分布式大规模MIMO网络中的广播和多播传输的制作方法

分布式大规模mimo网络中的广播和多播传输
1.相关申请
2.本技术要求于2019年5月23日提交的美国临时专利申请第62/851,951号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及分布式大规模多输入多输出(dm-mimo)系统，并且具体地，涉及dm-mimo系统中的广播或多播传输。


背景技术：

4.大规模多输入多输出(mimo)(也称为大规模天线系统和超大mimo)是一种多用户mimo技术，其中每个基站都配备有大量(通常多于50)天线单元，其用于为共享相同时间和频带并在空间域中分隔的许多终端提供服务。一个关键假设是基站天线比终端多得多—至少是两倍，但理想地尽可能多。与传统的多用户mimo相比，大规模mimo具有许多优势。首先，传统的多用户mimo不是一种可伸缩的技术，因为它被设计为支持具有大致相等数量的服务天线和终端的系统，并且传统多用户mimo的实际实施方式通常依赖于频分双工(fdd)操作。相比之下，在大规模mimo中，在时分双工(tdd)中工作的活动终端上的大量多余的服务天线带来了吞吐量和辐射能效的大幅提升。这些益处源于通过对基站天线发出和接收的信号进行适当整形而实现的强空间复用。通过对所有天线应用预编码，基站能够确保在预期终端的位置处的信号之间的相长干扰(constructive interference)，以及几乎所有其他位置处的相消干扰(destructive interference)。此外，随着天线数量的增加，能量可以极其精确地集中到空间中的小区域。大规模mimo的其他益处包括使用简单的低功率组件(因为它依赖于简单的信号处理技术)、减少的延迟、以及对故意干扰(intentional jamming)的稳健性。
5.在tdd模式下工作时，大规模mimo可以利用信道互易性特性，根据该特性，信道响应在上行链路和下行链路两者中是相同的。信道互易性允许基站从终端在上行链路中发送的导频序列中获得信道状态信息(csi)，该csi然后对于上行链路和下行链路都是有用的。根据大数定律，每个终端看到的有效标量信道增益接近于确定性常数。这被称为信道硬化。由于信道硬化，终端可以仅使用长期统计csi来可靠地解码下行链路数据，从而使大部分物理层控制信令冗余，即，低成本csi获取。这使得传统的资源分配概念变得不必要，并导致介质访问控制(mac)层的简化。这些益处解释了为什么大规模mimo在第五代(5g)中占据中心地位。
6.然而，大规模mimo系统性能受到一些限制因素的影响。信道互易性要求硬件校准。此外，所谓的导频污染效应是一种基本现象，它深刻地限制了大规模mimo系统的性能。理论上，大规模mimo系统中的每个终端都可被分配派一个正交的上行链路导频序列。然而，可以存在的最大正交导频序列数的上限是相干间隔(coherence interval)的大小，该大小是相干时间(coherence time)和相干带宽(coherence bandwidth)的乘积。因此，随着终端数量
的增加，采用正交导频导致资源分配效率低下，或者当相干间隔太短时，它在物理上无法执行。结果是导频必须在各小区上被重用，或甚至在归属小区内被重用(为了更高的小区密度)。这不可避免地导致共享相同导频的终端之间的干扰。导频污染不随着基站天线数量的增加而消失，因此它是一种渐近地(asymptotically)保留的损害。
7.为了在无线网络中实现大规模mimo，可以采用两种不同的架构：
8.·
集中式大规模mimo(c-mamimo)，其中在基站侧和用户侧两者处，所有天线共同位于紧凑区域内，如图1所示。它表示了传统的大规模mimo系统。
9.·
分布式大规模mimo(d-mamimo)，其中基站天线(此处称为接入点(ap))以精心规划或随机的方式在地理上分散在大片区域，如图2所示。天线被连接在一起并通过高容量回程链路(例如，光缆)被连接到中央处理单元(cpu)。它也被称为无小区(cell-free)大规模mimo系统。
10.d-mamimo架构是未来标准中的网络mimo的一个重要推动因素。网络mimo是一个用于无小区无线网络的术语，其中部署在覆盖区域内的所有基站都充当具有分布式天线的单个基站。从性能的角度来看，这可以被认为是理想的网络基础设施，因为网络具有很强的在空间上复用用户和准确控制对每个人造成的干扰的能力。
