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Title:
METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR PROCESSING INTERFERENCE IN MASSIVE MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/139261
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a method, device and system for processing interference in a massive multiple-input multiple-output system, which relate to the technical field of communications and overcome the defect of sensitivity to backhaul time delay in the process of eliminating inter-cell interference suppression in existing massive multiple-input multiple-output systems. The specific embodiment of the present invention comprises: acquiring channel correlation matrixes of all links, so as to calculate a combined outer precoder set according to these channel correlation matrixes, wherein each combined outer precoder contains at least one outer precoder, and the outer precoder is a semi-unitary matrix and is not sensitive to the backhaul time delay. The technical solution of the present invention is mainly applied to an interference processing flow in a massive multiple-input multiple-output system.

Inventors:
LAU KINNANG (CN)
LIU AN (CN)
YU RONGDAO (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/073764
Publication Date:
September 24, 2015
Filing Date:
March 20, 2014
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI TECH CO LTD (CN)
International Classes:
H04B7/04; H04L25/03
Domestic Patent References:
WO2013179806A12013-12-05
Foreign References:
CN101873190A2010-10-27
CN101834707A2010-09-15
CN102255642A2011-11-23
Other References:
See also references of EP 3113380A4
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING ZBSD PATENT & TRADEMARK AGENT LTD. (CN)
北京中博世达专利商标代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求 书

1、 一种大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征在于, 所述装置包括: 获取单元, 用于获取所有链路的信道相关矩阵;

计算单元, 用于通过所述获取单元获取的所有链路的信道相关矩阵, 计算 组合外预编码集合, 每个所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预 编码为半酉矩阵。

2、 根据权利要求 1所述的装置, 其特征在于,

所述计算单元, 还用于通过所述获取单元获取的所有链路的信道相关矩阵, 计算所述每个组合外预编码对应的使用概率。

3、 根据权利要求 2所述的装置, 其特征在于, 所述装置还包括:

发送单元, 还用于确定一个超帧, 并在所述一个超帧中将所述组合外预编 码集合和所述每个组合外预编码的使用概率发送给基站。

4、一种大规模多天线系统中的干扰处理装置,其特征在于,所述装置包括: 获取单元,用于获取组合外预编码集合,和每个组合外预编码的使用概率; 所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。

5、 根据权利要求 4所述的装置, 其特征在于, 所述装置还包括:

确定单元, 用于根据获取单元获取的所述组合外预编码集合和所述每个组 合外预编码的使用概率, 确定当前釆用的外预编码;

计算单元, 用于通过所述确定单元确定的所述当前釆用的外预编码计算, 得到等效信道; 还用于通过所述等效信道计算, 得到内预编码。

6、 根据权利要求 5所述的装置, 其特征在于, 所述确定单元还包括: 序列生成子单元, 用于通过所述获取单元获取的所述组合外预编码集合中 组合外预编码, 和所述每个组合外预编码的使用概率, 生成伪随机序列; 取所述组合外预编码集合, 和所述组合外预编码的使用概率的时间段, 所述超 帧包括任意一个或者多个无线帧;

确定子单元, 用于通过当前无线帧在所述超帧中的位置, 和所述伪随机序 列, 确定当前釆用的外预编码。

7、 根据权利要求 5所述的装置, 其特征在于, 所述计算单元还包括: 调度子单元, 用于通过业务队列状态和所述计算单元得到的所述等效信道 进行用户调度;

计算子单元, 用于通过所述调度子单元中的所述当前用户调度和所调度用 户的等效信道, 计算所述内预编码。

8、一种大规模多天线系统中的干扰处理装置,其特征在于,所述装置包括: 处理器, 用于获取所有链路的信道相关矩阵; 并通过所述所有链路的信道 相关矩阵, 计算组合外预编码集合;

其中, 每个所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半 酉矩阵。

9、 根据权利要求 8所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征在 于,

所述处理器, 还用于通过所述所有链路的信道相关矩阵, 计算所述每个组 合外预编码对应的使用概率。

1 0、 根据权利要求 9 所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征 在于, 所述装置还包括:

发射器, 还用于确定一个超帧, 并在所述一个超帧中将所述组合外预编码 集合和每个所述组合外预编码的使用概率发送给基站。 11、 一种大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征在于, 包括: 处理器, 用于获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用概率; 所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。

12、 根据权利要求 11所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征 在于, 所述装置还包括:

处理器, 用于根据获取的所述组合外预编码集合和所述每个组合外预编码 的使用概率,确定当前釆用的外预编码;并通过所述当前釆用的外预编码计算, 得到等效信道; 还用于通过所述等效信道计算, 得到内预编码。

13、 根据权利要求 12所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征 在于,

所述处理器, 还用于通过所述组合外预编码集合中组合外预编码, 和所述 每个组合外预编码的使用概率, 生成伪随机序列; 取所述组合外预编码集合, 和所述组合外预编码的使用概率的时间段, 所述超 帧包括任意一个或者多个无线帧;

所述处理器, 还用于通过所述当前无线帧在所述超帧中的位置, 和所述伪 随机序列, 确定当前釆用的外预编码。

14、 根据权利要求 12所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置, 其特征 在于,

所述处理器, 还用于通过业务队列状态和所述等效信道进行用户调度; 并 通过所述当前用户调度和所调度用户的等效信道, 计算所述内预编码。

15、 一种大规模多天线系统中的干扰处理系统, 其特征在于, 所述系统包 括: 上述权利要求 1至 3任意一种所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置 和上述权利要求 4至 7任意一种所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置。

16、 一种大规模多天线系统中的干扰处理系统, 其特征在于, 所述系统包 括上述权利要求 8至 10任意一种所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置和 上述权利要求 11至 14任意一种所述的大规模多天线系统中的干扰处理装置。

17、 一种大规模多天线系统中的干扰处理方法, 其特征在于, 所述方法包 括:

获取所有链路的信道相关矩阵;

通过所述所有链路的信道相关矩阵, 计算组合外预编码集合, 每个所述组 合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。

18、 根据权利要求 17所述的方法, 其特征在于, 所述方法还包括: 通过所述所有链路的信道相关矩阵, 计算所述每个组合外预编码对应的使 用概率。

19、 根据权利要求 18所述的方法, 其特征在于, 所述方法还包括: 确定一个超帧, 并在所述一个超帧中将所述组合外预编码集合和所述每个 组合外预编码的使用概率发送给基站。

20、 一种大规模多天线系统中的干扰处理方法, 其特征在于, 所述方法包 括:

获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用概率;

所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。

21、 根据权利要求 20所述的方法, 其特征在于, 所述方法还包括: 根据获取的所述组合外预编码集合和所述每个组合外预编码的使用概率, 确定当前釆用的外预编码, 并根据所述当前釆用的外预编码计算, 得到等效信 道; 22、 根据权利要求 21所述的方法, 其特征在于, 所述确定当前釆用的外预 编码包括:

通过所述组合外预编码集合中组合外预编码, 和所述每个组合外预编码的 使用概率, 生成伪随机序列; 取所述组合外预编码集合, 和所述组合外预编码的使用概率的时间段, 所述超 帧包括任意一个或者多个无线帧;

通过当前无线帧在所述超帧中的位置, 和所述伪随机序列, 确定当前釆用 的外预编码。

2 3、 根据权利要求 21所述的方法, 其特征在于, 所述通过所述等效信道计 算内预编码, 包括:

通过业务队列状态和所述等效信道进行用户调度;

通过当前用户调度和所调度用户的等效信道, 计算所述内预编码。

Description:
一种大 多天线系统中的干扰处理方法、 装置及系统 技术领域

本发明涉及通信技术领域, 尤其涉及一种大规模多天线系统中的干扰处 理方法、 装置及系统。

背景技术

随着移动数据应用正呈现出指数增长的趋势, 为了保证大量用户的网络 接入体验, 需要通过无线技术的突破性发展来大大提高现 有无线系统的单位 面积频语利用率。 这就引入了大规模多天线 (Massive Multiple-input Multiple-output, 简称: Massive MIMO ) 系统这一技术, 该技术被认为是第 五代移动无线通信系统的关键技术之一。 具体的, 在大规模多天线系统中, 基站将配备比现有系统多一个数量级的天线, 比如上百根天线。

