用于高速分组接入系统的多用户多输入和多输出 相关申请
本申请与 2009 年 11 月 17 日提交的、 题目为 “MULTI-USER MIMO FOR HSPA” 的美 国临时专利申请 No.61/262,105 相关， 并要求享受这份申请的优先权。
技术领域 概括地说， 本发明涉及无线通信系统。具体地说， 本发明涉及用于高速分组接入 （HSPA） 系统的多用户多输入和多输出 （MU-MIMO） 的系统和方法。
背景技术
已广泛地部署无线通信系统， 以便提供各种类型的通信内容， 例如语音、 视频、 数 据等。这些系统可以是能支持与多个终端与一个或多个基站同时进行通信的多址系统。
在所有通信系统中， 必须要处理的问题是衰落或其它干扰问题。这里存在着对接 收的信号进行解码的问题。一种用于处理这些问题的方式是通过使用波束成形。对于波束 成形， 不是使用每一个发射天线来发射一个空间流， 而是这些发射天线分别发射这些空间 流的线性组合， 其中选择组合以便优化接收机处的响应。
智能天线是天线单元的阵列， 其中这些天线单元中的每一个接收要使用预先确定 的相位偏移和相对增益来发送的信号。该阵列的实际结果是以预先确定的方向来指引 （发 射或接收） 波束。通过对激励该阵列的单元的信号的相位和增益关系进行控制来操控波束。 因此， 与常规天线通常向预先确定的覆盖区域 （例如， 120°） 内的所有移动单元辐射能量相 比， 智能天线指引去往每一个单独移动单元 （或多个移动单元） 的波束。智能天线通过减少 在每一移动单元指引的波束的宽度并由此减少移动单元之间的干扰， 来增加系统容量。这 种干扰的减少导致信号与干扰比和信噪比的增加， 从而提高了性能和 / 或容量。在功率受 控的系统中， 对每一个移动单元的窄波束信号进行指引， 还导致提供给定的性能水平所需 要的发射功率的减少。
无线通信系统可以使用波束成形来提供系统级的增益。在波束成形时， 发射机处 的多个天线可以操控朝向接收机处的多个天线的传输的方向。波束成形可以减少信噪比 （SNR） 。波束成形还可以减少邻近小区中的终端所接收的干扰的量。通过提供改善的波束 成形技术， 可以实现利益。 发明内容
本申请描述了一种用于在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的方 法。从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示。使用所述信道质量指示， 确 定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束。 对具有彼此正交的优选波束的无线通 信设备进行配对。随后， 选择无线通信设备对。使用正交可变扩频因子码在相同的传输时 间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
这些无线通信设备可以是用户设备。该方法可以由节点 B 执行。对所述无线通信设备进行配对包括 ： 比较由所述节点 B 服务的每一个无线通信设备的优选波束。所述无线 通信设备对包括第一无线通信设备和第二无线通信设备。 调度所选定的无线通信设备对的 数据流包括 ： 将第一数据流调度到所述第一无线通信设备的优选波束， 并将第二数据流调 度到所述第二无线通信设备的优选波束。
可以同时发送第一数据流和第二数据流。 所述正交可变扩频因子码具有扩频因子 16。可以对于每一个传输时间间隔执行所述方法。对具有彼此正交的优选波束的无线通信 设备进行配对包括 ： 使用比较表。选择无线通信设备对包括 ： 从多个无线通信设备对中选 择所述无线通信设备对。所选定的无线通信设备对使所述传输时间间隔期间的度量最大 化。
此外， 本申请还描述了一种配置为在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多 输出的无线设备。该无线设备包括处理器、 与所述处理器电通信的存储器以及在所述存储 器中存储的指令。所述指令可以由所述处理器执行， 以便从多个具有双流能力的无线通信 设备接收信道质量指示。所述指令还可以由所述处理器执行， 以便使用所述信道质量指示 来确定用于每一个无线通信设备的优选波束和辅助波束。 所述指令还可以由所述处理器执 行， 以便对具有彼此正交的优选波束的无线通信设备进行配对。所述指令还可以由所述处 理器执行， 以便选择无线通信设备对。 所述指令还可以由所述处理器执行， 以便使用正交可 变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流。
本申请描述了一种配置为在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输出的 无线设备。该无线设备包括 ： 用于从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示 的模块。 该无线通信设备还包括 ： 用于使用所述信道质量指示， 确定用于每一个无线通信设 备的优选波束和辅助波束的模块。该无线通信设备还包括 ： 用于对具有彼此正交的优选波 束的无线通信设备进行配对的模块。该无线通信设备还包括 ： 用于选择无线通信设备对的 模块。该无线通信设备还包括 ： 用于使用正交可变扩频因子码在相同的传输时间间隔内调 度所选定的无线通信设备对的数据流的模块。
此外， 本申请还描述了一种用于在高速分组接入系统中提供多用户多输入和多输 出的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括其上具有指令的非瞬时性计算机可读介 质。所述指令包括 ： 用于使基站从多个具有双流能力的无线通信设备接收信道质量指示的 代码。 所述指令还包括 ： 用于使所述基站使用所述信道质量指示， 确定用于每一个无线通信 设备的优选波束和辅助波束的代码。所述指令还包括 ： 用于使所述基站对具有彼此正交的 优选波束的无线通信设备进行配对的代码。所述指令还包括 ： 用于使所述基站选择无线通 信设备对的代码。所述指令还包括 ： 用于使所述基站使用正交可变扩频因子码在相同的传 输时间间隔内调度所选定的无线通信设备对的数据流的代码。 附图说明
