多用户预编码的制作方法

1.本公开总体上涉及无线通信领域。更具体地，本公开涉及用于多用户多天线发射机的预编码。

背景技术：

2.用于多用户多天线发射机的预编码通常使用线性预编码(例如，共轭波束成形-cb、迫零-zf-波束成形或最小均方误差-mmse-波束成形)来实现。线性预编码的问题是其性能通常会随着用户之间相关性的增加而恶化。
3.非线性预编码可以应用于多用户多天线发射机以解决用户之间的相关性。非线性预编码的问题是它需要高于线性预编码的复杂度。非线性预编码复杂度可以例如随着用户之间相关性的增加而增加。
4.因此，需要用于多用户多天线发射机的预编码的备选方法。优选地，这种备选方法适用于具有用户之间高相关性的情形(例如，提供良好的性能)。同样优选地，这种备选方法没有非线性预编码复杂。

技术实现要素：

5.应当强调的是，当在本说明书中使用术语“包括”(可替换为“包含”)时用来指所阐述的特征、要件、步骤或组成部分的存在，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、要件、步骤、组成部分或它们的组合。如本文使用的，单数形式“一”，“一个”和“所述”意在还包括复数形式，除非上下文明确地给出相反的指示。
6.一般地，当在本文中提到布置时，应将其理解为实物产品；例如装置。物理产品可以包括一个或多个部分，例如一个或多个控制器、一个或多个处理器等形式的控制电路。
7.一些实施例的目的在于解决或减轻、缓解或消除上述或其他缺点中的至少一些。
8.根据第一方面，这是通过多用户多天线发射机的预编码方法实现的，该多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应的信号。
9.该方法包括：(针对多个用户中的每对用户)确定该对用户的空间相关值；以及基于空间相关值将多个用户分类为第一组和第二组。
10.该方法还包括：通过应用线性预编码来生成用于向第一组的用户发送的相应信号；以及通过应用非线性预编码来生成用于向第二组的用户发送的相应信号。
11.在一些实施例中，确定一对用户的空间相关值包括：计算与该对的用户相关联的信道估计之间的归一化标量积。
12.在一些实施例中，线性预编码包括共轭波束成形方法、迫零方法和最小均方误差方法之一。
13.在一些实施例中，非线性预编码包括tomlinson-harashima预编码方法和向量预编码方法之一。
14.在一些实施例中，该方法还包括：确定针对第一组的第一功率分配系数和针对第
二组的第二功率分配系数。然后，生成用于向第一组的用户发送的相应信号包括通过第一功率分配系数进行缩放，并且生成用于向第二组的用户发送的相应信号包括通过第二功率分配系数进行缩放。
15.在一些实施例中，该方法还包括：将用于向第一组的用户发送的相应信号与用于向第二组的用户发送的相应信号组合以提供组合的信号；以及发所述组合的信号。
16.在一些实施例中，将多个用户分类为第一组和第二组包括：当包括特定用户的所有对具有低于第一相关阈值的空间相关值时，将该特定用户分类为第一组。
17.在一些实施例中，将多个用户分类为第一组和第二组包括：当包括特定用户的至少一对具有等于或高于第一相关阈值的空间相关值时，将特定用户分类为第二组。
18.在一些实施例中，第一相关阈值基于以下中的至少一个：多个用户的数量、以及与多个用户相关的用户特定信噪比。在一些实施例中，用户特定信噪比可以基于多个用户的数量、发射机处的总功率、用户的大尺度衰落度量、以及用户的接收机处的噪声功率。
19.在一些实施例中，该方法还包括：(当一对或多对用户具有等于或高于第二相关阈值的空间相关值时)丢弃该一对或多对中的至少一对中包括的至少一个用户。
20.第二方面是一种包括非暂时性计算机可读介质在内的计算机程序产品，该非暂时性计算机可读介质上具有包括程序指令在内的计算机程序。计算机程序可被加载到数据处理单元中，并且被配置为当数据处理单元运行计算机程序时使得执行根据第一方面的方法。
21.第三方面是一种用于多用户多天线发射机的预编码装置，该多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应信号。该装置包括控制电路。
22.控制电路被配置为使得：(针对多个用户中的每对用户)确定该对用户的空间相关值；基于空间相关值将多个用户分类为第一组和第二组；通过应用线性预编码来生成用于向第一组的用户发送的相应信号；以及通过应用非线性预编码来生成用于向第二组的用户发送的相应信号。
23.第四方面是一种多用户多天线发射机，该多用户多天线发射机包括第三方面的预编码装置。
24.第五方面是一种，该包括第四方面的多用户多天线发射机和/或第三方面的预编码装置。
25.在一些实施例中，上述任一方面可以另外具有与上文针对任一其他方面所述的多种特征中的任一特征相同或相对应的特征。
26.一些实施例的优点是提供了用于多用户多天线发射机的预编码的备选方法。
27.一些实施例的另一优点是提供了适用于具有用户之间高相关性的情形的用于多用户多天线发射机的预编码的方法。例如，预编码性能可以优于线性预编码，同时复杂度低于非线性预编码。
附图说明
28.根据以下参考附图做出的对实施例的详细描述，其他目的、特征和优点将显而易见。附图不一定按比例绘制，而是侧重于说明示例实施例。
29.图1是示出了根据一些实施例的示例方法步骤的流程图；
30.图2是示出了根据一些实施例的示例装置的示意性框图；
31.图3是示出了根据一些实施例的示例装置的示意性框图；
32.图4是示出了根据一些实施例的示例线性预编码的示意性框图；
33.图5是示出了根据一些实施例的示例非线性预编码的示意性框图；
34.图6是示出了根据一些实施例的示例计算机可读介质的示意图；以及
35.图7是示出了根据一些实施例的示例阈值的图。