釆用大规模多天线技术可以极大地提高频谱留 用率以及系统功率效率, 但是在利用大规模多天线系统时, 干扰是限制该系统性能的根本瓶颈。 在大 规模多天线系统中,不同基站之间存在小区间 干扰( Inter-cell interference, 简称: ICI)。

在传统的蜂窝无线系统中, 消除小区间干扰的方法是釆用频率复用, 但 是这种方法频谱利用率较低, 无法满足下一代无线通信系统的需求。 为了提 高频谱利用率, 下一代无线通信系统釆用多点协作传输 (Coordinated Multi-Point Transmission, 简称: CoMP ) 的技术, 这种技术需要在基站之 间交换 CSI (Channel State Information, 信道状态信息) 才能实现。 在基 站交换 CSI过程中,由于回程线路 backhaul存在时延,进而基站通过 backhaul 连接获得的其它的基站的 CSI, 与这些基站当前的 CSI并不完全一致, 因而导 致基站获得的 CSI有误差, 从而会降低 CoMP的性能。 Backhaul的时延越大, 基站获得的 CSI误差就越大, CoMP的性能就越差。也就是说, CoMP对 backhaul 时延非常敏感。 在大规模多天线系统中, 迫切需要设计一种对 backhaul时延 不敏感的消除小区间干扰的方案。

发明内容

本发明的实施例提供了一种大规模多天线系统 中的干扰抑制方法、 装置 及系统, 在现有大规模多天线系统中, 在消除小区间干扰抑制的过程中, 克 服了对 backhaul时延敏感的缺陷。

为达到上述目的, 本发明的实施例釆用如下技术方案:

第一方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理装 置, 包括: 获取单元, 用于获取所有链路的信道相关矩阵;

计算单元, 用于通过所述获取单元获取的所有链路的信道 相关矩阵, 计 算组合外预编码集合, 每个所述组合外预编码包含至少一个外预编码 , 所述 外预编码为半酉矩阵。

在第一方面的第一种可能实现方式中, 所述装置包括:

所述计算单元, 还用于通过所述获取单元获取的所有链路的信 道相关矩 阵, 计算所述每个组合外预编码对应的使用概率。

结合第一方面、 第一方面的第一种可能实现方式, 在第一方面的第二种 可能实现方式中, 所述装置还包括:

发送单元, 还用于确定一个超帧, 并在所述一个超帧中将所述组合外预 编码集合和所述每个组合外预编码的使用概率 发送给基站。

第二方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理装 置, 包括: 获取单元, 用于获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用概 率;

所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。 在第二方面的第一种可能实现方式中, 所述装置包括:

确定单元, 用于根据获取单元获取的所述组合外预编码集 合和所述每个 组合外预编码的使用概率, 确定当前釆用的外预编码;

计算单元, 用于通过所述确定单元确定的所述当前釆用的 外预编码计算, 得到等效信道; 还用于通过所述等效信道计算, 得到内预编码。

结合第二方面、 第二方面的第一种可能实现方式, 在第二方面的第二种 可能实现方式中, 所述装置还包括: 中组合外预编码, 和所述每个组合外预编码的使用概率, 生成伪随机序列; 所述超帧为获取所述组合外预编码集合, 和所述组合外预编码的使用概 率的时间段, 所述超帧包括任意一个或者多个无线帧;

确定子单元, 用于通过所述当前无线帧在所述超帧中的位置 , 和所述伪 随机序列, 确定当前釆用的外预编码。

结合第二方面、 第二方面的第一种可能实现方式, 在第二方面的第三种 可能实现方式中, 所述计算单元还包括:

调度子单元, 用于通过业务队列状态和所述计算单元得到的 所述等效信 道进行用户调度;

计算子单元, 用于通过所述调度子单元中的所述当前用户调 度和所调度 用户的等效信道, 计算所述内预编码。 第三方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理装 置, 包括: 处理器, 用于获取所有链路的信道相关矩阵; 并通过所述所有链路的信 道相关矩阵, 计算组合外预编码集合;

其中, 每个所述组合外预编码包含至少一个外预编码 , 所述外预编码为 半酉矩阵。

在第三方面的第一种可能实现方式中,

所述处理器, 还用于通过所述所有链路的信道相关矩阵, 计算所述每个 组合外预编码对应的使用概率。

结合第三方面、 第三方面的第一种可能实现方式, 在第三方面的第二种 可能实现方式中, 所述装置还包括:

发射器, 还用于确定一个超帧, 并在所述一个超帧中将所述组合外预编 码集合和所述组合外预编码的使用概率发送给 基站。 第四方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理装 置, 包括: 处理器,用于获取组合外预编码集合,和所述 组合外预编码的使用概率; 所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。 在第四方面的第一种可能实现方式中, 所述装置还包括:

处理器, 用于根据获取的所述组合外预编码集合和所述 每个组合外预编 码的使用概率, 确定当前釆用的外预编码;

并通过所述当前釆用的外预编码计算, 得到等效信道; 还用于通过所述 等效信道计算, 得到内预编码。

结合第四方面、 第四方面的第一种可能实现方式, 在第四方面的第二种 可能实现方式中, 所述处理器, 还用于通过所述组合外预编码集合中组合外预 编码, 和所 述每个组合外预编码的使用概率, 生成伪随机序列; 所述超帧为取所述组合外预编码集合, 和所述组合外预编码的使用概率 的时间段, 所述超帧包括任意一个或者多个无线帧;

所述处理器, 还用于通过所述当前无线帧在所述超帧中的位 置, 和所述 伪随机序列, 确定当前釆用的外预编码。

结合第四方面、 第四方面的第一种可能实现方式, 在第四方面的第三种 可能实现方式中,

所述处理器, 还用于通过业务队列状态和所述等效信道进行 用户调度; 并通过所述当前用户调度和所调度用户的等效 信道, 计算所述内预编码。 第五方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理系 统, 包括上述 第一方面或第一方面的任意一种或几种可能的 实现方式提供的大规模多天线 系统中的干扰处理装置, 和上述第二方面或第二方面的任意一种或几种 可能 的实现方式提供的大规模多天线系统中的干扰 处理装置。 第六方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理系 统, 包括上述 第三方面或第三方面的任意一种或几种可能的 实现方式提供的大规模多天线 系统中的干扰处理装置, 和第四方面或第四方面的任意一种或几种可能 的实 现方式提供的大规模多天线系统中的干扰处理 装置。

第七方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理方 法, 包括: 获取所有链路的信道相关矩阵; 通过所述所有链路的信道相关矩阵, 计算组合外预编码集合, 每个所述 组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。

在第七方面的第一种可能实现方式中, 所述方法还包括:

通过所述所有链路的信道相关矩阵, 计算所述每个组合外预编码对应的 使用概率。

结合第七方面、 第七方面的第一种可能实现方式, 在第七方面的第二种 可能实现方式中, 所述方法还包括:

确定一个超帧, 并在所述一个超帧中将所述组合外预编码集合 和所述组 合外预编码的使用概率发送给基站。 第八方面, 提供了一种大规模多天线系统中的干扰处理方 法, 所述方法 包括:

获取组合外预编码集合, 和所述每个组合外预编码的使用概率;

所述组合外预编码包含至少一个外预编码, 所述外预编码为半酉矩阵。 在第八方面的第一种可能实现方式中, 所述方法还包括:

根据获取的所述组合外预编码集合和所述每个 组合外预编码的使用概率, 确定当前釆用的外预编码, 并根据所述当前釆用的外预编码计算, 得到等效 信道;

通过所述等效信道计算, 得到内预编码。

结合第八方面、 第八方面的第一种可能实现方式, 在第八方面的第二种 可能实现方式中, 所述确定当前釆用的外预编码包括:

通过所述组合外预编码集合中组合外预编码, 和所述每个组合外预编码 的使用概率, 生成伪随机序列; 获取所述组合外预编码集合, 和所述组合外预编码的使用概率的时间段, 所 述超帧包括任意一个或者多个无线帧;