图 1 示出了一种具有多个无线设备的无线通信系统 ； 图 2 示出了具有多个无线设备的另一种无线通信系统 ； 图 3 是用于联合调度去往两个配对的用户设备 （UE） 的数据流的方法的流程图 ； 图 4 是描绘用于对用户设备 （UE） 进行配对的比较表的框图 ； 图 5 是描绘具有多个传输时间间隔 （TTI） 的时间线的框图 ；图 6 是用于联合调度去往配对的用户设备 （UE） 的数据流的另一种方法的流程图 ； 图 7 是用于本申请所提出的系统和方法的基站的框图 ； 图 8 是多输入和多输出 （MIMO） 系统中的发射机和接收机的框图 ； 图 9 描绘了可以包括在基站中的某些组件。具体实施方式
第三代合作伙伴计划 （3GPP） 是旨在定义全球可适用的第三代 （3G） 移动电话规范 的电信协会组之间的协作。3GPP 长期演进 （LTE） 是旨在提高通用移动通信系统 （UMTS） 移 动电话标准的 3GPP 项目。3GPP 可以定义用于下一代移动网络、 移动系统和移动设备的规 范。
在 3GPP LTE 中， 移动站或设备可以称为 “用户设备” （UE） 。基站可以称为演进节 点 B（eNB） 。半自治基站可以称为家庭 eNB（HeNB） 。因此， HeNB 可以是 eNB 的一个示例。
图 1 示出了具有多个无线设备的无线通信系统 100。已广泛地部署无线通信系统 100， 以便提供各种类型的通信内容， 例如语音、 数据等等。无线设备可以是基站 102 或者无 线通信设备 104。 基站 102 是与一个或多个无线通信设备 104 进行通信的站。基站 102 还可以称为 接入点、 广播发射机、 节点 B、 演进节点 B 等等， 基站 102 可以包括上述设备的一些或全部功 能。本申请将使用术语 “基站” 。每一个基站 102 为特定的地理区域提供通信覆盖。基站 102 可以为一个或多个无线通信设备 104 提供通信覆盖。根据术语 “小区” 使用的上下文， 术语 “小区” 可以指基站 102 和 / 或其覆盖区域。
无线系统 （例如， 多址系统） 中的通信可以通过无线链路上的传输来实现。这种 通信链路可以通过单输入和单输出 （SISO） 、 多输入和单输出 （MISO）或多输入和多输出 （MIMO） 系统来建立。MIMO 系统包括分别装备有用于数据传输的多个 （NT 个） 发射天线和多 个 （NR 个） 接收天线的发射机和接收机。SISO 系统和 MISO 系统是 MIMO 系统的特定实例。 如果使用由多个发射天线和接收天线所产生的其它维度， 则 MIMO 系统能够提供改善的性 能 （例如， 更高的吞吐量、 更大的容量或改善的可靠性） 。
无线通信系统 100 可以使用 MIMO。MIMO 系统可以支持时分双工 （TDD） 和频分双 工 （FDD） 系统两者。在 TDD 系统中， 上行链路 108a 到 108b 传输和下行链路 106a 到 106b 传 输处于相同的频率范围上， 使得互易性 （reciprocity） 原则能够从上行链路 108 信道中估 计下行链路 106 信道。这使得正在发射的无线设备能够从所述正在发射的无线设备所接收 的通信中提取发射波束成形增益。
无线通信系统 100 可以是能够通过共享可用系统资源 （例如， 带宽和发射功率） 来支持与多个无线通信设备 104 的通信的多址系统。这类多址系统的示例包括码分多址 （CDMA） 系统、 宽带码分多址 （W-CDMA） 系统、 时分多址 （TDMA） 系统、 频分多址 （FDMA） 系统、 正交频分多址 （OFDMA） 系统、 单载波频分多址 （SC-FDMA） 系统、 第三代合作伙伴计划 （3GPP） 长期演进 （LTE） 系统和空分多址 （SDMA） 系统。
通常， 术语 “网络” 和 “系统” 可以互换地使用。CDMA 网络可以实现诸如通用陆地 无线接入 （UTRA） 、 cdma2000 等等之类的无线技术。UTRA 包括 W-CDMA 和低码片速率 （LCR） ， 而 cdma2000 覆盖 IS-2000、 IS-95 和 IS-856 标准。TDMA 网络可以实现诸如全球移动通信
系统 （GSM） 之类的无线技术。OFDMA 网络可以实现诸如演进 UTRA（E-UTRA） 、 IEEE 802.11、 IEEE 802.16、 IEEE 802.20、 Flash-OFDMA 等等之类的无线技术。UTRA、 E-UTRA 和 GSM 是通 用移动通信系统 （UMTS） 的一部分。长期演进 （LTE） 是使用 E-UTRA 的 UMTS 的版本。在来 自名为 “第三代合作伙伴计划” （3GPP） 的组织的文档中描述了 UTRA、 E-UTRA、 GSM、 UMTS 和 LTE。在来自名为 “第三代合作伙伴计划 2” （3GPP2） 的组织的文档中描述了 cdma2000。为 了清楚说明起见， 下面针对于 LTE 来描述这些技术的某些方面， 在下面的大多描述中使用 LTE 术语。
基站 102 可以与一个或多个无线通信设备 104 进行通信。例如， 基站 102 可以与 第一无线通信设备 104a 和第二无线通信设备 104b 进行通信。无线通信设备 104 还可以称 为终端、 接入终端、 用户设备 （UE） 、 用户单元、 站等等， 无线通信设备 104 可以包括上述设备 中的一些或全部功能。 无线通信设备 104 可以是蜂窝电话、 个人数字助理 （PDA） 、 无线设备、 无线调制解调器、 手持设备、 膝上型计算机等等。
无线通信设备 104 可以在任何给定时刻， 在下行链路 106 和 / 或上行链路 108 上 与零个、 一个或多个基站 102 进行通信。下行链路 106（或前向链路） 是指从基站 102 到无 线通信设备 104 的通信链路， 上行链路 108（或反向链路） 是指从无线通信设备 104 到基站 102 的通信链路。 3GPP 版本 5 及其以后版本支持高速下行链路分组接入 （HSDPA） 。3GPP 版本 6 及其 以后版本支持高速上行链路分组接入 （HSUPA） 。 HSDPA 和 HSUPA 是能在下行链路和上行链路 上实现高速分组数据传输的信道和过程的集合。因此， HSDPA 和 HSUPA 是名称为高速分组 接入 （HSPA） 的移动电话协议族的一部分。版本 7HSPA+ 使用三种增强来提高数据速率。首 先， 引入了对于下行链路 106 上的 2x2 多输入和多输出 （MIMO） 的支持。对于 MIMO， 下行链 路 106 上支持的峰值数据速率是 28 兆比特每秒 （Mbps） 。其次， 在下行链路上 106 引入了更 高阶调制。在下行链路 106 上使用 64 正交幅度调制 （QAM） 能实现 21Mbps 的峰值数据速率。 第三， 在上行链路 108 上引入了更高阶调制。在上行链路 108 上使用 16QAM 能实现 11Mbps 的峰值数据速率。