具体实施方式
36.如上文已经提到的，应当强调的是，当在本说明书中使用术语“包括”(可替换为“包含”)时用来指所阐述的特征、要件、步骤或组成部分的存在，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、要件、步骤、组成部分或它们的组合。如本文使用的，单数形式“一”，“一个”和“所述”意在还包括复数形式，除非上下文明确地给出相反的指示。
37.以下将参考附图更全面地描述和举例说明本公开的实施例。然而，本文公开的方案可以按许多不同的形式来实现，并且不应当被理解为限于本文阐述的实施例。
38.如上所述，当用户之间的相关性突出时，用于多用户多天线发射机的线性预编码可能并不总是提供可接受的性能，而用于多用户多天线发射机的非线性预编码可能具有不可接受的高复杂度。
39.通常在本文中使用时，术语“性能”可以指任何一个或多个合适的性能度量。例如，性能可以指以下中的一个或多个：容量、总吞吐量、每用户吞吐量、误码率(ber)、误块率(bler)、频谱效率等。
40.同样通常在本文中使用时，术语“复杂度”可以指任何一个或多个合适的复杂度度量。例如，复杂度可以指以下中的一个或多个：计算复杂度(例如，操作的数量等)、硬件使用(例如，时间、功率、能量、处理能力等)、时延等。
41.在下文中，将描述实施例，其中当用户之间的相关性突出时，提供用于多用户多天线发射机的预编码的备选方法以获得可接受的性能和复杂度。
42.各种实施例可能特别适合于在大规模mimo(多输入多输出)系统中使用。
43.图1示出了根据一些实施例的示例方法100。该示例方法是多用户多天线发射机的预编码方法，该多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应的信号。例如，多用户多天线发射机可以被包括在中。
44.该方法开始于步骤110，其中针对多个用户中的每对用户确定空间相关值。一对用户的空间相关值通常被确定为该对的用户之间的成对空间相关系数。
45.一对用户的空间相关值可以通过计算与该对的用户相关联的信道估计之间的归一化标量积来确定。例如，如果信道矩阵h＝[h1，...，hk]
t
(其中k表示多个用户中的用户的数量)在发射机处是已知的或在发射机处进行估计(例如，基于信道状态信息-csi)，则空间相关值可以经由样本协方差矩阵a＝hh
t
来确定。包括用户i和用户j的对的空间相关值ρ
ij
可以通过计算来确定，其中a
ij
是矩阵a(信道估计hi和hj之间的标量积/点/内积)的元素ij，并且除以||hi||||hj||提供归一化，使得ρ
ij
在范围[0，1]内。
[0046]
在一些实施例中，该方法然后可以包括：在继续生成用于向多个用户中的用户发
送的相应信号之前，减少多个用户。与常规方法相比，减少多个可以例如改进总速率和/或能量效率。换句话说，可以用更少的发射功率获得特定性能(例如，ber)。也可以改进能量效率。
[0047]
例如，us 2018/0352523a1描述了大规模mimo中的活动用户选择，其中，基于信道相关性选择终端退出服务。这种方法可以用于减少多个用户，从而减少活动用户之间的相关性。然而，在一些情形中，通过应用us 2018/0352523a1的方法实现的相关性减少可能不足以实现可接受的复杂度和/或性能。
[0048]
减少多个用户可以例如通过将空间相关值与阈值ρh(在本文中也被称为第二相关阈值)比较来实现，并且当一对或多对用户具有等于或高于阈值ρh的空间相关值时，丢弃该一对或多对中的至少一对中包括的至少一个用户。
[0049]
在现有技术的方法中，已使用固定且预定的阈值ρh，或已通过模拟到了阈值ρh。然而，还存在用于确定合适阈值ρh的备选方法，如本文将描述的。
[0050]
因此，与使用us 2018/0352523a1的方法相比，选择丢弃哪些用户可能更适当；从而提供更突出的相关性减少(具有更高的性能和/或更低的复杂度)。
[0051]
此外，通过使用如本文的一些实施例中所提出的阈值(例如，作为上限)，与需要执行针对最佳阈值的搜索的us 2018/0352523a1的方法相比，可以减少复杂度负担。
[0052]
此外，在us 2018/0352523a1的方法中，单个阈值用于cb和zf二者，而本公开的一些实施例提出了用于cb、zf和thp的阈值可以不同(参见例如图7)。
[0053]
通常，阈值ρh可以基于多个用户的数量k(即，多个用户的基数)来确定，并且还可以基于与多个用户相关的用户特定信噪比(snr)。用户特定信噪比可以例如基于多个用户的数量(k)、发射机处的总功率(p
tot
)、用户的大规模衰落度量(对于用户i为||hi||)、以及用户的接收机处的噪声功率(n0)；例如，其中
[0054]
假设k个用户中有两个相关用户，当所有用户正交时功率分配均衡所有用户的snr，并且相关用户与发射机的距离相同，则阈值ρh可以如下例示确定。
[0055]
当所有用户正交时均衡所有用户的snr的功率分配可以通过针对每个用户i分配以下功率来实现：
[0056][0057]
当所有用户具有相同的大尺度衰落系数时，这转化为相等(均匀)的功率分配。
[0058]
对于共轭波束成形(cb)，阈值ρh可以被确定为
[0059][0060]
其中，通过求解以下二次方程而得到：
[0061][0062]
其中
[0063][0064]
以及
[0065][0066]
在一些实施例中，对于共轭波束成形(cb)，阈值ρh可以被确定为
[0067][0068]
对于迫零(zf)波束成形，阈值ρh可以被确定为
[0069][0070]
在一些实施例中，对于迫零(zf)波束成形，阈值ρh可以被确定为
[0071][0072]
其中，对于tomlinson-harashima预编码(thp)，阈值ρh可以被确定为
