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无线通信系统中协调电子设备的系统和方法
    相关申请的交叉引用
     本发明要求 2009 年 4 月 28 日递交的发明名称为 “无线通信系统中协调电子设备 的系统和方法” 的第 61/173,404 号美国临时申请案和 2009 年 6 月 30 日递交的发明名称为 “基于效用的分组调度通信系统” 的第 61/222,000 号美国临时申请案的在先申请优先权， 该 在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。
     技术领域
     本发明大体涉及无线通信， 更具体地， 涉及一种在无线通信系统中协调电子设备 的系统和方法。 背景技术
     在长期演进 (Long Term Evolution， 简称 LTE) 的发展过程中， 经常讨论灵活定制 LTE， 以在具体环境下实现最佳性能。 此外， 在讨论高级 LTE(LTE-Advanced， 简称 LTE-A) 时， 许多建议提出使用不同小区的协调传输来管理干扰电平 ( 请参阅 Ericsson， R1-082469，“LTE-Advanced-Coordinated Multipoint transmission/reception” ， Warsaw， Poland， June 30-July 4， 2008)。众所周知， 改进频谱效率， 小区规模减小， 干扰随之增大。
     通常， 使用波束赋形的无线通信系统利用大量发射和 / 或接收天线以及信号处 理， 来生成固定或自适应发射 / 接收波束场型。波束场型可以定向， 与单向发射和 / 或接收 天线相比， 性能有所提高。使用波束场型得到的发射 / 接收增益要大于使用单向发射和 / 或接收天线的无线通信系统。
     照此而论， 波束赋形已发展为提高小区信号覆盖率和改进小区边缘频谱效率的 前景技术。然而， 波束赋形的一个主要缺点是所谓的闪光效应， 即干扰相邻小区的波束场 型中的变化， 导致用户设备 (user equipment， 简称 UE) 测量和报告与节点 B(NodeB， 简称 NB) 传输之间的信道质量发生变化。已提出协调波束赋形 / 切换， 作为此问题的一个可 能 的 解 决 方 案 ( 请 参 阅 C80216m-08_487， Alcatel_Lucent， “Grid-of-Beams(GoB)Based Downlink Multi-User MIMO” ， IEEE802.16m， May 2008 and NTT DoCoMo， “Proposals for LTE-Advanced technologies” ， R1-082575， Warsaw， Poland， June 30-July 4， 2008， 其以引 入的方式并入本文本中 )。
     需要有一种用于协调波束切换的系统和方法， 其中， 小区间的协调是有限制的， 并 且通常缓慢变化。例如， 集群中的每个 NB 可以通过其天线端口五 (5) 上的优选波束集进行 系统性地循环。这种循环模式可以缓慢变化， 并且可以是业务分配的函数， 其中， 分配只会 按秒级变化。这意味着当不同 NB 循环通过其波束时， 接收的低速 UE 的信扰噪比 (signal and interference to noise ratio， 简称 SINR) 必然会随之适时地波动。因此， 如果相对 于循环周期 UE 正在缓慢移动， 那么报告的 CQI 在以后某些已知时间内是有效的。 发明内容通过在无线通信系统中启用时频空间的协调波束切换中分配波束的一种系统和 方法的实施例， 大体可以解决或避免这些以及其他问题， 并且通常可体现技术优势。
     根据一个实施例， 提供一种利用控制器发送信息的方法。该方法包括， 根据一组 移动设备的传输来计算波束周期， 从一组移动设备接收资源特定信道质量指示符， 为一组 移动设备中的一个移动设备调度传输机会， 以及根据调度的传输机会向该移动设备发送信 息。移动设备由控制器提供服务， 并且调度基于波束周期和信道质量指示符。
     根据另一实施例， 提供一种利用控制器发送信息的方法。 该方法包括， 从由控制器 提供服务的一组移动设备中的移动设备接收反馈信息， 根据反馈信息计算波束周期， 计算 发送反馈信息的一组移动设备中的各移动设备的效用函数， 为一组移动设备中的一个移动 设备调度传输机会， 以及根据调度的传输机会向该移动设备发送信息。 调度基于波束周期、 反馈信息和效用函数。
     根据另一实施例， 提供一种利用控制器发送信息的方法。 该方法包括， 执行由控制 器提供服务的一组通信设备的信道发现， 根据信道发现结果计算波束周期， 从一组通信设 备接收资源特定信道质量指示符， 为一组通信设备中的一个通信设备调度传输机会， 以及 根据调度的传输机会向该通信设备发送信息。调度基于所选协调波束切换技术、 波束周期 和资源特定信道质量指示符。
     一个实施例的一个优点在于， 控制信令和参考信号开销会非常小。因此其对通信 系统总体性能的影响也非常小。
     一个实施例的另一优点在于， NB 应用受限的调度技术对于 UE 可以是无缝且无形 的。因此， UE 不需要修改其反馈行为或变更其反馈信息的性质。
     一个实施例的又一优点在于， 可以实现最大的多用户分集增益， 这会显著提高轻 负荷状态下的性能。
     上文大致概述了本发明的功能和技术优势， 以便更好地理解之后对实施例的详细 说明。下文将描述构成本发明的权利要求主题的实施例的其他功能和优点。本领域的技术 人员应当理解， 所公开的构思和具体实施例可以轻而易举地用作为执行本发明的相同目的 而修改或设计其他结构或进程的基础。本领域的技术人员还应理解， 这些等效结构不得背 离所附权利要求中阐明的本发明的精神和范围。 附图说明
     为了更全面地理解实施例及其优点， 现结合附图做出以下参考说明， 其中 ： 图 1a 是多重天线可能产生的天线波束示意图 ； 图 1b 是典型三扇区蜂窝通信系统的示意图 ； 图 2a 是无线通信系统中两个移动台的操作的示意图 ； 图 2b 是无线通信系统的示意图 ； 图 2c 是 NB 的示意图 ； 图 3 是 UE 报告的 CQI 的示意图 ； 图 4a 是 UE 报告的每个子带的 CQI 的示意图 ； 图 4b 是信号波束的子带分配的示意图 ； 图 4c 是干扰波束的子带分配的示意图 ；图 5 是 NB 与 NB 协调中的 UE 之间交换的消息的第一呼叫流程图 ；
     图 6 是 NB 与 NB 协调中的 UE 之间交换的消息的第二呼叫流程图 ；
     图 7 是 NB 与 NB 协调中的 UE 之间交换的消息的第三呼叫流程图 ；
     图 8 是用户吞吐量的 CDF 的数据图 ；
     图 9 是 UE/ 小区业务负荷为 [5， 10， 15， 20， 25， 30] 的情况下， 小区边缘相对于小区 平均性能的数据图 ；
     图 10 是若干波束的波束场型图 ；
     图 11a 是若干波束的主瓣图 ；
     图 11b 是 UE 报告的信道质量指示符 (channel quality indicator， 简称 CQI) 的 示意图 ；
     图 12 是表现为 correlation_factor 和 system_load 函数的 UE 代价值图 ；
     图 13 是向 UE 发送过程中的 NB 操作的流程图， 其中所述发送使用效用函数来调 度；
     图 14 是向 UE 发送过程中的 NB 操作的流程图， 其中所述发送使用协调波束切换模 式来调度， 其灵活度取决于运营商的选择和 / 或通信系统的状态。 具体实施方式 下文详细说明了实施例的形成和使用。但应当理解， 本发明提供许多适用发明构 思， 可以在广泛的具体情境中实施。所讨论的具体实施例仅起到以具体方式说明形成和使 用本发明的作用， 而非限制本发明的范围。
