一个无线电网络节点中的SRS周期选择可能受到附近无线电网络节点中的SRS周期选择的影响。通常，也可能需要在周围的无线电网络节点中使用相同的SRS模式以避免有问题的干扰情况。
因此，在无线电网络中选择SRS周期可能是一种折中。也就是说，高SRS周期可以以针对低速无线电终端的高SRS开销为代价为高速无线电终端提供良好性能。然而，低SRS周期在高速无线电终端的发射机CSI-T老化时受到信道状态信息的影响，即，当无线电终端快速移动时，所发送的信息快速过时，这导致显著的信号干扰加-噪声比(SINR)劣化，但导致了低速无线电终端的良好性能。
在根据现有技术的上述方法中，因此不可能选择对于网络中的所有无线电终端而言最佳的SRS周期。然而，本发明处理了现有技术的上述缺点。
图2示出了适用于执行根据本发明的方法的无线电终端14。无线电终端14可以对应于图1中所示的无线电终端11、12、13之一。
无线电终端14用于无线电网络系统，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点(例如，图1中所示的无线电网络节点120、130、140之一)以及无线电终端14，并采用时分双工方法。该方法将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔，以用于在无线电网络节点和无线电终端之间进行传输。无线电终端14适于接收所指派的传输定时，在下行链路传输时间间隔中抑制发送，直到所指派的传输定时为止，仅在下行链路传输时间间隔中的所指派的传输定时期间发送，并且在下行链路传输时间间隔的其余部分中抑制发送。
也就是说，换句话说，无线电终端14可以接收指示传输窗口或传输定时(例如编码为开始时间和停止时间)的指派，其中，所述传输窗口是下行链路传输时间间隔的一部分。因此，当无线电终端14接收到用于下行链路传输的指派时，它可以在下行链路传输时间间隔开始时不立即开始发送，并且可以进行发送直到传输时间间隔结束为止。
在图2左侧所示的第一实施例中，无线电终端14可以包括至少一个处理器14-1、存储器14-2和具有接收能力和发送能力的收发机14-3。至少一个处理器耦接到存储器和收发机。包括代码在内的计算机程序代码被存储在存储器中。该代码可由至少一个处理器执行。当至少一个处理器执行代码时，使无线电终端14执行上述步骤，这些步骤将在下面更详细地说明。
在图的右侧所示的第二实施例中，无线电终端14包括确定模块14a、处理模块14b和通信模块14c。
在本发明的一个实施例中，无线电终端14能够使用例如传感器来确定相对于无线电网络节点的移动速度。例如，无线电终端14可以使用诸如陀螺仪或光学相机之类的确定模块14a来确定其相对速度。然后，无线电终端14可以进一步使用处理模块14b来执行对移动速度的确定过程，并且还可以使用通信模块14c向服务无线电网络节点传送所确定的移动速度。
图3示出了本发明的用于向无线电终端(例如，无线电终端11、12、13、14之一)指派传输定时的一般网络节点实施例。网络节点可以对应于图1中描述的网络节点120、130、140。
特别地，网络节点110可以适于执行根据本发明的一个实施例的方法。也就是说，根据本发明的一个实施例，网络节点110可以具有存储模块111、处理模块112、通信模块113、确定模块114和指派模块115。在根据本发明的另一个实施例中，如图3左侧所示，网络节点110(即，网络节点120、130、140)可以包括至少一个处理器110-1、存储器110-2和具有接收能力和发送能力的收发机110-3。至少一个处理器耦接到存储器和收发机。包括代码在内的计算机程序代码被存储在存储器中。该代码可由至少一个处理器执行。当至少一个处理器执行代码时，使无线电终端14执行上述步骤，这些步骤将在下面更详细地说明。
换句话说，根据本发明的一个实施例，本发明涉及一种用于无线电网络系统的无线电网络节点，该无线电网络系统至少包括无线电网络节点和无线电终端，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于无线电网络节点和无线电终端之间进行传输，该无线电网络节点包括适于确定无线电终端相对于无线电网络节点的移动速度的模块；以及包括适于基于移动速度向无线电终端指派下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔中的传输定时的模块。
通常，所提及的处理模块112可以是处理单元、处理单元集合、CPU、数据/处理中心的一份等。然而，可以在处理模块112内提供识别模块114和确定模块115，或者识别模块114和确定模块115可以连接到存储模块111、处理模块112或通信模块113中的任何一个。
存储模块111可以具体地存储在操作期间指示处理模块112以实现本发明的任何方法实施例的代码。
例如，在本发明的一个实施例中，网络实体110可以是无线电网络节点，例如基站、eNodeB、gNode、网关、外部处理实体等。
