CN100385843C - Mimo-ofdm通信系统的资源分配 - Google Patents

Abstract

一些技术，用于基于终端的空间和/或频率“签名”，在MIMO-OFDM系统中对终端进行调度以进行在下行链路和/或上行链路上的数据传输。调度器为多个频带的每个形成可能进行(下行链路或上行链路)数据传输的一个或多个终端集合。还可以为每个假设进一步形成一个或多个子假设，每个子假设对应于(1)发射天线到假设内的终端(下行链路)的特定分配或(2)处理来自终端的上行链路数据传输的特定顺序(上行链路)。然后评估每个子假设的性能(例如基于一个或多个性能度量)。然后基于评估的性能为每个频带选择一个子假设，然后可以对每个选定的子假设内的一个或多个终端进行在对应频带上的数据传输。

Description

MIMO-OFDM通信系统的资源分配

背景

领域

本发明一般涉及数据通信，尤其涉及用于在使用正交频分复用的多输入多输出(MIMO)通信系统(即MIMO-OFDM系统)内分配资源的技术。

领域

多输入多输出(MIMO)通信系统使用多个(N_T)发射天线和多个(N_R)接收天线用于多个独立数据流传输。在一MIMO系统实现中，在任何给定时刻，所有数据流用于在多天线的基站和单个多天线终端间的通信。然而，在多址通信系统中，基站还进发地与多个终端通信。在该情况下，每个终端使用充分数量的天线，使得它能发送和/或接收一个或多个数据流。

基站处多天线阵列和给定终端处的多天线阵列间的RF信道被称为MIMO信道。N_T个发射和N_R个接收天线形成的MIMO信道可以被分解成N_S个独立信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。N_S个独立信道的每个还被称为MIMO信道的空间子信道并对应于一维。如果使用多个发送天线和接收天线建立的附加维数，则MIMO系统可以提供改善的性能(例如增加的传输容量)。

宽带MIMO系统一般经历频率选择性衰落，这是用系统带宽上的不同衰落量为特征的。该频率选择性衰落引起码间串扰(ISI)，该现象是接收到的信号内的每个码元是对接收到信号内以后的码元的干扰。该失真由于影响了正确检测接收到码元的能力而恶化了性能。

正交频分复用(OFDM)可以用于抗ISI和/或其他目的。OFDM系统有效地将总系统带宽分成多个(N_F)频率子信道，这可以被称为子频带或频率区段。每个频率子信道与数据在其上调制的相应子载波相关。OFDM系统的频率子信道还可能经历频率选择性衰落，这取决于发射和接收天线间的传播路径的特征(例如多径特性)。在OFDM中，由于频率选择性衰落引起的ISI可以通过重复每个OFDM码元的一部分(即向每个OFDM码元加入循环前缀)而克服其影响，如在领域内已知的。

对于使用OFDM的MIMO系统(即MIMO-OFDM系统)，对于MIMO信道的N_S个空间子信道的每个有N_F个可用的频率子信道。每个空间子信道的每个频率子信道可以被称为传输信道。多达N_F·N_S个传输信道可在任何时刻用于多天线基站和多天线终端间的通信。

基站和每个终端间的MIMO信道一般经历不同的链路特性，且因此与不同的传输容量相关。而且，每个空间子信道可以进一步经历频率选择性衰落，其中频率子信道还可以与不同的传输容量相关联。因此，可用于每个终端的传输信道可以有不同的有效容量。如果N_F·N_S个可用的传输信道被有效地分配，使得这些信道为MIMO-OFDM系统内的一个或多个终端“合适”集合使用，则可以实现可用资源的有效使用和更高的吞吐量。

因此，领域内需要一些技术能在MIMO-OFDM系统中分配资源以提供高系统性能。

概述

在此提供一种技术，用于基于终端的空间和/或频率“签名”对下行链路和/或上行链路上终端的数据传输进行调度。在MIMO-OFDM系统中，每个期望在到来时间间隔内进行数据传输的“活动”终端可以与带有不同容量的传输信道相关联，这些信道的不同是因为终端经历的不同链路条件引起的。在此提供了各种调度方案以选择在每个频带上进行数据传输的一个或多个终端的“合适”集合并将可用传输信道分配给选定的终端，以获得系统目标(例如高吞吐量、公平性等)。

调度器可以被设计成形成一个或多个终端集合，用于多个频带的每个上的可能(下行链路或上行链路)的数据传输。每个集合包括一个或多个活动终端，并对应要评估的假设。每个频带对应MIMO-OFDM系统内一个或多个频率子信道组。调度器然后进一步形成每个假设的一个或多个子假设。对于下行链路，每个子假设可以对应在基站的多个发射天线到假设内的一个或多个终端的特定分配。且对于上行链路，每个子假设可以对应处理来自假设内的一个或多个终端的上行链路数据传输的特定顺序。每个子假设的性能然后经评估(例如基于一个或多个性能度量，诸如指示假设内终端的总吞吐量的性能度量)。然后基于评估的性能为每个频带选择一子假设，且每个选定的子假设内的一个或多个终端然后被调度用于对应频带上的数据传输。

被调度在每个频带上进行(下行链路或上行链路)数据传输的一个或多个终端集合可以包括多个SIMO终端、单个MIMO终端、多个MISO终端或SIMO、MISO和MIMO终端的组合。SIMO终端是在MIMO-OFDM系统中通过单个空间子信道被调度进行数据传输的终端，且它使用多个接收天线和单个发射天线，MISO终端是使用单个空间子信道，使用单个接收天线接收传输的终端，MIMO终端是通过两个或更多的空间子信道被调度进行数据传输的终端。每个SIMO、MISO或MIMO终端可以被分配以一个或多个频带用于数据传输。可用传输信道可以被分配给终端，以获得系统目标。

本发明的各个方面、实施例和特征在以下进一步详述。本发明还提供实现本发明的各个方面、实施例和特征的方法、计算机产品、高度器、基站、终端、系统和装置，如以下将详述。

附图的简要描述

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中：

图1是MIMO-OFDM系统图；

图2是用于为下行链路数据传输进行终端调度的过程流程图；

图3是用于使用“最大-最大”准则将发射天线分配到终端的过程流图；

图4是基于优先级的下行链路调度方案流程图，其中考虑N_T个最高优先级终端集合用于调度；

图5是用于为上行链路传输进行终端调度的过程流程图；

图6A和6B是两个连续对消接收机处理方案流图，其中处理顺序相应为(1)按已经排序的终端集合施加以及(2)基于处理后的SNR被确定；

图7是用于基于优先级的上行链路调度方案的流程图，其中考虑N_T个最高优先级终端集合用于调度；

图8A和8B是相应地用于下行链路和上行链路数据传输的基站和终端框图；

图9是发射机单元实施例框图；以及

图10A和10B分别是不带和带有连续对消接收机处理的两个实施例框图；

详细描述

图1是使用正交频分复用的多输入多输出通信系统(即MIMO-OFDM系统)100图。MIMO-OFDM系统100使用多个(N_T)个发射天线和多个(N_R)接收天线，用于数据传输。MIMO-OFDM系统100可以是多址通信系统，有一个或多个可以进发地与一个或多个终端(T)106通信的基站(BS)(为了简化，在图1中只示出了基站)。基站还可以被称为接入点、UTRAN或一些其他的术语，且终端还可以被称为手机、移动站、远程站、用户设备或一些其他术语。

每个基站104使用多个天线，并表示从基站到终端的下行链路传输的多输入(MI)以及从终端到基站的上行链路传输的多输出(MO)。一个或多个“通信”的终端106的集合一起表示下行链路传输的多输出以及上行链路传输的多输入。如在此使用的，通信终端是发送和/或接收到/来自基站的用户专用数据的终端，且“活动”终端是指期望在到来的或将来的时隙内进行下行链路和/或上行链路数据传输的终端。活动终端可以包括当前正在通信的终端。

如图1示出的示例，基站104进发地与终端106a到106d通过在基站处可用的多个天线和在每个通信终端处可用的一个或多个天线通信(如用实线表示)。终端106e到106h可以接收来自基站104的导频和/或其他信令信息(如由虚线表示)，但不发送到或从基站接收用户专用数据。

对于下行链路，基站使用N_T个天线，且每个通信终端使用一个或N_R个天线用于从基站接收一个或多个数据流。一般N_R可以是任何为二或更大的整数。N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道可以被分解成N_S个独立信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。每个该种独立信道被称为MIMO信道的空间子信道。

对于下行链路，在通信终端处的接收天线数目可以等于或大于在基站处的发射天线数目(即N_R≥N_T)。对于该种终端，空间子信道数目受到基站处的发射天线数目的限制。每个多天线终端与基站通过基站的N_T个发射天线和其自己的N_R个接收天线形成的相应MIMO信道通信。然而，即使如果为下行链路数据传输选择多个多天线终端，不管有多少终端在接收下行链路传输，只有N_S个空间子信道可用。被考虑进行下行链路数据传输的终端不需要配有相等数目的接收天线。

对于下行链路，通信终端处接收天线数目还可以小于基站处的发射天线数目(即N_R＜N_T)。特别是，MISO终端使用用于下行链路传输的单个接收天线(N_R＝1)。基站还可以使用波束操控以及空分多址(SDMA)同时与多个MISO终端通信，如以下所述。

对于上行链路，每个通信信道可以使用用于上行链路的单个天线或多个天线。每个终端还利用其可用于上行链路传输的天线的所有或一子集。在任何给定时刻，上行链路的N_T个发射天线由一个或多个通信终端使用的所有天线形成。MIMO信道然后由来自所有通信终端的N_T个发射天线和基站的N_R个接收天线形成。空间子信道的数目受到发射天线数目的限制，这接着受到基站处的接收天线的数目的限制(即N_S≤min(N_T，N_R))。

在SDMA中，与不同终端相关联的“空间签名”被用于允许多个终端能在相同信道上同时操作，该信道可以是时隙、频带、编码信道等。空间签名由用于数据传输的每个发射-接收天线对间的传播路径的完整RF特征组成。在下行链路中，空间签名可以在终端处被导出，且被报告给基站。基站然后可以处理这些空间签名以选择在相同信道上进行数据传输的终端，并手工地为每个要被发送到选定终端的独立数据流导出“正交”操控向量。在上行链路上，基站还可以导出不同终端的空间签名。基站然后可以处理这些签名以调度用于数据传输的终端，并进一步处理从调度的终端来的传输以分开解调每个传输。

如果终端配有多个接收到的天线，使得N_R≥N_T，则基站不需要终端的空间签名以获得SDMA的好处。所有在基站需要的是来自每个终端的信息，指明与来自每个基站发射天线的信号相关在终端处解调后的“处理后”SNR。SNR估计过程可以通过周期性地从每个基站发射天线发送导频而方便化，如以下描述。

如在此使用的，SIMO终端是被指定(或经调度)通过单个空间子信道发射和/或接收数据的终端，而且它使用多个接收天线用于数据传输，MISO终端是被指定用于通过单个空间子信道接收数据传输的终端，且它使用单个接收天线，MIMO终端是被指定通过多个空间子信道发送和/或接收数据的终端。对于下行链路，SIMO终端可以接收来自基站处的单个发射天线的数据传输，且MISO终端可以通过在基站处的N_T个发射天线形成的波束接收数据传输。且对于上行链路，SIMO终端可以发送来自终端处一个天线的数据。

对于MIMO-OFDM系统，每个空间子信道进一步被分成N_F个频率子信道。每个空间子信道的每个频率子信道可以被称为传输信道。对于下行和上行链路，N_T个发射天线因此可以用于在N_F·N_S个传输信道上发送多达N_F·N_S个独立数据流。每个独立数据流与特定“速率”相关，该速率指示各个传输参数值，诸如例如用于数据流的特定数据速率、特定编码方案、特定调制方案等。该速率一般由一个或多个用于发送数据流的传输信道的容量确定。

多用户OFDM系统

对于没有MIMO容量的多址OFDM系统，总系统带宽W被分成N_F个正交频率子信道，每个该种子信道带宽为W/N_F。对于该系统，多个终端通过时分多路复用(TDM)共享可用频谱。在“纯”TDM方案中，单个终端可以在每个固定时间间隔内被分配以整个系统带宽W，该时间间隔被称为时隙。终端可以通过在请求的基础上分配时隙而进行数据传输调度。或者，对于该OFDM系统，可以在给定时隙内只将分配N_F个频率子信道的一部分N_A分配给给定终端，使相同时隙内的剩余(N_F-N_A)个频率子信道可用于其他终端。这样，TDM接入方案被转换成混合TDM/FDM接入方案。

将不同频率子信道分配给不同的终端可以提供频率选择性信道改善的性能。在纯TDM方案中，其中所有的N_F个频率子信道在给定时隙内被分配给单个终端，与该终端相关的一些频率子信道可能经历衰落，因此导致这些衰落的子信道的低SNR以及差吞吐量。然而，这些相同的频率子信道可以对系统内的另一终端有高SNR，因为RF信道可能各个终端不相关。如果调度器知道每个活动终端和所有N_F个频率子信道的SNR，则可能通过将N_F个频率子信道的每个分配给获得该子信道的最佳SNR的终端，则有可能最大化系统吞吐量。实际上，一般需要满足一定的对所有终端的最小性能要求，使得调度器需要符合公平性准则以保证最佳位置的终端不连续地“攫取”资源。

上述的纯TDM调度方案可以将时隙分配给有最佳衰落条件的终端。为了改善性能，调度器可以进一步考虑在每个时隙内将频率子信道分配给各终端并可能分配每子信道发射功率。分配发射功率的能力提供了附加的调度灵活性，该灵活性可以用于改善性能(例如增加吞吐量)。

单用户MIMO-OFDM系统

对于MIMO-OFDM系统，可以使用N_F频率子信道在N_S个空间子信道的每个上发送多达N_F个独立数据流。总传输信道数因此为N_C＝N_F·N_S。对于纯TDM方案，N_C个传输信道在每个时隙被分配给单个终端。

N_C个传输信道可能与不同的SNR相关联并可能有不同的传输容量。传输信道的一部分可能获得较差的SNR。在一方案中，可以使用附加的冗余(例如较低码率的码)用于带有较差SNR的传输信道以获得目标分组差错率(PER)。附加冗余有效地减少了吞吐量。在另一方案中，带有较差SNR的传输信道的一些或所有可以被去除不使用，且只选用可用频率子信道的一子集用于每个空间子信道。

总可用发射功率可以被均匀或不均匀地在传输信道上被分配以改善吞吐量。例如，每个发射天线的总可用发射功率可以在为该发射天线选用的频率子信道上均匀或不均匀地被分配。这样，发射功率不浪费在一些提供很少或不提供信息的传输信道上，这些信息是帮助接收机恢复发送数据。频率子信道选择以及功率分配可以在每发射天线基础上实现，其中(1)可以选用每个发射天线的N_F个频率子信道的所有或一子集，以及(2)用于每个发射天线的发射功率可以被均匀或不均匀地在选定的频率子信道上被分配。

用于在接收机处处理接收到信号的技术可以对选用哪些传输信道有影响。如果连续均衡和干扰对消(或“连续对消”)接收机处理技术(在以下描述)在接收机处使用，则最好能禁用一定的发射天线以增加链路上的吞吐量。在该情况下，接收机可以确定应使用发射天线的哪个子集以进行数据传输，且将该信息通过反馈信道提供给发射机。如果RF信道经历频率选择性衰落，则用于一个频率子信道的发射天线集合可能不是用于另一频率子信道的最佳集合。在该情况下，调度器可以在每频率子信道基础上选择合适的发射天线集合，以改善吞吐量。

多用户MIMO-OFDM系统

以上描述的各个技术用于：(1)将不同的频率子信道分配给多用户OFDM系统内的不同终端，以及(2)将传输信道分配给单用户MIMO-OFDM系统内的单个终端。这些技术还可以用于将资源(例如传输信道和发射功率)分配给多址MIMO-OFDM系统内的多个终端。各个调度方案可以被设计成通过这些或可能其他的多用户环境技术获得高系统吞吐量。

系统资源可以通过选择数据传输的“最佳”终端集合而经分配，以获得高吞吐量和/或一些其他准则。在有频率选择性衰落情况下，可以对一个或多个频率子信道组实现资源分配。总系统带宽的每部分的资源分配可以在一种方案中提供附加增益，该方案试图最大化总系统带宽基础上的吞吐量(即如同对于单载波MIMO系统的情况)。

如果整个系统带宽作为单频率信道处理(例如如同在单载波MIMO系统内)，则可以被调度同时进行传输的终端的最大数目等于空间子信道的数目，即N_S≤min(N_R，N_T)。如果系统带宽被分成N_F个频率信道(例如如在MIMO-OFDM系统中)，则可以被调度同时发送的终端的最大数目为N_F·N_S，由于每个传输信道(即每个空间子信道的每个频率子信道)可以被分配给不同的终端。且如果系统带宽被分成N_G个频率子信道组，则可以被调度同时发送的终端的最大数目为N_G·N_S，因为每个空间子信道的每个频率子信道组可以被分配给不同的终端。如果终端数目小于允许的最大数目，则多个传输信道可以被分配给给定终端。

MIMO-OFDM系统可以支持各种操作模式。在MIMO模式，特定频率子信道组的所有空间子信道被分配给单个MIMO终端。仍可以通过N_G个频率子信道组进发地支持多个MIMO终端。在N-SIMO模式，特定频率子信道组的N_S个空间子信道被分配给多个不同的SIMO终端，每个SIMO终端被分配以一个空间子信道。给定的SIMO终端可以被分配以特定空间子信道的一个或多个频率子信道组。在N-MISO模式(这还可以被称为多用户波束操控模式)，则特定频率子信道组的N_S个空间子信道被分配给多个不同的MISO终端，每个MISO终端被分配以一个空间子信道。发射-接收天线路径的完全表征可以用于导出到这些MISO终端的数据传输的不同波束。类似地，给定的MISO终端可以被分配以特定空间子信道的一个或多个频率子信道组。且在混合模式，特定的频率子信道组的N_S个空间子信道可以被分配给SIMO、MISO和MIMO终端的组合，且进发地支持多种类型的终端。可以在任何特定的时隙支持操作模式的任何组合。例如，可以为第一频率子信道组支持MIMO模式，第二频率子信道组支持N-SIMO模式，第三频率子信道组支持N-MISO模式，第四频率子信道组支持混合模式等。通过同时与多个SIMO终端、多个MISO终端、一个或多个MIMO终端或SIMO、MISO和MIMO终端的组合通信，增加系统的吞吐量。

