CN101002492A - 信号传输时分配传输容量的方法、基站和移动终端设备 - Google Patents

Abstract

说明了一种在从蜂窝无线电网络的基站(BS)向多个移动终端设备(RX1，RX2，…，RX6)进行信号传输时分配传输容量的方法，其中，基站(BS)同时发送多个定向的无线电射束(B)。在此首先定义无线电射束(B)的一个第一候补集(KS)，所述无线电射束(B)的主要参数相对于终端设备(RX1，RX2，…，RX6)的应答时间仅缓慢改变。对于终端设备(RX1，RX2，…，RX6)然后由基站(BS)用信号通知关于候补集(KS)的无线电射束(B)的信息(KSI)。此外，从基站(BS)以相对于无线电射束的改变时间较短的时间间隔通过候补集(KS)的无线电射束(B)发送导频信号(PS)。终端设备(RX1，RX2，…，RX6)每次借助接收到的导频信号(PS)为候补集(KS)的每一无线电射束(B)确定一个SINR值，并为每个接收到的无线电射束(B)每次向基站(BS)传输一个根据所涉及的SINR值确定的应答值(RW)。使用该应答值(RW)为随后的信号传输而给不同的终端设备由基站(BS)分配无线电射束(B)的适宜组合。

Description

信号传输时分配传输容量的方法、基站和移动终端设备

本发明涉及从蜂窝无线电网络的基站向多个移动终端设备进行信号传输时分配传输容量的方法，在此基站同时发送多个定向的无线电射束。此外，本发明涉及基站和移动终端设备，使用它们可执行这样的方法。

在蜂窝移动无线电系统中在移动终端设备，一般也称为终端、移动无线电设备或者“用户设备”(UE)，和移动无线电网络之间通过所谓的基站建立通信连接。该基站通过一条或者多条无线电信道为在一个所谓的小区内的一个规定的邻近区域内的移动无线电用户服务，从而提供移动无线电网络和移动终端设备之间的原本的无线电接口。它接管与在它的小区内的不同移动用户开展无线电工作，并监视物理的无线电连接。此外，它向终端设备传输网络和状态消息。在移动无线电区域中在此区分两个连接方向。下行链路(DL)表示从基站朝向移动终端设备的方向，上行链路(UL)表示从移动终端设备朝向基站的方向。

由传输方法和传输结构或者信道结构的种类共同决定性地规定，在一个小区内能够以什么样的传输通过量达到什么样的传输质量，例如一个基站能够同时以足够好的传输质量服务多少用户。对于在近年来越来越强地被研究和开发的新传输结构，一种非常感兴趣的措施是所谓的多输入/多输出系统，也简称为MIMO系统。在这种MIMO系统中，人们既在发送站上也在接收站上使用天线场(天线阵列)工作。这意味着，无论基站还是终端设备都具有多个天线。在此基站可以通过相应控制其天线阵列的天线向要服务的终端设备发送多个在空间上分开的、定向的无线电射束(一般称“射束”)。基本上使用这样一种天线阵列可以产生任意数目的无线电射束，然而在此彼此独立的亦即正交的无线电射束的数目由可用的发送天线的数目限制。在接收侧可以以类似方式借助天线阵列产生空间滤波器，亦即其在规定的方向上最大接收，而在其他方向上接收非常小。

因此这样一种MIMO系统是最复杂的系统结构，当简单地把发送的和/或接收的天线数目设定为1时，它最终作为特殊情况包括迄今知道的单输入/多输出系统(SIMO系统)，多输入/单输出系统(MISO系统)，和单输入/单输出系统(SISO系统)。已经证明，在足够高的信噪比和在强发散的环境下，例如在城市里，MIMO系统的标准化传输容量以数量级为min(M_T，M_R)的一个倍数超过SISO系统的容量，在此M_T是发送天线的数目，M_R是接收天线的数目。

为了在基站和具有各一个天线阵列的终端设备之间传输信号的场合充分利用由此给出的可能性，和为了实现通过MIMO方案原理上可达到的高的传输速率，应该给终端设备由基站相应分配多个空间上可分的数据流(例如在多个无线电射束上)。另一方面，为使该小区内的总通过量最大化，一般把所有或者特别多的已发射的无线电射束分配给一个设备没有意义，因为这减少了该小区内可同时服务的用户的数目。因此，为在尽可能良好的传输质量的情况下保持尽可能高的总通过量，必须每次由基站决定，把哪一些无线电射束或者无线电射束的组合以有意义的方式分配给哪一些终端设备，以用于随后要进行的有用数据例如语音和/或多媒体数据的传输。此外在构建具有MIMO功能的移动无线电网络时必须注意使用这样一种方法，即通过该方法，在基站具有一个天线阵列从而能够支持MIMO方法的小区内，例如仅具有一个天线的这种终端设备也可以在其能力方面被最佳地服务。

当对于在基站中设置的或者给所涉及的基站分配的时间计划程序(一般称“调度器”，其负责管理传输容量)有足够的关于单个的传输信道或者无线电射束的当前状态的信息、即所谓的信道状态信息(CSI)可用时，较可能实现传输容量的优化分配。在这种情况下，可以通过每次考虑单个的信道状态而给单个的终端设备分配无线电射束。

原理上也可以在基站上粗略估计关于单个发送的无线电射束的传输质量或者信道状态。然而实际的传输质量不仅依赖于由基站建立该无线电射束时的无线电信道和发送功率或者其他参数，例如所谓的“射束成形矢量”，而且在很大程度上也依赖于其它传输条件，例如与在该小区内部或者外部的其他传输信道的干扰。因此最终仅接收终端设备能够通过相应的测量足够精确地估计在规定的无线电射束上的传输质量如何，从而获得准确的信道状态信息。为使基站能够使用这些信息工作，单个的终端设备必须经常向基站反馈每次当前的信道状态信息。与在发射机上不需要信道状态信息的所谓的开环系统相反，使用由终端设备反馈的信道状态信息工作的系统通常称为闭环系统。

然而正是在从各终端设备向基站反馈信道状态信息中产生问题。一方面，反馈信道(Feedback信道)上的带宽受限，以致并非关于信道状态的任意多的应答信息都能从单个终端设备向基站传输。另一个问题是信息的现实性。于是经常是这种情况，即当基站得到反馈回来的信道状态信息时，该信道状态信息已经不再合乎实际。该问题特别在终端设备在小区内移动时出现，例如在用户迅速运动、特别当然在快速驶行的汽车中使用移动无线电设备时。在借助MIMO方法在一个小区内同时为多个终端设备服务时亦即在所谓的“多用户MIMO下行链路方法”(Multi-User-MIMO-Downlink方法)中，由于通过一个设备的无线电射束的参数的改变会连带影响另外的终端设备的无线电射束的信道状态(亦即干扰条件改变)，所以会产生另外更大的问题。

因此在考虑当前的、准确的信道状态信息下给单个终端设备分配无线电射束的传输容量管理迄今不可能。

因此，本发明的任务在于，提供一种相应的方法，用于为多用户能力的MIMO下行链路传输方法分配传输容量，其避免上述缺点，和提供一种相应的基站和一种移动终端设备，使用它们可执行本方法。

该任务通过按照权利要求1的方法和按照权利要求9的基站和按照权利要求10的移动终端设备解决。

本发明的方法是基手：首先定义无线电射束的一个第一候补集，该无线电射束的主要参数相对于终端设备的应答时间仅缓慢变化。一般地，描述无线电射束的形状和发射功率的参数被称为主要参数。也即，作为主要参数，特别是指单个无线电射束的射束成形矢量和/或发送功率。作为应答时间是指在终端设备向基站的彼此相继的应答的接收之间的时间。这意味着，单个终端设备的包含或者表示信道状态信息的应答要比无线电射束参数的改变频繁的多。

