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CN102484801B - 用于在多用户-mimo通信网络中确定信道质量指数的方法和装置 - Google Patents

用于在多用户-mimo通信网络中确定信道质量指数的方法和装置 Download PDF

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CN102484801B CN201080017560.8A CN201080017560A CN102484801B CN 102484801 B CN102484801 B CN 102484801B CN 201080017560 A CN201080017560 A CN 201080017560A CN 102484801 B CN102484801 B CN 102484801B
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Abstract

本发明涉及用于在多用户-MIMO通信网络中确定信道质量指数的方法和装置。为了最小化与在支持MU-MIMO的无线通信网络中从移动台向基站发送CQI数据相关联的控制信令开销，基于SU-MIMO？CQI数据、移动台几何数据、以及移动台PMI(预编码矩阵指数)数据估计MU-MIMO操作期间的CQI。更具体地，基站维护并更新将几何数据和得知的干扰预编码器数据的影响与响应于从SU-MIMO操作切换到MU-MIMO操作的CQI值劣化相互关联的知识池。然后，当基站从SU-MIMO操作切换到MU-MIMO操作时，它咨询知识池，对于每个相关移动台预测CQI劣化并从已知的预切换SU-MIMO？CQI反馈数据中减去CQI劣化，以预测对于该移动台的后切换MU-MIMO？CQI。

Description

用于在多用户-MIMO通信网络中确定信道质量指数的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年4月21日提交的美国临时申请号61/171292的优先权，在此通过引用将其全部并入。
技术领域
本发明涉及无线通信系统中的信道质量信息的交换。更具体地，本发明涉及在支持多用户(MU)多输入和多输出(MIMO)或MU-MIMO操作的诸如基于IEEE802.16的网络的通信网络中确定信道质量指数。
背景技术
IEEE802.16是由IEEE(美国电气和电子工程师协会)开发的一系列无线宽带标准，在此通过引用全部并入。IEEE802.16e使用OFDMA(正交频分多址)运载数据。IEEE802.16e支持自适应调制和编码，使得当信道质量状况相对较好时更高效，但是可能使用不那么鲁棒(robust)的编码方案，例如64QAM(正交幅度调制)，以便最大化每单位时间能够发送(transmit)的信道或数据总量。然而，当信道质量状况相对较差时不那么高效，但是可以使用更鲁棒的调制和编码方案，例如，BPSK(二进制相移键控)，以便提高信道质量(但是以更低的数据发送速率为代价)。根据信道状况，可以支持任意数量的不同调制方案。例如，在最好的状况下，可以选择64QAM调制方案，而在最差的状况下，可以选择BPSK调制方案。当信道状况处于两种极端之间时，可以选择在效率和鲁棒性之间具有中间折中的其它中间调制方案，例如16QAM、QPSK等。
为了改善的误差检测和校正性能，IEEE802.16还支持混合自动重传请求(HARQ)。
IEEE802.16的另一特征是MIMO操作。MIMO是网络中的收发机均具有多个发送和/或接收天线以允许能够由发送器在希望的接收器的方向上实现定向波束模式和/或反之亦然、从而改善对于希望的接收器的信号强度而不增加发送器处的功率的特征。MIMO还倾向于减少信道之间的干扰并提高NLOS(非视距)特性。
单用户MIMO或SU-MIMO指的是其中仅有一个发送器和接收器在任意给定通信资源单元上在任意给定时间通信的MIMO的使用。多用户MIMO或MU-MIMO是发送器(如基站)使用MIMO在同一通信资源单元中同时向两个不同接收器发送两个不同信号的技术。更具体地，由于发送器能对发射波束进行波束成形，所以它能将希望对于一个接收器(如移动台)的数据/信号导向该接收器，并将希望对于另一接收器的数据/信号导向该另一接收器。如果两个波束被导向完全不同的方向并且两个接收器离发送器足够远、使得在每个接收器处希望对于该接收器的数据信号实质上比希望对于在通信资源单元上操作的另一接收器的数据/信号强，则两个接收器可以共享同一信道。
