用于MIMO系统中的处理的方法、装置和计算机软件产品

摘要

本公开内容的一个实例包括：向至少一个UE发送基于代码本的扫描信息；从所述至少一个UE接收预编码索引报告；将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖；根据所述至少一个群组发送波束成形CSI‑RS；从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

说明书

技术领域

本发明的各个示例性实施例总体上涉及无线通信，更具体来说涉及大规模多输入多输出(MIMO)天线系统。

背景技术

本节意在提供针对后面所公开的本发明的背景或上下文。本文中的描述可能包括可以被探寻的概念，但不一定是先前已被设想、实施或描述过的概念。因此，除非在本文中明确地另行表明，否则在本节中所描述的内容并不是本申请中的描述的现有技术，而且并不因为包括在本节中而被承认是现有技术。在具体实施方式章节的主要部分之后，在后文中定义了可以在说明书和/或附图中找到的缩写。

在未来的无线系统中，非正交多址接入(NOMA)被认为是用来实现多用户容量的一种重要的无线电接入技术。在某些情形中，比如大规模机器类型连接(mMTC)，这种技术由于支持过载传输因此是特别关键的。另一方面，大规模多输入多输出(MIMO)是5G中的关键技术。MIMO和NOMA的组合应用对于5G情形将是至关重要的。但是在大规模MIMO系统中，用于发送器侧的大量用户的完全信道信息是非常难以实现的，或者可能会导致高反馈开销。此外，当存在发送器和接收器侧的预编码时，针对并发传输的传统用户选择可能不再适用。

发明内容

本节意在包括实例而不意在作出限制。

根据一个示例性实施例，一种方法包括：向至少一个UE发送基于代码本的训练信息；从所述至少一个UE接收预编码索引报告；将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖；根据所述至少一个群组发送波束成形CSI-RS；从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

根据一个示例性实施例，一种方法包括：从BS接收基于代码本的训练信息；根据所述基于代码本的训练信息选择最佳预编码器；向所述BS发送预编码索引报告，所述预编码索引报告包括所述最佳预编码器的索引；从所述BS接收波束成形CSI-RS；根据所述波束成形CSI-RS向所述BS发送CSI。

根据另一个示例性实施例，第一装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置来利用所述至少一个处理器使得第一装置实施至少以下操作：向至少一个UE发送基于代码本的训练信息；从所述至少一个UE接收预编码索引报告；将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖；根据所述至少一个群组发送波束成形CSI-RS；从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

根据另一个示例性实施例，第二装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置来利用所述至少一个处理器使得第二装置实施至少以下操作：从BS接收基于代码本的训练信息；根据所述基于代码本的训练信息选择最佳预编码器；向所述BS发送预编码索引报告，所述预编码索引报告包括所述最佳预编码器的索引；从所述BS接收波束成形CSI-RS；根据所述波束成形CSI-RS向所述BS发送CSI。

根据另一个示例性实施例，一种计算机程序产品包括在其上存储计算机程序代码的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机程序代码在由设备执行时使得所述设备实施至少以下操作：向至少一个UE发送基于代码本的训练信息；从所述至少一个UE接收预编码索引报告；将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖；根据所述至少一个群组发送波束成形CSI-RS；从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

根据另一个示例性实施例，一种计算机程序产品包括在其上存储计算机程序代码的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机程序代码在由设备执行时使得所述设备实施至少以下操作：从BS接收基于代码本的训练信息；根据所述基于代码本的训练信息选择最佳预编码器；向所述BS发送预编码索引报告，所述预编码索引报告包括所述最佳预编码器的索引；从所述BS接收波束成形CSI-RS；根据所述波束成形CSI-RS向所述BS发送CSI。

附图说明

为了正确地理解本发明，应当参照附图，其中：

图1示出了一种或多种示例性方法的操作。

图2示出了可以在其中实践示例性实施例的一种可能并且非限制性的示例性系统。

图3示出了根据某些实施例的具有混合NOMA和OMA处理的示例性下行链路系统的方块图。

图4示出了根据某些实施例的频谱效率比较的图示。

具体实施方式

本文中使用的“示例性”一词是指“作为实例、事例或说明”。

在本文中被描述为“示例性”的任何实施例不一定应被解释成相比其他实施例是优选的或有利的。在本具体实施方式章节中所描述的所有实施例都是被提供来使得本领域技术人员能够制作或使用本发明的示例性实施例，而不是为了限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求限定。