11.d-mamimo与传统分布式mimo之间的区别在于在相干地服务给定用户中所涉及的天线数量。在d-mamimo中，每个天线为每个用户服务。与c-mamimo相比，由于宏分集增益的增加，d-mamimo具有改进网络覆盖和能效两者的潜力。这是以更高的前传要求和分布式信号处理需求为代价的。在d-mamimo中，与有效载荷数据和功率控制系数有关的信息是经由在ap与cpu之间的回程网络来交换的。在ap之间或中央单元之间没有即时csi的交换，即，csi获取可以在每个ap的本地执行。
12.由于网络拓扑的原因，d-mamimo经受由到不同分布式天线的不同接入距离所导致的不同程度的路径损耗，以及不一定更好的非常不同的遮蔽现象(例如，与部署在架高位置的天线相比，部署在街道级别的天线更容易被建筑物阻挡)。此外，由于d-mamimo中天线的位置对系统性能具有显著影响，因此天线位置的优化至关重要。此外，d-mamimo系统可能遭受低程度的信道硬化。如前所述，信道硬化特性是大规模mimo中抑制小规模衰减的关键，并且源于在相干传输中涉及的大量天线。在d-mamimo中，ap分布在广阔的区域，并且许多ap离给定用户很远。因此，每个用户实际上由较少数量的ap来服务。作为结果，信道硬化可能不那么明显。这将极大地影响系统性能。
13.任何无线网络的性能显然取决于是否有足够好的csi来促进多个天线处的相位相干处理。直观上，使用c-mamimo获得高质量csi应当比使用天线分布在广大地理区域上的d-mamimo更容易。尽管如此，宏分集增益具有显著的重要性，并导致改进的覆盖和能效。
14.大规模mimo部署的一个问题是大量天线产生大量数据。这意味着，对于传统的无线电到天线接口，需要非常大容量的光纤网络来混合这些数据。光纤既昂贵又需要熟练的人员进行安装，这两者限制了大规模mimo的部署场景。还存在可伸缩性问题，因为需要不同大小的基带单元来处理不同的阵列大小，例如一个处理32个天线，另一个用于128个天线等。
15.从实际角度来看，与天线单元分布在更大区域上的d-mamimo解决方案相比，其中所有天线单元(即ap)靠近在一起放置的c-mamimo解决方案具有许多缺点。这些缺点例如
是：
16.·
非常大的服务变化：恰好位于中央大规模mimo节点附近的用户设备(ue)将体验到非常好的服务质量，而对于更远的ue，服务质量将迅速下降。
17.·
对阻挡敏感：特别是在高频段，信号很容易被遮蔽ue与c-mamimo节点之间的视线的障碍物所阻挡。在d-mamimo中，多个天线单元可能被阻挡，但需要大得多的障碍物来阻挡所有天线单元。
18.·
高热量集中：由于热量集中，很难使c-mamimo节点非常小。在d-mamimo中，每个天线单元(及其相关联的处理)仅产生少量热量，这简化了小型化。
19.·
大型且可见的安装：c-mamimo安装可能变得很大，尤其是在较低频段上。d-mamimo安装实际上甚至更大，但可以使得视觉影响几乎忽略不计。
20.·
安装需要具备“无线电技能”的人员：在单个位置安装复杂的硬件需要规划，而且很可能还需要由经过认证的人员正确安装。在d-mamimo安装中，将非常多的天线单元中的每一个都安装在非常好的位置并不那么重要。大多数单元被安装在足够好的位置便已足够。d-mamimo部署可以显著放宽安装要求。
21.·
受法规限制的功率(例如，特定吸收率(sar))：如果天线单元靠近在一起，则在安装附近将存在一个适用电磁波安全规则的区域。这可能限制许多安装中的总辐射射频功率。在d-mamimo安装中，用户可能靠近少量天线单元，但不可能在物理上靠近分布在广大面积上的许多单元。
22.与c-mamimo相比，d-mamimo具有许多显著的好处。然而，在现有技术解决方案中，在d-mamimo中的天线单元之间的布线和内部通信是不可能的。在d-mamimo安装中，在每个天线单元与cpu之间连接单独的电缆(例如，在星形拓扑中)在经济上是不可行的。任意或最佳ap拓扑都可导致回程组件的成本过高，以及用于分布处理和设置的安装成本。