     图 1a 是多重天线可能产生的天线波束示意图。如图 1a 所示， 有四个与不同发射 天线对应的定向天线波束， 例如定向天线波束 105 和定向天线波束 110。图 1a 还显示了与 使用多重天线中的所有天线发射要发射的信号相对应的全向波束 115。 图 1b 是典型三扇区 蜂窝通信系统的示意图， 该系统的定向波束场型位于中心小区 130。
     图 2a 是两个相邻小区中的两个 MS 的操作的示意图。第一 MS“MS1” 205 可测量 来自第一 BS“BS1” 215 的传输， 第二 MS“MS2” 210 可测量来自第二 BS“BS2” 220 的传输， 以确定最佳 CQI， 并将之反馈给相应的 BS。BS 执行的传输可以涉及不同时间的不同天线波 束。随后， 会使用与 MS 报告给 BS 的最佳 CQI 对应的时隙执行发往 MS 的传输。
     图 2b 是无线通信系统 250 的示意图。 无线通信系统 250 包含多个 NB， 例如 NB 255、 NB 256 和 NB 257。每个 NB 负责向其服务的 UE， 如 UE 260、 UE 261、 UE 262 等， 分配网络资 源。例如， NB 可转发面向其服务 UE 的传输或为其服务的 UE 分配一些网络资源， 以保证该 UE 可以发送信息。
     无线通信系统 250 中的某些或全部 NB 可以在受限制的 / 分组的 PMI 调度模式下 运行。在受限制的 / 分组的 PMI 调度模式下运行的 NB 被称为位于所有 NB 的在用子集中， 因为并非所有 NB 都需要参与受限制的 / 分组的 PMI 调度模式。在受限制的 / 分组的 PMI 调度模式下运行的 NB 都可以发射导频。随后， 这些 NB 从其服务的 UE 接收优选 PMI。从 UE 接收的 PMI 可以与其他 NB 协调， 也可不与其协调， 以调度发往 UE 的传输。
     当并非无线通信系统 250 中的所有 NB 都在受限制的 / 分组的 PMI 调度模式下运 行时， 如果 NB 拥有没有在受限制的 / 分组的 PMI 调度模式下运行的相邻 NB( 例如， 相邻 NB
     在空间复用或发射分集模式下运行 )， 则 NB 的 UE 执行的 CQI 测量会受到 NB 发射导频时相 邻 NB 执行的时频相同的传输的影响。此外也会出现这样的情况， 那就是一部分可用带宽在 CBS 中运行。例如， 如果信道为资源块总数为 50 的 10MHz 信道， 那么一部分， 例如其中 30 个 资源块可能专用于 CBS， 剩下的资源块， 例如剩下的 20 个资源块可能专用于正常运行。
     虽然每个 NB 或每个小区会拥有具有不同周期的波束分组循环模式， 但仍有一个 对在受限制的 / 分组的 PMI 调度模式下运行的所有 NB 通用的全局波束分组循环模式周期。 与 NB 连接的控制器 265 可根据各个 NB 或小区的单一波束分组模式循环模式周期来指定全 局波束分组循环模式周期。 全局波束分组循环模式周期可以是所有单一波束分组模式循环 模式周期的最小倍数。例如， 如果有三个 NB 参与受限制的 / 分组的 PMI 调度模式， 它们的 波束分组循环模式周期分别是四 (4)、 四 (4) 和八 (8)， 那么全局波束分组循环模式周期可 以是八 (8)。或者， 全局波束分组循环模式周期也可以是 16、 24 等。
     图 2c 是 NB 275 的示意图。NB 275 可控制进出其服务 UE 的通信。NB 275 可以在 多个操作模式下运行， 包括受限制的 / 分组的 PMI 调度、 灵活协调等模式。 NB 275 包含处理 器 280， 用于运行应用和程序。处理器 280 还可执行与其他 NB 或 NB 的控制器的协调， 以确 定波束分组循环模式。下文会更详细地描述波束分组循环模式的确定。 NB 275 还可包含发射 / 接收电路 282， 用于处理要发送的信息 / 数据和接收的信 息 / 数据。例如， 发射 / 接收电路 282 可以针对信息 / 数据执行过滤、 放大、 错误检测、 错误 纠正、 编码、 解码等操作。信息数据可以通过天线 284 接收或发射。虽然图中显示的是单天 线， 但天线 284 可以是多重天线组成的天线阵列。
     NB 275 还包含调度器 286， 可用于调度至由 NB 275 使用波束组中波束提供服务的 UE 的信息 / 数据的传输。调度器 286 可以与相邻 NB 协调其波束组， 也可不与其协调。调度 器 286 可利用从 UE 接收的 PMI 来调度至 UE 的传输。虽然调度器 286 优选使用 UE 的优选 波束 ( 与 UE 发送的 PMI 对应的波束 )， 但调度器 286 还可将同一波束组中的替代波束用作 UE 的优选波束。例如， 如果更多 UE 报告其希望使用替代波束， 那么调度器 286 可以选择使 用替代波束。
     调度器 286 还可利用效用函数来选择要调度的 UE。效用函数可允许 NB275 从精 确协调切换到无协调以及切换到两者之间的不同协调等级， 以最大化网络利用率。调度器 286 可以使用效用函数来协助 UE 的选择， 并可以根据效用函数选择违反一条或多条协调规 则。例如， 调度器 286 可以违反报告的 PMI 或 UE 报告的 CQI， 或 NB 275 选择的波束周期模 式。此外， 调度器 286 还可以根据效用函数形成不同的组群或根据效用函数实施不同的代 价处罚。下文将详细论述效用函数公式 ( 基于业务负荷、 报告的 SINR 的方差、 UE 移动性、 UE 选择代价等因素 ) 和调度器 286 对效用函数的使用。
     调度器 286 和处理器 280 可以耦合到一起并与存储器 288 耦合。存储器 288 可用 于存储应用和程序， 以及调度数据， 例如从 NB 275 服务的 UE 收到的 PMI 报告。存储器 288 还可用于存储有关网络资源分配给哪些 UE 的信息， 以及波束分组循环信息， 例如波束分组 循环周期、 波束分组循环模式、 波束、 波束组、 码本等。
     小区协调可以有多种级别。在最高级别上， 中央调度器可以确知小区集群中所有 UE 的所有无线电状态， 并试图找到 UE 的全局最佳选择， 以在任何时间提供适时服务。这 一解决方案的缺点在于， 回传开销过大， 如果考虑到回传的基本时延， 则可能无法轻易实
     施。需要有更简单但效果稍差的解决方案， 以保证实施起来更加容易， 这样的解决方案已 经出现了。本文提出了比先前提出的解决方案更简单的解决方案 ( 请参阅 NTT DoCoMo， “Proposals for LTE-Advanced technologies” ， R1-082575， Warsaw， Poland， June 30-July 4， 2008， 其以引入的方式并入本文本中 )。模拟研究表明， 提出的该解决方案基本可以实现 最佳性能。
     提出的解决方案利用新波束赋形模式， 称为 “协调波束切换模式” 。在协调波束切 换中， 每个 NB 将根据基于其负荷和用户分布的预定模式确定自己的循环模式， 然后通过回 传， 将该循环模式告知集群中的其他 NB。不需要将这种循环模式告知 UE， 只需要告知其循 环模式的周期。协调波束切换模式意味着 ：
     - 天线端口 5 上的参考信号 (reference signal， 简称 RS) 或同等预编码 CQI 参考 信号总是打开。
     -UE 根据天线端口 5 或同等预编码 CQI 参考信号测量 CQI。
     - 集群中参与协调的 NB 允许并播送波束循环模式的周期。例如， 拥有八 (8) 个天 线的 NB 可以选择周期八 (8)， 拥有四 (4) 个天线的 NB 可以选择周期四 (4)。集群周期通过 集群控制器或通过报告的小区周期， 例如最大报告周期， 即八 (8) 的某函数来确定。 - 集群控制器根据报告的循环周期确定最佳循环周期， 并将这一周期分别反馈给 各 NB。 然后 NB 需要将其优选循环周期调整为集群控制器周期， 并将这一周期播送给小区中 的 UE。
     - 在另一实施例中， 周期通过技术标准确定或预先指定， 每个 NB 据此确定自己的 波束循环模式， 并且不需要播送该周期， 因为 UE 已经根据技术标准或预定值知晓该值。