[0073][0074]
其中，p
tot
是总分配功率，并且n0是用户的接收机处的噪声功率。
[0075]
假设k个用户中有两个相关用户，并且最大最小功率分配控制，则针对共轭波束成形的阈值
[0076][0077]
可以通过使用二分法针对|ρ|2求解r
du
＝r
cb，max-min
(这是可能的，因为r
cb
是|ρ|2的严格递减函数)来确定，其中，r
du
先前被定义且r
cb，max-min
＝k log2(1+z)，，并且z如下得到：
[0078][0079][0080]
在一些实施例中，假设相关用户与发射机的距离相同，则针对共轭波束成形的阈值
[0081][0082]
可以通过使用二分法针对|ρ|2求解r
du
＝r
cb，max-min
，其中且并且x2是x4(2ζ|ρ|2)+x2(n0k-p
tot
ζ|ρ|2)-p
tot
n0＝0的正根。
[0083]
假设k个用户中有两个相关用户，并且最大最小功率分配控制，则对于迫零波束成形，阈值ρh可以被确定为
[0084][0085]
其中
[0086]
在一些实施例中，假设相关用户与发射机的距离相同，则对于迫零波束成形，阈值ρh可以被确定为
[0087][0088]
其中ζ是大尺度衰落系数，p
tot
是总分配功率，并且n0是用户的接收机处的噪声功率。
[0089]
假设k个用户中有两个相关用户，并且最大最小功率分配控制，则对于tomlinson-harashima预编码(thp)，阈值ρh可以被确定为
[0090][0091]
在一些实施例中，假设相关用户与发射机的距离相同，则对于tomlinson-harashima预编码(thp)，阈值ρh可以被确定为
[0092][0093]
图7示出了当仅存在两个相关用户并且所有k＝6个用户具有相同的大尺度衰落时随信噪比变化的示例阈值。上图示出了针对等功率控制(当所有用户正交时均衡所有用户的snr的功率分配)的阈值，并且下图示出了针对最大最小功率控制的阈值。
[0094]
对于k个用户中有多于两个相关用户，上述阈值可以用作阈值ρh的界限。备选地或附加地，2/π可以用作阈值ρh的界限，这是由于这是在视距(los)场景中角间隔为1/m的两个用户之间的空间相关性，其中m是发射机的天线阵列中的天线元件的数量。在一些实施例中，阈值可以被选择为以下这两个界限的最小值；上述阈值和2/π。
[0095]
选择应该丢弃哪些用户可以基于函数或其表示用户i与多个用户中的其他用户之间的累积相关性；可能除以
用户i的大尺度衰落。
[0096]
通常，函数值f(
·
)仅需要针对用于丢弃的潜在用户来确定。例如，未包括在具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的任何对中的用户通常不是用于丢弃的潜在用户。
[0097]
根据一个示例，确定用户的集合，包括两个或更多个用户，这些用户包括在具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的至少一对中。该集合中的每个用户与累积相关值相关联，该累积相关值被定义为包括该用户的对的空间相关值之和(即，对于用户f，或并且该集合中的具有最高累积相关值的一个或多个用户被丢弃。
[0098]
该集合可以例如包括具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的至少一对中包括的所有用户，或仅包括具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的至少一对中包括的一些用户(例如，具有最高函数值f(
·
)的用户或具有最高空间相关值的一对或多对的用户)。
[0099]
根据一个示例，在具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的对的用户中具有最高函数值f(
·
)的用户被丢弃。
[0100]
根据一个示例，在具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的对中具有最高空间相关值的对的用户中具有最高函数值f(
·
)的用户被丢弃。
[0101]
在一些实施例中，以迭代方式一次丢弃一个用户，并且针对每次迭代更新阈值ρh。可选步骤120、130、140和150示出了用于减少多个用户的这种方法。
[0102]
在可选步骤120中，确定阈值ρh。如上所述，阈值ρh可以基于多个用户的数量k(即，多个用户的基数)来确定，并且还可以基于与多个用户相关的用户特定信噪比(snr)。
[0103]
在可选步骤130中，确定一对或多对用户是否具有等于或高于阈值ρh的空间相关值，即是否存在任何ρ
ij
≥ρh。
[0104]
当不存在等于或高于阈值ρh的空间相关值时，即当所有ρ
ij
＜ρh(步骤130中的n-路径)时，不减少多个用户，并且该方法直接进行到步骤160以生成用于向多个用户发送的相应信号。
[0105]
当存在具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的至少一对用户时，即当存在至少一个ρ
ij
≥ρh(步骤130中的y-路径)时，用户在可选步骤140中被丢弃。通过丢弃用户，提供了减少的多个用户。
[0106]
如上所述，针对用户i，可以基于函数f(i)选择应该丢弃哪个用户。例如，在具有等于或高于阈值ρh的空间相关值的对中具有最高空间相关值的对的用户中具有最高函数值f(
·
)的用户可以被丢弃。
[0107]
在可选步骤150中，更新阈值ρh。通常，阈值ρh基于减少的多个用户的数量(即，减少的多个用户的基数)来更新，并还可以基于与减少的多个用户相关的用户特定信噪比(snr)。例如，可以使用与在步骤120中用于确定阈值ρh相同的公式来更新阈值ρh(但是——由于减少的多个用户——使用另一更低的基数k和可能的与减少的多个用户相关的更改的用户特定snr)。