众所周知，在OFDM中，基站和移动台之间的各下行通信信道实际上包括可用于网络的总体时间和频谱中的子载波频率的特定子集和时隙(如，在帧内)的特定子集。如上所述，在MU-MIMO中，基站在时隙和频率的同一子集内向两个(或更多个)移动台进行发送。换句话说，在MU-MIMO中，基站在时隙和频率的同一子集上支持两个不同通信信道。这就是为了避免本说明书中的混淆在此使用术语“通信资源单元”指代时隙和频率的给定子集、并且使用术语“通信信道”指代与单个移动台的单个下行链路的原因。
支持MU-MIMO操作的网络经常将以SU-MIMO操作，直到呼叫负载超出特定阈值；然后将呼叫的一些或全部切换到MU-MIMO操作，以便支持更大数量的同时呼叫，尽管这样具有较低的质量。在一些网络中，当从SU-MIMO操作切换到MU-MIMO操作时，通信资源单元可以保持相同的大小(即，每单位时间占用相同数量的子载波频率和时隙)，并且恰好由两个(或更多个)移动台共享。然而，在一些网络中，对于MU-MIMO操作的通信资源单元可以是与SU-MIMO通信资源单元不同的大小(可能更大，每单位时间占用更多的子载波频率和/或时隙)，以便减轻对于共享MU-MIMO通信资源单元的每个移动台的通信质量劣化，但是代价是总体呼叫容量的较小的增加。
在具有自适应调制和编码(AMC)的无线通信网络(例如IEEE802.16)中，一般是基站决定将要使用哪种调制和编码方案。如上所述，这种决定通常基于信道(特别是下行信道)质量的某个测量。由于基站不能直接测量它自己的下行信道的质量，所以移动台例如通过观察下行信道中的导频位、关于接收的数据的比特纠错率等进行自适应以确定下行信道质量，然后在控制信道上将信道质量数据发送回基站。例如，在IEEE802.16中，移动台向基站发送称为CQI(信道质量指数)的参数。存在若干种在IEEE802.16中生成并发送CQI的技术，这些技术包括基于码书的CQI和基于探测的CQI。在基于码书的CQI中，存在有限数量的可能的CQI值，各CQI值对应于信道状况。移动台和基站都具有公开了这些可能的CQI值的含义的码书。移动台将CQI值发送到基站，这需要非常少的带宽，基站将CQI值插入码书中以确定它表示的意思。例如，码书可以揭示为4的CQI值表示基站应该选择具有1/2编码率的16QAM的调制方案，并且揭示其它。
然而，当处于MU-MIMO模式时，每个移动台可能有必要发送大量CQI数据，因为移动台不具有关于它们与之共享通信资源单元的其它移动台的任何信息。
发明内容
为了最小化与在支持MU-MIMO的无线通信网络中从移动台向基站发送CQI数据相关联的控制信令开销，基于SU-MIMOCQI数据、移动台几何数据、以及移动台PMI(预编码矩阵指数)数据估计MU-MIMO操作期间的CQI。更具体地，基站维护并更新将几何数据和得知的干扰预编码器数据的影响与响应于从SU-MIMO操作切换到MU-MIMO操作的CQI值劣化相互关联的知识池。然后，当基站从SU-MIMO操作切换到MU-MIMO操作时，它咨询知识池，对于每个相关移动台预测CQI劣化并从已知的预切换SU-MIMOCQI反馈数据中减去CQI劣化，以预测对于该移动台的后切换MU-MIMOCQI。
这节省了与CQI和PMI反馈相关联的非常大量的开销通信，因为在MU-MIMO中，移动台不知道它在MU-MIMO操作中与之共享通信资源单元的其它移动台的身份。因此，每个移动台将需要发送大量CQI数据，例如相对于不同干扰移动台的最好CQI和最差CQI，以便基站确定MU-MIMO信道中的信道质量。
附图说明
图1是表示实现本发明的示例性蜂窝通信网络的框图。
图2是示例性OFDM发送器架构的逻辑分解的框图。
图3是示例性OFDM接收器架构的逻辑分解的框图。
图4是例示响应于从SU-MIMO到MU-MIMO操作的切换的几何和CQI劣化之间的相互关系的图表。
图5是例示根据本发明一个特定实施方式的基站操作的流程图。
具体实施方式
图1例示了实现本发明的示例性蜂窝通信网络的基本组件。基站控制器(BSC)10控制多个小区12内的无线通信，小区由相应的基站(BS)14进行服务。在一些配置中，每个小区进一步分为多个扇区13或区域(未示出)。通常，各基站14便于使用OFDM与关联于相应的基站14的小区12内的移动和/或无线终端(在下文中，移动台)16通信。移动台16相对于基站14的移动导致信道状况的重大波动。如所例示的，基站14和移动台16均包括多个天线，以提供用于通信的空间分集。在一些配置中，可以设置中继站15来协助基站14和移动台16之间的通信。移动台16可以从任意小区12、扇区13、区域(未示出)、基站14或中继15切换到另一小区12、扇区13、区域(未示出)、基站14或中继15。在一些配置中，基站14彼此通信，并经由回程网络11与另一网络(例如，核心网络或因特网，二者均未示出)通信。在一些配置中，不需要基站控制器10。