在 HSUPA 中， 基站 102 可以允许一些无线通信设备 104 在相同的时间以一定的功 率电平来进行发送 （使用授权 （grant） ） 。通过使用快速调度算法将这些授权分配给无线通 信设备 104， 其中所述快速调度算法短期地 （即， 数十毫秒 （ms） 的数量级） 分配资源。HSUPA 的快速调度非常适合于分组数据的突发特性。在高活跃的时段期间， 无线通信设备 104 可 以获得更大百分比的可用资源， 而在低活跃的时段期间， 获得较少带宽或者不获得带宽。
在 3GPP 版本 5HSDPA 中， 基站 102 可以在高速下行链路共享信道 （HS-DSCH） 上向无 线通信设备发送下行链路有效载荷数据。基站 102 还可以在高速共享控制信道 （HS-SCCH） 上发送与该下行链路数据相关联的控制信息。存在着用于数据传输的 256 种正交可变扩频 因子 （OVSF） 码 （或 Walsh 码） 。在 HSDPA 系统中， 将这些码划分成通常用于蜂窝电话 （语音） 的版本 1999（传统系统） 码和用于数据服务的 HSDPA 码。对于每一个传输时间间隔 （TTI） ， 发送给具有 HSDPA 能力的无线通信设备 104 的专用控制信息可以向无线通信设备 104 指 示： 将要使用码空间内的哪些码来向无线通信设备 104 发送下行链路有效载荷数据， 以及 将要用于传输该下行链路有效载荷数据的调制方式。
对于 HSDPA 操作， 可以使用 15 种可用的 HSDPA 正交可变扩频因子 （OVSF） 码针对
不同的传输时间间隔调度去往无线通信设备 104a 到 104b 的下行链路传输。对于给定的传 输时间间隔 （TTI） ， 每一个无线通信设备 104 可以根据在该传输时间间隔 （TTI） 期间分配给 无线通信设备 104 的下行链路带宽， 来使用这 15 种 HSDPA 码中的一种或多种。如上所述， 对于每一个传输时间间隔 （TTI） ， 控制信息向无线通信设备 104 指示 ： 将要使用码空间内的 哪些码来向无线通信设备 104 发送下行链路有效载荷数据 （除了无线通信系统 100 的控制 数据以外的数据） ， 以及将要用于传输该下行链路有效载荷数据的调制方式。
根据从基站 102 接收的通信， 无线通信设备 104 可以生成一个或多个信道质量指 示 （CQI） 112a 到 112b。每一个信道质量指示 （CQI） 112 可以是针对基站 102 和无线通信设 备 104 之间的下行链路 106 信道的信道测量。信道质量指示 （CQI） 112 可以取决于用于无 线通信系统 100 的传输方案。由于在基站 102 和无线通信设备 104 之间使用多输入和多输 出 （MIMO） 通信， 因此每一个信道质量指示 （CQI） 112 可能与基站 102 和无线通信设备 104 之间的不同下行链路 106 信道 （即， 不同的发射天线和接收天线对） 相对应。
无线通信设备 104 可以使用信道质量指示 （CQI） 112 来确定优选波束 110a 到 110b。优选波束 110 可以指基站 102 向无线通信设备 104 发送的信号的天线结构、 权重、 传 输方向和相位。术语 “波束” 和 “预编码向量” 可以指将数据从天线进行无线流传送的方向。 在多输入和多输出 （MIMO） 中， 可以使用多个波束在基站 102 和无线通信设备 104 之间发送 信息。因此， 优选波束可以指产生基站 102 和无线通信设备 104 之间的最佳 （即， 最优） 数据 流的波束。 无线通信设备 104 可以通过上行链路 108 信道向基站 102 发送信道质量指示 （CQI） 112。因此， 基站 102 可以从多个无线通信设备 104 接收与多个下行链路 106 信道相 对应的信道质量指示 （CQI） 112。基站 102 可以包括下行链路数据流选择模块 114。下行链 路数据流选择模块 114 可以包括接收的信道质量指示 （CQI） 116。下行链路数据流选择模 块 114 可以使用接收的信道质量指示 （CQI） 116 来确定针对每一个无线通信设备 104 的调 度。下面参照图 2 来进一步详细地讨论下行链路数据流选择模块 114。
在 HSPA 的版本 7 中， 使用单用户 MIMO （SU-MIMO） 。当无线通信设备 104 具有良好 的几何条件时 （即， 无线通信设备 104 处于相对于基站 102 的良好位置） ， 无线通信设备 104 可以从基站 102 请求双流传输。在双流传输中， 基站 102 可以在一个传输时间间隔 （TTI） 期 间， 向无线通信设备 104 发送第一数据流和第二数据流。可以在正交的天线波束上发送第 一数据流和第二数据流。固有的是， 这些数据流中的一个 （即， 优选数据流） 将具有与另一个 相比更高的吞吐量。当具有 MIMO 能力的无线通信设备 104 请求双流传输时， 与除了优选波 束之外所使用的正交波束的信道质量指示 （CQI） 相比， 优选波束的信道质量指示 （CQI） 112 更高。因此， 在这两个数据流上向无线通信设备 104 进行发送可能不会导致最有效的资源 使用。
相比而言， 多用户 MIMO（MU-MIMO） 可以通过更智能地使用基站 102 资源， 来相对 于传统 SU-MIMO 增加下行链路 106 上的用户吞吐量。与去往单个无线通信设备 104 的双 流传输相比， MU-MIMO 可以使得增加特定传输时间间隔 （TTI） 的吞吐量。因此， 下行链路 数据流选择模块 114 可以判断 ： 是针对单个无线通信设备 104 使用双下行链路数据流 （即， SU-MIMO） ， 还是针对第一无线通信设备 104a 使用第一数据流， 针对第二无线通信设备 104b 使用与第一数据流正交的第二数据流 （即， MU-MIMO） 。
图 2 示出了具有多个无线设备的另一种无线通信系统 200。无线通信系统 200 包 括节点 B 202。图 2 的节点 B 202 可以是图 1 的基站 102 的一种配置。无线通信系统 200 还可以包括第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b。图 2 的第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 可以是图 1 的无线通信设备 104a 到 104b 的一种配置。