在一些实施例中，根据本公开内容的方法由第一装置实施；在一些实施例中，根据本公开内容的方法由第一装置和第二装置实施。

在本文中，第一装置可以是基站(BS)，或者可以是能够实施相应方法的所有步骤的组件或设备，所述组件或设备可以被包括在基站或者具有等效或类似功能的其他设备中。第二装置可以是用户设备(UE)，或者可以是能够实施相应方法的所有步骤的组件或设备，所述组件或设备可以被包括在用户设备或者具有等效或类似功能的其他设备中。

BS服务于具有大规模多输入多输出(MIMO)天线系统的无线网络。特别是能够实施非正交多址接入(NOMA)和正交多址接入(OMA)方案全部二者的系统。

本文中的示例性实施例描述了用于大规模MIMO天线系统中的NOMA和OMA方案的混合的技术。在描述了可以在其中使用所述示例性实施例的系统之后，给出了关于这些技术的附加描述。

参照图1，该图示出了一种或多种示例性方法的操作。

根据一个示例性实施例的方法包括由第一装置实施的步骤S101、S102、S103、S104和S105，以及由第二装置实施的步骤S201、S202、S203、S204和S205。

在步骤S101中，第一装置向至少一个UE发送基于代码本的训练信息。

接下来，在步骤S201中，第二装置接收基于代码本的训练信息。

随后，在步骤S202中，第二装置根据所述基于代码本的训练信息选择最佳预编码器。

本文中的基于代码本的训练信息由UE应用来确定BS侧和UE侧的预编码天线对。

在一些实例中，可以基于频分扫描来实施训练处理以节省资源，例如在不同的子频带上发送不同的训练预编码器。UE从所有训练预编码器当中选择最强的发送预编码器，并且报告所选择的预编码器的索引。

此外，在UE具有多个天线(或天线端口)的情况下，UE将扫描其自身的代码本，并且选择预编码器以形成最佳配对。

随后，在步骤S203中，第二装置向所述BS发送预编码索引报告，所述预编码索引报告包括所述最佳预编码器的索引。

并且在步骤S102中，第一装置从至少一个UE接收预编码索引报告。

所述预编码索引报告包含由所述UE选择的基于代码本的预编码器的索引。

随后，在步骤S103中，第一装置将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE由相同的发送预编码覆盖。

所述至少一个UE的数目可以由K表明，所述至少一个群组的数目可以由M表明，其中M≤K。

此外，用N

在一个实施例中，第一装置首先获得目标数目M，并且把具有相同预编码索引的UE分组到一个群组中；随后，在对具有相同预编码索引的UE进行分组之后，第一装置获得各个群组的预编码索引的集合Ω，其中|Ω|是所述集合Ω的总数；如果|Ω|>M，则第一装置选择将被聚合的至少两个群组；聚合所述至少两个群组并且相应地更新集合Ω。第一装置重复聚合群组，直到总数|Ω|≤M。

此外，如果|Ω|

其中，第一装置基于以下各项的至少其中之一来选择将被聚合的至少两个群组：

(1)两个群组之间的预编码索引的距离；

(2)两个群组的UE的数量。

举例来说，如果两个群组之间的预编码索引的距离小于预定阈值，则第一装置可以将所述两个群组聚合成一个群组；或者如果两个群组的UE的数量与其他群组对相比是最小的，则第一装置可以将这两个群组聚合成一个群组；或者只有当两个群组之间的距离小于距离阈值并且这两个群组的UE的数量小于另一个阈值时，第一装置才可以将这两个群组聚合成一个群组。

在一个更加具体的实例中，Ω

随后可以由下式给出两个群组之间的预编码索引的距离：

其中i'可以由下式给出：

i'＝mod(i,|Ω|)+1 (2)；

其中，

如果两个群组具有小于阈值的距离，并且UE的数量不大于两个邻近群组的最小UE总数的当前记录，则第一装置选择聚合所述两个群组。举例来说，对应于聚合进展的可能代码可以是如下给出：