图4示出了本发明的一般方法实施例的流程图。根据本发明的一个实施例，无线电终端11、12、13、14、15、16的移动速度可以相对于无线电网络节点110、120、130、140来确定(S1)。此外，无线电网络节点可以基于所确定的移动速度来指派诸如下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔之类的传输时间间隔中的传输定时(S2)。在这方面，传输定时可以对应于下行链路时间间隔或上行链路时间间隔内的时间窗口。
根据本发明的一个实施例，在向无线电终端11、12、13、14、15、16指派传输定时时，无线电终端11、12、13、14、15、16的移动速度越高，下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔内的传输定时越早。
根据本发明的另一个实施例，在向无线电终端11、12、13、14、15、16指派传输定时时，向具有低于阈值的移动速度的无线电终端11、12、13、14、15、16指派贯穿整个下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔的传输定时。
也就是说，可以向处于稳定位置的无线电终端11、12、13、14、15、16(例如，图1中的无线电终端13)指派贯穿整个下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔的传输定时。关于应该预先确定的阈值，可以是：也可以向以中等速度移动的无线电终端12指派贯穿整个下行链路传输时间间隔或上行链路传输时间间隔的传输定时。因此，对于以低于阈值的速度移动的无线电终端11、12、13、14、15、16，可以减少信令开销。
换句话说，根据本发明的一个实施例，可以在传输时间间隔TTI的整个下行链路部分期间为低速无线电终端11、12、13、14、15、16服务，而不是仅在其稍后部分服务。也就是说，低速无线电终端11、12、13、14、15、16在整个下行链路间隔中接收服务，而高速无线电终端11、12、13、14、15、16仅在较早部分中接收服务。
特别地，如果一个或多个低速无线电终端11、12、13、14、15、16具有较强信道并且应用最大最小(max-min)SINR功率控制，则这些低速无线电终端11、12、13、14、15、16可以仅消耗总发射下行链路功率的一小部分，并且在这方面可以几乎无额外成本(即免费)地被服务。在整个下行链路间隔期间为这些低移动性无线电终端11、12、13、14、15、16服务可能由于获得自由度而需要最佳操作。
另外，无线电网络节点110、120、130、140可能由于低移动性无线电终端11、12、13、14、15、16的较长信道相干而具有针对低移动性无线电终端11、12、13、14、15、16的CSI的更好估计，且因此在向高移动性无线电终端11、12、13、14、15、16进行波束成形时，迫零或MMSE波束成形技术可以很好地抑制对它们的干扰。
当网络不再服务于高速无线电终端11、12、13、14、15、16时，网络可以在TTI的后面部分向低速无线电终端11、12、13、14、15、16指派附加功率。例如为了在无线电终端中实现准确的软比特可靠性计算和信道估计，网络可以向移动终端11、12、13、14、15、16通知TTI的第一部分和第二部分的功率。
根据本发明的另一个实施例，在向无线电终端11、12、13、14、15、16指派传输定时时，无线电终端11、12、13、14、15、16的移动速度越高，用于参考信号的传输定时越接近下行链路传输定时的传输定时。
也就是说，下行链路参考信号(也被称为导频)可用于辅助在无线电终端11、12、13、14、15、16处的解调。当例如服务于混合的高移动性和低移动性无线电终端11、12、13、14、15、16(即，高速移动的无线电终端11、12、13、14、15、16和低速移动的无线电终端11、12、13、14、15、16)时，可以调整下行链路导频的频率，使得高移动性无线电终端11、12、13、14、15、16比低移动性无线电终端11、12、13、14、15、16更频繁地接收导频符号。
信道的时间变化可能导致CSI在网络节点110、120、130、140(例如基站)和无线电终端11、12、13、14、15、16处均过时。由于在天线上进行平均，在无线电终端11、12、13、14、15、16处的这种过时效果可能比在基站处更差。具体地，在每个基站天线处对信道系数的随机相位旋转可能由于大数定律而被平均掉：波束成形之后的有效信道增益可能涉及所有信道系数的加权和，并且对这些系数的扰动可以在总和中被平均掉。相对地，无线电终端11、12、13、14、15、16处的接收符号星座的相位旋转可能不会经历这种平均，并且可能导致严重的性能劣化。因此，根据本发明的一个实施例，无线电终端11、12、13、14、15、16的移动速度越高，参考信号的传输定时越接近下行链路传输定时的传输定时。
