TWI390883B - 於正交分頻多重接取式網路中支援空間分割多重接取傳輸之方法與裝置 - Google Patents

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Description

於正交分頻多重接取式網路中支援空間分割多重接取傳輸之方法與裝置 發明領域
本發明一般係關於無線通訊，並且，尤其是，關於使用正交分頻多重接取(OFDMA)或涉及多數個平行頻道的其他技術之系統。
 發明背景
正交分頻多工(OFDM)是一種多載波通訊技術，其使用一些緊密間隔正交載波以經由通訊頻道而傳輸資料。正交分頻多重接取(OFDMA)是正交分頻多工之一種形式，其允許多數個使用者共用正交分頻多工頻帶之次載波。空間分割多重接取(SDMA)是一種技術，其採取空間維度之優點而允許多數個使用者共用一通訊資源(例如，頻道等等)。現仍需要技術以在正交分頻多重接取系統之內有效地製作空間分割多重接取。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，其包含之步驟有：辨識對於在一基地台涵蓋範圍內操作之一正交分頻多工(OFDM)頻帶中多數個子頻道中各子頻道具有高通量可能性的一小集合之活動使用者，各小集合之活動使用者使用空間分割多重接取(SDMA)技術而共用一對應的子頻道；以及在辨識該等小集合之活動使用者之後，以一種反覆方式對該等小集合中之活動使用者進行功率調整 以及波束向量最佳化，該功率調整以一種改進服務品質(QoS)導向之方式增加與一個或多個活動使用者相關聯之功率以及減少與一個或多個其他活動使用者相關聯的功率，並且該波束向量最佳化用以使與已受該功率調整所影響之子頻道相關聯的波束向量最佳化。
圖式簡單說明
第1圖是展示依據本發明一實施例之可被使用在一正交分頻多重接取式網路之內的正交分頻多工符號範例之圖形；第2圖是展示依據本發明一實施例之空間分割範例的方塊圖，其可藉由在無線網路內使用波束形成(BF)技術而在天線波束之間被達成；第3圖是展示依據本發明一實施例，用以選擇一子集合使用者以在一正交分頻多重接取式網路之內共用一第一子頻道之方法範例的流程圖；第4圖是展示依據本發明一實施例，在通訊網路中之多數個平行頻道選擇小集合活動使用者所使用之方法範例的流程圖；第5和6圖是展示依據本發明一實施例，用以進行波束形成最佳化之方法範例的部份流程圖；以及第7圖是展示依據本發明一實施例之基地台範例的方塊圖。
 較佳實施例之詳細說明
在下面的詳細說明中，將參考展示本發明可被實施之特定實施例說明之附圖。這些實施例將詳細地被說明以使熟習本技術者能夠實施本發明。應了解本發明各種實施例，雖然不同，卻不必定得相互排除。例如，此處說明之有關於一實施例的特定特點、結構或特性可在其他實施例之內被製作而不脫離本發明之精神和範疇。此外，應了解在各揭示實施例內之分別元件的位置或配置可被修改而不脫離本發明之精神和範疇。因此，下面的詳細說明不是作為限制，並且本發明之範疇將僅由附加的適當地闡釋申請專利範圍，以及申請專利範圍所宣稱之等效者所定義。於圖形中，相同號碼者於所有相關的圖形中皆具有相同或相似功能。
正交分頻多工是一種多載波通訊技術，其使用多數個正交次載波以經由通訊頻道而傳送資訊。各個次載波可利用不同的資料符號被調變。所有被調變的次載波可作為單一“正交分頻多工符號”而一起被傳輸。正交分頻多工符號可經由一頻道一個接一個被傳輸以達成高資料率通訊。在一傳統之正交分頻多工方法中，藉由一基地台(BS)被傳輸的各個正交分頻多工符號意欲供用於單一個使用者(例如，在BS涵蓋範圍之內的單一用戶站台)。亦即，正交分頻多工符號之所有的資料次載波，如果被使用，將攜帶供用於單一使用者之資訊。正交分頻多重接取(OFDMA)是正交分頻多工的一種延伸，其允許正交分頻多工頻帶之次載波被分配在一些不同的使用者之間。因此，當一BS在正交分 頻多重接取式網路中發送一正交分頻多工符號時，在正交分頻多工符號之內的一些次載波將可以攜帶供用於第一使用者之資料，一些次載波可以攜帶供用於第二使用者之資料，並且依此類推。同樣地，當BS在正交分頻多重接取式網路中接收一正交分頻多工符號時，一些被接收之次載波可以攜帶來自該第一使用者之資料，一些次載波可以攜帶來自該第二使用者之資料，並且依此類推。在BS之內可被提供一排程器以決定何時，並且於哪一次載波，資料將自BS被傳輸至分別的用戶台，並且何時，且於哪一次載波，資料將自分別的用戶台被傳輸至該BS。這資訊可藉由BS傳輸之MAP資料的型式而被通訊至對應的用戶台。
在一般的正交分頻多重接取配置中，該正交分頻多工頻帶被分割成為各包含一個或多個次載波的一些子頻道。在一正交分頻多工符號之內的各個子頻道可利用排程器被分配至不同的使用者。被分配至各子頻道之使用者也可隨時間改變。例如，在一第一正交分頻多工符號之內，一第一子頻道可被分配至使用者A，而在一依序的正交分頻多工符號中之第一子頻道則被分配至使用者D，並且依此類推。