[0108]
然后，该方法返回可选步骤130，其中，确定减少的多个用户中的一对或多对用户是否具有等于或高于更新后的阈值ρh的空间相关值。
[0109]
当不再存在等于或高于更新后的阈值ρh的任何空间相关值(步骤130中的n-路径)
时，不进一步减少该减少的多个用户，并且该方法进行到步骤160以生成用于向减少的多个用户发送的相应信号。
[0110]
当仍然存在具有等于或高于更新后的阈值ρh的空间相关值的至少一对用户(步骤130中的y-路径)时，通过丢弃另一用户来进一步减少该减少的多个用户。
[0111]
因此，重复可选步骤140和150，直到没有一个空间相关值等于或高于更新后的阈值ρh。
[0112]
在每次减少多个用户之后更新阈值ρh、使用函数f(i)来选择要丢弃的用户、和/或使用上面详述的阈值计算来确定和更新ρh提供了比us 2018/0352523a1的方法更准确的用户丢弃。
[0113]
以下包括丢弃方法(丢弃算法)的两个示例：分别用于共轭波束成形(cb)和迫零(zf)波束成形。对于最大最小功率控制，可以使用并且对于等功率控制(当所有用户正交时均衡所有用户的snr的功率分配)，可以使用对于最小均方误差(mmse)波束成形，可以使用相同的算法，其中max[ρ
zf
，ρ
cb
]作为ρ
mmse
的下限。
[0114]
算法具有任意数量相关用户的通过cb的针对k个用户的信道的丢弃算法
[0115]
输入：h，k，
[0116][0117]
算法具有任意数量相关用户的通过zf的针对k个用户的信道的丢弃算法
[0118]
输入：h，k，
[0119][0120]
无论是否已经减少多个用户，示例方法100进行到步骤160，其中生成用于向(可能减少的)多个用户发送的相应信号。生成相应信号包括应用线性预编码(例如，共轭波束成形方法、迫零方法或最小均方误差方法)和/或非线性预编码(例如，tomlinson-harashima预编码方法、或向量预编码方法)。一旦被生成，相应信号就可以被发送给(可能减少的)多个用户，如可选步骤170所示。
[0121]
在步骤160中，基于在步骤110中确定的空间相关值ρ
ij
将(可能减少的)多个用户分类为第一组和第二组。取决于分类标准，在一些场景中，第一组和第二组之一可以是空的。
[0122]
通常，第一组可以包括与(可能减少的)多个用户中的其他用户没有相关性或具有非常有限的相关性的用户，而第二组可以包括与(可能减少的)多个用户中的至少一个其他用户具有相对高相关性的用户。
[0123]
然后，通过应用线性预编码来生成用于向第一组的用户发送的相应信号，以及通过应用非线性预编码来生成用于向第二组的用户发送的相应信号。
[0124]
该方法可以在提供与通过针对所有用户使用非线性预编码可实现的性能相等或至少相似或相当的性能(例如，ber)的同时，提供比针对所有用户使用非线性预编码更低的复杂度(例如，与针对所有用户使用线性预编码的复杂度相当的复杂度)。换句话说，与针对所有用户使用线性预编码相比，该方法可以降低特定性能(例如，ber)所需的发射功率，同时与针对所有用户使用非线性预编码相比降低了针对特定性能(例如，ber)的计算复杂度。与针对所有用户使用非线性预编码相比，该方法可以具有更少的时延；特别是当针对非线性预编码器使用thp时，因为非线性预编码器(参见图5)的反馈环路仅针对用户的子集而不是所有用户运行。
[0125]
在可选子步骤161中，确定阈值ρ
l
(在本文中也被称为第一相关阈值)。阈值ρ
l
可以基于(可能减少的)多个用户的数量k来确定，并且还可以基于与(可能减少的)多个用户相关的用户特定信噪比(snr)。
[0126]
通常，阈值ρ
l
小于或等于上面详述的阈值ρh。
[0127]
例如，当迫零方法用于线性预编码并且tomlinson-harashima预编码方法用于非线性预编码时，阈值可以被设置为和
[0128]
在可选子步骤162中，确定(剩余的)一对或多对用户是否具有等于或高于阈值ρ
l
的空间相关值，即是否存在任何ρ
ij
≥ρ
l
。
[0129]
当不存在等于或高于阈值ρ
l
的空间相关值时，即当所有ρ
ij
＜ρ
l
(步骤162中的n-路径)时，该方法直接进行到可选子步骤169，其中基于线性预编码来生成用于向(可能减少的)多个用户发送的相应信号。
[0130]
当存在等于或高于阈值ρ
l
的空间相关值的至少一对用户时，即当存在至少一个ρ
ij
≥ρ
l
(步骤162中的y-路径)时，该方法进行到子步骤163，其中基于空间相关值ρ
ij
将用户分类为第一组(first group)和第二组。
[0131]
例如，当包括特定用户的所有对具有低于阈值ρ
l
的空间相关值时，该特定用户可以被分类为第一组，并且当包括该特定用户的至少一对具有等于或高于阈值ρ
l
的空间相关值时，该特定用户可以被分类为第二组。
[0132]
然后，通过应用线性预编码来生成用于向第一组的用户发送的相应信号，如子步骤164所示，以及通过应用非线性预编码来生成用于向第二组的用户发送的相应信号，如子步骤166所示。
[0133]
根据一些实施例，当所有用户正交时均衡所有用户的snr的功率分配可以应用于所有用户(不管他们是在第一组中还是在第二组中)。根据一些实施例，应用于用户的功率分配是基于它们是在第一组中还是在第二组中。后者通过在可选子步骤165中针对第一组用户示出的功率分配缩放以及在可选子步骤167中针对第二组用户示出的功率分配缩放来示出。
[0134]
因此，可以针对第一组确定第一功率分配系数β
uncor
，并且可以针对第二组确定第二功率分配系数β
cor