通过当前无线帧在所述超帧中的位置, 和所述伪随机序列, 确定当前釆 用的外预编码。

结合第八方面、 第八方面的第一种可能实现方式, 在第八方面的第三种 可能实现方式中,

所述通过所述等效信道计算内预编码, 包括:

通过业务队列状态和所述等效信道进行用户调 度;

通过当前用户调度和所调度用户的等效信道, 计算所述内预编码。 本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理方法、 装置及 系统, 无线资源管理服务器获取到所有链路的信道相 关矩阵, 并根据这些信 道相关矩阵计算组合外预编码集合, 且每个所述组合外预编码包含至少一个 外预编码,该外预编码为半酉矩阵,并将这些 组合外预编码集合发送给基站, 进而使得基站能够根据这些组合外预编码集合 进行调整。 本发明实施例提供 的技术方案, 在大规模多天线系统中, 在消除小区间干扰抑制的过程中, 克 服了对 backhau l时延敏感的缺陷。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案, 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简 单地介绍, 显而易见地, 下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 为本发明一实施例提供的一种大规模多天线系 统中的干扰处理装置 的组成示意图;

图 2 为本发明一实施例提供的另一种大规模多天线 系统中的干扰处理装 置的组成示意图;

图 3 为本发明另一实施例提供的一种大规模多天线 系统中的干扰处理装 置的组成示意图;

图 4 为本发明另一实施例提供的另一种大规模多天 线系统中的干扰处理 装置的组成示意图;

图 5 为本发明另一实施例提供的一种大规模多天线 系统中的干扰处理装 置的组成示意图;

图 6 为本发明另一实施例提供的一种大规模多天线 系统中的干扰处理装 置的组成示意图;

图 7 为本发明另一实施例提供的另一种大规模多天 线系统中的干扰处理 装置的组成示意图;

图 8 为本发明另一实施例提供的一种大规模多天线 系统中的干扰处理系 统的组成示意图;

图 9 为本发明另一实施例提供的一种大规模多天线 系统中的干扰处理系 统的组成示意图;

图 10为本发明另一实施例提供的一种大规模多天 系统中的干扰处理方 法的流程图;

图 11为本发明另一实施例提供的一种大规模多天 系统中的干扰处理方 法的流程图; 图 12为本发明另一实施例提供的一种大规模多天 系统中的干扰处理方 法的流程图;

图 13为本发明另一实施例提供的一种基于具体实 的大规模多天线系统 中的干扰处理方法的流程图。 具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而 不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例 , 都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例提供了大规模多天线系统中的 干扰处理装置, 如图 1 所 示, 该装置 01包括: 获取单元 11、 计算单元 12。

获取单元 11 , 用于获取所有链路的信道相关矩阵。

其中, 所有链路的信道相关矩阵指的是, 该大规模多天线系统中所有小 区中各个用户的信道相关矩阵, 该信道相关矩阵表示基站内各用户可以接收 到的基站天线数。

值得说明的是, 该获取的信道相关矩阵变化速度慢, 对时延不敏感。 计算单元 12 , 用于通过获取单元 11获取的所有链路的信道相关矩阵, 计 算组合外预编码集合。

其中, 每个组合外预编码包含至少一个外预编码, 该外预编码对回程线 路 backhaul时延不敏感。 且通过该计算单元计算, 可以得到至少一个组合外 预编码, 还可以得到多个组合外预编码, 该多个组合外预编码可以称之为组 合外预编码集合。 值得说明的是, 外预编码为所有基站的外预编码, 且该所有基站的外预 编码是根据系统中各链路的信道相关矩阵进行 设计的, 外预编码对 backhaul 时延不敏感, 其作用是消除小区间干扰。

具体的, 外预编码对 backhaul时延不敏感是因为它只适应于信道相关 阵, 而与实时信道状态信息无关。 由于信道相关矩阵通常经过成百甚至上千 的无线帧才会发生显著变化, 因而外预编码对时延不敏感。 比如, 各用户在 时刻 0估计信道相关矩阵。 4叚设由于处理和传输延迟, 经过时间 T, 无线资源 管理月良务器 RRMS ( Radio Resource Management Server ) 才接收到信道相关 矩阵。 但由于信道相关矩阵变化艮慢, 时刻 T的信道相关矩阵与时刻 0的信 道相关矩阵几乎一样, 因而 RRMS可以根据时刻 0估计的信道相关矩阵进行当 前外预编码的设计, 从而说明外预编码对时延不敏感。

其中, 各基站的外预编码为半酉矩阵。

具体的, 半酉矩阵具有如下性质:

一个 M X S ( M行 S列) 的半酉矩阵 U满足如下特性: (1) S<M; (2) U的 共轭转置与 U 的乘积是一个 S X S的单位矩阵。

比如, [1 0

0 1

0 0] 就是一个半酉矩阵。

值得说明的是, 根据所有链路的信道相关矩阵, 能够计算出多个组合外 预编码, 这样多个组合外预编码称之为组合外预编码集 合, 用于使本实施例 中的大规模多天线系统性能指标达到最大化。 该外预编码的具体计算方式与 所选取的系统性能指标有关, 常用的系统性能指标包括系统吞吐量, 或者比 例公平。 可选的, 如图 2所示, 该装置还包括: 确定单元 1 3、 发送单元 14。 确定单元 1 3 , 用于通过获取单元 11获取的所有链路的信道相关矩阵, 确 定每个组合外预编码对应的使用概率。

其中, 计算各组合外预编码对应的使用概率, 该使用概率的计算决定于 系统性能指标, 其具体计算方法与具体应用和选择的系统性能 指标有关。 该 使用概率和组合外预编码集合使得大规模多天 线系统性能指标达到最大化。

发送单元 14 , 用于确定一个超帧, 并在一个超帧中将计算单元 12得到的 组合外预编码集合和组合外预编码的使用概率 发送给基站。

其中, 超帧包括任意一个或者多个无线帧。

值得说明的是, 一个超帧是外预编码的更新周期。 由于外预编码并不是 静态的, 而是需要不断地根据信道相关矩阵进行自适应 调整的。 在本实施例 中, 外预编码矩阵在每个超帧开始时计算, 然后在整个超帧保持不变, 但进 入下一个超帧后, 信道相关矩阵可能发生显著变化了, 所以需要重新计算一 次外预编码矩阵。

此外, 值得说明的是, 本实施例中描述的装置 01优选为 RRMS。

本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理装置, 在获取 单元获取到所有链路的信道相关矩阵后, 进而通过该获取的所有链路的信道 相关矩阵, 计算组合外预编码集合, 并计算各组合外预编码的使用概率, 并 将组合外预编码集合和组合外预编码的使用概 率发送给基站。 本发明实施例 中的外预编码对 backhaul时延不敏感, 显著降低了基站获取信道状态信息的 误差, 进而能够显著消除小区间的干扰。

本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰处理装置, 如 图 3所示, 该装置 02包括: 获取单元 31、 存储单元 32。 获取单元 31, 用于获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用 概率。

其中, 组合外预编码包含至少一个外预编码, 且该外预编码对 backhaul 时延不敏感, 且该外预编码为半酉矩阵。

值得说明的是, 同一个组合外预编码中各基站的外预编码是同 时使用的, 则同一个组合外预编码中各基站的外预编码使 用概率相同。

具体的, 该获取单元 31获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的 使用概率的方式为: 接收 RRMS发送的组合外预编码集合, 和每个组合外预编 码的使用概率。

此外, 每个基站只需要接收各组合外预编码中自己的 外预编码以及对应 的使用概率, 不需要接收其它基站的外预编码。

比如, 大规模多天线系统只有两个基站, 基站 1和基站 2, 且计算出的组 合外预编码集合有三个组合外预编码, 分别为: {Fl(l), F2(l)}、 {Fl(2), F2(2)}、 {F1(3),F2(3)}, 其中 Fn (j)代表第 j个组合外预编码中第 n个基站 的外预编码。 且设这三个组合外预编码的使用概率分别是 dl, q2, d3。