空間分割多重接取是一種採用在天線波束之間的空間分割優點之技術，其允許多數個使用者共用一通訊資源。當在一正交分頻多重接取式系統之內的空間分割多重接取被使用時，在一正交分頻多工頻寬之內的各個子頻道可藉由空間地產生供用於使用者之分別的天線波束而被多數個使用者所共用。第1圖是展示依據本發明一實施例，可被使 用在一正交分頻多重接取式系統之內的正交分頻多工符號10之範例圖形。如所展示，該正交分頻多工符號10包含多數個次載波12。大多數的這些次載波12是資料次載波，其可攜帶使用者資料至/自各種使用者。但是，一些的次載波12，可以是導向次載波，其可被使用以便利於，例如，在網路之內的頻道評估。次載波12被分割成為多數個子頻道(亦即，子頻道1，2，3，...，N)，其各可包含一個或多個次載波。在展示之實施例中，各該等子頻道被配置以供多數個使用者使用。亦即，子頻道1被分配以供用戶站台(SS)A、SS D、及SS F使用；子頻道2被分配以供SS C、SS F及SS H使用；並且依此類推。多數個使用者可共用各個子頻道之理由是因為波束形成技術被使用以空間地分別傳輸至共用各個子頻道之各使用者(使用空間分割多重接取)。
第2圖是依據本發明一實施例之網路配置14的範例方塊圖，其展示可在無線網路之內藉由在天線波束之間使用波束形成(BF)技術而被達成之空間分割。如所展示，BS 16提供通訊服務至在一對應涵蓋範圍或蜂巢格之內的一些SS 18、20、22、24、26。BS 16具有多數個天線34，其可被使用以便利與SS 18、20、22、24、26之無線通訊。藉由使用具有多數個天線34之波束形成技術，多數個不同的天線波束，其是空間地彼此分離，可被產生以供用於正交分頻多重接取系統之各個子頻道。因為該等波束是空間地分離，來自該等波束之一內的BS 16之傳輸將導致對於在另一波束之內的SS的稍微干擾或沒有干擾。同樣地，當被BS 16 接收時，來自一特定波束之內的SS之一的傳輸將是可與來自其他波束之內的傳輸分離。例如，參考第2圖，SS A 18、SS D 20、及SS F 22可共用一子頻道，因為這些單元是各由空間地與供應其他兩者的波束分離之分別的波束28、30、32所供應。一相似配置可在正交分頻多重接取系統之其他可供用的各子頻道之內被使用。
線性波束形成是一種技術，其以產生具有所需特性之波束的方式施加一加權係數至多數個天線中之各天線。在具有n個傳輸天線之基地台中，天線加權可被表示如包含對於各個天線之加權係數的長度n之向量。BF向量可利用原始正規值為波束指定功率而被正規化。在一般的空間分割多重接取情節中，對於一平坦的漸弱頻道之使用者k (具有一個單接收天線)所經歷之信號對干擾和雜訊率(SINR)可以被表示如下：
其中v k 是相關於使用者k 的BF向量，h k 是相關於使用者k 的頻道向量，p k 是相關於使用者k 的功率位準，並且是相關於使用者k 的雜訊(來自相鄰蜂巢格之熱雜訊+干擾)。空間分割多重接取最佳化一般是相關於明智地選擇向量集合{v i }以及功率集合{p i }。但是，在實際的多使用者正交分頻多重接取系統中，空間分割多重接取最佳化同時也是針對排程需要。亦即，使用者之比率必須滿足某種服務品質(QoS) 之限制。僅關於總通量之最佳化方法通常將無法對各使用者提供議定的服務品質(QoS)位準。
本發明係有關使用於空間分割多重接取/正交分頻多重接取環境中實現提高通量以及頻譜效率而同時也針對QoS論點之技術。本發明同時也提供技術以利用相對低的計算複雜性而得到這通量的提高。在至少一實施例中，一種二個階段之方法被使用。在第一階段中，對於網路涵蓋範圍中之各可供用的子頻道之一個小集合活動使用者被選擇。這子集合在此處將被稱為子頻道之“活動集合”。在第二階段中，涵蓋範圍之排程和實際波束形成之結合最佳化被進行。這結合最佳化是一種反覆疊代的處理程序，其依據比率限定而調整各使用者之功率位準，並且接著重新使子頻道之波束形成最佳化，於其中使用者功率將以反覆的方式被修改。藉由在結合最佳化階段之前進行第一階段，在許多情況中，僅以小的性能損失，最佳化處理程序的整體計算複雜性可相當地被降低。該結合最佳化階段同時也可被進行，而不必首先進行子集合選擇階段。
已確定依據線性預編碼之BF最佳化能夠在正交分頻多重接取/空間分割多重接取廣播環境中得到接近理論限制的通量。但是，當大量的使用者利用此一最佳化技術被處理時，操作複雜性時常增加而超越及時實際進行的位準。當涵蓋範圍中之使用者數目K 是相對地大(例如，K =10至30)時，所進行模擬展示在BF最佳化處理程序終端上具有正功率的使用者數目很少超出被使用之基地台天線的數目n。在 基地台之內的天線數目，實際上時常被限制在相對低的數目(例如，2-4)。依據前面之敘述，已確定總複雜性之顯著的降低可藉由在最後的BF最佳化被進行之前減低相關聯於各個子頻道之活動使用者數目而被達成。
在下面討論中，一活動集合預測(ASP)處理程序將被說明，其可被使用以在所給予的頻寬資源(例如，一正交分頻多重接取子頻道)中選擇活動集合之使用者，而不必考慮QoS限制。ASP處理程序是一種低複雜性的疊代步驟，其於BF最佳化前找到小尺度之高產量活動集合。在至少一實施例中，在各活動集合之內的使用者數目是等於基地台使用的天線數目n。在其他實施例中，其他數目之活動使用者可被使用。例如，一個或多個無線標準可限定在單一資源之上被服務之使用者數目(例如，IEEE 802.16e標準限制這數目為4)。
