CN110024465B - 在非许可频带中调度lte用户设备减少对其他节点的干扰 - Google Patents

Abstract

公开了一种调度用户设备的方法、一种多天线网络节点和计算机程序。该方法包括：估计至少一个接入节点(诸如WiFi接入点)与多天线网络节点之间的在非许可频带内的至少一个接入网络节点信道，该至少一个接入点可操作以在非许可频带中进行传输。估计多个用户设备与多天线网络节点之间的在非许可频带内的多个用户设备信道。确定多个用户设备信道中的每个用户设备信道与至少一个接入节点信道的信道相关程度。使用信道相关程度作为选择参数来选择多个用户设备中的要被调度的至少一个用户设备，较低的信道相关程度增加用户设备被选择的机会。以这种方式，减少了来自和去往所调度的UE的LTE传输对至少一个接入节点产生的干扰。

Description

在非许可频带中调度LTE用户设备减少对其他节点的干扰

技术领域

本发明涉及非许可频带通信领域，并且尤其涉及调度用户设备以减少来自均使用该频带的不同节点的信号之间的干扰。

背景技术

移动网络运营方对非许可频谱的使用、特别是在5GHz频带最近引起了相当大的关注，并且供应方和运营方已经在积极研究其长期演进(LTE)/4G蜂窝网络的可行性。

将非许可频谱用于蜂窝操作表示代表了蜂窝网络部署和管理的重大变化，并且在这个阶段，在业务案例、通信链路的可靠性和整个技术方面仍存在很多悬而未决的问题。正在进行的讨论的一个主要方面是提供与在非许可频谱中工作的其他技术(诸如Wi-Fi)公平共存的监管要求。

当前的共存方法

由于Wi-Fi依赖于基于争用的接入，因此Wi-Fi设备在蜂窝基站(BS)正在传输的同时不会开始传输。目前正在考虑两种主要方法以确保非许可频带中的蜂窝BS与Wi-Fi设备之间的共存。一种方法是载波感知自适应传输(CSAT)，其中LTE BS周期性地调度传输，在连续传输之间留下空闲时间以允许Wi-Fi设备进行传输。然而，Wi-Fi传输可以在空闲时段结束时开始，并且因此与LTE BS传输的开始重叠。这种冲突降低了LTE和Wi-Fi吞吐量。CSAT的替代方案是先听后说(LBT)，其中LTE BS在开始非许可频带中的传输之前在指定时间内使用能量检测来感测信道。然而，由于所获得的传输机会通常将与LTE子帧边界不对准，因此LTE BS在下一子帧边界到达之前不能开始传输，并且它经由代表了显著开销的预留/干扰信号而保持信道被占用(例如，在日本最大传输机会的4ms中最多1ms)。

期望在非许可频带中提供用户设备的调度，这减少了来自所调度的用户设备和在非许可频带中操作的其他节点的信号之间的干扰。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种在多天线网络节点处执行的在非许可频带内调度用户设备的方法，所述方法包括：估计至少一个接入节点与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的至少一个接入网络节点信道，该至少一个接入点可操作以在所述非许可频带中进行传输；估计多个用户设备与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的多个用户设备信道；确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述至少一个接入节点信道的信道相关程度；使用所述相关程度作为选择参数来选择所述多个用户设备中的要被调度的至少一个用户设备，较低的相关程度增加用户设备被选择的机会。

本发明的发明人认识到，当在非许可频带内调度用户设备时，不是简单地使用基于争用的技术(诸如检测信道何时空闲)，并且实际上忽略在该频带中传输的其他节点的属性，如果在调度用户设备时考虑这些属性，则可以减少干扰并且可以更有效地使用非许可频带。特别地，在多天线网络节点正在传输信号的情况下，该节点具有多个空间自由度，可以利用这些空间自由度来减少干扰。可以由多天线网络节点执行预编码操作以在不同方向上形成波束。在调度用户设备时考虑该属性可以使得更有效地使用非许可频谱。

在共同未决的欧洲申请16193756.0中，提出了一种通过使用大规模MIMO(mMIMO)BS来增强非许可频带中的共存的方法。本文将该方法表示为mMIMO-U。具体地，当天线的数目大于要服务的用户的数目时存在的mMIMO自由度(d.o.f.)可以用于通过将辐射模式空值指向相邻Wi-Fi设备(接入点和用户终端两者，因为UL和DL方向访问相同的频谱资源)来增强共存，从而控制和减少了朝向和来自这些Wi-Fi设备所生成的干扰。这允许mMIMO-U BS和Wi-Fi设备在抑制干扰的同时使用相同的非许可频带，从而促进技术之间的共存。然而，在使用所提出的mMIMO-U方法时，非许可操作在若干情况下效率较低：(i)当mMIMO-U UE中的一个在Wi-Fi设备的方向上时，或者(ii)当所调度的mMIMO-U UE的数目和用于抑制Wi-Fi设备处的干扰的空间空值的数目之和超过总的可用d.o.f.时。实际上，在上述两种情况下，mMIMO-U BS可能无法保持朝向Wi-Fi信道子空间的空值和朝向其UE信道子空间的波束两者的质量。

在具有(i)经历各种信道传播条件的若干UE，以及(ii)若干附近的Wi-Fi设备的mMIMO-U网络中，在非许可频带中公平且有效地分配传输资源是一个具有挑战性的问题。目前没有针对mMIMO-U操作的调度算法可用。通常，现有的调度算法被设计用于在许可频带中操作的BS，其中Wi-Fi操作不会干扰并且因此不被考虑。这些传统的调度算法可以主要分为以下三类。