基站 1只需要知道 Fl(l), Fl(2), ?1(3)和使用概率(11,(12,(13即可, 而 不需要知道 F2(l), F2(2), F2(3)。 由于伪随机序列的生成只依赖于使用概率 ql,q2,q3, 与外预编码具体取值无关。 比如基站 1 (以及基站 2 )生成的 "伪 随机序列" 为 {2, 1, 3, 1...... }本示例中基站 1和 2根据相同的规则生成了相 同的伪随机序列。 那么在第一个无线帧, 基站 1釆用 F1 (2)作为外预编码, 而 基站 2釆用 F2(2) 作为外预编码; 在第二个无线帧, 基站 1釆用 Fl(l)作为 外预编码, 而基站 2釆用 F2(l) 作为外预编码; 在第三个无线帧, 基站 1釆 用 F1 (3)作为外预编码, 而基站 2釆用 F2(3) 作为外预编码; 在第四个无线 帧, 基站 1釆用 Fl (l)作为外预编码, 而基站 2釆用 F2 (l) 作为外预编码。 所以每个基站只需要知道自己的外预编码集合 以及使用概率即可。

存储单元 32 , 用于存储获取单元 31获取的组合外预编码集合, 和每个组 合外预编码的使用概率。 可选的, 如图 4所示, 该装置还包括: 确定单元 33、 计算单元 34。

确定单元 33 , 用于根据获取单元 31获取的组合外预编码集合, 和每个组 合外预编码的使用概率, 确定当前釆用的外预编码。

计算单元 34 , 用于通过确定单元 33确定的当前釆用的外预编码计算, 得 到等效信道; 还用于通过等效信道计算, 得到内预编码。

其中, 涉及的等效信道的纬度通过数量值表示, 其数值等于外预编码的 秩。由于外预编码是一个矩阵,则外预编码的 秩就等于外预编码矩阵的列数。

此外本实施例中的, 内预编码为一个矩阵。 比如基站有 K个被调度的用 户, 且该基站当前外预编码的维度为 S , 内预编码就是一个 S X K的矩阵(S 行 K列的矩阵) 。 内预编码是用来消除这个 K个被调度用户之间的干扰的。 内预编码的计算可以根据等效信道通过不同的 设计准则得到。 该计算准则包 括但不限定为迫零准则或者 MMSE ( Minimum Mean Square Error , 最小均方误 差) 准则。

具体的, 确定单元 33还包括: 序列生成子单元 331、 确定子单元 332。 序列生成子单元 331 , 用于通过获取单元 31获取的组合外预编码集合中 组合外预编码, 和每个组合外预编码的使用概率, 生成伪随机序列。

其中, 伪随机序列的长度值与超帧包括的无线帧的个 数相等, 且该伪随 机序列的每个元素在 {1, 2, 3... , J}中取值, 其中 J 为组合外预编码集合的大 小, 而每个元素取值为 j的概率等于第 j个组合外预编码的使用概率。

其中, 超帧是获取组合外预编码集合, 和组合外预编码的使用概率的时 间段, 该超帧包括任意一个或者多个无线帧。

确定子单元 332 , 用于通过当前无线帧在超帧中的位置, 和伪随机序列, 确定当前釆用的外预编码。

具体的, 结合上述对伪随机序列的描述, 如果当前的无线帧是当前超帧 的第 1个无线帧, 第 n个基站根据伪随机序列的第 1个元素决定当前无线帧 使用的外预编码。 比如, 当前伪随机序列中的第 1个元素为 j - 1 , 则基站使用 组合外预编码集合中的第 j - 1个组合外预编码中的第 n个外预编码。

结合上述实例, 第 n个基站只需要使用该组合外预编码中的第 n个外预 编码, 因而并不需要知道该组合外预编码中其它基站 的外预编码。

进一步的, 在确定子单元 332 , 确定了当前釆用的当前釆用的外预编码之 后, 进而计算单元 34通过该外预编码确定用户的等效信道。

优选的, 通过原始信道与该外预编码的乘积即获取到该 等效信道, 且该 等效信道替代原始信道, 完成用户设备与基站的数据通信。 包括: 比如, 第 n 个基站的外预编码矩阵是 F_n, 第 n个基站和第 k个用户间的信道为 H_k, n, 那么第 n个基站和第 k个用户间的等效信道为 F_n*H_k, n。

值得说明的是, 该等效信道的纬度与外预编码矩阵的秩是相同 , 远远小 于基站天线数。 此外, 该等效信道用于消除小区内多用户的干扰并实 现基站 的空分复用的多用户传输。

计算单元 34 , 还包括: 调度子单元 341、 计算子单元 342。

调度子单元 341 ,用于通过得到的等效信道和业务队列状态进 用户调度。 值得说明的是, 基站会为每个用户维持一个业务队列状态, 也就是说业 务队列位于基站中, 因而各基站知道自己服务用户的业务队列状态 。

用户调度需要兼顾系统的吞吐量和用户之间的 公平性。 用户调度计算方 法包括但不限定使用现有的 LTE ( Long-term evolut ion, 长期演进) 系统中 的用户调度方案, 用户调度计算方法可以灵活设计, 本发明实施例对此不进 行限制。

值得说明的是, 此时的调度需要兼顾系统的吞吐量和用户之间 的公平性, 以保证更多的用户能够进行正常的业务。

计算子单元 342 ,用于通过调度子单元 341中的当前用户调度以及所调度 用户的等效信道, 计算内预编码。

值得说明的是, 用户调度时, 需要用到所有用户的等效信道信息, 完成 用户调度后, 只需要为已调度用户计算内预编码, 则此时只需要用到已调度 用户的等效信道信息。

具体的, 该内预编码的计算方法可以灵活设计, 比如可以使用 LTE 系统 中的预编码方案。

值得说明的是, 本实施例中描述的装置 02 , 优选为基站。

值得说明的是, 现有基站需要通过本小区局部的 CSI 来消除小区内的多 用户干扰, 但是随着基站天线数的增加, 需要估计的 CSI 的纬度将超过一个 信道相干时间内可用的导频数量, 从而会导致基站获知的 CS I 的估计误差较 大, 从而无法消除小区内的干扰。 其中, CSI纬度等于天线数目。 在大规模天 线系统中, 天线数目即 CS I 的纬度远远大于等效信道的纬度。 而本发明实施 例提供的装置 02 , 正式针对这一问题作了调整, 已解决上述问题。

本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理装置, 在获取 到组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用概率之后, 进而根据这些 获取到的信息进行内部调整, 从而使得该装置能够得到等效信道, 进而通过 该等效信道确定大规模多天线系统中需要的导 频数,以及 RF( Rad i o Frequency ) 射频链路数, 本发明实施例中的等效信道的纬度显著低于大 规模多天线系统 中的天线数, 从而显著减少了大规模多天线系统中需要的导 频数, 以及 RF射 频链路数。

值得说明的是, 结合上述对大规模多天线系统中的干扰处理装 置 01和大 规模多天线系统中的干扰处理装置 02的描述, 其中计算组合外预编码集合是 通过上述装置 01完成的, 计算完之后该装置 01 , 将计算出的外预编码发送装 置 02 , 实际的外预编码过程是在装置 02中实现。

具体的, 结合上述实施例的描述, 其中装置 01优选为 RRMS , 装置 02优 选为基站, 则 RRMS负责计算出组合外预编码集合, 而实际的外预编码过程是 在各基站通过 RF相移器实现的。 对于给定的外预编码矩阵 F_n , 具体在基站 如何用 RF相移器实现本发明实施例不做佯细说明。 本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理装置, 如图 5 所示, 该装置 03包括: 处理器 51、 存储器 52。

处理器 51 , 用于获取所有链路的信道相关矩阵; 并通过该所有链路的信 道相关矩阵, 计算组合外预编码集合。

其中, 所有链路的信道相关矩阵指的是, 该大规模多天线系统中所有小 区中各个用户的信道相关矩阵, 该信道相关矩阵表示基站内各用户可以接收 到的基站天线数, 该获取的信道相关矩阵变化速度慢, 对时延不敏感。 每个 组合外预编码包含至少一个外预编码。