。生成用于向第一组的用户发送的相应信号可以包括通过第一功率分配系数进行缩放，如可选子步骤165所示，并且生成用于向第二组的用户发送的相应信号包括通过第二功率分配系数进行缩放，如可选子步骤167所示。
[0135]
第一功率分配系数和第二功率分配系数可以相等或可以具有不同的值。应用不同值的功率分配系数的可能目的可以是最大化用户之间的公平性(例如，针对所有用户保证同样好的服务)、最大化吞吐量、最大化调和平均等。
[0136]
通过针对第一组和第二组的用户分别分配p
uncor
和p
cor
，第一功率分配系数β
cor
和第二功率分配系数β
uncor
可以经由下式确定
[0137][0138][0139]
其中，表示范数-2，p
tot
是总分配功率，p
uncor
＝p
tot-p
cor
。
[0140]
例如，当迫零方法用于线性预编码，并且tomlinson-harashima预编码方法用于非线性预编码时，考虑到最大最小功率控制，其中
是缩放到单位范数的u＝hh(hhh)-1
的向量，并且w是通过对所有用户的信道矩阵使用lq分解得到的m
×ncor
矩阵，如将结合图5举例说明。
[0141]
当共轭波束成形方法用于与最大最小功率控制相关的线性预编码时，β
cor
和β
uncor
可以经由二分法确定。
[0142]
无论应用哪种功率分配方法，用于向第一组的用户发送的相应信号和用于向第二组的用户发送的相应信号可以在发送之前进行组合，如可选子步骤168所示。
[0143]
如前所述，非线性预编码可以包括例如tomlinson-harashima预编码方法或向量预编码方法。
[0144]
通常，在向量预编码中，以如下方式在线性预编码之前向要发送的信号添加扰动向量p∈ck×1：导致发射机处的减少的发射功率，同时产生相同的ber性能。应用了与在线性预编码中相同的功率分配diag(d)和预编码矩阵u(cb、zf、或mmse)，并且输出乘以标量β
vp
，这实现满足功率约束||x||2＝p
tot
，其中x是所发送的信号。
[0145]
在接收机处，每个用户通过将所接收的信号乘以标量的倒数1/β
vp
并乘以被分配给用户的功率的平方根与由用户看到的信道和用户的预编码向量之间的标量积的绝对值的乘积的倒数来补偿标量和线性预编码的影响。然后，用户使用模运算符去除扰动向量的影响并估计所接收的符号。
[0146]
在一些实施例中，当非线性预编码包括用于第二组的向量预编码方法时，通常进行搜索以选择适当大小n
cor
×
1的合适扰动复向量。该搜索可以是对可能的扰动向量的集合的穷举搜索，或者可以限于可能的扰动向量的集合的子集以降低搜索的复杂度。可以基于适用性的概率和/或基于随机选择来选择子集。
[0147]
合适的扰动复向量可以例如是导致针对第二组的发射功率降低的向量。例如，扰动向量可以被认为是——当应用模运算时——最小化第二组的用户之间的相关性的期望值的向量；例如，
[0148][0149]
其中，表示在缩放之前要针对第二组发送的信号，δ是接收机处模运算的除数，并且表示第二组的用户之间的相关性的期望值。
[0150]
要用于第一组和第二组的平方标量(功率分配系数)可以分别被确定为分配给该组的功率除以该组的用户之间的相关性的期望值。针对每个组分配的功率可以基于任何合适的功率分配策略(例如，最大最小功率控制)来确定。图2示意性地示出了根据一些实施例的示例装置210。该示例装置是用于多用户多天线发射机的预编码装置，该多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应的信号。例如，多用户多天线发射机可以被包括在(例如，用于移动通信和/或用于无人机通信的)中。示例装置可以例如被配置为使得执行(例如，执行)示例方法100或图1的一个或多个步骤。
[0151]
示例装置包括控制器(cntr；例如，控制电路或控制模块)200。控制器可以包括用户的列表(lou；例如，保存在控制器的存储电路中)201，或以其它方式与用户的列表201相关联(例如，可连接到或连接到用户的列表201)。用户的列表可以被配置为包括多个用户和/或减少的多个用户。
[0152]
控制器被配置为使得：针对多个用户中的每对用户，确定该对用户的空间相关值(与图1的步骤110相比较)。为此，控制器可以包括相关确定器(c_det；例如，相关确定电路或相关确定模块)202，或以其它方式与相关确定器202相关联(例如，可连接到或连接到相关确定器202)。相关确定器可以被配置为：针对多个用户中的每对用户，确定该对用户的空间相关值。
[0153]
控制器还可以被配置为使得：当一对或多对用户具有等于或高于阈值ρh的空间相关值时，丢弃该一对或多对中的至少一对中包括的至少一个用户(与图1的步骤120、130、140和150相比较)。
[0154]
控制器可以被配置为使得：基于多个用户的数量来确定阈值ρh(与图1的步骤120相比较)。为此，控制器可以包括阈值确定器(th_det；例如，阈值确定电路或阈值确定模块)203，或以其它方式与阈值确定器203相关联(例如，可连接到或连接到阈值确定器203)。阈值确定器可以被配置为基于多个用户的数量以及可能基于如前面提到的其他因素来确定阈值ρh。
[0155]
控制器可以被配置为使得：确定一对或多对用户是否具有等于或高于阈值ρh的空间相关值；以及(当一对或多对用户具有等于或高于阈值ρh的空间相关值时)丢弃该一对或多对中的至少一对中包括的一个用户以提供减少的多个用户(与图1的步骤130和140相比较)。为此，控制器可以包括丢弃器(dc；例如，丢弃电路或丢弃模块)204，或以其他方式与丢弃器204相关联(例如，可连接到或连接到丢弃器204)。丢弃器可以被配置为：确定一对或多对用户是否具有等于或高于阈值ρh的空间相关值；以及当一对或多对用户具有等于或高于阈值ρh的空间相关值时，丢弃该一对或多对中的至少一对中包括的一个用户以提供减少的多个用户。