轮询调度器：轮询调度器均等地对待UE，而不管其信道质量如何，为它们分配相同数量的资源。该标准忽略并且不试图最大化所实现的网络吞吐量。

机会调度器：机会调度器选择具有最佳信道质量的UE，旨在仅最大化总吞吐量。与轮询调度器相比，该方法可以显著提高系统吞吐量。然而，机会调度器实现的增益是以公平为代价的，因为具有相对差的信道质量的UE可能永远不会被调度。这对于某些场景(例如，延迟敏感应用)可能是不可接受的。

比例公平调度器：比例公平(PF)调度器尝试最大化吞吐量，同时增强服务于所有UE的公平程度。PF调度度量通过其过去的平均吞吐量来权衡每个UE的潜在瞬时吞吐量。根据度量对UE进行排序，并且调度具有最大度量的那些UE进行传输。

传统调度器根据UE在非许可频带中的信道和/或UE的先前吞吐量来选择UE，但是它们不考虑UE与Wi-Fi设备之间的信道相关性。

这种传统调度的缺点在于，以当mMIMO-U BS调度其信道与一个或多个Wi-Fi设备的信道相关的UE时为条件，信道矩阵变得很差。在这种情况下，mMIMO-U BS难以服务于UE，同时抑制在Wi-Fi设备处生成的干扰。结果，由所选择的UE实现的速率可能较差和/或可能对一个或多个Wi-Fi设备产生显著干扰(可能违反非许可频带规则)。

所提出的发明试图通过提出一种用于多天线节点的新的调度方法(诸如在非许可频带中操作的大规模MIMO)来解决上述缺点。本申请旨在提供一种方法、网络节点和计算机程序，其增强了使用相同技术的节点与使用不同技术的节点之间的非许可频带中的频谱的共享。

多天线网络节点估计网络接入节点与其自身之间的信道，这些信道由网络接入节点用于非许可频带通信。在一些实施例中，这些网络接入节点可以是使用Wi-Fi的用户设备，或者是当在非许可频带上传输时使用先听后说的Wi-Fi接入点。它还估计自身和与其通信的用户设备之间的信道。然后，多天线网络节点确定到用户设备的信道与到网络接入节点的信道之间的相关程度，并且选择在与由接入节点使用的那些信道不紧密相关的信道上通信的用户设备。以这种方式，本发明在其调度决策中考虑信道相关性。在调度决策中利用该属性允许设备同时使用相同的资源并且减少了干扰，从而更有效地利用可用频谱并且提高了通信的可靠性和吞吐量。

在一些实施例中，所述估计所述至少一个信道的步骤包括：估计多个接入网络节点与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的多个接入节点信道；以及所述确定所述相关程度的步骤包括：确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述多个接入节点信道中的如下接入点信道的相关程度，该接入点信道与所述用户设备信道最密切相关。

在存在多个接入网络节点的情况下，当确定用于用户设备的信号的信道与接入节点的信道之间的信道相关程度时，对于用户设备的选择有用的相关程度是用户设备信道和与其最密切相关的接入节点信道的相关程度。这是因为正在进行用户设备的调度以减少干扰，并且干扰在最密切相关的信道之间将最高。因此，当确定是否应当调度用户设备时，确定它和与其最密切相关的接入节点信道有多紧密相关是有利的。

在一些实施例中，该方法包括另外的步骤：确定所述多个接入节点信道中的哪个接入节点信道包括高于预定阈值的值的传输能量，并且忽略包括低于所述预定阈值的值的传输能量的接入节点信道；以及所述确定所述相关程度的步骤包括：确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述多个接入节点信道中的如下接入点信道的相关程度，该接入点信道传输高于所述预定阈值的能量并且与所述用户设备的所述信道最密切相关。

当确定用户设备信道与接入节点信道有多紧密相关时，在某些情况下，忽略其传输能量不高的一些接入节点信道可能是有利的。在这方面，尽管在一些情况下用户设备可能与接入节点信道非常紧密地相关，但是可能由于其与网络节点的距离或由于其属性，该接入节点信道的传输能量可能使得用户设备将受到该接入节点的干扰可能很低，即使它们非常紧密相关。因此，在这种情况下，具有较高传输能量但与用户设备不太紧密相关的另一接入节点应当是在确定是否调度用户设备时考虑的信道。

在一些实施例中，所述估计所述至少一个接入节点信道的步骤包括：估计多个接入节点信道的聚合信道值；以及所述确定所述相关程度的步骤包括：确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述聚合接入点信道的相关程度。

在一些实施例中，不是将每个用户设备与最密切相关的接入节点信道进行比较，而是可以将它们与这些信道的聚合进行比较。找到从接入点接收的信道矢量的协方差的聚合，并且这生成这些信道的子空间聚合。当确定要调度哪个用户设备时，可以调度不在该子空间内的用户设备。通过确定每个用户设备信道与聚合接入点信道的相关程度以及存在低相关程度的位置来确定这些用户设备，并且然后可以调度用户设备。应当注意，聚合子空间将在特定方向上具有特征值，并且在特征值很小的情况下，则可以不考虑该特定方向，并且可以调度可能与该方向非常紧密相关的用户设备。这类似于忽略具有低发射功率的接入点节点。在一些实施例中，波束方向空信号可以指向接入点信道的子空间聚合。