节点 B 202 可以包括下行链路数据流选择模块 214。图 2 的下行链路数据流选择 模块 214 可以是图 1 的下行链路数据流选择模块 114 的一种配置。下行链路数据流选择模 块 214 可以包括用户设备 （UE） 配对模块 222。用户设备 （UE） 配对模块 222 可以确定一个 或多个用户设备 （UE） 对 224。用户设备 （UE） 对 224 可以指具有彼此正交的优选数据流 218 的两个用户设备 （UE） 204。下面参照图 4 来另外详细地讨论用户设备 （UE） 对 224。节点 B 202 还可以包括选定的用户设备 （UE） 对 225。由于节点 B 202 一次只能发送两个正交的数 据流， 因此可能只选择一个用户设备 （UE） 对 224 作为用户设备 （UE） 对 225。可以使用优化 过程来确定所选定的用户设备 （UE） 对 225。
节点 B 202 还可以包括正交可变扩频因子 （OVSF）码 226。正交可变扩频因子 （OVSF） 码 226 是有助于唯一地识别各个通信信道的正交码。下面另外详细地讨论正交可变 扩频因子 （OVSF） 码 226。
节点 B 202 可以使用 SU-MIMO 在第一传输时间间隔 （TTI） 期间与第一用户设备 （UE） 204a 进行通信。 例如， 节点 B 202 可以使用第一优选波束 228a 来向第一用户设备 （UE） 204a 发送第一用户设备 （UE） 优选数据流 218a。节点 B 202 还可以使用第一辅助波束 230a 来向第一用户设备 （UE） 204a 发送第一用户设备 （UE） 辅助数据流 220a。第一优选波束 228a 和第一辅助波束 230a 可能是彼此正交的。
在第二传输时间间隔 （TTI） 期间， 节点 B 202 可以与第二用户设备 （UE） 204b 进行 通信。例如， 节点 B 202 可以使用第二优选波束 228b 来向第二用户设备 （UE） 204b 发送第 二用户设备 （UE） 优选数据流 218b。节点 B 202 还可以使用第二辅助波束 230b 来向第二用 户设备 （UE） 204b 发送第二用户设备 （UE） 辅助数据流 220b。第二优选波束 228b 和第二辅 助波束 230b 可能是彼此正交的。
在正交的波束上向同一用户设备 （UE） 204 发送两个数据流可能不会导致无线通 信系统 200 的最佳资源使用。换言之， 在正交的波束上向同一用户设备 （UE） 204 发送两个 数据流可能不会以最有效的方式来分配节点 B202 的功率， 这是由于与辅助数据流 220 相 比， 优选数据流 218 具有更强的信道质量指示 （CQI） 112。如果使用相同的功率量来发射每 一个数据流， 则辅助数据流 220 的吞吐量将低于优选数据流 218 的吞吐量 （由于辅助数据流 220 具有更低的信道质量指示 （CQI） 112） 。
通过使用 MU-MIMO 来替代 SU-MIMO， 可以通过更智能地使用节点 B202 的资源来增 加下行链路 106 上的用户吞吐量。在 MU-MIMO 中， 节点 B202 可以寻找具有彼此正交的优选 波束 228 的第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b。第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 可以称为用户设备 （UE） 对 224。
替代在一个传输时间间隔 （TTI） 期间向用户设备 （UE） 204 发送双流 （即， 优选数据 流 218 和辅助数据流 220） ， 节点 B 202 可以向第一用户设备 （UE） 204a 发送第一用户设备 （UE） 优选数据流 218a， 同时向第二用户设备 （UE） 204b 发送第二用户设备 （UE） 优选数据流 218b。 因此， 节点 B 202 可以抑制发送第一用户设备 （UE） 辅助流 220a 和第二用户设备 （UE）辅助流 220b。节点 B 202 可以使用相同的码 （例如， 具有扩频因子 16 的正交可就扩频因子 （OVSF） 码 226） ， 来发送第一用户设备 （UE） 优选数据流 218a 和第二用户设备 （UE） 优选数据 流 218b。由于节点 B 202 不需要向具有更低吞吐量的数据流分配功率， 因此可以提高无线 通信系统 200 的吞吐量。
节点 B 202 可以使用第一优选波束 228a 来发送第一用户设备 （UE） 优选数据流 218a。节点 B 202 可以使用第一辅助波束 230a 来发送第一用户设备 （UE） 辅助流 220a。节 点 B 202 可以使用第二优选波束 228b 来发送第二用户设备 （UE） 优选数据流 218b。节点 B 202 还可以使用第二辅助波束 230b 来发送第二用户设备 （UE） 辅助流 220b。如果第一用户 设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 是用户设备 （UE） 对 224， 则第一优选波束 228a 和 第二优选波束 228b 是正交的。
图 3 是用于联合地调度去往两个配对的用户设备 （UE） 204 的方法 300 的流程图。 用户设备 （UE） 204 可以是无线通信设备 104。方法 300 可以由基站 102 执行。在一种配置 中， 基站 102 可以是节点 B 202。
基站 102 可以从具有双流能力的多个用户设备 （UE） 204 接收信道质量指示 （CQI） 112 （302） 。 如上所述， 具有双流能力的用户设备 （UE） 204 可以在相同的传输时间间隔 （TTI） 期间接收两个数据流。基站 102 可以确定每一个用户设备 （UE） 204 的优选波束 228 和辅助 波束 230 （304） 。例如， 基站 102 可以确定第一用户设备 （UE） 204a 的第一优选波束 228a 和 第一辅助波束 230a（304） 。基站 102 还可以确定第二用户设备 （UE） 204b 的第二优选波束 228b 和第二辅助波束 230b（304） 。 基站 104 可以对具有彼此正交的优选波束 228 的用户设备 （UE） 进行配对 （306） 。 这些组合可以称为用户设备 （UE） 对 224。在一种配置中， 基站 102 可以构造用于标识用户 设备 （UE） 对 224 的表。下面参照图 4 来另外详细地讨论用于标识用户设备 （UE） 对 224 的 表的示例。