第3圖是展示依據本發明一實施例方法40範例的流程圖，其供使用於選擇一子集合使用者以在一正交分頻多重接取式網路之內共用一子頻道。方法40是先前討論之活動集合預測器(ASP)處理程序的範例。如所展示，所有的K個目前使用者啟始地被選擇作為第一子頻道之候選使用者(區塊42)。相等功率接著被指定至第一子頻道之所有的候選使用者(區塊44)。對於這些候選使用者之各性能量度接著被計算(區塊46)。在至少一實施例中，該性能量度是關聯於候選使用者的一種“比率”，其經由對於使用者之最佳(標準化)波束向量計算被最大化。波束向量最佳化依據目前候選者 集合以及目前功率分配而被完成。
關聯於第一子頻道的候選使用者數目接著依據所計算之性能量度而被減低(區塊48)。如果該性能量度是如上所述的一種比率，則候選使用者之數目可藉由拒絕具有最低比率之候選使用者以及保留具有最高比率的候選使用者而被降低。減少程度可以任何多種不同的方式被指定。例如，在一可行的方法中，新候選者集合之尺度可以是先前候選者集合尺度的固定百分比(例如，50%，等等)。對於降低候選者集合尺度的其他策略可另外地被使用。接著決定，對於第一子頻道之候選者集合的新尺度是否為所需的尺度(區塊50)。如果所需的尺度尚未達到，則方法40可返回至區塊44並且相等功率被指定至新的候選者集合中之所有的候選使用者。對於新候選者集合中的候選使用者之性能量度接著被計算(區塊46)並且候選使用者數目將依據性能量度再次被降低(區塊48)。接著程序將重複直至候選者集合所需的尺度已經達到為止(區塊50-Y)，在其時間，方法40終止(區塊52)。在至少一實施例中，在區塊48中之減少，將不降低候選使用者數目至所需的使用者數目之下。
當50%的固定候選者集合減少百分比被使用於上述方法之時，達到所需的集合尺度之疊代數目(k0 )是概略地為log2 (K/k0 )。實際上，這一般將需要1-4次的疊代步驟。上述步驟之總複雜性可由K個使用者BF處理程序之2個波束向量最佳化疊代步驟的複雜性作為上限。
如上所述，在至少一實施例中，被使用於ASP處理程 序中之性能量度是關聯於候選使用者之一種比率，其經由最佳(標準化)波束向量計算而被最大化。比率最大化之最佳波束向量的計算可以多種方式被進行。在一可行的方法中，例如，計算是取決於上行鏈路-下行鏈路之對偶性。假設對於目前候選者集合之總傳輸功率是P (P >0)並且該集合之目前尺度是k 。則對於候選者集合之目前功率向量是p =(p 1 ,p 2 ,…,p k )，其中p 1 +p 2 +…+p k =p 。在一方法中，p i 可被設定為等於p /k 。該向量h i 是對於使用者i (i =1,…,k)之一個n-維度頻道向量。比率最大化可如下所述地被進行。首先，一個參數S可使用下面方程式被計算：
其中Inxn 是一nxn單位矩陣。接著，對於使用者1至k之S i 將如下所述地被計算：
應注意到，Si 是一個正賀米特(positive Hermitian)矩陣，其具有穩定的反矩陣。接著，對於使用者1至k 之最大化的上行鏈路SINR可如下所述地被計算：
這最佳化可利用，例如，最小均方誤差(MMSE)計算被進行。應注意到：S =I +H ．D ．H *
其中H 是n×k矩陣，其之j-行是h j ，並且D 是對角線kxk矩陣，其中D =diag (p 1 ,…‥,p k )。
上述之ASP處理程序可被使用以找到使用者之一子集合以共用正交分頻多重接取系統中之各個子頻道，而不必考慮QoS。在下面的討論中，當考慮QoS時，這概念被延伸以在各多數個平行頻道之內提供小集合活動使用者。這處理程序將被稱為訊框導向之活動集合預測器(FW-ASP)處理程序。QoS之供應可被轉換成為被指定至各個使用者之特殊化的最小和最大的每訊框率限制。FW-ASP處理程序是一種低複雜性的疊代步驟，其選擇能夠使一相對高的頻譜效能被達成之每個子頻道的活動集合使用者。如將詳細地被說明，FW-ASP能夠提供活動集合，其滿足，或至少接近於滿足，對於使用者之QoS相關的最小每訊框率。相同於先前說明之ASP處理程序，FW-ASP處理程序可在BF最佳化處理程序之前被使用以顯著地降低其計算複雜性。在至少一實施例中，FW-ASP處理程序同時也提供功率分配、波束-向量、以及可能至依序的BF最佳化處理程序之啟始加權以達成進一步降低最佳化之複雜性。
第4圖是展示依據本發明一實施例之方法60的範例流程圖，該方法供使用於選擇一通訊網路中多數個平行頻道之小集合活動使用者。該方法60代表FW-ASP處理程序之一個可能的實作。該方法60可以在製作空間分割多重接取之正交分頻多重接取式網路之內被使用以在BF最佳化被進行之前選擇用於子頻道之啟始集合。其他的應用同時也存 在。接著參看第4圖，該方法60首先選擇用於正交分頻多重接取網路各子頻道之具有高通量可能性之一小子集合使用者，而不必考慮QoS(區塊62)。先前被說明之ASP處理程序(例如，第3圖之方法40)可以被使用以在各子頻道之內進行這子集合選擇。在子集合已被選擇之後，各使用者之每訊框率參數被計算(區塊64)。字詞“訊框”是指示單一正交分頻多重接取符號，包含所有的子頻道。一使用者之每訊框率藉由將具有使用者在它們的活動集合中的所有子頻道之內的使用者比率相加而被計算出。
