CN103188024A - 适于提高数据传输信道的信干噪比的方法和网络 - Google Patents

Abstract

提出一种用于提高数据传输信道的SINR的方法，其中移动网元(ms1，ms2)在应用第一方法的情况下通过改变经过信道所传输的信号的第一特性来执行对信道的SINR的第一估计；该移动网元在应用另一方法的情况下通过改变该信号的至少一个另外的信号特性来执行对该信道的SINR的另一估计；该移动网元选择哪种方法产生对该信道的SINR的更高估计；该移动网元把反馈信号传输给至少一个关联的基础网元(bs1，bs2，bs3，bsk1，bsk2)，其中该反馈信号指示产生最高信道SINR的所选的方法；应用所选的方法，所述关联的基础网元改变其传输的信号的相对应的特性，由此提高该信道的SINR。

Description

适于提高数据传输信道的信干噪比的方法和网络

本申请是申请日为2008年3月27日、申请号为200880018889.9(国际申请号为PCT/EP2008/002387)以及发明名称为“适于提高数据传输信道的信干噪比的方法和网络”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

说明了一种用于提高、尤其是用于维持多个移动基础网元之中的数据传输信道的高SINR水平的方法。特别地，所说明的方法和所述网元优选地涉及无线电传输。 

背景技术

SINR是指信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio)。 

多个网元之间的数据传输信道在信道SINR恶化或者信道SINR变化的意义上的动态性可能导致网络服务提供商并不总是能够提供所期望的服务质量。这个困难在移动网元与固定位置的网元相连接时被增加，因为它们之间的传输信道甚至更不易受稳定的SINR特性影响。这是因为数据传输矢量(vector)可能在位置和方向方面发生改变，并且因此易受扰动(disturbance)的变化水平影响。 

发明内容

一个要实现的目的在于提供一种总体稳定的用于维持多个网元间的高数据传输信道SINR的方法。 

提出一种用于提高数据传输信道的SINR的方法，其中应用第一方法的移动网元利用第一方法通过改变经过信道所传输的信号的第一特性来执行对信道的SINR的第一估计。 

附加地，该移动网元在应用另一方法的情况下通过改变该信号的至少一个另外的信号特性来执行对信道的SINR的另一估计。 

此后，该移动网元选择：所述方法中的哪种方法产生对信道的SINR的更高估计。 

在进行所述估计之后，该移动网元把信号传输给至少一个与该移动网元有关联的基础网元，其中该信号包含对所选的产生最高信道SINR的方法的指示。 

认为移动网元与基础网元之间的关联是如下状态：在该状态下，相应的网元基于与所述网元之间的信号传输强度和信号传输质量有关的得到满足的标准而彼此通信。 

此后，应用所选方法，关联的基础网元改变其传输的信号的相对应的特性，由此提高信道的SINR。 

有利地，因而针对在一段时间内直至信道的SINR由于外部扰动因素而再次基本上被改变为止所传输的信号可以改善信道的有效SINR。在该段时间之后，可以进行新的估计并且相对应地适配信道SINR属性。 

可以将SINR表示成： 

$\mathrm{SINR}=\frac{P_S}{P_N+P_I}$

其中P_S是通过信道所传输的信号的功率，P_N是在信道内的噪声部分的功率，而P_I是干扰功率。因此，在更一般的SINR方面的噪声分量被表示成噪声功率与干扰功率的和。在通常不特别地参考干扰分量的情况下表示噪声分量时，可以认为上述表达式是SNR的表示。因此，所述方法也可以应用于提高或者维持高数据传输信道SNR。 

认为信道是两个或更多个网元之间的数据传输路径。这可以是固定线路径或者无线路径。可以认为信道是可能为特定网络服务所保留的诸如无线电频率之类的频带。 

可以认为信道是多个网元的指定端口之间的链路。用于在无线情况下通过链路或者信道进行两个网元之间的数据传输的优选协议是UMTS。对于固定线场景，优选地使用网际协议，其中例如出于利用各种报头来封装数据分组的目的可以使用其它的协议，其中所述报头在网络体系架构的不同层次、诸如0SI模型的不同层被处理。 

认为信道的SINR是通过信道所传输的信号与干扰该信号的一个或多个噪声分量之间的信道内的SINR。信道的SINR可以随时间变化，因为该信道将遭受各种外部影响，诸如遭受电磁场、多个信道之间的串扰或者类似的信号恶化效应。这些都可能随时间变化。 

在信道的SINR的估计中改变信号的特性主要被认为包括改变该信 道的SINR中的噪声分量和/或改变该信号的属性，诸如改变如在该信道的SINR中所表示的其幅度或者功率。其它可改变的信号属性是频率和相位。 

SINR优选地由电子测量设备在对数分贝标度上来表达和处理。包含这样的电子测量设备的网元被提供。 

认为改变该信道的SINR中的噪声分量是改变所传输的信号本身的属性，因为噪声分量例如可能干扰信号的幅度。在数字信号的情况下，可以认为噪声分量包括例如由对信号的量化引起的误差信号。 

