СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ И ОДНОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ СХЕМЫ МIМО В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
METHOD AND DEVICE TO SUPPORT MULTI-USER AND SINGLE-USER MIMO SCHEME IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной заявки США № 61/087 066, озаглавленной «INTER-CELL DOWN-LINK DISTRIBUTED MULTI-USER MIMO», поданной 7 августа 2008 г., заявки США № 61/087 063, озаглавленной «INTER-CELL DOWN-LINK DISTRIBUTED SINGLE-USER MIMO», поданной 7 августа 2008 г., и заявки США № 61/087 922, озаглавленной «METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING DISTRIBUTED MIMO IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM», поданной 11 августа 2008 г., при этом все принадлежат правопреемнику настоящей заявки и включены в данный документ по ссылке.
I. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится, в основном, к связи и, в частности, к методам поддержки передачи данных в системе беспроводной связи.
II. Уровень техники
Системы беспроводной связи широко используются для предоставления различного коммуникационного контента, такого как речь, видео, пакетные данные, обмен сообщениями, широковещательная передача и т.д. Эти беспроводные системы могут быть системами многостанционного доступа, способными поддерживать многочисленных пользователей посредством совместного использования доступных системных ресурсов. Примеры таких систем многостанционного доступа включают в себя системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) и системы многостанционного доступа с частотным разделением каналов на одной несущей (SC-FDMA).
Система беспроводной связи (например, сотовая система) может включать в себя несколько узлов В, которые могут поддерживать связь для некоторого количества пользовательского оборудования (UE). UE может выполнять связь с узлом В по нисходящей линии связи и восходящей линии связи. Нисходящая линия связи (или прямая линия связи) ссылается на линию связи от узла В к UE, и восходящая линия связи (или обратная линия связи) ссылается на линию связи от UE к узлу В.
UE может находиться внутри покрытия многочисленных сот, где термин «сота» может ссылаться на зону покрытия узла В и/или подсистемы узла В, обслуживающей зону покрытия. Одна сота может быть выбрана в качестве обслуживающей соты для UE, и остальные соты могут упоминаться как необслуживающие соты. UE может наблюдать сильные помехи от необслуживающих сот. Может быть желательным передавать данные на UE таким образом, чтобы достигать хороших рабочих характеристик даже в присутствии сильных соседних сот.
Сущность изобретения
В данном документе описываются методы для поддержки передач по однопользовательской и многопользовательской распределенной схеме с многими входами и многими выходами (MIMO). Для многопользовательской распределенной схемы MIMO (или MU-MIMO) многочисленные соты могут одновременно посылать передачи данных на многочисленные UE по одним и тем же частотно-временным ресурсам и могут выполнять предкодирование для снижения помех для UE. Для однопользовательской распределенной схемы MIMO (или SU-MIMO) многочисленные соты могут посылать передачу данных на единственное UE по ресурсам, не используемым для передач данных на другие UE. Для обеих схем MU-MIMO и SU-MIMO соты могут передавать данные различным образом в зависимости от количества передающих антенн в каждой соте, от количества приемных антенн на каждом UE, от уровня координации между сотами и т.д.
В одной разработке, которая может быть применима как для MU-MIMO, так и для SU-MIMO, UE может определять оценки канала для многочисленных сот, которые могут работать в качестве виртуальной соты для передачи данных на UE. UE может сообщать оценки канала, например, обслуживающей соте. UE может после этого принимать передачу данных, посылаемую многочисленными сотами на UE, основываясь на оценках канала. В одной разработке передача данных может содержать по меньшей мере один поток данных, и каждый поток данных может посылаться многочисленными сотами на UE. В другой разработке передача данных может содержать многочисленные потоки данных, и каждый поток данных может посылаться одной сотой на UE. Для MU-MIMO передача данных может посылаться по ресурсам, которые могут использоваться для посылки другой передачи данных на другое UE. Для SU-MIMO передача данных может посылаться по ресурсам, не используемым для посылки передач данных на другие UE.
В другой разработке, которая может быть применима для MU-MIMO, первое UE может определять первую оценку канала для первой соты и также может определять вторую оценку канала для второй соты. Первое UE может сообщать первую и вторую оценки канала, например, обслуживающей соте. Первое UE может принимать первую передачу данных, посылаемую первой сотой на первое UE, основываясь на первой оценке канала. Первое UE может принимать вторую передачу данных, посылаемую второй сотой на второе UE и отводимую от первого UE, основываясь на второй оценке канала. Первая и вторая передачи данных могут посылаться одновременно первой и второй сотами по общим ресурсам. Первая передача данных может посылаться первой сотой на основе первого вектора предкодирования, который может определяться на основе первой оценки канала от первого UE и третьей оценки канала от третьего UE, не обслуживаемого первой сотой. Первая передача данных может отводиться от третьего UE посредством первого вектора предкодирования. Вторая передача данных может посылаться второй сотой на основе второго вектора предкодирования, который может определяться на основе второй оценки канала от первого UE и четвертой оценки канала от второго UE.
Ниже более подробно описываются различные аспекты и признаки раскрытия.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает систему беспроводной связи.
Фиг. 2 изображает передачу по нисходящей линии связи для MU-MIMO.
Фиг. 3 изображает передачу по нисходящей линии связи для SU-MIMO.
Фиг. 4-9 изображают MU-MIMO для различных антенных конфигураций.
Фиг. 10-13 изображают SU-MIMO для различных антенных конфигураций.
Фиг. 14 изображает распределенную антенную систему.
Фиг. 15 и 16 изображают способ и устройство для приема данных.
Фиг. 17 и 18 изображают способ и устройство для посылки данных.
Фиг. 19 и 20 изображают другой способ и устройство для приема данных.
Фиг. 21 и 22 изображают другой способ и устройство для посылки данных.
Фиг. 23 и 24 изображают способ и устройство для планирования UE.
Фиг. 25 изображает блок-схему узла В и UE.
Подробное описание
Методы, описанные в данном документе, могут использоваться для различных систем беспроводной связи, таких как CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA и другие системы. Термины «система» и «сеть» часто используются попеременно. Система CDMA может реализовать радиотехнологию, такую как универсальный наземный радиодоступ (UTRA), cdma2000 и т.п. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (WCDMA) и другие варианты CDMA. cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Система TDMA может реализовать радиотехнологию, такую как глобальная система мобильной связи (GSM). Система OFDMA может реализовать радиотехнологию, такую как эволюционированный UTRA (E-UTRA), ультрамобильную широкополосную сеть (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi (беспроводная точность)), IEEE 802.16 (WiMAX (общемировая совместимость широкополосного беспроводного доступа)), IEEE 802.20, Flash-OFDM (быстрый доступ с малым временем ожидания и бесшовным переходом между базовыми станциями на основе мультиплексирования с ортогональным разделением частот) и т.д. UTRA и E-UTRA являются частью универсальной системы мобильной связи (UMTS). Долгосрочная эволюция (LTE) Проекта партнерства по созданию системы третьего поколения (3GPP) и усовершенствованная LTE (LTE-A) представляют собой новые версии UMTS, которые используют E-UTRA, который применяет OFDMA на нисходящей линии связи и SC-FDMA на восходящей линии связи. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE, LTE-A и GSM описаны в документах организации, названной «Проект партнерства по созданию системы 3-го поколения» (3GPP). cdma2000 и UMB описаны в документах организации, названной «Проект 2 партнерства по созданию системы 3-го поколения» (3GPP2). Методы, описанные в данном документе, могут использоваться для систем и радиотехнологий, упомянутых выше, а также других систем и радиотехнологий. Для ясности, некоторые аспекты методов описаны ниже для LTE.
Фиг. 1 изображает систему 100 беспроводной связи, которая может представлять собой сотовую систему, такую как система LTE или некоторая другая система. Система 100 может включать в себя несколько узлов В и другие сетевые объекты, которые могут поддерживать услуги связи для нескольких UE. Для упрощения, только три узла В 110а, 110b и 110с показаны на фиг. 1. Узлом В может быть станция, которая выполняет связь с UE и также может упоминаться как эволюционированный узел В (eND), базовая станция, точка доступа и т.д. Каждый узел В 110 может обеспечивать покрытие связи для конкретной географической зоны 102. Чтобы повысить пропускную способность системы, полная зона покрытия узла В может быть разделена на многочисленные меньшие зоны, например, на три меньшие зоны 104а, 104b и 104с. Каждая меньшая зона может обслуживаться соответствующей подсистемой узла В. В 3GPP термин «сота» может ссылаться на наименьшую зону покрытия узла В и/или подсистемы узла В, обслуживающей данную зону покрытия. В 3GPP2 термин «сектор» или «сота-сектор» может ссылаться на наименьшую зону покрытия базовой станции и/или подсистемы базовой станции, обслуживающей данную зону покрытия. Для ясности, в описании ниже используется понятие соты в 3GPP. В общем, узел В может поддерживать одну или много (например, три) сот.
