用于协调的多点下行链路传送的系统和方法技术方案

公开了一种用于确定天线权重的方法，所述天线权重用于在从多个基站传送数据到用户装置中使用。所述天线权重使用输入协方差矩阵(S)来确定，并且该输入协方差矩阵服从于预定功率约束和预定非零干扰约束来确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于协调的多点下行链路传送的系统和方法
本专利技术涉及蜂窝通信系统。更具体地说，在一些方面，本专利技术涉及协调的蜂窝通信系统。
技术介绍
在非协调的常规蜂窝通信系统中，独立形成到不同用户的传送。因此，到一个用户的传送一般成了对其它用户的不想要的干扰。由于系统单独形成到每个用户的传送，因此，系统不知道到特定用户的传送将如何影响附近的其它用户。因此，使用小到中型小区和一个小区内的正交多址时，其它小区干扰是限制演进蜂窝系统的性能的一个主要因素。特别是对于小区边缘附近的用户，其它小区干扰是禁止输送高数据率到这些用户的主要因素。在带有在传送器可用的信道状态信息(CSI)的非协调多输入多输出(MIMO)传送中，其中为用户u0传送的信号独立于此传送的信号在其它用户生成什么干扰而形成，预期的用户u0收到的输出向量y由下面的等式(1)给出y＝Hx+n，(1)，其中，x是表示从所有传送天线传送的总信号的大小为t×1的向量，H是对于用户u0的固定信道响应矩阵，其大小是r×t(用于预期用户的信道矩阵是固定的，并优选在传送器和由预期用户u0已知)，以及n是带有零均值和协方差N0I的高斯循环对称复值随机噪声向量。假设表示传送协方差矩阵，并且在传送器的总平均功率约束下，我们要求tr(S)≤P0.(3)通过信道H能够可靠传送的最大数据率称为MIMO信道H的容量。此容量通过在S的所有可能选择上最大化x与y之间的相互信息而获得：最小化服从于S≥0(5)tr(S)≤P0(6)等式(4)中的问题是凸性的，被视为由表示的大小为t×t的正半定矩阵集合上的优化问题；因为，目标函数Φ(S)是S的凸函数，并且约束(6)在S中是线性的。与优化问题等式(4)相关联的拉格朗日量是：其中，λ1是与约束等式(5)相关联的拉格朗日乘数，并且Ψ是与约束等式(3)相关联的拉格朗日乘数矩阵。假定问题是凸性的，并且假设存在严格可行的S，则以下KKT条件对于最优化是必需和充分的：tr(ΨS)＝0(9)λ1(tr(S)-P0)＝0(10)λ1，Ψ≥0(11)通过直接代入，能够轻松验证用于S的公知注水解决方案满足等式(8)的KKT条件：Λ＝diag(μ1，μ2，...，μr，0，..，0)(13)重要的是注意，用于在等式(12-16)中获得的S的解决方案导致tr(S)＝P0和λ1＞0，即，获得的S满足KKT条件的以下特定版本：tr(ΨS)＝0(18)tr(S)-P0＝0(19)λ1＞0(20)Ψ≥0(21)带有分布式天线的协调蜂窝通信系统通过联合形成传送到所有用户的信号，使用传播环境的其知识来控制相互干扰。下行链路上的协调传送方法基本上必须调整到每个用户的传送，以便两个竞争目标得到满足：(1)应配置到用户的传送，使得对应于在用户的天线收到的传送的信号强大，以及(2)对应于所有其它用户的天线所收到的传送的信号应弱小。迫零协调传送通过迫零传送，到每个用户的传送对协调多点(CoMP)小区中的任何其它活动用户绝对不生成干扰，而传送到每个用户的总功率必须低于预指定的限制P0。例如，参阅G.Caire和S.Shamai的“OntheachievablethroughputinmultiantennaGaussianbroadcastchannel”(IEEETrans.Infor.Theory，vol.49，2003年7月)。现有技术有关的问题非协调传送有关的一个问题是它完全忽略了无线环境中到一个用户的传送成了对所有其它用户的干扰的事实。