在OFDM调制中，用于每个通信资源单元的发送带划分为多个正交载波。各载波根据要发送的数字数据而调制。因为OFDM将发送带划分为多个载波，所以与单载波技术相比，减少了每载波的带宽，并增加了每载波的调制时间。由于多个载波并行发送，所以任意给定载波上的数字数据或符号发送速率低于单载波技术。
OFDM调制利用对要发送的信息进行快速傅里叶逆变换(IFFT)。对于解调，对接收的信号进行快速傅里叶变换(FFT)恢复了发送的信息。在实践中，分别由执行合适算法的数字信号处理提供IFFT和FFT。相应地，OFDM调制的特性化特征是对于发送资源单元内的多个带生成正交载波。调制后的信号是具有相对低的发送速率、能够保留在它们各自的带内的数字信号。各个载波不由数字信号直接调制。相反，通过IFFT算法对载波一起进行调制。
在操作中，OFDM优选地至少用于从基站到移动台的下行传输。每个基站14配备有n个发送天线，每个移动台配备有m个接收天线。应该注意，利用合适的双工器或切换器，各个天线能够用于接收以及发送。
参照图2，将描述逻辑OFDM发送架构。最初，基站控制器10将向基站14发送希望由该基站14直接或借助于中继站15发送到各个移动台16的数据。基站14可以使用与移动台相关联的CQI来调度用于发送的数据、并且选择用于发送调度的数据的合适的调制和编码方案。可以从移动台16直接接收CQI，或者可以在基站14处基于移动台16提供的信息确定CQI。在任一种情况下，对于每个移动台16的CQI是信道幅度(或响应)在OFDM频带上变化的程度的函数。
由数据加扰逻辑块46按照降低与数据相关联的峰均功率比的方式对调度的数据44进行加扰，其中调度的数据44是比特流。由CRC添加逻辑块48确定对于经加扰的数据的循环冗余校验(CRC)并将其附加到经加扰的数据。
由信道编码器逻辑块50执行信道编码，以有效地向数据添加冗余，从而便利移动台16处的恢复和误差校正。再次，对于特定移动台16的信道编码是基于CQI。在一些实现中，信道编码器逻辑块使用已知的Turbo编码技术。然后由速率匹配逻辑块52处理编码后的数据，以补偿与编码相关联的数据扩展。
比特交织器逻辑块54对编码后的数据中的比特系统地(systematically)重新排序，以最小化连续数据比特的损失。由映射逻辑块56根据选择的基带调制将得到的数据比特系统地映射到相应的符号。优选地，使用QAM或QPSK调制。然而，如果信道质量特别差，则也可以使用BSK或其它高鲁棒调制技术。基于对于特定移动台确定的CQI来优选地选择调制度。可以由符号交织器逻辑块58对符号系统地重新排序，以进一步增强发送的信号对由于频率选择性衰落(fade)而导致的周期性数据损失的免疫力。
此时，比特组已经被映射到表示幅度和相位星座中的位置的符号。当期望空间分集时，接着由空时分组码(STC)编码器逻辑块60处理符号分组，空时分组码(STC)编码器逻辑块60按照使发送的信号更加抗干扰并且更容易在移动台16处解码的方式修改符号。STC编码器逻辑块60将处理进入的信号，并提供对应于基站14的发送天线数量的n个输出。控制系统20和/或基带处理器22将提供控制STC编码的映射控制信号。此时，用于n个输出的符号表示要发送的数据，并且能够被移动台16恢复。
假设基站具有两个天线28，即n＝2，然后STC编码器逻辑块输出两个符号流。相应地，STC编码器逻辑块60输出的符号流中的每个被发送到相应的IFFT处理器62，为了易于理解，分离地示出IFFT处理器62。本领域技术人员将意识到，一个或多个处理器可以用于单独地或与这里描述的其它处理器结合来提供这种数字信号处理。IFFT处理器62优选地将对相应的符号操作，以提供其傅里叶逆变换。IFFT处理器62的输出提供时域中的符号。时域符号被分组为与逐个前缀插入逻辑块64相关联的帧。由相应的数字上转换(DUC)和数模(DA)转换电路66将得到的每个信号在数字域中上转换到中频，并转换为模拟信号。得到的(模拟)信号然后以期望的RF频率同时调制、放大、并经由RF电路68和天线28发送(发射)。应该注意，预期的移动台16已知的导频信号分散在子载波中。下面详细讨论的移动台16将使用导频信号进行信道估计。
图3例示了在移动台16处直接从基站14或借助于中继15接收发送的信号的处理。一旦发送的信号到达移动台16处的天线40中的每个，则由相应的RF电路70对各信号进行解调和放大。为了简洁清楚起见，仅详细描述和例示两个接收器等分(receiverhalf)中的一个。模数(A/D)转换器和下转换电路72对模拟信号进行数字化和下转换，以用于数字处理。得到的数字化信号可以由自动增益控制电路(AGC)74使用，以基于接收的信号电平控制RF电路70中的放大器的增益。