根据本发明的另一个实施例，在向无线电终端11、12、13、14、15、16指派传输定时时，向具有低于阈值的移动速度的无线电终端11、12、13、14、15、16指派贯穿整个上行链路传输时间间隔的用于上行链路参考信号的传输定时。
也就是说，可以根据无线电终端移动性来调整诸如SRS之类的上行链路导频的安置。对于对良好上行链路服务感兴趣或对上行链路和下行链路服务这二者感兴趣的无线电终端11、12、13、14、15、16来说，将导频以与数据符号交织的方式分散在整个上行链路间隔上可能是有利的。
另一方面，对于主要对下行链路服务感兴趣的无线电终端11、12、13、14、15、16来说，高移动性无线电终端11、12、13、14、15、16可以看到比传输时间间隔TTI短的信道相干时间。然后可以优选地紧挨在下行链路间隔开始之前调度它们的上行链路导频，这是因为有用地外推信道响应的可能性是有限的。另一方面，低移动性无线电终端11、12、13、14、15、16可以具有比TTI长的相干时间。然后，它们的上行链路导频可以分散在TTI的整个上行链路部分上，即，实际上分散在当前TTI的SRS部分和先前TTI的上行链路有效载荷部分上，以方便下行链路部分期间的高度准确的信道外推。
根据本发明的又一个实施例，无线电网络系统是多输入多输出系统或大规模多输入多输出系统，并且该方法还包括采用时分双工方法，该时分双工方法将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔，用于在无线电网络节点110、120、130、140和无线电终端11、12、13、14、15、16之间的传输。
图6示出了在多输入多输出MIMO系统中基于互易性的波束成形的示例性实施例。
大规模MIMO(也被称为大规模天线系统和甚大规模MIMO)是多用户MIMO技术，其中，每个无线电网络节点(BS)可以配备有大量天线元件，这些天线元件可以用于服务于多个无线电终端11、12、13、14、15、16，这些无线电终端11、12、13、14、15、16共享相同的时间和频带并且可以在空间域中分离。一个好的假设是BS天线比终端多或甚至多得多；但理想情况下是尽可能多。
与传统的多用户MIMO相比，大规模MIMO提供了许多好处。首先，传统的多用户MIMO不是可扩展技术，因为它被设计为支持具有大致相等数量的服务天线和终端的系统，并且依赖于频分双工(FDD)操作。
相比之下，在大规模MIMO中，服务天线超过活跃终端过多，TDD操作带来了吞吐量和辐射能效的巨大改进。这些好处是通过对由无线电网络节点天线发出和接收的信号进行适当整形而实现的空间复用来得到的。
通过对所有天线应用预编码，无线电网络节点110、120、130、140可以在预期无线电终端11、12、13、14、15、16的位置处的信号之间引起相长干涉，并且几乎在其他任何地方都是相消干涉。此外，随着天线数量的增加，能量可以高精度地聚焦到空间中的小区域中。
大规模MIMO的其他好处包括使用简单的低功率组件，因为它依赖于简单的信号处理技术、减少的延迟以及针对故意阻塞的鲁棒性。
通过在TDD模式下操作，大规模MIMO利用信道互易性属性，根据该属性，信道响应在上行链路和下行链路中可以是相同的。
根据本发明的又一个实施例，使用从无线电终端11、12、13、14、15、16到无线电网络节点110、120、130、140的上行链路传输来确定无线电终端11、12、13、14、15、16的速度。
图7示出了大规模MIMO场景。所有无线电终端11、12、13、14、15、16可以在相干间隔的开始经由SRS来发送自己的CSI。备选地，无线电终端11、12、13、14、15、16可以发送SRS，并且网络节点11、120、130、140可以接收SRS并确定CSI。无线电网络节点110、120、130、140可以收集该信息并且可以估计每个无线电终端11、12、13、14、15、16的多普勒扩展。假设有两个无线电终端类别：(i)低速无线电终端11、13、14，即行人；(ii)高速无线电终端12、15、16，即车辆。
图8示出了本发明的示例性实施例，其中，无线电网络节点110、120、130、140估计所服务的无线电终端11、12、13、14、15、16的移动速度。
根据本发明的一个实施例，无线电网络节点将无线电终端11、12、13、14、15、16(下文中也被称为UE)分组到相应的类别，并通过求解以下问题来计算最佳TDM配置，即，最佳切换符号x，
Figure BDA0002035589780000141
其中S是下行链路总和速率，即对于K个用户的DL可实现速率之和，以及f(x)≤c表示资源约束，例如相干时间间隔约束、频谱约束、功率约束等。
一旦计算出最佳切换符号，BS向高速UE传送TDM配置。基本上，该控制信令传达与在DL TTI内UE可以处于连接/空闲模式的时间间隔有关的信息。最后，无线电网络节点110、120、130、140可以执行数据传输。