基站 102 可以选择一个用户设备 （UE）对 224 作为选定的用户设备 （UE）对 225 （308） 。在一种配置中， 如果两个不同用户设备 （UE） 204 的数据流的合计速率大于这两个 数据流的特定于 UE 的合计速率， 则基站 102 可以选择用户设备 （UE） 对 224（308） 。例如， 如果第一用户设备 （UE） 204a 请求两个数据流， 则第一用户设备 （UE） 204a 可以报告优选的 主预编码向量 b1 以及分别与优选 （强） 数据流 218a 和辅助 （弱） 数据流 220a 相对应的两个 信道质量指示 （CQI） 112CQI1 和 CQI2。类似地， 如果第二用户设备 （UE） 204b 请求两个数据 流， 则第二用户设备 （UE） 204b 可以报告优选的主预编码向量 b2 以及这两个数据流的信道 质量指示 （CQI） 112CQI1’ 和 CQI2’ 。
优选的辅助预编码向量 （其与 b1 正交） 是 b2， 基站 102 可以根据优选的主预编码 向量 b1 来得出该向量。如果 CQI1>CQI1’ 且 CQI2>CQI2’ ， 则第一用户设备 （UE） 优选数据流 218a 可以映射到预编码向量 b1， 第二用户设备 （UE） 优选数据流 218b 可以映射到预编码向 量 b2。基站 102 可能在正交的波束上在给定的传输时间间隔 （TTI） 内最多只能够发送两个 数据流。因此， 可能只对具有正交的优选波束 228 的用户设备 （UE） 204 进行配对。
如果第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 都请求波束 b1 和 b2， 则 基站 102 可以在波束 b1 和 b2 上对这两个用户设备 （UE） 204 进行配对。如果基站 102 发现 这种配对使得传输时间间隔 （TTI） 期间的某种度量最大， 则基站 102 可以使用相同的正交
可变扩频因子 （OVSF） 码 226 在相同的传输时间间隔 （TTI） 内将数据流调度到选定的用户设 备 （UE） 对 225。可以被最大化的度量的一个示例是合计比例公平度量 （sum proportional fair metric） 。在合计比例公平度量中， 每当考虑 MU-MIMO 传输时就将每一流的比例公平 度量进行合计。还可以使用其它度量。
图 4 是描绘用于对用户设备 （UE） 404 进行配对的比较表的框图。 在该表中， 对五个 用户设备 （UE） 404a 到 404e 进行比较， 以便确定用户设备 （UE） 对 432。用户设备 （UE） 404 中的每一个都具有双流能力。但是， 只将每一个用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 与每一 个其它用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 进行比较。
当一个用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 与另一个用户设备 （UE） 404 的优选波束 正交时， 得到一个用户设备 （UE） 对 432。例如， UE 1404a 的优选波束 228 可能与 UE 4404d 的优选波束 228 正交。因此， UE 1404a 和 UE 4404d 是一个用户设备 （UE） 对 432a。再举一 个例子， UE 2404b 的优选波束 228 与 UE 3404c 的优选波束 228 正交。因此， UE 2404b 和 UE3404c 是一个用户设备 （UE） 对 432b。如果用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 是不正交 的， 则可以将进行配对的项列出为非正交的。用户设备 （UE） 404 可以具有与多个用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 正交的优选波束 228。用户设备 （UE） 404 还可以具有与可用于进 行配对的用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 都不正交的优选波束 228。例如， UE 5404e 示 出为具有与其它用户设备 （UE） 404 的优选波束 228 都不正交的优选波束 228。 在有多个用户设备 （UE） 对 432 的情况下， 基站 102 可以选择用户设备 （UE） 对 432 中的一个。可以使用多种不同的方法来选择用户设备 （UE） 对 432 中的一个。例如， 可以使 用合计比例公平度量。
通常， 调度的目标旨在通过向某些用户按每个传输时间间隔 （TTI） 分配资源， 来使 效用函数 U(R1(t),...,RN(t)) 最大化。式 （1） 中给出了比例公平的效用函数 ：
在式 （1） 中， Ri(t) 表示用户 i 在时间 t 的平均吞吐量。假定一个流， 式 （1） 等同 于式 （2） 中按每个传输时间间隔 （TTI） 的资源分配规则。
在式 （2） 中， ri(t) 表示在时间 t 提供给用户 i 的瞬时速率， δi ∈ {0,1} 指示针对 用户 i 的资源分配。调度器的任务是按每个传输时间间隔 （TTI） 来分配资源 （即， 选择索引 δi， 以便使效用函数最大化） 。在式 （3） 中， 能够概括用于 SU-MIMO 的资源分配规则 ：
对于 2x2MU-MIMO， 式 （4） 给出了用于对用户 i1 和 i2 进行配对的规则 ：
配对算法根据 MU-MIMO 比例公平规则， 按每个传输时间间隔 （TTI）来决定哪些 用户和流是配对的。随后， 配对算法按每个传输时间间隔 （TTI） 来确定 预编码向量 bk （k=1… 4）和所有候选用户 uj。候选集合是 U(bk)={(uj,CQI(bk)}， 其中 bk 是 uj 的优选主 预编码向量。候选用户不需要秩 2CQI 报告。假定预编码向量 bk 和 b5-k 是正交的。随后， 使用一种或多种方法来确定用于 MU-MIMO 传输的用户对。在一种方法中， 可以对用户对 (ui,uj) ∈ (U(bk),U(b5-k)) 进行调度。对于线性接收机来说， 优选的预编码向量提供更佳的 CQI。不论接收机体系结构是什么样的， 该方法都有效。