最初，数字化信号被提供到同步逻辑块76，同步逻辑块76包括粗同步逻辑块78，粗同步逻辑块78缓存若干OFDM符号，并计算两个连续OFDM符号之间的自相关。得到的对应于相关结果的最大值的时间索引确定细同步搜索窗，细同步逻辑块80使用细同步搜索窗来确定基于头部的精确帧起始位置。细同步逻辑块80的输出便利了通过帧定位逻辑块84的帧采集。合适的帧定位(alignment)很重要，使得随后的FFT处理提供从时域到频域的精确转换。细同步算法是基于接收的由头部运载的导频信号与已知导频数据的本地副本之间的相关性。一旦发生帧定位采集，则由前缀移除逻辑块86移除OFDM符号的前缀，并将得到的采样发送到频率偏移校正逻辑块88，频率偏移校正逻辑块88补偿由发送器和接收器中的不匹配的本机振荡器导致的系统频率偏移。优选地，同步逻辑块76包括频率偏移和时钟估计逻辑块82，频率偏移和时钟估计逻辑块82是基于头部，以帮助估计对于发送的信号的这种影响，并将这些估计提供到校正逻辑块88以正确地处理OFDM符号。
此时，时域中的OFDM符号已经准备好用于使用FFT处理逻辑块90转换到频域。结果是频域符号，其被感测到处理逻辑块92。处理逻辑块92使用分散导频提取逻辑块94提取分散的导频信号，使用信道估计逻辑块96基于提取的导频信号确定信道估计，并使用信道重构逻辑块98提供对于所有子载波的信道响应。为了确定对于每个子载波的信道响应，导频信号实质是在时域和频域中以已知模式分散在遍及OFDM子载波的数据符号中的多个导频信号。
处理逻辑块92将接收的导频符号与在特定时隙处特定子载波中期望的导频符号进行比较，以确定对于发送导频符号的子载波的信道响应。对结果进行插值，以估计对于剩余子载波(不在其内提供导频符号)的大多数(如果不是全部的话)的信道响应。实际和经过插值的信道响应用于估计总体信道响应，总体信道响应包括对于OFDM信道中的子载波的大多数(如果不是全部的话)的信道响应。
频域符号和信道重构估计(源自来自每个接收路径的信道响应)被提供到STC解码器100。STC解码器100对两个接收路径提供STC解码，以恢复发送的符号。信道重构信息向STC解码器100提供足以在处理各个频域符号时去除发送信道的影响的均衡信息。
使用符号解交织器逻辑块102将恢复的符号按顺序放回，符号解交织器逻辑块102对应于发送器的符号交织器逻辑块58。然后使用解映射逻辑块104将解交织符号解调或解映射为相应的比特流。然后使用解交织器逻辑块106对该比特进行解交织，解交织器逻辑块106对应于发送器架构的比特交织器逻辑块54。然后由解速率匹配逻辑块108处理解交织后的比特，并将其呈现给信道解码器逻辑块110，以恢复初始加扰的数据和CRC校验和。相应地，CRC逻辑块112去除CRC校验和，按照传统方式校验加扰的数据，并将其提供到解扰逻辑块114，以用于使用已知的基站解扰码进行解扰，从而恢复原始发送的数据116。
与恢复数据116并行地，确定CQI或至少足以允许基站14创建CQI的信息，并发送到基站14。如上所述，CQI可以是载波干扰比(CR)以及信道响应在OFDM频带中的各子载波上变化的程度的函数。对于此实施方式，将使用对于OFDM频带中的每个子载波的信道增益来发送相对彼此比较的信息以确定信道增益在OFDM频带上变化的程度。尽管多种技术可用于测量变化程度，但一种技术是计算对于用于发送数据的整个OFDM频带上的每个子载波的信道增益的标准差。
图1-3提供了可用于实现本发明的实施方式的通信系统的一个具体示例。应该理解，能够利用具有不同于该具体示例、但是以与这里描述的实施方式的实现兼容的方式操作的架构的通信系统实现本发明的实施方式。
包括IEEE802.16、3GGP长期演进(LTE)和UMB的许多无线电信系统和标准已经采用了或至少支持基于码书的闭环MIMO，如上所述，这种MIMO允许移动单元发送非常小段的CQI数据，基站能够使用码书将该CQI数据转换为关于信道质量的鲁棒信息。
而且如之前提到的，IEEE802.16、LTE和UMB也支持多用户(MU)MIMO。MU-MIMO允许网络通过实质上使用空分多址(SDMA)在两个或更多个移动台之间共享单个OFDM通信资源单元来增加能够同时支持的通信信道的数量。
在基于码书的MU-MIMO中，移动台将它们的CQI和预编码矩阵指数(PMI)值反馈回基站以供基站使用，用于确定使用什么调制和编码方案来与相应的移动台通信等等。
预编码指的是通过对提供到每个发送天线的信号进行合适的加权来用多个发送天线进行波束成形、使得在接收器处最大化信号强度的处理。因此，PMI是移动台发送到基站的、用于告知基站移动台希望基站使用哪种特定预编码方案进行从基站到移动台的下行通信的数据集。然而，应该注意，许多通信网络还允许基站忽略(override)移动台的预编码方案请求并选择它自己的预编码方案，并且告知移动台该预编码方案，使得移动台能够正确地从基站接收数据。在任意情况下，从移动台发送到基站的CQI和PMI都指示信道质量。