如果传播环境有充分的散布，则MIMO接收机处理技术可以用于有效地利用MIMO信道的空间维数以增加传输容量。可以使用MIMO接收机处理技术，不管基站是否与一个或多个终端同时通信。对于下行链路，从终端的角度，相同的接收机处理技术可以用于处理到该终端(如果是MIMO终端)的不同信号，或只是N_T个信号的一个(如果是SIMO终端)。如果在终端处使用连续对消接收机处理，则可以应用一定的限制，因为分配给一个终端的数据流可能不能为另一终端无差错地检测到。且对于上行链路，从基站的角度，在处理来自单个MIMO终端的N_T个不同信道和处理来自N_T个不同的SIMO终端的每个的一个信号之间没有什么明显的不同。

如图1示出，终端可以随机地分布在基站的覆盖区域(或“小区”内)或可以经重新定位。对于无线通信系统，链路特性一般随时间改变，因为多个诸如衰落和多径的因子。在时间上的特定时刻，N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道相应可以用矩阵H(k)描述，其元素由独立的高斯随机变量组成，如下：

$\underset{\‾}{H}\left(k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{\mathrm{1,1}}\left(k\right)& h_{\mathrm{1,2}}\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& h_{1,N_T}\left(k\right)\\ h_{\mathrm{2,1}}\left(k\right)& h_{\mathrm{2,2}}\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& h_{2,N_T}\left(k\right)\\ M& M& & M\\ h_{N_R,1}\left(k\right)& h_{N_R,2}\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& h_{N_R,N_T}\left(k\right)\end{array}\right]---\left(1\right)$

对于下行链路，N_T个发射天线阵列在基站，且可以在单个SIMO或MIMO终端处(对于N-SIMO或MIMO模式)或在多个MISO终端(对于N-SIMO模式)形成N_R个接收天线。且对于上行链路，发射天线阵列可以由所有通信终端使用的天线形成，且接收天线阵列在基站处。在等式(1)中，H(k)是第k个频率子信道组的MIMO信道的信道响应矩阵，且h_i，j(k)是第k个频率子信道组的第j个发射天线和第i个接收天线间的耦合(即复数增益)。

每个频率子信道组可以包括一个或多个频率子信道，并对应总系统带宽的特定频带。取决于特定的系统设计，可以有(1)带有所有N_F个频率子信道的仅一个组，或(2)N_F个组，每个组有单个频率子信道，或(3)在1和N_F间的任何数量的组。频率子信道组数目N_G可以在1和N_F之间，包括1和N_F(即1≤N_G ≤N_F)。每个组可以包括任何数量的频率子信道，且N_G个组可以包括相同或不同数量的频率子信道。而且，每个组可以包括频率子信道的任何组合(例如组的频率子信道不需要相互相邻)。

如等式(1)示出，每个频率子信道组的MIMO信道响应可以用相应的矩阵H(k)表示，该矩阵带有对应接收天线数目和发射天线数目的N_R×N_T个元素。矩阵H(k)的每个元素描述第k个频率子信道组的相应发射-接收天线对的响应。对于平缓衰落信道(即当N_G＝1)，可以为每个发射-接收天线对的整个系统带宽(即对于所有N_F个频率子信道)使用一复数值。

在实际操作环境中，信道响应一般在系统带宽上改变，且可以为MIMO信道使用更详细的信道描述。因此，对于频率选择性衰落信道，可以为每个频率子信道组提供一个信道响应矩阵H(k)。或者，可以为MIMO信道提供信道冲激响应矩阵

该矩阵的每个元素对应指示响应的发射-接收天线对的采样后冲激响应的值序列。

接收机可以周期性地估计每个发射-接收天线对的信道响应。可以以多种方式方便信道估计，例如，使用导频和/或领域内的数据直接判决技术。信道估计可以包括每个发射-接收天线对的每个频率子信道组的复数值信道响应估计(例如增益和相位)，如式(1)所示。信道估计提供每个频率子信道组的每个空间子信道的传输特性的信息(例如支持哪些数据速率)。

信道估计给出的信息还可以经提炼得到(1)每个频率子信道组的每个空间子信道的处理后信号对噪声和干扰比(SNR)的估计(如下描述)，和/或(2)一些其他统计量，使得发射机能为每个独立的数据流选择合适的速率。该导出关键统计的过程可以减少描述MIMO信道需要的数据量。复数信道增益和处理后SNR表示接收机向发射机报告的信道状态信息(CSI)的不同形式。对于时分复用(TDD)系统，发射机能基于来自接收机的传输(例如导频)导出或推出一些信道状态信息，因为对该种系统可能在下行链路和上行链路间有充分相关度，如以下所述。还可能导出并报告其他形式的CSI，如下描述。

从接收机接收到的总体CSI还可以用于通过将一个或多个终端的合适集合分配给可用的传输信道而获得高吞吐量，使得它们能被允许同时与基站通信。调度器可以评估哪些终端的特定组合提供在任何系统约束和要求下的最佳系统性能(例如最高吞吐量)。

通过使用单个终端的空间和频率“签名”(即其信道响应估计，这可能是频率的函数)，平均吞吐量可以相对于单个终端获得的而增加。另外，通过使用多用户分集，调度器可以识别“相互兼容”的终端的组合，这些终端可以被允许在同一信道上在同一时间通信，有效地增强了相对于单用户调度以及多个用户的随机调度的系统容量。

可以基于各个因子对数据传输进行终端调度。一因子集合可以涉及系统约束和要求，诸如期望的服务质量(QoS)、最大等待时间、平均吞吐量等。可能需要在多址通信系统内的每终端(例如对于每个终端)的基础上满足一些或所有这些因子。另一因子集合可以涉及系统性能，该性能可以用平均系统吞吐量或一些其他的性能指示定量化。这些不同的因子在以下详细描述。

对于下行链路，调度器可以(1)选择用于数据传输的一个或多个终端的“最佳”集合，(2)将可用的传输信道分配给选定的终端，(3)均匀地或不均匀地将发射功率分配给分配的传输信道，以及(4)确定要发送到选定终端的每个独立数据流的合适速率。对于上行链路，调度器可以(1)选择用于数据传输的一个或多个终端的最佳集合，(2)将可用的传输信道分配给选定的终端，(3)确定处理来自这些选定终端的数据流的合适顺序(如果在基站处使用连续对消接收机处理技术)，以及(4)为来自选定终端的每个独立数据流确定速率。以下详细描述上行链路和下行链路的资源分配的各个细节。

为了简化调度，终端可以基于其优先级被分配以传输信道(以及可能发射功率)。开始时，活动终端可以由其优先级排序，该优先级可以基于各种因子被确定，如下描述。然后在每个调度间隔内考虑N_X个最高优先级终端。这使得调度器能将可用传输信道只分配给N_X个终端，而不是所有的活动终端。资源分配可以被进一步简化，通过(1)选择N_X＝N_S，且将一个空间子信道的所有频率子信道分配给每个终端，或(2)选择N_X＝N_G并将一个频率子信道组的所有空间子信道分配给每个终端，或(3)进行一些其他的简化。即使带有一些简化，吞吐量内的增益与纯TDM调度方案相比还是很重要的，该TDM调度方案将所有的传输信道分配给每个时隙，尤其是如果在资源分配中考虑N_X个终端的独立频率选择性衰落。

为了简洁，在以下描述中进行一些假设。首先，假设每个独立数据流的平均接收到的功率可被调整，以在接收机进行了信道处理后(对于下行链路传输是终端，对于上行链路是基站)获得特定目标每比特能量对总噪声加干扰比(E_b/N_t)。该目标E_b/N_t通常被称为功率控制设定点(或简单地称为设定点)，且被选用提供特定性能水平(例如特定PER)。设定点可以通过闭环功率控制机制获得，该机制调整每个数据流的发射功率(例如基于来自接收机的功率控制信号)。为了简洁，可以对所有在接收机处接收到的数据流使用公共设定点。或者，可以为每个数据流设定不同的设定点，在此描述的技术可以被一般化以覆盖该操作模式。而且对于上行链路，假设来自不同终端的同时传输经同步使得传输在预定时间窗内到达基站。

为了简洁，对于以下的N-SIMO和MIMO模式的描述，假设接收天线数目被假设等于发射天线数据(N_R＝N_T)。这不是必要条件，因为分析可应用于N_R≥N_T的情况。对于N-SIMO模式，每个MISO终端的接收天线数目被假设等于一(即N_R＝1)。且为了简洁，空间子信道数目被假设等于发射天线数目(即N_S＝N_T)。

下行链路资源分配

下行链路的资源分配包括(1)选择一个或多个终端集合进行评估，(2)将可用的传输信道分配给每个集合内的终端，并评估性能，以及(3)识别最佳终端集合以及其传输信道分配。每个集合可以包括多个SIMO终端、多个MISO终端、一个或多个MIMO终端或SIMO、MISO和MIMO终端的组合。活动终端的所有或一子集可以被考虑进行评估，且这些终端可以经选择以形成要评估的一个或多个集合。每个终端集合对应一个假设。对于每个假设，基于多个信道分配方案的任何一个将可用的传输信道分配给假设内的终端。最佳假设内的终端然后可以经调度在下一到来的时隙内进行数据传输。选择数据传输的最佳终端集合以及将传输信道分配给选定的终端的灵活性使得调度器能利用多用户分集环境以获得在平缓衰落和频率选择性衰落信道内的高性能。

为了确定终端集合的“最优”传输，可以为每个终端提供SNR或一些其他充分统计量。对于N-SIMO和MIMO模式，其中(N_R≥N_T)，可以在SIMO和MIMO终端处实现空间处理以分离发送的信号，且基站不需要终端的空间签名以同时在可用的空间子信道上发送多个数据流。在基站处所有可能需要的是与来自每个基站发射天线的信号相关的处理后SNR。为了简洁，首先描述SIMO和MIMO终端的下行链路调度，接着描述MISO终端的下行链路调度。

SIMO和MIMO终端的下行链路调度

SIMO和MIMO终端的调度可以基于不同类型的信道状态信息而实现，包括全CSI(例如复数信道增益)以及部分CSI(例如SNR)。如果用于调度终端的统计量为SNR，则对于在到来时隙内要进行数据传输评估的一个或多个终端的每个集合，第k个频率子信道组的该终端集合的处理后SNR的假设矩阵Γ(k)可以表示为：

$\underset{\‾}{\mathrm{\Γ}}\left(k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,1}}\left(k\right)& {\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,1}}\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& {\mathrm{\γ}}_{N_T,1}\left(k\right)\\ {\mathrm{\γ}}_{\mathrm{1,2}}\left(k\right)& {\mathrm{\γ}}_{\mathrm{2,2}}\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& {\mathrm{\γ}}_{N_T,2}\left(k\right)\\ M& M& & M\\ {\mathrm{\γ}}_{1,N_T}\left(k\right)& {\mathrm{\γ}}_{2,N_T}\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& {\mathrm{\γ}}_{N_T,N_T}\left(k\right)\end{array}\right],---\left(2\right)$

其中γ_i，j(k)是(假设的)第k个频率子信道组从第j个发射天线发射到第i个终端的的数据流。N_G个该种矩阵Γ(k)的集合，1≤k≤N_G可以描述该终端集合的整个频率和空间维数。

在要被评估的集合内的每个终端处，N_T个数据流可以被(假设地)从每个频率子信道组的N_T个发射天线发送并为该终端的N_R个接收天线接收。N_R个在终端处接收到的信号可以使用空间或空时均衡经处理以分离每个频率子信道组的N_T个发送数据流，如以下所述。处理后数据流的SNR(即在均衡后)可以被估计且包括该数据流的处理后SNR。对于每个终端，可以为N_T个数据流提供N_T个处理后SNR，这N_T个数据流可以为N_G个频率子信道组的每个的终端接收。

在N-SIMO模式，假设矩阵Γ(k)的N_T行对应第k个频率子信道组的N_T个不同终端的N_T个SNR向量。在该模式下，假设矩阵Γ(k)的每行给出来自一个SIMO终端的第k个频率子信道组的N_T个发射天线的N_T(假设)数据流的每个的SNR。在MIMO模式，假设矩阵Γ(k)的N_T行对应单个MIMO终端的单个SNR向量。该SNR向量包括第k个频率子信道组的N_T个数据流的SNR，且可以复制N_T次以形成矩阵Γ(k)。在混合模式，对于潜在地可能被分配以第k个频率子信道组的两个或多个空间子信道的特定MIMO终端，该终端的SNR向量可以经复制，使得SNR向量出现在假设矩阵Γ(k)内的行数等于要分配给终端的空间子信道数(即每空间子信道一行)。

或者，对于所有操作模式，假设矩阵Γ(k)内的一行可以用于每个SIMO或MIMO终端，且调度器可以被设计成相应地标记并评估这些不同类型的终端。对于以下的描述，假设矩阵Γ(k)被假设包括N_T个终端的SNR向量，其中SIMO终端表示为矩阵内的单个终端，且MIMO终端可以表示为矩阵内的N_T个终端的两个或多个。

如果在终端处使用连续对消接收机处理技术以处理接收到的信号，则对于特定频率子信道组的每个发送的数据流，终端处获得接收到处理后SNR取决于检测(即解调和解码)发送数据流的顺序以恢复发送的数据，如下描述。在该情况下，对于多种可能的检测顺序可以为每个终端提供多个SNR集合。可以为每个终端集合的每个频率子信道组形成多个假设矩阵Γ(k)，且这些矩阵可以经评估以确定哪些终端特定组合和检测顺序提供了最佳系统性能。

在任何情况下，每个假设矩阵Γ(k)包括要被评估的特定终端集合(即假设)的给定频率子信道组的处理后SNR。这些处理后SNR表示终端可获得的SNR并用于评估这些假设。

对于N-SIMO和MIMO模式，基站的天线阵列内的每个发射天线可以使用由覆盖区域内的终端导出的信道状态信息(例如SNR或一些其他统计)，用于在每个频率子信道组上发送不同的数据流。可以在CSI基础上获得高性能，这用于调度终端并处理数据。

可以使用各种下行链路调度方案以将资源(例如传输信道)分配给活动终端。这些各种方案包括(1)可以将每个传输信道分配给特定终端的“穷尽”调度方案，以获得由一些度量确定的“最优”性能，(2)基于活动终端优先级的分配传输信道的基于优先级调度方案，(3)将每个频率子信道组的所有空间子信道分配给特定终端的FDM-TDM调度方案，以及(4)将每个空间子信道的所有频率子信道分配给特定终端的SDMA-TDM调度方案。这些各种下行链路调度方案在以下将详细描述。其他调度方案也可以提供较好或接近最优的性能，且可能需要更少的处理和/或统计量，它们也可以被使用且在本发明的范围内。

图2是为下行链路数据传输进行终端调度的过程200的流程图。过程200可以用于实现各种下行链路调度方案，如下所述。为了清楚，首先描述总过程，接着描述过程中的一些步骤细节。

在一实施例中，传输信道通过一次评估一个频率子信道组被分配给活动终端。第一频率子信道组通过在步骤210处将频率索引k设定为1而经考虑。第k个频率子信道组的空间子信道然后从步骤212开始被分配给进行下行链路传输的终端。对于下行链路的N-SIMO和MIMO模式，将空间子信道分配给终端等价于将基站的发射天线分配给终端，因为假设N_S＝N_T。

开始时，在步骤212初始化用于选择进行下行链路传输的最佳终端集合的一个或多个性能度量。可以使用各种性能度量以评估终端集合，且其中一些在以下将进一步详述。例如，可以使用最大化系统吞吐量的性能度量。

然后在步骤214，从所有的活动终端中选出一个或多个活动终端的新集合，并考虑进行发射天线分配。可以使用各种技术以限制被考虑进行调度的活动终端数，这减少了要评估的假设数目，如下所述。对于假设内的每个终端，在步骤216检索SNR向量γ _i (k)＝[γ_i，1(k)，γ_i，2(k)，...，γ_i，NT(k)]，它指示在第k个频率子信道组内N_T个发射天线的处理后SNR。对于MIMO模式，选择单个MIMO终端用于第k个频率子信道组的评估，且检索该终端的一个SNR向量。对于N-SIMO模式，N_T个SIMO终端被选择进行评估，且检索这些终端的N_T个SNR向量。且对于混合模式，为选定集合内的SIMO和MIMO终端检索SNR向量。对于MIMO和混合模式内的每个MIMO终端，可以复制SNR向量(或大致被标记)，使得该终端的SNR向量数等于分配给终端的发射天线数。假设内所有选定终端的SNR向量用于形成等式(2)内示出的假设矩阵Γ(k)。

对于N_T个发射天线和N_T个终端的每个假设矩阵Γ(k)，有N_T！种将发射天线分配到终端的可能分配组合(即N_T！个子假设)。由于MIMO终端表示为矩阵Γ(k)内的多个终端，如果假设矩阵Γ(k)包括一个或多个MIMO终端则存在更少的子假设。在任何情况下，在步骤218选择特定的要被评估的天线/终端分配的新组合。该组合包括分配给N_T个终端的每个的一个天线。该天线分配可以使得最终评估所有可能的天线/终端分配组合。或者，可以使用特定方案用于将天线分配给终端，如下描述。天线/终端分配的新组合形成要被评估的子假设。