此外，在本发明的方法中从基站用信号向单个终端设备通知关于候补集的无线电射束的信息。例如，用信号把无线电射束的数目和/或为识别这些无线电射束的数据和可能的话通过无线电射束每次发送的发送功率通知给终端设备，只要这些数据不是本来在一种标准或者类似规定中被确定从而终端设备不知道。这一信号通知也在长期的基础上进行，这意味着，通常仅当无线电射束参数改变时才用信号通知终端设备关于无线电射束的相应的新的信息。

终端设备或者无线电射束的数目在本申请的范围内可以是每个自然数，其中本发明特别适用于至少是2的数目。在此终端设备的数目可以等于、小于或者大于无线电射束的数目。在第一种情况下为每一个终端设备存在一个无线电射束。在第二种情况下一个终端设备至少通过两个无线电射束供给，在第三种情况下至少两个终端设备由一个无线电射束供给。

此外在本发明的方法中，从基站以相对无线电射束参数的改变时间较短的时间间隔通过候补集的所涉及的无线电射束发送导频信号。终端设备然后每次借助所接收到的导频信号为每一接收到的无线电射束确定一个SINR值(SINR＝信号对干扰加噪声比)，并且在有关SINR值的基础上为每一接收到的无线电射束再次确定一个应答值，最后向基站传输该值。使用该应答值和可能的话其他的参数，然后为随后的信号传输从基站给不同终端设备分配适宜的无线电射束的组合。在此适宜的“无线电射束的组合”理解为，给一个确定的终端设备可能仅分配一个单个的无线电射束或者甚至在随后的信号传输中干脆不分配无线电射束。在向终端设备分配无线电射束组合时除应答值外可能考虑的另外的参数通常依赖于预定的目的，例如对于确定的终端设备的最大通过量和/或最优传输，依赖于为服务不同终端设备的优先级调整，或者还依赖于所涉及的终端设备的接收可能性，例如依赖于各终端设备到底是有一个天线阵列还是只有单一天线。

因此在本发明的方法中无线电射束的射束成形矢量和/或发送功率或者可能的话还有另外的参数在“长期尺度”上变化，与此相对，在“短期尺度”上即以较短的时间间隔重复估计SINR值，和在该SINR值或者基于它的应答值的基础上给终端设备分配单个的无线电射束组合。“长期射束成形”和“快调度”的这一组合负责使SINR值准确，从而也使得单个终端设备的传输容量的分配能够在准确的基础上优化。因此本发明创立了一种非常可靠的多用户MIMO传输的可能性，在该种传输下能够使用较小的信令开销实现可用传输容量的优化使用。

从属权利要求以及另外的说明包含本发明的各个特别有利的实施和改进。

导频信号优选如此经常发送，使得就是快速运动的用户也能够可靠地估计无线电射束的当前的信道状态。这依赖于无线电信道的所谓的“相干时间”。相干时间指其中传输条件没有大的改变的时间。因此导频信号优选以比相干时间短的间隔发送。相应地同样频繁地从终端设备向基站发送应答值。特别优选导频信号的发送和应答值的传输以固定的时间间隔例如在每一TTI(传输时间间隔)之前进行。TTI涉及其中能够给用户分配传输信道的最小的时间单元。另一方面，候补集的无线电射束的参数应该优选仅缓慢地相对于相干时间变化。

在本发明的方法的一个特别优选的变体中，从所述属于第一候补集的无线电射束为每一终端设备首先选择无线电射束的一个第二的、用户专有的候补集，其每次用信号通知所涉及的终端设备。然后例如当该终端设备借助已接收的导频信号只需为属于它的、用户专有的候补集的无线电射束每次确定一个SINR值并向基站传输一个基于各SINR值确定的应答值时，就已经足够了。以这种方式可以显著减少为应答所需要的传输容量，因为避免了不需要的应答。就此而言它特别有利，因为一般本来就清楚，无线电射束在基站的一个确定的角范围内的传输仅有规定的终端设备可及。因此，只要所涉及的终端设备也针对为它们的范围或者在它们的方向上所发射的无线电射束而试图估计SINR值和向基站传输相应的应答，那么就足够了。然而在此无线电射束的用户专有的候补集不一定具有强制不同的无线电射束。一般在现实中大量数目的无线电射束属于多个不同的用户专有的候补集。

候补集的无线电射束的数目或者为标识哪些无线电射束属于哪些用户专有的候补集的信息以有意义的方式属于关于候补集的单个从基站向终端设备传输的无线电射束的信息。只要发送功率不是本来在一种传输标准中固定指定，则它也可以每次事先一同通知给单个终端设备。只要每一基站使用一个自己的导频结构，亦即不同的导频信号或者扩展序列，则优选向终端设备也传输关于随后通过候补集的无线电射束发送的导频信号的导频结构的信息。当例如在一种标准中事先已精确定义基站的所有导频并因此单个的终端设备都已知道时，这自然不需要。

关于属于候补集的无线电射束的信息，亦即无线电射束的数目和/或关于无线电射束的标识的信息和/或在单个无线电射束上的发送功率和/或导频结构，优选通过一个公共的信息信道，例如所谓的广播信道(BCH)从基站向所有终端设备公共传输，以便为该信令使用尽可能少的传输容量。

为选择第一候补集有不同的可能性。为此的一些方法后面还将详细说明。在一个非常简单实施的从而优选的变体中第一候补集的选择基于无线电射束栅进行，通常也称为“Grid of Beam”(GOB)，它包括一些无线电射束，这些无线电射束全面覆盖基站的一个确定的服务区，例如围绕基站的全部圆周或者一个扇区。优选这些无线电射束在此重叠。一个这样的无线电射束栅经常具有正交的无线电射束。但是这不必是强制的。

作为应答值由终端设备每次根据有关的SINR值优选确定一个所谓的CQI值(CQI；信道质量指示符)。该方法的优点在于，在CQI值中隐含了接收移动无线电设备的质量。基本上SINR值也可以以数字形式作为应答值传输。然而在这种情况下基站必须知道移动终端设备的质量，以便能够相应地执行优化的无线电射束分配。CQI值此外还有这样的优点，即它已经包含希望的调制和编码模式(MSC)，使用该模式能够在一个规定的SINR值的情况下为所涉及的终端设备实现最优的传输条件。在此根据CQI的选择能够要么实现大的通过量和/或最小的错误率，要么优化一个或者多个其他的框架条件。因此能够做到，基站根据应答值不仅对于单个终端设备进行无线电射束的分配，而且同时也为单个无线电射束对于不同的终端设备确定适宜的调制和编码模式，以便保证最优的传输。