Несколько UE может быть рассредоточено по системе, и каждое UE может быть стационарным или мобильным. Для упрощения фиг. 1 изображает только одно UE 120 в каждой соте. UE также может упоминаться как мобильная станция, терминал, терминал доступа, абонентский блок, станция и т.д. UE может представлять собой сотовый телефон, персональный цифровой помощник (PDA), беспроводный модем, устройство беспроводной связи, карманное устройство, переносной компьютер, беспроводный телефон, станцию беспроводного абонентского доступа (WLL) и т.д. Термины «UE» и «пользователь» используются попеременно в данном документе.
Как показано на фиг. 1, может выполняться секторизация для разделения зоны покрытия каждого узла В на три соты, чтобы повысить пропускную способность системы. Для каждой соты может использоваться направленная антенна с фиксированной диаграммой направленности для фокусирования передаваемой мощности соты и для снижения помех для других сот. Соты могут работать независимо без координации среди этих сот, и каждая сота может передавать данные на свои UE независимо. Некоторые UE могут располагаться на границе соседних сот и могут упоминаться как UE на краю соты. UE на краю соты могут наблюдать сильные межсотовые помехи от необслуживающих сот и могут существенно снижать свои характеристики из-за сильных помех. Данное ухудшение характеристик может происходить как по (i) сценариям внутри узла В, в которых соты принадлежат одному и тому же узлу В, так и (ii) по сценариям между узлами В, в которых соты принадлежат разным узлам В.
Может использоваться несколько схем для координации передач данных на UE в разных сотах, которые могут принадлежать одному и тому же узлу В или разным узлам В. Эти схемы могут применять пространственную размерность для снижения помех и улучшения рабочих характеристик UE на краю соты. Например, могут использоваться следующие схемы:
• Многопользовательская распределенная схема MIMO (или MU-MIMO) - посылает передачи данных с многочисленных сот на многочисленные UE по одним и тем же частотно-временным ресурсам с управлением лучом для снижения помех, и
• Однопользовательская распределенная схема MIMO (или SU-MIMO) - посылает передачу данных с многочисленных сот на единственное UE по ресурсам, которые не используются для передач данных на другие UE.
Управление лучом представляет собой процесс для управления пространственным направлением передачи на целевой приемник и/или от непредусмотренного приемника. Управление лучом может выполняться посредством применения вектора предкодирования к передаче на передатчике, как описано ниже.
i
j
k
u
v
u
i
j
i
u
j
u
v
j
j
v
i
v
Фиг.2 изображает передачу по нисходящей линии связи с MU-MIMO для одного узла В с тремя сотами ,и,покрывающими разные географические зоны. Соседние соты обычно перекрывают друг друга на краях, что может позволять UE принимать покрытие связи от одной или нескольких сот в любом местоположении, когда UE перемещается по системе. Для упрощения, фиг.2 изображает только два UE  и . UE  представляет собой UE на краю соты, расположенное на границе сот  и . Сота  может выбираться в качестве обслуживающей соты для UE , и сота  может быть необслуживающей сотой для UE . UE  располагается внутри соты . Сотой  может быть обслуживающая сота для UE , и сотой  может быть необслуживающая сота для UE . В общем, UE может располагаться внутри покрытия любого количества сот и может иметь любое количество необслуживающих сот.
i
u
v
j
j
v
u
i
Для MU-MIMO многочисленные соты могут передавать данные на многочисленные UE, в то же время снижая помехи для UE в других сотах. Например, сота  может передавать данные на UE , в то же время снижая помехи для UE  в соседней соте . Аналогично, сота  может передавать данные на UE , в то же время снижая помехи для UE  в соседней соте . Каждая сота может формировать пространственные лучи, направленные к своим UE, в то же время снижая помехи для UE в соседних сотах. UE в соседних сотах тогда могут наблюдать меньшие межсотовые помехи.
i
j
k
i
j
u
i
u
j
u
i
j
u
i
j
j
u
Фиг. 3 изображает передачу по нисходящей линии связи со схемой SU-MIMO для одного узла В с тремя сотами ,и. Для SU-MIMO многочисленные соты могут одновременно передавать один или несколько потоков данных на одно и то же UE. В одной разработке обе соты имогут передавать один поток данных на UE , которое может быть оснащено одной приемной антенной. В другой разработке сота  может передавать один поток данных на UE , и сота  может передавать другой поток данных на UE , которое может быть оснащено многочисленными приемными антеннами. Для обеих разработок принимаемая мощность для обеих сот и на UE  будет представлять собой требуемую мощность (вместо того, что обслуживающая сота  обеспечивает требуемую мощность, и необслуживающая сота  обеспечивает мощность помехи). Необслуживающая сота  может упоминаться как взаимодействующая сота при передаче данных на UE .
u
i
j
j
i
j
u
i
u
j
u
i
j
u
Для упрощения, большая часть описания ниже предназначена для передачи данных на UE , которое может иметь одну обслуживающую соту  и одну или несколько необслуживающих сот с индексом . В одной схеме MU-MIMO необслуживающая сота  может действовать в качестве взаимодействующей соты, и соты и обе могут передавать данные на UE . В другой схеме MU-MIMO обслуживающая сота  может передавать данные на UE , и необслуживающая сота  может выполнять подавление помех для UE . В одной схеме SU-MIMO как обслуживающая сота , так и взаимодействующая сота  могут передавать данные на UE . Ниже подробно описываются эти различные схемы MIMO.
i
j
В общем, каждая сота может быть оснащена одной или многочисленными передающими антеннами. Каждое UE также может быть оснащено одной или многочисленными приемными антеннами. Данные могут посылаться разным образом в зависимости от количества передающих антенн в каждой соте, количества приемных антенн на каждом UE, уровня взаимодействия между сотами и т.д. Для ясности, большая часть описания ниже охватывает передачу данных двумя сотами и. Схемы MIMO, описанные в данном документе, могут быть расширены на более двух сот.
I. Многопользовательская распределенная схема MIMO
u
h
i
h
j
v
h
i
h
j
u
h
h
v
h
h
iu
ju
iv
jv
u
iu
ju
v
iv
jv
h
h
Фиг.4 изображает разработку MU-MIMO, причем каждая сота оснащена единственной передающей антенной, и каждое UE оснащено единственной приемной антенной. Каждое UE может определять комплексный коэффициент усиления канала для канала по схеме с одним входом и одним выходом (SISO) от передающей антенны на каждой соте до его приемной антенны. UE  может получать коэффициент усиления  канала для соты  и коэффициент усиления  канала для соты . Аналогично, UE  может получать коэффициент усиления  канала для соты  и коэффициент усиления  канала для соты . Коэффициент усиления канала для каждой соты может рассматриваться как компонент вектора виртуального канала. UE  может получать вектор-строку =[] виртуального канала, и UE  может получать вектор-строку =[] виртуального канала. Концептуально, две соты, каждая с единственной передающей антенной, может рассматриваться как виртуальная сота с двумя передающими антеннами.
i
j
i
u
v
u
v
i
j
u
v
w
w
w
w
i
j
i
j
В одной схеме MU-MIMO с единственной передающей антенной в каждой соте поток данных может посылаться на каждое UE с обеих передающих антенн в двух сотах и (вместо только с одной передающей антенны в одной соте). Сота  может принимать потоки данных  и , предназначенные для UE  и , соответственно. Сота  может выполнять предкодирование по двум потокам данных с вектором  предкодирования для получения выходного потока и может посылать выходной поток через свою передающую антенну. Аналогично, сота  может принимать потоки  и  данных, выполнять предкодирование по двум потокам данных с вектором  предкодирования для получения выходного потока и посылать выходной поток через свою передающую антенну. Векторы  и  предкодирования могут определяться различным образом.
W
zf
В одной разработке векторы предкодирования могут определяться на основе метода форсирования нуля (ZF). Матрица размера 2×2 виртуального канала может быть сформирована как . Матрица  предкодирования размера 2×2 может быть определена на основе форсирования нуля следующим образом:
Уравнение 1
где Λ представляет собой диагональную матрицу, которая нормализует мощность передачи двух сот, и
H
«» обозначает эрмитово или сопряженное транспонирование.