     -UE 报告周期中测得最大 CQI 的子帧， 并为每个周期报告一个 CQI。或者， UE 定期 计算 CQI 的平均值， 并报告周期中测得最大 CQI 的子帧。例如， 周期内子帧 x 报告的 CQI 通 过取先前周期的子帧 x 的平均数得到。
     根据 LTE 技术标准， 天线端口五 (5) 配置为 UE 专用 RS， 其仅在物理下行共享信道 (physical downlink shared channel， 简称 PDSCH) 上发生数据传输时开启。提出的解决 方案拥有一种模式， 该模式下天线端口五 (5) 配置为小区专用 RS， 其在此模式期间永久开 启。实际上， 提出的解决方案有效地利用预编码 CQI 参考信号来建立 CQI 与特定预编码器 的关联。提出将天线端口五 (5) 用作公共 RS， 这样， 如果集群中的所有 NB 在一定数量子帧 的特定时间内循环通过一组预定波束， 其中 RS 和 PDSCH 使用相同的波束。这会导致 UE 产 生可预见的波束和干扰。假设 UE 随后将直接从天线端口五 (5) 上的小区专用 RS 测量 CQI， 那么该 CQI 与当前 UE 专用 RS 的情况可能非常明晰。
     鉴于天线端口五 (5) 将在相关衰落环境中首先激活， 预计有一些波束的 CQI 报告 将优于其他波束。 为了减少 CQI 反馈开销并避免反馈不良 CQI， 提出只在特定时间内反馈良 好 ( 或 N 最佳， 其中 N 的范围为 1 至波束循环周期 )CQI， 其将是小区集群内的固定 ( 或慢 变 ) 值。
     提出的解决方案的优点包括 ：
     -UE 不需要在干扰小区执行信道估计。
     -UE 不需要报告优选 PMI 和优选干扰 PMI。
     - 计算的 CQI 是完全干扰环境的函数， 不只基于最大干扰。
     -UE 不需要知晓集群中其他 NB 的配置。例如， 某些 NB 可能具有不同的天线数量 和不同的配置。某些 NB 甚至可能未参与协调， UE 不需要知晓这些。如果相邻 NB 具有不相 关的天线配置， 且未在协调波束切换模式下运行 ( 其可能执行空间复用或发射分集 )， 那么 CQI 将是天线端口 5RS 通常所在的 RE 中传输的数据的函数。
     为了有效实施协调波束切换系统， 可使用时频波束分配方法。 LTE 在下行链路中具 有 OFDMA 信号结构， 这意味着有可以开发的频域组件。假设当前 LTE 参考可以执行频域子 带调度 ( 除时域子帧调度外 )， 因此在子带级别上获得多用户分集增益， 则协调波束切换需 要实现同样的增益。
     此外， 如前所述， 必须强调选择可能的最短循环长度以减少调度时延的重要性。 在 OFDMA 情况下， 可以在时间和频率上循环， 能够更灵活地选择更长的循环长度 ( 时间更短 )， 其可更精确地反映每个波束负荷， 并可提供必要的干扰分集。
     此外， 特定波束需要安排在相应 UE 具有频域峰值的子带上。对于大型 UE 池， 这不 是至关重要的， 因为通常某 UE 将总是处于每个子带的峰值。然而， 在低负荷状态下， 则比较 重要。
     图 3 是 UE 报告的 CQI 的示意图。图 3 还显示了时域内子帧的调度。图中显示了 对于不同子帧， 多个 UE 报告的 CQI。例如， 对于子帧 305， UE1 报告的 CQI 为 10， UE2 报告的 CQI 为 3.5， UE3 报告的 CQI 为 3， UE4 报告的 CQI 为 20。如图所示， 各 UE 的最大 CQI 在阴影 框中以较小子方框突出显示， UE1、 UE2、 UE3 和 UE4 的最大 CQI 分别为 10、 5、 10 和 100。跨 度 310 和 315 突出显示了两个波束周期。请注意， 产生跨度 310 中各 UE 的最大 CQI 的子帧 也产生 315 中各 UE 的最大 CQI。干扰和信号子帧中的字符与特定波束对应， 相同字符表示 相同波束。
     利用协调波束切换， 可以通过向基于时域的调度增加基于频域的调度， 将图 3 所 示纯时域频域调度修改为基于时频域的调度。
     图 4a 是两个子帧周期 ( 显示为跨度 405 和跨度 410) 情况下， UE 报告的每个子带 的 CQI 的示意图。在各子帧周期内， 突出显示了所有 UE 的五个最高报告 CQI， 其中， 在跨度 405 中， 五个最高报告 CQI 用阴影方框突出显示， 在跨度 410 中， 五个最高报告 CQI 用交叉影 线方框突出显示。图 4b 和 4c 是各子帧内可用的子带的示意图， 其中， 图 4b 是信号波束的 子带分配示意图， 图 4c 是干扰波束的子带分配示意图。子带中的字符与特定波束对应， 相 同字符表示相同波束。例如， 图 4b 显示每个子帧有四个子带， 对于子帧 420， 子带 425 可以 分配给一个 UE， 子带 427 可以分配给另一 UE， 而子带 429 和 431 可以分配给又一 UE。
     协调波束切换系统的一个目标在于， 循环使用干扰模式， 因此是可预测的。 这意味 着一旦 NB 决定波束周期中使用的波束， 就不会轻易更改这一决策， 并需要长时间保持这种 波束周期 ( 以几秒为量级 )。做出不良波束选择的一个问题在于， UE 以后不会选择该不良 波束， 因此导致出现 “空波束” ， 其是波束周期的一部分， 但没有用户报告该时隙的 CQI， 从而 导致时隙的浪费。
     因此在波束选择过程中， 需要谨慎考虑。结果表明， 对于单频带的情况， 为了 使 UE 实现适当合理的速率， 选择特定波束的速率应与波束中的 UE 数量成比例 ( 请参阅 P.Hosein and C.Van Rensburg， “On the Performance of Downlink Beamforming with Synchronized Beam cycles(Invited Paper)” ， Proc.VTC 2009 Spring， Barcelona， April2009， 其以引入的方式并入本文本中 )。 例如， 如果有 10 个 UE， 其中九个位于波束一 (1) 中， 一个位于波束二 (2) 中， 那么波束一应该比波束二大九倍。
     对于多子带情况亦是如此， 唯一的不同之处在于选择波束的粒度增大， 因为在单 帧中， 每个子带可以分配不同波束。因此只要波束的分配与波束中的 UE 数量成比例， 就可 以保持交叉波束的合理性。
     选择波束后， 调度器会负责选择要在波束中服务的 UE， 因而可以保持同一波束中 的 UE 之间的合理性。因此， 通过保持交叉波束的合理性 ( 通过波束分配 ) 和内部波束的合 理性 ( 通过调度器 )， 进而保证了所有 UE 之间的合理性。
     小区协调可以有多种级别。例如， 中央调度器可以确知小区集群中所有 UE 的所有 无线电状态， 并试图找到 UE 的全局最佳选择， 以在任何时间提供适时服务。使用中央调度 器的缺点在于， 回传开销过大， 如果考虑到回传的基本时延， 则可能无法轻易实施。
     在以引入的方式并入本文本中的 2009 年 4 月 24 日递交的发明名称为 “在无线通 信系统中启用时频空间的协调波束切换中分配波束的系统和方法” 的第 61/172,622 号联合 让渡美国临时专利申请案中， 提出了一种更为简单的解决方案， 其增加了称为协调波束切 换模式的波束赋形模式。在协调波束切换模式中， 每个 NB 可以选择根据基于其负荷和用户 分布的预定模式确定自己的循环模式， 然后通过回传， 将该信息告知集群中的其他 NB。 不需 要将这种模式告知 UE， 只需要告知其周期。这种模式意味着 ： 1. 天线端口 5( 专用信道 ) 上的参考信号 (reference signal， 简称 RS) 总是打开， 实际上是预编码 CQI 参考信号。
     2.UE 根据预编码 CQI 参考信号 ( 天线端口 5) 测量 CQI。