可以在切换符号时间对低速UE重复相同的过程，在该切换符号时间处高速UE移动到空闲模式并且低速UE变为活跃。这可以保证UE侧相对于参考模型的较低功耗。
图9示出了示例性帧结构以及在参考信令与根据本发明一个实施例的方法之间的资源分配比较。
根据现有技术，所有无线电终端11、12、13、14、15、16同时被服务。在这种情况下，低SRS周期(例如，每个相干间隔1个SRS)可能导致高速无线电终端11、12、13、14、15、16由于CSI-T老化而经历SINR劣化。
另一方面，采用高SRS周期或等效地使帧的大小与高速无线电终端11、12、13、14、15、16施加的相干间隔相等，导致更高的SRS开销。这两种情况都会降低DL总和速率。图9示出了帧结构和在参考与根据本发明的方法(也被称为依赖于多普勒的方案)之间的资源分配比较的示例。
根据本发明的一个实施例，与现有技术的方法相比，结合较低SRS周期的用户的时间复用可以提供不同的好处。
也就是说，例如更高的DL总和速率。由于每个用户在活动时可能经历更高的SINR。实际上，将无线电终端11、12、13、14、15、16分成在不同时间被服务的两个子组可以在无线电终端11、12、13、14、15、16处于活动时增加其DL功率。由于更准确的信道预编码，这可以显著减少用户之间的干扰。
此外，这例如是较低的SRS开销。由于无线电网络节点110、120、130、140可以在低速无线电终端11、12、13、14、15、16的每个相干间隔中执行一次SRS获取，而不会降低性能。因此，所需的SRS间隔可取决于低速无线电终端11、12、13、14、15、16的速度。
此外，这例如是较低的无线电终端功耗。这是由于在向某个无线电终端类别指派的时频资源(即符号)期间，属于另一个类别的无线电终端11、12、13、14、15、16处于空闲模式。无线电终端11、12、13、14、15、16可以花费更少的时间来发送SRS并且花费更少的时间来接收DL数据。
在下文中，描述了一个示例，其详细说明了本发明相对于现有技术的好处。
考虑到大规模MIMO系统，其中，由M个天线同时配备的BS可以通过在TDD模式下操作以相同频带服务于配备单天线的K个无线电终端(M＞K)。时频资源可以被划分为具有长度τ个符号的相干间隔(帧)。
相干间隔可以是可以合理地将信道视为时不变(time invariant)的间隔。TDD相干间隔可分为三个阶段：上行链路训练(即SRS传输)、下行链路有效载荷数据传输(即DLTTI)、以及上行链路有效载荷数据传输。
令τSRS是在上行链路SRS的传输上花费的每个相干间隔的符号数量，τDL是在下行链路有效载荷数据的传输上花费的每个相干间隔的样本(sample)数量，以及τUL是在上行链路有效载荷数据的传输上花费的每个相干间隔的样本数量。相干间隔τ的符号长度由τ＝τSRS+τDL+τUL给出，其中τDL＝τUL。最后，假设低速用户施加的TTI符号长度等于τDL。
图11显示了仿真的基本参数。该仿真旨在比较通过使用根据本发明的方法和现有技术方法获得的在总和速率方面的性能。仿真参数在图11中列出，这里SNR可以是MU-MIMO的功率共享之前的单用户SNR。
根据现有技术的方法，在TTI期间所有用户都由BS来服务。由于高速用户的较短相干间隔，总和速率受到高速用户经历的SINR劣化的影响。
相反，根据本发明，TTI可以分为两个部分。高速用户和低速用户可以分别在第一部分和第二部分中专门被服务。可以通过最大化总和速率来适当地计算切换符号，即开始服务于低速无线电终端11、12、13、14、15、16的符号。
图10示出了由根据现有技术的方法和根据本发明的方法(称为依赖于多普勒的TDM)提供的下行链路总和速率。在该特定仿真中，即例如通过选择符号4124作为切换符号，与传统方案相比，性能可以提高高达9％。
图10示出了在参考信令和根据本发明一个实施例的方法之间的比较。
注意，上面提供的示例可能对根据本发明的方法非常不公平，并且如果我们强制执行发送信号的秩限制，则所提出的解决方案可以提供相对于现有技术的功率共享解决方案甚至更好的性能。
在上面的例子中，当所有无线电终端11、12、13、14、15、16正在发送时，考虑10个高速无线电终端和10个低速无线电终端，它基本上是信道传输秩为20。根据本发明，它可以首先被发送到10个高速无线电终端然后发送到10个低速无线电终端，并且它基本上是信道传输秩仅为10。同样地，根据本发明的方法优于最新技术(SOTA)解决方案。另外，例如，如果使用传输秩为20，则由于增加的干扰，导频开销将增加并且SINR减小。
考虑例如在基站硬件中的例如秩限制为10，则在SOTA解决方案中，只能服务一半的无线电终端11、12、13、14、15、16，有效地将SOTA解决方案的总和速率降低50％，而完全不影响所提议的解决方案。通过这种比较，与SOTA解决方案相比，根据本发明的方法可以提供显著超过100％的增益。