在MU-MIMO中，移动台不知道它与之共享OFDM通信资源单元的其它移动台或多个其它移动台的身份。因此，必须发送大量CQI反馈，来为基站提供适当地足够的信息，以便作出关于与这些移动台利用哪些调制和编码方案的知情(wellinformed)决定。例如，该信息可以包括分别用于SU-MIMO和MU-MIMO的多个CQI，例如，SU-CQI、最好MU-CQI、最差MU-CQI，对于用于与其它移动台通信的不同的可能预编码方案，可能包括多个最好MU-CQI和最差MU-CQI。(在下文中，给定移动台与之共享OFDM通信资源单元的其它移动台或多个其它移动台有时将被称作干扰预编码器或多个干扰预编码器。)这种增加的用于发送CQI和PMI控制数据的控制信令开销是不期望的。
根据本发明，并不要求移动台在进入并处于MU-MIMO模式时发送大量CQI反馈数据，而是基站并入知识池电路，该知识池电路维护并更新将移动台几何信息和/或得知的关于干扰预编码器的影响的信息与预期的CQI劣化相互关联的知识池。然后将预期的CQI劣化与处于SU-MIMO操作中时来自移动台的CQI反馈数据相结合，以预测它的MU-MIMOCQI。
更具体地，每个基站维护包括从干扰预编码器信息和用户几何信息到SU-MIMOCQI反馈劣化的映射的知识池。可以根据在SU-MIMO和MU-MIMO操作期间接收的HARQ(混合自动重传请求)统计获得关于干扰预编码器的影响的信息，如下面将更详细描述的。
几何信息可以是指示信道质量的任意可用信息，例如SNR(信噪比)或BER(误比特率)。在Kumar，S.；Monghal，G.；Nin，J.；Ordas，I.；Pedersen，K.I.；Mogensen，P.E，AutonomousInterCellInterferenceAvoidanceunderFractionalLoadforDownlinkLongTermEvolution，VehicularTechnologyConference，2009，VTCSpring2009，IEEE69th，published12June2009(ISSN1550-2252；PrintISBN：978-1-4244-2517-4)中公开的一个实施方式中，该信息是一个移动台接收的期望接收信号功率(PS)与快速衰落时平均的总小区间干扰(PI)和噪声(PN)之和的比值，即：
几何(或G-因子)＝PS/(PI+PN)
图4是示出从SU-MIMO切换到MU-MIMO时几何与CQI劣化之间的示例性相互关系的图表。例如，当几何因子低时(如-20dB)，从SU-MIMO切换到MU-MIMO操作时的平均CQI劣化是3dB。当几何是0的dB时，从SU-MIMO切换到MU-MIMO导致了4.5dB的平均CQI劣化。几何因子为10dB时，切换导致了几乎6dB的平均CQI劣化。因此，可以看出，当系统从SU-MIMO切换到MU-MIMO时，移动台的几何对预期的CQI劣化量具有影响。
可以通过使基站将它从SU-MIMO切换到MU-MIMO操作之后第一OFDM帧中的HARQ统计与从SU-MIMO切换到MU-MIMO操作之前最后一帧的HARQ统计进行比较，来收集不同干扰预编码器对CQI的影响。这两个帧之间的自动重传请求(ARQ)的增加通常与由于干扰预编码器导致的CQI劣化非常相关。
在操作中，每个移动台在SU-MIMO期间将其优选的单用户PMI数据和其CQI数据反馈到基站。当基站决定调度MU-MIMO操作时，它将两个或更多个移动台配对以共享MU-MIMO资源单元，并如知识池映射所指示的调整这两个移动台的CQI。资源单元是OFDM子载波和时隙的特定组合。可能是与用于SU-MIMO相同的单元，或者可以是不同的单元。
更具体地，基站中的电路接收从它的小区中的移动台的每个接收的SU-MIMOCQI并进行存储。该电路还接收由这些移动台中的每个报告的优选单用户PMI并进行存储。最后，移动台还能配置为向基站发送几何信息(例如前面提到的G-因子)，使得基站也接收每个移动台的几何信息并进行存储。例如可以在网络进入时并且在网络进入之后其它合适的时间(例如，在固定间隔处和/或一旦发生特定定义事件时)确定几何信息。
当基站决定发起MU-MIMO操作时，它知道关于它的小区中的所有移动台的PMI和CQI，并且能够使用此信息来确定在MU-MIMO资源单元中结合哪些移动台。此时，对于将要与一个或多个其它移动台置于MU-MIMO模式下的每个移动台，基站处的预测电路能够将该移动台的最近几何信息和从该移动台将与之共享OFDM通信资源单元的其它移动台接收的最近优选PMI插入到知识池中，并将预测的CQI劣化确定为该干扰预编码信息和几何信息的函数。