然后在步骤220评估该子假设，并(例如基于子假设的SNR)确定对应该子假设的性能度量(例如，系统吞吐量)。在步骤222，对应最佳子假设的性能度量经更新以反映当前子假设的性能度量。尤其是，如果当前子假设的性能度量优于最佳子假设的性能度量，则当前的子假设成为新的最佳子假设，且保存对应该子假设的性能度量、终端度量和天线/终端分配。性能和终端度量在以下描述。

然后在步骤224确定是否评估了当前假设的所有子假设。如果所有子假设还未经评估，则过程回到步骤218，且选择另一不同且未经评估的天线/终端分配组合。步骤218到224对要评估的每个子假设重复。

在步骤224处如果评估了特定假设的所有子假设，则在步骤226处确定是否考虑了当前频率子信道组的所有假设。如果未考虑所有假设，则过程回到步骤214，选择一不同的但未经考虑的终端集合进行评估。步骤214到226对当前频率子信道组的每个要考虑的假设进行重复。

如果在步骤226处，已经考虑了当前频率子信道组的所有假设，则在步骤228保存该频率子信道组的最佳子假设。最佳子假设对应一个或多个活动终端的特定集合，该集合能提供频率子信道组的最佳性能。

如果调度方案要求维持其它系统和终端度量(例如在过去N_P个时隙上的平均数据速率、数据传输的等待时间等)则在步骤230内更新且可能保存这些度量。终端度量还可以用于评估单个终端的性能，且在以下描述。

然后在步骤232确定是否所有的频率子信道都被分配给了下行链路传输。如果还未分配所有的频率子信道，则通过在步骤234递增索引k(即k＝k+1)而考虑下一频率子信道组。过程然后回到步骤212以将该新的频率子信道组的空间子信道分配给下行链路传输的终端。步骤212到234对要被分配的每个频率子信道重复。

如果在步骤232分配了所有的频率子信道组，则在步骤236(例如基于其处理后SNR)确定每个频率子信道组的最佳子假设内的终端的数据速率和编码调制方案。可以在步骤236形成一调度并在调度的时隙前被传递到这些终端(例如通过控制信道)，该调度指示特定的被选用进行下行链路数据传输的特定活动终端、其分配的传输信道、调度的时隙、数据速率、编码和调制方案、其他信息或其任何组合。或者，活动终端可以实现“盲”检测并试图检测所有发送的数据流以确定哪些数据流(如果有的话)是针对它们的。下行链路调度一般对每个调度间隔实现，这对应一个或多个时隙。

图2示出的过程可以用于实现上述的各种下行链路调度方案。对于穷尽调度方案，可以将每个可用传输信道分配给任何活动终端。这可以通过考虑以下而实现：(1)每个频率子信道组的所有可能终端集合(即所有可能假设)以及(2)每个终端集合的所有可能天线分配(即所有可能子假设)。该方案可以提供最佳性能和最大灵活性，但要求最多的处理以进行下行链路数据传输的终端调度。

对于基于优先级的调度方案，要被考虑进行传输信道分配的活动终端可以基于其优先级被选择，且性能度量可以是终端优先级的函数，如下所述。该方案可以减少要考虑传输信道分配的终端数目，这可以减少调度复杂度。对于FDM-TDM方案，一个MIMO信道被分配以每个频率子信道组的所有空间子信道。在该情况下，假设矩阵Γ(k)包括一个MIMO终端的单个处理后SNR向量，且每个假设只有一个子假设。且对于SDMA-TDM调度方案，每个空间子信道的所有频率子信道被分配给单个终端，该终端可能是SIMO或MIMO终端。对该方案，可以略去图2内的步骤210、212、232以及234。

对于给定的假设矩阵Γ(k)，调度器评估发射天线和终端对(即子假设)的各种组合以确定假设的最佳天线/终端分配。可以使用各种方案以将发射天线分配给终端以获得各种系统目标，诸如公平性、高性能等。

在一天线分配方案中，基于特定的性能度量评估所有可能子假设，且选择带有最佳性能度量的子假设。对于每个假设矩阵Γ(k)，有可以被评估的N_T阶乘(即N_T！)个可能子假设。每个子假设对应每个发射天线到特定终端的特定分配。每个子假设因此可以用处理后SNR向量表示，这可以表示为：

γ _sub-hyp(k)＝{γ_a，1(k)，γ_b，2(k)，...，γ_r，NT(k)}，(3)

其中γ_i，j(k)是第k个频率子信道组的第j个发射天线到第i个终端的数据流的处理后SNR，且下标{a，b，...，和r}标识子假设的发射天线/终端对内的特定终端。

每个子假设还进一步与性能度量R_sub-hyp(k)相关，它可以是各种因子的函数。例如，基于处理后SNR的性能度量可以被表示为：

R_sub-hyp(k)＝f(γ _sub-hyp(k))，                         (4)

其中f(.)是括号内的参变量的特定正实函数。

可以使用各种函数以形成性能度量。在一实施例中，子假设的所有N_T个发射天线可获得的吞吐量函数可以用做性能度量，这可以表示为：

$f\left({\underset{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{sub}-\mathrm{hyp}}\left(k\right)\right)=\underset{j=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j\left(k\right),---\left(5\right)$

其中γ_j(k)是与第k个频率子信道组的子假设内的第j个发射天线相关的吞吐量，这可以表示为：

r_j(k)＝c_j·log₂(1+γ_j(k))，                            (6)

其中c_j是反映为在第j个发射天线上发送的数据流选择的编码和调制方案获得的理论容量部分，且γ_j(k)是第k个频率子信道组上的第j个数据流的处理后SNR。

为了简化调度，资源分配可以基于多个频率子信道组而不是单个频率子信道进行。即使如果给定的组包括多个频率子信道，信道响应的频率选择性性质可以在将资源分配给终端时被考虑。这可以通过基于频率子信道组的响应评估性能度量而实现。例如，可以基于N_k个频率子信道组实现资源分配，其中N_k≥2。在N_k个频率子信道上的信道响应然后可以被用于评估性能度量。如果性能度量是吞吐量，则等式(5)内的可获得速率之和可以在发射天线和频率子信道上实现，如下：

$f\left({\underset{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{sub}-\mathrm{hyp}}\left(k\right)\right)=\underset{j=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N_k}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j\left(i\right),$

其中γ_j(i)是用于第i个频率子信道的子假设内的第j个发射天线相关联的吞吐量，且N_k是第k个频率子信道组的频率子信道数。因此，即使如果对多个频率子信道组实现调度和资源分配，可以在调度中考虑每个组内的单个频率子信道的性能。

上述描述的用于图2的第一天线分配方案表示评估发射天线到终端的所有可能分配组合的特定方案。调度器要评估的每个假设的潜在子假设数目可以多达N_T！，这会导致大量的要评估的总子假设，因为需要考虑大量假设。

图2内示出的调度方案进行穷尽搜索以确定提供“最优”系统性能的子假设，该系统性能用用于选择最佳子假设的性能度量量化。可以使用多种技术以减少将发射天线分配给终端的处理复杂度。这些技术的一种如下描述，且还可以使用其他的，且在本发明的范围内。这些技术还可以提供高系统性能，而同时减少将天线分配到终端需要的处理量。

在第二天线分配方案中，使用最大-最大(max-max)准则将天线分配到要评估的假设内的终端。使用该最大-最大准则，每个发射天线被分配给为该发射天线获得最佳SNR的终端。可以每次为每个频率子信道和一个发射天线实现天线分配。

图3是使用最大-最大准则将发射天线分配给特定频率子信道组的终端的过程218a流程图。对特定假设实现过程218a，该假设对应要被评估的一个或多个活动终端的特定集合。过程218a可以用于图2的步骤218，在该情况下，在过程200中为每个假设只评估一个子假设。

开始时，在步骤312确定假设矩阵Γ(k)内的最大SNR。该最大SNR对应特定的发射天线/终端对，且在步骤314将发射天线分配给该终端。在步骤316，该发射天线和终端然后从矩阵Γ(k)中被移去，且该矩阵通过移去对应发射天线的列和刚被分配的终端的行而使维数减少为(N_T-1)×(N_T-1)。

在步骤318，确定是否分配了假设内的所有发射天线。如果分配了所有的发射天线，则在步骤320提供天线分配，且过程终止。否则，过程回到步骤312，且以类似的方式分配其他发射天线。

表格1示出在4×4MIMO系统内终端导出的SNR的矩阵Γ(k)示例，其中基站包括四个发射天线且每个终端包括四个接收天线。对于基于最大-最大准则的天线分配方案，原始4×4矩阵内的最佳SNR(16dB)通过发射天线3获得，且被分配给终端1，如表格内的第四列的第三行内的阴影格表示。发射天线3和终端1然后从矩阵中被移去。减少的3×3矩阵内的最佳SNR(14dB)可以通过发射天线1和4获得，它们相应地被分配给终端3和2。剩余的发射天线2然后被分配给终端4。

表格1

表格2示出表格1内的示例矩阵Γ(k)使用最大-最大准则的天线分配。对于终端1，当处理信号从发射天线3发送时获得最佳SNR(16dB)。其他终端最佳发射天线在表格2内指明。调度器然后使用该信息选择以用于数据传输的合适编码和调制方案。

表格2

终端	发射天线	SNR(dB)
			1	3	16
2	4	14
			3	1	14
4	2	10

一旦使用最大-最大准则为特定假设矩阵Γ(k)进行了天线分配，则可以确定对应该假设的性能度量(例如系统吞吐量)(例如基于对应该天线分配的SNR)，如等式(4)到(6)示出的。对特定频率子信道组内的每个假设更新该性能度量。当评估了频率子信道内的所有假设，选择终端和天线分配的最佳集合用于在到来时隙内在频率子信道组上进行下行链路数据传输。可以为N_G个频率子信道组的每个实现调度。

图2和3内描述的下行链路调度方案表示一特定方案，该方案评估期望在到来时隙内进行下行链路数据传输的活动终端(这可以包括SIMO和/或MIMO终端)的各种可能集合对应的各种假设。调度器评估的假设的总数可以很大，即使对于少量的活动终端。实际上，假设总数N_hyp可以表示为：

$N_{\mathrm{hyp}}=N_G\·\left(\begin{array}{c}{N}_U\\ N_T\end{array}\right)=\frac{N_G\·N_U!}{(N_U-N_T)!N_T!},---\left(7\right)$

其中N_U是要考虑调度的活动终端数目。例如，如果N_G＝16，N_U＝8且N_T＝4，则N_hyp＝1120。可以使用穷尽搜索用于确定提供最佳系统性能的特定假设和特定天线分配，这些性能由用于选择最佳假设和天线分配的性能度量定量化。

如上所述，还可以实现复杂度较小的其他下行链路调度方案。这些调度方案还可以提供高系统性能，而同时减少调度下行链路数据传输的终端需要的处理量。

在基于优先级的调度方案中，基于其优先级调度活动终端进行数据传输。每个活动终端的优先级可以基于一个或多个度量(例如平均吞吐量)、系统约束以及要求(例如最大等待时间)、其他因子或其组合而导出，如以下描述。可以为所有期望在到来时隙进行数据传输的所有活动终端维持一列表。当终端期望下行链路传输时，它被加入列表且其度量被初始化(例如为零)。列表内的每个终端的度量此后在每个时隙处被更新。一旦终端不再期望数据传输，它从列表中被移去。

对于每个时隙内的每个频率子信道，可以考虑列表内的终端的所有或一子集进行调度。可以基于各个因子选择要被考虑的终端的特定数目。在一实施例中，只选择N_T个最高优先级的终端。在另一实施例中，考虑列表内N_X个最高优先级终端进行调度，其中N_X＞N_T。当选择N_T个或N_X个最高优先级终端进行调度时，MIMO终端可以表示为多个终端。例如，如果N_T＝4且对于给定频率子信道组从基站发送4个独立数据流，则可以连同要被分配以三个空间子信道的MIMO终端一起选择一个SIMO终端(在该情况下，MIMO终端实际上表示选择四个最高优先级终端中的三个终端。)

图4说明基于优先级的下行链路调度方案400的流程图，其中为每个频率子信道组考虑N_T个最高优先级终端集合。开始时，通过在步骤410处设定频率索引k为1而考虑第一频率子信道组。第k个频率子信道组的空间子信道然后可以被分配给在步骤412开始的下行链路传输的终端。

调度器检查列表内所有活动终端的优先级，且在步骤412选择N_T个最高优先级终端集合。不考虑列表内剩余的活动终端在该调度间隔内进行该频率子信道组的调度。然后在步骤414，检索每个选定终端的信道估计。例如，可以检索N_T个选定终端的处理后SNR并用于形成假设矩阵Γ(k)。

基于信道估计并使用多个天线分配方案的任何一个，在步骤416N_T个发射天线被分配给N_T个选定的终端。例如，可以基于上述的穷尽搜索或最大-最大准则进行天线分配。在另一天线分配方案中，发射天线被分配给终端，使得在更新终端度量后，其优先级尽可能地被归一化。

终端的数据速率和编码和调制方案基于天线分配在步骤418被确定。列表内经调度的(未经调度)的终端的度量经更新以反映调度的数据传输(以及相应的非传输)，然后在步骤420更新系统度量。

然后在步骤422确定是否为下行链路传输分配了所有的频率子信道。如果还未分配所有的频率子信道，则通过在步骤424递增索引k(即k＝k+1)考虑下一频率子信道组。过程然后回到步骤412以将该新频率子信道组的空间子信道分配给活动终端的相同或不同集合。步骤412到424对要被分配的每个频率子信道重复。

如果在步骤422分配了所有频率子信道组，则在步骤426形成一调度并传递到这些终端，该调度指示为下行链路数据传输选定的特定活动终端、其分配的传输信道、调度的时隙、数据速率、编码和调制方案等以及其任意组合。过程然后为该调度间隔终止。

如上所述，可以基于各种方案将发射天线分配给每个频率子信道组的选定终端。在一天线分配方案中，分配发射天线以获得高系统性能，且这是基于终端的优先级。

表格3示出对于特定频率子信道组考虑的每个假设内的终端导出的处理后SNR示例。对于终端1，当检测来自发射天线3的数据流时获得最佳SNR，如由表格行3列4内的阴影格指明。假设内的其他终端的最佳发射天线还由表格内的阴影指示。

表格3

如果每个终端识别不同的发射天线，从该发射天线检测到最佳处理后SNR，则该发射天线可以基于其最佳处理后SNR被分配到终端。对于表格3内示出的示例，终端1可以被分配给发射天线3，且终端2可以被分配给发射天线2。

如果多于一个终端需要相同的发射天线，则调度器可以基于各种准则(例如公平性、性能度量等)确定天线分配。例如，表格3指明对于发射自相同发射天线1的数据流有终端3和4的最佳处理后SNR。如果目标是最大化吞吐量，则调度器可以将发射天线1分配给终端3，并将天线2分配给终端4。然而，如果天线被分配以获得公平性，则如果终端4有高于终端3的更高优先级，则发射天线可以被分配给终端4。

MIMO终端的调度还可以基于全CSI实现。在该情况下，用于调度终端的统计是基站的发射天线和终端的接收天线间的复数信道增益，它被用于形成等式(1)示出的信道响应矩阵H(k)。然后实现调度，使得为每个频率信道组选择一相互兼容空间签名集合。基于信道响应矩阵H(k)的终端调度在以下详细描述。

MISO终端的下行链路调度

对于N-SIMO模式，其中N_R＜N_T，基站处的发射天线和终端处的接收天线间的复数信道增益可以用于形成信道响应矩阵H(k)，如等式(1)内为每个要评估的MISO终端集合示出的。然后在活动终端上实现进行下行链路传输的MISO终端的选择，且选择目标是为了在频带上使得空间签名相互兼容。

对于多用户N-MISO模式的下行链路，基站使用N_T个发射天线，且(为了简化)被考虑进行下行链路调度的N_U个MISO终端的每个使用单个接收天线(即N_R＝1)。在该情况下，可以在任何给定频率子信道组(N_U≤N_T)上同时由基站服务多达N_T个终端。终端i的MISO信道模型可以表示为：

y_i(k)＝H _i(k)x(k)+n_i(k)，                              (8)

其中y_i(k)是在第k个频率子信道组上的第i个终端接收到的码元，对于

i∈{1，...，N_U}；

x(k)是发送向量(即x＝[x₁ x₂ ... x_NT]^T)，其中{x_j}是第j个发射天线发送来的项，j∈{1，...，N_T}，且对于任何矩阵M，M ^T表示M的转置；

H _i(k)是第k个频率子信道组的第i个终端的MISO信道的1×N_T信道响应矩阵，其中元素h_i，j是第j个发射天线和第k个终端的接收天线间的耦合(即复数增益)，其中i∈{1，...，N_U}且j∈{1，...，N_T}；以及

n_i(k)是第i个终端的第k个频率子信道组的加性高斯自噪声(AWGN)，其均值为0，且方差为σ_i ²；

为了简洁，每个频率子信道组被假设为平缓衰落的窄带信道，可以用恒定复数值表示。因此，信道响应向量的元素H _i(k)为标量，其中i∈{1，...，N_U}。另外假设在每个发射天线上有最大功率限制，这用P_max，j表示，j∈{1，...，N_T}。在任何给定时刻的天线j上的发射功率表示为P_j，其中P_j≤P_max，j。

每个频率子信道的N_T个发射天线发送来的N_T个数据流会根据信道响应向量H _i(k)在每个终端处的接收天线处相互干扰。在基站处没有任何预处理情况下，到不同MISO终端的不同数据流会受到干扰，这被称为多址干扰(MAI)。由于每个MISO终端只使用一个接收天线，则在发射机处需要实现所有为了对抗信道和MAI的空间处理。

如果基站知道每个被考虑进行下行链路调度的MISO终端的信道响应向量H _i(k)(即全信道状态信息)，则用于去除或减少MAI的一种技术是使用信道相关矩阵求逆(CCMI)。