尽管已经描述了详细的实施例，但是这些仅用于提供对由独立权利要求限定的本发明的更好理解，而不应被视为限制。
通过在下行链路(DL)传输时间间隔(TTI)中对高速和低速用户进行时间复用，可以使用较低的SRS周期，从而导致较低的SRS开销。更具体地，可以向高速无线电终端11、12、13、14、15、16指派DL TTI中的早期信道，而可以在DL TTI的其余部分期间服务于低速无线电终端11、12、13、14、15、16。
高速用户信道条件可能非常快速地改变，并且它们的性能可能受到无线电网络节点110、120、130、140处的CSI准确度的深刻影响。因此，高速用户可能需要紧接在BS处的SRS获取之后来服务。
相对地，低速无线电终端信道条件可以在DL TTI期间保持近似恒定，这是由于它们具有体验到的较大相干时间间隔。因此，即使在DL TTI结束时，无线电网络节点110、120、130、140处的CSI-T准确度对于低速无线电终端也可能是良好的。因此，在DL TTI结束时为低速无线电终端11、12、13、14、15、16服务可能不会涉及性能下降。
通过解决优化问题，我们提供对资源分配的最优配置，其最大化了DL总和速率。

Claims (13)

1.一种在无线电网络系统中向无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派传输定时的方法，所述无线电网络系统至少包括无线电网络节点(110，120，130，140)和无线电终端(11，12，13，14，15，16)，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在所述无线电网络节点(110，120，130，140)和所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)之间进行传输，所述方法包括以下步骤：
确定所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)相对于所述无线电网络节点(110，120，130，140)的移动速度；
基于所述移动速度，向所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派所述下行链路传输时间间隔或所述上行链路传输时间间隔中的传输定时；以及
基于所确定的移动速度将无线电终端(11，12，13，14，15，16)分组为至少两个组，对在一个组内的无线电终端(11，12，13，14，15，16)应用相同的传输定时。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在向所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派传输定时时，所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)的移动速度越高，所述传输定时在所述下行链路传输时间间隔或所述上行链路传输时间间隔内越早。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在向所述无线电终端指派传输定时时，向具有低于阈值的移动速度的无线电终端指派贯穿整个所述下行链路传输时间间隔或所述上行链路传输时间间隔的传输定时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在向所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派传输定时时，所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)的移动速度越高，用于参考信号的传输定时越接近下行链路传输定时的传输定时。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在向所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派传输定时时，向具有低于阈值的移动速度的无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派贯穿整个所述上行链路传输时间间隔的用于上行链路参考信号的传输定时。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线电网络系统是多输入多输出系统，并且所述方法还包括：