随后， 可以使用排名算法。排名算法可以按每个传输时间间隔 （TTI） 来标识最高 优先级的 MU-MIMO 对和最高优先级的 SU-MIMO 用户。如果用户在其 MAC 优先级队列中具 有空闲的 HARQ 进程和数据， 则该用户称为合格的 （eligible） 。可以将报告的 CQI（以分贝 （dB） 为单位进行量化的信噪比 （SNR） ） 映射到每一个合格用户的频谱效率 （以比特 / 符号为 单位） 。
随后， 可以根据比例公平规则来计算所有合格用户的 SU-MIMO 用户排名列表。根 据报告的信道排名， 可以针对每一个合格用户来假定单流 SU-MIMO 或双流 SU-MIMO。可以 根据比例公平规则来确定基于用户配对方法的最高优先级的 MU-MIMO 合格对。如果需要 的话， 则可以重新调整频谱效率， 以便说明配对的用户之间的功率划分。根据优先级比较， 可以在瞬时传输时间间隔 （TTI） 中对来自 SU-MIMO 排名列表中的最高优先级用户或者最 高优先级的 MU-MIMO 用户对进行调度 （假定每个传输时间间隔 （TTI） 只调度一个用户用于 SU-MIMO 或者一个用户对用于 MU-MIMO） 。随后可以使用 CQI 映射表。
图 5 是描绘具有多个传输时间间隔 （TTI） 538 的时间线 500 的框图。节点 B 502 可以与第一用户设备 （UE） 504a、 第二用户设备 （UE） 504b 和第三用户设备 （UE） 504c 进行通 信。在第一传输时间间隔 （TTI） 538a 期间， 第一用户设备 （UE） 504a 和第二用户设备 （UE） 504b 可以是第一用户设备 （UE） 对 534a 的一部分。节点 B 502 可以在第一传输时间间隔 （TTI） 538a 期间， 在正交的优选数据流 218 上向第一用户设备 （UE） 对 534 进行发送 （536） （即， 使用第一用户设备 （UE） 优选数据流 218a 向第一用户设备 （UE） 504a 发送， 使用第二用 户设备 （UE） 优选数据流 218b 向第二用户设备 （UE） 504b 发送） 。
在第一传输时间间隔 （TTI） 538a 之后， 节点 B 502 可以评估接收的信道质量指示 （CQI） 112（540） ， 并重新选择用户设备 （UE） 对 534。例如， 节点 B 502 可以选择用于第二传 输时间间隔 （TTI） 538b 的第二用户设备 （UE） 对 534b。第二用户设备 （UE） 对 534b 可以包 括第二用户设备 （UE） 504b 和第三用户设备 （UE） 504c。随后， 节点 B 502 可以在第二传输 时间间隔 （TTI） 538b 期间， 在正交的优选数据流 218 上向选定的用户设备 （UE） 对 534b 进 行发送 （542） （即， 使用第二用户设备 （UE） 优选数据流 218b 向第二用户设备 （UE） 504b 发 送， 使用第三用户设备 （UE） 优选数据流 （没有示出） 向第三用户设备 （UE） 504c 发送） 。
图 6 是用于联合地调度去往两个配对的用户设备 （UE） 204 的数据流的另一种方法 600 的流程图。方法 600 可以由基站 102 执行。在一种配置中， 基站 102 可以是节点 B 202。 用户设备 （UE） 204 可以是无线通信设备 104。
节点 B 202 可以从第一用户设备 （UE） 204a 接收与第一波束相对应的第一信道质 量指示 （CQI） 112（602） 。第一用户设备 （UE） 204 可能已通过测量节点 B 202 和第一用户 设备 （UE） 204a 之间的第一下行链路 106 信道， 获得了第一信道质量指示 （CQI） 112。节点 B 202 还可以从第一用户设备 （UE） 204a 接收与第二波束相对应的第二信道质量指示 （CQI） 112（604） 。
节点 B 202 可以从第二用户设备 （UE） 204b 接收与第一波束相对应的第三信道质 量指示 （CQI） 112（606） 。节点 B 202 可能先前已使用第一波束与第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 进行了通信 （即， 在前面的传输时间间隔 （TTI） 538 中进行了通 信） 。节点 B 202 还可以从第二用户设备 （UE） 204b 接收与第二波束相对应的第四信道质 量指示 （CQI） 112（608） 。因此， 节点 B 202 可能先前已使用第二波束与第一用户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 进行了通信 （即， 在前面的传输时间间隔 （TTI） 538 中进行 了通信） 。
节点 B 202 可以对第一用户设备 （UE） 204a 与第二用户设备 （UE） 204b 进行配对以 便获得用户设备 （UE） 对 224（610） 。如果第一用户设备 （UE） 204a 的优选波束 228（即， 第 一波束） 与第二用户设备 （UE） 204b 的优选波束 228（即， 第二波束） 正交， 则可以对第一用 户设备 （UE） 204a 和第二用户设备 （UE） 204b 进行配对。节点 B 202 可以获得多个用户设备 （UE） 对 224。如上所述， 用户设备 （UE） 204 可能被包含在一个以上的用户设备 （UE） 对 224 中。
节点 B 202 可以选择用户设备 （UE） 对 224 作为选定的用户设备 （UE） 对 225 （611） 。 例如， 节点 B 202 可以选择具有最佳可能益处的用户设备 （UE） 对 224 作为选定的用户设备 （UE） 对 225（611） 。对于各个用户设备 （UE） 204， 可以使用比例公平度量。对于用户设备 （UE） 对 224， 可以使用合计比例公开度量。
随后， 节点 B 202 可以使用单个正交可变扩频因子 （OVSF） 码 226， 在相同的传输时 间间隔 （TTI） 538 上， 将第一数据流调度到第一用户设备 （UE） 204a 的第一波束 （即， 第一用 户设备 （UE） 优选数据流 218a） ， 并将第二数据流调度到第二用户设备 （UE） 204b 的第二波束 （即， 第二用户设备 （UE） 优选数据流 218b） （612） 。随后， 节点 B 202 可以在传输时间间隔 （TTI） 538 期间同时发送第一数据流和第二数据流 （614） 。