在基站处的发射向量为x(k)＝[x₁(k) x₂(k) ... x_NT(k)]^T，其中{x_j(k)}是第k个频率子信道组的第j个发射天线。用d_i(k)表示用于终端i的数据流，实际的数据向量为d(K)＝[d₁(k) d₂(k) ... d_NU(k)]^T其中数据向量和发送的向量间的关系可以表示为：

x(k)＝A(k)S(k)d(k)，                                 (9)

其中A(k)是N_T×N_U的CCMI矩阵，且S(k)是N_U×N_U的比例缩放矩阵。CCMI矩阵可以被视作包括多个操控向量，每个MISO终端一个，每个操控向量用于为相应的MISO终端生成波束。CCMI技术解相关MISO终端的数据流，且A(k)的解可以被表示为：

A(k)＝H ^T(k)(H(k)H ^T(k))^-1，                           (10)

其中 $\underset{\‾}{H}\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{\underset{\‾}{H}}_1\left(k\right)\\ {\underset{\‾}{H}}_2\left(k\right)\\ M\\ {\underset{\‾}{H}}_{N_U}\left(k\right)\end{array}\right]$ 是N_U×N_T矩阵，它包含被考虑在当前假设内的下行链路调度的N_U个MISO终端集合。

A(k)的解不需要H(k)是方阵，这意味着N_U≠N_T。然而，如果H(k)是方阵，则等式(10)内的解可以被重写为A(k)＝H ^-1(k)，其中H ^-1(k)是H(k)的逆，使得H ^-1(k)H(k)＝H(k)H ^-1(k)＝I，其中I是对角线上为一，其余为零的单位方阵。

由于在每个发射天线上有P_max，j的功率限制，j∈{1，...，N_T}，则可能需要对A(k)的行进行比例缩放以保证在发射天线j上使用的功率P_j不超过P_max，j。然而，为了维持H(k)行和A(k)的列间的正交性，则A(k)的每列内的所有项需要用相同值进行比例缩放。比例缩放由等式(9)内的比例缩放矩阵S(k)完成，其形式如下：

$\underset{\‾}{S}\left(k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{S}_1\left(k\right)& 0& \mathrm{\Λ}& 0\\ 0& S_2\left(k\right)& \mathrm{\Λ}& 0\\ M& M& O& M\\ 0& 0& \mathrm{\Λ}& S_{N_U}\left(k\right)\end{array}\right],---\left(11\right)$

其中标量值S_i(k)乘以数据流d_i(k)。标量值集合{S_i(k)}可以通过解以下等式集合而获得

diag((A(k)S(k))(A(k)S(k))^T)≤P _max(k)，                     (12)

其中P _max，j(k)＝[P_max，1(k)P_max，2(k)ΛP_max，NT(k)]^T，且P_max，j(k)是分配给第j个发射天线的第k个频率子信道组的最大功率。值S_i(k)可以从等式(12)解出，且保证在第k个频率子信道组上的每个发射天线上使用的P_max，j(k)不超过P_max，j。

每个发射天线上的总发射功率P_max，j可以以各种方式被分配给N_G个频率子信道组。在一实施例中，在N_G个频率子信道组上均匀地分配总发射功率，使得P_j(k)＝P_max，j/N_G。在另一实施例中，可以在N_G个频率子信道组间不相等地分配总发射功率，而同时维持 $\underset{k=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j\left(k\right)=P_{\max ,j}.$ 总发射功率P_max，j可以基于各种技术被分配，包括分配发射功率的“注水”或“灌水”技术，这些技术分配发射功率使得吞吐量最大化。灌水技术由Robert G.Gallager在“information Theoryand Reliable Communication”内描述，John Wiley and Sons，1968，在此引入作为参考。为实现MIMO系统的基本灌水过程的特定算法在美国专利申请序列号09/978337内有描述，题为“Method and Apparatus for Determining PowerAllocation in a MIMO Communication System”，提交于2001年10月15日，转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。发射功率分配技术还在美国专利申请号10/017308内描述，题为“Time-Domain Transmit and Receiveprocessing with Channel Eigen-mode decomposition for MIMO systems”，提交于2001年12月7日，转让给本发明的受让人并在此引入作为参考。总发射功率P_max，j的最优分配，对于N_G个频率子信道组间的N_T个发射天线的每个一般是复数，且可以使用迭代技术以解决最优功率分配。

将等式(9)代入等式(8)，终端i接收到的码元可以表示为：

y_i(k)＝H _i(k)A(k)S(k)d(k)+n_i(k)，                        (13)

这可以被简化为：

y_i(k)＝S_i(k)d_i(k)+n_i(k)，                               (14)

因为H _i(k)除了A(k)的第i列外与其他所有正交。

第k个频率子信道组的第i个终端产生的SNR可以被表示为：

${\mathrm{\γ}}_i\left(k\right)=\frac{S_i^2\left(k\right)}{{\mathrm{\σ}}_i^2\left(k\right)}---\left(15\right)$

在选择一MISO终端集合时，该终端在给定频率子信道组上有相互兼容的用于下行链路数据传输的空间签名，可以为要被评估的每个MISO终端集合(即每个假设)实现上述分析。集合内的每个终端的SNR可以如等式(15)内示出的确定。该SNR可以用于性能度量，诸如基于等式(5)和(6)内示出的吞吐量的SNR。因此可以基于吞吐量或一些其他准则定义相互兼容性(例如，最相互兼容的MISO终端可能是获得最高总吞吐量的终端。)

MISO终端还可以经调度以基于其优先级进行下行链路数据传输。在该情况下，还可以对MISO终端的调度应用基于优先级的上述SIMO和MIMO终端调度的描述。例如，可以考虑N_T个最高优先级MISO终端进行每个频率子信道组的调度。

还可以使用其他为多个终端生成多个波束的技术，且这在本发明的范围内。例如，可以基于最小均方误差(MMSE)技术实现波束操控。CCMI和MMSE技术在美国专利申请序列号09/826481和09/956449内详细描述，两者均题为“Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in aWireless Communication System”，相应地提交于2001年3月23日和2001年9月18日，转让给本发明的受让人，且在此引入作为参考。

基于空间签名的到多个终端的进发数据传输还在美国专利申请号5515378内有描述，题为“Spatial Division Multiple Access Wireless CommunicationSystem”，提交于1996年5月7日，在此引入作为参考。

上述的波束操控技术还可以用于MIMO终端。

在每频率子信道组基础上调度MISO终端的能力可以改善系统性能，因为MISO终端的频率签名可以被用于为每个频率子信道组选择相互兼容的终端集合。

上述的技术还可以经一般化以处理SIMO、MISO和MIMO终端组合的情况。例如，如果在基站处有四个发射天线可用，则可能有四个独立数据流被发送到单个4×4MIMO终端、两个2×4MIMO终端、四个1×4SIMO终端、四个4×1MISO终端，一个2×4MIMO终端和四个1×4SIMO终端或任何其他终端组合，这些终端被指定接收每个频率子信道组的总共四个数据流。调度器可以被设计成基于各种假设的终端集合的处理后SNR而选择终端的最佳组合，其中每个假设的集合可以包括SIMO、MISO和MIMO终端的混合。

可以使用各种度量和因子确定活动终端的优先级。在一实施例中，可以为每个活动终端和用于调度的每个度量维持一“分数”。在一实施例中，为每个活动终端维持一分数，该分数指示在特定平均时间间隔上的平均吞吐量。在一实现中，在时隙n处的终端i的分数Ф_i(n)可以通过在N_P个先前时隙上获得的线性平均吞吐量而经计算，且可以表示为：

${\mathrm{\φ}}_i\left(n\right)=\frac{1}{N_P}\underset{\mathrm{\λ}=n-N_P+1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{r}_i\left(\mathrm{\λ}\right)/r_{\max },---\left(16\right)$

其中r_i(n)是在时隙n处终端i的“实现的”数据速率(单位为比特每时隙)，且可以基于等式(6)示出的处理后SNR经计算。一般r_i(n)受到特定最大可获得数据速率r_max以及特定最小数据速率(例如零)的界的限制。在另一实现中，在时隙n处的终端i的分数Ф_i(n)是在一些时间间隔上获得的指数平均吞吐量，且可以被表示为：

φ_i(n)＝(1-α)·φ_i(n-1)+α·r_i(n)/r_max，               (17)

其中α是指数平均的时间常数，较大的α值对应较短的平均时间间隔。

当终端期望数据传输时，它被加入活动终端列表且其分数被初始化为零。列表内的每个活动终端的分数可以接着在每个时隙处被更新。无论何时活动终端在给定时隙内没有被进行传输调度，该时隙的它的数据速率被设定为零(即r_i(n)＝0)，且其分数也经相应地更新。如果在调度的时隙内发送的数据分组由终端错误地接收到，则该时隙的终端的有效数据可以被设定为零。分组差错可能不能立即知道(例如因为用于数据传输的确认/否定确定(Ack/Nak)方案的来回程延时)，但一旦该信息可用，分数可以相应地经调整。

活动终端的优先级还可以部分基于系统约束和需要经确定。例如，如果特定的终端的最大等待时间超过阀值，则终端可以被提升到更高的优先级。

还可以在确定活动终端的优先级内考虑其他因子。一种该种因子可以与要发送到终端的数据类型相关。延时敏感数据可以与更高的优先级相关，且延时不敏感数据可以与更低的优先级相关。由于在先前传输内的解码差错引起的重传数据还可以与更高的优先级相关，因为其他处理可能在终端处等待重传数据。另一因子涉及向终端提供的数据服务类型。还可以在确定优先级内考虑其他因子，并且这在本发明的范围内。

活动终端的优先级因此可以是以下的任何组合(1)为要考虑的每个度量的终端维持的分数，(2)为系统约束和要求维持的其他参数值，以及(3)其他因子。在一实施例中，系统限制和要求表示“硬”值(即高或低的优先级，这取决于是否违反了约束和要求)且分数表示“软”值。对于该实施例，必须立即考虑系统约束和要求尚没有满足的终端以及基于其分数的其他终端。

基于优先级的调度方案可以被设计成列表内的所有活动终端获得相等的平均吞吐量(例如相等的服务质量QoS)。在该情况下，活动终端基于其获得的平均吞吐量经优先化，这可以如等式(16)和(17)内示出的确定。在该基于优先级的调度方案中，调度器使用分数以优先化分配给可用传输信道的终端。终端的分数基于其对传输信道的分配或非分配而经更新，且可以进一步为分组差错进行调整。列表内的活动终端可以经优先化，使得带有最低分数的终端被给予最低优先级。还可以使用其他用于对终端排序的方法。优先化还可以将不均匀加权因子分配给终端分数。

对于一下行链路调度方案，其中选择终端并基于其优先级进行数据传输调度，可能有时会发生较差终端的分组。“较差”终端集合是导致类似信道响应矩阵H(k)的终端，该信道响应矩阵引起所有发送的数据流上的所有终端较差的SRN。这然后导致集合内每个终端的较低吞吐量以及较低的总系统吞吐量。当这发生时，终端的优先级可能在几个时隙上不改变。调度器然后可以保持该特定终端集合不变直到终端优先级有充分改变以引起集合内的成员的改变。

为了避免上述的“聚类”效应，调度器可以被设计成在将终端分配给可用传输信道之前识别该情况，和/或在其发生时检测到该情况。可以使用多个方案以确定信道响应矩阵H(k)的线性依赖程度。一种检测聚类的方案是对假设矩阵Γ(k)应用特定阀值。如果矩阵Γ(k)内的所有或大多数SNR在该阀值以下，则聚类情况被认为存在。在检测到聚类的情况下，调度器可以记录终端(以随机方式)试图减少假设矩阵内的线性依赖性。设计使用交换方案以强迫调度器选择导致“好”的假设矩阵的终端集合(即有最小线性依赖性的终端集合)。

进行下行链路数据传输的终端的调度以及基于优先级的终端的调度还在美国专利申请号09/859345、09/539157以及09/675706内有描述，第一个专利申请题为“Method and Apparatus for Allocating Downlink Resources ina Multiple-Input Multiple-Out(MIMO)Communication System”，提交于2001年5月16日；第二个专利申请题为“Method and Apparatus for ControllingTransmissions of a Communication System”，提交于2000年的3月30日，第三个专利申请题为“Method and Apparatus for Determining AvailableTransmit Power in a Wireless Communication System”，提交于2000年9月29日，所有的都转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。

在此描述的一些下行链路调度方案使用一些技术，以减少选择要评估的终端以及将传输信道分配给选定的终端需要的处理量。这些和其他的技术还可以经组合以导出其他调度方案，且这在本发明的范围内。例如，可以使用上述的任何一种方案考虑进行调度的N_X最高优先级终端。

对于上述的下行链路调度方案，每个发射天线的总可用发射功率可以被假设在所有选用于下行链路数据传输的所有频率子信道上均均地分配。然而，该均匀的发射功率分配不是必须。还可以设计其他下行链路调度方案，用于选择进行数据传输的终端、将传输信道分配给选定的终端并进一步将发射功率分配给分配的传输信道。一些这样的调度技术在以下将描述。

在带有不均匀发射功率分配的一下行链路调度方案中，只选用获得在特定阀值SNR以上的SNR的传输信道，且不使用获得在该阀值SNR以下的SNR的传输信道。该方案还可以用于去除带有有限传输容量的较差传输信道，这通过不分配给这些传输信道发射功率而实现。然后可以在选定的传输信道上均匀或不均匀地分配可用的总发射功率。

在另一下行链路调度方案中，发射功率的分配使得所有用于发送每个数据流的传输信道获得大致相等的SNR。可以通过多个传输信道发送特定数据流(即通过多个空间子信道和/或多个频率子信道)，且如果分配给这些传输信道相等的发射功率，则这些传输信道可以获得不同的SNR。通过分配给这些传输信道不同的发射功率量，可以获得大致相等的SNR，这可以实现在这些传输信道上发送的数据流使用单个公共编码和调制方案。实际上，不相等的功率分配实现传输信道上的信道求逆，使得它们在接收机处看上去类似。所有传输信道的信道求逆以及只有选定传输信道的信道求逆在提交于2001年5月17日的美国专利申请序列号09/860274、提交于2001年6月14的美国专利申请号09/881610以及提交于2001年6月26的美国专利申请号09/892379内描述，这三个均题为“Method and Apparatus for Processing Data for Transmission in aMulti-Channel Communication System Using Selective Channel Inversion”，被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。

在另一下行链路调度方案中，发射功率的分配可以使得每个经调度的终端获得期望数据速率。例如，可以分配给带有更高优先级的终端更多的发射功率，且分配给带有较低优先级的终端较少的发射功率。

在另一下行链路调度方案中，发射功率可以不均匀地被分配以获得高吞吐量。可以通过将更多的发射功率分配给更佳的传输信道以及较少的发射功率分配给较差传输信道获得高系统吞吐量。可以基于灌水技术实现将发射功率“最优”地分配到可变容量的传输信道上。基于灌水分配发射功率的方案在上述的美国专利申请序列号09/978337内描述。

还可以实现其他下行链路方案，以不均匀方式分配发射功率以获得期望的结果，且这在本发明的范围内。

一般，终端从一些“假设”的功率分配确定其处理后SNR，这可以是用于从基站发送的导频的固定功率。因此，如果用于数据传输的功率偏离假设的功率，则处理后的SNR会不同。由于用于数据传输的数据速率大部分基于处理后SNR，则实际数据速率可以被发送到终端(例如在数据分组的先导序列内)。终端还可以实现“盲”速率检测并试图处理各种可能数据速率处接收到的数据传输，直到对于所有可能速率，数据传输或是被正确接收到或是不能无差错地被恢复。在给定的空间子信道内改变发射功率可以影响相同频率子信道组内的另一空间子信道的处理后SNR，且该影响可以在选择用于数据传输的终端时考虑。

还可以使用“灌水”功率分配以在传输信道间分配可用发射功率，以最大化吞吐量。可以以各种方式实现灌水过程，诸如(1)在每个空间子信道的所有频率子信道组上(2)在每个频率子信道组的所有空间子信道上，(3)在所有空间子信道的所有频率子信道上，或(4)在一些定义的传输信道集合上。例如，可以在用于到特定终端的单个数据流的传输信道集合上实现灌水。

若使用部分CSI(例如使用处理后SNR的方案)，则在发射功率分配上有每天线的约束。对于多用户情况，发射功率可以被分配/重新分配(1)在相同发射天线上调度的多个终端间，(2)在分配给每个调度后终端的多个传输信道间(分配给每个终端的总功率固定)，或(3)基于一些其他分配方案。对于全CSI方案(例如基于信道增益的方案)，有附加的灵活性，因为发射功率可以在发射天线上(即本征模式)以及频率子信道组上被重新分配。发射功率在多个终端上的分配/重新分配然后在附加维数上进行。

因此，可以设计更复杂的下行链路调度方案以获得接近最优的吞吐量。这些调度方案可以评估大量假设和天线分配(以及可能的不同发射功率分配)，以确定终端的最佳集合以及最佳天线分配。还可以设计其他的下行链路调度方案以利用每个终端获得的数据速率的统计分配优势。该信息可以在减少要评估的假设数目时有用。另外，对于一些应用，可以通过分析随时间的性能知道哪个终端分组(假设)工作很好。该信息然后可以被存储，并为调度器用于将来的调度间隔。

以上描述的技术可以用于调度在MIMO模式、N-SIMO模式和混合模式内进行数据传输的终端。还可以对这些操作模式的每个应用其他考虑，如以下描述。

在MIMO模式，可以同时由基站从每个频率子信道组的N_T个发射天线发送(多达)N_T个独立数据流，其目标是带有N_R个接收天线的单个MIMO终端(即N_R×N_T MIMO)。MIMO终端可以使用空间均衡(用于平缓衰落的非色散MIMO信道)以及空时均衡(对于平缓选择性衰落的色散MIMO信道)以处理并分离每个频率子信道组的N_T个发送的数据流。可以估计每个处理后的数据流的SNR(即在均衡后)并作为信道状态信息被发送回基站。基站然后可以使用该信息以选择用于每个数据流的合适速率，使得MIMO终端能以期望性能水平(例如目标(PER)检测发送的数据流。