W
W
w
W
w
zf
zf
zf,i
zf
zf,j
i
j
u
j
v
i
включает в себя два вектора предкодирования в двух столбцах. Один вектор предкодирования в  может обеспечиваться в качестве вектора  предкодирования для соты , и другой вектора предкодирования в  может обеспечиваться в качестве вектора  предкодирования для соты . Если матрица виртуального канала является точной, тогда UE  может наблюдать малые помехи от соты , и UE  может наблюдать малые помехи от соты .
w
mmse,i
i
В другой разработке вектор  предкодирования для соты может определяться на основе метода минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE) следующим образом:
Уравнение 2
N
u
P
i
u
i
I
где  представляет собой шум, наблюдаемый UE ,  представляет собой мощность передачи соты , и  представляет собой единичную матрицу.
w
mmse,i
i
Вектор  предкодирования MMSE может максимизировать отношение сигнала к вызванным помехам (SCIR) для соты , которое может быть выражено как:
Уравнение 3
SCIR
u
v
u
SCIR
i
mmse,i
i
i
w
w
Как показано в уравнении (3),  представляет собой отношение принимаемой мощности на UE  (числитель) к мощности помех на UE  плюс шум на UE  (знаменатель). Использование  для  в уравнении (3) может максимизировать .
i
j
Векторы предкодирования для сот и также могут определяться другим образом. Например, векторы предкодирования могут определяться на основе метода оптимального по критерию комбинирования (MCR) и т.д.
i
w
i
Сота  может выполнять предкодирование со своим вектором  предкодирования следующим образом:
Уравнение 4
d
i
u
v
где  представляет собой вектор данных размера 1×2, содержащий символы данных в потоках  и  данных, и
x
i
i
представляет собой выходной символ для соты .
i
u
v
w
w
w
w
zf,i
mmse,i
i
i
Сота  может использовать  или  или некоторый другой вектор предкодирования для  в уравнении (4). Вектор  предкодирования включает в себя два весовых коэффициента предкодирования. Один весовой коэффициент предкодирования может быть применен к потоку  данных, и другой весовой коэффициент предкодирования может быть применен к потоку  данных.
h
h
h
h
u
v
u
v
u
v
u
i
v
j
Для системы дуплекса с временным разделением (TDD) нисходящая линия связи и восходящая линия связи совместно используют один и тот же частотный канала, и характеристика канала нисходящей линии связи может быть сильно коррелирована с характеристикой канала восходящей линии связи. В данном случае, соты могут оценивать  и , основываясь на пилот-сигналах, посылаемых по восходящей линии связи посредством UE  и . Для системы дуплекса с частотным разделением (TDD) нисходящая линия связи и восходящая линия связи используют разные частотные каналы, и характеристика канала нисходящей линии связи может не коррелироваться хорошо с характеристикой канала восходящей линии связи. В данном случае, UE  может оценивать  и посылать его на свою обслуживающую соту , и UE  может оценивать  и посылать его на свою обслуживающую соту .
u
u
u
h
u
В одной разработке UE  может определять информацию индикатора направления канала (CDI) следующим образом. UE  может сначала получать оценку , например, на основе опорного сигнала или пилот-сигнала, принимаемого от каждой соты. UE  может делить вектор канала на его величину для получения вектора с единичной нормой следующим образом:
Уравнение 5
h
h
u
u
где |||| представляет собой величину вектора-строки  виртуального канала, и
представляет собой нормализованный вектор виртуального канала с единичной величиной.
u
u
В
UE  может выбирать вектор  канала в кодовой книге из 2 векторов канала, которые наиболее близко соответствуют . UE  затем может посылать В-битовый индекс выбранного вектора канала в качестве информации CDI.
u
h
h
i
h
r
i
r
u
Т
u
j
u
h
i
u
h
u
h
h
h
u
iu
iu,1
iu,R
iu,r
ju
iu,eq
iu
iu,eq
u
T
Фиг. 5 изображает разработку MU-MIMO, причем каждая сота оснащена единственной передающей антенной, и каждое UE оснащено многочисленными (R) приемными антеннами. Каждое UE может определять вектор характеристики канала (или просто вектор канала) для канала с одним входом и многими выходами (SIMO) от передающей антенны в каждой соте до его R приемных антенн. UE  может получать вектор =[… ] канала размера R×1 для соты , где  для ∈{1, …, R} представляет собой комплексный коэффициент усиления канала от передающей антенны в соте  до приемной антенны  на UE , и «» обозначает транспонирование. UE  также может получать вектор  канала размера R×1 для соты . UE  может определять коэффициент усиления  эквивалентного канала для соты  посредством применения приемного фильтра к . Например, UE  может определять  посредством применения доминирующего левого собственного вектора  матрицы канала для UE  следующим образом:
Уравнение 6
Доминирующий левый собственный вектор может определяться так, как описано ниже.
u
h
j
ju,eq
UE  также может определять коэффициент усиления  эквивалентного канала для соты  посредством применения этого же доминирующего левого собственного вектора следующим образом:
Уравнение 7
u
h
h
u
h
h
u
iu,eq
ju,eq
u
Вектор виртуального канала для UE  затем может формироваться как =[]. Описанная выше обработка для случая с одной приемной антенной может применяться к , полученному с многочисленными приемными антеннами на UE .
Планирование может выполняться различным образом для случая, в котором каждая сота оснащена единственной передающей антенной. В одной разработке каждая сота может планировать свои UE независимо и может выбирать UE для передачи данных на основе любого набора критериев. На этапе формирования луча/предкодирования выбранные UE могут подбираться парами для совместной передачи. Каждая пара UE может включать в себя одно UE в одной соте и другое UE в другой соте. Векторы предкодирования могут определяться для спаренных UE и могут использоваться для посылки потоков данных на эти UE, например, как описано выше.
i
j
j
i
j
i
j
В другой разработке совместный планировщик может работать по многочисленным сотам. В одной разработке совместного планирования по двум сотам планировщик может сначала выбирать UE с самой высокой метрикой (например, основываясь на равнодоступности и т.д.) среди UE в двух сотах. Если выбранное UE находится в соте , тогда планировщик может выбрать совместимое UE в другой соте . Чтобы выбрать совместимое UE, планировщик может идентифицировать поднабор UE в соте , векторы канала которых имеют малую корреляцию относительно вектора канала выбранного UE в соте . Затем планировщик может выбрать UE с самой высокой метрикой из поднабора UE в соте . Затем планировщик может образовать пару из выбранного UE в соте  с выбранным UE в соте . Данная схема выбора UE может уменьшить потери мощности от предкодирования.
В одной разработке планирования одно UE может выбираться от каждой соты, например, как описано выше. В другой разработке планирования одно или оба UE в данной соте могут выбираться, например, если оба UE имеют высокие метрики, и их векторы канала имеют малую корреляцию. Для этой разработки планирования UE может ассоциироваться с виртуальной сотой (вместо физической соты) и может обслуживаться одной или несколькими физическими сотами в виртуальной соте.
Описанные выше разработки могут обслуживать два UE в двух сотах по одним и тем же частотно-временным ресурсам. Эти разработки могут быть расширены на обслуживание трех и более UE в трех или более сотах по одним и тем же ресурсам. Вектор виртуального канала для каждого UE может зависеть от количества сот, которые будут передавать на это UE. Вектор предкодирования для каждой соты может зависеть от векторов виртуального канала для всех UE, на которые эта сота будет передавать данные.
Если каждая сота оснащена многочисленными (Т) передающими антеннами, данные могут посылаться с предкодированием несколькими способами. В первой схеме MU-MIMO предкодирование может выполняться по многочисленным сотам. Во второй схеме MU-MIMO предкодирование может выполняться каждой сотой.
u
h
h
i
h
t
t
i
u
u
j
u
h
h
v
i
j
h
h
h
h
h
h
h
h
iu
iu,1
iu,T
iu,t
ju
u
iu
ju
iv
jv
v
iv
jv
Фиг. 6 изображает разработку предкодирования по сотам для первой схемы MU-MIMO, при этом каждая сота оснащена многочисленными (Т) передающими антеннами, и каждое UE оснащено единственной приемной антенной. Каждое UE может определять вектор-строку характеристики канала (или просто вектор канала) для канала с многими входами и одним выходом (MISO) от Т передающих антенн в каждой соте до его приемной антенны. UE  может получать вектор =[… ] канала для соты , где  для ∈{1,…,T} представляет собой комплексный коэффициент усиления канала от передающей антенны  в соте  до приемной антенны на UE . UE  также может получать вектор  канала для соты . Вектор канала для каждой соты может рассматриваться как компонент вектора виртуального канала. UE  может формировать вектор =[] виртуального канала. Аналогично, UE  может получать вектор  канала для соты  и вектор  канала для соты  и может формировать вектор =[] виртуального канала.
i
j
i
u
v
u
v
i
j
u
v
W
W
W
W
i
j
i
j
Для первой схемы MU-MIMO поток данных может посылаться на каждое UE с 2Т передающих антенн на двух сотах  и  (вместо только с Т передающих антенн в одной соте). Сота  может принимать потоки  и  данных, предназначенные для UE  и , соответственно. Сота  может выполнять предкодирование по двум потокам данных с матрицей  предкодирования для получения Т выходных потоков и может посылать эти Т выходных потоков по своим Т передающим антеннам. Аналогично, сота  может принимать потоки  и  данных, выполнять предкодирование по двум потокам данных при помощи матрицы  предкодирования для получения Т выходных потоков и посылать эти Т выходных потоков при помощи своих Т передающих антенн. Матрицы  и  предкодирования могут определяться на основе форсирования нуля, MMSE и т.д.
u
i
j
u
u
v
i
j
v
v
H
H
h
h
H
H
h
h
iu
ju
iu
ju
iv
jv
iv
jv
Фиг. 7 изображает разработку предкодирования по сотам для первой схемы MU-MIMO, при этом каждая сота оснащена многочисленными (Т) передающими антеннами, и каждое UE оснащено многочисленными (R) приемными антеннами. Каждое UE может определять матрицу характеристики канала (или просто матрицу канала) для канала MIMO от Т передающих антенн на каждой соте до его R приемных антенн. UE  может получать матрицу  канала размера R×T для соты , и матрицу  канала для соты . UE  может определять векторы  и  эквивалентного канала на основе матриц канала и приемного фильтра для UE . Аналогично, UE  может получать матрицу  канала для соты  и матрицу  канала для соты . UE  может определять векторы  и  эквивалентного канала на основе матриц канала и приемного фильтра для UE .