一个相应的基站除一个这样的基站通常具有的一般结构外，需要为通过多个定向的无线电射束向一些移动终端设备同时进行信号传输而分配传输容量的单元，它们包括下面的部件：

-无线电射束配置设备，用以确定无线电射束的第一候补集，其中无线电射束的主要参数相对于终端设备的应答时间仅缓慢改变，

-候补集信令设备，用以用信号向终端设备通知关于候补集的无线电射束的信息，

-导频信号发送设备，用以以相对于无线电射束的改变时间较短的时间间隔通过候补集的无线电射束向终端设备发送导频信号，

-应答接收设备，用以从不同的终端设备接收应答值，其根据每次借助已接收的导频信号为每一已接收的无线电射束确定的SINR值确定，

-无线电射束分配设备，用以使用应答值和可能的话另外的参数给不同的终端设备为随后的信号传输分配无线电射束的适宜的组合。

再次注意，主要参数(对于方法和对于基站和/或移动终端设备)可理解为射束形状和功率。射束形状在此指数值和在所有空间方向上的相位。在已经说明的本发明的实施形式中为每一无线电射束短期匹配例如像调制和编码的参数。在另外的实施形式中也可以长期匹配一个或者多个这样的参数。在这种情况下，这些参数也表示主要参数。

借助一个适宜的信令设备，然后在原本的有用信号传输前在短的时间间隔内向用户通知被分配的无线电射束。

因此为按照本发明优化整个系统的性能，基站一方面需要一个无线电射束配置设备，它用一个长期匹配算法工作，另一方面需要一个非常快的“调度器”，它通过在短的时间间隔内发送的导频信号和根据由此解出的应答值，进行无线电射束的仅缓慢变化的集合对单个终端设备的快速的、自身总在改变的无线电射束的分配。

在接收侧优选使用移动终端设备，特别在定义无线电射束的用户专有的候补集的场合，该移动终端设备具有一个接收设备，用于接收从一个基站发送的不同的无线电射束和用于接收关于无线电射束的一个属于该终端设备的候补集的信息。此外该移动终端设备必须具有一个无线电射束识别设备，以便识别被接收的无线电射束是否属于该候补集。此外还需要一个无线电射束质量确定设备，用以为属于该候补集的无线电射束根据该终端设备每次通过不同的无线电射束从基站接收的导频信号确定一个SINR值。最后，该终端设备必须具有一个应答设备，用以仅对基站使用为属于所涉及的终端设备的候补集的无线电射束根据SINR值确定的应答值。

显然，本发明的基站和移动终端设备特别也可以类似本发明的方法的从属权利要求和说明扩展。

下面参考附图根据实施例再次详细说明本发明。附图中：

图1表示从基站在一个公共多用户MIMO下行链路传输的情况下向三个终端设备发送的信号矢量和由终端设备接收的信号矢量的图，

图2表示一个小区中的三个活动的用户的多用户MIMO下行链路问题的图示，

图3表示在一个小区中有6个用户时一种可能的无线电射束分配的示意图，

图4表示用于说明本发明的方法的一个实施例的流程图，

图5表示一个无线电射束栅(GOB)的示意图，其覆盖围绕基站的一个120°扇区，

图6表示从基站在本发明的一个多用户MIMO下行链路传输时向三个终端设备发送的信号矢量和由终端设备接收的信号矢量的图，

图7表示在优化带宽效率时SINR值对不同的MCS级的分配的图表，

图8表示本发明的基站的一个实施例的示意图，

图9表示本发明的移动终端设备的一个实施例的示意图。

根据图1和图2可以说明为什么使用本发明的方法能够大部分解决在多用户MIMO下行链路传输系统中资源管理的问题：

如果简化地从一个具有所谓的平衰减传播条件的信道出发，也就是说，从一个其传输特性在该信道的传输带宽内不显著改变的信道出发，则可以通过复数M_Rk×M_T信道矩阵 Hk(t)描述使用M_Rk接收和M_T发送天线的MIMO系统。在此下标k表示第k个用户或者第k个终端设备。此外可以把在时间t从M_T发送天线发送的符号组合到一个M_T×1列矢量 x _k(t)中，在时间t接收到的采样值(采样)由M_Rk×1列矢量 x _k(t)包括。以同样的方式可以把噪声采样值(因热噪声和小区间干扰亦即在相邻小区之间的干扰而出现)包括在M_Rk×1噪声矢量 n _k(t)中。第k个用户的MIMO下行链路传输因此可以如下说明：

y _k＝ H _k x _k+ n _k式中 $\begin{array}{c}{\underset{-}{x}}_k={[{\underset{-}{x}}_{k1},{\underset{-}{x}}_{k2},...,{\underset{-}{x}}_{{\mathrm{kM}}_T}]}^T\\ {\underset{-}{y}}_k={[{\underset{-}{y}}_{k1},{\underset{-}{y}}_{k2},...,{\underset{-}{y}}_{{\mathrm{kM}}_{\mathrm{Rk}}}]}^T\\ {\underset{-}{n}}_k={[{\underset{-}{n}}_{k1},{\underset{-}{n}}_{k2},...,{\underset{-}{n}}_{{\mathrm{kM}}_{\mathrm{Rk}}}]}^T\end{array}$ 和 ${\underset{-}{R}}_{{\underset{-}{n}}_k{\underset{-}{n}}_k}=E\left\{{\underset{-}{n}}_k{\underset{-}{n}}_k^H\right\}---\left(1\right)$

在此为简单起见首先忽略对于时间的依赖性。然而原则上要注意，信道具有随时间变化的性质。此外引入一个噪声协方差矩阵(noise covariancematrice) Rn _k n _k。如果采用各态历经，则该协方差矩阵可以通过时间平均估计。在此必须注意，噪声项包括小区间干扰，因此一般是空间定向的(亦即 Rn _k n _k≠σ²I)。

在大多数情况下在一个符号区间内不使用与M_T无关的而是仅使用数目减少的Q_k≤min(M_T，M_Rk)个复数符号是有利的。然而因为应该尽可能使用全部发送天线以便从天线阵列的天线增益中受益，所以形成Q_K×1列矢量 S _k的被发送的符号被线性地映射到M_T发送天线上，这经常称为所谓的线性预编码(线性预滤波)。于是得到

${\underset{-}{y}}_k={\underset{-}{H}}_k{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{n}}_k={\underset{-}{G}}_{\mathrm{kk}}{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{n}}_k={\underset{-}{H}}_k\underset{\mathrm{\θ}=1}{\overset{Q_k}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{f}}_{\mathrm{k\θ}}{\underset{-}{s}}_{\mathrm{k\θ}}+{\underset{-}{n}}_k=\underset{\mathrm{\θ}=1}{\overset{Q_k}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{g}}_{\mathrm{kk\θ}}{\underset{-}{s}}_{\mathrm{k\θ}}+{\underset{-}{n}}_k---\left(2\right)$

式中

在此矩阵 F _k称为“射束成形矩阵”，其由“射束成形矢量” f _k0组成。因此射束成形矢量包含规定无线电射束在哪个方向上和以何种形状从基站发射的参数。

接着从下面一点出发，一般不同的功率P_kθ＝E{| S _kθ|²}与不同的数据流相联系。因为在该方法中同时用多个无线电射束发送，它们各通过它们的射束成形矢量表示，所以这种射束成形方式也称为“一般化的射束成形”。

对于特殊情况Q_k＝1，亦即对于单一用户仅使用一个无线电射束，这种模式一般公知。然而在本情况下是围绕一种使用Q_k个并行的数据流以达到较高的通过率的空间多路复用方法，而不只是实现改进的分离或者纯粹的天线阵列或者射束成形增益。在此的前提是，把Q_k个分数据流或者无线电射束单个编码、或者每一个别的无线电射束的至少一个信道质量确定对于传输容量管理、对于计划决定和/或对于调制和编码模式匹配都很重要。