如果所有的数据流发送到一个终端，如同在MIMO模式下的情况，则可以在该终端处使用连续对消接收机处理技术以处理N_R个接收到的信号以恢复每个频率子信道组的N_T个发送的数据流。该技术连续地多次(迭代)处理N_R个接收到的信号以恢复从基站发送的信号，每次迭代恢复一个发送的信号。对于每次迭代，该技术对N_R个接收到的信号实现空间或空时均衡。然后恢复一个发送的信号，估计由于恢复的信号引起的干扰，并从接收到的信号中对消以导出去除干扰分量的“修改”后信号。

修改后的信号然后由下一次迭代处理以恢复另一发送的信号。通过将每个恢复的信号引起的干扰从接收到的信号中去除，改善了包括在修改后的信号内但仍未被恢复的发送信号的SNR。改善的SNR导致终端和系统的性能改善。

连续对消接收机处理技术在美国专利申请号09/854235以及美国专利申请序列号09/993087内进一步详细描述，前者题为“Method and Apparatus forProcessing Data in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System Utilizing Channel State Information”，提交于2001年5月11日，后者题为“Multiple-Access Multiple-InputMultiple-Output(MIMO) Communication System”，提交于2001年11月6日，两者被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。

在一实施例中，系统内的每个MIMO系统估计并发送可以被分开分配给终端的每个频率子信道组的N_T个发射天线的N_T个处理后SNR。来自活动终端的SNR可以由调度器评估以确定哪些终端发送数据以及何时发送，以及用于每个发送到选定终端的数据流的合适速率。可以基于获得期望系统目标而形成的特定性能度量选择用于数据传输的MIMO终端。性能度量可以基于一个或多个函数以及任何数量的参数。可以使用各种函数以形成性能度量，诸如MIMO终端可获得的吞吐量函数，这在以上等式(5)和(6)中示出。

在N-SIMO模式(多达)N_T个独立数据流可以同时由基站从每个频率子信道组的N_T个发射天线发送到(多达)N_T个不同的SIMO终端。为了获得高性能，调度器可以考虑用于数据传输的大量可能终端集合。调度器然后确定最佳的N_T个SIMO终端集合以为每个频率子信道组同时发送。在多址通信系统中，一般在满足每终端基础上的一定要求上有限制，诸如最大等待时间或平均数据速率。在该情况下，调度器可以被设计成选择符合这些约束的最佳终端集合。

在一N-SIMO模式的实现中，终端使用空间均衡以处理接收到的信号，且对应每个数据流的处理后SNR被提供给基站。调度器然后使用该信息以选择用于数据传输的活动终端并将传输信道分配给选定的终端。

在N-SIMO模式的另一实现中，终端使用连续对消接收机处理以处理接收信号以获得更高的处理后SNR。使用连续对消接收机处理，发送数据流的处理后SNR取决于数据流被检测(即解调和解码)的顺序。在一些情况下，特定SIMO终端可能不能对消来自到另一终端的特定数据流的干扰，因为用于该数据流的编码和调制方案的选择基于其他终端的处理后SNR。例如，发送的数据流可以目标是终端u_x，并为在目标终端u_x处以一定处理后SNR(例如10dB)经编码和调制，但另一终端u_y可以接收相同的发送数据流，但其处理后SNR较差，且因此不能合适地检测到数据流。如果到另一终端的数据流不能无差错地被检测，则该数据流引起的干扰是不可能对消的。连续对消接收机处理只有当对应发送数据流的处理后SNR可以进行可靠检测时才成立。

终端可以试图在处理其自己的数据流前对不是到它的其他发送数据流使用连续对消接收机处理，以改善检测的可靠性。然而，为了使得系统能充分利用该改善，在从其他天线来的干扰已经被成功对消的情况下，基站需要知道假设的处理后SNR。调度器上的独立约束可能导致对其他天线的数据速率分配排除了终端进行成功的对消。因此，不能保证基站可以基于通过成功对消接收机处理导出的处理后SNR选择数据速率。然而，基站可以在上行链路上使用连续对消接收机处理，因为它是上行链路上发送的所有数据流的目标接收者。

为了使得调度器利用SIMO终端使用连续对消接收机处理获得的处理后SNR改善的好处，每个该种终端可以导出对应发送数据流的不同可能检测顺序的处理后SNR。每个频率子信道组的N_T个发送的数据流可以基于SIMO终端处的N_T阶乘(即N_T！)可能排序经检测，且每个排序与N_T个处理后SNR值相关联。因此每个活动终端可以为每个子信道组向基站报告N_TN_T！个SNR值(例如，如果N_T＝4，则每个SIMO终端为每个频率子信道组报告96个SNR值)。调度器然后可以使用该信息选择用于数据传输的终端，并进一步将发射天线分配给选定的终端。

如果在终端处使用连续对消接收机处理，则调度器还可以考虑每个终端可能的检测顺序。然而，大量的该种排序一般是无效的，因为特定的终端能合适地检测发送到其他终端的数据流，这是由于在该终端处对于不可检测到的数据流获得了更低的处理后SNR。

在混合模式，由于引入的依赖性，(例如MIMO)终端使用连续对消接收机处理对调度器施加了附加的限制。这些限制会导致评估更多的假设集合，因为除了考虑不同的终端集合以外，调度器还需要考虑给定集合内每个终端解调数据流的各种顺序。发射天线的分配以及编码和调制方案的选择可以考虑这些依赖性以获得高性能。

基站处的发射天线集合可以是物理不同的“孔径”集合，每个可以用于直接发送相应的数据流。每个孔径可以用一个或多个天线元件集合形成，这些元件分布在空间内(例如物理地位于单个地点或分布在多个地点上)。或者，天线孔径可以在一个或多个(固定的)波束成型矩阵之前，每个矩阵用于综合来自孔径集合的不同天线波束集合。在该情况下，以上发射天线的描述可以同样地应用于转换的天线波束。

对于下行链路，可以事先定义多个固定波束成型矩阵，且终端可以为每个可能的矩阵(或天线波束集合)评估处理后SNR，并将SNR向量发送回基站。一般不同的转换天线波束获得不同的性能(即处理后SNR)，且这反映在报告的SNR向量中。基站然后可以实现每个可能的波束成型矩阵的调度和天线分配(使用报告的SNR向量)，并选择特定的波束成型矩阵以及获得可用资源的最佳使用的终端集合和其天线分配。

使用波束成型矩阵使得终端调度有附加的灵活性，且提供了改善的性能。作为一例，以下的情况也适用于波束成型转换：

●MIMO信道内的相关很高，使得可以用较少数量的数据流获得最佳性能。然而，只用可用发射天线的一子集发送(且使用其相关的发射放大器)导致较小的总发射功率。可以选择转换以使用要发送的数据流的所有或大多数发射天线(以及其放大器)。在该情况下，可以为发送的数据流获得更高的发射功率。

●物理色散的终端可以用其位置隔离。在该情况下，终端可以被水平间隔孔径的标准FFT型变换成为指向不同方向角的波束集合服务。

上行链路资源分配

在上行链路上，由于基站是来自调度终端预定的数据传输接收者，可以在基站处使用连续对消接收机处理技术以处理来自多个终端的传输。该技术连续地多次处理N_R个接收到的信号以恢复从终端发送的信号，每次迭代恢复一个发送的信号。

当使用连续对消接收机处理技术用于处理接收到的信号时，与每个接收到的数据流相关的SNR是发送信号在基站被处理的特定顺序的函数。调度方案可以在选择上行链路数据传输的最佳终端集合时将其考虑在内。

图5是用于调度上行链路传输的终端的过程500流程图。在该实施例中，传输信道通过每次评估一个频率子信道组被分配给活动终端。第一频率子信道组通过在步骤510处将频率索引k设定为1而被考虑。第k个频率子信道组的上行链路传输的最佳终端集合然后在步骤512开始被确定。

开始时，在步骤512初始化选择当前频率子信道组上的上行链路传输的最佳终端集合使用的一个或多个性能度量。可以使用各种性能度量，诸如最大化如上所述的系统吞吐量的性能度量。而且，还可以在评估内使用终端度量，诸如来自终端的信号的处理后SNR，平均吞吐量等。

在步骤514，然后从所有期望在到来时隙内发送数据的活动终端中选出一个或多个活动终端集合。如上所述，被考虑进行调度的活动终端集合可以是有限的(例如基于其优先级)。该选定的终端集合形成要被评估的假设。对于每个选定的终端，在步骤516检索用于上行链路数据传输的每个发射天线的信道估计。对于MIMO模式，为第k个频率子信道组的评估选择单个的MIMO终端，且检索该终端的N_T个发射天线N_T个信道估计向量。对于N-SIMO模式，选择N_T个SIMO终端用于评估，且检索N_T个终端的每个处的一个发射天线的N_T个信道估计向量。且对于混合模式，为集合内的SIMO和MIMO终端的组合检索N_T个信道估计向量。在任何情况下，使用N_T个信道估计向量以形成等式(1)示出的信道响应矩阵H(k)，每个信道估计向量对应矩阵H(k)的一列。集合u(k)标识一些终端，其信道估计向量包括在信道响应矩阵H(k)内，其中u(k)＝{u_a(k)，u_b(k)，...，u_NT(k)}且MIMO终端可以表示为集合u(k)内的多个终端。

当在基站处使用连续对消接收机处理技术时，终端被处理的顺序直接影响其性能。因此，在步骤518选择处理集合u(k)内终端的特定新顺序。该特定顺序形成要评估的子假设。

在步骤520，该子假设然后被评估并提供子假设的终端度量。终端度量可以是从集合u(k)内的终端(假设)发送到基站的信号的处理后SNR。步骤520可以基于连续对消接收机处理技术而获得，这在图6A和6B内描述。然后在步骤522确定对应该子假设的性能度量(例如系统吞吐量)(例如基于终端的处理后SNR)。还在步骤522，该性能度量然后被用于更新该最佳子假设的性能度量。尤其是，如果当前子假设的性能度量优于最佳子假设的性能度量，则当前子假设成为新的最优子假设，且保存对应该子假设的性能和终端度量。

然后在步骤524确定是否评估了当前假设的所有子假设。如果还未评估所有子假设，则过程回到步骤518，且选择集合u(k)内另一不同的且未经评估的终端顺序进行评估。步骤518到步骤524对每个要评估的子假设重复。

如果在步骤524评估了当前假设的所有子假设，则下一步在步骤526确定是否考虑了所有假设。如果未考虑所有假设，则过程回到步骤514并选择另一不同但未经考虑的终端集合进行评估。步骤514到526对每个要考虑的假设进行重复。

如果在步骤526评估了当前频率子信道组的所有假设，则在步骤528处保存该频率子信道组的最佳子假设结果。最佳子假设对应一个或多个活动终端的特定集合，它们提供频率子信道组的最佳性能度量。如果在基站处使用连续对消接收机处理，则最佳子假设进一步与在基站处的特定接收机处理顺序相关。保存的结果因此可以包括终端可获得的SNR和选定的处理顺序。

如果调度方案要求维持其他系统和终端度量(例如在先前N_P个时隙上的平均吞吐量、数据传输的等待时间等)则在步骤530内对于当前频率子信道组更新这些度量。还可以保存终端和系统度量。

然后在步骤532确定是否所有的频率子信道都被分配给了上行链路传输。如果还未分配所有的频率子信道，则通过在步骤534递增索引k(即k＝k+1)而考虑下一频率子信道组。过程然后回到步骤512以对在该新的频率子信道组上的上行链路传输的选择最佳终端集。步骤512到534对要被分配的每个频率子信道重复。

如果在步骤532分配了所有的频率子信道组，则在步骤536(例如基于其处理后SNR)确定每个频率子信道组的最佳子假设内的终端的数据速率以及编码和调制方案。可以在步骤536形成一调度并在调度的时隙前被传递到这些终端，该调度指示特定的被选用终端以及其相关的传输信道和速率。上行链路调度一般对每个调度间隔实现。

图6A是用于连续对消接收机处理方案520a的流图，其中处理顺序是按排序的终端集合施加的。该流程图可以用于图5内的步骤520。图6A内示出的处理为特定的子假设实现，这对应排序终端集合，u(k)＝{u_a(k)，u_b(k)，...，u_NT(k)}。开始时，在步骤612，排序集合内的第一终端被选择要被处理的当前终端(即u_i＝u_a(k))。

对于连续对消接收机处理技术，基站首先在步骤614处实现在N_R个接收信号上的空间或空时均衡，以试图分离集合u(k)内终端发送的单个信号。可以如下描述执行空间或空时均衡。可用信号分离量取决于发送信号间的相关量，且如果这些信号相关性减少可以获得更大的信号分离。步骤614提供从N_R个接收到信号导出的N_T个处理后信号，并对应集合u(k)内终端发送的N_T个信号。作为空间或空时处理的一部分，还确定对应当前终端u_i的处理后信号的SNR。

在步骤616，终端u_i的处理后信号进一步经处理(即“检测”)以获得终端的解码后数据流。检测可以包括对处理后信号进行解调、解交织以及解码以获得解码后数据流。

在步骤618，确定是否处理了集合u(k)内的所有终端。如果处理了所有终端，则在步骤926提供终端的SNR，且该排序集合的接收机处理终止。否则，在步骤620估计由于终端u_i发送的信号引起的对每个接收到信号的干扰。干扰可以基于集合u(k)内的终端的信道响应矩阵H(k)被估计(例如如以下描述)。在步骤622，由于终端u_i引起的估计的干扰然后可以从接收到的信号中减去(即对消)以导出修改的信号。如果终端u_i还未发送，则这些修改的信号表示接收到信号的估计(即假设干扰对消被有效实现)。修改后的信号被用于下一迭代以处理来自集合u(k)内下一终端发送来的信号。在步骤624，集合u(k)内的下一终端然后被选为(新)当前终端u_i。特别是，对于排序集合u(k)＝{u_a(k)，u_b(k)，...，u_NT(k)}，对于第二次迭代u_i＝u_b(k)，对于第三次迭代u_i＝u_c(k)等，对于最后一次迭代u_i＝u_NT(k)。

步骤614到616实现的处理对集合u(k)内的每个相继终端的修改信号(而不是接收到的信号)重复。步骤620到624对每次迭代实现，除了最后一次迭代。

使用连续对消接收机处理技术，对于N_T个终端的每个假设，有N_T的阶乘种可能的排序(例如如果N_T＝4，则N_T！＝24)。对于特定假设内的每种终端排序(即对于每个子假设)，则连续对消接收机处理(步骤520)提供了这些终端的处理后信号的SNR集合，这可以表示为：

γ _hyp，order＝{γ₁(k)，γ₂(k)，...γ_NT(k)}，   (18)

其中γ_i(k)是在子假设内的第i个终端处的接收机处理后的第k个频率子信道组的SNR。

每个子假设还进一步与性能度量R_hyp，order(k)相关，这可以是各个因子的函数。例如，基于终端SNR的性能度量可以如等式(4)示出表示。在一实施例中，子假设的性能度量是集合u(k)内的所有N_T个终端的可获得吞吐量的函数，这可以表示为等式(5)示出的，其中与子假设内的第i个终端相关的吞吐量γ_i(k)可以表示为等式(6)示出。

图5和6A内描述的下行链路调度方案可以用于评估所有期望在上行链路上发射数据的每种活动终端可能集合的所有可能排序。要由上行链路调度器评估的潜在子假设总数可以很大，甚至对于较少数量的活动终端。实际上，总子假设数目可以表示为：

$N_{\mathrm{sub}-\mathrm{hyp}}=N_G\·N_T!\left(\begin{array}{c}{N}_U\\ N_T\end{array}\right)=\frac{N_G\·N_U!}{(N_U-N_T)!},---\left(19\right)$

其中N_U是考虑进行调度的终端数(同样，MIMO终端可以被表示为多个调度中的终端)。例如，如果N_G＝16，N_U＝8且N_T＝4，则N_sub-hyp＝26880。可以使用穷尽搜索以确定提供每个频率子信道组的最佳系统性能的子假设，这些性能由用于选择子假设的性能度量量化。

类似于下行链路，可以使用多种技术以减少处理上行链路传输的终端调度的复杂度。以下描述了一些基于其中一些技术的调度方案。还可以实现其他调度方案，且在本发明的范围内。这些调度方案可以提供高系统性能，同时减少进行上行链路数据传输的终端调度需要的处理量。

在第二上行链路调度方案中，包括在每个假设内的终端以基于特定定义的准则被确定的特定顺序经处理。在一实施例中，该方案依赖于连续对消接收机技术以确定处理假设内终端的特定顺序。例如且如下所述，对于每次迭代，连续对消接收机处理方案可以恢复在均衡后带有最佳SNR的发送信号。在该情况下，处理顺序基于假设内终端的处理后SNR而经确定。

图6B是连续对消接收机处理方案520b的流程图，其中处理顺序基于处理后SNR而经确定。该流程图还可以用于图5的步骤520。然而由于处理顺序基于连续对消接收机处理获得的处理后SNR而经确定的，实际上只为每个假设评估一个子假设，图5内的步骤518和524可以被省略。

开始时在步骤614，可以对接收到的信号实现空间或空时均衡以试图分离单个发送的信号。在步骤615估计均衡后发送的信号的SNR。在一实施例中，在步骤616选择对应带有最佳SNR的发送信号并经进一步处理(即解调和解码)以获得对应的解码后数据流。在步骤618，确定是否处理了所有的发送信号(即假设内的所有终端)。如果处理了所有的终端，则在步骤628提供终端的处理顺序和其SNR，且该终端集合的接收机处理终止。否则，在步骤620估计刚处理的发送信号引起的干扰，并在步骤622将其从接收到的信号中减去(即对消)以导出修改后的信号。图6B中的步骤614、616、618、620和622对应图6A内相同标号的步骤。