基站然后取得针对该移动台的最后报告的SU-MIMOCQI值，并从中减去预期的CQI劣化，以得到针对该移动台的预期MU-MIMOCQI。对于共享通信资源单元的每个移动台，将完成此操作。基站中的预编码选择电路然后将基于该预期CQI从CQI码书中选择用于到该移动台的下行传输的调制和编码方案。可选地，预期CQI可应用某些进一步的偏移或校正因子。
在一个实施方式中，能够对于每个移动台单独地维护知识池。另选地，可以在单个知识库中共同维护针对多个移动台的数据，并且能够使用针对多个移动台的知识池信息来预测从SU-MIMO模式切换到MU-MIMO模式时各个移动台的CQI劣化。此外，每个移动台能够维护它自己的知识池或整个网络或其一部分(如BSC)，能够在多个基站/小区或整个网络上收集对于每个移动台的信息。
根据本发明的原理，知识池将干扰预编码器信息和/或几何因子信息与CQI劣化相互关联的特性能够采取多种形式。在一个简单示例中，可以在一个表中维护作为干扰预编码器调制方案的函数的期望的SU-MIMO到MU-MIMO的CQI劣化，可以在另一个表中维护作为几何因子的函数的期望CQI劣化，并且能够将来自表的两个CQI劣化数目简单地相加以获得总体预测CQI劣化值。
在更复杂的实施方式中，可以对将干扰预编码器调制方案和几何因子在影响CQI时彼此的任何相互关系中的因子利用算法。
图5是概念性例示根据本发明一个实施方式的原理的基站操作的图。应该理解，流程图是概念性的，以便例示本发明主要的处理，而并不表示将包括许多其它处理和步骤的基站处理实际操作。此外，流程图中的一些“步骤”表示动作，其连续发生，或者被中断驱动使得它们在特定时间处不发生。实际上，流程图中的总体步骤顺序仅是示例性的。
如步骤501所示，基站连续维护并更新将干扰PMI和几何信息与CQI劣化相关联的知识池。
在步骤503中，基站接收并存储由相应小区内的每个移动台请求的用于SU-MIMO操作的优选PMI。在正常操作状况下，基站实际上连续执行该步骤。
接下来，在步骤505中，基站接收并存储来自相应小区中的每个移动台的CQI。再次，这是可以正常并连续地发生在基站中的操作，其作为正常操作协议的一部分。
接下来，在步骤507中，基站读取从每个移动台接收的几何因子。在正常操作状况下，这也可以由基站连续执行。
接下来，在步骤509中，当基站决定相对于一个或多个OFDM通信资源单元从SU-MIMO模式切换到MU-MIMO模式时，流程将继续直至到步骤511、513、515和517。另一方面，如果基站没有决定切换到MU-MIMO模式，将不执行步骤511-517。相反，基站将简单地继续在正常SU-MIMO模式下操作，在图中，这简单地表示为返回第一步骤501的流程分支。
当呼叫负载低于预定阈值时，基站通常将在SU-MIMO模式下操作，以便在每个信道中提供最高质量接收。然而，如果负载超过特定阈值(例如，可用信道数量)，则它将切换到MU-MIMO模式，以便服务增加的呼叫负载，尽管这样很可能具有更低的信道质量。在此示例中，我们将假设在MU-MIMO模式下，仅有两个移动台在MU-MIMO中共享OFDM通信资源单元。
因此，在步骤511中，基站检查要共享给定OFDM通信资源单元的两个移动台的CQI、PMI和几何因子。接下来，在步骤513中，对于这些移动台中的每个，基站咨询知识池，以根据以下的函数来确定预测CQI劣化：(1)该移动台的几何因子和(2)另一移动台的干扰PMI。接下来，在步骤515中，基站从对于该移动台的最后记录的SU-MIMOCQI中减去预测CQI劣化，以确定对于该移动台的新的MU-MIMOCQI。基站然后根据预测MU-MIMOCQI的函数为这些移动台中的每个选择调制方案和编码方案，等等。
最后，在步骤517中，对于共享通信资源单元的每个移动台，基站将切换到MU-MIMO模式之后第一帧中的HARQ信息与对于最近的SU-MIMO帧的HARQ信息进行比较，估计其它移动台的干扰预编码器对这些移动台中的每个的CQI的影响，并相应地更新知识池中的干扰预编码器信息。
将会理解，本发明可以在基站、中继站或网络的其它节点内实现。这里公开的处理可以整体地在网络的单个节点内执行，或者可以分布在多个不同节点(例如一个或多个基站和基站控制器(BSC))中。此外，处理可以由任意数量的电路类型实现，包括但不限于编程通用计算机、数字信号处理器、组合逻辑电路、模拟电路、专用集成电路(ASIC)、固件、硬件、软件和前述中的任意的各种组合。此外，将会理解，这里公开的许多步骤可以由常规上存在于基站或网络的其它节点中的设备执行。仅作为一个示例，这里讨论的各种数据的发送和接收可以使用现有发送器、接收器、数据处理器、天线、以及已经存在于无线网络的各节点中的用于执行网络中的所有其它数据和控制信号通信的其它设备来执行。