上面的公式(2)和(3)与在一个基站和一个确定的、第k个用户之间的单个的无线电连接关联。然而在实际的条件下在多用户MIMO系统中从基站向不同的用户同时发出多个无线电射束，这些无线电射束通常称为SDMA(空分多址)。在此，除了TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)和/或CDMA(码分多址)外，纯粹在空间上通过清楚地形成不同的射束而划分不同的用户。此外在多用户MIMO系统中(如定义“MIMO”已述)，为一个用户提供多于一个无线电射束。这些在空间上分开地将多个数据流同时在相同的频率上且以相同的代码向一个用户传输的方法也称为SMUX方法(空间多路复用)。

由终端设备k接收的信号因此一般如下表示：

${\underset{-}{y}}_k={\underset{-}{H}}_k\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{x}}_k+{\underset{-}{n}}_k={\underset{-}{H}}_k\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{n}}_k={\underset{-}{H}}_k{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{H}}_k\underset{\underset{K\≠k}{k=1}}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{n}}_k---\left(4\right)$

在图1中这种情况为三个终端设备RX1、RX2、RX3表示，它们由一个基站BS服务。在该图中还每次为三个终端设备RX1、RX2、RX3给出发送符号矢量 x ₁、 x ₂、 x ₃以及接收采样值矢量 y ₁、 y ₂、 y ₃，它们由公式(4)产生。

虽然向不同用户传输的信号通过相同的MIMO信道 H _k，然而一般为不同用户使用的天线加权因子即射束成形矢量 f _kθ(其中θ＝1…Q_k)不同，这最终导致不同的有效MIMO信道 G _kK＝ H _k F _K。因此第k个用户可以不仅测量它自己的信道 H _k和甚至测量包括它自己的发送射束成形矢量的有效信道 G _kK。然而其他用户K≠k的发送射束成形矢量矩阵 F _K的知识一般不给出，因为这要求从基站向单个用户的一个额外的前向信令。

对于一个确定的用户k的一个单个的无线电射束q(亦即对于由之传输数据符号 S _kq的无线电射束)成立

第一项I是原本感兴趣的信号，第二加数II给出所谓的“自干扰”，其由向同一用户传输多个无线电射束产生。第三加数III给出所谓的“小区内干扰”，其通过无线电射束同时也向该小区内的其他用户发送产生。最后的加数IV包含一般的噪声，包括通过来自相邻小区的无线电射束引起的所谓的“小区间干扰”。

为优化接收，必须共同处理用户的不同的无线电射束。因此公式(5)不可无限制使用。然而它表示，在线性接收条件下，在一个规定的无线电射束q中为用户k可用的信号是感兴趣的信号、自干扰部分、小区内干扰部分、以及“噪声加小区间干扰部分”的叠加。

在接收侧，在使用线性接收机的情况下通过适当地加权矢量 y _k中的单个采样值估计传输的符号。这可以作为接收侧的射束成形解释。第k个用户的接收机射束成形矩阵在此可以表示为 W _k。在这种情况下所传输的信号矢量 s _k的估计值由下式给出

${\underset{-}{\overset{^}{s}}}_k={\underset{-}{W}}_k^H{\underset{-}{y}}_k={\underset{-}{W}}_k^H({\underset{-}{H}}_k\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{n}}_k)={\underset{-}{W}}_k^H{\underset{-}{H}}_k{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{W}}_k^H{\underset{-}{H}}_k\underset{\underset{K\≠k}{k=1}}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{-}{F}}_k{\underset{-}{s}}_k+{\underset{-}{W}}_k^H{\underset{-}{n}}_k---\left(6\right)$

式中 ${\underset{-}{W}}_k=[{\underset{-}{w}}_{k1}{\underset{-}{w}}_{k2}...{\underset{-}{w}}_{{\mathrm{kQ}}_k}]=M_{\mathrm{Rk}\×Q_k}$ 矩阵

一种这样的接收射束成形通常也称为空间滤波。包括所谓的“Zero-Forcing(迫零)”(ZF；零(干扰)均衡)或者“最小均方差”(MMSE)的最不同的方法可在本发明的框架内使用。所有这些方法为专业人员熟知，所以这里不必为此继续说明。

对于用户k的一个单个无线电射束q可类似公式(5)再次写为

这里第一项I又是原本感兴趣的信号，第二加数II给出自干扰，第三加数III给出小区内干扰，最后的加数IV给出包括小区间干扰的总的噪声。

该多用户MIMO下行链路情况在图2中再次为三个活动的用户表示。在这一特殊的例子中决定，基站BS向终端设备RX1发送两个无线电射束(Q₁＝2)，向终端设备RX2仅发送一个无线电射束(Q₂＝1)，而向终端设备RX3发送三个无线电射束(Q₃＝3)。因此同时发送的无线电射束的数目为∑Q_k＝6。它借助6个射束成形矢量向M_T＝8发送天线映射。每一接收机使用一个适宜的空间滤波器，亦即相应的射束成形矩阵或者矢量，以便抽取和估计感兴趣的信号，同时抑制其他无线电射束的干扰以及小区间干扰(它们在图中未表示)。

由此在接收侧按照下式产生无线电射束kq的信号对干扰加噪声比(SINR)：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{kq}}=\frac{P_{\mathrm{signal},\mathrm{kq}}}{P_{\mathrm{self},\mathrm{kq}}+P_{\mathrm{intrn},\mathrm{kq}}+P_{\mathrm{noise}+\mathrm{inter},\mathrm{kq}}}---\left(8\right)$

在此有：

$P_{\mathrm{signal},\mathrm{kq}}=P_{\mathrm{kq}}{\left|{\underset{-}{w}}_{\mathrm{kq}}^H{\underset{-}{H}}_k{\underset{-}{f}}_{\mathrm{kq}}\right|}^2$

$P_{\mathrm{self},\mathrm{kq}}=\underset{\underset{\mathrm{\θ}\≠q}{\mathrm{\θ}=1}}{\overset{Q_k}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{k\θ}}{\left|{\underset{-}{w}}_{\mathrm{kq}}^H{\underset{-}{H}}_k{\underset{-}{f}}_{\mathrm{k\θ}}\right|}^2$

$P_{\mathrm{intrn},\mathrm{kq}}=\underset{\underset{K\≠k}{k=1}}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{\mathrm{\θ}=1}{\overset{Q_k}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{k\θ}}{\left|{\underset{-}{w}}_{\mathrm{kq}}^H{\underset{-}{H}}_k{\underset{-}{f}}_{\mathrm{k\θ}}\right|}^2---\left(9\right)$

$P_{\mathrm{noisc}+\mathrm{inter},\mathrm{kq}}={\underset{-}{w}}_{\mathrm{kq}}^H{\underset{-}{R}}_{{\underset{-}{n}}_k{\underset{-}{n}}_k}{\underset{-}{w}}_{\mathrm{kq}}$

如从公式(8)所见，作为加数的分母既包含噪声加小区间干扰部分也包含基于向小区内其他用户发送的无线电射束的自干扰部分和小区内干扰部分。在此公式(8)和(9)明确表示，从一个确定的终端设备为一个确定的无线电射束测量的SINR值不仅依赖于用以发送感兴趣的数据流的功率P_kq，而且也依赖于可避免的噪声加小区间干扰协方差矩阵 R _nknk和MIMO信道矩阵 H _k。在SINR值中还包含为其他无线电射束和/或其他用户选择的信号功率，以及所有其他用户的射束成形矩阵 F _k。