在第三上行链路调度方案中，包括在每个假设内的终端基于特定顺序经处理。使用连续对消接收机处理，每次迭代都改善了未经处理的终端的SNR，因为移去了来自每个处理后终端的干扰。因此，平均而言，第一个要被处理的终端的SNR最低，第二个被处理的终端带有次低的SNR等。已知该点，可以为假设定义终端的处理顺序。处理顺序表示可以为调度器使用的另一自由度以获得系统目标和要求。

在第三上行链路调度方案实施例中，每个假设的处理顺序基于假设内的终端优先级被选择。例如，假设内的最低优先级终端可以首先被处理，接着处理下一最低优先级终端等，且最高优先级终端可以被最后处理。该实施例使得最高优先级终端获得假设可能有的最高SNR，该SNR接着支持最高可能的数据速率。这样，终端可以基于其优先级以特定顺序被分配以传输信道，使得最高的优先级终端被分配以最高可能数据速率。在第三上行链路调度方案的另一实施例中，每个假设的处理顺序是基于用户有效负荷、等待时间要求、紧急服务优先级等被选择的。

在第四上行链路调度方案中，终端基于其优先级经调度，这可以基于一个或多个度量(例如平均吞吐量)、系统限制和要求(例如最大等待时间)、其他因子或其组合而经确定，如上所述。对于每个调度间隔，可以考虑多个最高优先级终端进行调度。

图7是基于优先级的上行链路调度方案700的流程图，其中为每个频率子信道组考虑要调度的N_T个最高优先级终端集合。开始时，在步骤710，通过将频率索引k设定为1考虑第一频率子信道组。第k个频率子信道组的空间子信道然后被分配给终端，进行开始于步骤712的上行链路传输。

调度器检查列表内所有活动终端的优先级，并在步骤712选择N_T个最高优先级终端集合。列表内剩余的活动终端不被考虑在该调度间隔内为该频率子信道组进行调度。在步骤714，可以检索每个选定的终端的信道估计，并用于形成信道响应矩阵H(k)。

然后在步骤716，导出每个子假设，然后评估N_T个选定的终端形成的假设的每个子假设，以及对应的处理后SNR，γ _hyp，order(k)向量。选择最佳子假设，且在步骤718确定最佳子假设内的终端的数据速率和编码和调制方案(例如基于其获得的SNR)。然后在步骤720更新列表内的活动终端的度量和系统度量。

然后在步骤722确定是否分配了所有用于上行链路的频率子信道。如果未分配所有的频率子信道，则通过在步骤724递增索引k(即k＝k+1)而考虑下一频率子信道组。处理然后回到步骤712以将该新频率子信道组的空间子信道分配给相同或不同的终端集合。步骤712到724为每个要被分配的频率子信道组重复。

如果在步骤722分配了所有的频率子信道组，则在步骤726可以形成一调度并传输到这些终端，该调度指示选定的终端以及其分配的传输信道和速率。然后对于该调度间隔终止过程。

基于优先级的终端上行链路调度在美国专利申请序列号09/859346和5923650内描述，前者题为“Method and Apparatus for Allocating UplinkResources in a Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) CommunicationSystem”，提交于2001年5月16日，后者题为“Method and Apparatus forReverse Link Rate Scheduling”，提交于1999年6月13日。这些专利和专利申请被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。

可以为在基站处接收的所有数据流使用相同的目标设定点。然而，所有接收到的数据流的公共设定点不是必须的。还可以设计其他上行链路调度方案以为数据传输选择终端，将传输信道分配给选定的终端，并进一步选择用于分配的传输信道的设定点。可以通过功率控制机制为数据流获得特定的设定点，该功率控制机制引导终端调整其数据流的发射功率，使得数据流接收到的SNR大致等于设定点。

可以设计对于调度的终端发送来的数据流不均匀的设定点的各种上行链路调度方案。在一实施例中，可以为更高优先级的终端使用更高的设定点，为优先级更低的终端使用较低的设定点。在另一实施例中，设定点的选择可以使得为每个调度的终端获得期望的数据速率。在另一实施例中，可以选择设定点以获得高系统吞吐量，这可以通过为较好的传输信道使用较高的设定点，为较差的传输信道使用较低的设定点。还可以实现其他用于为不同传输信道选择不同设定点以获得期望结果的方案，且这在本发明的范围内。

类似于下行链路，不一定需要使用所有可用的传输信道用于上行链路数据传输。在一实施例中，只选用获得的SNR在特定阀值SNR以上的传输信道，且不使用获得在该阀值以下SNR的传输信道。

对于许多上述的上行链路调度方案，使用连续对消接收机处理技术以处理在基站处接收到的信号，这可以提供改善的SNR从而获得更高的吞吐量。然而也可以在不使用基站处的连续对消接收机处理而实现上行链路调度。例如，基站可以简单地使用空间或空时均衡以处理接收到的信号以恢复发送的信号。可以示出可以通过在上行链路数据传输调度中使用多用户分集环境和/或终端的频率签名而获得很大的增益(即不依赖于基站处的连续对消接收机处理)。

还可以使用其他上行链路调度方案，且这在本发明的范围内。对于FDM-TDM上行链路调度方案中，MIMO终端可以被分配以每个频率子信道组的所有空间子信道，且可以在上行链路调度中考虑终端的频率签名以获得高性能。对于SDMA-TDM上行链路调度方案，每个空间子信道的所有频率子信道可以被分配给单个终端，该终端可以是SIMO或MIMO终端。

其他调度考虑

对于下行链路和上行链路，如果使用部分CSI(例如处理后SNR)以调度进行数据传输的终端，则可以为所有分配给给定终端的传输信道使用公共的编码和调制方案，或可以为每个分配的传输信道使用不同的编码和调制方案。为所有分配的传输信道使用相同的编码和调制方案可以简化在终端和基站处的处理。调度器可以被设计成在调度在可用传输信道上进行数据传输的终端时考虑该点。例如，最好将带有类似传输容量(例如类似的SNR)的传输信道分配给相同的终端，使得可以在分配给该终端的多个传输信道上为该数据传输使用公共的编码和调制方案。

对于下行和上行链路，调度方案可以被设计成考虑带有类似链路裕量的终端集合。终端可以根据其链路裕量特性经分组。调度器在搜索相互兼容的空间签名时可以考虑在相同“链路裕量”组内的终端组合。根据链路裕量的终端分组与忽略链路裕量获得的总频谱效率相比，可以改善调度方案的总频率效率。而且，通过调度带有类似链路裕量的终端进发地发送，可以简单地实现功率控制(即在整个终端集合上)以改善总频谱再用。这可以被视为自适应再用调度和SIMO/MIMO(这依赖于接收机处的空间处理以分离多个发送的数据流)或MISO(这依赖于发射机的波束操控以分离多个发送的数据流)的组合。而且，还可以实现评估这两种的混合(波束和裕量)的调度方案，且在本发明的范围内。

基于链路裕量和自适应再用的调度进一步在美国专利申请序列号09/532492以及09/848937内有详细描述，前者题为“High Efficiency，HighPerformance Communications System Employing Multi-Carrier Modulation”，提交于2000年3月30日，后者题为“Method and Apparatus for ControllingUplink Transmissions of a Wireless Communication System”，提交于2001年5月3日，两者被转让给本发明的受让人，在此引入作为参考。

为了简化描述各种调度方案，其中(1)为给定频率子信道组的下行链路或上行链路传输选择N_T个终端集合(其中MIMO终端可以表示这些N_T个终端的多个)，其中每个终端被分配给一个空间子信道，(2)发射天线数目等于接收天线数目(即N_T＝N_R)，以及(3)在每个频率子信道组上的每个空间子信道上发送一个独立数据流。在该情况下，每个频率子信道的数据流数等于空间子信道的数目，且集合内的N_T个终端的每个实际上被分配给相应的空间子信道。

对于下行链路，每个调度的终端可以配有多于总数据流数的接收天线。而且，多个经调度的终端可以在基站处共享特定的发射天线。共享可以通过时分多路复用(例如将时隙的不同部分分配给终端)、频分多路复用(将每个频率子信道组内的不同频率子信道分配给不同终端)、码分多址(例如将不同的正交码分配给不同终端)、一些其他多路复用方案，或多路复用方案的组合。

对于上行链路，经调度的终端还可以共享基站处的接收天线的经多路复用阵列。在该情况下，调度的终端的总发射天线数可以大于在基站处的接收天线的数目，且终端可以使用其他多址技术(例如时间、频率和/或码分多路复用)共享可用传输信道。

在此描述的调度方案基于信道状态信息选择终端并将传输信道分配给选定的终端，该信道状态信息包括处理后SNR。终端的处理后SNR取决于用于数据流的特定发射功率电平。为了简洁，为所有数据流假设相同的发射功率电平(即没有发射功率的功率控制)。

然而，通过将不同的发射功率量分配给不同的数据流和/或通过控制每个数据流的发射功率，可以调整可获得的SNR。对于下行链路，通过由功率控制减少特定数据流的发射功率，可以减少与该数据流相关的SNR，该数据流不会引起对其他数据流的干扰的减少，且其他数据流能获得更好的SNR。对于上行链路，通过由功率控制减少特定终端的发射功率，减少该终端的SNR，还减少了由于该终端引起的干扰，且其他终端也能获得更好的SNR。多个终端同时共享非正交空间信道的功率控制(以及其间的功率分配)可以通过施加各种约束而实现以保证系统稳定性，如上所述。因此，还可以连同在此描述的调度方案一起使用发射功率分配和/或功率控制，且这在本发明的范围内。

在此描述的下行链路和上行链路调度方案可以被设计成支持多个特性。首先，调度方案可以支持混合模式操作，其中可以在“信道”上调度进行数据传输任何SIMO和MIMO终端的组合，该信道可以是时隙、频带、编码信道等。第二，调度方案基于一组终端的空间和频率签名提供每个调度间隙内的调度，这组终端包括“相互兼容”的终端集合。考虑相互兼容性意味着在给定终端数据速率要求、发射功率、链路裕量、SIMO和MIMO终端间的容量以及可能的其他因子的特定约束下，在同一信道和相同时间上有传输共存。第三，调度方案基于终端的处理后信号的SNR支持可变数据速率自适应。每个调度后的终端被通知何时通信、使用哪个数据速率(例如在每数据流基础上)以及特定模式(SIMO、MIMO)。

MIMO-OFDM系统

图8A是在用于下行链路数据传输的MIMO-OFDM系统100内的基站104和两个终端106的框图。在基站104处，数据源808提供数据(即信息比特)给发射(TX)数据处理器810。对于每个独立数据流，TX数据处理器810(1)基于特定的编码方案对数据编码，(2)基于特定的交织方案对编码后的比特进行交织(即重新排序)，以及(3)将交织后的比特映射成为对该数据流选用的一个或多个传输信道的调制码元。编码增加了数据传输的可靠性。交织提供了编码后比特的时间分集，使得数据能以平均SNR在传输信道上被发送，去除了用于形成每个调制码元的编码比特的相关性，且如果编码后的比特在多个频率子信道上被发送可以进一步提供频率分集。编码和调制(即码元映射)可以基于控制器830提供的控制信号实现。

TX MIMO处理器820接收并对来自TX数据处理器810的调制码元多路分解，并为用于数据传输的每个发射天线提供码元向量流，每个码元周期一个码元向量。每个码元向量包括发射天线的N_F个频率子信道多达N_F个调制码元。如果实现全CSI处理(例如如果信道响应矩阵H(k)可用)，TX MIMO处理器820可以进一步对调制码元进行预调整。MIMO和全CSI处理在美国专利申请号09/993087内有详细描述。然后接收每个码元向量并由相应的调制器(MOD)822调制，且通过相关的天线824发送。

在数据传输指向的每个终端106处，天线852接收发送的信号，且来自每个天线的接收到的信号被提供给相应的解调器(DEMOD)854。每个解调器(或前端单元)854实现与在调制器822实现的互补的处理。来自所有解调器854的接收到的调制码元然后被提供给接收(RX)MIMO/数据处理器860并经处理以恢复一个或多个发送到终端的数据流。RX MIMO/数据处理器860实现与TX数据处理器810和TX MIMO处理器820实现互补的处理，并将解码后的数据提供给数据宿862。终端106的处理在以下详细描述。

在每个活动终端106处，RX MIMO/数据处理器860进一步估计下行链路的信道条件并提供指示估计的信道条件的信道状态信息(CSI)。CSI可以包括处理后SNR、信道增益估计等。控制器870接收并可以进一步将下行链路CSI(DL CSI)转换成一些其他形式(例如速率)。下行链路CSI由TX数据处理器880处理(例如经编码和码元映射的)，进一步由TX MIMO处理器882处理，由一个或多个调制器854调制，并通过上行链路(反馈)信道发送回基站104。下行链路CSI可以使用各种信令技术由终端报告，如下所述。

在基站104处，发送的反馈信号由天线824接收、由解调器822解调并由RX MIMO/数据处理器840以与TX数据处理器880和TX MIMO处理器882实现互补的方式处理。报告的下行链路CSI然后被提供给控制器830以及调度器834。

调度器834使用报告的下行链路CSI以实现多个功能诸如(1)选择用于下行链路数据传输的最佳终端集合，以及(2)将可用的传输信道分配给选定的终端。调度器834或控制器830可以进一步使用报告的下行链路CSI以确定用于每个数据流的编码和调制方案。调度器834可以基于一些其他性能准则或度量调度终端以获得高吞吐量。

图8B是用于上行链路数据传输的基站104和两个终端106框图。在每个用于被调度在上行链路上用于数据传输的终端处，数据源878提供数据给TX数据处理器880，该处理器对数据进行编码、交织并映射成为调制码元。如果多个发射天线被用于上行链路数据传输，TX MIMO处理器882接收并进一步处理调制码元以为用于数据传输的每个天线提供调制码元向量流。每个码元向量流然后由相应的调制器854接收并调制并通过相关的天线852发送。

在基站104处，天线824接收发送的信号，且来自每个天线的接收到的信号被提供给相应的解调器822。每个解调器822实现与在调制器854实现的互补的处理。来自所有解调器822的调制码元然后被提供给RX MIMO/数据处理器840，且经处理以恢复由调度的终端发送的数据流。RX MIMO/数据处理器840实现与TX数据处理器880和TX MIMO处理器882互补的处理，且提供解码后的数据给数据宿842。

对于期望在到来调度间隔内在上行链路上发送数据的每个终端106(或只是N_T个或N_X个最高优先级终端)，RX MIMO/数据处理器840进一步估计上行链路的信道条件，并导出上行链路CSI(UL CSI)，该CSI被提供给控制器830。调度器834还可以接收并使用上行链路CSI以实现多个功能，诸如(1)选择用于在上行链路上进行数据传输的最佳终端集合，(2)确定来自选定终端的数据流的特定处理顺序，以及(3)确定用于每个数据流的速率。对于每个调度间隔，调度器834提供上行链路调度，它指示哪些终端被选用于数据传输，以及其分配的传输信道和速率。每个数据流的速率可以包括用于该数据流的数据速率以及编码和调制方案。

TX数据处理器810接收并处理上行链路调度，并提供处理后数据，向一个或多个调制器822指示调度。调度器822进一步调整处理后的数据，并将上行链路调度通过无线链路发送到终端。上行链路调度可以使用各种信令和消息技术被发送到终端。

在每个活动终端106处，发送的信号为天线852接收、由解调器854解调并被提供给RX MIMO/数据处理器860。处理器860实现与TX MIMO处理器820和TX数据处理器810实现的互补的处理，并恢复该终端的上行链路调度(如果有的话)，该调度然后被提供给控制器870，并用于控制终端的上行链路传输。

在图8A和8B中，调度器834被示出在基站104内实现。在其他实施例中，调度器834可以在MIMO-OFDM系统100的其他元件内实现(例如耦合到多个基站并与之交互的基站控制器)。

图9是发射机单元900的实施例框图。为了清楚，发射机单元900被描述为图8A和8B内的基站104的发射机部分。然而，发射机单元900还可以用于上行链路传输的每个终端的发射机部分。

发射机单元900能基于CSI(例如由终端报告)处理一个或多个终端的多个数据流。发射机单元900包括(1)接收并处理信息比特以提供调制码元的TX数据处理器814x，以及(2)对N_T个发射天线的调制码元多路分解的TX MIMO处理器820x。

在图9内示出的特定实施例中，TX数据处理器814x包括耦合到多个信道数据处理器910的多路分解器908、N_D个要发送到终端的独立数据流的每个的一个处理器。多路分解器908接收并对总信息比特进行多路分解成为N_D个数据流，每个可以在一个或多个传输信道上被发送。每个数据流被提供给相应的信道数据处理器910。

在图9示出的实施例中，每个信道数据处理器910包括编码器912、信道交织器914以及码元映射元件916。编码器912基于特定编码方案对接收到的数据流内的信息比特编码以提供编码后比特。信道交织器914基于特定的交织方案对编码后的比特交织以提供分集。且码元映射元件916将交织后的比特映射为用于发送数据流的一个或多个传输信道的调制码元。

导频数据(例如已知模式的数据)还可以经编码且与处理后的信息比特多路复用。处理后的导频数据可以在用于发送信息比特的传输信道的所有或一子集上被发送(例如以时分多路复用(TDM)或码分多路复用(CDM)方式)。导频数据可以在接收机系统处用于实现信道估计。