迫零协调传送有关的一个问题是它在高系统负载时失败。下行链路上的CoMP方法基本上必须调整到每个用户的传送，以便两个竞争目标得到满足：(1)用户u0的天线收到的信号必须强大；(2)所有其它用户的天线所收到的信号必须弱小。通过使干扰为零，迫零方法基本上对第二目标过于重视，而代价是忽略第一目标。在高负载时，存在大量天线，必须规划为用户u0传送的信号远离这些天线；因此，传送的信号受限于极小的子空间。在此情况下，很可能的是此极为受限的子空间中的传送将在预期用户u0导致小的接收信号功率。此效应类似于与迫零接收器相关联的公知的“噪声增强”问题。
技术实现思路
如上所述，下行链路上的协调传送方法基本上必须调整到每个用户的传送，以便两个竞争目标得到满足：(1)用户u0的天线收到的信号必须强大；(2)所有其它用户的天线收到的信号必须弱小。在本专利技术的实施例中，我们的方案是使对其它用户的干扰变小但非零。更具体地说，我们服从于以下两个约束来确定将能够可靠传送到用户u0的数据率最大化的传送方案：(1)传送到用户u0的总功率必须保持低于P0，以及(2)为用户u0传送的信号在所有其它用户所生成的干扰之和必须保持低于PI。本公开中所示的公式化表达能够视为迫零传送技术的概括，其中，为用户u0传送的信号在所有其它用户所生成的总干扰是零。因此，一方面本专利技术提供一种用于从多个基站传送数据到用户装置的方法。在一些实施例中，该方法包括以下步骤：(1)服从于预定功率约束和预定非零干扰约束，为所述多个基站的每个基站确定天线权重，所述天线权重最大化能够可靠传送到用户装置的数据率；以及(2)使用确定的天线权重将数据传送到所述用户装置。在一些实施例中，确定天线权重的步骤包括以下步骤：(1)为与所述多个基站通信的所述用户装置和多个其它用户装置的每个装置，确定信道响应矩阵(H)；(2)为所述用户装置和所述多个其它用户装置的每个装置，生成干扰约束矩阵(G)；(3)使用对于所述用户装置的H和G，服从于预定功率约束和预定非零干扰约束，为所述用户装置确定输入协方差矩阵(S)；以及(4)使用S，为所述多个基站的每个基站确定天线权重。在一些实施例中，服从于功率约束和干扰约束来确定S的步骤包括：(1)选择变量(α)；以及(2)使用α来计算S。在一些实施例中，选择α的步骤包括：(a)设置α为初始值；(b)在步骤(a)后，使用α来确定传送功率；(c)在步骤(b)后，确定所确定的传送功率是否等于或大约等于预定功率约束值(P0)；以及(d)在步骤(c)后，如果所确定的传送功率不等于或大约等于P0，则增大或降低α并重复步骤(b)到(d)。使用α来确定传送功率的步骤可包括计算下面定义的等式(72)-(77)和(81)。在一些实施例中，确定S的步骤还包括：(a)仅服从于预定功率约束来确定S；(b)在步骤(a)后，评估为所述多个其它用户装置所生成的干扰；(c)基于评估的干扰，确定是否满足预定干扰约束。在一些实施例中，在服从于预定功率约束和预定干扰约束来确定S的步骤前执行步骤(a)-(c)。在一些实施例中，步骤(a)包括计算下面定义的等式(12)到(16)。在一些实施例中，确定S的步骤还包括：(d)响应在步骤(c)中确定不满足预定干扰约束，确定干扰约束矩阵是否具有满秩。在一些实施例中，响应在步骤(d)中确定干扰约束矩阵不具有满秩，执行服从于预定功率约束和预定干扰约束来确定S的步骤。在一些实施例中，确定S的步骤还包括：(e)仅服从于预定干扰约束来计算S；以及(f)在步骤(e)后，确定是否满足功率约束。在一些实施例中，响应在步骤(f)中确定不满足功率约束，执行服从于预定功率约束和预定干扰约束来确定S的步骤。