Initialize:S

For k＝1,2,...,K

如果第k个用户选择了具有索引Ω

分别使用等式(2)和等式(1)来计算i'和

其中，S

根据该具体但非限制性的实例，如果第i

但是本领域技术人员基于本公开内容很容易理解的是，可能有不同的方式来更新集合Ω的元素。并且用以更新集合Ω的所有这些等效方式都应当被视为由本申请的权利要求所涵盖。

在一些实例中，NOMA被应用于具有多个UE的(多个)群组，以抵消UE之间的群组内干扰。

并且在一些实例中，OMA也被应用于具有单个UE的(多个)群组。

随后，在步骤S104中，第一装置根据所述至少一个群组发送波束成形CSI-RS。

相应地，在步骤S204中，第二装置从所述BS接收波束成形CSI-RS。

第二装置基于波束成形CSI-RS来估计有效信道。由于UE已被分组到M个群组中，并且同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖，因此具有N

接下来，在步骤205中，第二装置根据所述波束成形CSI-RS向所述BS发送CSI。

正如前面所提到的那样，CSI只需要报告具有M个维度的有效信道。

随后，在步骤S105中，第一装置从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

具体来说，第一装置从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，实施多群组预编码以抵消群组间干扰从而获得最终预编码矩阵，以相应地向所述至少一个UE传送数据。本领域技术人员可以理解的是，可以使用各种算法来确定多群组预编码，比如分块对角(BD)算法。

在本文中将FP表明为由第一装置使用的最终预编码矩阵，并且将FP归一化以满足

第一装置可以通过各种方法获得矩阵P。与发送第一级矩阵F一样，第一装置随后可以发送预编码参考信号(RS)以供UE估计有效信道

在本文中，矩阵

为了抵消群组间干扰，在第m个群组处要求

其中，

在BD预编码处理之后，第一装置实施数据发送的处理。

首先，将被发送的信号矢量可以由下式给出：

其中，UE的数目是K，所述至少一个群组的数目是M，M个群组中的每一个群组具有K

其中，v

设P

利用等式(3)到(5)，第一装置可以获得作为第m个群组中的第k个UE的UE处的信干噪比(SINR)，并且SINR由下式给出：

其中，ρ表示发送信噪比(SNR)。

根据本公开内容的实施例，利用NOMA和OMA技术的混合，可以显著减少信道反馈开销。对于K个UE当中的每一个，该混合方案只需要报告M维信道信息加上一个预编码索引。由于完全信道反馈对于K个用户必须报告N

通过应用混合MIMO-NOMA和MIMO-OMA方案，信道反馈开销被显著减少，因此在实践中是可行的，并且这样的方案可以在实现高性能的同时降低实施复杂度。此外，通过线性预编码的群组间干扰抵消与利用NOMA的群组内干扰抵消的组合可以有效地应对UE侧的干扰并且保证性能。OMA和NOMA方案的组合以及所提出的用户分组可以同时适当地服务于相关的UE(线性预编码无法为之保证性能)和不相关的(正交)UE。

为了简单起见，考虑一种简单的情形来评估所提出的混合降秩预编码。参照图3和图4，图3示出了具有BS和4个单天线UE(UE1-UE4)的下行链路系统。BS装备有4个天线，并且同时服务于4个UE。应用4×4DFT矩阵作为第一级预编码的代码本，也就是本例中的矩阵F。在这种情形中，2个UE(UE2和UE3)处于相同的方向，因此信道是相关的，并且由这2个UE选择相同的预编码索引。也就是说，这2个UE(UE2和UE3)处于同一个群组中。并且还参照图3，其余的2个UE(UE2和UE3)分别处于另外2个群组中。

随后应用根据等式(5)到(8)解释的基于分块对角(BD)的预编码算法，以抵消群组间干扰。通过OMA处理服务于分开的群组中的2个UE(UE2和UE3)，并且通过NOMA处理服务于同一群组中的2个UE(UE2和UE3)。对于NOMA处理所应用的功率分配由下式给出：

其中，是对应于第m个群组的总发送功率。在具有多个UE的群组中应用串行干扰抵消接收器。

进一步参照图4，图4示出了根据某些实施例的频谱效率比较的图示。具体来说，图4示出了如图3中所示的混合情形中的4个UE以及纯OMA情形中的这样4个UE之间的对于特定SNR的频谱效率的比较。