认为移动网元包括移动用户设备(UE)(诸如移动电话)或其它移动通信装置(诸如具有网络接入能力的膝上型计算机)。因此，移动网元并不限于使用在无线网络中，而是同样可以被使用在固定线网络中或者被使用在包括所述二者的组合的网络中。 

认为基础网元包括充当数据通信网络的集线器的接收机/发射机，并且也可以是通向多个网络、尤其是也可以在有线网络与无线网络之间的网关。基础网元可以包括低功率发射机和无线路由器。可以认为基础网元是可以结合移动网元来使用的基站。 

优选地，第一方法包括：估计当信道的SINR的干扰功率部分被去除时的该信道的SINR。对该信道的SINR的干扰部分的去除可以以如下方式进行：用零替代该信道的SINR的干扰部分值。这将给出第一SINR值，所述第一SINR值可以与SINR的其它估计相比较。 

根据该方法的一个实现方式，另一方法包括：估计当SINR的信号功率部分被提高时的该信道的SINR，其中SINR的信号功率部分优选地被设置成1。 

为了估计信道的SINR而被移动网元改变特性的信号优选地是由关联的基础网元传输的和从该关联的基础网元接收到的信号。然而，该信号可以由非关联的网元传输和从该非关联的网元接收到，其中例如从作为校准的装置的非关联的网元中发送虚拟信号(dummy signal)，以允许由移动站对该信道的SINR进行估计。 

根据该方法的优选实现方式，至少一个与该移动网元有关联的基础网元基于所选的方法来确定权重因子，以改变其传输的信号的特性。 

便利的是：通过权重因子与信道矩阵的乘积来确定有效信道矩阵，其中所述权重因子是权重矩阵。该信道矩阵可以含有被表示成复数的 数据元素，因为这些数据元素可以减轻在网元中配备的处理装置的处理工作。 

该权重矩阵包括表示预编码元素的幅度和相位信息的复元素(complex element)。所述预编码元素将被应用于所传输的信号，以便在致力于在发射机侧使信道效应均衡(equalize)中使所述信号预先失真，其中所述所传输的信号也可以为复数格式。由于该均衡器过程在发射机侧被执行，所以接收机可以由于该预编码过程而具有相对简单的结构。换言之，信道矩阵或者信道系数矩阵以复矩阵格式表示由信道属性(诸如每个单独链路的路径损耗、遮蔽和快衰落)造成的失真，以指示失真的幅度和相位。 

预编码矩阵通过使用信道系数信息来使该信道的效应为零而执行逆运算。复数的乘法和加法可以通过使用合适的DSP(数字信号处理器(Digital Signal Processor))芯片或者FPGA(现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array))芯片来执行，对所述芯片的选择是实施议题。 

根据该方法的另一实现方式，多个移动网元分别都把反馈信号传输给至少一个关联的基础网元。信号的传输可以随时间展开，其中对从移动站接收到的每个信号的考虑可以易受时间帧或者时隙的影响。 

由移动网元传输给其相应的关联的基础网元中的至少一个的信号可以含有对产生最高信道SINR的所选方法的不同指示。 

根据该方法的优选实现方式，至少一个基础网元从与其有关联的不同移动网元接收到多个反馈信号。然后，所述至少一个基础网元从所接收到的反馈信号的所指示的所选方法中选出产生最高信道SINR的方法。此后，所述至少一个基础网元基于所选方法改变其传输的信号的特性。 

优选地，其SINR被估计的信道被选择为所述至少一个移动网元与所述至少一个关联的基础网元之间的上行链路信道。维持与移动网元的最强链路的基站如此被选择为针对该移动网元的关联的基站。 

此外，提出一种网络，其包括多个基础网元和关联的移动网元，其中基础网元和移动网元都分别包括信号发射和接收装置。附加地，所述网元包括： 

-用于测量传输信道SINR的电子装置， 

-用于通过改变SINR的项来估计信道的SINR的电子装置， 

-用于比较不同的所估计的信道SINR值的装置。 

优选地以分布式的方式来布置该网络中的网元。这意味着：这些网元在不需要中央管理系统(例如网络管理系统)的情况下包括用于彼此间通信和信号校准的装置。 

所述网元优选地包括决策装置，用于选定产生对信道的SINR的最高估计的方法，其中所述决策装置与用于把所述所选方法传输给另一网元的装置相耦合。因此，所述比较和决策装置可以包括适当的包括开关的逻辑电路，其中所述逻辑电路包括为控制所述逻辑电路所采用的适当的所安装的程序产品。 

该网络适于实施所述方法，其中所述方法被编码成可以被所述网元解释的机器控制语言，以生成可以在所述网元之间传送的消息。 

附图说明

通过下列附图和实例来详述所述方法，其中： 

图1示出无线网络环境，多个移动站和基站在所述无线网络环境中运行， 

图2示出描绘可以改善信道SINR的方法的流程图， 

图3示出针对移动站的在两种SINR估计方法之间的决策程序， 

图4示出可由基站执行的权重矩阵更新程序， 

图5示出可由另一基站执行的另一权重矩阵更新程序， 

图6示出根据累积密度值描绘SINR值的曲线图。 

具体实施方式

提出一种网络，其中多个基站以分布式的方式、也就是说在没有用于基站间协调的中央实体的情况下服务于多个移动站。这样的分布式网络所具有的优点是：可以在不必要求在针对每个基站或移动站的硬件或者附加程序产品的意义上来改变网元的情况下实现较高的网络可伸缩性(scalability)。 