采用时分双工方法将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔，以用于在所述无线电网络节点(110，120，130，140)和所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)之间进行传输。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，使用从所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)到所述无线电网络节点(110，120，130，140)的上行链路传输来确定所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)的速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，使用传输信号的偏移来确定所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)的速度。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：将所确定的移动速度与阈值进行比较，并基于所述比较来指派所述传输定时。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，与具有低移动速度的无线电终端(11，12，13，14，15，16)相比，所述网络节点(110，120，130，140)向具有高移动速度的无线电终端(11，12，13，14，15，16)发送更多的下行链路参考信号。
11.一种用于无线电网络系统的无线电网络节点(110，120，130，140)，所述无线电网络系统至少包括无线电网络节点(110，120，130，140)和无线电终端(11，12，13，14，15，16)，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在所述无线电网络节点(110，120，130，140)和所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)之间进行传输，所述无线电网络节点(110，120，130，140)包括至少一个处理器、存储器和具有接收能力和发送能力的收发机，其中所述至少一个处理器耦接到所述存储器和所述收发机，所述存储器中存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码在由所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行以下步骤：
确定所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)相对于所述无线电网络节点(110，120，130，140)的移动速度；
基于所述移动速度，向所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)指派所述下行链路传输时间间隔或所述上行链路传输时间间隔中的传输定时；以及
基于所确定的移动速度将无线电终端(11，12，13，14，15，16)分组为至少两个组，对在一个组内的无线电终端(11，12，13，14，15，16)应用相同的传输定时。
12.一种用于无线电网络系统的无线电终端(11，12，13，14，15，16)，所述无线电网络系统至少包括无线电网络节点(110，120，130，140)和无线电终端(11，12，13，14，15，16)，并且采用将传输时间划分为上行链路传输时间间隔和下行链路传输时间间隔的时分双工方法，以用于在所述无线电网络节点(110，120，130，140)和所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)之间进行传输，所述无线电终端(11，12，13，14，15，16)包括至少一个处理器、存储器和具有接收能力和发送能力的收发机，所述至少一个处理器耦接到所述存储器和所述收发机，所述存储器中存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码在由所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行以下步骤：
接收所指派的传输定时；
在下行链路传输时间间隔内抑制发送，直到所指派的传输定时为止；
仅在所述下行链路传输时间间隔中所指派的传输定时期间发送；以及
在所述下行链路传输时间间隔的其余部分中抑制发送，
其中，基于所确定的移动速度将无线电终端(11，12，13，14，15，16)分组为至少两个组，对在一个组内的无线电终端(11，12，13，14，15，16)应用相同的传输定时。
13.一种包括计算机程序代码的计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序代码当由至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
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