[0156]
控制器可以被配置为使得：(当一对或多对用户具有等于或高于阈值ρh的空间相关值时)基于减少的多个用户的数量来更新阈值ρh(与图1的步骤150相比较)。例如，阈值确定器203可以被配置为：基于减少的多个用户的数量以及可能基于如前面提到的其他因素来更新阈值ρh。
[0157]
控制器可以被配置为使得：重复进行丢弃和更新，直到不存在等于或高于更新后的阈值ρh的空间相关值。
[0158]
控制器被配置为使得：通过应用预编码来生成用于向(可能减少的)多个用户发送的相应信号(与图1的步骤160、164、166和169相比较)。为此，控制器可以包括预编码器(pc；例如，预编码电路或预编码模块)220，或以其他方式与预编码器220相关联(例如，可连接到或连接到预编码器220)。预编码器可以被配置为：通过应用预编码来生成用于向(可能减少的)多个用户发送的相应信号。
[0159]
为了生成用于发送的相应信号，控制器被配置为使得：基于空间相关值将多个用户分类为第一组和第二组(与图1的步骤161、162和163相比较)。为此，控制器可以包括分类器(sort；例如，分类电路或分类模块)205，或以其他方式与分类器205相关联(例如，可连接到或连接到分类器205)。分类器可以被配置为：可能与阈值确定器203合作，基于空间相关值将多个用户分类为第一组和第二组，该阈值确定器203还可以被配置为确定阈值ρ
l
(与图1的步骤161相比较)。
[0160]
为了生成用于发送的相应信号，控制器被配置为使得：通过应用线性预编码来生
成用于向第一组的用户发送的相应信号(与图1的步骤164相比较)；以及通过应用非线性预编码来生成用于向第二组的用户发送的相应信号(与图1的步骤166相比较)。为此，预编码器可以包括线性预编码器(lin)221和非线性预编码器(nlin)222。
[0161]
为了生成用于发送的相应信号，控制器可以被配置为使得：确定针对第一组的第一功率分配系数和针对第二组的第二功率分配系数；通过第一功率分配系数进行缩放以生成用于向第一组的用户发送的相应信号(与图1的步骤165相比较)；以及通过第二功率分配系数进行缩放以生成用于向第二组的用户发送的相应信号(与图1步骤167相比较)。为此，控制器可以包括功率分配器(pal；例如，功率分配电路或功率分配模块)223，或以其他方式与功率分配器223相关联(例如，可连接到或连接到功率分配器223)。功率分配器可以被配置为确定第一功率分配系数和第二功率分配系数，和/或可以被配置为通过第一功率分配系数和第二功率分配系数进行缩放以用于生成相应信号。
[0162]
为了生成用于发送的相应信号，控制器可以被配置为使得：将用于向第一组的用户发送的相应信号与用于向第二组的用户发送的相应信号组合以提供组合的信号(与图1的步骤168相比较)。为此，控制器可以包括组合器(comb；例如，组合电路或组合模块)224，或以其他方式与组合器224相关联(例如，可连接到或连接到组合器224)。组合器可以被配置为：将用于向第一组和第二组的用户发送的相应信号组合以提供组合的信号。
[0163]
控制器还可以被配置为使得：向(可能减少的)多个用户发送相应信号(与图1的步骤170相比较)。为此，控制器可以包括发送器(tx；例如，发送电路或发送模块)230，或以其他方式与发送器230相关联(例如，可连接到或连接到发送器230)。发送器可以被配置为：向(可能减少的)多个用户发送相应信号。
[0164]
图3示意性地示出了根据一些实施例的示例装置300。该示例装置是用于多用户多天线发射机的预编码装置，该多用户多天线发射机被配置为向多个用户发送相应信号。例如，多用户多天线发射机可以被包括在(例如，用于移动通信和/或用于无人机通信的)中。示例装置可以例如被配置为使得执行(例如，执行)示例方法100或图1的一个或多个步骤。
[0165]
示例装置300包括相关确定器(c_det)301、阈值确定器(th_det)303、丢弃器(dc)304、线性预编码器(lin)321、非线性预编码器(nlin)322、功率分配器(pal)323和组合器(comb)324(与图2的对应功能相比较)。
[0166]
基于信道知识，相关确定器301针对多个用户中的每对用户确定该对用户的空间相关值，并且阈值确定器303基于多个用户的数量以及可能基于前面提到的其他因素来确定阈值ρ
l
和ρh。
[0167]
当一对或多对用户具有等于或高于阈值ρh的空间相关值时，丢弃器304丢弃一个或多个用户，并且阈值确定器303根据需要更新阈值ρh，直到不存在等于或高于更新后的阈值ρh的空间相关值。
[0168]
分类器305基于空间相关值(例如，与阈值ρ
l
进行比较)将多个用户分类为第一组和第二组，线性预编码器321对第一组的用户应用线性预编码，并且非线性预编码器322对第二组的用户应用非线性预编码。
[0169]
功率分配器323通过第一功率分配系数对第一组的用户的信号进行缩放，并通过第二功率分配系数对第二组的用户的信号进行缩放，并且组合器324将用于向第一组和第
二组的用户发送的相应信号组合以提供用于发送的组合的信号。
[0170]
图4经由示出针对k个用户的线性预编码的示例通用模型来示意性地示出了根据一些实施例的示例线性预编码器。
[0171]
输入包括预期的不相关、零均值和单位方差符号s∈ck×1，其由功能块401中的对角矩阵diag(p)和功能块402中的预编码矩阵u∈cm×k进行预编码以生成x＝udiag(p)s。输出向量x∈cm×1通过信道h进行发送。
[0172]
向量(其中di∈r
+
，i＝1，...，k)用于通过约束∑
idi
＝p
tot