因此基站准确地估计SINR的当前值从而使不同的终端设备使用单个无线电射束的信道状态以便能够进行发送资源的优化分配不是一个无足轻重的问题。当总是只有一个射束成形矢量 f _kθ和/或一个为该单个无线电射束使用的功率值P_kθ改变时，先前测量的或者估计的SINR值在后来的传输时刻不再有效。在此要注意，另外接收射束成形矩阵的选择亦即按照公式(8)和(9)的空间滤波基本上也依赖于发送射束成形矢量和单个的无线电射束功率。这使得不同无线电射束的单个的、估计的SINR值对所有其余的射束成形矢量和所属功率的依赖性比这里简化表示的更加复杂。

通过本发明方法避免SINR值或者基于此的应答值RW的不准确性或者非当前性的这一主要问题。

图3表示移动无线电网络的一个小区的典型使用情形。这里要由一个基站BS服务总共6个终端设备RX1、…、RX6。为此基站BS借助它的如上所述的天线阵列发射多个定向的无线电射束或者射束B，在此该不同的射束B被分配给单个用户RX1、…、RX6。下面根据本发明的一个优选的实施例说明基站能够给单个用户RX1、…、RX6分配可用的射束的一种可能的方法。

图4表示本发明的方法的详细的方法步骤。在左侧表示由基站BS执行的单个步骤，在右侧表示每次由不同的移动终端设备RX1、…、RX6执行的单个步骤。

图4中虚线上面的区域在此表示在“长期无线电射束匹配”的框架内的动作，其中在长期尺度上定义无线电射束或者无线电射束的一个集合，并且仅在该长期尺度上的时间间隔内改变或者与变化了的发送条件匹配。与此相反，在虚线下面表示在短期尺度上发生的快速的调度，其中仅缓慢变化的无线电射束短时地给单个终端设备RX1、…、RX6分配。

在本情况下“长期”的概念意味着比各传输信道的相干时间长，“短期”的概念意味着比相干时间极度短。“长期尺度”在此优选为数百毫秒到秒的数量级，与此相对，无线电射束的短时分配更容易在毫秒时间脉冲的快速调度时发生。

因为无线电射束的主要参数，亦即射束成形矢量和发送功率，在这里相对于应答时间缓慢改变，所以能够部分甚至全部消除上述详细讨论的导致SINR值不精确、从而导致错误的当前信道状态信息的主要问题，亦即SINR值对于无线电射束参数的依赖性在小区内部在很大程度上被减小。

在长期无线电射束匹配中，如图4所示，首先由基站定义无线电射束B的一个候补集KS。这可以以不同的方式进行。

为定义无线电射束的候补集，一个特别简单和特别优选的解决方案基于已经提到的“射束栅”概念。在此简单地向天线阵列AA施加一个预先规定的射束成形矢量集，使得该天线阵列发送一些无线电射束B，这些无线电射束覆盖基站BS的一个确定的服务区。这在图5右侧图示。这里从基站BS借助一个射束栅GOB用12个无线电射束B覆盖一个形式为120°扇区的服务区VB，在此单个的无线电射束B每次重叠。服务区VB限定所涉及的基站BS负责的一个小区，从而依赖于该基站BS的位置以及在蜂窝网络内的其他基站的位置。于是例如可以通过相应较大数量的无线电射束和/或通过较宽的无线电射束覆盖一个较大的扇区，可能还覆盖围绕基站BS的整个全圆范围。如果希望射束成形矢量正交，则射束B的数目在射束栅GOB内必须小于基站BS的天线的数目。但是在一定的情况下，选择可用的无线电射束的数目亦即候补集中的无线电射束的数目超过天线的数目(例如是无线电射束的两倍)也是有利的。这减小用户直接位于无线电射束栅的两个相邻的无线电射束之间的概率。

定义无线电射束的候补集的另一种可能在于，首先构建一个正交无线电射束集，它撑开和单个用户的所有所谓的强“本征射束”的总和同样的空间。

“本征射束”的概念源自于基站仅向一个单个的用户发送的场合的措施。在所谓的“长期本征射束成形”(EBF)的场合，射束成形矩阵 F _k可以通过MIMO协方差矩阵的一个本征矢量集确定。在此长期射束成形矩阵 F _k能够针对下行传输而根据上行链路中相应的传输射束成形矩阵 F _k，UL计算，其如下给出：

$E\left\{{\underset{-}{H}}_{k,\mathrm{UL}}^{*}{\underset{-}{H}}_{k,\mathrm{UL}}^T\right\}{\underset{-}{F}}_{k,\mathrm{UL}}={\underset{-}{F}}_{k,\mathrm{UL}}\mathrm{diag}({\mathrm{\λ}}_1,...,{\mathrm{\λ}}_r)$ 式中r≤min(M_T，M_Rk)    (10)

本征值λ₁、…、λ_r在此给出关于所属的长期射束(通过相应的下标的本征矢量定义)的平均长期功率传输矢量。基于此然后基站可以定义一个长期无线电射束集，它向接收机平均传输总能量的绝大部分(通常＞95％)，此外可以给不同选择的长期射束分配适宜的发送功率。

在本发明的多个用户位于一个小区内的方案中，可以同样简单地构建一个正交无线电射束集，该集撑开和所有用户的最强的本征射束同样的空间。由此保证不会有任何相关的方向未被考虑。

在另一个较简单的和可能较好的变体方案中，可以还通过考虑把所有用户的公共MIMO协方差矩阵来选择用于定义无线电射束的候补集的发送射束成形矢量。在该方法中，通过下式确定Q长期无线电射束的候补集

$\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}E\right\{{\underset{-}{H}}_k^H{\underset{-}{H}}_k\left\}\right){\underset{-}{F}}_{\mathrm{\Σ}}={\underset{-}{F}}_{\mathrm{\Σ}}\mathrm{diag}({\mathrm{\λ}}_1,...,{\mathrm{\λ}}_{r_{\mathrm{\Σ}}})$ 式中 $r_{\mathrm{\Σ}}\≤\min (M_T,{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{M}_{\mathrm{Rk}})---\left(11\right)$

在此，在公式(11)中为简单起见使用下行矩阵 H _k＝ H _k，DL＝ H _k，UL ^T，虽然它仅对于TDD传输方法(时分双工方法)适用。尽管如此，也可以在FDD方法(频分双工方法)中用E{ H _k，UL ^* H _k，UL ^T}(亦即来自上行链路信道，只要借助频率变换相应考虑载波频率偏移)、或者用E{ H _k ^H H _k}(亦即来自下行信道再加上到基站的低速率反馈)确定相应的长期参量。

这样一种按照公式(11)的候补集的选择保证，对于在各小区内用户的不均匀分布，仅有用户实际所在的方向被服务。就此而言，该措施对于更简单的“射束栅方法”GOB具有优点，GOB方法在上面首先对于这样的情况进行过说明，即在GOB中的无线电射束数目不由于对共同MIMO协方差矩阵的了解而继续减少。

为提高在决定长期无线电射束的候补集的定义时的公正性，可以从MIMO协方差矩阵中去掉路径损失和遮蔽，这防止射束的选择由具有特别好的信道的终端设备主导。在这种情况下无线电射束的集合代替公式(11)按照

$\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{E\left\{{\underset{-}{H}}_k^H{\underset{-}{H}}_k\right\}}{\left\{{\left|\right|{\underset{-}{H}}_k\left|\right|}_F^2\right\}}\right){\underset{-}{F}}_{\mathrm{\Σ}}={\underset{-}{F}}_{\mathrm{\Σ}}\mathrm{diag}({\mathrm{\λ}}_1,...{,\mathrm{\λ}}_{r_{\mathrm{\Σ}}})$ 式中 $r_{\mathrm{\Σ}}\≤\min (M_T,{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{M}_{\mathrm{Rk}})---\left(12\right)$