在一些实施例中，该方法还包括：确定将来自所述至少一个接入网络节点的干扰抑制到低于预定水平所需要的空间自由度的数目；确定能够被调度的用户设备的最大数目，所述最大数目等于从所述多天线网络节点的天线的数目中减去用于抑制干扰所需要的空间自由度的所述数目；并且所述选择所述至少一个用户设备的步骤包括：选择等于或小于用户设备的所述最大数目的多个用户设备以用于进行调度。

应当注意，尽管传统的调度器在活动用户之间分配时间和频率资源，但是在多用户mMIMO场景中，辐射模式波束的分配(自由度)也起着至关重要的作用，并且需要被考虑。更具体地：

-应用于mMIMO-U的传统调度器将选择要被选择和空间复用的UE的数目，而不管在非许可频带中操作的Wi-Fi设备的数目，因此忽略抑制对这种Wi-Fi设备的干扰可能需要的空间空值的数目。

空间d.o.f.的总数由多天线节点处的有源天线的数目确定，并且干扰要保持低不应当超过以下总和：(i)将Wi-Fi设备处的干扰抑制到可接受水平所需要的空间空值的数目以及(ii)空间复用波束的数目。在该特定的非许可上下文中，如果调度器共同考虑如何分别向mMIMO-U UE和Wi-Fi设备分配空值和波束，则将是合乎需要的。虽然这会减少可用的活动通信链路的数目(即，同时调度的mMIMO-U UE的数目)，但也会减少干扰并且考虑在非许可频带中操作的其他设备。传统的调度算法没有涵盖这一点，并且忽略这一点的结果可能是两种技术的共存性能很差。

因此，在一些实施例中，当确定可以调度的用户设备的数目时，首先确定抑制来自接入网络节点的干扰所需要的空间自由度的数目。这取决于接入节点的数目、它们的位置和它们的信号的强度。当确定需要多少空间自由度来抑制来自这些节点的干扰时，这通常通过将空信号波束指向这些节点来完成，然后可以确定剩余的可以用于调度用户设备的正交波束的数目。可以调度的用户设备的最大数目将是从空间自由度的最大数目中减去用于抑制干扰所需要的空间自由度的最大数目，空间自由度的最大数目在大多数情况下等于天线数目。因此，在存在很多接入网络节点的情况下，与存在少量接入网络节点的情况相比，通常可以调度更少的用户设备。

在一些实施例中，所述选择所述用户设备的步骤包括：针对所述多个用户设备中的每个用户设备确定可实现吞吐量，所述选择步骤包括：根据其可实现吞吐量以及其与所述至少一个接入点信道的所确定的相关程度两者来选择用户设备；较高的可实现吞吐量和较低的相关程度每个都增加用户设备被选择的机会。

除了相关程度之外，还有其他因素可能影响用户设备的选择，诸如可实现吞吐量。在这方面，可实现吞吐量取决于用户设备与网络节点之间的信道质量。在调度具有较高的可实现吞吐量的用户设备的情况下，那么显然可以传输的数据量就会增加。然而，尽管这增加了吞吐量，但是在该确定中没有公平性，使得如果仅考虑相关性和可实现吞吐量，则可能永远不会选择某些用户设备。这在可以使用诸如在许可频带上传输信号的其他技术来调度用户设备的情况下可以是可接受的。在没有其他手段向用户设备传输的情况下，尽管从吞吐量的角度来看这种方案是有效的，但是这种方案可能是不可接受的。

在其他实施例中，所述选择所述用户设备的步骤包括：针对所述多个用户设备中的每个用户设备确定可实现吞吐量和平均历史吞吐量，所述选择步骤包括：根据其可实现吞吐量与历史吞吐量的比率以及其与所述至少一个接入点信道的所确定的相关程度两者来选择用户设备；较高的比率和较低的相关程度每个都增加用户设备被选择的机会。

如果公平是一个问题，则不是简单地使用可实现吞吐量作为因素之一，而是将可实现吞吐量和平均历史吞吐量的组合用作调度中的因素。在这方面，平均历史吞吐量是最近已经被调度的用户设备有多少的度量，并且因此，可实现吞吐量与平均历史吞吐量之间的比率可以是作为选择的基础的良好参数。因此，在一些实施例中，这些数字的较高的比率和较低的相关程度都可以用作增加用户设备被选择的机会的参数。

在一些实施例中，该方法包括另外的步骤：从用户设备接收从所述多天线网络节点接收的信号的强度和从所述至少一个接入网络节点接收的信号的强度的指示；其中所述选择所述用户设备以用于进行调度的步骤包括：使用从所述至少一个接入网络节点接收的所述信号与从所述多天线网络节点接收的信号强度相比的相对信号强度作为选择参数，较高的相对信号强度减少所述用户设备被选择的机会。

尽管上述方法提供了一种调度用户设备的方法，该方法减少了从网络节点向这些设备传输的信号之间的干扰，但是它没有考虑可能由用户设备和接入节点本身传输的信号引起的干扰。为了解决这个问题，在一些实施例中，选择用户设备的步骤可以考虑由用户设备从相邻的接入网络节点接收的信号的强度。因此，在该信号强度高并且特别是与从网络节点接收的信号的强度相比高的情况下，尽管可以通过使用不相关的信道在一定程度上控制从网络节点向这些设备传输的信号之间的干扰，但是从接入节点传输的信号将在用户设备处被强烈接收并且将引起干扰。因此，这也是在调度用户设备时可能重要的因素，并且在该信号与来自网络节点的信号相比强的情况下，则可能建议不调度用户设备，并且因此，在一些实施例中，这个因素在调度决策中被考虑。