接著，在它們被指定的QoS相關最小每訊框率限制之下的一個或多個使用者之功率(並且可能優先順序加權)被增加(區塊66)。該增加可以是一預定增量值之型式。這增加是將增加使用者之每訊框率，因而其至少接近該最小限定。在它們被指定的QoS相關最大每訊框率限制之上的一個或多個其他使用者之功率(並且可能優先順序加權)接著可被減少(區塊68)。在至少一實施例中，這功率減少將是等於先前被進行之功率增加，因而其總功率保持一樣。該功率減少將可能減少使用者之每訊框率，但是將不減少該比率至最小每訊框率限定之下。如果沒有使用者是在它們被指定的最大每訊框率限定之上，則具有最高每訊框率之一個或多個使用者可被使用。在至少一實施例中，在區塊66中，單一使用者之功率被增加，並且在區塊68中，單一使用者之功率被減少。上面提及之加權(w k )是反映在資源分配期間各個使用者之優先順序的數值。這些加權可以或不可以在 FW-ASP處理期間被修改。在至少一實施例中，啟始加權藉由一較高位準排程機構而被提供。在這點上，對於一些子頻道之候選者集合可藉由增加一個或多個先前被拒絕之使用者(亦即，在啟始子集合選擇期間被拒絕之使用者)而被放大(區塊70)。
接著可決定所有的候選者集合目前是否具有所需的活動集合尺度(區塊72)。如果否，則方法60可以返回至區塊62並且以新近被定義之候選者集合、功率分配、以及可能的加權重複處理程序(區塊72-N)。如果所有的候選者集合目前具有所需的活動集合尺度(區塊72-Y)，則可決定所有使用者是否在最小每訊框率限定或在其之上(或者，在至少一實施例中，充分地接近於)(區塊74)。如果為否，則方法60可以具有新近被定義之候選者集合、功率分配、以及可能的加權而重複，開始於區塊62(區塊74-N)。如果所有使用者至少是接近於最小每訊框率限定，則方法60可以終止(區塊76)。如果在區塊62中，第3圖之方法40被使用以進行各子頻道之子集合選擇，則可在一啟始疊代程序之後，方法40之區塊42和44可於方法60之各個新的疊代程序上被略過。
如先前之說明，排程和實際波束形成之一結合最佳化可在多數個子頻道的啟始活動集合已經被選擇之後被進行。這最佳化試圖使在QoS相關訊框導向比率限定之下的訊框導向之總通量最大化。在至少一實施例中，使用者每個子頻道可藉由上所說明之FW-ASP處理程序被預定以降低複雜性。FW-ASP處理程序可轉移啟始活動集合指定、功率 位準、波束向量、以及加權至BF最佳化處理。在至少一實施例中，該BF最佳化是在功率，移動疊代以及波束向量疊代之間變動的一種疊代處理程序。該波束向量疊代試圖找到對於所給予的訊框導向功率指定的最佳波束向量。該功率移動疊代試圖朝向將在一比率相關參數(例如，被加權之總比率(WSR)，等等)中導致最高增益的使用者/子頻道功率而移動該功率。在一方法中，當每個功率疊代時，波束-向量疊代被進行一次(雖然其他方法亦可另外地被使用)。各個波束向量疊代可輸入對於各個子頻道(p ik )中之各使用者的一現有之功率指定以及頻道狀態資訊(CSI)。該CSI可被產生如一分別的處理程序之部份。該波束向量疊代是有意地使活動使用者之波束-向量最佳化，以及，因此，在所有子頻道之內的這些使用者之比率亦最佳化。
在下面之討論中，特殊的詞組將被使用以依據使用者的每訊框率(如比較於由QoS指定之每訊框率限定)將使用者加以分類。例如，如果該使用者之每訊框率是在最小和最大每訊框率限定之間(亦即，Rmax,k Rk Rmin,k )，則一使用者將被稱為“滿意的”。如果一使用者之每訊框率是較小於最小每訊框率限定(亦即，Rk <Rmin,k )，則一使用者將被稱為“過低估計”。最後，如果使用者之每訊框率是較大於最大每訊框率限定(亦即，Rk >Rmax,k )的話，則一使用者將被稱為“過高估計”。
各功率疊代是有意地提昇至少一個在一子頻道之內被低估的使用者之功率位準，其將導致總通量相關參數(例 如，加權總和率-WSR)的最高增益。如果沒有被低估的使用者，則一個或多個滿意的使用者可被使用。在一方法中，一預定功率增量數值可被添加至在對應的子頻道之內的使用者。在至少一個被高估的使用者之內的功率之等量減少接著將形成而導致總通量相關參數的最低損失。在各個功率疊代之後，總功率應保持相同。如果沒有被高估之使用者，則一個或多個滿意的使用者可被使用。一般，總通量增益和損失的計算不需要對於在先前功率疊代中功率指派不改變之子頻道進行目前功率疊代。同樣地，各個BF疊代可略過自上次的BF疊代後，不被功率疊代修改之子頻道。
第5和6圖是展示依據本發明一實施例用以進行波束形成最佳化之方法80的範例之部份流程圖。該方法80是一種疊代步驟，其可被使用以結合地最佳化網路涵蓋範圍之波束形成和排程。參考第5圖，對於啟始活動集合中之各組合的使用者和子頻道之功率(p ik )、頻道(h ik )、以及波束向量(ν ik )資訊可首先被取得(區塊82)。如先前所述，FW-ASP處理程序可被使用以提供啟始活動集合。FW-ASP處理程序同時也可產生啟始功率資訊(p ik )以及啟始波束向量資訊(ν ik )，其中i 是子頻道指標並且k 是使用者指標。啟始頻道資訊(h ik )可自一頻道評估裝置或一些其他來源被接收。對於各使用者之加權資訊w k 同時也可在這時間被取得(區塊84)。對於各使用者之訊框導向比率接著被計算(區塊86)。如先前之說明，使用者之訊框導向比率是在各個子頻道內之活動集合中的使用者之使用者比率總和。由於上行鏈路-下行鏈路之對偶 性，在子頻道i 中之使用者k 的比率(其中k A (i )並且A (i )是對於子頻道i 之活動集合)可如下述地藉由上行鏈路表示式而被給予：