确定，其中通过标准化借助项|| H _k||_F ²＝∑_i∑_j| H _k，ij|²考虑每个用户的平均总MIMO能量传输。在两种情况下，然后能够确定实际被使用的无线电射束的数目Q≤r_∑以及分配给单个无线电射束的发送功率，例如基于一个统计的注水模型(Water-Filling-Model)根据长期本征值λ₁、…、λ_r∑来进行。这在小区内仅有一个单个用户的情况下重新返回到根据公式(10)的单用户本征射束成形模型。这意味着该模型是在所建议的一般模型内的一种特殊晴况。

在实际中，通过一个在空间明显分开的无线电射束的集合代替共同MIMO协方差矩阵的本征射束的集合可能是有利的，因为本征射束通常具有非常复杂的几何形式，这对于随后的快速调度能够起负作用。对此，从一个通常的、优选正交的无线电射束栅(Grid of Beams)按顺序选择(从最强的开始)需要的射束成形矢量，以便使用例如总可用功率的95％。对于把95％作为阈值的特殊情况和保证用户之间一定公正性的变体方案，这例如意味着

${\underset{-}{F}}_{\mathrm{GOB}}=[{\underset{-}{f}}_{\mathrm{GOB},1},{\underset{-}{f}}_{\mathrm{GOB},2},...,{\underset{-}{f}}_{\mathrm{GOB},M_T}]$ 式中 ${\underset{-}{F}}_{\mathrm{GOB}}^H{\underset{-}{F}}_{\mathrm{GOB}}=I_{M_T\×M_r}$

${\underset{-}{f}}_{\mathrm{GOB},q}^H\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{E\left\{{\underset{-}{H}}_k^H{\underset{-}{H}}_k\right\}}{E\left\{{\left|\right|{\underset{-}{H}}_k\left|\right|}_F^2\right\}}\right){\underset{-}{f}}_{\mathrm{GoB},q}={\mathrm{\ϵ}}_q$ 式中q∈{1，2，...，M_T)    (13)

为 $\underset{q}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\ϵ}}_q\≥0.95$ 沿

选择最小数目的射束，

其中，满足该条件的最小的数目Q≤M^T对应于第一候补集中的无线电射束的数目。为使通过量最大化(不考虑公正性)，与此相反选择类似(11)的公式。

然后在第二步骤中基于如此选择的无线电射束的候补集每次为单个的用户选择一个用户专有的候补集NKS。由此避免单个的终端设备RX1、…、RX6每次不必要地尝试对它们不适宜的无线电射束-因为它们例如覆盖完全是另一个空间区域-计算和返回应答值。一个用户专有的候补集在此基本上也可以仅由单个无线电射束组成。但是通常它包括多个无线电射束。

单个用户专有的候补集的选择在此特别也可以基于预定的边界条件例如服务/质量条件、用户优先级等进行。此外在选择用户专有的候补集时(只要可用)使用关于单个无线电射束的长期信道质量的信息，其例如可由基站从终端设备的上行信道估计。

此处明确指出，无论是为确定第一级的候补集，还是为从第一定义的候补集中选择用户专有的候补集，都可以使用任意的、也是非常复杂的算法。这点对于确定关于发送单个无线电射束的功率同样适用。就此而言，上述用于确定无线电射束的适宜的候补集和相关的发送功率的方法仅理解为目前优选的实施例。

与此相反，在本发明的框架内可以进行候补集中的单个无线电射束的任意长期匹配。这特别包括这样的特殊情况，即单个用户每次被分配了规定的天线。

精确的实现最后是在基站中的硬件和软件设计的问题，并通常取决于基站以何种方式获得关于在候补集内的无线电射束的哪些长期信道状态信息。在大多数情况下，长期信道状态信息可以从上行信道较为准确地估计，因为为长期无线电射束匹配所需要的重要的知识，例如传播角，多径分量的平均功率等，一般在较大带宽的范围内是恒定的。

然而每次使用的长期无线电射束匹配方法总要这样设计，使得避免不需要的能量损失以及产生不需要的干扰，因为例如发送功率的一部分确切地不能到达希望的用户。

然后在图4所示的第三步骤中考虑基站向涉及的终端设备RX1、…、RX6发送关于用户专有的候补集的适宜的候补集信息KSI。在此基站向单个的终端设备RX1、…、RX6发送关于事先确定的用户专有的候补集的所有需要的信息，特别是在用户专有的候补集NKS内的射束的数目Q和关于一个确定的射束是否属于一个确定的用户专有的候补集的识别信息、在该射束上发射的功率(只要该功率事先未确定)和优选还有关于所属导频信号结构的信息，只要它同样未一般定义。该候补集信息KSI的传输优选在一个公共的信息信道上进行，这里是在广播信道(BCH)上进行。如图4所示，候补集信息IKS的该传输也在一个长期尺度上根据在候补集KS、NKS内的单个射束B的匹配或者改变来进行。

由此单个的终端设备RX1、…、RX6在从数百毫秒到数秒的相应较长的时间间隔内接收新的候补集信息ISI，因此知道，它们可以使用哪些当前的候补集NKS，和它们在其他在图4中表示的方法步骤中要考虑从基站发送的哪些无线电射束B。

所有其他的在该图中表示的方法步骤在此都在短期尺度上例如在毫秒段内进行。在此基站首先规律地通过无线电射束向单个终端设备RX1、…、RX6发送导频信号，其中为传输例如使用所谓的SCPiCH(二次公共导频信道)。单个终端设备RX1、…、RX6在不同的无线电射束B上接收该导频信号，然后能够在随后的步骤中每次估计SINR值。

这点可再次根据图6表明。在那里表示的情况为简单起见再次限于三个活动的用户。在该图中为本发明的方法表示出从基站发送的信号矢量 X ₁、 X ₂、 X ₃和由单个用户RX1、RX2、RX3接收的信号矢量 Y ₁、 Y ₂、 Y ₃。在此基站为定义单个无线电射束使用一个射束成形矩阵 F _∑，根据本发明对它只在长期基础上进行匹配。在属于该射束成形矩阵 F _∑的一个列的每一无线电射束上，在所涉及的无线电射束的SCPiCH上传输一个导频信号，它允许k＝3个用户RX1、RX2、RX3中的每一个准确估计有效信道矩阵 G _k∑或者该矩阵的列，必须估计这些列，以便估计候补集内的所有无线电射束的SINR值。因为功率P_θ＝E{| S _∑θ|²}也为所有的无线电射束仅在长期尺度上匹配，从而相应的终端设备RX1、RX2、RX3每个都能够知道或者测量所有相关的在图6中包含的参数，所以每个用户都能够准确估计SINR值。

在图4所示的下面的步骤中然后根据估计的SINR值由单个终端设备RX1、…、RX6每次求应答值RW。

为此特别优选把SINR值变换为CQI值，其包含由各终端设备在所涉及的无线电射束上希望的调制和编码模式(MCS)。在3GPP标准的HSDPA规范中例如在5位CQI内编码MCS级。作为应答值RW使用CQI值，具有通过由所涉及的终端设备选择调制和编码模式而直接使终端质量被一同纳入应答值RW中的优点。从而基站以非常小的信令开销获得所有需要的值。