线401描绘出如图3中所示的混合情形中的总共4个UE的频谱效率(SE)，线402描绘出纯OMA情形中的总共4个UE的SE，线403描绘出混合情形中的具有单个UE的两个群组的平均SE，线404描绘出混合情形中的具有2个UE的群组中的较强UE的SE，线405描绘出纯OMA情形中的具有单个UE的两个群组的平均SE，线406描绘出纯OMA情形中的具有2个UE的群组中的较强UE(例如是UE2，因为其更靠近BS)的SE，线407描绘出混合情形中的具有2个UE的群组中的较弱UE(例如是UE3，因为其较不靠近BS)的SE，线408描绘出纯OMA情形中的具有2个UE的群组中的较弱UE的SE。

显而易见的是，当其中一些UE是相关的时，应用混合NOMA和OMA可以提供优于纯OMA的明显益处。此外，结果验证了所提出的降秩预编码的性能。此外还可以看到，单UE群组中的UE的平均SE在所提出的混合情形中可以实现高性能。除了相关的用户之外，对于单用户群组中的那些用户，应用混合NOMA和OMA可以实现比纯OMA方案更高的性能。

参照图2，图2示出了可以在其中实践示例性实施例的一种可能并且非限制性的示例性系统的方块图。

具体来说，图2示出了具有第一装置和第二装置的简单系统的方块图。

其中，第一装置包括：至少一个处理器11；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器12。所述至少一个存储器12和计算机程序代码被配置来利用所述至少一个处理器201使得第一装置实施至少以下操作：向至少一个UE发送基于代码本的扫描信息；从所述至少一个UE接收预编码索引报告；将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖；根据所述至少一个群组发送波束成形CSI-RS；从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

第二装置包括：至少一个处理器21；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器22，所述至少一个存储器22和计算机程序代码被配置来利用所述至少一个处理器21使得第二装置实施至少以下操作：接收基于代码本的训练信息；根据所述基于代码本的训练信息选择最佳预编码器；向所述BS发送预编码索引报告，所述预编码索引报告包括所述最佳预编码器的索引；从所述BS接收波束成形CSI-RS；根据所述波束成形CSI-RS向所述BS发送CSI。

第一装置和第二装置的操作类似于前面已描述过的步骤，并且在本文中将不作重复。

此外还公开了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括在其上存储计算机程序代码的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机程序代码在由设备执行时使得所述设备实施至少以下操作：向至少一个UE发送基于代码本的扫描信息；从所述至少一个UE接收预编码索引报告；将所述至少一个UE分组到至少一个群组中，其中同一群组中的UE被相同的发送预编码覆盖；根据所述至少一个群组发送波束成形CSI-RS；从所述至少一个群组的UE接收CSI报告，以相应地向所述至少一个UE传送数据。

一种计算机程序产品包括在其上存储计算机程序代码的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机程序代码在由设备执行时使得所述设备实施至少以下操作：接收基于代码本的训练信息；根据所述基于代码本的训练信息选择最佳预编码器；向所述BS发送预编码索引报告，所述预编码索引报告包括所述最佳预编码器的索引；从所述BS接收波束成形CSI-RS；根据所述波束成形CSI-RS向所述BS发送CSI。

对于本领域技术人员显而易见的是，本公开内容不限于前面的示例性实施例的细节，在不背离本公开内容的精神或实质特性的情况下，可以通过其他具体形式来实施本公开内容。因此，所述实施例应当被认为是示例性而非限制性的，并且本公开内容的范围由所附权利要求而不是前面的描述限定，因此本发明的权利要求意图涵盖落在本发明的含义和等效范围内的所有改变。权利要求中的任何附图标记不应被认为是限制所涉及的权利要求。此外显而易见的是，“包括”一词不排除其他单元或步骤，并且单数不排除复数。在系统权利要求中引述的多个单元或设备也可以由一个单元或设备通过软件或硬件来实施。比如“第一”、“第二”等用词被用来表明名称而不表明任何具体顺序。

可以在说明书和/或附图中找到的以下缩写被定义如下：

BD——分块对角

BS——基站

CSI——信道状态信息

MIMO——大规模多输入多输出

mMTC——大规模机器类型连接

NOMA——非正交多址接入

OMA——正交多址接入

RS——参考信号

SE——频谱效率

SINR——信干噪比

SNR——信噪比

SVD——奇异矢量分解

UE——用户设备