其中a ikj ≡ ∣ν ik ．h * ij ∣ 2 。使用者k 之訊框導向比率可如下述地被表示：
在訊框導向比率已被決定之後，接著可決定各使用者是否為滿意的、被低估、或被高估(區塊88)。
接著參看第6圖，一啟始功率移位疊代接著可被進行(區塊90)。如上所述，在功率移位疊代期間，在一特定子頻道之內的至少一個使用者之功率位準被增加。被選擇之至少一個使用者/子頻道組合是功率增加將產生總通量相關參數的最高增益之一者。被低估之使用者如果出現的話則將被選擇，但是假如不出現的話，則滿意之使用者可被選擇。同時在功率移位疊代期間，至少一個使用者/子頻道之功率位準將被減少。該總功率減少將等於先前所進行之總功率增加，因而對於功率移位疊代之總功率改變是為零。對於功率減少被選擇的至少一個使用者/子頻道是功率減少將產生總通量相關參數的最低損失之一者。
為進行上述之功率增加和減少，一預定功率定量Δ可被使用作為一增量/減量數值。在本發明至少一實施例中，每 次一功率疊代“拖延”時，這功率定量Δ可被降低一固定比例。當在相同疊代期間功率定量Δ被加至/被減自在相同子頻道中的相同使用者時，一功率疊代拖延。在這些情況之下的其他用於降低功率定量Δ之技術可另外地被使用。
在本發明至少一實施例中，在一功率移位疊代期間被使用之總通量相關參數是一種訊框導向之加權總和比率(WSR)，其使用先前討論之優先順序加權w ik 被計算。對於一子頻道i ，加權總和比率可如下被表示：
“訊框導向”WSR接著可被計算如下：
在功率移位疊代期間，用於活動使用者和子頻道各組合的這參數可被計算，並且可具有或不具有功率增量。用於功率增加而使WSR中之增益最大化的一個或多個組合接著可被選擇。該增益可如下所示地被計算： G ik (Δ )≡WSR i (p' i ) -WSR i (p i )
其中G ik 是增益並且p' i 自p i 以pik →pik +Δ而被得到。接著用於功率減量之相同方法可被進行。用於功率減少而使WSR中之損失最小化的一個或多個活動使用者/子頻道組合接著可被選擇。應注意到，在一依序的功率移位疊代中，被計算之增益和損失數值僅需要針對在目前功率疊代被修 改之子頻道而被更新。
在功率移位疊代完成之後，接著可決定關於功率移位疊代之預定條件是否已滿足(區塊92)。在至少一實施例中，這條件可檢查以決定，例如，一預定數目之功率移位疊代是否已經被進行。其他條件亦可另外地被使用。如果該條件不被滿足(區塊92-N)，則該方法可返回至區塊86，其中訊框導向比率可對於功率位準已改變之各個使用者重新被計算。在區塊88中，這些使用者接著可重新被分類，並且在區塊90中另一功率移位疊代接著可被進行。這序列可疊代直至條件被滿足為止(區塊92-Y)。當條件被滿足時，一波束向量最佳化疊代可接著被進行(區塊94)。該波束向量最佳化疊代可以採用相似於上述相關於ASP處理程序之比率最大化的最佳波束向量計算之技術(例如，參看上述方程式1、2、以及3)。在此處理程序之後，對於i=1:k，波束向量可如下所述地被計算： ν i =eigen _νector _of _max _eigen -νalue (S i -1 ．h i ．h i * )。
一般，僅在先前功率移位疊代被修改之子頻道需要在波束向量最佳化疊代中被處理。
在波束向量疊代被完成之後，可決定第二種條件是否已被滿足(區塊96)。第二種條件將決定何時方法80將終止。第二條件可能需要，例如，一預定數目之波束向量疊代將在方法80終止之前被進行。在另一方法中，第二條件可能需要所有使用者在方法80終止之前皆成為“滿意”的使用 者。一種多部份條件也可被使用。例如，第二條件可以指定在終止之前被允許最大數目之波束向量疊代，但是如果在達到最大數目之前所有使用者成為“滿意”之使用者或是較佳，則甚至允許較早地終止。其他條件亦可另外地被使用。當條件最後被滿足時，方法80終止(區塊98)。
第7圖是展示依據本發明一實施例之基地台100範例的方塊圖。如所展示，基地台100包含：一正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102、控制器104、以及頻道決定單元106。該正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102可被耦合至多數個天線108以便利於至/自無線媒體之信號的發送和接收。該正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102是一種多使用者收發器，其能夠同時地服務在基地台100涵蓋範圍之內的多數個使用者。該控制器104可包含供使用於進行在基地台100之內的正交分頻多重接取排程職務之排程器功能110。該頻道決定單元106是可操作以決定藉由基地台100所服務之各種頻道的頻道資訊。該頻道決定單元106可包含用以計算各種頻道之頻道評定的頻道評定功能，及/或頻道決定單元106可接收並且安排在別處產生的頻道資訊。