     3. 集群中参与协调的 NB 允许并播送波束循环模式的周期。 例如， 拥有 8 个天线的 NB 可以选择周期 8， 拥有 4 个天线的 NB 可以选择周期 4。集群周期通过集群控制器或通过 报告的小区周期， 例如最大报告周期， 即 8 的某函数来确定。
     4. 集群控制器根据报告的循环周期确定最佳循环周期， 并将这一周期分别反馈给 各 NB。 然后 NB 需要将其优选循环周期调整为集群控制器周期， 并将这一周期播送给小区中 的 UE。
     5. 或者， 周期通过标准确定， 每个 NB 据此确定自己的波束循环模式， 并且不需要 播送该周期， 因为 UE 已经根据标准知晓该值。
     6.UE 报告周期中测得最大 CQI 的子帧， 并为每个周期报告一个 CQI。
     根据 LTE 技术标准， 天线端口 5 配置为 UE 专用 RS， 其仅在物理下行共享信道 (physical downlink shared channel， 简称 PDSCH) 上发生数据传输时开启。上述解决方 案拥有一种模式， 该模式下天线端口 5 配置为小区专用 RS， 其在此模式期间永久开启。 提出 将天线端口 5 用作公共 RS， 这样， 如果集群中的所有 NB 在一定数量子帧的特定时间内循环 通过一组预定波束， 其中 RS 和 PDSCH 使用相同的波束。这会导致 UE 产生可预见的波束和 干扰。假设 UE 随后将直接从天线端口 5 上的小区专用 RS 测量 CQI， 那么该 CQI 与当前 UE 专用 RS 的情况可能非常明晰。
     鉴于天线端口 5 将在相关衰落环境中首先激活， 预计有一些波束的 CQI 报告将优 于其他波束。为了减少 CQI 反馈开销并避免反馈不良 CQI， 提出只在特定时间内反馈良好 ( 或最佳 )CQI， 其将是小区集群内的固定 ( 或慢变 ) 值。
     上述解决方案的优点包括 ：
     -UE 不需要在干扰小区执行信道估计。
     -UE 不需要报告优选 PMI 和优选干扰 PMI。
     - 计算的 CQI 是完全干扰环境的函数， 不只基于最大干扰。
     -UE 不需要知晓集群中其他 NB 的配置。例如， 某些 NB 可能具有不同的天线数量 和不同的配置。某些 NB 甚至可能未参与协调， UE 不需要知晓这些。如果相邻 NB 具有不相 关的天线配置， 且未在协调波束切换模式下运行 ( 其可能执行空间复用或发射分集 )， 那么 CQI 将是天线端口 5RS 通常所在的 RE 中传输的数据的函数。
     根 据 第 一 实 施 例， 波 达 方 向 (direction of arrival， 简 称 DOA) 上 行 链 路 (uplink， 简称 UL) 信息用于 NB 协调。UE 没有信息， 且调度器在具有最小多用户分集增益 (multi-user diversity gain， 简称 MUDG) 和最小波束赋形增益的受限模式下运行。 没有预 编码 RS。 从 UE 的角度而言， 其没有协调且处于当前波束赋形模式， 其中的 UE 在当前 CQI “模 式 7” ( 单天线端口， 端口 5) 下运行， 其中， UE 只看到一个 RS 并根据该单一 RS 报告 CQI， NB 通过预计波束赋形增益调整报告的 CQI。NB 根据上行链路测量值 ( 基于 DOA 类型测量值 ) 为 UE 选择波束， 并将下行链路上的该波束应用到物理下行共享信道 (physical downlink shared channel， 简称 PDSCH)、 业务信道以及解调 RS( 端口 5)。这一实施例需要执行上行 链路 / 下行链路天线校准操作。 UE 可以根据天线端口 0 测量和报告 SINR( 这也将捕获波束赋形干扰信息以及频率 选择性信道信息 )。然后 NB 可以通过天线增益依比例决定报告的 CQI， 以按照当前波束赋 形模式下的方式获取波束赋形 CQI。 另外， 如果 NB 知晓其何时计划调度特定波束， 则所需要 的是 UE 报告与特定时频时隙相对应的 CQI( 尤其是循环发生在时间和频率上 )。
     需要确保 UE 不会随意计算测得的 CQI 的平均值， 但不计算整体平均值 ( 将求平均 值的操作留给 NB) 或只计算由波束周期分隔的相同时频时隙的 CQI 的平均值。因此， 测得 的 CQI 与特定时频时隙相关 ( 通常被称为资源特定 CQI)。
     此方法的一个优点在于， 控制信令和 RS 开销非常小。此外， 大多数协调已经可以 在当前 R8LTE 技术规范内实现。
     图 5 是上述无线通信系统中 NB 与 NB 协调中的 UE 之间交换的消息的第一呼叫流 程图。NB 协调开始于 UE 发送 UL 探测信号 ( 传输 505)。然后 NB 检测来自 UE 的探测信号。 NB 的操作可能有所不同， 具体取决于无线通信系统的传输模式。例如， 如果使用频分双工 (frequency division duplex， 简称 FDD)， 则 NB 提取 DOA UL 信息， 如果使用时分双工 (time division duplex， 简称 TDD)， 则 NB 测量 UL 信道。此外， NB 将 DOA UL 信息或信道信息量化 为少量波束 ( 块 507)。然后 NB 发送天线端口 0( 单天线 ) 上的单一公共 RS( 传输 509)。
     UE 会测量天线端口 0 上的 CQI( 块 511)， 同时 NB 根据量化的波束信息决定波束周 期 ( 块 513)。UE 还向 NB 报告天线端口 0 的 CQI( 传输 515)。NB 利用 CQI 和波束周期， 调 度每个资源块 (resource block， 简称 RB) 的 UE。此外， NB 根据预期波束赋形增益调整 UE 报告的 CQI， 以确定 MCS 级别 ( 块 517)。
     然后 NB 发送调度许可， 指出 MCS 和调度 RB( 传输 519)。此外， NB 发送天线端口 5 上的解调 RS 以及天线端口 5 上的数据 ( 传输 521 和 523)。UE 估测天线端口 5 的信道 ( 块 525) 并解码数据 ( 块 527)。根据数据解码结果， UE 可以向 NB 反馈 ACK 或 NAK( 传输 529)。
     如果 NB 从 UE 收到 ACK， 则其会调度新的传输。然而， 如果 NB 收到 NAK， 则其会在下一波束 周期内进行重传 ( 块 531)。
     表 1 以列表形式描述图 5 所示的消息交换。
     表1： 第一实施例的 NB 时间线 ( 每一行为一个子帧 ) 和 UE 操作， 该实施例具有相 关信令。
     根据第二实施例， 协调波束切换可以实施为调度器， 该调度器在受限模式下运行， 具有最小 MUDG 和最大 PMI 增益。UE 不知晓协调并且只是像往常一样报告最佳 PMI 和匹配 CQI， 且 CBS 通过在调度器上施加限制来实现。同样需要确保 UE 不会随意计算测得的 CQI 的平均值， 但不计算整体平均值 ( 将求平均值的操作留给 NB) 或只计算由波束周期分隔的 相同时频时隙的 CQI 的平均值。因此， 测得的 CQI 与特定时频时隙相关 ( 通常被称为资源 特定 CQI)。
     在此实施例中， 优选地 ( 但不限于 )， UE 在秩 1PMI 模式下运行， 其中， 它只以慢速 方式反馈优选 PMI。优选采用慢速反馈， 是因为波束周期变化缓慢。慢速 PMI 反馈还可以防 止因 UE 在两个不同相邻波束间来回变化而扰乱波束调度器， 其会被触发以用来更新波束 循环模式。UE 会进一步反馈与报告的 PMI 对应的 CQI 的最佳子带或多个子带。
     所 有 协 调 都 将 发 生 在 调 度 器 中。NB 调 度 器 将 考 虑 只 调 度 位 于 当 前 资 源 块 (Resource Block， 简称 RB) 中的那些 UE， 这些 UE 报告的 PMI 与波束调度器的当前波束指数 匹配， 并且只有这些 UE 报告当前 RB 的 CQI。
     该实施例的一个优点在于， 此方法的控制信令非常小。 此外， 大多数协调已经可以 在当前 R8LTE 技术规范内实现。另一优点在于， 在拥有轻负荷性能增益的当前 UE 反馈机制 下， NB 应用受限的分组调度技术对于 UE 可以是无缝且无形的。