H
iu
В одной разработке разложение по сингулярным числам матрицы  канала может быть выражено как:
Уравнение 8
U
H
iu
iu
где  представляет собой унитарную матрицу размера R×R левых собственных векторов ,
Λ
H
iu
iu
представляет собой диагональную матрицу размера R×T сингулярных чисел , и
V
H
iu
iu
представляет собой унитарную матрицу размера T×T правых собственных векторов .
U
U
U
I
U
Λ
H
Λ
U
V
Λ
U
u
V
v
H
iu
iu
iu
iu
iu
iu
iu
i,1
iu
i,1
Унитарная матрица  характеризуется свойством =. Столбцы  ортогональны друг другу, и каждый столбец имеет единичную мощность. Диагональные элементы  представляют собой сингулярные числа, которые представляют коэффициенты усиления канала собственных мод . Сингулярные числа в  могут быть упорядочены от наибольшего к наименьшему по диагонали. Векторы в  и  могут быть упорядочены аналогичным образом в качестве сингулярных значений в . После упорядочения первый столбец  представляет собой доминирующий левый собственный вектор и может быть обозначен как . Первый столбец  представляет собой доминирующий правый собственный вектор и может быть обозначен как .
h
iu
i
В одной разработке вектор  канала для обслуживающей соты  может быть определен как:
Уравнение 9
λ
i,1
iu
Λ
где  представляет собой наибольшее сингулярное число в
u
u
h
v
i,1
iu
i,1
Для разработки, показанной в уравнении (9), UE  может, как предполагается, выполнять приемную фильтрацию MIMO (или обнаружение MIMO) посредством предварительного умножения своих принимаемых сигналов на приемный фильтр .  тогда может представлять собой эквивалентный канал, определяемый масштабированной версией доминирующего правого собственного вектора .
h
ju
j
В одной разработке вектор  канала для необслуживающей соты  может определяться как:
Уравнение 10
h
u
H
ju
i,1
ju
j
j
В разработке, показанной в уравнении (10), вектор  канала для необслуживающей соты  получается посредством применения этого же приемного фильтра  к матрице  канала для необслуживающей соты .
W
W
h
h
W
W
i
j
iu
ju
i
j
i
j
u
v
Для случая с многочисленными приемными антеннами на каждом UE, как показано на фиг. 7, матрицы  и  предкодирования могут определяться на основе  и  и в соответствии с форсированием нуля, MMSE и т.д. Соты  и  тогда могут посылать данные на UE  и  с матрицами  и  предкодирования, соответственно, аналогично случаю с единственной приемной антенной на каждом UE.
В одной разработке перестановка антенн может применяться к потоку(ам) данных, посылаемому на одной UE, чтобы достичь симметрии, выравнивания и/или робастности среди потоков данных. Для перестановки антенн каждый поток данных может посылаться с разных антенн в разные интервалы времени и/или по разным частотным поднесущим.
S
S
T
R
T
R
T
В общем, две или более сот могут одновременно передавать данные двум или более UE с предкодированием по этим сотам. Количество потоков данных (N), которые могут посылаться одновременно на данное UE, может определяться как N≤min{N, N}, где N представляет собой общее количество передающих антенн во всех сотах, посылающих потоки данных, и N представляет собой общее количество приемных антенн на UE. Если один поток данных посылается на каждое UE, тогда более одного UE могут планироваться на соту, если общее количество UE, подлежащих обслуживанию, меньше или равно общему количеству передающих антенн (N) во всех сотах. Матрица предкодирования для каждой соты может определяться на основе векторов виртуального канала от всех обслуживаемых UE и может выводиться посредством форсирования нуля, MMSE и т.д.
Планирование может выполняться различным образом для случая, в котором каждая сота оснащена многочисленными передающими антеннами. В одной разработке количество UE, планируемых для передачи данных, может быть равно количеству сот, и один поток данных может посылаться на каждое запланированное UE. В данной разработке планирование и выбор UE может выполняться так, как описано выше, для случая, в котором каждая сота оснащена одной передающей антенной. В частности, каждая сота может выполнять планирование независимо, и одно UE может выбираться на соту, например, в последовательном порядке. Альтернативно, планирование может выполняться совместно по сотам, и UE могут выбираться (например, в последовательном порядке) из числа UE в этих сотах.
T
В другой разработке количество UE для обслуживания может быть больше, чем количество сот и/или больше, чем один поток данных может посылаться на запланированное UE. В данной разработке UE может посылать М векторов виртуального канала, чтобы принимать до М потоков данных, где М≥1. Каждый вектор виртуального канала может рассматриваться, как если бы он принимался от UE с единственной антенной. UE тогда могут выбираться, например, в последовательном порядке, основываясь на метрике. При планировании могут применяться дополнительные ограничения. Например, планирование может выполняться так, что по меньшей мере одно UE выбирается от каждой соты, максимум L потоков данных (например, L=2) посылается на данное UE, и т.д. Общее количество потоков данных, посылаемых на все запланированные UE, может быть меньше или равно общему количеству передающих антенн (N) на всех сотах, посылающих эти потоки данных.
В общем, если UE хорошо разделены пространственно, тогда может быть лучше выбирать больше UE с одним потоком данных, чем выбирать несколько UE с многочисленными потоками данных. Выбор большего количества UE может обеспечивать больший выигрыш от разнесения, в то же время уменьшая потери мощности предкодирования.
i
u
v
j
v
u
Для второй схемы MU-MIMO предкодирование может выполняться каждой сотой вместо по сотам. Каждая сота может посылать поток данных на свое UE и может выполнять формирование луча таким образом, чтобы уменьшить помехи для другого UE, обслуживаемого другой сотой. Например, сота  может посылать поток данных на UE  и может выполнять формирование луча для снижения помех для UE . Аналогично, сота  может посылать поток данных на UE  и может выполнять формирование луча для снижения помех для UE .
u
i
j
v
i
j
i
u
v
h
h
h
h
w
h
h
iu
ju
iv
jv
i
iu
iv
Фиг. 8 изображает разработку предкодирования на соту для второй схемы MU-MIMO, при этом каждая сота оснащена многочисленными (Т) передающими антеннами, и каждое UE оснащено единственной приемной антенной. UE  может получать вектор  канала для обслуживающей соты  и вектор  канала для необслуживающей соты . Аналогично, UE  может получать вектор  канала для необслуживающей соты  и вектор  канала для обслуживающей соты . Вектор  предкодирования для соты  может определяться на основе векторов  для  канала, так что передача данных может направляться на UE  и отводиться от UE .
i
В одной разработке вектор предкодирования для соты  может определяться на основе MMSE следующим образом:
Уравнение 11
i
SCIR для соты  может быть выражено как:
Уравнение 12
w
w
w
h
h
mmse,i
i
mmse,i
iu
iv
i
u
i
i
u
v
Использование  для  максимизирует SCIR передачи данных от соты  на UE .  может использоваться в качестве приемного фильтра сотой для максимизирования отношения сигнала к шуму и помехам (SCIR), если сота  должна принимать передачу данных от UE  по каналу  и создающую помехи передачу от UE  по каналу .
i
В другой разработке вектор предкодирования для соты  может определяться на основе форсирования нуля следующим образом:
первый столбец
Уравнение 13
i
где  представляет собой матрицу виртуального канала размера 2×2 для соты .
i
i
v
i
h
h
h
h
iu
iv
iu
iv
Как показано в уравнениях (11) и (13), вектор предкодирования для соты  может выводиться на основе векторов  для  канала, которые локализованы для соты . Таким образом, каждая сота может принимать свое решение независимо на уровне формирования луча/предкодирования. Как для MMSE, так и для форсирования нуля, если векторы  и  канала являются точными, тогда UE  может наблюдать малые помехи от соты .
u
i
j
v
i
j
H
H
H
H
iu
ju
iv
jv
Фиг. 9 изображает разработку предкодирования на соту для второй схемы MU-MIMO, при этом каждая сота оснащена многочисленными (Т) передающими антеннами, и каждое UE оснащено многочисленными (R) приемными антеннами. UE  может получать матрицу  канала для соты  и матрицу  канала для соты . Аналогично, UE  может получать матрицу  канала для соты  и матрицу  канала для соты .
i
u
m
m
h
h
iu,m
ju,m
Сота  может передавать М потоков данных на UE , где М≥1. Векторы  и  канала для -го потока данных, где ∈{1,…,M}, могут быть выражены как:
Уравнение 14
и
Уравнение 15
m
Вектор предкодирования для -го потока данных может определяться на основе MMSE следующим образом:
Уравнение 16
m
m
Вектор предкодирования для -го потока данных также может определяться на основе форсирования нуля. В данном случае матрица эквивалентного канала размера 2М×R может определяться как . Вектор предкодирования для -ого потока данных тогда может определяться следующим образом:
m-й столбец
Уравнение 17
i
u
i
j
v
j
i
j
u
v
W
W
W
W
i
i
j
j
Как показано на фиг. 9, сота  может передавать М потоков данных на UE  на основе матрицы  предкодирования для соты .  может определяться на основе форсирования нуля, MMSE и т.д. Аналогично, сота  может передавать М потоков данных на UE  на основе матрицы  предкодирования для соты .  также может определяться на основе форсирования нуля, MMSE и т.д. Соты  и  могут передавать такое же или другое количество потоков данных на UE  и , соответственно.
u
u
i
i
i
Количество потоков данных (М) для посылки на UE  может быть равно или меньше, чем количество приемных антенн на UE . М может выбираться так, что по меньшей мере одна размерность приема (или степень свободы) будет доступна для подавления остаточных помех между UE. Кроме того, сота  может посылать данные на более, чем одно UE, если общее количество UE, обслуживаемых сотой , равно или меньше количества передающих антенн (Т) в соте , предполагая один поток данных на UE.