在这样的网络内，提出一种用于维持所述站之间的高信道SINR的方法，其中优选地使用多个具有多个天线的基站和多个具有多个天线的移动站。这使得能够更简单地在变化的通信伙伴之间进行通信。 

通过正在进行的对移动站与基站之间的无线电通信的研究和分析已发现可以通过如下方式改善系统性能：采用反馈方案，优选地使用上行链路信道数据，所述上行链路信道数据校正通信网络中的网元的分布式系统的预编码权重矩阵。 

在迫零(zero-forcing)方法的情况下，已发现预编码权重矩阵可以通过如下方式来生成：使用由各种下行链路CSI(信道状态信息(Channel State Information))估计/传输方案提供的下行链路信道矩阵的伪逆权重矩阵，所述下行链路CSI估计/传输方案诸如是导频重传方法，其中导频信号在通信网络中被重传。所述导频信号优选地具有单频，并且被用于均衡、参考或者用于同步化目的。 

已经认识到：由于由下行链路信道估计误差造成的下行链路信道信息的某些不完善和/或CSI消息在上行链路中输送数据的过程中的失真，所得出的预编码权重矩阵并不总是与其所假定的方向一致，其中针对该所假定的方向，信号部分被构造并且干扰部分被抑制。因此，观测到高的干扰功率或者低的信号功率水平，并且因此观测到差的SINR。 

使用伪逆权重矩阵所具有的优点是：相对易于实施伪逆权重矩阵，并且因此优选地采用伪逆权重矩阵。 

该方法的其它有利的实施例被设计如下。 

已发现可以通过采用从移动站到基站的反馈方案来至少部分地减轻信道SINR恶化，其中认为移动站通常处于测量有效信道的最佳位置。 

认为有效信道是从接收机侧(在这种情况下是移动站)来看的信道。认为有效信道是乘以预编码权重矩阵

的下行链路信道矩阵。 

已发现该信息的使用以较小的成本提高总系统性能。所提出的方法消除网元之间的所传输的信号中的大部分干扰。 

根据该方法的一个实施方式，移动站通过使用导频信号或者其它信道估计方法来测量有效信道，并且向其至少一个关联的基站通知所发现的干扰部分。在多个基站的协作区域中，所述基站应协作来服务于多个移动站。在此上下文中，当考虑一个确定的移动站时，该移动站与之保持最强链路的基站被该基站记录。 

每个移动站都可以在确定的时刻具有其自己的关联的基站，其中不同的移动站可能并不共享相同的基站。因此，属于协作区域的每个 移动站都可以具有其自己的单独的关联的基站。 

因此提出：首先让基站(其关联的移动站被通知给该基站)更新其预编码矩阵，使得去除一个或多个信道中的信道SINR的干扰部分，其中所述一个或多个信道将该基站与关联的移动站相连接用于随后的数据传输。 

利用这样的干扰去除反馈方案(此后以IR表示)，移动站把指示信道SINR的干扰部分的信号发送给其(多个)关联的基站。然后，被通知的基站计算权重因子，使得有效信道的所得到的干扰部分呈现零的值，其中可以假设：下行链路信道的可能的信号恶化特性与上行链路信道保持相同。这至少对于短的时间间隔而言可以是这种情况。 

图1描绘了3个基站bs1、bs2、和bs3以及2个移动站ms1和ms2的系统，每个基站和移动站都包括天线，其中该图左侧示出三个无线网络小区C，每个无线网络小区都具有六边形的示意形状。该图的右侧示出具有六边形的示意形状的协作区域CA或者服务区，该协作区域CA或者服务区包括分别同时服务于2个移动站ms1和ms2的3个基站bs1、bs2和bs3。对于这样的系统，总系统方程可以表达如下： 

$\hat{s}=H\hat{W}s+N,$

其中H是下行链路信道矩阵，该下行链路信道矩阵的元素是信道系数，该下行链路信道矩阵在本情况下是2×3矩阵(移动站的数目乘以基站的数目)。

是所估计的预编码权重3×2矩阵，其中该矩阵的每行都取自相对应的基站的权重矩阵

的行，其中k表示基站索引。s是来自发射机侧的原始信号矢量，而是来自接收机侧的所接收到的信号矢量。N是噪声矢量。有效信道矩阵则被表示如下： 

$H\hat{W}=\left[\begin{array}{ccc}{h}_{11}& h_{12}& h_{13}\\ h_{21}& h_{22}& h_{23}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cc}{\hat{w}}_{11}& {\hat{w}}_{12}\\ {\hat{w}}_{21}& {\hat{w}}_{22}\\ {\hat{w}}_{31}& {\hat{w}}_{32}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right].$