本发明不必需要对移动台进行任何修改以根据本发明操作。然而，根据本发明的原理，能够容易地修改其它移动台以进行操作。
如此已经描述了本发明的一些特定实施方式，各种变化、修改和改进对于本领域技术人员来说将是容易发生的。由于本公开而变得明显的这些变化、修改和改进意图是本说明书的一部分，尽管这里没有明确陈述，并且意图在本发明的精神和范围内。相应地，前述描述仅作为示例而非限制。本发明仅由下面的权利要求及其等同物中限定的进行限制。

Claims (18)

1.一种无线通信网络中的基站，用于与多个移动台无线通信，所述基站支持多用户多输入和多输出MU-MIMO通信，包括：
发送器；
接收器；
多个天线；
知识库电路，维护每个移动台的指示信道质量的数据和每个其它移动台的预编码方案与基站和每个移动台之间的信道质量指数CQI对于单用户MIMO操作相对多用户MIMO操作的差异的相互关系的知识库；
确定电路，确定每个移动台对于单用户MIMO操作所选择的预编码方案、对于每个移动台的单用户MIMO的CQI、以及对于每个移动台的指示信道质量的数据，其中所述确定电路还确定一对或更多的移动台，以当所述一对或更多的移动台在MU-MIMO操作中操作时分享第一通信资源单元，所述第一通信资源单元包括正交频分复用OFDM子载波和时隙数据；以及
预测电路，响应于将所述一对移动台的第一移动台从单用户MIMO操作切换到多用户MIMO操作，使用所述知识库基于与共享第一通信资源单元的移动台中的每个对应的预编码方案数据和指示信道质量的数据来预测第一移动台和第二移动台中的每个的CQI劣化。
2.根据权利要求1所述的基站，其中，对于在MU-MIMO操作中共享所述第一通信资源单元的每个移动台，所述预测电路使用知识库来确定由于从单用户MIMO切换到多用户MIMO而导致的以下对CQI的预测的影响：(a)该移动台的指示信道质量的数据和(b)共享所述第一通信资源单元的每个其它移动台的选择的单用户预编码方案的干扰效应。
3.根据权利要求2所述的基站，还包括：
预编码器选择电路，用于根据该移动台的相应预测的CQI劣化和单用户MIMO的CQI的函数选择用于在MU-MIMO操作中共享所述第一通信资源单元的移动台中的每个的下行通信的调制方案。
4.根据权利要求1所述的基站，其中所述基站在下行通信信道中使用正交频分多址。
5.根据权利要求1所述的基站，其中所述知识库电路为每个移动台维护单独的知识库。
6.根据权利要求1所述的基站，其中所述知识库电路为多个移动台维护共同的知识库。
7.根据权利要求1所述的基站，其中对于每个移动台的指示信道质量的数据包括经由天线从移动台接收的几何因子，所述几何因子是一个移动台接收的期望接收信号功率与平均的总小区间干扰和噪声之和的比值。
8.根据权利要求1所述的基站，其中对于每个移动台的指示信道质量的数据在进入所述无线通信网络时获得。
9.根据权利要求1所述的基站，还包括：
用于从与之通信的移动台接收混合自动重传请求HARQ的电路；以及
用于以下的电路：
(a)将对于在单用户MIMO操作下与第一移动台的通信的HARQ统计和对于在与至少一个第二移动台共享通信资源单元的多用户MIMO操作下与第一移动台的通信的HARQ统计进行比较，所述至少一个第二移动台使用特定预编码方案来生成比较数据；以及
(b)使用比较数据来估计至少一个第二移动台的特定预编码方案对第一移动台的CQI的影响，其中知识库中的关于CQI与第一移动台与之共享通信资源单元的至少一个第二移动台的预编码方案的相互关系的数据至少部分地从比较数据产生。
10.根据权利要求1所述的基站，还包括：
用于从与之通信的移动台接收混合自动重传请求HARQ的电路；以及
用于以下的电路：
(a)将对于在单用户MIMO操作下与第一移动台的通信的HARQ统计和对于在进入与至少一个第二移动台共享通信资源单元的多用户MIMO操作之后的第一帧中与第一移动台的通信的HARQ统计进行比较，所述至少一个第二移动台使用特定预编码方案来生成比较数据；以及
(b)使用比较数据来估计至少一个第二移动台的特定预编码方案对第一移动台的CQI的影响，其中知识库中的关于CQI与第一移动台与之共享通信资源单元的至少一个第二移动台的预编码方案的相互关系的数据至少部分地从HARQ统计比较数据产生。
11.一种预测多用户多输入多输出MU-MIMO操作中无线通信网络中的基站和移动台之间的下行信道质量的方法，该方法包括：
维护每个移动台的指示信道质量的数据和至少每个其它移动台的预编码方案与基站和每个移动台之间的信道质量指数CQI对于单用户MIMO操作相对多用户MIMO操作的差异的相互关系的知识库；