在至少一實施例中，控制器104被組態以決定供正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102使用之參數而以頻譜有效的方式與在基地台100涵蓋範圍之內的使用者通訊。例如，該控制器104可辨識各可供用於正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102的子頻道之活動使用者集 合。控制器104也可決定將被正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102所使用之功率資訊pik 以及最佳波束形成向量vik 。該正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器102接著可使用指定之功率位準和波束向量以發送資料至在適當的子頻道之內的使用者並且自其接收資料。這資訊可依據訊框接訊框地被更新。於本發明之至少一個實施例中，控制器104可使用一疊代的波束形成以及排程步驟(例如，第5和6圖之方法80)以產生供收發器102使用之資訊。控制器104同時也可使用一活動集合預測器(ASP)處理程序及/或一訊框導向之活動集合預測器(FW-ASP)處理程序，如上所述，以產生啟始活動集合以及供疊代波束形成以及排程步驟使用的其他資訊。
在上述實施例中，新穎技術在正交分頻多重接取式無線網路對應的涵蓋範圍之基地台服務使用者本文中被說明。應了解，這些技術同時也可被使用在以無線通訊配合經由來自單一來源之多數個平行頻道的多數個遠處實體之其他應用之內。
本發明之技術和結構可以任何多種不同的形式被製作。例如，本發明之特點可在下列設施之內被實施：例如，基地台、無線接取點、通訊衛星、網路介面卡(NIC)和其他網路介面結構、積體電路、被儲存在機器可讀取媒體上之指令及/或資料結構、及/或其他的格式。可被使用之不同樣式的機器可讀取媒體範例包含軟磁碟、硬碟、光碟、小型碟片唯讀記憶體(CD-ROM)、數位視訊碟片(DVD)、藍光碟 片、磁光式碟片、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、可抹除可規劃ROM (EPROM)、電氣可抹除可規劃ROM (EEPROM)、磁式或光學卡、快閃記憶體、及/或可適當地儲存電子指令或資料之其他樣式的媒體。
在至少一實施例中，在方塊圖中之二個或多個區塊可以在單一(或多數個)數位處理裝置之內的軟體被製作。該數位處理裝置可包含，例如，一般用途之微處理器、數位信號處理器(DSP)、精簡指令集電腦(RISC)、複雜指令集電腦(CISC)、可現場規劃閘陣列(FPGA)、特定應用積體電路(ASIC)、及/或包含上述之其他組合者。硬體、軟體、韌體以及混合實作亦可被使用。如此處所使用，“邏輯”名詞可包含，例如，軟體或硬體及/或軟體和硬體之組合。
於先前之詳細說明中，為流暢揭示目的，本發明各種特點一起被聚集在一個或多個分別的實施例中。這揭示之方法不是被解釋為反映所宣稱之本發明需要比在各項申請專利範圍中特別地被詳述更多特點之意向。反而，如下面申請專利範圍之反映，本發明之論點可以較小於所有各被揭示實施例的特點以展現。
雖然本發明已配合某些相關之實施例被說明，熟習本技術者應明白，本發明可有各種修改和變化而不脫離本發明之精神和範疇。此些修改和變化皆被考慮在本發明以及附加的申請專利範圍之範疇內。
1、2、3‧‧‧子頻道
10‧‧‧正交分頻多工符號
12‧‧‧次載波
14‧‧‧網路配置
16‧‧‧基地台
18-26‧‧‧用戶站台
28-32‧‧‧波束
34‧‧‧天線
40、60、80‧‧‧方法
42-52‧‧‧區塊
62-76‧‧‧區塊
82-98‧‧‧區塊
100‧‧‧基地台
102‧‧‧正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器
104‧‧‧控制器
106‧‧‧頻道決定單元
108‧‧‧天線
110‧‧‧排程器
第1圖是展示依據本發明一實施例之可被使用在一正 交分頻多重接取式網路之內的正交分頻多工符號範例之圖形；第2圖是展示依據本發明一實施例之空間分割範例的方塊圖，其可藉由在無線網路內使用波束形成(BF)技術而在天線波束之間被達成；第3圖是展示依據本發明一實施例，用以選擇一子集合使用者以在一正交分頻多重接取式網路之內共用一第一子頻道之方法範例的流程圖；第4圖是展示依據本發明一實施例，在通訊網路中之多數個平行頻道選擇小集合活動使用者所使用之方法範例的流程圖；第5和6圖是展示依據本發明一實施例，用以進行波束形成最佳化之方法範例的部份流程圖；以及第7圖是展示依據本發明一實施例之基地台範例的方塊圖。
100‧‧‧基地台
102‧‧‧正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器
104‧‧‧控制器
106‧‧‧頻道決定單元
108‧‧‧天線
110‧‧‧排程器

Claims (20)