图7表示各终端设备如何能够根据估计的SINR值确定MCS级的例子。在该示意图中，表示在应该达到最大的信号通过量的条件下MCS级对于测量的SINR值的分配。在此仅涉及一个例子。基本上，MCS级的选择也可以根据其他的条件进行，例如鉴于误帧率或者误码率等。此外在该示意图中以虚线的形式表示出所谓的“香农边界”，它给出用理想编码可达到的最大传输容量。在图7中为清楚起见只示出了总共30个MCS级的集合中的6个MCS级，通常例如在3GPP HSDPA规范中使用30个MCS级。当在8dB和13dB之间确定一个SNR值时，在该缩减的6个MCS级的集合内例如选择MCS级20，因为该MCS级保证最大的带宽效率，从而在该SINR下保证最大的通过量。另一方面，例如为小于-7dB的SINR值选择MCS级1，以便达到最大的通过量。

然后把求得的应答值RW在上行信道UL上从单个终端设备RX1、…、RX6向基站BS发送，后者根据接收到的应答值进行原本的无线电射束分配。在此不仅考虑应答值，而且也考虑其他的条件，例如不同的QoS(QoS＝Quality ofService；服务质量)条件，亦即例如由系统保证的特性，如数据率、最大延迟等、单个用户的优先级、公正性条件(这意味着一个用户是否已经长期未被服务)、要达到的带宽效率或者在单个终端设备中尤其可达到的质量。特别在此还应该考虑，单个终端设备具有何种能力，例如它是否可到底具有天线阵列从而能够适宜地处理多个无线电射束，还是仅具有单个天线。优选所涉及的终端设备一移动到基站的小区中基站就获得这些信息，例如使用切换信令(Handover-信令)。

在对随后的传输为单个用户确定适宜的无线电射束组合时，一定能够给一些用户分配多个无线电射束，给另一些用户仅分配一个无线电射束，还有另一些用户在后继的传输时间间隔内全然得不到任何无线电射束分配。

为此的一个典型的例子在图3中表示。这里基站从具有6个无线电射束的射束栅中最后为候补集选择出4个无线电射束。单个用户RX1、…、RX6的用户专有的候补集例如对第一用户RX1是无线电射束θ＝1，对第二用户RX2的无线电射束是θ＝2和θ＝3，对第三用户RX3的无线电射束是θ＝2，对第四用户RX4的无线电射束是θ＝1和θ＝2，对第五用户RX5的无线电射束是θ＝4和对第六用户RX6的无线电射束是θ＝3和θ＝4。根据快速CQI应答值和不同的上述另外的参数，然后调度器决定，为用户1选择射束θ＝1，为用户3选择射束θ＝2，为SMUX方法选择射束θ＝3和θ＝4，用该方法为第六用户RX6服务。在此选根据CQI应答值选择匹配的MCS级。其他的用户在随后的传输时间间隔(TTI)短时不服务，但是例如在较晚的后继TTI中可能的话优先考虑。

在随后传输有用信号前，基站现在还必须给所有的移动用户通知所涉及的调度决定，亦即用户获得需要的信息，以便能够检测随后的有用数据(亦即哪一些无线电射束或者无线电射束的哪一些集合为所涉及的用户被使用，和可能的话还有对选择的MCS的决定，只要BS偏离于MS的希望)。这例如可以通过广播信道还通过用户专有的控制信道实现。

接着在随后的TTI中传输有用信号，其包含原本要向终端设备传输的语音和/或多媒体数据。如这在图4中通过虚线的返回箭头所示，在由基站发送有用信号后立即再次发送一个新的导频信号，并由终端设备RX1、RX2、…、RX6根据接收到的导频信号再次估计SINR值，并由此确定应答值，该应答值再次向基站BS发送，基站然后向终端设备RX1、RX2、…、RX6为下一TTI分配无线电射束。这里对每个TTI执行该循环。仅当在长期尺度上进行无线电射束的匹配，亦即候补集的改变时，才从基站再次通过广播信道向终端设备RX1、RX2、…、RX6发送新的数据集信息KSI，这些终端设备此后根据新的用户专有的候补集和所属的参数执行SIN值的随后的估计。

图8表示基站BS的粗略的示意图，使用该基站可实现本方法。

该基站BS具有一个带多个天线的天线阵列AA。天线阵列AA连接到基站BS的收发器单元2，收发器单元2负责通过天线阵列AA接收和发送信号。显然，该基站BS还具有一个这样的基站的所有另外一般的部件。然而为更好的概略性在图8中仅表示出为执行本方法的最主要的部件。

一个这样的部件是无线电射束配置设备3，它确定无线电射束B的候补集。亦即该无线电射束配置设备3负责定义第一候补集KS和还为用户专有的候补集NKS选择单个无线电射束B。无线电射束配置设备3从基站BS为此负责的(未详细表示)部件获得为此需要的参数，例如框架条件和/或关于长期信道质量的估计。

无线电射束配置设备3然后例如把用户专有的候补集NKS向候补集信令设备4传输，后者按照上述方法用信号向终端设备通知关于用户专有的候补集NKS的无线电射束B的需要的信息KSI。为此把候补集信息KSI向收发器单元2传输，后者然后负责通过天线阵列AA发送。

无论无线电射束配置设备3还是候补集信令设备4都在长期尺度上工作。

关于用户专有的候补集NKS的需要的信息此外从无线电射束配置设备3向导频信号发送设备5发送，后者在短期尺度上(例如以在单个TTS之间的规律的时间间隔)通过各用户专有的候补集NKS的无线电射束B向终端设备发送导频信号PS。

此外基站具有一个应答接收设备6，它以同样规律的时间间隔从单个终端设备RX1、RX2、…、RX6接收例如形式为CQI值的应答值RW，然后把该应答值RW向无线电射束分配设备7、所谓的调度器7转发。无线电射束分配设备7同样通过无线电射束配置设备得知，给哪些用户分配哪些用户专有的候补集NKS。

根据应答值RW、关于用户专有的候补集NKS的信息以及另外的信息，调度器7然后给不同的终端设备RX1、…、RX6为随后的信号传输例如为下一TTI分配无线电射束的适宜的组合。

在原本传输有用信号前由基站执行的用信号向终端设备发送关于所分配的无线电射束的通知借助一个(未示出的)信令设备进行，后者也可以为另外的信令目的使用。

无论无线电射束配置设备3还是候补集信令设备4、导频信号发送设备5、应答接收设备6和无线电射束分配设备7都可以软件的形式在基站BS的微处理器1上实现。

两个信令设备4和5和接收设备6用于使收发器单元2每次传输相应的信号或者从所接收的信号中抽取相应的应答值RW，以便能够将其向无线电射束分配设备7传输。特别是这些设备4、5、6因此也可以集成在基站的其他单元中，特别是收发器单元2中。无线电射束配置设备和调度器7原理上也可以在移动无线电网络的其他单元内实现，它们为所涉及的基站接管相应的任务。

图9表示移动终端设备RX1、…、RX6的粗略的示意形式，其可在本发明的方法中使用。

在这里也为了简单起见仅表示出对于本发明最主要的部件。亦即移动终端设备RX1、…、RX6具有全部通常在这样的终端设备中存在的部件和功能单元。

在本例中移动终端设备RX1、…、RX6具有一个带两个天线A11、A12的天线阵列，所述天线也连接到收发器单元8上。接收设备10用于接收从基站BS发送的不同的无线电射束B和用于接收关于分配给该终端设备的无线电射束B的候补集NKS的信息。此外终端设备RX1、…、RX6具有一个无线电射束识别设备11，用以识别接收到的无线电射束B是否属于用户专有的候补集NKS。由无线电射束质量确定设备12然后为属于候补集NKS的无线电射束B而根据导频信号确定一个SINR值，所述导频信号每次由终端设备RX1、…、RX6通过不同的无线电射束从基站BS接收。根据该SINR值然后在应答设备13中确定应答值RW，例如CQI值，然后再次通过收发器单元8和具有两个天线A₁₁、A₁₂的天线阵列向基站BS回送该应答值。