Планирование может выполняться различным образом, если каждая сота оснащена многочисленными передающими антеннами. В одной разработке каждая сота может независимо планировать свои UE и может информировать соседние соты о запланированных UE. Каждая сота может исследовать UE (или потоки данных), подлежащие обслуживанию соседними сотами, и может выполнять формирование луча для своих UE на основе векторов канала от своих UE, а также векторов канала от UE в соседних сотах, чтобы уменьшить помехи для UE в соседних сотах.
В другой разработке планирование может выполняться по многочисленным сотам. В данной разработке планировщик может сначала выбирать UE (или поток данных) с самой высокой метрикой в многочисленных сотах. Затем планировщик может выбирать другое UE с высокой метрикой и малой корреляцией между его вектором канала и вектором канала выбранного UE. Планировщик может выбирать каждое последующее UE (или поток данных) аналогичным образом, пока не будут выбраны все UE (или потоки данных). Данная разработка может уменьшить потери мощности от предкодирования. Могут применяться некоторые ограничения, например, для ограничения одного UE на соту, для ограничения максимума L потока данных на UE и т.д. Одна или несколько сот могут отключаться, если имеются новые совместимые UE, которые могут рассматриваться как адаптивное фракционное повторное использование частот (FFR).
R
В третьей схеме MU-MIMO с многочисленными (Т) передающими антеннами на каждой соте векторы предкодирования для сот в одном и том же узле В могут выбираться совместно по этим сотам. В одной разработке может быть доступна для использования кодовая книга векторов предкодирования. Один вектор предкодирования может выбираться для каждой соты на основе одного или нескольких критериев выбора. В одной разработке критерий выбора для максимизирования суммарной скорости или среднего гармонического скоростей для UE может использоваться для выбора векторов предкодирования. Суммарная скорость  для набора UE может быть выражена как:
Уравнение 18
и
Уравнение 19
SINR
l
l
u
v
l
где  представляет собой отношение сигнала к помехам и шуму (SINR)UE  и ∈{,,…}.
В одной разработке набор UE может выбираться для передачи данных, например, на основе их метрик. Суммарная скорость тогда может вычисляться для разных наборов векторов предкодирования для сот для выбранного набора UE. Набор векторов предкодирования, который обеспечивает наибольшую суммарную скорость, может выбираться для использования. В другой разработке UE могут выбираться в последовательном порядке. Например, сначала может выбираться UE с самой высокой метрикой (например, наибольшим SINR). Вектор предкодирования для этого UE может определяться на основе форсирования нуля или MMSE для уменьшения помех, вызываемых для второго UE. Вектор предкодирования для второго UE может выбираться из кодовой книги, например, для максимизирования суммарной скорости. Планирование также может выполняться так, как описано выше для второй схемы MU-MIMO.
u
i
u
v
j
i
u
u
v
j
v
v
u
u
j
u
i
j
Для всех схем MU-MIMO, описанных выше, UE  может оснащаться многочисленными приемными антеннами и может применять приемный фильтр (например, доминирующий левый собственный вектор) для получения векторов эквивалентного канала для целей обратной связи. Сота  может получать векторы эквивалентного канала от UE , а также UE  в соте . Сота  может выводить вектор предкодирования для UE  на основе векторов эквивалентного канала от UE  и . Аналогично, сота  может выводить вектор предкодирования для UE  на основе векторов эквивалентного канала от UE  и . Если векторы эквивалентного канала являются точными, тогда UE  может наблюдать малые помехи от соты  после применения приемного фильтра. Однако фактический канал, наблюдаемый UE , может отличаться от эквивалентных каналов, предполагаемых сотами  и . Это расхождение может быть из-за различных факторов, таких как ошибки квантования, разновидности канала, ошибки оценки канала и т.д.
u
В одной разработке UE  может выводить приемный фильтр на основе MMSE следующим образом:
Уравнение 20
q
mmse,m
m
где  представляет собой приемный фильтр MMSE для потока  данных.
u
u
u
Приемный фильтр MMSE может обнулять остаточные помехи из-за несоответствия между фактическим каналом и эквивалентным каналом. Если только один поток данных посылается на UE , тогда R-1 приемных антенн на UE  могут использоваться для целей подавления помех. UE  может выполнять приемную фильтрацию посредством приемного фильтра MMSE следующим образом:
Уравнение 21
r
u
u
где  представляет собой вектор принятых символов, полученных при помощи R приемных антенн на UE , и
d
m
u,m
представляет собой обнаруженный символ для потока  данных.
II. Однопользовательская распределенная схема MIMO
Для SU-MIMO многочисленные соты могут взаимодействовать для посылки одного или нескольких потоков данных на данное UE. Эти соты могут посылать единственный поток данных на UE через большее количество передающих антенн для получения коэффициента усиления формирования луча. Эти соты также могут посылать более одного потока данных на UE для повышения рабочих характеристик передачи данных.
u
u
h
i
h
j
u
h
h
iu
ju
u
iu
ju
h
Фиг. 10 изображает разработку схемы SU-MIMO, при этом каждая сота оснащена единственной передающей антенной, и UE  оснащено единственной приемной антенной. UE  может получать коэффициент усиления  канала для соты  и коэффициент усиления  канала для соты . UE  может формировать вектор =[] виртуального канала.
u
i
j
u
i
j
i
w
u
j
w
u
u
u
j
u
w
h
u
u
i
j
В одной схеме SU-MIMO с единственной передающей антенной в каждой соте поток данных может посылаться на UE  с обеих передающих антенн на двух сотах  и . Вектор  предкодирования может выводиться для UE  на основе вектора  виртуального канала (например, ) и может включать в себя два весовых коэффициента для двух сот  и . Сота  может применять один весовой коэффициент  к потоку данных, посылаемому на UE , и сота  может применять другой весовой коэффициент  к этому же потоку данных, посылаемому на UE . Только один поток данных может посылаться на UE с двух сот, так как UE  оснащено одной приемной антенной. Сота  не обслуживает никакое UE по частотно-временным ресурсам, используемым для UE .
u
u
Если UE  оснащено многочисленными (R) приемными антеннами, тогда многочисленные потоки данных могут посылаться на UE  несколькими способами. В первой схеме SU-MIMO многочисленные потоки данных могут посылаться с предкодированием по многочисленным сотам. Во второй схеме SU-MIMO многочисленные потоки данных могут посылаться с предкодированием на соту.
u
u
i
j
u
u
u
i
j
i
u
i
j
u
j
u
u
h
h
iu
ju
Фиг. 11 изображает разработку второй схемы SU-MIMO, при этом каждая сота оснащена единственной передающей антенной, и UE  оснащено многочисленными (R) приемными антеннами. UE  может получать вектор  канала для соты  и вектор  канала для соты . UE  может определять SINR для каждой соты на основе вектора канала для этой соты. SINR для каждой соты может зависеть от приемного фильтра, используемого UE , которым может быть форсирование нуля, MMSE, MMSE с последовательным подавлением помех (SIC), обнаружение по критерию максимального правдоподобия (MLD), некоторые другие приемные фильтры. UE  может определять информацию индикатора качества канала (CQI) для каждой соты на основе SINR для этой соты и может посылать информацию CQI для сот  и . Сота  может посылать один поток данных на UE  со скоростью, определенной на основе информации CQI для соты . Сота  может посылать другой поток данных на UE  со скоростью, определенной на основе информации CQI для соты . UE  может выполнять приемную фильтрацию на основе форсирования нуля, MMSE, MMSE-SIC и т.д. для восстановления двух потоков данных, посылаемых двумя сотами на UE .
u
u
i
j
u
u
h
h
iu
ju
Фиг. 12 изображает разработку первой схемы SU-MIMO, при этом каждая сота оснащена единственной передающей антенной, и UE  оснащено многочисленными (R) приемными антеннами. UE  может получать вектор  канала для соты  и вектор  канала для соты . UE  может получать матрицу канала размера 2×R для двух сот как  и может совместно определять SINR для двух сот. UE  может определять информацию CQI для двух пространственных уровней на основе матрицы канала и может посылать информацию CQI в качестве обратной связи.
i
j
u
u
i
j
i
j
W
H
W
W
u
u
u
u
Два потока данных могут посылаться сотами  и  на UE  несколькими способами. В одной разработке, которая показана на фиг. 12, каждый поток данных может посылаться с обеих сот с предкодированием. Матрица  предкодирования размера 2×2 может выводиться для UE  на основе матрицы  канала, например, используя форсирование нуля, MMSE и т.д. Каждый поток данных может посылаться с двух передающих антенн на сотах  и  на основе одной строки , которая представляет собой вектор предкодирования для обеих передающих антенн на двух сотах  и . Каждая сота может выполнять предкодирование для двух потоков данных на основе вектора предкодирования, соответствующего одному столбцу .