应当注意，在确定是否调度用户设备时，还可以考虑来自附近的其他网络节点的信号的强度。在这方面，与其他信号的总和相比的来自网络节点的信号的强度可以是用于确定是否应当调度用户设备的因素。确实来自其他节点的信号的总和对于干扰是重要的，并且因此，在一些实施例中，用户设备可以传输不仅从多天线网络节点接收的信号——期望信号——的强度的指示，而且还传输从从其他网络节点接收的不期望的信号或干扰信号的信号接收的信号的强度的指示。

在一些实施例中，具有高于预定值的相关程度的用户设备不被选择用于进行调度。

在一些情况下，可能存在相关性的限制值，在该限制值之上的用户设备不被选择。可以这样做以确保干扰保持低于特定水平。

在一些情况下，该预定值是根据等待调度的用户设备的数目在所述多天线网络节点处被设置的，所述预定值响应于大数目的用户设备等待调度而被减小。

高于其的用户设备不被选择的预定相关值将确定其经历的干扰程度。可能存在很多等待调度的用户设备的情况，并且因此，可以将该限制值设置得非常低，使得干扰保持非常低并且仍然调度最大数目的用户设备。在要调度的用户设备较少的情况下，为了保持吞吐量并且至少调度一些用户设备，可能期望降低一个用户设备的标准并且允许较高的干扰和较高的相关程度。

在一些实施例中，该方法包括另外的步骤：在选择所述用户设备以用于进行调度之后，通过执行预编码操作以形成预定数目的波束来向所选择的所述用户设备进行传输，所述波束包括指向所选择的所述用户设备的波束和至少一个空信号波束，在至少一个空信号波束上没有信号被传输，至少一个空信号波束与所述至少一个接入点和所述多天线网络节点之间的所述至少一个信道相对应。

一旦已经调度了用户设备，则通过使用预编码操作在该特定方向上形成波束来从多天线网络节点向它们传输下行链路通信。以这种方式生成正交信道或近正交信道。去往要抑制干扰的接入点的信道具有空信号波束，使得在波束形成在该方向上的情况下，不传输信号，从而减少这些节点感受到的干扰。

在一些实施例中，所述多天线网络节点可操作以在许可和非许可频带两者中传输信号。

在一些情况下，网络节点可以在许可频带和非许可频带两者中传输信号，并且可以例如是基站。在这种情况下，选择可以包括另外的步骤：选择未在非许可频带中被选择用于进行调度的用户设备，以用于在许可频带中进行调度。在许可频带和非许可频带两者中调度用户设备的能力允许更大的灵活性，特别是在实现干扰抑制的情况下。因此，被标识为具有与接入节点密切相关的信道的用户设备可以在许可频带中被调度，并且从而不会缺乏数据并且不会对接入节点造成干扰。可以选择被认为具有朝向多天线节点的与接入节点的信道高度正交的信道的其他用户设备用于在非许可频带中进行调度。

本发明的第二方面提供了一种计算机程序，在由处理器执行时可操作以控制处理器执行根据本发明的第一方面的方法。

本发明的第三方面提供了一种可操作以在非许可频带中进行传输的多天线网络节点，所述网络节点包括：估计电路，可操作以估计至少一个接入节点与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的至少一个接入节点信道，并且估计多个用户设备与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的多个用户设备信道；调度电路，可操作以确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述至少一个接入节点信道的信道相关程度，并且根据算法选择所述多个用户设备中的要被调度的至少一个用户设备，所述信道相关程度是所述算法内的参数，较低的信道相关程度增加用户设备被选择的机会。

在一些实施例中，所述估计电路可操作以估计多个接入网络节点与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的多个接入节点信道；以及所述调度电路可操作以通过确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述多个接入节点信道中的如下接入点信道的相关程度来确定所述相关程度，该接入点信道与所述用户设备信道最密切相关。

在一些实施例中，所述调度电路可操作以确定所述多个接入节点信道中的哪个接入节点信道包括高于预定阈值的值的传输能量，并且忽略包括低于所述预定阈值的值的传输能量的接入节点信道；以及确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述多个接入节点信道中的如下接入点信道的相关程度，该接入点信道传输高于所述预定阈值的能量并且与所述用户设备的所述信道最密切相关。

在一些实施例中，所述估计电路可操作以通过估计多个接入节点信道的聚合信道值来估计所述至少一个接入节点信道；以及通过确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述聚合接入点信道的相关程度来确定所述相关程度。

在一些实施例中，所述网络节点还包括确定电路，用于确定将来自所述至少一个接入网络节点的干扰抑制到低于预定水平所需要的空间自由度的数目，并且确定能够被调度的用户设备的最大数目，所述最大数目等于从所述多天线网络节点的天线的数目中减去用于抑制干扰所需要的空间自由度的所述数目；以及所述调度电路可操作以通过选择等于或小于用户设备的所述最大数目的多个用户设备来选择所述至少一个用户设备。

在一些实施例中，所述调度电路可操作以确定所述多个用户设备中的每个用户设备的可实现吞吐量，并且根据其可实现吞吐量和其与所述至少一个接入点信道的所确定的相关程度两者来选择用户设备，较高的可实现吞吐量和较低的相关程度每个都增加用户设备被选择的机会。

在其他实施例中，所述调度电路可操作以针对所述多个用户设备中的每个用户设备确定可实现吞吐量和平均历史吞吐量，所述调度电路根据其可实现吞吐量与历史吞吐量的比率以及其与所述至少一个接入点信道的所确定的相关程度两者来选择用户设备，较高的比率和较低的相关程度每个都增加用户设备被选择的机会。