值得说名的是, 外预编码是根据系统中各链路的信道相关矩阵 进行设计 的, 外预编码对 backhaul时延不敏感, 其作用是消除小区间干扰。 外预编码 对 backhaul时延不敏感是因为它只适应于信道相关 阵, 而与实时信道状态 信息无关。 由于信道相关矩阵通常经过成百甚至上千的无 线帧才会发生显著 变化, 因而外预编码对时延不敏感。

比如, 各用户在时刻 0估计信道相关矩阵。 4叚设由于处理和传输延迟, 经过时间 T,无线资源管理月良务器 RRMS( Radio Resource Management Server ) 才接收到信道相关矩阵。 但由于信道相关矩阵变化 ^艮慢, 时刻 T 的信道相关 矩阵与时刻 0的信道相关矩阵几乎一样, 因而 RRMS可以根据时刻 0估计的信 道相关矩阵进行当前外预编码的设计, 从而说明外预编码对时延不敏感。

其中, 各基站的外预编码为半酉矩阵。

具体的, 半酉矩阵具有如下性质:

一个 M X S ( M行 S列) 的半酉矩阵 U满足如下特性: (1) S<M; (2) U的 共轭转置与 U 的乘积是一个 S X S的单位矩阵。

比如, [1 0

0 1

0 0] 就是一个半酉矩阵。

值得说明的是, 根据所有链路的信道相关矩阵, 能够计算出多个组合外 预编码, 这样多个组合外预编码称之为组合外预编码集 合, 用于使本实施例 中的大规模多天线系统性能指标达到最大化。 该外预编码的具体计算方式与 所选取的系统性能指标有关, 常用的系统性能指标包括系统吞吐量, 或者比 例公平。

存储器 52 , 用于存储处理器 51获取的所有链路的信道相关矩阵, 计算得 到的组合外预编码集合。 可选的, 处理器 51 , 还用于通过所有链路的信道相关矩阵, 确定每个组 合外预编码对应的使用概率。

其中, 计算各组合外预编码对应的使用概率, 该使用概率的计算决定于 系统性能指标, 其具体计算方法与具体应用和选择的系统性能 指标有关。 该 使用概率和组合外预编码集合使得大规模多天 线系统性能指标达到最大化。

进一步的, 存储器 51 ,还用于存储处理器 51计算得到的每个组合外预编 码对应的使用概率。

可选的, 如图 6所示, 该装置还包括: 发射器 53。

发射器 53 , 用于确定一个超帧, 并在一个超帧中将处理器 51获取的 组 合外预编码集合和每个组合外预编码的使用概 率发送给基站。

其中, 超帧包括任意一个或者多个无线帧。

值得说明的是, 一个超帧是外预编码的更新周期。

由于外预编码并不是静态的, 而是需要不断地根据信道相关矩阵进行自 适应调整的。 在本实施例中, 外预编码矩阵在每个超帧开始时计算, 然后在 整个超帧保持不变, 但进入下一个超帧后, 信道相关矩阵可能发生显著变化 了, 所以需要重新计算一次外预编码矩阵。

值得说明的是, 其中, 存储器 52、 处理器 51、 发射器 53通过总线通信 连接。

存储器 52可以是只读存储器(Read Only Memory, ROM ), 静态存储设 备, 动态存储设备或者随机存取存储器(Random Access Memory, RAM )。 存 储器 52可以存储操作系统和其他应用程序。 在通过软件或者固件来实现本发 明实施例提供的技术方案时, 用于实现本发明实施例提供的技术方案的程序 代码保存在存储器 52中, 并由处理器 51来执行。 处理器 51可以釆用通用的中央处理器(Central Processing Unit, CPU ), 微处理器,应用专用集成电路( Application Specific Integrated Circuit, ASIC ), 或者一个或多个集成电路, 用于执行相关程序, 以实现本发明实施例所提供 的技术方案。

总线可包括一通路, 在装置各个部件之间传送信息。

应注意, 尽管图 5、 6所示的硬件仅仅示出了存储器 52和处理器 51 , 但 是在具体实现过程中, 本领域的技术人员应当明白, 该终端还包含实现正常 运行所必须的其他器件。 同时,根据具体需要, 本领域的技术人员应当明白, 还可包含实现其他功能的硬件器件。

本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理装置, 在处理 器获取到所有链路的信道相关矩阵后, 进而通过该获取的所有链路的信道相 关矩阵, 计算组合外预编码集合, 并计算各组合外预编码的使用概率, 并将 组合外预编码集合以及组合外预编码的使用概 率发送给基站。 本发明实施例 中的外预编码对回程线路 backhaul时延不敏感, 显著降低了基站获取信道状 态信息的误差, 进而能够显著消除小区间的干扰。 本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰处理装置, 如 图 7所示, 该装置 04包括: 处理器 71、 存储器 72。

处理器 71 , 用于获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用概 率。

其中, 组合外预编码包含至少一个外预编码, 且该外预编码对 backhaul 时延不敏感, 且该外预编码为半酉矩阵。

值得说明的是, 同一个组合外预编码中各基站的外预编码是同 时使用的, 则同一个组合外预编码中各基站的外预编码使 用概率相同。

具体的, 该处理器 71获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使 用概率的获取方式, 可以是从接收器接收的组合外预编码集合, 和每个组合 外预编码的使用概率中直接获取。

此外, 每个基站只需要接收各组合外预编码中自己的 外预编码以及对应 的使用概率, 不需要接收其它基站的外预编码。

比如, 大规模多天线系统只有两个基站, 基站 1和基站 2, 且计算出的组 合外预编码集合有三个组合外预编码, 分别为: {Fl(l), F2(l)}、 {Fl(2), F2(2)}、 {F1(3),F2(3)}, 其中 Fn (j)代表第 j个组合外预编码中第 n个基站 的外预编码。 且设这三个组合外预编码的使用概率分别是 dl, q2, q3。

基站 1只需要知道 Fl(l), Fl(2), ?1(3)和使用概率(11,(12,(13即可, 而 不需要知道 F2(l), F2(2), F2(3)。 由于伪随机序列的生成只依赖于使用概率 ql,q2,q3, 与外预编码具体取值无关。 比如基站 1 (以及基站 2 )生成的 "伪 随机序列" 为 {2, 1, 3, 1...... }本示例中基站 1和 2根据相同的规则生成了相 同的伪随机序列。 那么在第一个无线帧, 基站 1釆用 F1 (2)作为外预编码, 而 基站 2釆用 F2(2) 作为外预编码; 在第二个无线帧, 基站 1釆用 Fl(l)作为 外预编码, 而基站 2釆用 F2(l) 作为外预编码; 在第三个无线帧, 基站 1釆 用 F1 (3)作为外预编码, 而基站 2釆用 F2(3) 作为外预编码; 在第四个无线 帧, 基站 1釆用 Fl(l)作为外预编码, 而基站 2釆用 F2(l) 作为外预编码。 所以每个基站只需要知道自己的外预编码集合 以及使用概率即可。

存储器 72, 用于存储处理器 71获取到的组合外预编码集合, 和组合外预 编码的使用概率。

可选的, 处理器 71, 用于根据获取的述组合外预编码集合和每个组 合外 预编码的使用概率, 确定基站当前釆用的外预编码; 并通过当前釆用的外预 编码计算, 得到等效信道; 还用于通过等效信道计算, 得到内预编码。

其中, 涉及的等效信道的纬度通过数量值表示, 其数值等于外预编码的 秩。由于外预编码是一个矩阵,而外预编码的 秩就等于外预编码矩阵的列数。

此外本实施例中的, 内预编码为一个矩阵。 比如基站有 K个被调度的用 户, 且该基站当前外预编码的维度为 S , 内预编码就是一个 S X K的矩阵(S 行 κ列的矩阵) 。 内预编码是用来消除这个 K个被调度用户之间的干扰的。 内预编码的计算可以根据等效信道通过不同的 设计准则得到。 该计算准则包 括但不限定为迫零准则或者 MMSE ( Minimum Mean Square Error , 最小均方误 差) 准则。