在该情况下，该有效信道是2×2矩阵。 

每个基站bs1、bs2、bs3都知道其自己对

的贡献。例如，基站bs1通过采取所估计的信道矩阵的伪逆的第一行来生成的第一行，其中每个基站都具有其自己版本(version)的所估计的信道矩阵。基站bs1并不具有对

的其它行的任何接入(access)，但是其它基站 可以把它们的值输入到

的其相对应的行中。 

从移动站ms1的角度来看，a₁₁是有效信道的信号部分，而a₁₂是干扰部分。对于移动站ms2而言，a₂₁是干扰部分，而a₂₂是信号部分。给移动站ms1和ms2配备有装置，以估计这些值。 

当移动站ms1与基站bs1有关联时，基站bs1将通过来自移动站ms1的指示信号或者消息而被通知以a₁₂的值。基站bs1找出满足下列的并列归类的方程式的

的值： 

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{11}{\hat{w}}_{12}+h_{12}{\hat{w}}_{22}+h_{13}{\hat{w}}_{32}=a_{12}\\ h_{11}{\hat{w}}_{12}^{\′}+h_{12}{\hat{w}}_{22}+h_{13}{\hat{w}}_{32}=0\end{array}\right.,$

如由基站bs1确定的

根据： 

${{\hat{w}}_{12}}^{\′}={\hat{w}}_{12}-\frac{a_{12}}{{\hat{h}}_{\mathrm{11,1}}^{\mathrm{DL}}}$

来求解前述方程对，其中

是基站bs1的所估计的下行链路(DL)信道的版本。 

信号功率增强(boost)反馈方案(此后也以SPB表示)提供有效信道矩阵的要增强的信号部分，而不是去除干扰部分，如在干扰去除反馈方案的情况下会是这种情况。 

信号功率增强反馈方法优选地在如下的约束条件下运行：把来自属于相同协作区域的移动站的反馈消息通知给与所述移动站有关联的基站。反馈消息被广播给尽可能多的关联的基站。 

信号部分被增强，以便提高SINR，因为已发现低SINR不仅仅归因于较高的干扰，而且归因于低的信号部分功率。增强有效信道的信号功率部分可以通过在发射机侧调节权重矩阵

来实现。 

移动站测量有效信道矩阵的信号功率部分(对于移动站ms1是a₁₁，而对于移动站ms2是a₂₂)并且把该值反馈给关联的基站，所述关联的基站又将信号功率部分增强到所期望的值、诸如1.0。 

可以认为该信号功率增强反馈方案在如下意义上等效于干扰去除反馈方案：利用两种方案，移动站都可以测量有效信道矩阵元素并且该值被反馈给基站，以更新权重矩阵。差别在于以下事实：信号功率增强反馈方案改变权重矩阵，使得信号部分将具有所期望的值，而不是如在干扰去除反馈方案中那样去除干扰。 

信号功率增强反馈方案在低SINR的情况下改善SINR性能。 

信号功率增强反馈方案优选地在可以预期该方案带来较好的信道性能时被实施。当应用SPB方案时，所得到的SINR可以比IR方案更高。 

当仅仅一种或另一种反馈方案可用作用于更新权重矩阵的方法时，该方法可以称作直接过程(straight forward process)。 

在多种反馈方案可供移动站使用的情况下，移动站可以确定哪种反馈方案产生较好的性能(较高的SINR)。移动站将具有的优点是：它们很可能处于测量信号干扰和噪声功率的最佳位置。 

此后，既采用干扰去除又采用信号功率增强方法的反馈方法被表示为联合优化过程(Joint Optimisation Process)，并且是用于改善信道SINR的方法的优选实施方式。例如，联合优化过程可以通过如下程序来实施： 

1.每个移动站都决定应当使用多种反馈方案中的哪种(产生较高信道SINR)，并且把相对应的消息发送给协作区域中的尽可能多的关联的基站。 

2.与已经传输该消息的移动站有关联的基站决定它们是将实施直接过程还是实施联合优化过程。这将取决于它们是否已经从选择其优选方法的移动站接收到相冲突的消息。 

3.关联的基站根据其从不同权重矩阵更新方法中的选择来更新相对应的权重矩阵元素。 

因此，每个移动站首先测量所接收到的信号的信号功率、干扰功率以及噪声功率。然后，该移动站确定基于这些参数获得的SINR。然后，该移动站基于信号功率增强反馈方案来估计SINR，随后基于干扰去除反馈方案来估计SINR。针对这三个不同的SINR值的相对应的方程式在下面以相应顺序给出，其中P_S代表信号功率，P_N代表信号噪声功率，而P_I代表信号干扰功率。SPB是针对信号功率增强的尾标，IR是干扰去除的尾标，而est是估计的尾标。 

$\mathrm{SINR}=\frac{P_S}{P_N+{P_I}^{\′}}$ ${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{SPB}}^{\mathrm{est}}=\frac{1.0}{P_N+{P_I}^{\′}}$ ${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{IR}}^{\mathrm{est}}=\frac{P_S}{P_N}$