  1. 一種電腦實施方法，其包含下列步驟：針對在由一基地台所使用的一正交分頻多工(OFDM)頻帶中之多個子頻道中之各者辨識具有高通量可能性的一小集合之活動使用者，各小集合之活動使用者利用空間分割多重接取(SDMA)技術而共用一對應子頻道；以及在辨識該等小集合之活動使用者之後，以一種反覆方式針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化，該功率調整係用於以一種改進服務品質(QoS)符合性之方式增加與一或多個活動使用者相關聯之功率並減少與一或多個其他活動使用者相關聯之功率，並且該波束向量最佳化係用於使與已受該功率調整影響之子頻道相關聯的波束向量最佳化；其中針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化之步驟包括：針對各次波束向量最佳化進行複數次功率調整，其中各次功率調整增加與一活動使用者相關聯之功率並減少與一活動使用者相關聯之功率。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：辨識一小集合之活動使用者之步驟包含下列步驟：啟始地指定在該基地台涵蓋範圍中的所有使用者作為針對該正交分頻多重接取頻寬中之一第一子頻道的候選使用者； 針對與該第一子頻道相關聯的各個候選使用者計算一性能量度；以及依據所計算的該等性能量度而減少與該第一子頻道相關聯的候選使用者數目。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中：辨識一小集合之活動使用者之步驟進一步包含：以一種反覆的方式重複計算性能量度和減少候選使用者數目的步驟，直至達到一所欲候選使用者數目為止。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中：減少候選使用者數目之步驟包括：在各次反覆期間消除一預定百分比之該等使用者而不致低於該所欲候選使用者數目。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：辨識一小集合之活動使用者之步驟包括：針對允許各個使用者至少接近於受服務品質(QoS)限定所規定之最小每訊框率的各個子頻道，辨識一小集合之活動使用者。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：辨識一小集合之活動使用者之步驟包括下列步驟：以一種不考慮服務品質(QoS)的方式針對各個子頻道選擇一子集合之使用者；針對各個使用者計算每訊框率；增加低於一服務品質(QoS)相關最小每訊框率 的一或多個使用者之功率；以及減少高於一服務品質(QoS)相關最大每訊框率的一或多個使用者之功率；其中功率增加量實質等於功率減少量。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中：辨識一小集合之活動使用者之步驟包括下列步驟：重複針對各個使用者計算每訊框率、增加一或多個使用者之功率、以及減少一或多個使用者之功率的步驟，直至所有的使用者都至少接近於該服務品質相關最小每訊框率為止。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化之步驟包括下列步驟：針對各個活動使用者計算一關於訊框之速率；以及判定各個活動使用者是否為一滿意使用者、一被低估使用者、或一被高估使用者；其中各次功率調整在有被低估使用者時增加與一被低估使用者相關聯的功率，並在有被高估使用者時減少與一被高估使用者相關聯的功率。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：各次功率調整依據當功率被增加時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最高增益，而選擇一活動使用者以作功率增加。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中：各次功率調整依據當功率被減少時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最小減量，而選擇一活動使用者以作功率減少。
  11. 一種用於支援空間分割多重接取(SDMA)傳輸之裝置，其包含：一正交分頻多重接取(OFDMA)/空間分割多重接取(SDMA)收發器，用以經由多個正交分頻多重接取子頻道而發送資料至多個使用者和自多個使用者接收資料，其中複數個使用者可利用空間分割多重接取技術而同時共用各個子頻道，該正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器要被連接到複數個天線；以及一控制器，其包括排程功能，用以動態地分配使用者至子頻道和針對各個使用者/子頻道判定波束形成資料，該控制器具有：用以針對在一正交分頻多工(OFDM)頻帶中之多個子頻道中之各者辨識具有高通量可能性的一小集合之活動使用者的邏輯機構，各個小集合之活動使用者共用一對應子頻道；及用以在已辨識該等小集合之活動使用者之後以一種反覆方式針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化的邏輯機構，該功率調整係用於以一種改進服務品質(QoS)符合性之方式增加與一或多個活動使用者相關聯之功率並 減少與一或多個其他活動使用者相關聯之功率，並且該波束向量最佳化係用於使與已受該功率調整影響之子頻道相關聯的波束向量最佳化；其中用以針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化的邏輯機構包括：用以針對各次波束向量最佳化進行複數次功率調整的邏輯機構，其中各次功率調整增加與一活動使用者相關聯的功率並減少與一活動使用者相關聯的功率。