В другой разработке, которая не показана на фиг. 12, каждый поток данных может посылаться двумя сотами с перестановкой антенн (и без предкодирования), чтобы увеличить пространственную симметрию между разными потоками данных.
u
u
i
j
u
u
u
u
u
H
H
iu
ju
Фиг. 13 изображают разработку первой схемы SU-MIMO, при этом каждая сота оснащена многочисленными (Т) передающими антеннами, и UE  оснащено многочисленными (R) приемными антеннами. UE  может получать матрицу  канала для соты  и матрицу  канала для соты . UE  может совместно рассматривать матрицы канала для двух сот и может определять SINR для М пространственных уровней, где М≥1. UE  может определять информацию CQI для М пространственных уровней на основе SINR и может посылать информацию CQI в качестве обратной связи. Общее количество передающих антенн на двух сотах может быть больше количества приемных антенн на UE . UE тогда может определять матрицы предкодирования для двух сот и может посылать матрицы предкодирования на соты. Две соты могут посылать М потоков данных на UE  в соответствии с информацией CQI и матрицами предкодирования.
u
u
u
Для второй схемы SU-MIMO, которая не показана на фиг. 13, каждая сота может посылать один или несколько потоков данных на UE  и может выполнять предкодирование для каждого потока данных, посылаемого на UE . Для обеих первой и второй схем SU-MIMO UE  может выполнять приемную фильтрацию на основе форсирования нуля, MMSE, MMSE-SIC и т.д. для восстановления потоков данных, посылаемых двумя сотами.
u
u
i
i
u
j
j
u
u
h
h
iu
ju
Для всех схем MIMO, описанных выше, UE  может получать оценки канала для многочисленных сот. Оценка канала для каждой соты может содержать коэффициент усиления канала, вектор канала, матрицу канала и т.д. В одной разработке UE  может отображать вектор  канала для соты  на вектор  канала в кодовой книге и может посылать  в качестве информации CDI для соты . Аналогично, UE  может отображать вектор  канала для соты  на вектор  канала в кодовой книге и может посылать  в качестве информации CDI для соты . В другой разработке UE  может определять один или несколько векторов предкодирования для одной или нескольких сот на основе оценок канала и может посылать вектор(ы) предкодирования в качестве обратной связи. Эта разработка может быть более применимой для схем SU-MIMO с многочисленными передающими антеннами на каждой соте, так как общее количество передающих антенн может быть больше, чем количество приемных антенн на UE .
u
u
u
u
u
u
u
Для всех схем MIMO, описанных выше, UE может оценивать SINR для каждого потока данных, посылаемого на UE . UE  может определять информацию CQI для всех М потоков данных, посылаемых на UE  на основе SINR для каждого потока данных. SINR и, следовательно, информация CQI могут определяться на основе конкретного приемного фильтра, используемого UE . Информация CQI может указывать SINR или скорость передачи данных для каждого потока данных и/или другую информацию. UE  может посылать информацию CQI на обслуживающую соту и/или взаимодействующую соту(ы). Обслуживающая сота и, возможно, взаимодействующая сота(ы) может посылать М потоков данных со скоростями передачи данных, выбранными в соответствии с информацией CQI для UE .
u
u
u
u
u
UE  может посылать информацию обратной связи (например, информацию CQI и CDI) для поддержки MU-MIMO или SU-MIMO. Для MU-MIMO UE  может посылать информацию CQI для обслуживающей соты и информацию CDI для обслуживающей соты и взаимодействующей соты (сот). Для SU-MIMO UE  может посылать информацию CQI и CDI для обслуживающей соты и взаимодействующей соты (сот), где информация CDI может представлять фазу, а не амплитуду. В одной разработке UE  может посылать информацию обратной связи на обслуживающую соту, которая может направлять информацию обратной связи для взаимодействующей соты (сот) по ретрансляционной линии связи на взаимодействующую соту(ы). В другой разработке UE  может посылать информацию обратной связи для каждой соты непосредственно на эту соту.
Методы, описанные в данном документе, могут использоваться для поддержки распределенной схемы MIMO с многочисленных сот в одном и том же узле В или разных узлах В, как описано выше. Методы также могут использоваться для поддержки распределенной схемы MIMO в распределенной антенной системе.
i
j
k
Фиг. 14 изображает распределенную антенную систему 1400. Узел В 1410 может включать в себя многочисленные (например, три) антенны 1412а, 1412b и 1412с, которые могут располагаться по разным местоположениям для увеличения покрытия. Антенна 1412а может обеспечивать покрытие связи для соты , антенна 1412b может обеспечивать покрытие связи для соты , и антенна 1412с может обеспечивать покрытие связи для соты . Антенны 1412а, 1412b и 1412с могут быть соединены с узлом В 1410 при помощи проводных или беспроводных ретрансляционных линий связи, которые показаны пунктирными линиями на фиг. 14. Схемы MU-MIMO и SU-MIMO, описанные выше, могут применяться в системе 1400 аналогичным образом.
Методы, описанные в данном документе, могут улучшить рабочие характеристики UE на краю соты. Выше были описаны различные схемы MU-MIMO и SU-MIMO и разные уровни взаимодействия между сотами. Некоторые схемы используют высокоуровневую координацию, где виртуальная сота может формироваться многочисленными физическими сотами и может передавать данные на многочисленные UE в физических сотах. Некоторые схемы используют низкоуровневую координацию, где каждая сота может передавать данные на свои UE, и улучшенные рабочие характеристики могут достигаться посредством выбора совместимых UE и/или посредством формирования луча в сторону от UE в соседних сотах.
Фиг. 15 изображает разработку способа 1500 для приема данных в системе беспроводной связи. Способ 1500 может выполняться посредством UE (как описано ниже) или посредством некоторого другого объекта. UE может определять оценки канала для многочисленных сот, которые могут работать в качестве виртуальной соты для передачи данных на UE (блок 1512). Многочисленные соты могут принадлежать единственной базовой станции или многочисленным базовым станциям. Многочисленные соты также могут ассоциироваться с многочисленными антеннами, распределенными по разным местоположениям, например, как показано на фиг. 14. UE может посылать оценки канала по меньшей мере одной из многочисленных сот, например, на обслуживающую соту (блок 1514). UE может принимать передачу данных, посылаемую многочисленными сотами на UE на основе оценок канала (блок 1516). UE может сообщать информацию CQI одной или нескольким сотам, и передача данных может посылаться, дополнительно основываясь на информации CQI.
В одной разработке передача данных может содержать по меньшей мере один поток данных, и каждый поток данных может посылаться многочисленными сотами на UE. В другой разработке передача данных может содержать многочисленные потоки данных, и каждый поток данных может посылаться одной сотой на UE.
В одной разработке для MU-MIMO передача данных может посылаться многочисленными сотами по ресурсам, которые могут использоваться для посылки другой передачи данных на другое UE. В другой разработке для SU-MIMO передача данных может посылаться многочисленными сотами по ресурсам, не используемым для посылки передач данных на другие UE.
В одной разработке передача данных может посылаться многочисленными сотами на основе, по меньшей мере, одного вектора предкодирования, определенного на основе оценок канала от UE. В другой разработке передача данных может содержать, по меньшей мере, один поток данных, и каждый поток данных может посылаться с предкодированием многочисленными сотами на основе вектора предкодирования для этого потока данных. В общем, поток данных может посылаться на UE с предкодированием по многочисленным сотам или с предкодированием одной сотой.
В одной разработке каждая из многочисленных сот может быть оснащена единственной передающей антенной, и UE может быть оснащено единственной приемной антенной, например, как показано на фиг. 4 и 10. Оценки канала могут содержать коэффициент усиления канала для каждой из многочисленных сот. В другой разработке каждая из многочисленных сот может быть оснащена единственной передающей антенной, и UE может быть оснащено многочисленными приемными антеннами, например, как показано на фиг. 5, 11 и 12. UE может определять вектор канала для каждой соты и может определять коэффициенту усиления канала для соты на основе вектора канала и приемного фильтра. В еще другой разработке каждая из многочисленных сот может быть оснащена многочисленными передающими антеннами, и UE может быть оснащено единственной приемной антенной, например, как показано на фиг. 6 и 8. Оценки канала могут содержать вектор канала для каждой соты. В еще другой разработке каждая из многочисленных сот может быть оснащена многочисленными передающими антеннами, и UE может быть оснащено многочисленными приемными антеннами, например, как показано на фиг. 7, 9 и 13. UE может определять матрицу канала для каждой соты и может определять вектор канала для соты на основе матрицы канала и приемного фильтра. Оценки канала для многочисленных сот также могут содержать другую информацию. Для всех разработок количество потоков данных, которые могут посылаться на UE, может ограничиваться количеством передающих антенн на многочисленных сотах и количеством приемных антенн на UE.