针对信号功率增强反馈方案的估计过程优选地通过用所期望的值、诸如1.0替代P_s来完成，在干扰去除反馈方案的情况下通过用0替代P_I来完成，其中其它元素保持不变。最后，每个移动站都把两个 所估计的反馈后(post-feedback)SINR值相比较并且决定其反馈方案为可以产生较高SINR的方案。 

在所估计的反馈后SINR与实际的反馈后SINR之间可能存在某些差别，因为该反馈方案可能改变该反馈方案的有效信道目标元素，并且还可能带来出乎意外的副作用。 

然而，在接收到来自移动站的关于所选的或者优选的用于改善信道SINR的方法的消息或者指示之后，已经接收到这些消息的基站在从所述移动站接收到反馈消息之后执行权重矩阵更新过程。该更新根据如下的表1的条目来完成： 

在此，k_i(i＝1，2)是移动站i的关联的基站的索引。 

优选地设计干扰去除方案公式以针对有效信道矩阵的干扰部分产生0，而不是使非零的a₁₂和a₂₁值留在所述公式中。这将通过如下方式来实现：在假设

的在所述公式中由w的第二下标明确指出的该列中的其它元素保持不变的情况下更新

和

简言之，ms1更新第二列中的权重因子，而ms2更新第一列中的权重因子。 

针对移动站ms1和ms2的信号功率增强反馈方案公式被设计来针对

的信号部分产生1.0，而不是使a₁₁和a₂₂为不同于1的值、诸如1的分数倍。 

然而，根据其中改善信道SINR的方法的优选实施方式，在移动站ms1和移动站ms2具有不同反馈方案的情况下不使用更新权重矩阵的上述方式。当移动站ms1和移动站ms2选定不同反馈方案时，要更新的权重矩阵元素处于该权重矩阵的相同列中，这违背了所预期的公式用法。在这种情况下，应该通过联合考虑用于实现增强一个用户的信号部分和抑制另一用户的干扰部分的两个反馈值来导出所述公式。 

例如，在要更新的两个权重因子都处于权重矩阵(移动站ms1->信号功率增强反馈方案，移动站ms2->干扰去除反馈方案)的第一列中 

的情况下应该被履行的条件如下： 

$\left\{\begin{array}{c}\left[\begin{array}{ccc}{h}_{11}& h_{12}& h_{13}\\ h_{21}& h_{22}& h_{23}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{\hat{w}}_{k_{1}1}\\ {\hat{w}}_{k_{2}1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{a}_{11}\\ a_{21}\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{ccc}{h}_{11}& h_{12}& h_{13}\\ h_{21}& h_{22}& h_{23}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{\hat{w}}_{k_{1}1}^{\′}\\ {\hat{w}}_{k_{2}1}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}1.0\\ 0.0\end{array}\right]\end{array}\right..$

索引k₁和k₂分别表示移动站ms1和移动站ms2的关联的基站索引。在权重矩阵列中，无关的因子被留为空白。上面的并列归类的方程式描述当前的状态，而下面的并列归类的方程式描述在已进行了权重因子更新之后的优选状态。未把单引号(撇号)赋予给表示当前状态的权重因子的w，而把单引号赋予给表示优选的信道SINR状态的经过更新的权重因子的那些w。利用下面的表2示出了通过联合求解上述并列归类的方程式而提供的解： 

在移动站ms1把具有例如信号功率增强反馈标志(flag)的a₁₁发送给基站bsk₁并且移动站ms2把具有干扰去除反馈标志的a₂₁发送给基站bsk₂的情况下，基站bsk₁使用信道矩阵的其自己版本来更新权重矩阵元素

并且基站bsk₂针对

也如此做。 

图2示出了在用于改善3个基站bsk₁、bsk₂和bsk与2个移动站ms1和ms2之间的信道中的数据传输质量的方法中所使用的不同步骤。基站和移动站的所呈现的数目是为了简化说明。可以使用更多的两种站，并且可以相对应地适配用于更新权重矩阵的方程式。 

基站bsk₁和bsk₂分别表示移动站ms1和ms2的关联的基站。该图中的右手侧所示的基站bsk与任何移动站均无关联，但是与该协作区 域中的其它基站协作，以传输数据。 

在时间t₁，所有三个基站执行预编码并且把经过预编码的信号传输给移动站ms1和移动站ms2，如利用在最上面的框处发出的箭头示出的那样。 

在时间t₂，移动站ms1和ms2测量从所述基站接收到的信号并且估计有效信道矩阵的信号部分和干扰部分。 

为了估计有效信道矩阵的信号部分，移动站ms1和ms2分别确定值a₁₁和a₂₂。 

为了估计有效信道矩阵的干扰部分，移动站ms1和ms2分别确定值a₁₂和a₂₁。 

在时间t₃，移动站ms1和ms2决定应当使用多个反馈方案中的哪个。为了示出这是如何完成的，参考图3。该图示出了所述移动站之一(移动站ms1)的反馈方案决策过程的示意图。在移动站ms2的情况下，应当例如以如下方式来解释图3：分别用a₂₂和a₂₁代替在该图中的最上面的块中示出的值a₁₁和a₁₂。 