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中：用以針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化的該邏輯機構包括：用以針對各個活動使用者計算一關於訊框之速率的邏輯機構；以及用以判定各個活動使用者是否為一滿意使用者、一被低估使用者、或一被高估使用者的邏輯機構；其中各次功率調整在有被低估使用者時增加與一被低估使用者相關聯之功率，並在有被高估使用者時減少與一被高估使用者相關聯之功率。
  13. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中：各次功率調整依據當功率被增加時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最高增益，而選擇一活動使用者以作功率增加。
  14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中：各次功率調整依據當功率被減少時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最小減量，而選擇一活動使用者以作功率減少。
  15. 一種包含儲存有指令之有形且非過渡性電腦可讀儲存媒體的物品，該等指令在由一計算平臺予以執行時，可操作來進行下列步驟：針對在由一基地台所使用的一正交分頻多工(OFDM)頻帶中之多個子頻道中之各者辨識具有高通量可能性的一小集合之活動使用者，各小集合之活動使用者利用空間分割多重接取(SDMA)技術而共用一對應子頻道；以及在辨識該等小集合之活動使用者之後，以一種反覆方式對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化，該功率調整係用於以一種改進服務品質(QoS)符合性之方式增加與一或多個活動使用者相關聯之功率並減少與一或多個其他活動使用者相關聯之功率，並且該波束向量最佳化係用於使與已受該功率調整影響之子頻道相關聯的波束向量最佳化；其中針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化之步驟包括：針對各次波束向量最佳化進行複數次功率調整，其中各次功率調整增加與一活動使用者相關聯之功率並減少與一活動使用者相關聯之功率。
  16. 如申請專利範圍第15項之物品，其中：各次功率調整依據當功率被增加時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最高增益，而選擇一活動使用者以作功率增加。
  17. 如申請專利範圍第16項之物品，其中：各次功率調整依據當功率被減少時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最小減量，而選擇一活動使用者以作功率減少。
  18. 一種用於支援空間分割多重接取(SDMA)傳輸之系統，其包含：一正交分頻多重接取(OFDMA)/空間分割多重接取(SDMA)收發器，其經由多個正交分頻多重接取子頻道而發送資料至多個使用者和自多個使用者接收資料，其中複數個使用者可利用空間分割多重接取技術而同時共用各個子頻道；多個雙極天線，其耦合至該正交分頻多重接取/空間分割多重接取收發器以便利無線信號之發送與接收；以及一控制器，其包括排程功能，用以動態地分配使用者至子頻道和針對各個使用者/子頻道判定波束形成資料，該控制器具有：用以針對在一正交分頻多工(OFDM)頻帶中之多個子頻道中之各者辨識具有高通量可能性的一小集合之活動使用者的邏輯機構，各個小集合之活 動使用者共用一對應子頻道；以及用以在已辨識該等小集合之活動使用者之後以一種反覆方式針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化的邏輯機構，該功率調整係用於以一種改進服務品質(QoS)符合性之方式增加與一或多個活動使用者相關聯之功率並減少與一或多個其他活動使用者相關聯之功率，並且該波束向量最佳化係用於使與已受該功率調整影響之子頻道相關聯的波束向量最佳化；其中用以針對該等小集合中之活動使用者進行功率調整和波束向量最佳化的邏輯機構包括：用以針對各次波束向量最佳化進行複數次功率調整的邏輯機構，其中各次功率調整增加與一活動使用者相關聯的功率並減少與一活動使用者相關聯的功率。
  19. 如申請專利範圍第18項之系統，其中：各次功率調整依據當功率被增加時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最高增益，而選擇一活動使用者以作功率增加。
  20. 如申請專利範圍第19項之系統，其中：各次功率調整依據當功率被減少時哪一活動使用者和子頻道將在加權總和率(WSR)中產生最小減量，而選擇一活動使用者以作功率減少。
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