在一些实施例中，所述网络节点还包括接收器，用于从用户设备接收从所述多天线网络节点接收的信号的强度和从所述至少一个接入网络节点接收的信号的强度的指示；所述调度电路使用从所述至少一个接入网络节点接收的所述信号与从所述多天线网络节点接收的信号强度相比的相对信号强度作为用户设备选择参数，较高的相对信号强度减少所述用户设备被选择的机会。

在一些实施例中，所述调度电路可操以具有高于预定值的相关程度的用户设备不被选择用于进行调度。

在一些实施例中，所述预定值是根据等待调度的用户设备的数目在所述多天线网络节点处被确定的，所述预定值响应于大数目的用户设备等待调度而被减小。

在一些实施例中，所述网络节点还包括输出电路，可操作以对信号执行预编码操作以形成预定数目的波束，所述波束包括指向所选择的所述用户设备的波束和至少一个空信号波束，在至少一个空信号波束上没有信号被传输，至少一个空信号波束与所述至少一个接入点和所述多天线网络节点之间的所述至少一个信道相对应。

在一些实施例中，所述多天线网络节点可操作以在许可频带和非许可频带两者中传输信号。在一些实施例中，所述多天线网络节点包括基站，在其他实施例中，所述多天线网络节点包括多天线接入点，诸如Wi-Fi接入点。在任一情况下，所述多天线网络节点包括预编码逻辑，可操作以在不同方向上形成波束。

在一些实施例中，所述接入节点包括Wi-Fi设备，诸如Wi-Fi接入点或与接入点通信的用户设备。

在一些实施例中，所述调度电路还可操作以选择未在所述非许可频带中被选择用于进行调度的用户设备，以用于在所述许可频带中进行调度。

在所附独立和从属权利要求中阐述了其他特定和优选方面。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征组合，并且可以与除了权利要求中明确阐述的特征之外的特征组合。

在装置特征被描述为可操作以提供功能的情况下，应当理解，这包括提供该功能的装置特征或者被适配或配置为提供该功能的装置特征。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了在非许可频带中操作的大规模MIMO系统(mMIMO-U系统)的示例，其具有总共5个UE、3个调度的UE和4个共存的Wi-Fi设备；

图2示出了用于量化的Wi-Fi CSI获取的离散波束扫描的示例；

图3示出了具有大小为L＝8的码本的量化的Wi-Fi和UE信道估计的示例；

图4示出了在Wi-Fi设备处使用新导频信号的信道估计的示例；

图5示出了在mMIMO BS处使用增强信号处理能力的信道估计的示例；以及

图6示出了图示根据实施例的在多天线网络节点处执行的方法中的步骤的流程图。

具体实施方式

在更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。

实施例寻求提供用户设备的调度，该用户设备识别多天线网络节点在传输信号时可以使用波束成形。该技术可以用于提供附加资源，并且在已知不同设备的信道的情况下，可以用于调度决策以抑制共享非许可频谱的设备之间的干扰。

因此，实施例提出了用于非许可频带中的mMIMO的新调度算法，其在将活动UE与复用波束集合相关联/调度的同时，考虑使用频谱的其他设备的存在，并且调度具有与其他设备的信道不密切相关的信道的用户设备，从即使在它们同时操作时也减少了设备之间的干扰。

实际上，多天线网络节点可以生成的正交波束的数目与其具有的天线的数目有关并且提供该数目的空间自由度。通过使用这些波束中的一个或多个作为空信号波束并且将它们指向诸如要抑制干扰的共存的Wi-Fi设备的设备，可以避免或至少减少来自这些设备的信号的干扰。然后，可以使用其他基本上正交或不相关的波束来将信号传输到用户设备。

因此，与所有波束用于传输信号相比，可以服务的用户设备的数目被减少，但是与其他节点的共存得到改善，并且其他设备使用的基于争用的调度(诸如先听后说)不太可能成为随后传输的障碍。

总之，所提出的调度方法考虑了抑制Wi-Fi设备处的干扰所需要的空值的数目w.r.t.、可用的空间d.o.f.的总数、以及UE与在非许可频谱中操作的Wi-Fi设备之间的信道相关性。鉴于非许可频带中的当前技术(诸如Wi-Fi)依赖于基于争用的接入，有一个问题是当它们与基于调度的技术(诸如LTE-U/LAA/MuLTEFire)共存时，可能会出现饥饿和其他形式的不公平现象。

实施例提供了一种用于mMIMO-U的新调度方法，其克服了传统调度方法的缺点，如下。

-不是忽略在非许可频带中操作的多个Wi-Fi设备，而是在选择要被选择和空间复用的UE的数目的过程中考虑它们。

-不是忽略UE与Wi-Fi设备之间的信道相关性，而是在选择UE以在非许可频带中传输的过程中考虑它。

所提出的实施例的调度器包括以下基本步骤。

-步骤1)mMIMO-U BS从所有附近的Wi-Fi设备获取信道状态信息(CSI)。这可以如下获取：(i)经由离散波束扫描方法以量化的形式，或者(ii)经由新的Wi-Fi导频信号或增强的mMIMO-U BS信号处理能力以精确的方式。上述两种方法将分别在实施例1和实施例2中详述。

-步骤2)mMIMO-U BS利用上述CSI来确定抑制所有附近的Wi-Fi设备处的干扰所需要的空间自由度的数目。mMIMO-U BS计算可以在非许可频带中调度的最大数目Kmax作为可用空间d.o.f.的总数减去抑制Wi-Fi设备处的干扰所需要的空间d.o.f.的数目。