图 7 是用于本申请所提出的系统和方法的基站 702 的框图。图 7 的基站 702 可以 是图 1 的基站 102 的一种配置。基站 702 可以包括第一发射链 746a 和第二发射链 746b。 第一发射链 746a 可以用于第一数据流 718a， 第二发射链 746b 可以用于第二数据流 718b。
第一发射链 746a 可以包括第一基带发射信号 744a。第一基带发射信号 744a 可 以由调制器 747a 进行调制， 使用数模转换器 （DAC） 748a 从数字信号转换成模拟信号， 使用 混频器 749a 进行频率变换， 使用放大器 750a 进行放大， 最后由第一天线 751a 发射成第一 数据流 718a。同样， 第二发射链 746b 可以包括第二基带发射信号 744b。第二基带发射信 号 744b 可以由调制器 747b 进行调制， 使用数模转换器 （DAC） 748b 从数字信号转换成模拟 信号， 使用混频器 749b 进行频率变换， 使用放大器 750b 进行放大， 最后由第二天线 751b 发 射成第二数据流 718b。如上所述， 可以使用具有正交波束的相同正交可变扩频因子 （OVSF） 码 226， 在相同的传输时间间隔 （TTI） 538 期间， 发送第一数据流 718a 和第二数据流 718b。
图 8 是多输入和多输出 （MIMO） 系统 800 中的发射机 869 和接收机 870 的框图。在发射机 869 中， 可以从数据源 852 向发射 （TX） 数据处理器 853 提供用于多个数据流的业 务数据。随后， 每一个数据流可以在各自的发射天线 856a 到 856t 上发送。发射 （TX） 数据 处理器 853 根据为每一个数据流所选定的具体编码方案， 对该数据流的业务数据进行格式 化、 编码和交织， 以便提供编码的数据。
可以使用 OFDM 技术将每一个数据流的编码后数据与导频数据进行复用。导频数 据是以已知方式处理的已知数据模式， 接收机 870 可以使用导频数据来估计信道响应。随 后， 可以根据为每一个数据流所选定的特定调制方案 （例如， 二进制移相键控 （BPSK） 、 正交 移相键控 （QPSK） 、 多相移相键控 （M-PSK） 或多阶正交幅度调制 （M-QAM） ） ， 对该数据流的复 用后的导频和编码数据进行调制 （即， 符号映射） ， 以便提供调制符号。通过由处理器执行指 令来确定每一个数据流的数据速率、 编码和调制。
可以向发射 （TX） 多输入多输出 （MIMO） 处理器 854 提供所有数据流的调制符号， 发 射 （TX） 多输入多输出 （MIMO） 处理器 854 可以进一步处理这些调制符号 （例如， 用于 OFDM） 。 随后， 发射 （TX） 多输入多输出 （MIMO） 处理器 854 向 NT 个发射机 （TMTR） 855a 至 855t 提供 NT 个调制符号流。TX 发射 （TX） 多输入多输出 （MIMO） 处理器 854 对于数据流的符号和用于 发射该符号的天线 856 应用波束成形权重。
每一个发射机 855 接收和处理各自的符号流， 以便提供一个或多个模拟信号， 并 进一步调节 （例如， 放大、 滤波和上变频） 这些模拟信号以便提供适合于在 MIMO 信道上传输 的调制信号。随后， 分别从 NT 个天线 856a 至 856t 发射来自发射机 855a 至 855t 的 NT 个 调制信号。
在接收机 870， 由 NR 个天线 861a 至 861r 接收所发射的调制信号， 并将来自每一个 天线 861 的所接收信号提供给各自的接收机 （RCVR） 862a 至 862r。每一个接收机 862 调节 （例如， 滤波、 放大和下变频） 各自的接收信号， 对调节后的信号进行数字化以便提供采样， 并进一步处理这些采样以便提供相应的 “接收的” 符号流。
随后， RX 数据处理器 863 从 NR 个接收机 862 接收 NR 个接收的符号流， 并根据特 定的接收机处理技术对其进行处理， 以便提供 NT 个 “检测的” 符号流。随后， RX 数据处理器 863 解调、 解交织和解码每一个检测的符号流， 以便恢复出该数据流的业务数据。RX 数据处 理器 863 所执行的处理过程与发射机系统 869 的 TX MIMO 处理器 854 和 TX 数据处理器 853 所执行的处理过程是互补的。
处理器 864 可以定期地确定要使用哪个预编码矩阵。处理器 864 可以将信息存储 到存储器 865， 并从存储器 865 获取信息。处理器 864 形成反向链路消息， 该消息包括矩阵 索引部分和秩值部分。反向链路消息可以称为信道状态信息 （CSI） 。反向链路消息可以包 括关于通信链路和 / 或所接收的数据流的各种类型信息。随后， 反向链路消息由 TX 数据处 理器 867 进行处理， 由调制器 866 对其进行调制， 由发射机 862a 至 862r 对其进行调节， 并 将其发送回发射机 869， 其中 TX 数据处理器 867 还从数据源 868 接收多个数据流的业务数 据。
在发射机 869， 来自接收机的调制信号由天线 856 进行接收， 由接收机 855 进行调 节， 由解调器 858 进行解调， 并由 RX 数据处理器 859 进行处理， 以便提取出由接收机系统 870 发送的反向链路消息。 处理器 860 可以从 RX 数据处理器 859 接收信道状态信息 （CSI） 。 处理器 860 可以将信息存储到存储器 857， 并从存储器 857 获取信息。随后， 处理器 860 确定使用哪个预编码矩阵来确定波束成形权重， 并随后处理所提取的消息。
图 9 描绘了可以包括在基站 902 中的某些组件。基站还可以称为接入点、 广播发 射机、 节点 B、 演进节点 B 等等， 基站可以包括上述设备的一些或全部功能。基站 902 包括 处理器 903。处理器 903 可以是通用单芯片或多芯片微处理器 （例如， ARM） 、 特定用途微处 理器 （例如， 数字信号处理器 （DSP） ） 、 微控制器、 可编程门阵列等等。 处理器 903 可以称为中 央处理单元 （CPU） 。虽然在图 9 的基站 902 中仅示出了单一的处理器 903， 但在替代的配置 中， 可以使用这些处理器的组合 （例如， ARM 和 DSP） 。
基站 902 还包括存储器 905。存储器 905 可以是能存储电子信息的任何电组件。 存储器 905 可以实现成随机存取存储器 （RAM） 、 只读存储器 （ROM） 、 磁盘存储介质、 光存储介 质、 RAM 中的闪存器件、 包括有处理器的板上存储器、 EPROM 存储器、 EEPROM 存储器、 寄存器 等等以及其组合。