Фиг. 16 изображает разработку устройства 1600 для приема данных в системе беспроводной связи. Устройство 1600 включает в себя модуль 1612 для определения оценок канала для многочисленных сот посредством UE, модуль 1614 для посылки оценок канала с UE на по меньшей мере одну из многочисленных сот, и модуль 1616 для приема передачи данных, посылаемой многочисленными сотами на UE на основе оценок канала.
Фиг. 17 изображает разработку способа 1700 для посылки данных в системе беспроводной связи. Способ 1700 может выполняться базовой станцией или некоторым другим объектом. Оценки канала для многочисленных сот могут приниматься от по меньшей мере одного UE (блок 1712). Многочисленные соты могут работать в качестве виртуальной соты и могут принадлежать единственной базовой станции или многочисленным базовым станциям. По меньшей мере одна передача данных может посылаться с многочисленных сот на по меньшей мере одно UE, основываясь на оценках канала, причем каждая передача данных посылается многочисленными сотами на соответствующее UE (блок 1714).
В одной разработке передача данных для каждого UE может содержать по меньшей мере один поток данных, и каждый поток данных может посылаться многочисленными сотами на UE. В другой разработке передача данных для каждого UE может содержать многочисленные потоки данных, и каждый поток данных может посылаться одной сотой на UE.
В одной разработке для MU-MIMO по меньшей мере две передачи данных могут посылаться одновременно многочисленными сотами на по меньшей мере два UE по общим ресурсам. В другой разработке для SU-MIMO единственная передача данных может посылаться многочисленными сотами на единственное UE по ресурсам, не используемым для посылки передач данных на другие UE.
В одной разработке блока 1714, по меньшей мере, один вектор предкодирования может определяться на основе оценок канала, например, при помощи форсирования нуля или MMSE. Каждый вектор предкодирования может содержать весовой коэффициент для каждой передающей антенны на многочисленных сотах. Каждая передача данных может посылаться на основе соответствующего вектора предкодирования многочисленными сотами на соответствующее UE. В другой разработке блока 1714 каждая передача данных может содержать, по меньшей мере, один поток данных. Вектор предкодирования может определяться для каждого потока данных на основе оценок канала. Каждый поток данных может посылаться на основе вектора предкодирования для этого потока данных посредством многочисленных сот.
Фиг. 18 изображает разработку устройства 1800 для посылки данных в системе беспроводной связи. Устройство 1800 включает в себя модуль 1812 для приема оценок канала для многочисленных сот от по меньшей мере одного UE и модуль 1814 для посылки по меньшей мере одной передачи данных с многочисленных сот на по меньшей мере одно UE на основе оценок канала, причем каждая передача данных посылается многочисленными сотами на соответствующее UE.
Фиг. 19 изображает разработку способа 1900 для приема данных в системе беспроводной связи. Способ 1900 может выполняться первым UE (как описано ниже) или некоторым другим объектом. Первое UE может определять первую оценку канала для первой соты (блок 1912) и также может определять вторую оценку канала для второй соты (блок 1914). Первое UE может посылать первую и вторую оценки канала на по меньшей мере одну из первой и второй сот, например, на обслуживающую соту (блок 1916). Первое UE может принимать первую передачу данных, посылаемую первой сотой на первое UE, основываясь на первой оценке канала (блок 1918). Первое UE может принимать вторую передачу данных, посылаемую второй сотой на второе UE и отводимую от первого UE, основываясь на второй оценке канала (блок 1920). Первая и вторая передачи данных могут посылаться одновременно первой и второй сотами по одним и тем же ресурсам, например, по одному и тому же блоку ресурсов в системе долгосрочной эволюции (LTE).
Первая передача данных может посылаться первой сотой на основе первого вектора предкодирования, который может определяться на основе первой оценки канала от первого UE и третьей оценки канала от третьего UE, не обслуживаемого первой сотой. Первая передача данных может отводиться от третьего UE посредством первого вектора предкодирования, что может уменьшать помехи для третьего UE. Вторая передача данных может посылаться второй сотой на основе второго вектора предкодирования, который может определяться на основе второй оценки канала от UE
и четвертой оценки канала от второго UE. Второй вектор предкодирования может уменьшать помехи для первого UE.
В одной разработке каждая из первой и второй сот может быть оснащена многочисленными передающими антеннами, первое UE может быть оснащено единственной приемной антенной, и каждая из первой и второй оценки канала может содержать вектор канала. В другой разработке каждая из многочисленных сот может быть оснащена многочисленными передающими антеннами, и первое UE может быть оснащено многочисленными приемными антеннами. Первая оценка канала для первой соты может содержать первый вектор канала, определенный на основе первой матрицы канала для первой соты и приемного фильтра. Вторая оценка канала для второй соты может содержать второй вектор канала, определенный на основе второй матрицы канала для второй соты и этого же приемного фильтра. Приемный фильтр может определяться на основе собственного вектора первой матрицы канала для первой соты. Первая и вторая оценки канала также могут содержать другую информацию.
Первое UE может выводить второй приемный фильтр на основе первой и второй оценок канала, например, в соответствии с методом MMSE, как показано в уравнении (20). Первое UE может выполнять приемную фильтрацию для первой передачи данных на основе второго приемного фильтра.
Фиг. 20 изображает разработку устройства 2000 для приема данных в системе беспроводной связи. Устройство 2000 включает в себя модуль 2012 для определения первой оценки канала для первой соты первым UE, модуль 2014 для определения второй оценки канала для второй соты первым UE, модуль 2016 для посылки первой и второй оценок канала с первого UE на по меньшей мере одну из первой и второй сот, модуль 2018 для приема первой передачи данных, посылаемой первой сотой на первое UE, на основе первой оценки канала, и модуль 2020 для приема второй передачи данных, посылаемой второй сотой на второе UE и отводимой от первого UE, на основе второй оценки канала.
Фиг. 21 изображает разработку способа 2100 для посылки данных в системе беспроводной связи. Способ 2100 может выполняться базовой станцией или некоторым другим объектом. Первая оценка канала для соты может приниматься от первого UE (блок 2112). Вторая оценка канала для соты может приниматься от второго UE (блок 2114). Первое UE может выбираться на основе малой корреляции между первой и второй оценками канала. Вектор предкодирования может определяться на основе первой и второй оценок канала, например, при помощи методов форсирования нуля или MMSE (блок 2116). Передача данных может посылаться с соты на первое UE и отводиться от второго UE на основе вектора предкодирования (блок 2118).
Фиг. 22 изображает разработку устройства 2200 для посылки данных в системе беспроводной связи. Устройство 2200 включает в себя модуль 2212 для приема первой оценки канала для соты от первого UE, модуль 2214 для приема второй оценки канала для соты от второго UE, модуль 2216 для определения вектора предкодирования на основе первой и второй оценок канала, и модуль 2218 для посылки передачи данных с соты на первое UE и отведения от второго UE на основе вектора предкодирования.
Фиг. 23 изображает разработку способа 2300 для планирования UE в системе беспроводной связи. Способ 2300 может выполняться базовой станцией или некоторым другим объектом. По меньшей мере одно UE может выбираться из числа многочисленных UE в многочисленных сотах, которые могут работать в качестве виртуальной соты (блок 2312). По меньшей мере, одна передача данных может посылаться с многочисленных сот на, по меньшей мере, одно UE (блок 2314). В одной разработке блока 2312 первое UE в первой соте может выбираться, например, на основе, по меньшей мере, одной метрики. Второе UE во второй соте тогда может выбираться, например, на основе малой корреляции между оценками канала от первого и второго UE. В одной разработке выбора второго UE может определяться набор UE с оценками канала, имеющими малую корреляцию с оценкой канала от первого UE. UE с самой высокой метрикой среди набора UE может выбираться в качестве второго UE. Выбор UE в блоке 2312 может обусловливаться одним или несколькими ограничениями, такими как, по меньшей мере, одно UE выбирается из каждой соты, максимум L UE выбирается из любой одной соты, где L≥1, и т.д.
Фиг. 24 изображает разработку устройства 2400 для планирования UE. Устройство 2400 включает в себя модуль 2412 для выбора, по меньшей мере, одного UE из числа многочисленных UE в многочисленных сотах и модуль 2414 для посылки, по меньшей мере, одной передачи данных с многочисленных сот на, по меньшей мере, одно UE.
Модули на фиг. 16, 18, 20, 22 и 24 могут содержать процессоры, электронные устройства, аппаратные устройства, электронные компоненты, логические схемы, памяти, программные коды, аппаратно-программные коды и т.д., или любую их комбинацию.
Фиг. 25 изображает блок-схему разработки узла В 110 и UE 120, которыми могут быть один из узлов В и одно из UE на фиг. 1. Узел В 110 может быть оснащен Т антеннами 2534а-2534t, и UE 120 может быть оснащено R антеннами 2552a-2552r, где, в основном, Т≥1 и R≥1.