如图9示出的，可以基于可用的CSI(例如由接收机系统报告)调整数据编码、交织和调制(或其组合)。在一个编码和调制方案中，可以使用固定的基码(例如速率1/3的turbo码)并调整截短以获得期望的码率而达到自适应编码，该码率由用于发送数据的传输信道的SNR支持。对于该方案，截短可以在信道交织后实现。在另一编码和调制方案中，可以基于报告的CSI使用不同的编码方案。例如，每个数据流可以使用独立编码进行编码。在该方案中，可以在接收机处使用连续对消接收机处理技术以检测并对数据流解码以导出发送的数据流更可靠的估计，如以下将详细描述的。

码元映射元件916可以被设计成组合交织比特集合以形成非二进制码元，并将每个非二进制码元映射到对应特定调制方案(例如QPSK、M-PSK、M-QAM或一些其他方案)的信号星座图上的一点。每个映射后的信号点对应调制码元。特定性能水平(例如百分之一PER)的每个调制码元发送的信息比特数取决于用于发送数据流的传输信道的SNR。因此，每个数据流的编码和调制方案可以基于可用的CSI而选择。信道交织还可以基于可用的CSI经调整。

来自TX数据处理器814x的调制码元被提供给TX MIMO处理器820x。TX MIMO处理器820x从N_D个信道数据处理器910接收N_D个调制码元流，并将接收到的调制码元多路分解为N_T个码元向量流V₁到V_Nt每个用于发送数据的天线一个码元向量流。每个码元向量流被提供给相应的调制器822。在图9示出的实施例中，每个调制器822包括反傅立叶变换(IFFT)处理器940、循环前缀发生器942以及发射机(TMTR)944。

IFFT处理器940使用IFFT将每个接收到的码元转换成其时域表示(这被称为OFDM码元)。IFFT处理器940可以被设计成对任何数量的频率子信道(例如8、16、32、...、N_F、...)实现IFFT。在一实施例中，对于每个被转换成OFDM码元的每个码元向量，循环前缀发生器942重复OFDM码元的时域表示的一部分以形成特定发射天线的“传输码元”。循环前缀保证了传输码元在多径延时扩展时的正交特性，从而改善了抗恶化路径影响的性能。IFFT处理器940和循环前缀的实现在领域内是已知的，在此不详细描述。

发射机944然后将来自相关循环前缀发生器942的时域传输码元转换成模拟信号，进一步经放大、滤波、正交调制并将模拟信号上变频以提供适用于在无线链路上传输的已调信号。来自发射机944的已调信号然后从天线824发送到终端。

在上述的美国专利申请号09/532492内描述了示例MIMO-OFDM系统。OFDM调制还在题为“Multicarrier Modulation for Data Transmission：An ideaWhose Time Has Come”的论文中描述，作者为John A.C.Bingham，IEEECommunication Magazine，1990年5月，在此引入作为参考。

图9示出可以与全或部分CSI一起使用以提供改善性能(例如高吞吐量)的示例编码和调制方案。一些其他编码和调制方案进一步在上述的美国专利申请号09/854235、09/826481和09/956449以及美国专利申请号09/776075内有描述，最后一个专利申请题为“Coding Scheme for a Wireless CommunicationSystem”，提交于2001年2月1日，被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。还可以使用其他编码和调制方案，且在本发明的范围内。

图10A是接收机单元1000a的实施例框图。为了清楚，接收机单元1000a被描述为图8A和8B内的一个终端106的接收机部分。然而，接收机单元1000a还可以被用于上行链路传输的基站104的接收机部分。

来自N_T个发射天线的发送信号为N_R个天线852a到852r的每个接收，且来自每个天线的接收到信号被路由到相应的解调器854(这还被称为前端处理器)。每个解调器854对相应接收到的信号调整(例如滤波和放大)，将经调整的信号下变频为中频或基带信号，并对经下变频的信号数字化以提供数据采样。每个解调器854可以进一步用恢复的导频对数据采样进一步解调。

每个解调器854还实现与图9示出的调制器822实现的互补的处理。对于OFDM，每个解调器854包括FFT处理器和多路分解器(在图10A中为了简洁未示出)。FFT处理器生成数据采样的转换表示并提供码元向量流。每个码元向量包括N_F个频率子信道的N_F个码元，且为每个码元周期提供一个向量。来自所有N_R个解调器的FFT处理器的N_R个码元向量流被提供给多路分解器，该多路分解器将每个码元向量流多路分解为N_G个频率子信道组的N_G个接收到的码元向量流。每个接收到的码元向量包括第k个频率子信道组内的N_K个频率子信道的N_K个接收到的码元，其中1≤N_K≤N_F。多路分解器然后可以为N_R个接收到的信道内的N_G个频率子信道组提供多达N_G·N_R的接收到码元向量流。

在RX MIMO/数据处理器860a内，空间/空时处理器1010被用于实现用于数据传输的每个频率子信道组的接收到码元的MIMO处理。一个空间/空时处理器可以用于实现每个频率子信道组的MIMO处理，或一个空间/空时处理器可以用于实现所有频率子信道组的MIMO处理(例如以时分多路复用方式)。

空间/空时处理器1010可以被设计成对接收到的码元实现空间处理或空时处理以提供发送的调整码元的估计。空时处理可以用于非色散信道(即平缓衰落信道)以对消不期望的信号和/或在有来自其他信号的干扰和噪声情况下最大化每个组成信号接收到的SNR。空间处理可以基于信道相关矩阵求逆(CCMI)技术、最小均方误差(MMSE)技术、全CSI技术或一些其他技术而实现。空时处理可以用于色散信道(即频率选择性衰落信道)以改善来自其他发送的信号的串话以及由信道的弥散引起的来自所有的发送信号的码元间串扰(ISI)。空时处理可以基于MMSE线性均衡器(MMSE-LE)、判决反馈均衡器(DFE)、最大似然序列估计器(MLSE)或一些其他技术实现。空间和空时处理在上述的美国专利申请序列号09/993087中进一步详述。

对于特定的频率子信道组，空间/空时处理器1010接收并处理N_R个接收到的码元向量流并提供N_T个恢复的码元向量流。每个恢复的码元向量包括多达N_K个恢复的码元，这些码元是在一个码元周期内对第k个频率子信道组的N_K个频率子信道上发送的N_K个调制码元的估计。空间/空时处理器1010还可进一步对每个接收的数据流估计处理后的SNR。SNR估计可以如同美国专利申请序列号09/956449和09/854235以及09/993087内描述的经导出。

选择器1012从空间/空时处理器1010接收N_T个恢复的码元向量流，并抽取对应要恢复的一个或多个数据流的恢复后码元。或者，期望的被恢复的码元在空间/空时处理器1010内被抽取。在任何情况下，期望的被恢复码元被抽取且被提供给RX数据处理器1020。

在RX数据处理器1020内，解调元件1022根据用于在发射机单元处的该码元的解调方案(例如，M-PSK、M-QAM)解调每个被恢复的码元。解调后的数据然后由解交织器1024解交织，且解交织后的数据进一步以与在发射机单元处实现的调制、交织和编码互补的方式实现。例如，如果在发射机单元处分别实现Turbo或卷积编码，则可以为解码器1026使用Turbo解码器或Viterbi解码器。来自解码器1026的解码后数据流表示了对发送的数据流的估计。

图10B是能实现连续对消接收机处理技术的接收机单元1000b的框图。接收机单元1000b还可以用于基站104或终端106的接收机部分。发送的信号由N_R个天线852的每个接收，且从每个天线接收到的信号经路由到相应的解调器854。每个解调器854处理相应的接收到信号，并将接收到的码元流提供给RXMIMO/数据处理器860b。RX MIMO/数据处理器860b还可以用于处理来自用于数据传输的每个频率子信道组的N_R个接收天线的N_R个接收到的码元向量流，其中每个接收到的码元向量包括第k个频率子信道组内的N_K个频率子信道的N_K个接收到的码元。

在图10B示出的实施例中，RX MIMO/数据处理器860b包括多个连续(即级联)接收机处理级1050，每个要恢复的发送信号一级。在一个发射处理方案中，一个独立数据流在每个频率子信道组的每个空间子信道上被发送。对于该发射处理方案，每个频率子信道的数据流数等于发送信号数，这还等于用于数据传输的发射天线数(这可以是可用发射天线的所有或一子集)。为了清楚，对该发射处理方案描述RX MIMO/数据处理器860b。

每个接收处理级1050(除了最后一级1050n)包括耦合到干扰对消器1070的信道MIMO/数据处理器1060，且最后一级1050n只包括信道MIMO/数据处理器1060n。对于第一接收机处理级1050a，信道MIMO/数据处理器1060a接收并处理来自解调器854a到854r的N_R个接收到的码元向量流以提供第一发送信号的解码后数据流。且对于第二到最后级1050b到1050n的每个，该级的信道MIMO/数据处理器1060接收并处理来自先前一级的干扰对消器的N_R个修改后码元向量流，以导出该级正在恢复的发送信号的解码后数据流。每个信道MIMO/数据处理器1060进一步提供与相关传输信道相关的CSI(例如SNR)。

对于第一接收机处理级1050a、干扰对消器1070a从所有N_R个解调器854接收N_R个接收到的码元向量流。且对于第二到倒数第二级的每个，干扰对消器1070接收到先前级的干扰对消器来的N_R个修改后的码元向量流。每个干扰对消器1070还从相同级的信道MIMO/数据处理器1060接收解码后的数据流，并实现处理(例如编码、交织和调制)以导出N_T个重新调制后的码元向量流，它们是频率子信道组的N_T个发送调制码元向量流的估计。

N_T个重新调制的码元向量流(对于第n次迭代)进一步用估计的信道响应作处理以提供由于解码后的数据流引起的干扰的估计

。估计

包括N_R个向量，每个向量是由于解码后的数据流引起的N_R个接收到的信号的一个中的分量的估计。这些分量是对包括在N_R个接收到信号内的剩余(仍未被检测到)的发送信号。因此，干扰估计从接收到的码元向量流r ⁿ中被减去(即被对消)，以提供N_R个修改后的码元向量流rⁿ⁺¹，其中一些分量从解码后的数据流中被去除了。修改后的码元向量流rⁿ⁺¹被提供给下一接收机处理级，如图10B示出。每个干扰对消器1070因此提供包括除了对消的干扰分量以外所有的N_R个修改后的码元向量流。控制器870还可以用于引导连续对消接收机处理中的各个步骤。

连续对消接收机处理技术在上述的美国专利申请序列号09/854235和09/993087以下一论文中有进一步详述，该论文作者为P.W.Wolniansky等人，题为“V-BLAST：An Architecture for Achieving Very High Data Rates Overthe Rich-Scattering Wireless Channel”，Proc.ISSSE-98，比萨，意大利，在此引入作为参考。

图10B示出当一个独立数据流在每个频率子信道组的每个发射天线上被发送时可以直接使用的接收机结构。在该情况下，每个接收机处理级1050可以用于恢复发送数据流的一个并提供对应恢复的数据流的解码后数据流。

对于一些其他的发射处理方案，可以在多个发射天线上、频率子信道上和/或时间间隔上发送数据流以提供相应的空间、频率和/或时间分集。对于这些方案，接收机处理开始时导出每个频率子信道的每个发射天线的接收到码元流。多个发射天线、频率子信道和/或时间间隔的调制码元然后可以经组合，如同与发射机单元处实现的多路分解互补的方式。组合的码元流然后经处理以恢复发送的数据流。

为了简便，图10B示出的接收机结构将(接收到或修改后)码元向量流提供给每个接收机处理级1050，且这些流具有由于先前被去除(即对消的)的解码后数据流引起的干扰分量。在图10B内示出的实施例中，每个级移去由于该级解码的数据流引起的干扰分量。在一些其他设计内，接收到的码元向量流可以被提供给所有级，且每级可以实现将干扰分量从所有先前解码后的数据流中对消(这些数据流可以从先前级被提供)。还可以在一级或更多级中跳过干扰对消(例如如果数据流的SNR很高)。可以对图10B内示出的接收机结构进行各种修改，且在本发明的范围内。

图10A和图10B表示一接收机单元的两个实施例，该接收机单元能处理数据传输、确定传输信道的特征(例如处理后SNR)并将CSI报告回发射机单元。还可以考虑基于在此表示的技术的其他设计和其他接收机处理技术，且在本发明的范围内。

信道状态信息(CSI)

CSI用于为每个独立数据流选择合适的数据速率以及编码和调制方案，CSI可以包括任何类型指示通信链路特征的信息。CSI可以被归类为“全CSI”或“部分CSI”。各种类型的信息可以作为全或部分CSI被提供，且以下描述一些示例。

在一实施例中，部分CSI包括SNR，这可以作为信号功率对噪声和干扰功率之比而导出。SNR一般经估计，并为用于数据传输的每个传输信道提供(例如每个发射数据流)，虽然可以为多个传输信道提供总SNR。SNR估计可以经量化为带有特定数量比特的值。在一实施例中，SNR估计例如利用一查询表被映射为SNR索引。

在另一实施例中，部分CSI包括信号功率、噪声功率和干扰功率。这三项可以被导出并为每个传输信道或用于数据传输的传输信道的每个集合提供。

在另一实施例中，部分CSI包括信噪比以及可观察到的干扰项的干扰功率列表。该信息可以被导出并为每个传输信道或每个用于数据传输的传输信道集合而提供。

在另一实施例中，部分CSI包括矩阵形式的信号分量(例如所有发射-接收天线对的N_R×N_T复数项)以及矩阵形式的噪声加干扰项(例如N_R×N_T复数项)。发射机单元然后可以为合适的发射-接收天线对合适地组合信号分量以及噪声和干扰分量以导出用于数据传输的每个传输信道的质量(例如每个发送数据流的处理后SNR，如在接收机单元处接收到的)。

在另一实施例中，部分CSI包括每个发射数据流的数据速率指示符。用于数据传输的传输信道质量可以在开始时被确定(例如基于为传输信道估计的SNR)然后可以为每个传输信道或每个传输信道组标识对应确定的信道质量的数据速率(例如基于查询表)。标识的数据速率指示了可以在传输信道上为需要的性能水平发送的最大数据速率。数据速率可以被映射到并用数据速率指示符(DRI)表示，这可以被有效地编码。例如，如果每个发射天线的发射机单元支持(多达)七个可能数据速率，则可以使用3比特值表示DRI，其中例如零可以指示为零的数据速率(即不使用发射天线)，1到7可以用于指示七种不同的数据速率。在一般实现中，信道质量测量(例如SNR估计)基于例如查询表被直接映射到DRI。

在另一实施例中，部分CSI包括在发射机单元处为每个数据流使用的速率。在该实施例中，该速率可以标识用于该数据流的特定编码和调制方案，以获得期望的性能水平。

在另一实施例中，部分CSI包括用于传输信道的特定质量测量的不同指示符。开始时，确定传输信道的SNR或DRI或一些其他质量测量，并作为基准测量值被报告。此后，链路质量监视继续，且确定在最后报告的测量和当前测量之差。该差异然后可以被量化成一个或多个比特，且量化的差异被映射成并用不同的指示符标识，然后报告该指示符。该差异指示符可以指示最后报告的测量递增或递减一特定步长大小(或维持最后报告的测量)。例如，差异指示符可以包括(1)特定传输信道观察到的SNR递增或递减了一特定步长大小，或(2)数据速率应被调整特定量或一些其他改变。基准测量可以被周期性地发送，以保证差异指示符内的误差和/或这些指示符内的错误接收不累积。

全CSI包括在整个系统带宽上(即每个频率子信道)在N_R×N_T信道响应矩阵H(k)内每个发射-接收天线对间的传播路径的充分特征(例如复数增益)。

在一实施例中，全CSI包括本征模式加上任何指示或等价于SNR的其他信息。例如，SNR相关信息可以是每本征模式的数据速率指示、每本征模式使用的编码和调制方案指示、每本征模式的信号和干扰功率、每本征模式信噪比等。上述的部分CSI的信息还可以作为SNR相关信息提供。

在另一实施例中，全CSI包括矩阵A＝H ^H H。该矩阵A足以确定本征模式和信道的本征值，且可以是信道的更有效表示(例如，可以需要更少的比特以发送该表示的全CSI)。

还可以为所有全CSI数据类型使用不同的更新技术。例如，当信道改变了一些量等时，可以周期性地发送全CSI特征的不同更新。

还可以使用其他形式的全或部分CSI且在本发明的范围内。一般，全或部分CSI数据包括任何形式的充分信息，用于调整在发射机单元处的处理，使得为发送数据流获得期望性能水平。

导出和报告CSI

CSI可以基于发射机单元发送并在接收机单元处接收的信号而被导出。在一个实施例中，CSI是基于发射信号中包括的导频被导出。或者或附加地，CSI基于包括在发送信号内的数据被导出。

在另一实施例中，CSI包括在从接收机单元到发射机单元的反向链路上发送的一个或多个信号。在一些系统中，可以在下行链路和上行链路上存在相关性程度(例如对于时分双工(TDD)系统，其中上行链路和下行链路以时分多路复用方式共享相同的系统带宽)。在这些系统中，可以基于上行链路质量估计下行链路质量(以一定必须的准确度)，这可以基于从接收机单元发送的信号(例如导频)经估计。在上行链路上发送的导频信号然后可以表示发射机单元可以估计在接收机单元处观察到的CSI的方式。在TDD系统中，发射机单元可以导出信道响应矩阵H(k)(例如基于上行链路上发送的导频)，考虑发射和接收阵列副本间的差异并接收在接收机单元处的噪声方差估计。阵列副本增量(arraymanifold delta)可以由周期性的校准过程解决，该过程可能涉及接收机单元和发射机单元间的反馈。

信号质量可以在接收机单元处基于各种技术被估计。一些这种技术在以下专利中描述，这些被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考：

●美国专利号5799005，题为“System and Method for DeterminingReceived Pilot Power and Path Loss in a CDMA CommunicationSystem”，提交于1998年8月25日；

●美国专利号5903554，题为“Method and Apparatus for MeasuringLink Quality in a Spread Spectrum Communication System”，提交于1999年5月11日；