具体的, 处理器 71 , 还用于通过组合外预编码集合中组合外预编码 , 和 每个组合外预编码的使用概率, 生成伪随机序列。

其中, 伪随机序列的长度值与超帧包括的无线帧的个 数相等, 且该伪随 机序列的每个元素在 {1, 2, 3... , J}中取值, 其中 J 为组合外预编码集合的大 小, 而每个元素取值为 j的概率等于第 j个组合外预编码的使用概率。

其中, 超帧为获取组合外预编码集合, 和组合外预编码的使用概率的时 间段, 该超帧包括任意一个或者多个无线帧。

具体的, 结合上述对伪随机序列的描述, 如果当前的无线帧是当前超帧 的第 1个无线帧, 第 n个基站根据伪随机序列的第 1个元素决定当前无线帧 使用的外预编码。 比如, 当前伪随机序列中的第 1个元素为 j - 1 , 则基站使用 组合外预编码集合中的第 j - 1个组合外预编码中的第 n个外预编码。

结合上述实例, 第 n个基站只需要使用该组合外预编码中的第 n个外预 编码, 因而并不需要知道该组合外预编码中其它基站 的外预编码, 比如该伪 随机序列的每个元素在 {1, 2, 3... , J}中取值, 其中 J 为组合外预编码集合的 大小, 而每个元素取值为 j的概率等于第 j个组合外预编码的使用概率。

处理器 71 , 还用于通过当前无线帧在 超帧中的位置, 和伪随机序列, 确 定当前釆用的外预编码。

进一步的, 处理器 71还用于根据确定的当前釆用的外预编码, 确定用户 的等效信道。

优选的, 通过原始信道与该外预编码的乘积即获取到该 等效信道, 且该 等效信道替代原始信道, 完成用户设备与基站的数据通信。 包括: 比如, 第 n 个基站的外预编码矩阵是 F_n, 第 n个基站和第 k个用户间的信道为 H_k, n, 那么第 n个基站和第 k个用户间的等效信道为 F_n*H_k, n。

值得说明的是, 该等效信道的纬度与外预编码矩阵的秩是相同 , 远远小 于基站天线数。 此外, 该等效信道用于消除小区内多用户的干扰并实 现基站 的空分复用的多用户传输。

更进一步的, 处理器 71 , 还用于处理器通过等效信道和业务队列状态进 行用户调度; 并通过当前用户调度以及所调度用户的等效信 道, 计算内预编 码。

值得说明的是, 基站会为每个用户维持一个业务队列状态, 也就是说业 务队列位于基站中, 因而各基站知道自己服务用户的业务队列状态 。

用户调度需要兼顾系统的吞吐量和用户之间的 公平性。 用户调度计算方 法包括但不限定使用现有的 LTE ( Long-term evolut ion, 长期演进) 系统中 的用户调度方案, 用户调度计算方法可以灵活设计, 本发明实施例对此不进 行限制。

值得说明的是, 此时的调度需要兼顾系统的吞吐量和用户之间 的公平性, 以保证更多的用户能够进行正常的业务。

值得说明的是, 其中, 处理器 71、 存储器 72、 通过总线通信连接。

处理器 71可以釆用通用的中央处理器( Central Processing Unit, CPU ), 微处理器,应用专用集成电路( Application Specific Integrated Circuit, ASIC ), 或者一个或多个集成电路, 用于执行相关程序, 以实现本发明实施例所提供 的技术方案。

存储器 72可以是只读存储器(Read only Memory, ROM ), 静态存储设 备, 动态存储设备或者随机存取存储器(Random Access Memory, RAM )。 存 储器 72可以存储操作系统和其他应用程序。 在通过软件或者固件来实现本发 明实施例提供的技术方案时, 用于实现本发明实施例提供的技术方案的程序 代码保存在存储器 72中, 并由处理器 71来执行。

总线可包括一通路, 在装置各个部件之间传送信息。

应注意, 尽管图 7所示的硬件仅仅示出了处理器 71、 存储器 72, 但是在 具体实现过程中, 本领域的技术人员应当明白, 该终端还包含实现正常运行 所必须的其他器件。 同时, 根据具体需要, 本领域的技术人员应当明白, 还 可包含实现其他功能的硬件器件。 本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理装置, 接收器 接收到 RRMS发送的组合外预编码集合, 和组合外预编码的使用概率之后, 处 理器根据这些接收到的信息进行内部调整, 进而使得该装置能够得到等效信 道, 进而通过该等效信道确定大规模多天线系统中 需要的导频数, 以及 RF射 频链路数, 本发明实施例中的等效信道的纬度显著低于大 规模多天线系统中 的天线数, 从而显著减少了大规模多天线系统中需要的导 频数, 以及 RF射频 链路数。

本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰处理系统, 如 图 8所示, 该系统包括如上图 1、 图 2描述的大规模多天线系统中的干扰处理 装置 01 , 和上述图 3、 图 4描述的大规模多天线系统中的干扰处理装置 02。

本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰处理系统, 如 图 9所示, 该系统包括如上图 5、 图 6描述的大规模多天线系统中的干扰处理 装置 05 , 和上述图 7描述的大规模多天线系统中的干扰处理装置 04。 本发明一实施例提供了一种大规模多天线系统 中的干扰处理方法, 如图 10所示, 该方法包括:

101、 获取所有链路的信道相关矩阵。

其中, 所有链路的信道相关矩阵指的是该大规模多天 线系统中所有小区 中各个用户的信道相关矩阵, 该信道相关矩阵表示基站内各用户可以接收到 的基站天线数。

值得说明的是, 该获取的信道相关矩阵变化速度慢, 对时延不敏感。 具体的, 每一个用户只把自己的信道相关矩阵发送给该 用户所属小区的 基站, 也就是每个基站接收本小区用户的信道相关矩 阵, 然后各基站将所收 集到的各小区用户的信道相关矩阵发给 RRMS。

此外值得说明的是, 一个小区的边缘用户需要反馈给本小区基站的 信道 相关矩阵包括本小区基站与该边缘用户的信道 相关矩阵, 即直接链路 di rect l ink的信道相关矩阵以及邻近基站与该边缘用户 的信道相关矩阵, 即交叉链 路 cros s l ink的信道相关矩阵, 相应的, 而一个小区非边缘用户只需要反馈 di rec t l ink的信道相关矩阵给本小区基站即可。 102、 通过所有链路的信道相关矩阵, 计算组合外预编码集合。 其中, 每个组合外预编码包含至少一个外预编码, 且外预编码对路 backhaul时延不敏感。

其中, 计算得到的外预编码为所有基站的外预编码, 且该所有基站的外 预编码是根据系统中各链路的信道相关矩阵进 行设计的, 外预编码对 backhaul时延不敏感, 其作用是消除小区间干扰。

值得说明的是, 外预编码对 backhaul时延不敏感是因为它只适应于信道 相关矩阵, 而与实时信道状态信息无关。 由于信道相关矩阵通常经过成百甚 至上千的无线帧才会发生显著变化, 因而外预编码对时延不敏感。 比如, 各 用户在时刻 0估计信道相关矩阵 J叚设由于处理和传输延迟,经过时间 T, RRMS 才接收到信道相关矩阵。 但由于信道相关矩阵变化 ^艮慢, 时刻 T 的信道相关 矩阵与时刻 0的信道相关矩阵几乎一样, 因而 RRMS可以根据时刻 0估计的信 道相关矩阵进行当前外预编码的设计, 从而说明外预编码对时延不敏感。

其中, 各基站的外预编码为半酉矩阵。

具体的, 半酉矩阵具有如下性质:

一个 M X S ( M行 S列) 的半酉矩阵 U满足如下特性: (1) S<M; (2) U的 共轭转置与 U 的乘积是一个 S X S的单位矩阵。

比如, [1 0

0 1

0 0] 就是一个半酉矩阵。

值得说明的是, 在半酉矩阵中, 其中的元素还可以是复数, 本发明实施 例在此不再说明。

为了便于描述, 将所有基站的外预编码的组合称为一个组合外 预编码集 合。

值得说明的是, 根据所有链路的信道相关矩阵, 能够计算出多个组合外 预编码, 这样多个组合外预编码称之为组合外预编码集 合, 用于使本实施例 中的大规模多天线系统性能指标达到最大化。 该外预编码的具体计算方式与 所选取的系统性能指标有关, 常用的系统性能指标包括系统吞吐量, 或者比 例公平。

本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理方法, 根据获 取到所有链路的信道相关矩阵, 计算得到外预编码。 本发明实施例提供的技 术方案使得基站之间不需要交换对时延敏感的 信息, 就能够显著消除小区间 的干扰。 本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰处理方法, 如 图 11所示, 该方法包括:

201、 通过所有链路的信道相关矩阵, 计算每个组合外预编码对应的使用 概率。

其中, 计算各组合外预编码对应的使用概率, 该使用概率的计算决定于 系统性能指标, 其具体计算方法与具体应用和选择的系统性能 指标有关。 该 使用概率和组合外预编码集合使得大规模多天 线系统性能指标达到最大化。

进一步的,结合上一实施例中的 102计算得到的外预编码,执行下述 202。 基站。

值得说明的是, 上述执行 202 过程在一个超帧中完成, 该超帧包括任意 一个或者多个无线帧, 且一个超帧是外预编码的更新周期。 由于外预编码并不是静态的, 而是需要不断地根据信道相关矩阵进行自 适应调整的。 在本实施例中, 外预编码矩阵在每个超帧开始时计算, 然后在 整个超帧保持不变, 但进入下一个超帧后, 信道相关矩阵可能发生显著变化 了, 所以需要重新计算一次外预编码矩阵。

此外, 每个基站只需要接收各组合外预编码中自己的 外预编码以及对应 的使用概率, 不需要接收其它基站的外预编码。

比如, 大规模多天线系统只有两个基站, 基站 1和基站 2, 且计算出的组 合外预编码集合有三个组合外预编码, 分别为: {Fl(l), F2(l)}、 {Fl(2), F2(2)}、 {F1(3),F2(3)}, 其中 Fn (j)代表第 j个组合外预编码中第 n个基站 的外预编码。 且设这三个组合外预编码的使用概率分别是 dl, q2, q3。

基站 1只需要知道 Fl(l), Fl(2), ?1(3)和使用概率(11,(12,(13即可, 而 不需要知道 F2(l), F2(2), F2(3)。 由于伪随机序列的生成只依赖于使用概率 ql,q2,q3, 与外预编码具体取值无关。 比如基站 1 (以及基站 2 )生成的 "伪 随机序列" 为 {2, 1, 3, 1...... }本示例中基站 1和 2根据相同的规则生成了相 同的伪随机序列。 那么在第一个无线帧, 基站 1釆用 F1 (2)作为外预编码, 而 基站 2釆用 F2(2) 作为外预编码; 在第二个无线帧, 基站 1釆用 Fl(l)作为 外预编码, 而基站 2釆用 F2(l) 作为外预编码; 在第三个无线帧, 基站 1釆 用 F1 (3)作为外预编码, 而基站 2釆用 F2(3) 作为外预编码; 在第四个无线 帧, 基站 1釆用 Fl(l)作为外预编码, 而基站 2釆用 F2(l) 作为外预编码。 所以每个基站只需要知道自己的外预编码集合 以及使用概率即可。

值得说明的是, 同一个组合外预编码中各基站的外预编码是同 时使用的, 则同一个组合外预编码中各基站的外预编码使 用概率相同。

本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰抑制方法, 该 方法应用于基站。

在本实施例中, 基站需要通过本小区局部的 CSI 来消除小区内的多用户 干扰, 在现有技术中, 随着基站天线数的增加, 需要估计的 CSI 的纬度将超 过一个信道相干时间内可用的导频数量, 从而会导致基站获知的 CSI 的估计 误差较大, 从而无法消除小区内的干扰。 其中, CSI纬度等于天线数目。 在大 规模天线系统中, 天线数目即 CSI的纬度远远大于等效信道的纬度。

结合这一问题, 本发明技术方案结合上述实施例, 提出了下述解决方案: 如图 12所示, 该方法包括:

301、 基站获取组合外预编码集合, 和每个组合外预编码的使用概率。 值得说明的是, 基站获取该组合外预编码集合和每个外预编码 的使用概 率的获取方式, 可以是从基站接收 RRMS发送的组合外预编码集合和每个组合 外预编码的使用概率中直接获取。

此外, 每个基站只需要接收各组合外预编码中自己的 外预编码以及对应 的使用概率, 不需要接收其它基站的外预编码。

302、 根据获取的组合外预编码集合和每个组合外预 编码的使用概率, 确 定用户当前釆用的外预编码, 并根据该当前釆用的外预编码计算, 得到等效 信道。

其中, 涉及的等效信道的纬度通过数量值表示, 其数值等于外预编码的 秩。

结合上述的 101 中的描述, 外预编码是一个矩阵, 而外预编码的秩就等 于外预编码矩阵的列数。

303、 通过等效信道计算, 得到内预编码。 具体的, 内预编码为一个矩阵。 比如基站有 κ个被调度的用户, 且该基 站当前外预编码的维度为 S , 内预编码就是一个 S X K的矩阵(S行 K列的矩 阵) 。 内预编码是用来消除这个 κ个被调度用户之间的干扰的。 内预编码的 计算可以根据等效信道通过不同的设计准则得 到。 该计算准则包括但不限定 为迫零准贝或者 MMSE ( Minimum Mean Square Error , 最小 i 方误差) 准贝' J。

本发明实施例提供的大规模多天线系统中的干 扰抑制方法, 外预编码的 秩决定了等效信道的纬度, 且设计的外预编码的秩远远小于基站天线数。 而 本方案所需的导频数目仅决定于等效信道的纬 度, 与基站天线数无关, 从而 显著减少了信道估计所需的导频数, 进而解决了大规模多天线系统中的导频 数不足的问题。

此外, 值得说明的是, 在本发明技术方案中, 基站可以通过 RF相移器实 现外预编码, 且本方案所需的 RF链路数目仅决定于外预编码的秩, 与基站的 天线数无关。 而设计的外预编码的秩远远小于基站天线数, 从而大大减少所 需的 RF射频链路数, 这样就通过控制外预编码的秩减少了大规模多 天线系统 所需的 RF射频链路的数量。

值得说明的是, 本发明提供的技术方案减少了大规模多天线系 统中所需 的导频, 还减少了大规模多天线系统中所需的 RF链路数。 即解决了现有大规 模多天线系统中的导频不足, 以及由于大规模多天线系统中需要大量 RF射频 链路导致的系统成本高的问题。 此外, 解决这两个问题是通过控制外预编码 的秩的途径来实现的, 而能够控制该外预编码的秩的前提是釆用多时 间尺度 预编码。 其中, 多时间尺度预编码指的是, 短期内预编码和长期外预编码。

本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰抑制方法, 在 这一方法中, 佯细介绍了当前釆用的外预编码的确定流程。 具体的, 这一确定流程包括:

a、 通过组合外预编码集合, 以及每个组合外预编码的使用概率, 生成伪 随机序列。

具体的, 伪随机序列的长度值与超帧所包括的无线帧的 个数相等, 且该 伪随机序列的每个元素在 {1, 2, 3... , J}中取值, 其中 J 为组合外预编码集合 的大小, 而每个元素取值为 j的概率等于第 j个组合外预编码的使用概率。 其中, 超帧与上述描述的超帧的相关内容相同, 在此不再重复说明。

b、 通过当前无线帧在超帧中的位置, 以及伪随机序列就能够确定当前釆 用的组合外预编码。

具体的, 结合上述 a 中对伪随机序列的描述, 如果当前的无线帧是当前 超帧的第 1个无线帧, 第 n个基站根据伪随机序列的第 1个元素决定当前无 线帧使用的外预编码。 比如, 当前伪随机序列中的第 1个元素为 j - 1 , 则基站 使用组合外预编码集合中的第 j - 1个组合外预编码中的第 n个外预编码。