接收设备10、无线电射束识别设备11、无线电射束质量确定设备12和应答设备13在这里再次以软件的形式在终端设备RX1、…、RX6的微处理器9上实现。但是基本上这些设备也可以在其他不同的部件和功能设备上分布或者在它们之内集成。于是已经存在的移动设备通常也具有相应的接收设备和应答设备，因为终端设备也在迄今的方法中估计SINR值或者相似的信道质量值，并把它们向基站回送。然而对于本发明重要的是，移动终端设备RX1、…、RX6能够如下识别无线电射束B，它是否属于该终端设备的所属的用户专有的候补集NKS，并负责仅对于该无线电射束实际确定SINR值，并向基站BS发送基于此的应答值RW。

最后再次指出，在附图中具体表示和先前详细说明的方法仅涉及实施例，其可由专业人员修改，而不离开本发明的框架。

特别是在细节上在单个方法中可以进行改动，以便不仅为平衰减传输方法、而且也在频率选择信道的场合使用本方法(与在这里迄今表示的不同)。同样也可以，本发明不仅在为单个数据流的自适应调整和编码中使用，亦即在个别的数据流编码中使用，而且本发明也可以在这样的方法中使用，即其中数据流不个别编码，例如以所谓的外信道编码方法(跨越信道的编码方法)中，其中越过单个的子无线电射束对确定的用户进行编码。

因为这里彼此结合长期匹配和短期匹配，所以本发明的方法在单个终端设备在小区内从低速到中速的范围内可极好地使用。但是在较高的终端设备速度的范围内也可以使用本方法。本方法对于FDD方法特别具有吸引力，但是特别在单个用户的较高的移动性或者终端设备的较高的速度的情况下在TDD方法中十分有利。另外，本方法可以用于多种任意的空中接口，例如GSM(全球移动通信系统，第二代移动无线电)、UMTS(通用移动电信系统，第三代移动无线电)、WCDMA(宽带码分多址，第三代移动无线电的一个标准)、OFDM-4G(第四代系统的正交频分多路复用)等。

Claims (10)

1.一种在从蜂窝无线电网络的基站(BS)向多个移动终端设备(RX1，RX2，…，RX6)进行信号传输时分配传输容量的方法，其中，

-基站(BS)同时发送多个定向的无线电射束(B)，

-首先定义无线电射束(B)的一个第一候补集(KS)，所述无线电射束的主要参数相对于终端设备(RX1，RX2，…，RX6)的应答时间仅缓慢改变，

-由基站(BS)用信号向终端设备(RX1，RX2，…，RX6)通知关于候补集(KS)的无线电射束(B)的信息(KSI)，

-从基站(BS)以相对于无线电射束的改变时间较短的时间间隔通过候补集(KS)的无线电射束(B)发送导频信号(PS)，

-终端设备(RX1，RX2，…，RX6)每次借助接收到的导频信号(PS)为候补集(KS)的每一无线电射束(B)确定一个SINR值，

-终端设备(RX1，RX2，…，RX6)为每个接收到的无线电射束(B)每次向基站(BS)传输一个根据所涉及的SINR值确定的应答值(RW)，

-使用该应答值(RW)由基站(BS)为随后的信号传输而给不同的终端设备分配无线电射束(B)的适宜组合。

2.根据权利要求1的方法，其中，从所述属于第一候补集(KS)的无线电射束(B)为每一终端设备选择无线电射束(B)的用户专有的第二候补集(NKS)，将其每次用信号通知给所涉及的终端设备(RX1，RX2，…，RX6)，

终端设备(RX1，RX2，…，RX6)借助接收到的导频信号(PS)仅对于属于它的用户专有的候补集(NKS)的无线电射束(B)每次确定一个SINR值，并向基站(BS)传输一个根据各SINR值确定的应答值(RW)。

3.根据权利要求1或2的方法，其中，无线电射束(B)的所涉及的候补集(KS，NKS)的主要参数相对于相干时间仅缓慢改变。

4.根据权利要求1到3之一的方法，其中，从基站(BS)向终端设备(RX1，RX2，…，RX6)首先传输关于下一个通过候补集的无线电射束发送的导频信号(PS)的导频结构的信息。

5.根据权利要求1到4之一的方法，其中，从终端设备(RX1，RX2，…，RX6)每次根据所涉及的SINR值确定一个CQI值作为应答值(RW)，并向基站(BS)传输。

6.根据权利要求1到5之一的方法，其中，通过公共信息信道(IK)从基站(BS)向终端设备传送关于属于候补集的无线电射束和/或无线电射束上的发送功率和/或导频结构的信息。

7.根据权利要求1到6之一的方法，其中，第一候补集根据无线电射束栅(GOB)被定义，所述无线电射束栅包括多个无线电射束(B)，所述多个无线电射束全域覆盖基站(BS)的一个确定的服务区(VB)。

8.根据权利要求1到7之一的方法，其中，应答值(RW)每次确定一个调制和编码横式(MCS)，使用该模式，基站(BS)通过单个无线电射束(B)向不同的终端设备(RX1，RX2，…，RX6)发送。

9.基站(BS)，具有用于为了通过多个定向的无线电射束(B)向蜂窝无线电网络中的多个移动终端设备(RX1，RX2，…，RX6)同时进行信号传输而分配传输容量的单元，包括：

-无线电射束配置设备(3)，用于确定无线电射束的一个候补集，其中无线电射束的主要参数相对于终端设备的应答时间仅缓慢改变，

-候补集信令设备(4)，用于用信号向终端设备(RX1，RX2，…，RX6)通知关于候补集(KS)的无线电射束(B)的信息(KS)，

-导频信号发送设备(5)，用于以相对于无线电射束的改变时间更短的时间间隔通过候补集(KS)的无线电射束(B)向终端设备(RX1，RX2，…，RX6)发送导频信号(PS)，

-应答接收设备(6)，用于从不同的终端设备(RX1，RX2，…，RX6)接收应答值(RW)，该应答值根据每次借助接收到的导频信号(PS)为每个接收到的无线电射束(B)确定的SINR值而被确定，

-无线电射束分配设备(7)，用于使用应答值(RW)为随后的信号传输而给不同的终端设备(RX1，RX2，…，RX6)分配无线电射束(B)的适宜组合。

10.移动终端设备(RX1，RX2，…，RX6)，用于在根据权利要求1到8之一的方法中使用，具有：

-接收设备(10)，用于接收从基站(BS)发送的不同的无线电射束(B)和用于接收关于无线电射束(B)的一个属于该终端设备的候补集(KS，NKS)的信息(KSI)，

-无线电射束识别设备(11)，用于识别一个接收到的无线电射束(B)为属于候补集(KS，NKS)的，

-无线电射束质量确定设备(12)，用于为属于候补集(KS，NKS)的无线电射束(B)根据导频信号(PS)确定一个SINR值，该导频信号(PS)由终端设备(RX1)每次通过不同的无线电射束(B)从基站(BS)接收，

-应答设备(13)，用于仅为属于所涉及的终端设备(RX1，RX2，…，RX6)的候补集(KS，NKS)的无线电射束(B)向基站(BS)发送根据SINR值确定的应答值(RW)。

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