     图 6 是无线通信系统中 NB 与 NB 协调中的 UE 之间交换的消息的第二呼叫流程图。 NB 协调开始于 NB 发送所有天线端口上的公共 RS( 传输 605)。UE 可使用公共 RS 来估算 DL 信道和选择最佳码本输入矢量 (PMI)， 以匹配 DL 信道 ( 块 607)。UE 在长时间间隔内向 NB 发送最佳 PMI( 或若干顶层 PMI)( 传输 609)。
     NB 会生成来自 UE 的 PMI 的统计信息， 例如直方图。此外， NB 会根据生成的统计信 息和分配的波束周期来确定波束循环周期 ( 块 611)。UE 还会测量天线端口 0 上的 CQI( 块 613)。UE 在短时间间隔内向 NB 发送 CQI( 传输 615)。
     NB 利用报告的 CQI、 PMI、 统计信息和波束周期， 调度 RB 的 UE( 块 617)， 并发送调 度许可， 指出 MCS 和调度 RB 以及数据 ( 传输 619)。UE 解码数据传输 ( 块 621)。根据数据 解码结果， UE 可以向 NB 反馈 ACK 或 NAK( 传输 623)。如果 NB 从 UE 收到 ACK， 则其会调度 新的传输。然而， 如果 NB 收到 NAK， 则其会在下一波束周期内进行重传 ( 块 625)。
     表 2 以列表形式描述图 6 所示的消息交换。
     表2： 第二实施例的 NB 时间线 ( 每一行为一个子帧 ) 和 UE 操作， 该实施例具有相 关信令。
     根据第三实施例， UE 知晓循环模式。此实施例拥有最大 MUDG 和最小 PMI 增益。在 此实施例中， 当针对给定 RB 应用了给定波束时， UE 将根据测得的 SINR 了解到波束循环模 式并向 RB 报告 CQI。循环模式可以用信号发送给 UE， 或者， UE 可以根据波束赋形导频直接 测量 CQI。
     NB 将采用无限制的方式运行， 因为所有报告已考虑正确的波束， 导致所有 UE 报告 的所有 CQI 可以在任何时间调度。因而可以获得最大多用户分集增益。
     此方法的一个优点在于， 可以实现最大多用户分集增益， 这对轻负荷小区的有利 影响较大。另一优点在于， UE 不需要报告 PMI。
     图 7 是无线通信系统中 NB 与 NB 协调中的 UE 之间交换的消息的第三呼叫流程图。 NB 协调开始于 NB 发送所有天线端口上的公共 RS( 传输 705)。UE 可使用公共 RS 来估算 DL 信道和选择最佳码本输入矢量 (PMI)， 以匹配 DL 信道 ( 块 707)。UE 在长时间间隔内向 NB 发送最佳 PMI( 或若干顶层 PMI)( 传输 709)。
     NB 会生成来自 UE 的 PMI 的统计信息， 例如直方图。此外， NB 会根据生成的统计信 息和分配的波束周期来确定波束循环周期 ( 块 711)。然后 NB 会向所有 UE 播送波束周期 ( 块 713)。UE 根据播送的波束周期计算每个 RB 的 CQI， 限制条件是， UE 无法计算小于一个 循环周期内的平均 CQI( 块 715)。
     UE 在短时间间隔内报告 CQI( 传输 717)。NB 仅根据报告的 CQI 调度每个 RB 的 UE( 块 719)， 并发送调度许可， 指出 MCS 和调度 RB( 传输 721)。UE 根据公共 RS 估算 DL 信 道， 并根据波束周期应用波束加权 ( 块 723)。
     NB 发送调度 RB 上的数据 ( 传输 725)。UE 解码数据传输 ( 块 727)。根据数据解 码结果， UE 可以向 NB 反馈 ACK 或 NAK( 传输 729)。如果 NB 从 UE 收到 ACK， 则其会调度新 的传输。然而， 如果 NB 收到 NAK， 则其会在下一波束周期内进行重传 ( 块 731)。
     表 3 以列表形式描述图 7 所示的消息交换。
     表3： 第三实施例的 NB 时间线 ( 每一行为一个子帧 ) 和 UE 操作， 该实施例具有相关信令。
     提供了对第二和第三实施例的性能评估， 其使用的是每个子带调度器和 10UE/ 扇 区。未提供第一实施例的结果， 因为理想情况下， 其可以实现与第三实施例相同的性能。因 此每个子带的调度不依赖于之前的子带。表 4 总结了系统模拟设置。
     表4： 系统模拟设置。
     19CN 102484509 A
     数量 (Tx， Rx) 天线隔离度 ( 波长 ) 信道模型 调度器 每个小区的用户数 控制开销 HARQ 接收机处理 FFT 尺寸， 带宽 STS 距离 系统链接 阴影衰落 隔离 NB Tx 功率 秩自适应 UE 速度 子带大小 / 调度单位
     说明书(4， 2) (0.5， 0.5) SCM( 市区宏小区， 8 度角传播 ) 比例公平调度 10 无 无 MRC 1024， 10MHz 500m 有效 SNR/ 交互信息 8dB 20dB 40W 无 - 仅秩 1 传输 3km/h 2 个 RB ＝ 24 个音调16/24 页相对于第二和第三实施例， 其采用非协调波束赋形方法执行了进一步的评估。图 8 显示了用户吞吐量结果的 CDF。注意， 全部情况的所有波束来自同一码本。图例为 ：
     ·LTE 参考 ： 这是非协调波束赋形参考。UE 反馈所有子带的所有 CQI， 时延为 2ms。
     ·第二实施例 ：
     -PMI CQI( 所有 ) ： 精确协调的波束赋形， 其中， NB 需要遵从波束循环模式。UE 反 馈所有子带的所有 CQI， 时延为 2ms。
     -PMI CQI( 群组 ) ： 灵活协调的波束赋形， 其中， NB 在一定程度上可以灵活交换多 用户分集增益与闪光效应， 如 [13] 中所述。UE 反馈所有子带的所有 CQI， 时延为 2ms。
     ·第三实施例 ：
     - 循环 CQI( 所有 CQI) ： 协调波束赋形 ： UE 反馈所有子带的所有 CQI， 时延为 2ms。 注意最佳整体性能。- 循环 CQI( 最佳 CQI) ： 协调波束赋形， UE 只反馈最佳波束子带的 CQI， 时延为 2ms。
     在不同业务负荷下使用协调技术时， 针对性能进行额外的性能评估。在这些评估 中， 同样也实施之前所述的协调 eNB 集群。在这些模拟设置中， 参考 LTE 计算报告的 CQI 的 平均值， 以限制误包率。实际上， 如果未计算 CQI 平均值， 在高负荷下增强的闪光效应会导 致性能随着负荷的增大而降低。协调技术不需要计算 CQI 的平均值， 因为闪光效应已被控 制。 此处包含了一个附加协调方式， 其中， eNB 需要选择精确协调 ( 方法 2) 或第 61/144,370 号联合让渡美国临时专利申请案所述的更灵活的协调。从图 9 所示的模拟结果可以清楚地 看到， 使用协调 eNB 时， 小区边缘 UE 吞吐量和小区平均吞吐量均得以改进。正如所预计的， 精确协调在高负荷下具有最大增益， 但负荷变小时， 增益减小。此外， 灵活协调技术实现了 闪光效应和多用户分集增益间的平衡。 因此， 此时灵活协调在低负荷下提供良好增益， 在高 负荷下增益变小。
     之前所述的对 UE 透明的波束赋形方法提出了一些小的限制， 即波束周期和从专 用 RS 测量 CQI。然而， 可以背离这种全盲方法， 引入一种更积极有效的协调和可能波束的 UE 知识。虽然可以使用其他任何适用码本， 但可能的波束可以限制为 LTE 码本中的码本输 入矢量。
     波束切换适用于负荷较高的小区， 因为总有 UE 可以从频带中受限的波束数量中 获得最大益处。同时其还完全消除了闪光效应， 因此使 CQI 最可靠。然而， 波束切换不利于 轻负荷小区， 因为其限制条件较多。在轻负荷小区中， 想要完美地执行 PMI 报告， 尤其是在 大码本条件下执行， 是比较困难的。