调整针对每个用户的功率。具有单位范数列向量的矩阵u用于补偿信道效应。通常，p基于功率分配策略(等功率分配、均衡功率分配、最大化公平性、最大化吞吐量或最大化调和平均)来选择，并且u通过对预编码矩阵进行缩放以具有单位范数列向量u来得到。对于cb，缩放可以实现为hh，对于zf，缩放可以实现为hh(hhh)-1
。为了具有等功率分配的mmse，对于mmse，缩放可以实现为hh(θik+hhh)-1
，其中，上标h表示hermetian、或共轭、转置，并且θ＝kn0/p
tot
。
[0173]
图5经由示出针对k个用户的非线性thp的示例通用模型来示意性地示出了根据一些实施例的示例非线性预编码器。
[0174]
thp使用信道的lq分解(h＝lq，其中l是大小为k
×
m的下三角矩阵，而q是m
×
m酉矩阵qqh＝qhq＝im)和模运算符来去除多用户干扰。
[0175]
输入包括符号s，其在功能块501中进行编码以提供如下：其中[.]
δ
是具有除数δ的模运算符，并且b
ij
是下三角矩阵b的元素i，j。矩阵b可以通过将矩阵l缩放为b＝lg而得到，其中g是使b的对角元素等于1的对角矩阵。功能块502的输出是向量其通过使用由w＝qhg给出的滤波器矩阵w对进行预编码来生成。
[0176]
然后，如504所示地通过标量β调整以满足发射机的功率约束||x||2＝p
tot
。输出向量x通过信道进行发送。
[0177]
输入符号s可以通过实现的功能块503经受的反馈的减法(如505所示)。
[0178]
描述的实施例及其等同替代可以通过软件或硬件或者其结合来实现。实施例可以由通用电路来执行。通用电路的示例包括数字信号处理器(dsp)、中央处理单元(cpu)、协同处理器单元、现场可编程门阵列(fpga)和其他可编程硬件。备选地或附加地，实施例可以由诸如专用集成电路(asic)的专用电路来执行。通用电路和/或专用电路可以例如与诸如无线通信设备或网络节点(例如，)之类的装置相关联或被包括在该装置中。
[0179]
实施例可以存在于电子装置(例如，无线通信设备或网络节点)内，该电子装置包括根据本文描述的任何实施例的布置、电路和/或逻辑。备选地或附加地，电子装置(例如，无线通信设备或网络节点)可以被配置为执行根据本文描述的任何实施例的方法。
[0180]
根据一些实施例，计算机程序产品包括计算机可读介质，例如通用串行总线(usb)存储器、插入式卡、嵌入式驱动器或只读存储器(rom)。图6示出了紧凑盘(cd)rom 600形式的示例计算机可读介质。计算机可读介质存储包括程序指令的计算机程序。计算机程序可被加载到数据处理器(proc；例如，数据处理电路或数据处理单元)620，该数据处理器620可以例如被包括在无线通信设备或网络节点610中。当被加载到数据处理器中时，计算机程序
可以存储在与数据处理器相关联或被包括在数据处理器中的存储器(mem)630中。根据一些实施例，计算机程序当被加载到数据处理器中并由数据处理器运行时，可以使得执行根据例如图1所示的方法或本文以其他方式描述的方法的方法步骤。
[0181]
通常，除非明确给出和/或从上下文中暗示不同的含义，否则本文中使用的所有术语将根据其在相关技术领域中的普通含义来解释。
[0182]
已经在本文中参考了各种实施例。然而，本领域技术人员将会认识到，对描述的实施例的多种变化仍然会落入权利要求的范围。
[0183]
例如，本文描述的方法实施例通过以特定顺序执行的步骤公开了示例方法。然而，应当认识到，在不偏离权利要求的范围的情况下，这些事件顺序可以以另一顺序发生。此外，尽管某些方法步骤已经被描述为顺序执行，但它们可以并行执行。因此，除非必须明确地将一个步骤描述为在另一个步骤之后或之前和/或隐含地一个步骤必须在另一个步骤之后或之前，否则本文所公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
[0184]
通过相同的方式，应当注意的是，在实施例的描述中，将功能块划分为特定单元绝不意味着倾向于是限制性的。相反，这些划分仅是示例。本文描述为一个单元的功能块可以划分为两个或更多个单元。而且，本文描述为两个或更多个单元的功能块可以合并成更少的(例如，单个)单元。
[0185]
在合适的情况下，本文公开的任何实施例的任何特征可以应用于任何其他实施例。同样地，任何实施例的任何优点可以适用于任何其他实施例，反之亦然。
[0186]
因此，需要理解的是，所描述的实施例的细节只是所提出的用于说明目的的示例，并且旨在在其中包括落入权利要求的范围内的所有变化。

技术特征：

1.一种多用户多天线发射机的预编码方法，所述多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应信号，所述方法包括：针对所述多个用户中的每对用户，确定(110)该对用户的空间相关值；基于所述空间相关值将所述多个用户分类(163)为第一组和第二组；通过应用(164)线性预编码来生成(160)用于向所述第一组的用户发送的相应信号；以及通过应用(166)非线性预编码来生成(160)用于向所述第二组的用户发送的相应信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一对用户的空间相关值包括：计算与该对的用户相关联的信道估计之间的归一化标量积。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述线性预编码包括共轭波束成形方法、迫零方法和最小均方误差方法之一。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述非线性预编码包括tomlinson-harashima预编码方法和向量预编码方法之一。