●美国专利号5056109和5265119，均题为“Method and Apparatus forControlling Transmission Power in a CDMA Cellular MobileTelephone System”，分别提交于1991年10月8日以及1993年11月23日；以及

●美国专利号6097972，题为“Method and Apparatus for ProcessingPower Control Signals in CDMA Mobile Telephone System”，提交于2000年8月1日；

CSI可以使用各种CSI传输方案被报告回发射机单元。例如，CSI可以全、或差分地或以其组合被发送。在一实施例中，周期性地报告全或部分CSI，且基于先前发送的CSI发送差分的更新。作为全CSI的示例，更新可以是对报告的本征模式的纠正(基于差错信号)。本征值一般没有本征模式改变快，因此它们可以以较低的速率被更新。在另一实施例中，CSI只在有改变时被发送(例如如果改变超过特定阀值)，这可能会降低反馈信道的有效速率。作为部分CSI的示例，可以在当其改变时(例如差分地)发送回SNR。对于OFDM系统，频域内的相关可以被用来减少要被反馈的CSI量。作为使用部分CSI的OFDM系统的示例，如果对应N_M个频率子信道的特定空间子信道的SNR类似，则可以报告该条件为真的SNR和第一和最后频率子信道。还可以使用其他减少为CSI反馈回的数据量的压缩和反馈信道差错恢复技术，且在本发明的范围内。

在美国专利申请序列号08/963386内描述了CSI和各种CSI报告机制的各种信息类型，题为“Method and Apparatus for High Rate Packet DataTransmission”，提交于1997年11月3，被转让给本发明的受让人，相关文献还有“TIE/EIA/IS-856cdma2000 High Rate Packet Data Air InterfaceSpecification”，在此引入作为参考。

为了清楚，描述了下行链路和上行链路上尤其描述了资源分配的各种方面和实施例。在此描述的各种技术可以用于“特设(ad hoc)”或对等网络，且这在本发明的范围内。

在此描述的MIMO-OFDM系统还可以被设计成实现CDMA、TDMA、FDMA和其他多址技术的任何标准和设计。CDMA标准包括IS-95、cdma2000以及W-CDMA标准，TDMA标准包括全球移动通信系统(GSM)标准。这些标准在领域内是已知的，在此引入作为参考。

基站和终端的元件的实现可以采用：一个或多个数字信号处理器(DSP)、应用专用集成电路(ASIC)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备以及其他用于实现上述功能的电子单元或其组合。在此描述的一些功能和处理还可以用处理器上执行的软件实现。

本发明的一些方面还可以用软件和硬件的组合实现。例如，用于下行链路和/或上行链路数据传输的终端调度处理可以基于处理器上执行的程序代码而实现(如图8的调度器834)。

在此包括的标题用于参考并帮助定位一些部分。这些标题不用于限制在此描述的概念，且这些概念在整个规范内的其它部分内也可以有应用。

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (63)

1.一方法，用于在无线通信系统内为多个终端在多个频率子信道组上进行数据传输调度，其特征在于包括：

在多个频率子信道组上形成用于可能数据传输的至少一个终端集合，其中每个集合包括一个或多个终端，并对应要被评估的假设；

评估每个假设的性能；

基于评估的性能为每个频率子信道组选择一个假设；以及

对每个选定的假设内的一个或多个终端进行调度以在对应的频率子信道组上进行数据传输。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于为下行链路数据传输进行多个终端的调度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，评估每个假设的性能的步骤还包括：

为每个假设形成一个或多个子假设，其中每个子假设对应多个发射天线到假设内一个或多个终端的特定分配，且其中每个子假设的性能经评估，并且为每个频率子信道组选择一个假设的步骤还包括基于评估的子假设性能为每个频率子信道选择一个子假设。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于对一个或多个终端进行调度的步骤还包括：

将多个发射天线分配给每个假设内的一个或多个终端，且其中部分地基于用于假设的天线分配而评估每个假设的性能。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于为每个假设的分配包括：

在所有未经分配的发射天线中识别带有最佳度量的发射天线和终端对；

将对内的发射天线分配给对内的终端；以及

将分配的发射天线和终端从假设中去除。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于多个发射天线基于每个终端的优先级被分配给每个假设内的一个或多个终端。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于每个假设内的最高优先级终端被分配一与最高吞吐量相关的发射天线，且假设内的最低优先级终端被分配一与最低吞吐量相关的发射天线。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于：评估每个假设的性能的步骤还包括：

为假设内的多个终端形成信道响应矩阵，且其中假设的性能基于信道响应矩阵而被评估。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：评估每个假设的性能的步骤还包括：

导出用于为该假设内的多个终端生成多个波束的操控向量矩阵。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：评估每个假设的性能的步骤还包括：

导出用于调整该假设内的每个终端的发射功率的比例缩放矩阵。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于多个终端被调度以进行上行链路数据传输。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：评估每个假设的性能的步骤还包括：为每个假设形成一个或多个子假设，其中每个子假设对应假设内的一个或多个终端的特性排序，且其中每个子假设的性能被评估，并且，为每个频率子信道组选择一个假设的步骤还包括基于评估的子假设性能为每个频率子信道组选择一个子假设。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：为每个假设形成一个或多个子假设的步骤包括基于假设内的每个终端的优先级为每个假设形成一个终端排序。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于每个子假设通过以下评估：

处理假设从子假设内的一个或多个终端发射来的信号以提供经处理的信号；以及

为处理后的信号估计信噪比SNR。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于处理后信号的SNR取决于被假设发送的信号被处理的特定顺序，且其中按照正在被评估的子假设的终端排序而经确定的特定顺序来处理被假设发送的信号。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于：为每个假设形成一个或多个子假设的步骤包括：为每个假设形成一个子假设，且其中子假设的终端排序是基于处理后的信号的SNR而确定的。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于：为每个假设形成一个或多个子假设的步骤包括：为每个假设形成一个子假设，且其中来自假设内的最低优先级终端的发送信号首先被处理，来自最高优先级终端的发送信号被最后处理。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于每个假设的性能基于连续对消接收机处理而被评估。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于连续对消接收机处理实现多次迭代以恢复假设从每个假设内的一个或多个终端发送来的多个信号，其中对于每个要被恢复的假设发送信号进行一次迭代。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述的每次迭代包括：

根据特定均衡方案处理多个输入信号以提供多个处理后的信号；

检测与在迭代内正在恢复的假设发送的信号对应的处理后信号以提供解码后的数据流；以及

基于输入信号选择性地导出多个修改后信号并基本移去由解码后的数据流产生的干扰分量，以及

其中第一次迭代的输入信号是从正在被评估的假设内的一个或多个终端接收到的信号，且每次相继迭代的输入信号是来自先前迭代的修改后信号。

21.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个假设部分地基于假设内每个终端的信道状态信息CSI而经评估。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于信道状态信息包括信号对噪声加干扰比SNR。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于用于一频率子信道组的由要被评估的一个或多个终端组成的每一个集合与用于该频率子信道组的终端集合内的所述一个或多个终端所获得的相应SNR矩阵相关。

24.如权利要求21所述的方法，其特征在于信道状态信息包括用于数据传输的每个发射-接收天线对的信道增益。

25.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对一个或多个终端进行调度的步骤还包括：

为每个经调度的终端发送的每个数据流确定数据速率，且其中多个数据流以确定的数据速率被发送。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：对一个或多个终端进行调度的步骤还包括：

确定要发送的每个数据流使用的编码和调制方案，且其中基于在传输前确定的编码和调制方案处理多个数据流。

27.如权利要求1所述的方法，其特征在于多个终端被调度在多个空间子信道上进行数据传输。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于每个选定的假设包括多个SIMO终端，且其中每个SIMO终端被分配以一个空间子信道。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于每个选定的假设包括被分配以所有空间子信道的单个MIMO终端。

30.如权利要求27所述的方法，其特征在于每个选定的假设包括SIMO和MIMO终端的组合，其中每个SIMO终端被分配以一个空间子信道，且每个MIMO终端被分配以两个或更多空间子信道。

31.如权利要求1所述的方法，其特征在于至少一个集合包括多个MISO终端，每个终端有单个天线以接收下行链路数据传输。

32.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个多个终端的集合包括带有类似链路裕量的终端。

33.如权利要求1所述的方法，其特征在于对每个假设进行评估包括：

为假设计算性能度量。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于性能度量是用于特定频率子信道组的假设内的一个或多个终端可获得的总吞吐量的函数。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于假设内的每个终端的吞吐量是基于终端所获得的用于特定频率子信道组的信号对噪声加干扰比SNR而经确定。

36.如权利要求34所述的方法，其特征在于每个终端的吞吐量是基于终端所获得的用于特定频率子信道组中多个频率子信道中的每一个的信号对噪声加干扰比SNR而经确定。

37.如权利要求33所述的方法，其特征在于对于每个频率子信道组，选择带有最佳性能度量的假设用于调度。

38.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对一个或多个终端进行调度的步骤还包括：

优先化多个要被调度进行数据传输的终端。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于：优先化多个要被调度进行数据传输的终端的步骤包括：

选择被考虑为每个频率子信道组进行调度的N个最高优先级终端组，其中N等于或大于1。

40.如权利要求38所述的方法，其特征在于：优先化多个要被调度进行数据传输的终端的步骤包括：

为要被考虑进行调度的每个终端维持一个或多个度量，且其中基于为终端维持的一个或多个度量确定每个终端的优先级。

41.如权利要求40所述的方法，其特征在于为每个终端维持的一个度量涉及终端获得的平均吞吐量。

42.如权利要求38所述的方法，其特征在于每个终端的优先级基于为终端维护并与服务质量QoS相关的一个或多个因子而经确定。

43.一种在利用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统中用于为多个终端在多个频率子信道组上进行下行链路数据传输调度的方法，其特征在于包括：

形成至少一个终端集合，以用于多个频率子信道组中每一个的可能数据传输，其中每个集合包括一个或多个终端，并对应要被评估的假设

为每个假设形成一个或多个子假设，其中每个子假设对应多个发射天线到假设内一个或多个终端的特定分配；

评估每个子假设的性能；

基于评估的性能为每个频率子信道组选择一个子假设；以及

对每个选定的子假设内的一个或多个终端进行调度以在对应的频率子信道组进行下行链路数据传输。

44.如权利要求43所述的方法，其特征在于为每个子假设评估包括：

基于特定的天线分配确定子假设内的一个或多个终端的总吞吐量；以及

其中对于每个频率子信道组，选择带有最高吞吐量的子假设。

45.如权利要求43所述的方法，其特征在于：形成至少一个终端集合的步骤包括：基于优先级来选择该终端集合内的一个或多个终端。

46.一种在使用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统内用于对多个终端在多个频率子信道组上的下行链路数据传输进行调度的方法，其特征在于包括：

形成至少一个终端集合，用于多个频率子信道组中每一个的可能数据传输，其中每个集合包括多个终端，并对应要被评估的假设；

为每个假设内的多个终端形成信道响应矩阵；

基于信道响应矩阵评估每个假设的性能；

基于评估的性能为每个频率子信道组选择一个假设；

调度每个选定假设内的一个或多个终端进行在对应的频率子信道组上的下行链路数据传输。

47.一种在利用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统中用于调度多个终端在多个频率子信道组上的上行链路数据传输的方法，其特征在于包括：

在多个频率子信道组上形成用于可能数据传输的至少一个终端集合，其中每个集合包括一个或多个终端，并对应于要被评估的假设；

形成每个假设的一个或多个子假设，其中每个子假设对应于假设内一个或多个终端的特定顺序；

评估每个子假设的性能；

基于评估的性能为每个频率子信道组选择一个子假设；以及

调度每个选定子假设内的一个或多个终端以进行对应频率子信道组上的上行链路数据传输。

48.如权利要求47所述的方法，其特征在于用于每个频率子信道组的选定子假设内的一个或多个经调度的终端发送来的信号被按照所述子假设的排序所确定的特定顺序来处理。

49.如权利要求47所述的方法，其特征在于每个子假设的评估包括：

处理假设从子假设内的每个终端发射的每个信号以提供相应的经处理的信号；

为每个处理后的信号确定信号对噪声和干扰比SNR。

50.如权利要求49所述的方法，其特征在于：形成每个假设的一个或多个子假设的步骤包括：选择子假设内的排序以获得假设的最佳性能，所述性能由一个或多个性能度量确定。

51.一种用在通信耦合到数字信号处理设备DSPD的存储器中的方法，所述DSPD能解释数字信号，所述方法包括：

在无线通信系统内接收指示多个终端的信道估计的信道状态信息CSI；

形成至少一个终端集合，用于多个频率子信道组的每个的可能数据传输，其中每个集合包括一个或多个终端，并对应要被评估的假设；

部分地基于假设内的一个或多个终端的信道状态信息评估每个假设的性能；

基于评估的性能为每个频率子信道组选择一个假设；以及

对每个选定的假设内的一个或多个终端进行调度以在对应的频率子信道组上进行数据传输。

52.一种使用在利用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统内的调度器，其特征在于包括：

装置，用于在通信系统内接收指示多个终端的信道估计的信道状态信息CSI；

装置，用于在多个频率子信道组上形成用于可能数据传输的至少一个终端集合，其中每个集合包括一个或多个终端，并对应要被评估的假设；

装置，用于部分地基于假设内的一个或多个终端的信道状态信息评估每个假设的性能；

装置，用于基于评估的性能为每个频率子信道组选择一个假设；以及

装置，用于对每个选定的假设内的一个或多个终端进行调度以在对应的频率子信道组上进行数据传输。

53.如权利要求52所述的调度器，其特征在于：用于评估每个假设的性能的装置还包括：装置，用于为每个假设形成一个或多个子假设，其中每个子假设对应于多个发射天线到一个或多个假设内进行下行链路数据传输的终端的特定分配，其中每个子假设内的性能经评估，且

用于为每个频率子信道组选择一个假设的装置还包括：基于评估的子假设性能为每个频率子信道组选择一个子假设。

54.如权利要求52所述的调度器，其特征在于：用于评估每个假设的性能的装置还包括：装置，用于为每个假设形成一个或多个子假设，其中每个子假设对应于用于处理来自假设内的一个或多个终端的上行链路数据传输的特定顺序，其中评估每个子假设的性能，且

用于为每个频率子信道组选择一个假设的装置还包括：基于评估的子假设性能为每个频率子信道组选择一个子假设。

55.如权利要求52所述的调度器，其特征在于：用于对一个或多个终端进行调度的装置还包括：

装置，用于优先化被调度进行数据传输的多个终端。

56.一种使用在利用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统内的基站，其特征在于包括：

调度器，用于接收在通信系统内指示多个终端的信道估计的信道状态信息CSI，选择在多个频率子信道组上的用于数据传输的一个或多个终端集合，并将对应频带内的多个空间子信道分配给每个选定集合内的一个或多个终端；

发射数据处理器，用于接收并处理数据以提供多个数据流用于传输到一个或多个经调度的终端，其中数据基于一个或多个经调度的终端的信道状态信息被处理；

至少一个调制器，用于处理多个数据流以提供多个已调信号；以及

多个天线，用于接收并发送到一个或多个经调度的终端的多个已调信号。

57.如权利要求56所述的基站，其特征在于所述调度器进一步用于为每个数据流选择数据速率。

58.如权利要求56所述的基站，其特征在于所述调度器进一步用于选择用于每个数据流的编码和调制方案，且其中发射数据处理器进一步用于基于为数据流选择的编码和调制方案处理每个数据流的数据。

59.如权利要求56所述的基站，其特征在于还包括：

至少一个解调器，用于处理通过多个天线接收到的多个信号以提供多个接收到的信号；以及

接收数据处理器，用于处理多个接收到的信号以导出通信系统内多个终端的信道状态信息。

60.一种使用在利用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统内的发射机装置，其特征在于包括：

装置，用于接收指示在通信系统内的多个终端的信道估计的信道状态信息CSI；

装置，用于选择在多个频率子信道组上的用于数据传输的一个或多个终端集合；

装置，用于将对应的频率子信道组内的多个空间子信道分配给每个选定集合内的一个或多个终端；

装置，用于处理数据以提供传输到一个或多个经调度的终端的多个数据流，其中数据基于一个或多个经调度的终端的信道状态信息经处理；

装置，用于处理多个数据流以提供多个已调信号；以及

装置，用于将多个已调信号发送到一个或多个经调度终端。

61.多输入多输出MIMO通信系统内的终端，其特征在于包括：

多个天线，每个天线用于接收多个发送的信号并提供相应的接收到信号；

多个前端单元，每个前端单元用于处理相应的接收到信号以提供对应的采样流，并为多个采样流导出信道状态信息CSI；

接收处理器，用于处理来自多个前端单元的多个采样流，以提供一个或多个解码后数据流；以及

发射数据处理器，用于处理传输的信道状态信息；以及

其中终端是包括在一集合内的一个或多个终端，所述集合经调度对于特定时间间隔通过多个的频率子信道组的一个或多个进行数据传输。

62.如权利要求61所述的终端，其特征在于包括：

至少一个解调器，用于处理多个采样流，以提供分配给终端进行下行链路传输的一个或多个频率子信道的一个或多个空间子信道的一个或多个接收到的码元流。

63.一利用正交频分复用OFDM的多输入多输出MIMO通信系统，其特征在于包括：

调度器，用于接收指示通信系统内多个终端的信道估计的信道状态信息CSI，选择在多个频率子信道组上的用于数据传输的一个或多个终端集合，并将对应的频率子信道组内的多个空间子信道分配给每个选定集合内的一个或多个终端；

基站，用于处理一个或多个终端的传输，所述终端在多个频率子信道组的多个空间子信道上经调度进行数据传输；以及

多个终端，当由调度器进行数据传输调度时，每个终端用于通过分配给终端的一个或多个频率子信道组的一个或多个空间子信道与基站通信。

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