数据 907a 和指令 909a 可以存储在存储器 905 中。指令 909a 可以由处理器 903 执行， 以便实现本申请所公开的方法。执行指令 909a 涉及使用存储在存储器 905 中的数据 907a。当处理器 903 执行指令 909a 时， 可以将指令 909b 的各个部分装载到处理器 903， 将 数据 907b 的各个块装载到处理器 903。 基站 902 还可以包括发射机 911 和接收机 913， 以便允许向基站 902 发送信号和 从基站 902 接收信号。发射机 911 和接收机 913 可以统称地称为收发机 915。多个天线 917a-b 可以电耦合到收发机 915。基站 902 还可以包括 （没有示出） 多个发射机、 多个接收 机、 多个收发机和 / 或另外的天线。
基站 902 可以包括数字信号处理器 （DSP） 921。基站 902 还可以包括通信接 923。 通信接 923 可以允许用户与基站 902 进行交互。
基站 902 的各个组件可以通过一个或多个总线耦接在一起， 其中所述一个或多个 总线可以包括电源总线、 控制信号总线、 状态信号总线、 数据总线等等。 为了清楚说明起见， 在图 9 中将各个总线都描述成总线系统 919。
本申请描述的技术可以用于各种通信系统， 后者包括基于正交复用方案的通信系 统。这种通信系统的例子包括 ： 正交频分多址 （OFDMA） 系统、 单载波频分多址 （SC-FDMA） 系 统等等。OFDMA 系统使用正交频分复用 （OFDM） ， 后者是一种将全部系统带宽划分成多个正 交的子载波的调制技术。 这些子载波还可以称为音调、 频段等等。 对于 OFDM， 每一个子载波 可以用数据进行独立地调制。SC-FDMA 系统可以利用交织的 FDMA （IFDMA） 以便在分布在系 统带宽中的子载波上发送信号， 利用集中式 FDMA（localized FDMA， LFDMA） 以便在一组相 邻的子载波上发送信号， 或利用增强的 FDMA（EFDMA） 以便在多组相邻子载波上发送信号。 通常来说， 在频域使用 OFDM 发送调制符号， 在时域使用 SC-FDMA 发送调制符号。
术语 “确定” 包括很多种操作， 因此， “确定” 可以包括计算、 运算、 处理、 推导、 研究、 查询 （例如， 在表、 数据库或其它数据结构中查询） 、 断定等等。此外， “确定” 还可以包括接收 （例如， 接收信息） 、 访问 （例如， 访问存储器中的数据） 等等。此外， “确定” 还可以包括解析、 选定、 选择、 建立等等。
除非以别的方式明确说明， 否则短语 “基于” 并不意味 “仅仅基于” 。换言之， 短语 “基于” 具有 “仅仅基于” 和 “至少基于” 的意思。
术语 “处理器” 应广义地解释为涵盖 ： 通用处理器、 中央处理单元 （CPU） 、 微处理
器、 数字信号处理器 （DSP） 、 控制器、 微控制器、 状态机等。在某些情况下， “处理器” 可以指 代专用集成电路 （ASIC） 、 可编程逻辑器件 （PLD） 、 现场可编程门阵列 （FPGA） 等。术语 “处理 器” 可以指代处理设备的组合， 例如 ： DSP 和微处理器的组合、 多个微处理器、 一个或多个微 处理器与 DSP 核的组合或者任何其它此类配置。
术语 “存储器” 应广义地解释为涵盖任何能够存储电子信息的电组件。术语存储 器可以指代各种类型的处理器可读介质， 例如 ： 随机存取存储器 （RAM） 、 只读存储器 （ROM） 、 非易失性随机存取存储器 （NVRAM） 、 可编程只读存储器 （PROM） 、 可擦写可编程只读存储器 （EPROM） 、 电可擦写 PROM （EEPROM） 、 闪存、 磁或光数据存储、 寄存器等。如果处理器能够读取 存储器的信息和 / 或写入信息到存储器， 则将该存储器称为与处理器进行电通信。存储器 可以集成到处理器中， 并仍称之为存储器与处理器进行电通信。
术语 “指令” 和 “代码” 应广义地解释为涵盖任何类型的计算机可读语句。例如， 术语 “指令” 和 “代码” 可以指代一个或多个程序、 例行程序、 子例行程序、 函数、 过程等。 “指 令” 和 “代码” 可以包括单个计算机可读语句和多个计算机可读语句。
本文所述的功能可以用软件或者由硬件执行的固件来实现。 可以在计算机可读介 质上将这些功能存储为一个或多个指令。术语 “计算机可读介质” 或 “计算机程序产品” 指 代的是可由计算机或处理器访问的任何有形存储介质。示例性而非限制地， 计算机可读介 质可以包括 ： RAM、 ROM、 EEPROM、 CD-ROM 或其它光盘存储、 磁盘存储或其它磁存储设备或者 能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能由计算机存取的任 何其它介质。如本申请所使用的， 盘 （disk） 和碟 （disc） 包括紧致碟 （CD） 、 激光碟、 光碟、 数 字多用途光碟 （DVD） 、 软盘和蓝光 光碟， 其中盘通常磁性地复制数据， 而碟则用激光来光学 地复制数据。
本申请所公开方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。 在不脱离本 发明保护范围的基础上， 这些方法步骤和 / 或动作可以相互交换。换言之， 除非对于所描述 的方法的适当操作需要特定顺序的步骤或动作， 否则在不脱离本发明保护范围的基础上， 可以修改特定步骤和 / 或动作的顺序和 / 或使用。
此外， 应当理解的是， 用以执行本申请所述的方法和技术的模块和 / 或其它适当 的单元 （诸如图 3 和图 6 所示的模块） ， 可以由设备进行下载和 / 或以其它方式获得。例如， 设备可以耦合到服务器以促进用于执行本文所述方法的模块的迁移。或者， 本申请所述的 各种方法可以经由存储模块 （例如， 随机存取存储器 （RAM） 、 只读存储器 （ROM） 、 诸如紧致碟 （CD） 或软盘之类的物理存储介质等等） 来提供， 使得在将这些存储模块耦合或提供给设备 时， 该设备可以获得这些各种方法。
应当理解的是， 本发明并不限于上面所描述的明确配置和组件。可以在不脱离本 发明的保护范围的基础上， 对本申请所描述的系统、 方法和装置的排列、 操作和细节做出各 种修改、 变化和变型。
所主张的内容见权利要求。