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：确定针对所述第一组的第一功率分配系数和针对所述第二组的第二功率分配系数，其中，生成用于向所述第一组的用户发送的相应信号包括通过所述第一功率分配系数进行缩放(165)，并且生成用于向所述第二组的用户发送的相应信号包括通过所述第二功率分配系数进行缩放(167)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：将用于向所述第一组的用户发送的相应信号与用于向所述第二组的用户发送的相应信号组合(168)以提供组合的信号；以及发送(170)所述组合的信号。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，将所述多个用户分类为所述第一组和所述第二组包括：当包括特定用户的所有对具有低于第一相关阈值的空间相关值时，将所述特定用户分类为所述第一组。8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述多个用户分类为所述第一组和所述第二组包括：当包括所述特定用户的至少一对具有等于或高于所述第一相关阈值的空间相关值时，将所述特定用户分类为所述第二组。9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法，其中，所述第一相关阈值基于以下中的至少一个：所述多个用户的数量、以及与所述多个用户相关的用户特定信噪比。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括：当一对或多对用户具有等于或高于第二相关阈值的空间相关值时，丢弃(140)所述一对或多对中的至少一对中包括的至少一个用户。11.一种包括非暂时性计算机可读介质(600)在内的计算机程序产品，所述非暂时性计算机可读介质(600)上具有包括程序指令在内的计算机程序，所述计算机程序能够被加载到数据处理单元中并且被配置为当所述数据处理单元运行所述计算机程序时使得执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。12.一种用于多用户多天线发射机的预编码装置，所述多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应信号，所述装置包括控制电路(200)，所述控制电路(200)被配置为使得：
针对所述多个用户中的每对用户，确定该对用户的空间相关值；基于所述空间相关值将所述多个用户分类为第一组和第二组；通过应用线性预编码来生成用于向所述第一组的用户发送的相应信号；以及通过应用非线性预编码来生成用于向所述第二组的用户发送的相应信号。13.根据权利要求12所述的装置，其中，确定一对用户的空间相关值包括：计算与该对的用户相关联的信道估计之间的归一化标量积。14.根据权利要求12至13中任一项所述的装置，其中，所述线性预编码包括共轭波束成形方法、迫零方法和最小均方误差方法之一。15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其中，所述非线性预编码包括tomlinson-harashima预编码方法和向量预编码方法之一。16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其中，所述控制电路还被配置为使得：确定针对所述第一组的第一功率分配系数和针对所述第二组的第二功率分配系数，并且其中，生成用于向所述第一组的用户发送的相应信号包括通过所述第一功率分配系数进行缩放，并且生成用于向所述第二组的用户发送的相应信号包括通过所述第二功率分配系数进行缩放。17.根据权利要求12至16中任一项所述的装置，其中，所述控制电路还被配置为使得：将用于向所述第一组的用户发送的相应信号与用于向所述第二组的用户发送的相应信号组合以提供组合的信号；以及发送所述组合的信号。18.根据权利要求12至17中任一项所述的装置，其中，将所述多个用户分类为所述第一组和所述第二组包括：当包括特定用户的所有对具有低于第一相关阈值的空间相关值时，将所述特定用户分类为所述第一组。19.根据权利要求18所述的装置，其中，将所述多个用户分类为所述第一组和所述第二组包括：当包括所述特定用户的至少一对具有等于或高于所述第一相关阈值的空间相关值时，将所述特定用户分类为所述第二组。20.根据权利要求18至19中任一项所述的装置，其中，所述第一相关阈值基于以下中的至少一个：所述多个用户的数量、以及与所述多个用户相关的用户特定信噪比。21.根据权利要求12至20中任一项所述的装置，其中，所述控制电路还被配置为使得：当一对或多对用户具有等于或高于第二相关阈值的空间相关值时，丢弃所述一对或多对中的至少一对中包括的至少一个用户。22.一种多用户多天线发射机，包括根据权利要求12至21中任一项所述的预编码装置。23.一种，包括根据权利要求22所述的多用户多天线发射机和/或根据权利要求12至21中任一项所述的预编码装置。

技术总结

公开了一种多用户多天线发射机的预编码方法，该多用户多天线发射机被配置用于向多个用户发送相应的信号。该方法包括：(针对多个用户中的每对用户)确定该对用户的空间相关值；基于空间相关值将多个用户分类为第一组和第二组；通过应用线性预编码来生成用于向第一组的用户发送的相应信号；以及通过应用非线性预编码来生成用于向第二组的用户发送的相应信号。例如，当包括特定用户的所有对具有低于第一相关阈值的空间相关值时，该特定用户可以被分类为第一组，并且当包括该特定用户的至少一对具有等于或高于第一相关阈值的空间相关值时，该特定用户可以被分类为第二组。还公开了对应的装置、发射机、和计算机程序产品。和计算机程序产品。和计算机程序产品。