移动站ms1(和/或具有其自己的所估计的SINR值的移动站ms2)通过比较基于干扰去除IR或信号功率增强SPB的所估计的SINR值来决定哪种反馈方案是适合的。这在最上方的块中利用： 

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{SPB}}^{\mathrm{est}}=\frac{1.0}{P_N+{{\left|\right|a}_{12}\left|\right|}^2}$ 以及 

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{IR}}^{\mathrm{est}}=\frac{{{\left|\right|a}_{11}\left|\right|}^2}{P_N}$ 示出。 

通过仿真结果已经显示：SINR曲线的陡度受偏移值Δ_off的影响。该偏移值可以基于仿真结果或者其它方法来确定。 

因此，在SINR_SPB ^est＞(SINR_IR ^est+Δ_off)是真语句(即利用“是”箭头指示的情况)的情况下，优选地使用信号功率增强反馈方案SPB fb，如在所述箭头导向的框中示出的那样，(fb代表反馈)。 

在SINR_SPB ^est＞(SINR_IR ^est+Δ_off)为非真(即利用“否”箭头指示的情况)的情况下，优选地使用干扰去除反馈方案IR fb，如在所述箭头导向的框中示出的那样。 

再次参考图2，在时间t₄，移动站ms1生成反馈消息。这可以包括 对有效信道的信号或干扰部分进行量化以及在干扰去除与信号功率增强反馈方案之间进行区分，使得接收该信号的基站可以识别所选的反馈方案。量化可以包括提供具有相对应的标志的所生成的信号，所述相对应的标志可由所述所生成的信号被发送给的基站识别。在生成该消息之后，所述移动站把反馈消息传输给其关联的基站bsk₁。 

在时间t₅，关联的基站bsk₁对来自移动站ms1的所接收到的反馈消息进行解码(基站bsk₂在相对应的来自移动站ms2的所接收到的消息的情况下这样做)。 

在时间t₆，基站bsk_i(i＝1，2)执行权重矩阵元素

(j＝1，2)更新过程，利用图4来更详细地说明所述过程的程序。 

参考图4，如由基站bsk₁执行的针对

的更新过程通过来自两个移动站ms1和ms2的反馈方案ms1-fb和ms2-fb是否返回相同的信道SINR结果来决定。这在最上面的菱形框中利用ms1-fb＝ms2-fb？示出。在这两种可能性之间的转换由导向框StrP和JOP的指示“是”的箭头和指示“否”的箭头示出，在框StrP和JOP中分别指示直接过程和联合优化过程。 

在上面的根据表1的直接过程中，移动站ms1和ms2优选地把它们的反馈消息传输给它们的关联的基站，因为每个移动站可能不能感知其它移动站的反馈方案。然后，经过更新的权重矩阵被用于随后的数据传输，直至另一新的权重矩阵被提供为止。 

在相同的信道SINR结果被返回的情况(由导向下面的框StrP的箭头“是”来指示)下，经过更新的权重矩阵元素在直接过程中由基站bsk₁根据表1来计算。由在“是”箭头所导向的框StrP中所含的内容更详细地描绘了该直接过程。在此，如果移动站ms1已经选择了信号功率增强方法来提高信道的所估计的SINR(由菱形区中的ms1:SPB？导向“否”来指示)，则计算权重因子： 

${{\hat{w}}_{k_{1}1}}^{\′}={\hat{w}}_{k_{1}1}+\frac{1.0-a_{11}}{{\hat{h}}_{1k_1,k_1}^{\mathrm{DL}}},$

其中

在框StrP中在“是”箭头的末端处的圆圈中被示出。 

注意：通过直接过程而被更新的权重因子利用在表达式末尾处的单引号来表示。通过联合优化过程而被更新的权重因子利用具有紧跟 

的单引号来表示。 

如果移动站ms1未曾选择信号功率增强方法来提高信道的所估计 的SINR(由框StrP的菱形区中的ms1:SPB？导向“否”来指示)，则根据干扰功率去除方案(IR)的以下权重因子被计算： 

${{\hat{w}}_{k_{1}2}}^{\′}={\hat{w}}_{k_{1}2}-\frac{a_{12}}{{\hat{h}}_{1k_1,k_1}^{\mathrm{DL}}},$

其中

同样在“否”箭头的末端处的圆圈中被示出。 

在结果不同的情况下，即在ms1-fb＝ms2-fb？是假语句的情况下，由基站bsk₁进行联合优化过程，其中由基站bsk₁来更新权重因子。这在“否”箭头所导向的框JOP中被示出。权重因子根据前面所呈现的表2中的第1行的条目而被计算。 

在此，如果基站ms1已经选择了信号功率增强方法来提高信道的所估计的SINR(由框JOP的菱形区中的ms1:SPB？导向“是”来指示)，则根据信号功率增强方法SPB的以下权重因子被计算： 

$\left[{\hat{w}}_{k_{1}1}^{\′}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\hat{h}}_{1k_1,k_1}& {\hat{h}}_{1k_2,k_1}\\ {\hat{h}}_{2k_1,k_1}& {\hat{h}}_{2k_2,k_1}\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}1.0-a_{11}\\ -a_{21}\end{array}\right]+\left[{\hat{w}}_{k_{1}1}\right],$