另一方面，本专利技术提供一种用于确定天线权重本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于从多个基站传送数据到用户装置的方法，包括：服从于预定功率约束和预定非零干扰约束，为所述多个基站的每个基站确定天线权重，所述天线权重最大化能够可靠传送到所述用户装置的数据率；以及使用所确定的天线权重将数据传送到所述用户装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.16 US 12/4047731.一种用于从多个基站传送数据到用户装置的方法，包括：服从于预定功率约束和预定非零干扰约束，为所述多个基站的每个基站确定天线权重，所述天线权重最大化能够可靠传送到所述用户装置的数据率；以及使用所确定的天线权重将数据传送到所述用户装置。2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述天线权重的步骤包括：为与所述多个基站通信的所述用户装置和多个其它用户装置的每个装置，确定信道响应矩阵H；为所述用户装置和所述多个其它用户装置的每个装置，生成干扰约束矩阵G；使用对于所述用户装置的H和G，服从于所述预定功率约束和所述预定非零干扰约束，为所述用户装置确定输入协方差矩阵S；以及使用S来确定所述天线权重。3.如权利要求2所述的方法，其中服从于所述预定功率约束和所述预定非零干扰约束来确定S的步骤包括：选择变量α；以及使用α来计算S，其中选择α的步骤包括：(a)设置α为初始值；(b)在步骤(a)后，使用α来确定传送功率；(c)在步骤(b)后，确定所确定的传送功率是否等于或大约等于预定功率约束值P0；以及(d)在步骤(c)后，如果所确定的传送功率不等于或大约等于P0，则增大或降低α并重复步骤(b)到(d)。4.如权利要求3所述的方法，其中使用α来确定传送功率的步骤包括计算等式，其中，，VQ是酉矩阵并且ΛQ是对角矩阵，以及Q属于，并且表示大小为t×t的正半定矩阵集合。5.如权利要求4所述的方法，其中使用α来确定传送功率的步骤还包括在计算等式前计算以下等式：，其中，N0表示预期用户u0经受的噪声，λ2表示拉格朗日乘数，并且r表示信道响应矩阵H的行数。6.如权利要求2所述的方法，其中确定S的步骤包括：(a)仅服从于所述预定功率约束来确定S；(b)在步骤(a)后，评估为所述多个其它用户装置生成的干扰；(c)基于所评估的干扰，确定是否满足所述预定非零干扰约束，其中在服从于所述预定功率约束和所述预定非零干扰约束来确定S的步骤前执行步骤(a)-(c)。7.如权利要求6所述的方法，其中步骤(a)包括计算以下等式：，其中，N0表示预期用户u0经受的噪声，λ1表示拉格朗日乘数，并且r表示信道响应矩阵H的行数。8.如权利要求6所述的方法，其中确定S的步骤还包括：(d)响应在步骤(c)中确定不满足所述预定非零干扰约束，确定干扰约束矩阵是否具有满秩。9.如权利要求8所述的方法，其中响应在步骤(d)中确定所述干扰约束矩阵不具有满秩，执行服从于所述预定功率约束和所述预定非零干扰约束来确定S的步骤。10.如权利要求8所述的方法，其中确定S的步骤还包括：(e)仅服从于所述预定非零干扰约束来计算S；以及(f)在步骤(e)后，确定是否满足所述功率约束。11.如权利要求10所述的方法，其中响应在步骤(f)中确定不满足所述功率约束，执行服从于所述预定功率约束和所述预定非零干扰约束来确定S的步骤。12.一种用于确定天线权重的控制器，所述天线权重用于在经与所述控制器通信的多个基站将数据传送到用户装置中使用，所述控制器包括：传送器和接收器，用于与所述多个基站通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·赞吉，D·许，L·克拉斯尼，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：SE