结合上述实例, 第 n个基站只需要使用该组合外预编码中的第 n个外预 编码, 因而并不需要知道该组合外预编码中其它基站 的外预编码。

进一步的, 基站在确定当前釆用的外预编码之后, 进而通过该外预编码 确定用户的等效信道。

优选的, 通过原始信道与该外预编码的乘积即获取到该 等效信道, 且该 等效信道替代原始信道, 完成用户设备与基站的数据通信。 包括: 比如, 第 n 个基站的外预编码矩阵是 F_n, 第 n个基站和第 k个用户间的信道为 H_k, n, 那么第 n个基站和第 k个用户间的等效信道为 F_n*H_k, n。

值得说明的是, 该等效信道的纬度与外预编码矩阵的秩是相同 , 远远小 于基站天线数。 此外, 该等效信道用于消除小区内多用户的干扰并实 现基站 的空分复用的多用户传输。

C、 根据等效信道和业务队列状态进行用户调度。

值得说明的是, 基站会为每个用户维持一个业务队列状态, 也就是说业 务队列位于基站中, 因而各基站知道自己服务用户的业务队列状态 。

用户调度需要兼顾系统的吞吐量和用户之间的 公平性。 用户调度计算方 法包括但不限定使用现有的 LTE ( Long-term evo lut ion, 长期演进) 系统中 的用户调度方案, 用户调度计算方法可以灵活设计, 本发明实施例对此不进 行限制。

值得说明的是, 此时的调度需要兼顾系统的吞吐量和用户之间 的公平性, 以保证更多的用户能够进行正常的业务。

d、根据当前用户调度以及调度用户的等效信 信息,计算得到内预编码。 值得说明的是, 用户调度时, 需要用到所有用户的等效信道信息, 完成 用户调度后, 只需要为已调度用户计算内预编码, 则此时只需要用到已调度 用户的等效信道信息。

具体的, 该内预编码的计算方法可以灵活设计, 比如可以使用 LTE 系统 中的预编码方案。

本发明另一实施例提供了一种大规模多天线系 统中的干扰抑制方法, 该 方法可应用于具体的网络架构中 ,该包括一个 RRMS ,三个基站 BS分别为 BS1、 BS2、 BS 3 , 且基站中包括任意一个或者多个用户设备, 其中, BS1、 BS2、 BS 3 分别可以与 RRMS进行通信。 如图 1 3所示, 该方法包括:

401、 网络中的基站, 将本基站内各用户的信道相关矩阵通过各基站 与 RRMS之间的接口, 发送给 RRMS。

其中, 上述的 RRMS用于协调各个基站之间的传输, 并在 "相对长期" 的 时间粒度中, 为各个基站进行有效的控制和输入。 值得说明的是, "相对长 期" 是相对于无线帧的长度而言, 本发明实施例中的 "相对长期" 的时间尺 度与信道相关矩阵的变化时间尺度相当, 通常它包含几百甚至上千个无线帧。

优选的,该 RRMS应用于小区蜂窝网络中,用于实现全网的 络性能最优。

402、 RRMS在接收到来自于各基站节点的信道相关矩 的反馈后, 根据所 接收到的信道相关矩阵, 计算出一组组合外预编码的集合以及相应的使 用概 率。

403、 RRMS将组合外预编码集合, 和每个组合外预编码对应的使用概率发 送给各个基站, 用于在一个超帧中进行调度。

值得说明的是, 第 n个基站只需要接收各组合外预编码中的第 n个外预 编码及对应的使用概率。

其中, 超帧是由 L个无线帧构成。

404、 基站根据 RRMS 计算出的组合外预编码和每个组合外预编码对 应的 使用概率生成一串伪随机序列。

值得说明的是, 各基站生成的伪随机序列是相同的。

405、 如果当前的无线帧是当前超帧的第 1个无线帧, 基站根据伪随机序 列的第 1个元素决定当前无线帧使用的组合外预编码

比如, 当前伪随机序列中的第 1个元素为 j - 1 , 则第 n个基站使用组合外 预编码集合中的第 j - 1个组合外预编码的第 n个外预编码。

406、 基站根据当前釆用的外预编码, 计算出各用户的等效信道, 并基于 用户的等效信道和业务队列状态进行用户调度 。 407、 基站根据当前用户调度以及所调度用户的等效 信道计算内预编码。

408、 当前超帧结束后, 返回步骤 401 , 如此循环上述全部步骤, 在每个 超帧开始时都对外预编码及其使用概率进行优 化。

值得说明的是, 一个超帧是组合外预编码集合及相应使用概率 的更新周 期。 组合外预编码集合及相应使用概率并不是静态 的, 而是需要不断地根据 信道相关矩阵进行自适应调整。 组合外预编码集合及相应使用概率在每个超 帧开始时计算, 然后在整个超帧保持不变。 但进入下一个超帧后, 信道相关 矩阵可能发生显著变化了, 所以需要重新计算一次组合外预编码集合及相 应 使用概率, 即需要执行上述 408描述的步骤。

本发明实施例提供的一种大规模多天线系统中 的干扰处理方法、 装置系 统, 无线资源管理服务器获取到所有链路的信道相 关矩阵, 并根据这些信道 相关矩阵计算组合外预编码集合, 且每个所述组合外预编码包含至少一个外 预编码, 该外预编码为半酉矩阵, 并将这些组合外预编码集合发送给基站, 进而使得基站能够根据这些组合外预编码集合 进行调整。 本发明实施例提供 的技术方案, 在大规模多天线系统中, 在消除小区间干扰抑制的过程中, 克 服了对 backhaul时延敏感的缺陷。

且在基站进行调整过程中, 本实施例提供的技术方案减少了大规模多天 线系统中所需的导频, 还减少了大规模多天线系统中所需的 RF链路数。 即解 决了现有大规模多天线系统中的导频不足, 以及由于大规模多天线系统中需 要大量 RF射频链路导致的系统成本高的问题。 所属领域的技术人员可以清楚地了解到, 为描述的方便和简洁, 仅以上 述各功能模块的划分进行举例说明, 实际应用中, 可以根据需要而将上述功 能分配由不同的功能模块完成, 即将装置的内部结构划分成不同的功能模块, 以完成以上描述的全部或者部分功能。 上述描述的系统, 装置和单元的具体 工作过程, 可以参考前述方法实施例中的对应过程, 在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中, 应该理解到, 所揭露的系统, 装置和 方法, 可以通过其它的方式实现。 例如, 以上所描述的装置实施例仅仅是示 意性的, 例如, 所述模块或单元的划分, 仅仅为一种逻辑功能划分, 实际实 现时可以有另外的划分方式, 例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到 另一个系统, 或一些特征可以忽略, 或不执行。 另一点, 所显示或讨论的相 互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通 过一些接口, 装置或单元的间 接耦合或通信连接, 可以是电性, 机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可 以不是物理上分开的, 作 为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理 单元, 即可以位于一个地方, 或者也可以分布到多个网络单元上。 可以根据实际的需要选择其中的部分或 者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外, 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成 在一个处理单元中 , 也可以是各个单元单独物理存在, 也可以两个或两个以上单元集成在一个单 元中。 上述集成的单元既可以釆用硬件的形式实现, 也可以釆用软件功能单 元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实 现并作为独立的产品销售 或使用时, 可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解, 本 发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出 贡献的部分或者该技术方案的 全部或部分可以以软件产品的形式体现出来, 该计算机软件产品存储在一个 存储介质中, 包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以 是个人计算机, 服务器, 或者网络设备等)或处理器(processor )执行本发明各个实施例所述 方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括: U盘、 移动硬盘、 只读存 储器(ROM, Read-Only Memory ), 随机存取存储器 ( RAM, Random Access Memory )、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质 。

以上所述, 仅为本发明的具体实施方式, 但本发明的保护范围并不局限 于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范围内, 可轻易 想到变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此, 本发明的保护 范围应所述以权利要求的保护范围为准。