-步骤3)mMIMO-U BS选择其信道与Wi-Fi设备的信道半正交的UE。相关性阈值用于此目的。未被选择的UE将被调度用于以下传输：(i)在许可频带中，(ii)在具有常规CSAT/LBT过程的非许可频带中，或者(iii)等待在其中信道可能已经改变(例如，传输Wi-Fi设备的子集从先前的传输间隔被改变)的另一传输间隔中被重新调度。

-步骤4)mMIMO-U BS根据新度量γ_k对所选择的UE进行排序，该新度量考虑(i)其信道相关性的度量0≤ρ_k≤1，(ii)其可实现吞吐量T_k，以及(iii)其过去的平均吞吐量

如下

信道相关性度量ρ_k的可能选择可以是第k个UE与任何Wi-Fi设备之间的最大相关性，但是可以应用其他标准。值得注意的是，上述度量在吞吐率最大化与UE公平性和Wi-Fi设备处引起的干扰进行折衷。

-步骤5)mMIMO-U BS调度直到具有最高度量γ_k的K_max个UE进行传输。

与最佳现有解决方案相比，该提案提供显著的性能增益。

-利用传统的调度算法，mMIMO-U BS可以选择超过可用空间d.o.f.的总数减去抑制Wi-Fi设备处的干扰所需要的空间空值数的多个UE。这可能降低所选择的UE可实现的速率，同时在若干Wi-Fi设备处产生干扰，可能违反非许可频带规则。利用所提出的实施例，mMIMO-U BS将传输间隔内的所选择的UE的数目限制为由可用空间d.o.f.的总数减去抑制Wi-Fi设备处的干扰所需要的空间空值数而给出的最大值。

-利用传统的调度算法，mMIMO-U BS可以选择其信道与一个或多个Wi-Fi设备的信道相关的UE。这可能降低所选择的UE可实现的速率，同时在若干Wi-Fi设备处产生干扰，可能违反非许可频带规则。利用所提出的实施例，mMIMO-U BS选择其信道与所有Wi-Fi设备的信道高度不相关的那些UE，从而促进空间复用和干扰抑制。

系统模型：mMIMO-U

如图1所示，mMIMO BS和四个Wi-Fi设备(两个接入点和两个站)以时分双工(TDD)模式在非许可频带中操作。mMIMO-U BS配备有多个天线，并且旨在在下行链路中与五个UE的集合进行通信。由多个发射天线提供的空间d.o.f.允许BS通过空间复用(通过生成信号波束)同时服务于UE的子集，同时保持在Wi-Fi设备处引起的干扰低(通过将空间空值指向它们)。虽然空间d.o.f.的总数N是固定的，但是所服务的UE的数目可以由调度器自适应地选择。

实施例1：具有量化的Wi-Fi CSI估计的UE调度

步骤1)在第一实施例中，mMIMO BS以量化形式获取所有附近的Wi-Fi设备的CSI。当要执行的Wi-Fi信道估计的数目很大时，量化的CSI获取可能是优选的，因此将完整的空间范围划分为有限数目的L个不同的获取降低了复杂度。在视距(LOS)传播环境的情况下，上述量化的信道估计对应于离散波束扫描过程，如图2所示。

在图2中，完整的mMIMO-U承载范围θ被分成L段，在L段上对覆盖角度θ/L执行选择性信道估计，并且经由能量检测跟踪位于每个段中的传输Wi-Fi设备。在具有衰落的非LOS场景中，上述对应于具有L个量化信道矢量的码本并且测量在这些矢量中的每个矢量的空间方向上接收的能量。注意到，(i)增加L并且因此增加所获取的CSI的准确性与(ii)限制获取过程的复杂性之间存在固有的折中。

一旦mMIMO-U BS已经获取量化的Wi-Fi CSI，如果来自Wi-Fi设备的所接收的能量大于某个阈值，则它用X标记每个量化的信道方向。对于每个UE，mMIMO-U BS然后用X标记来自量化码本的信道，该信道最接近该UE的信道。上述过程在图3中示出。期望码本大小L足够大以允许准确的近似。

步骤2)mMIMO-U BS确定抑制所有附近的Wi-Fi设备处的干扰所需要的空间d.o.f.的数目。在上面的示例中，需要4个空间d.o.f.，因为在4个空间维度中检测到Wi-Fi存在，即码本索引1、3、4和7。假定作为一个示例，N＝7个空间d.o.f.在mMIMO-U BS处可用，最大K_max＝N-4＝3个UE可以在非许可频带中被调度。

步骤3)在5个可用UE中，mMIMO-U BS选择其信道与Wi-Fi设备的信道半正交的UE。在以上示例中，选择UE 1、2、4和5。UE3被丢弃，因为其信道位于与一个或多个Wi-Fi设备相同的空间维度上(码本索引3)。UE 3可以被调度用于以下传输：(i)在许可频带中，(ii)在具有常规CSAT/LBT过程的非许可频带中，或者(iii)等待在其中信道可能已经改变(例如，Wi-Fi节点不再存在或停止传输)的另一传输间隔中被重新调度。

步骤4)mMIMO-U BS现在可以根据在前一部分中定义的度量γ_k对4个所选择的UE进行排序。注意到，该度量γ_k考虑了与所有Wi-Fi设备的信道相关性、可实现吞吐量和过去的平均吞吐量。