     在 PMI 报告方法中， 在每个调度瞬间， 每个 UE 有机会在其最佳 PMI 上调度。另一 方面， 在波束赋形中， 多个波束和少量用户产生了空波束问题， 其中， 波束可能被调度， 但干 扰状况导致没有用户报告该波束的 CQI。空波束的调度意味着波束时隙被浪费。如果只使 用高负荷波束， 可能会损耗容量， 因为 UE 此时在次优波束上调度。如果波束数量减少， 同样 的原因可能导致产生固定损耗。如果只有一个 UE 选择一个波束， 那么该 UE 开始以轮询方 式调度， 这意味着该时隙的多用户分集增益丧失。
     灵活协调基于 PMI 反馈， 因此位于码本上。例如， 码本中的预编码器可能被分为多 个组， 例如三个组。 第一组可以是与指向小区中心位置的波束对应的预编码器， 第二组可以 是与指向小区左侧位置的波束对应的预编码器， 第三组可以是与指向小区右侧位置的波束 对应的预编码器。当组在 NB 之间同步， 而非在群组中的 PMI 间同步时， 便出现协调。协调 会引入受控的闪光效应， 其优点是提高了灵活性， 其中， UE 可以属于一个组而非一个特定波 束。灵活协调基于 CBS， 但其优点在于， CBS 和 PMI 反馈来源于需要提供比 NB 间的简单婪演 独立优化更多的协调。
     图 10 显示了若干波束的波束场型图 1000。图 1000 显示了 LTE 中使用的码本的波 束的波束场型。码本包含八个波束， 分别为波束 “N1” 1005、 波束 “N2” 1007、 波束 “N3” 1009、 波束 “N4” 1011、 波束 “N5” 1013、 波束 “N6” 1015、 波束 “N7” 1017 和波束 “N8” 1019。图 10 所示的这八个波束可分为三个波束组， 每个波束组覆盖一个 120 度扇区的一个 40 度角部 分。第一波束组 1025 称为中心组， 跨度为 -20 度至 +20 度并包含波束 “N1” 1005、 “N5” 1013 和 “N8” 1019。第二波束组 1027 称为左侧组， 跨度为 -60 度至 -20 度并包含波束 “N4” 1011 和 “N7” 1017， 第三波束组 1029 称为右侧组， 跨度为 +20 度至 +60 度并包含波束 “N2” 1007和 “N6” 1015。波束 “N3” 1009 可以是全向波束， 并且可不用于受限制的 / 分组的 PMI 调度。 因此， 波束 “N3” 1009 可以不属于这三个波束组中的任何一个。
     与波束切换相比， 受限制的 / 分组的 PMI 调度可使用更多的波束， 每个波束可能覆 盖扇区的更小部分。此外， 可以根据扇区覆盖区域， 将波束划分为波束组。单一波束组中的 波束可以相互交换， 其不会导致显著性能损失， 也不会明显增大干扰。
     虽然图 10 所示的通信系统的码本具有分成三个波束组的八个波束， 但是实现实 施例的码本可以具有分成任何个波束组的任何数量的波束 ( 每个波束组至少包含一个波 束 )。 通常会选择多个分组， 以保证每个波束组有两个或多个波束。 如果每个波束组有一个 波束， 那么受限制的 / 分组的 PMI 调度可能变为波束切换。因此， 不应将所述具有分成三个 波束组的八个波束的码本视为对实施例的精神或范围的限制。
     图 11a 是若干波束的主瓣图 1140。 如图 11a 所示， 九个波束被分为三个波束组 ( 中 心组 1145、 左侧组 1147 和右侧组 1149)， 每个波束组有三个波束。虽然图中所示的波束组 大致跨越扇区的相等部分， 但划分的波束组也可以分别跨越扇区的不同部分。 例如， 在替代 波束分组中， 中心波束组的跨度可以大于左侧波束组或右侧波束组。
     图 11b 是 UE 报告的信道质量指示符 (channel quality indicator， 简称 CQI) 的 示意图。图 11b 还显示了时域内子帧的调度。图中显示了对于不同子帧， 多个 UE 报告的 CQI。例如， 对于子帧 1155， UE1 报告的 CQI 为 10， UE2 报告的 CQI 为 3.5， UE3 报告的 CQI 为 3， UE4 报告的 CQI 为 20。如图所示， 各 UE 的最大 CQI 在阴影框中以较小子方框突出显示， UE1、 UE2、 UE3 和 UE4 的最大 CQI 分别为 10、 5、 10 和 100。跨度 1160 和 1165 分别突出显示 了两个波束分组循环。
     跨度 1160 中产生各 UE 的最大 CQI 的子帧在跨度 1165 中可能不产生各 UE 的相同 最大 CQI。例如， 在跨度 1160 中， UE1 报告的最大 CQI 为 10， 但在跨度 1165 中， UE 报告的最 大 CQI 为 11。最大 CQI 之所以不同， 可能是因为 NB 在波束组中发射不同的波束。虽然不同 跨度间的最大 CQI 值可能不同， 但跨度之间与最大 CQI 对应的子帧保持不变。
     将图 11b 与图 3 相比较， 后者使用四个波束， 前者使用九个波束。 此外， 所述九个波 束被分为三个波束组， 服务 NB 循环通过以下组 ： 左、 右、 右、 右， 而干扰 NB 循环通过以下组 ： 中心、 左、 右、 右。注意在调度期间， 虽然干扰波束仍位于同一组别中， 但 CQI 仍可能发生微 小变化， 这是因为干扰波束可能发生变化。然而， 可用的波束数量增加， 导致每个 UE 的 SNR 增大， 同时又不会增大时延。并且， 由于 PMI 是从公共 RS 计算得出的， 因此信道估计会更加 精准， UE 从较大码本选择最佳 PMI 时的自由度更高。
     以上论述了两种协调技术， 分别为固定协调技术和灵活协调技术。 然而， 由于这两 种技术都可以在 NB 的调度器中实施， 因此可以在这两种技术之间动态地切换。
     在精确协调技术中会出现一定的闪光效应， 这意味着积极链路适应性可能相对较 低。由于 MUDG 更大， 精确协调技术比轻负荷下的适度固定协调的性能更高。
     采用无协调技术， 闪光效应最强。采用无协调技术， 积极链路适应性可能最小。在 轻负荷状态下， 相邻小区的闪光效应通常是很容易预见的， 因此问题不大。 无协调技术在低 负荷下呈现的性能最佳， 因为 MUDG 最大。
     因此， 可以更改灵活协调技术中的分组方案， 以适应所提及的三种情况。 再次考虑 图 10 所示的八个波束。注意此时组 [] 的概念用作调度器的限制。因此， 调度器可以只考虑组 [PMIUE] 满足一定条件的 UE， 例如组 [PMI[UE]] ＝ PMIB， 其中 PMIB 是该 RB 的波束调度 器选择的 PMI。根据协调的精确性， 可以选择多个不同组别。
     精确协调 ：
     - 八个不同组别， 因此分组＝ [1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8]， 以致
     - 组 [PMIUE] ＝ PMI， 这意味着调度器需要选择将同样的 PMI 选作标准指定的 PMI 的 UE。
     无协调 ：
     - 仅一个组别， 因此分组＝ [1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 1]， 以致
     - 组 [PMIUE] ＝ 1， 因此调度器无协调， 因为一直满足标准。
     灵活协调 ：
     - 三个组别， 分别为左侧、 中心和右侧组， 因此
     - 分组＝ [1， 2， 3， 3， 1， 2， 3， 1]， 如图 10 所示。此时， 组 [PMIUE] 可以呈现三个值， 并 且任何组都可以包含两至三个相邻波束。
     也可以形成其他分组， 例如只有两个分组， 其覆盖左侧的所有波束， 包括中心波 束， 另一组包含右侧的所有波束。 可以形成动态分组。 如果码本的波束指数的向量顺序为 B ＝ [b1..bN]， 其中 b1 是 最左侧的波束， bN 是最右侧的波束。则可以形成分组＝ floor(B/k)， 其中 k 是基于业务负 荷和平均干扰波动的效用函数。