其中

在“是”箭头的末端处的圆圈中被示出。 

如果移动站ms1未曾选择信号功率增强方法来估计信道的SINR(由框StrP的菱形区中的ms1:SPB？导向“否”来指示)，则根据干扰去除方案(IR)的以下权重因子被计算： 

$\left[{\hat{w}}_{k_{1}2}^{\′}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\hat{h}}_{1k_1,k_1}& {\hat{h}}_{1k_2,k_1}\\ {\hat{h}}_{2k_1,k_1}& {\hat{h}}_{2k_2,k_1}\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{-a}_{12}\\ 1.0-a_{22}\end{array}\right]+\left[{\hat{w}}_{k_{1}2}\right],$

其中

在“否”箭头的末端处的圆圈中被示出。 

图5示出了根据图4的针对另一基站bsk₂的过程。利用图4所描述的相同程序被实施，但是所计算的权重因子分别是针对直接过程的表1和针对联合优化过程的表2的第二行的权重因子。第二行分别都涉及移动站ms2。相对应地，图5的框StrP和JOP中的条目包含如由移动站ms2作出的对SINR提高方法(IR或SPB)的选择。 

有利地，对于联合优化方法在基站之中或者在移动站之中不要求信号交换，这意味着该联合优化方法可以在整个网络的范围内以严格分布式的方式被执行。 

图6描绘了仿真结果，其中无线网络小区R_cell的半径是1km(参见图1对无线网络小区C的描绘)。 

被命名为dSA2sfb的曲线示出了根据联合优化反馈方案的SINR的 特性，该曲线示出了超过完全没有任何反馈的情况大约20dB增益，所述完全没有任何反馈的情况的曲线由dSA表示。dSA2sfb曲线在5％cdf(累积密度函数(cumulative density function))处超过直接反馈方法(曲线dSAfb)4dB增益，其中5％cdf点被认为是临界的并且在此被用作性能标准。低的SINR区域被极大地收缩，如由该图中的cdf曲线图的右下偏移示出的那样，这导致停机吞吐量(outage throughput)的增加。例如，该图示出：对于直接反馈dSAfb的情况，小于0dB的SINR占4％，而对于联合优化方法dSA2sfb，相对应的百分位数仅为2％，其刚好仅仅等于直接反馈情况的一半。 

因此，利用简单的修改实现该增益，同时维持系统要求的分布式属性。 

缩写列表 

ms1                      第一移动站 

ms2                      第二移动站 

bs1                      第一基站 

bs2                      第二基站 

bs3                      第三基站 

bsk1，bsk1，bsk          基站 

S        重叠的网络区 

C        网络小区 

CA       协作区域 

h₁₁      ms1与bs1之间的信道矩阵元素 

h₁₂      ms1与bs2之间的信道矩阵元素 

h₂₁      ms2与bs1之间的信道矩阵元素 

h₂₂      ms2与bs2之间的信道矩阵元素 

h₁₃      ms1与bs3之间的信道矩阵元素 

h₂₃      ms2与bs3之间的信道矩阵元素 

t₁至t₆   时间阶段 

StrP    直接过程 

JOP     联合优化过程 

Claims (34)

1.一种用于提高数据传输信道的信干噪比SINR的方法，其包括：

在第一网元处通过改变经过信道所传输的信号的第一特性来执行对信道的信干噪比的第一估计；

在第一网元处通过改变所述信号的第二信号特性来执行对信道的信干噪比的第二估计；

在第一网元处选择产生对信道的信干噪比的更高估计的方法；

把反馈信号从第一网元传输给与第一网元有关联的第二网元，其中所述反馈信号指示产生最高信道信干噪比的所选的方法。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括估计当信道的信干噪比的噪声部分被去除时的信道的信干噪比。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法进一步包括：估计当信干噪比的信号功率部分被提高时的信道的信干噪比。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，信干噪比的信号功率部分被设置成1。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了估计信道的信干噪比而被第一网元改变特性的信号是从第二网元接收到的信号。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第一网元包括移动站，而第二网元包括基站，或者

第一网元包括基站，而第二网元包括移动站。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法进一步包括：

改变由有关联的第二网元所传输的信号的相对应的特性，由此增加信道的信干噪比，其中相对应的特性对应于通过应用所选的方法来改变的信号特性。

8.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括测量接收到的传输信道的传输信道信干躁比，其中所述接收到的传输信道承载第一网元与有关联的第二网元之间的数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，第一网元中的电子测量单元测量传输信道信干噪比。

10.一种用于提高数据传输信道的信干噪比SINR的方法，其包括：

在与第一网元有关联的第二网元处接收反馈信号，其中所述反馈信号从第一网元被接收到，其中所述反馈信号指示所选择的方法，其中所选择的方法对应于所选择的特性；以及

改变由第二网元所传输的信号中的所选择的特性，由此增加信道的信干噪比。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，第二网元基于所选择的方法确定权重因子，以改变该第二网元传输的信号的所选择的特性。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，