步骤5)最后，mMIMO-U BS调度直到所选择的UE中具有最高度量γ_k的K_max＝3个UE进行传输，例如UE 1、2和4。在数据传输阶段期间，mMIMO BS执行传输波束成形，将空间空值指向检测到Wi-Fi设备存在的所有方向，并且朝向UE 1、2和4创建波束(参见图1)。UE 5可以被调度用于以下传输：(i)在许可频带中，(ii)在具有常规CSAT/LBT过程的非许可频带中，或者(iii)在信道可能已经改变的随后传输间隔中。

实施例2：在精确的Wi-Fi CSI估计下的UE调度

步骤1)在第二实施例中，以精确的、非量化方式获取附近的Wi-Fi设备的CSI。这可以通过新的Wi-Fi导频信号或增强的mMIMO-U BS信号处理能力来实现，如图4和图5所示。

步骤2)由于上述信号/能力，mMIMO-U BS还能够确定附近的Wi-Fi设备的数目。然后，mMIMO-U BS计算可以在非许可频带中调度的UE的最大数目K_max作为可用空间d.o.f.的总数减去抑制Wi-Fi设备处的干扰所需要的空间d.o.f.的数目。

步骤3)在5个可用UE中，mMIMO-U BS通过使用相关性阈值来选择其信道与Wi-Fi设备的信道半正交的UE。未被选择的UE将被调度用于以下传输：(i)在许可频带中，(ii)在具有常规CSAT/LBT过程的非许可频带中，或者(iii)在信道可能已经改变(例如，传输Wi-Fi设备的子集从先前的传输间隔改变)的随后传输间隔中。信道相关性度量的可能选择可以是每个UE与任何Wi-Fi设备之间的最大相关性。相关性阈值的值应当是优化的对象，并且应当取决于其他系统参数。例如，当可用UE的数目很大时，应当优选低(保守)相关性阈值。实际上，低相关性阈值表示只有与Wi-Fi设备几乎正交(即，具有非常低的相关性)的UE才有资格被调度。在UE数目很大的情况下，这提供了足够数目的合格的、精心选择的UE。另一方面，当可用UE的数目小时，低相关性阈值有可能产生空的合格UE集合。由于UE数目较少，因此每个UE可用的d.o.f.更多，可能优选的是通过使用更大的相关性阈值来放宽正交性约束。

步骤4)mMIMO-U BS现在可以根据在前一部分中定义的度量γ_k对4个所选择的UE进行排序。

步骤5)mMIMO-U BS调度直到所选择的UE中具有最高度量γ_k的K_max个UE进行传输。在数据传输阶段期间，mMIMO-U BS执行传输波束成形，将空间空值指向所有Wi-Fi设备，并且朝向所调度的UE创建波束(参见图1)。

图6示意性地示出了根据实施例的在网络节点处执行的步骤。最初为附近的Wi-Fi设备获取信道状态信息。这可能来自它们拥有它们的导频信号，或者来自波束扫描期间的感测。可以获取单独的信道状态信息，或者可以确定聚合的Wi-Fi信号和它们投射到的子空间。然后，网络节点确定抑制来自这些Wi-Fi设备的干扰所需要的自由度目数。在这方面，网络节点可以确定仅具有高于预定值的信号强度的Wi-Fi设备需要抑制并且可以忽略其他设备。在已经使用聚合信号的情况下，该子空间的特征值的大小将确定该子空间的哪个部分需要抑制。

然后确定可以调度的UE的最大数目，即网络节点的自由度总数(其通常等于天线的数目)减去抑制来自Wi-Fi设备的干扰所需要的自由度的数目。

然后基于该数目设置等待调度的UE的数目和信道正交性要求。在存在很多等待调度的UE的情况下，可以将该要求设置得高，因为即使具有高正交性要求也可能分配所有可用信道，并且因此可以在不影响吞吐量的情况下保持低干扰。然而，在需要调度的UE较少的情况下，将正交性要求设置太高可能导致没有或很少被调度。在一些情况下，可能没有特定的正交性限制，正交性仅被用作确定调度的因素，信道越正交，UE越可能被调度。

然后，基于UE对要抑制干扰的Wi-Fi设备的信道的信道正交性对UE进行排序。然后确定最正交的正交性是否>预定值(其中已经施加了该要求)，并且如果是，则调度该UE并且然后考虑下一个排序的UE，直到已经对于具有可接受的正交性的所有UE使用了所有可用信道。此时，可以使用许可频带来调度任何剩余的UE。

应当注意，在上面的调度中，考虑的唯一因素是信道正交性。在其他实施例中，还可以考虑其他因素，诸如UE吞吐量。在这种情况下，与具有较低吞吐量的UE相比，优先选择具有较高质量信道或较高吞吐量的UE。还可以考虑UE的历史，其中最近已经缺乏调度的那些UE被优先化。在后一种情况下，如果无法在许可频带中进行调度，则这可能很重要。在可用的情况下，在UE的正交性与Wi-Fi设备相比不高的情况下，从不选择UE用于非许可频带调度是可接受的并且实际上是优选的。

可以在调度决策中使用的另一因素是与UE从其他节点(诸如Wi-Fi设备和某些情况下的其他蜂窝网络节点)接收的信号的强度相比的在UE处从网络节点接收的信号的强度。在UE处的来自基站的信号的强度与从其他设备接收的信号的强度相比不高的情况下，然后在非许可频带中调度该UE可能导致其由于来自相邻节点的干扰而不能很好地接收信号。因此，在一些实施例中，UE将相邻节点的信号强度的指示符传输到多天线网络节点，并且在其调度决策中使用这些信号强度。这可以通过忽略具有来自多天线节点的信号强度与来自干扰节点的信号强度的比率小于预定值的UE来完成。