     在另一实施例中， 可以不在调度器上应用任何限制， 但需根据时频时隙内 UE 的优 选 PMI 与 NB 的优选 PMI， 对 UE 进行代价处罚。注意， UE 报告的 CQI 基于其优选 PMI， 因此 NB 可能需要按比例缩减该 CQI， 代价值等于使用另一 PMI 时 UE 将出现的功率下降值。 例如， 一个可能的代价值可以是 UE 的 PMI 和 NB 的优选 PMI 之间内积的量级。图 10 所示的八个 PMI 的这些值以 dB 显示如下表 5。应用代价处罚与分组的效果是相同的， 因为代价值与分 组的加权是相同的。例如， 考虑以上定义的三个组别 ：
     1. 组 1( 中心 ) ： PMI1、 PMI5、 PMI8 ： 注意这些对应的最小代价值是下表 5 所示 的 -3dB。
     2. 组 2( 右侧 ) ： PMI 2、 PMI 6 ： 注意这些对应的最小代价值是表 5 所示的 -3dB。
     3. 组 3( 左侧 ) ： PMI 4、 PMI 7 ： 注意这些对应的最小代价值是表 5 所示的 -3dB。
     表5： 覆盖 UE PMI 的以 dB 显示的 NB 代价值。
     描述了几种灵活协调技术。灵活协调可以是一种违反协调条件的方式， 其最适合 用于满负荷通信系统。这些技术包括
     A.NB 违反协调条件， 调度 PMI 不同于波束周期 PMI 的 UE， 以致引入了一些闪光效 应。
     B.NB 优先通过调度 PMI 不同于波束周期 PMI 的 UE 来进行协调， 但迫使 UE 使用波 束周期 PMI。不会引入闪光效应， 但违反了报告的 UE 的 CQI， 因为报告的 CQI 基于不同的 PMI。NB 有两个选项 ：
     1. 通过报告的 CQI 加上代价值确定 MCS ； 或
     2. 通过报告的 CQI 确定 MCS， 并期望 HARQ 可以满足要求 ；
     C.NB 更新波束循环模式， 并将更新的波束循环模式告知 UE。不会引入闪光效应， 也不会违反报告的 CQI。因为没有出现违反情况， NB 在根据报告的 CQI 选择 MCS 时可以更 主动。该技术可以实现最佳性能。
     根据另一实施例， NB 可以根据适应情况， 决定所需协调的灵活度。在一个极端情 况下， NB 完全灵活， 无需任何协调， 在另一极端情况下， NB 精确协调。灵活度的决策可以基 于业务负荷、 UE 报告的平均 SINR 波动等。
     决策可以根据业务负荷来制定， 是因为在高负荷下， NB 更倾向非常精确的协调， 而 在低负荷或突发通信业务负荷情况下， NB 更倾向无协调的灵活性。此外， 当报告的 SINR 快 速波动时， 可能意味着 UE 是高移动性 UE 或闪光效应严重。当闪光效应严重时， 更多的协调 对通信系统有益。然而， 在高移动性状态下， UE 协调可能比较困难， 因为最佳波束可能随着 UE 的移动而循环变化。效用函数可能需要将这些效果考虑在内。
     根据一个实施例， 调度器尝试优化 ( 例如最大化 ) 调度器度量 SCHD_MET。调度器 度量可以是 ( 例如最大容量传输调度器的 )CQI 或 ( 例如比例公平调度器的 ) 平均吞吐量 比例 CQI。例如在一个效用函数中， NB 的调度器可以按原始 SCHD_MET 与 UE 代价值 (UE_ penalty) 之间的差 ( 当所有值都以 dB 表示且均为正数 ) 计算调度器使用的 SCHD_MET。该 示例性效用函数可以表示为
     SCHD_MET_coordination ＝ SCHD_MET-abs(UE_penalty)
     其中 abs() 是绝对值函数。UE_penalty 为零， 表示没有代价值， UE_penalty 为∞， 表示最大代价值， 例如， 调度的 PMI 与 UE 的理想 PMI 正交。
     如果 UE_penalty ＝ 0， 则调度器很可能选择 UE。随着 UE 代价值的逐级增加 ( 例 如趋近于∞ )， UE 被调度器调度的概率减小。
     系统负载 ： 假设系统负载被规格化为从 0 至 1， system_load 为 0 表示无负载， system_load 为 1 表示缓冲区已满， 即负载为 100％。UE 代价值可以表示为
     UE_penalty ＝ beam_correlation_factor*load_factor*max_penalty，
     其中 beam_correlation_factor ＝ \
     1-correlation_between_NB_scheduled_&_UE_reported_beams。
     beam_correlation_factor 的替代定义为
     beam_correlation_factor ＝一个弦距离。
     随着 beam_correlation_factor 的增加， 代价值因子减小， 因此完全相关的波束 没有代价值。当使用完全相关的波束时，
     UE_penalty ＝ beam_correlation_factor ＝ 0。
     随着系统负载的增加， 代价值因子增加， 因此与相关性结合时， 协调开始生效。最 大代价值可以表示为
     max_penalty ＝最大 penalty_allowed， 其可以根据经验选取。
     当使用波束组时， 效用函数可以分离， 其中， 如果 UE 已选择了其优选 PMI( 波束 )， 该波束属于正在被调度的波束组， 则 UE 可以被调度或不被调度至波束。于是效用函数可以 被称为离散化效用函数。
     图 12 是表现为 correlation_factor 和 system_load 函数的 UE 代价值图。可以 针对闪光效应执行相同的分析。
     闪光效应可以使用 CQI 的方差或来自 UE 的 SINR 反馈结果来得出。为了区分由速 度产生的变量和由闪光效应产生的变量， NB 会估算其任何上行信号， 例如 SRS 的 UE 速度。 因此， 如果上行链路上测得低多普勒测量值， 但报告的 CQI 具有高变化值， 那么 NB 便会知晓 存在强闪光效应。例如， 可以通过使用修改的变量系数 (var_coefficient) 计算来生成效 用函数。修改的变量系数的计算方式如下 ：
     AVG_CQI(t) ＝ ρ*AVG_CQI(t-1)+(1-ρ)*CQI(t)
     VAR_CQI(t) ＝ ρ*VAR_CQI(t-1)+(1-ρ)*abs{CQI(t)-AVG_CQI(t)}
     var_coefficient ＝ VAR_CQI(t)/AVG_CQI(t)
     其中 ρ 是滤波器常数， 通常 ρ ＝ 0.9。
     结果表明， 随着 var_coefficient 的增加， 闪光效用增大， 需要通过增大代价值来 激活协调。此情况下， 代价值函数可以表示为
     UE_penalty ＝ beam_correlation_factor*max_penalty*var_coefficient。
     最后， 所有元素可以组合成一个单一效用函数 ：
     UE_penalty ＝
     beam_correlation_factor*load_factor*max_penalty*var_coefficient。
     图 13 是向 UE 发送过程中的 NB 操作 1300 的流程图， 其中所述发送使用效用函数来调度。NB 操作 1300 可表示 NB 为 UE 调度传输机会时， 发生在 NB 中的操作， 尤其是发生在 NB 的调度器中的操作。当 NB 处于正常操作模式、 正在为 UE 提供服务且拥有发送至一个或 多个 UE 的数据时， 可发生 NB 操作 1300。
     NB 操作 1300 可开始于 NB 从其服务的 UE 接收优选 PMI( 块 1305)。根据一个实施 例， UE 可在一个长调度时间内向 NB 报告其优选 PMI。每个 UE 可报告一个优选 PMI 或多个 顶层优选 PMI。
     NB 还可从 UE 接收 CQI 测量值 ( 块 1310)。根据一个优选实施例， 测得的来自 UE 的 CQI 可以在短调度时间内报告。如前所述， 可以指示 UE 不计算其 CQI 测量值的平均值， 或只计算特定时间间隔内的 CQI 的平均值， 以确保平均计算针对的是单一波束或波束组的 CQI 测量值。