权重因子是权重矩阵，以及

根据权重矩阵与信道矩阵的乘积来确定有效信道矩阵。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，给信道矩阵配备下列数据元素中的至少一个：

信道的状态，

信道的传输延迟，

经过信道传输的信号的功率，

经过信道传输的信号的频率，

经过信道传输的信号的幅度，以及

经过信道传输的信号的相位。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述信道矩阵的数据元素中的至少一个被表示成复数。

15.根据权利要求10至14之一所述的方法，其中，

第二网元是多信号网元，其从第二网元与其有关联的不同的第一网元接收到多个反馈信号，其中每个反馈信号都标识相应所选择的方法和相应的信道信干噪比，

第二网元选择具有产生最高信道信干噪比的方法的反馈信号，以及

第二网元基于与所选择的反馈信号相关联的方法改变该第二网元所传输的信号的特性。

16.根据权利要求10至14之一所述的方法，其中，

第二网元包括基站，而第一网元包括移动站，或者

第二网元包括移动站，而第一网元包括基站。

17.根据权利要求10至14之一所述的方法，其中，

改变第一特性与第一估计信道信干噪比相关联，

改变第二特性与第二估计信道信干噪比相关联，以及

所选择的特性是与较高信道估计信干噪比相关联的第一或第二特性。

18.一种提高数据传输信道的信干噪比SINR的第一网元，其包括：

通过改变经过信道所传输的信号的第一特性来执行对信道的信干噪比的第一估计以及通过改变所述信号的第二信号特性来执行对信道的信干噪比的第二估计的电子估计单元；

比较第一特性和第二特性以及选择产生对信道的信干噪比的更高估计的方法的比较单元；

把反馈信号从第一网元传输给有关联的第二网元的发射机，其中所述反馈信号指示产生最高信道信干噪比的所选的方法。

19.根据权利要求18所述的第一网元，其中，所述方法进一步包括估计当信道的信干噪比的噪声部分被去除时的信道的信干噪比。

20.根据权利要求18或19所述的第一网元，其中，所述方法进一步包括：估计当信干噪比的信号功率部分被提高时的信道的信干噪比。

21.根据权利要求20所述的第一网元，其中，信干噪比的信号功率部分被设置成1。

22.根据权利要求18或19所述的第一网元，其中，通用移动电信系统UMTS协议被用于在第一网元与第二网元之间的通信。

23.根据权利要求18或19所述的第一网元，其中，

第一网元包括移动站，而第二网元包括基站，或者

其中第一网元包括基站，而第二网元包括移动站。

24.根据权利要求23所述的第一网元，其中，第一网元是选自包括如下设备的组的移动站：移动网络用户设备、蜂窝电话和具有无线网络连接的膝上型计算机。

25.根据权利要求18或19所述的第一网元，进一步包括：

测量接收到的传输信道的传输信道信干躁比的电子测量单元，其中所述接收到的传输信道承载第一网元与有关联的第二网元之间的数据。

26.一种提高数据传输信道的信干噪比SINR的第二网元，其包括：

从与第二网元有关联的第一网元接收到反馈信号的接收机，其中所述反馈信号指示所选择的方法，其中所选择的方法对应于所选择的特性；以及

改变由第二网元所传输的信号中的所选的特性的发射机，由此增加信道的信干噪比。

27.根据权利要求26所述的第二网元，其中，第二网元基于所选择的方法确定权重因子，以改变该第二网元传输的信号的所选择的特性。

28.根据权利要求27所述的第二网元，其中，

权重因子是权重矩阵，以及

根据权重矩阵与信道矩阵的乘积来确定有效信道矩阵。

29.根据权利要求28所述的第二网元，其中，给信道矩阵配备下列数据元素中的至少一个：

信道的状态，

信道的传输延迟，

经过信道传输的信号的功率，

经过信道传输的信号的频率，

经过信道传输的信号的幅度，以及

经过信道传输的信号的相位。

30.根据权利要求29所述的第二网元，其中，所述信道矩阵的数据元素中的至少一个被表示成复数。

31.根据权利要求26至30之一所述的第二网元，其中，

第二网元是多信号网元，其从第二网元与其有关联的不同的第一网元接收到多个反馈信号，其中每个反馈信号都标识相应的所选的方法和相应的信道信干噪比，

第二网元选择具有产生最高信道信干噪比的方法的反馈信号，以及

第二网元基于与所选择的反馈信号相关联的方法改变该第二网元所传输的信号的特性。

32.根据权利要求26至30之一所述的第二网元，其中，通用移动电信系统UMTS协议被用于在第一网元与第二网元之间的通信。

33.根据权利要求26至30之一所述的第二网元，其中，

第二网元包括基站，而第一网元包括移动站，或者

第二网元包括移动站，而第一网元包括基站。

34.根据权利要求26至30之一所述的第二网元，其中，

改变第一特性与第一估计信道信干噪比相关联，

改变第二特性与第二估计信道信干噪比相关联，以及

所选择的特性是与较高信道估计信干噪比相关联的第一或第二特性。

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