本领域技术人员将容易认识到，各种上述方法的步骤可以由编程计算机执行。本文中，一些实施例还旨在涵盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的并且编码机器可执行的或计算机可执行的指令程序，其中所述指令执行所述上述方法的一些或所有步骤。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。实施例还旨在涵盖被编程为执行上述方法的所述步骤的计算机。

可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能，包括标记为“处理器”或“逻辑”的任何功能块。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些处理器可以是共享的。此外，术语“处理器”或“控制器”或“逻辑”的明确使用不应当被解释为专指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(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。也可以包括其他硬件，传统的和/或定制的。类似地，图中所示的任何开关仅是概念性的。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、或者甚至手动地执行，特定技术由实现者可选择，如从上下文中更具体地理解的。

本领域技术人员应当理解，本文中的任何框图表示实现本发明原理的说明性电路的概念图。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图、状态转换图、伪代码等表示可以基本上在计算机可读介质中表示并且因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否明确示出。

说明书和附图仅说明了本发明的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但实现了本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。此外，本文所述的所有示例主要旨在仅用于教学目的以帮助读者理解本发明的原理和发明人为促进本领域而提供的概念，并且应当被解释为没有对这些具体叙述的示例和条件的限制。此外，本文中叙述本发明的原理、方面和实施例的所有陈述以及其具体示例旨在涵盖其等同物。

Claims (12)

1.一种在多天线网络节点处执行的在非许可频带内调度用户设备的方法，所述方法包括：

通过估计多个接收的接入节点信道的聚合信道来估计至少一个接入节点与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的至少一个接入节点信道，所述至少一个接入节点可操作以在所述非许可频带中进行传输；

估计多个用户设备与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的多个用户设备信道；

通过确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述多个接收的接入节点信道的聚合信道的相关程度来确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述至少一个接入节点信道的信道相关程度；

使用所述信道相关程度作为选择参数来选择所述多个用户设备中的要被调度的至少一个用户设备，较低的信道相关程度增加用户设备被选择的机会。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定将来自所述至少一个接入节点的干扰抑制到低于预定水平所需要的空间自由度的数目；

确定能够被调度的用户设备的最大数目，所述最大数目等于从所述多天线网络节点的天线的数目中减去用于抑制干扰所需要的空间自由度的所述数目；以及

所述选择所述至少一个用户设备的步骤包括：选择等于或小于用户设备的所述最大数目的多个用户设备以用于进行调度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述选择所述用户设备的步骤包括：确定所述多个用户设备中的每个用户设备的可实现吞吐量，所述选择步骤包括：根据其可实现吞吐量以及其与所述至少一个接入点信道的所确定的相关程度两者来选择用户设备；

较高的可实现吞吐量和较低的相关程度每个都增加用户设备被选择的机会。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述选择所述用户设备的步骤包括：针对所述多个用户设备中的每个用户设备确定可实现吞吐量和平均历史吞吐量，所述选择步骤包括：根据其可实现吞吐量与历史吞吐量的比率以及其与所述至少一个接入点信道的所确定的相关程度两者来选择用户设备；

较高的比率和较低的相关程度每个都增加用户设备被选择的机会。

5.根据权利要求1或2所述的方法，包括另外的步骤：从用户设备接收从所述多天线网络节点接收的信号的强度和从所述至少一个接入节点接收的信号的强度的指示；其中

所述选择所述用户设备以用于进行调度的步骤包括：使用从所述至少一个接入节点接收的所述信号与从所述多天线网络节点接收的信号强度相比的相对信号强度作为选择参数，较高的相对信号强度减少所述用户设备被选择的机会。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中具有高于预定值的相关程度的用户设备不被选择用于进行调度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述预定值是根据等待调度的用户设备的数目在所述多天线网络节点处被确定的，所述预定值响应于等待调度的用户设备的所述数目超过阈值而被减小。

8.根据权利要求1或2所述的方法，包括另外的步骤：在选择所述用户设备以用于进行调度之后，通过执行预编码操作以形成预定数目的波束来向所选择的所述用户设备进行传输，所述波束包括指向所选择的所述用户设备的波束和至少一个空信号波束，在所述至少一个空信号波束上没有信号被传输，所述至少一个空信号波束与所述至少一个接入点和所述多天线网络节点之间的所述至少一个信道相对应。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多天线网络节点可操作以在许可频带和非许可频带两者中传输信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择步骤还包括：选择未在所述非许可频带中被选择用于进行调度的用户设备，以用于在所述许可频带中进行调度。

11.一种计算机可读存储介质，存储有计算机 程序，所述计算机程序包括在由处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

12.一种可操作以在非许可频带中进行传输的多天线网络节点，所述网络节点包括：

估计电路，被配置为通过估计多个接收的接入节点信道的聚合信道来估计至少一个接入节点与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的至少一个接入节点信道，并且估计多个用户设备与所述多天线网络节点之间的在所述非许可频带内的多个用户设备信道；

调度电路，被配置为通过确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述多个接收的接入节点信道的聚合信道的相关程度来确定所述多个用户设备信道中的每个用户设备信道与所述至少一个接入节点信道的信道相关程度，并且使用所述信道相关程度作为选择参数来选择所述多个用户设备中的要被调度的至少一个用户设备，较低的信道相关程度增加用户设备被选择的机会。

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