     NB 可计算每个提供 CQI 测量值的 UE 的效用函数 ( 块 1315)。效用函数可被 NB 用 于 UE 的选择， 以调度传输机会。根据一个实施例， 效用函数可根据 UE 提供的反馈信息以及 NB 知晓和 / 或采集的信息来评估。因此， 用于评估效用函数的某些信息可由通信系统的运 营商提供。用于调度 UE 的效用函数可以如之前所述。
     然后 NB 可为 UE 调度传输机会 ( 块 1320)。 根据一个实施例， NB 可根据接收的 CQI、 优选 PMI、 波束周期来调度传输机会。此外， NB 可利用考虑业务负荷、 SINR 波动、 UE 移动性 等因素的效用函数来调度传输机会。例如， 如果 UE 的效用函数评估值超出阈值， 那么 NB 可 以为 UE 调度传输机会， 其中所述 UE 的阈值可取决于系统负载、 通信业务状况、 UE 服务记录、 UE 优先级、 传输优先级、 传输使用年限等因素。 上文已讨论了效用函数的详细描述和示例性 效用函数的公式。
     为 UE 调度传输机会后， NB 会向调度 UE 发送调度许可 ( 块 1325)， 然后， 在调度 RB 上， NB 会发送至 UE( 块 1330)。然后 NB 操作 1300 结束。
     图 14 是向 UE 发送过程中的 NB 操作 1400 的流程图， 其中所述发送使用协调波束 切换模式来调度， 其灵活度取决于运营商的选择和 / 或通信系统的状态。NB 操作 1400 可 表示 NB 为 UE 调度传输机会时， 发生在 NB 中的操作， 尤其是发生在 NB 的调度器中的操作。 当 NB 处于正常操作模式、 正在为 UE 提供服务且拥有发送至一个或多个 UE 的数据时， 可发 生 NB 操作 1400。
     NB 操作 1400 可开始于 NB 执行其服务 UE 的信道发现 ( 块 1405)。信道发现可用 于允许 UE 执行对 UE 和 NB 之间的通信信道的测量。信道发现可有所不同， 具体取决于所使 用的协调波束切换的类型。例如， 在一种形式的信道发现中， UE 可发送能被 NB 接收的探测 信号， 其随后确定通信信息， 例如 DOA 等。在另一示例中， NB 可发送预编码公共参考序列或 未预编码公共参考序列， 其可被 UE 用于确定 UE 向 NB 反馈的预编码矩阵指示符 (Precoding Matrix Indicator， 简称 PMI)。
     根据一个实施例， UE 不是向 NB 提供 PMI， 而是提供 UE 和 NB 之间的信道的表示形 式。然后 NB 会使用信道的该表示形式来选择码字， 即， 预编码矩阵。
     执行信道发现后， NB 会计算波束周期 ( 块 1410)。波束周期可利用信道发现结果 来计算。例如， NB 计算的 DOA 或从 UE 接收的优选 PMI 可用于计算波束周期。波束周期可 以具有一个由通信系统运营商或技术标准指定的周期。
     然后 NB 会从 UE 接收资源特定 CQI 测量值 ( 块 1415)。资源特定 CQI 测量值可以是 NB 发送的非预编码公共参考序列的结果。根据一个实施例， 从 UE 接收的资源特定 CQI 测量值可以是未经平均的值， 也可以特定资源上的平均值。若是未平均的值， 则 NB 会执行 资源特定 CQI 测量值的平均计算。
     然后 NB 会根据资源特定 CQI 测量值和 / 或波束周期来调度 UE( 块 1420)。如果协 调波束切换技术 ( 精确、 灵活、 灵活变化等 ) 由通信系统的运营商指定， 则 NB 会使用相应协 调波束切换技术来调度 UE 的传输机会。
     如果未指定协调波束切换技术， 则 NB 会在启动或规定时间内选择要使用的协调 波束切换技术。根据一个实施例， NB 选择的协调波束切换技术可基于通信系统的状态 ( 例 如可使用历史、 当前或预计状态 )。 例如， 如果预期通信系统状态可能是高负荷状态， 则会选 择精确协调波束切换。 同样地， 如果预期通信系统状态可能是轻型或中型业务负荷， 则会选 择灵活变化协调波束切换技术。之前已详细描述了灵活变化协调波束切换技术。
     除了调度 UE 外， NB 还会调整资源特定 CQI 测量值并选择传输要使用的调制和编 码方案 (Modulation and Coding Scheme， 简称 MCS)。MCS 的选择可基于通信系统的状态。
     然后 NB 会通过调度的传输机会发送至调度 UE( 块 1425)， 之后 NB 操作 1400 结束。
     本发明的实施例的优点包括 ： 一种在无线通信系统中的协调控制器的方法， 该方 法包括 ： 根据一组移动设备的传输来计算波束周期， 其中所述移动设备由所述控制器服务 ； 从所述移动设备接收信道质量指示符 ； 根据所述信道质量指示符和波束周期调度所述移动 设备， 借此产生传输时程 ； 以及根据所述传输时程向所述移动设备发送信息。 该方法可进一 步包括， 其中所述计算波束周期包含 ： 从各移动设备接收探测信号 ； 根据所述探测信号将 信息量化为多个波束 ； 以及根据所述量化信息确定波束周期。该方法可进一步包括 ： 进一 步包含， 从所述探测信号提取波达方向信息。该方法可进一步包括， 进一步包含， 测量各移 动设备与使用所述探测信号的控制器之间的上行信道。该方法可进一步包括， 其中所述计 算波束周期包含， 向各移动设备发送公共参考序列 ； 从各移动设备接收预编码矩阵指示符 ； 利用所述预编码矩阵指示符计算统计信息 ； 以及利用所述统计信息确定波束周期。该方法 可进一步包括， 其中所述来自各移动设备的预编码矩阵指示符包含来自移动设备的指定数 量的最佳预编码矩阵指示符。 该方法可进一步包括， 其中所述计算统计信息包含， 计算所述 预编码矩阵指示符的直方图。 该方法可进一步包括， 其中所述调度移动设备包含， 调度每个 资源块的移动设备。该方法可进一步包括， 进一步包含从响应移动设备接收响应。该方法 可进一步包括， 进一步包含， 向响应移动设备调度新传输， 以作为对确定响应移动设备成功 解码信息传输的响应 ； 以及向响应移动设备调度重传， 以作为对确定响应移动设备未成功 解码信息传输的响应。该方法可进一步包括， 其中所述重传被调度在波束周期的后续时段 发生。
     本发明的实施例的优点包括 ： 一种在无线通信系统中利用移动设备协调控制器的 方法， 该方法包括 ： 从控制器接收参考信号， 其中所述控制器为移动设备提供服务 ； 计算所 述控制器和移动设备之间的下行信道的质量指示符 ； 向所述控制器发送所述质量指示符 ； 从所述控制器接收调度许可 ； 以及根据所述调度许可， 从所述控制器接收信息传输。 该方法 可进一步包括， 进一步包含， 解码信息传输 ； 以及根据所述解码， 向所述控制器发送响应。 该 方法可进一步包括， 进一步包含， 在接收参考信号前， 向所述控制器发送探测信号。该方法 可进一步包括， 进一步包含， 估计下行信道 ； 从与所估算的下行信道最匹配的码本中选择码字； 以及向所述控制器发送所述码字。该方法可进一步包括， 进一步包含， 从所述控制器接 收波束周期。 该方法可进一步包括， 其中所述计算质量指示符包含， 根据所述波束周期计算 每个资源块的质量指示符。 该方法可进一步包括， 进一步包含 ： 根据所述参考信号估计下行 信道 ； 以及根据所述波束周期应用波束加权。
     虽然已对实施例及其优点进行了详细描述， 但应当理解， 在不背离附属权利要求 规定的本发明精神和范围的前提下， 可以做出各种修改、 替换和变更。此外， 本申请的范围 不局限于本说明书中描述的流程、 设备、 制品、 物品组份、 工具、 方法和步骤的特殊实施例。 从本发明公开的现有或后续会开发出的流程、 设备、 制品、 物品组份、 工具、 方法或步骤中， 本领域普通技术人员很容易理解， 可以根据本发明执行与本文描述的相应实施例大致相同 的功能或实现与之大致相同的结果。 因此， 这类流程、 设备、 制品、 物品组份、 工具、 方法或步 骤包含在附属权利要求的范围中。