确定每个移动台对于多用户MIMO操作所选择的预编码方案、对于每个移动台的单用户MIMO的CQI、以及对于每个移动台的指示信道质量的数据；
确定一对或更多的移动台，以当所述一对或更多的移动台在MU-MIMO操作中操作时分享第一通信资源单元，所述第一通信资源单元包括正交频分复用OFDM子载波和时隙数据；以及
响应于将所述一对移动台的第一移动台从单用户MIMO操作切换到多用户MIMO操作，使用所述知识库基于与共享第一通信资源单元的移动台中的每个对应的预编码方案数据和指示信道质量的数据来预测第一移动台和第二移动台中的每个移动台的CQI劣化；以及
根据预测的CQI劣化和单用户MIMO的CQI的函数选择用于共享所述第一通信资源单元的移动台中的每个的下行通信的调制方案。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，对于在MU-MIMO操作中共享所述第一通信资源单元的每个移动台，映射使用知识库来预测由于从单用户MIMO切换到多用户MIMO而导致的以下对CQI的影响：(a)该移动台的指示信道质量的数据和(b)共享所述第一通信资源单元的每个其它移动台的选择的预编码方案的干扰效应。
13.根据权利要求11所述的方法，其中选择调制方案包括根据相应移动台的单用户MIMO的CQI的另一函数选择调制方案。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将对于在单用户MIMO操作下基站与第一移动台之间的通信的HARQ统计和对于在与至少一个第二移动台共享通信资源单元的多用户MIMO操作下基站与第一移动台之间的通信的HARQ统计进行比较，所述至少一个第二移动台使用特定预编码方案来生成比较数据；以及
使用比较数据来估计至少一个第二移动台的特定预编码器方案对第一移动台的CQI的影响，其中知识库中的关于CQI与第一移动台与之共享通信资源单元的至少一个第二移动台的预编码方案的相互关系的数据至少部分地从比较数据产生。
15.一种估计处于多用户多输入多输出MU-MIMO操作时无线通信网络中的基站和移动台之间的下行信道质量的方法，所述网络在下行通信信道中使用正交频分多址OFDMA调制并支持单用户MIMOSU-MIMO和MU-MIMO通信协议，该方法包括：
维护移动台的指示信道质量的数据和至少第二移动台的预编码方案与基站和每个移动台之间的下行通信信道质量指数CQI对于SU-MIMO操作相对MU-MIMO操作的差异的相互关系的知识库；
确定每个移动台对于多用户MIMO操作所选择的预编码方案、对于每个移动台的单用户MIMO的CQI、以及对于每个移动台的指示信道质量的数据；
确定一对或更多的移动台，以当所述一对或更多的移动台在MU-MIMO操作中操作时分享第一通信资源单元，所述第一通信资源单元包括正交频分复用OFDM子载波和时隙数据；以及
响应于将所述一对移动台的第一移动台从SU-MIMO操作切换到MU-MIMO操作，使用所述知识库基于与共享第一通信资源单元的移动台中的每个对应的预编码方案数据和指示信道质量的数据来预测第一移动台和第二移动台中的每个的CQI劣化。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，对于在处于MU-MIMO操作时共享所述第一通信资源单元的每个移动台，映射使用知识库来预测由于从单用户MIMO切换到多用户MIMO而导致的以下对CQI的影响：(a)该移动台的指示信道质量的数据和(b)共享所述第一通信资源单元的每个其它移动台的选择的预编码方案的干扰效应。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
根据该移动台的预测的CQI劣化和SU-MIMO的CQI的函数，选择用于在处于MU-MIMO操作时共享所述第一通信资源单元的移动台中的每个的所述第一通信资源中的下行通信的调制方案。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括：
将对于在处于单用户MIMO操作时基站与第一移动台之间的通信的HARQ统计和对于在处于与至少一个第二移动台共享通信资源单元的多用户MIMO操作时基站与第一移动台之间的通信的HARQ统计进行比较，所述至少一个第二移动台使用特定预编码方案来生成比较数据；以及
使用比较数据来估计至少一个第二移动台的特定预编码器方案对第一移动台的CQI的影响，其中知识库中的关于CQI与第一移动台与之共享通信资源单元的至少一个第二移动台的预编码方案的相互关系的数据至少部分地从比较数据产生。
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