На узле В 110 процессор 2520 передачи может принимать данные для одного или нескольких UE от источника 2512 данных, обрабатывать (например, кодировать, перемежать и модулировать) данные для каждого UE, основываясь на одной или нескольких схемах модуляции и кодирования, выбранных для UE, и обеспечивать символы данных для всех UE. Процессор 2520 передачи также может принимать управляющую информацию от контроллера/процессора 2540, обрабатывать управляющую информацию и обеспечивать управляющие символы. Процессор 2520 передачи также может генерировать пилот-символы для опорного сигнала или пилот-сигнала. Процессор 2530 MIMO передачи (TX) может выполнять предкодирование/формирование луча по символам данных, управляющим символам и/или пилот-символам, если это применимо, и может предоставлять Т выходных потоков символов Т модуляторам (MOD) 2532a-2532t. Каждый модулятор 2532 может обрабатывать свой выходной поток символов (например, для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM) и т.д.) для получения выходного потока отсчетов. Каждый модулятор 2532 может дополнительно приводить в определенное состояние (например, преобразовывать в аналоговый вид, фильтровать, усиливать и преобразовывать с повышением частоты) свой выходной поток отсчетов и генерировать сигнал нисходящей линии связи. Т сигналов нисходящей линии связи от модуляторов 2532а-2532t могут передаваться при помощи антенн 2534a-2534t, соответственно.
На UE 120 антенны 2552a-2552r могут принимать сигналы нисходящей линии связи от узла В 110 и могут предоставлять принятые сигналы демодуляторам (DEMOD) 2554a-2554r, соответственно. Каждый демодулятор 2554 может приводить в определенное состояние (например, фильтровать, усиливать, преобразовывать с понижением частоты и оцифровывать) свой принимаемый сигнал для получения отсчетов и может дополнительно обрабатывать отсчеты (например, для OFDM и т.д.) для получения принятых символов. Каждый демодулятор 2554 может предоставлять принятые символы данных и управляющие символы детектору/эквалайзеру 2560 MIMO
и может предоставлять принятые пилот-символы процессору 2594 канала. Процессор 2594 канала может оценивать характеристику беспроводного канала от узла В 110 до UE 120 на основе принятых пилот-символов и может предоставлять оценку канала для каждой рассматриваемой соты. Детектор/эквалайзер 2560 MIMO может выполнять приемную фильтрацию (т.е. обнаружение/выравнивание MIMO) принятых символов данных и управляющих символов на основе оценок канала и может обеспечивать обнаруженные символы, которые представляют собой оценки переданных символов данных и управляющих символов. Процессор 2570 приема может обрабатывать (например, демодулировать, устранять перемежение и декодировать) обнаруженные символы, предоставлять декодированные данные приемнику 2572 данных и предоставлять декодированную управляющую информацию контроллеру/процессору 2590.
UE 120 может оценивать состояния каналов и генерировать информацию обратной связи, которая может содержать информацию CDI, информацию CQI и/или другую информацию для обслуживающей соты, взаимодействующей соты, необслуживающих сот и т.д. Информация обратной связи и/или данные от источника 2578 данных могут обрабатываться процессором 2580 передачи, предкодироваться процессором 2582 MIMO TX (если это применимо) и дополнительно обрабатываться модуляторами 2554a-2554r для генерирования R сигналов восходящей линии связи, которые могут передаваться антеннами 2552a-2552r. На узле В 110 сигналы восходящей линии связи от UE 120 могут приниматься антеннами 2534a-2534t, обрабатываться демодуляторами 2532a-2532t, пространственно обрабатываться детектором/эквалайзером 2536 MIMO и дополнительно обрабатываться процессором 2538 приема для восстановления информации обратной связи и данных, посылаемых UE 120. Декодированные данные могут предоставляться приемнику 2539 данных. Контроллер/процессор 2540 может управлять передачей данных на UE 120 на основе декодированной информации обратной связи.
Контроллеры/процессоры 2540 и 2590 могут управлять работой на узле В 110 и UE 120, соответственно. Процессор 2540 и/или другие процессоры и модули на узле В 110 могут выполнять или управлять способом 1700 на фиг. 17, способом 2100 на фиг. 21, способом 2300 на фиг. 23 и/или другими способами для методов, описанных в данном документе. Процессор 2590 и/или другие процессоры и модули на UE 120 могут выполнять или управлять способом 1500 на фиг. 15, способом 1900 на фиг. 19 и/или другими способами для методов, описанных в данном документе. Память 2542 и 2592 может хранить данные и программные коды для узла В 110 и UE 120, соответственно. Планировщик 2544 может выбирать UE 120 и/или другие UE для передачи данных по нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи на основе информации обратной связи (например, информации CDI и CQI), принимаемой от всех UE.
Специалист в данной области техники понимает, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любой из разнообразных различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и чипы, которые могут упоминаться в вышеупомянутом описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой их комбинацией.
Специалист в данной области техники дополнительно оценит по достоинству, что разнообразные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытием в данном документе, могут быть реализованы в виде электронных аппаратных средств, компьютерных программных средств или их комбинации. Чтобы ясно показать эту взаимозаменяемость аппаратных и программных средств, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше, в основном, на языке их функциональной возможности. Реализована ли такая функциональная возможность в виде аппаратных или программных средств зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, налагаемых на всю систему. Специалист в данной области может реализовать описанную функциональную возможность различными путями для каждого конкретного применения, но такие решения по реализации не должны интерпретироваться как вызывающие отступление от объема настоящего раскрытия.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытием в данном документе, могут быть реализованы или выполнены посредством процессора общего назначения, процессора цифровой обработки сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (специализированной ИС), программируемой вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинацию, предназначенной для выполнения функций, описанных в данном документе. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но, в альтернативе, процессором может быть любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров вместе с ядром DSP, или любой другой такой конфигурации.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытием в данном документе, могут воплощаться непосредственно аппаратными средствами, программным модулем, исполняемым процессором, или их комбинацией. Программный модуль может постоянно находиться в памяти оперативного запоминающего устройства (RAM), флэш-памяти, памяти постоянного запоминающего устройства (ROM), памяти стираемого программируемого ROM (EPROM), памяти электрически стираемого программируемого ROM (EEPROM), регистрах, на жестком диске, съемном диске, компакт-диске или запоминающем носителе любого другого вида, известном в технике. Примерная запоминающая среда связывается с процессором, так что процессор может считывать информацию с запоминающего носителя и записывать информацию на него. В альтернативе, запоминающая среда может быть выполнена интегрально с процессором. Процессор и запоминающий носитель могут постоянно находиться в специализированной ИС. Специализированная ИС может постоянно находиться в пользовательском терминале. В альтернативе, процессор и запоминающий носитель могут постоянно находиться в качестве дискретных компонентов в пользовательском терминале.
В одной или нескольких примерных разработках описанные функции могут быть реализованы аппаратными, программными, аппаратно-программными средствами или любой их комбинацией. Если они реализованы программными средствами, функции могут храниться или передаваться в виде одной или нескольких инструкций или кода на считываемом компьютером носителе. Считываемые компьютером носители включают в себя как запоминающий носитель компьютера, так и носитель передачи данных, включающий в себя любой носитель, который способствует пересылке компьютерной программы с одного места на другое. Запоминающие носители могут представлять собой любые доступные носители, к которым может обращаться компьютер общего назначения или специального назначения. В качестве примера, и не ограничения, такие считываемые компьютером носители могут содержать RAM, ROM, EEPROM, компакт-диск или другое запоминающее устройство на оптическом диске, запоминающее устройство на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, или любой другой носитель, который может использоваться для переноса или хранения требуемого средства программного кода в виде инструкций или структур данных, и к которой может обращаться компьютер общего назначения или специального назначения, или процессор общего назначения или специального назначения. Также, любое соединение правильно называется считываемым компьютером носителем. Например, если программные средства передаются с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника, используя коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витую пару, цифровую абонентскую линию (DSL) или беспроводные технологии, такие как инфракрасные, радиочастотные и микроволновые, тогда коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасные, радиочастотные и микроволновые, включаются в определение носителя. Диск (disk) и диск (disc), как используется в данном документе, включает в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, цифровой многофункциональный диск (DVD), дискету и диск Blu-ray (синелучевой диск), где диски (disk) обычно воспроизводят данные магнитным образом, тогда как диски (disc) воспроизводят данные оптическим образом при помощи лазеров. Комбинации вышеупомянутых также должны быть включены в объем считываемых компьютером сред.
Предыдущее описание раскрытия представлено для того, чтобы предоставить возможность любому специалисту в данной области техники выполнить или использовать настоящее раскрытие. Различные модификации раскрытия легко очевидны для специалиста в данной области техники, и обобщенные принципы, определенные в данном документе, могут быть применены к другим вариантам без отступления от сущности или объема раскрытия. Таким образом, раскрытие, как предполагается, не ограничивается примерами и разработками, описанными в данном документе, но должно соответствовать наибольшему объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, описанными в данном документе.