[0023]“无线电条带”的原理此前在题为“改进的用于分布式大规模mimo的天线装置(improved antenna arrangement for distributed massive mimo)”的wo2018/103897a1中进行了介绍。“无线电条带系统”中的实际“基站”可以包括在电缆或条带的保护壳内的电路安装芯片。每个天线单元的接收和发射处理是在该实际天线单元本身之后执行的。由于假设分布式天线单元的总数很大(例如，数百个)，因此每个天线单元的射频发射功率非常低。
[0024]
图3中的示例描绘了一个系统模型，并示出了被连接到盒的发光二极管(led)照明条带。该图仅用于举例说明可如何构建实际的分布式大规模mimo基站。cpu(或条带站)与一个或多个无线电条带(或分布式mimo有源天线电缆)相连接。
[0025]
实际的无线电条带可以在背面包含胶带或粘合剂，如在led条带的示例中那样，或者它可以只包含由覆盖电缆的塑料保护的非常小的每天线处理单元和天线。
[0026]
要做出的一个重要观察是发射机和接收机处理都可以在特定假设下分布，例如参见图4。使用诸如共轭波束成形的低复杂度预编码方法，每个天线单元可以配备有控制实体(天线处理单元(apu))，该控制实体确定波束成形权重而无需与所有其他apu通信。
[0027]
对分布式大规模mimo感兴趣的一个领域是5g新无线电(nr)中在特定区域或完整覆盖区域上的按需广播和/或多播传输。现有的第四代(4g)长期演进(lte)系统支持使用单频网络(sfn)或单小区点对多点工作模式(当前名称为多媒体广播多播服务(mbms))在宽广
区域上进行广播和多播传输。具体而言，在多媒体广播多播服务单频网络(mbsfn)中，在多个小区上的多个基站通过专用于mbms服务的特殊帧在同一个资源块中发送相同的数据。替代地，在单小区点对多点(sc-ptm)中，使用物理下行链路共享信道(pdsch)向单个小区中的多个用户传输相同的数据。预计5g nr接入技术也将很快支持此操作。然而，lte mbms的无线电会话建立过程复杂且耗时。在上述任何一种模式中，mbms需要单独的用户面基础设施以用于将无线电接入网络(ran)与核心网络相连接。此外，lte中的广播传输始终是具有上述限制的附加功能。直接将lte mbms适用于5g nr且同时实现快速高效的无线电会话以及联合单播、广播和多播传输并非易事。
[0028]
取决于应用，可能需要具有保证的可靠性的低速率和高速率广播传输。第一示例包括在初始接入操作期间广播信号以用于同步、系统信息和寻呼，这些信号必须在广域上传输，但不一定以高速率传输。在某些情况下，诸如直播活动或在体育场馆中，可能需要较高速率的数据传输，并且在向ue发送数据之前，没有时间或无线电资源来借助上行链路参考信号而获得瞬时或小规模的csi。
[0029]
因此，需要用于在具有分布式大规模mimo部署的网络中有效使用波束成形(例如lte或nr中使用的开环传输)的系统和方法。


技术实现要素：

[0030]
公开了用于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络中的广播或多播传输的系统和方法。在一个实施例中，一种用于在分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络中向用户设备ue广播或多播数据的方法包括：在两个或更多个接入点ap中的每个ap处：获得用于至少一个ue的长期信道状态信息csi；以及向中央处理系统传送用于所述至少一个ue的所述长期csi。所述方法还包括：在所述中央处理系统处：对于所述两个或更多个ap中的每个ap，从所述ap接收用于所述至少一个ue的所述长期csi；基于从所述两个或更多个ap接收的用于所述至少一个ue的所述长期csi，计算在所述两个或更多个ap上的用于所述至少一个ue的预编码向量w；以及向所述两个或更多个ap传送所述预编码向量w。所述方法还包括：在所述两个或更多个ap中的每个ap处：从所述中央处理系统获得所述预编码向量w；基于所述预编码向量w，对要向所述至少一个ue广播或多播的数据进行预编码；以及向所述至少一个ue广播或多播预编码后的数据。通过这种方式，能够提供一种在分布式或无小区大规模mimo网络中进行按需数据广播的有效方式。此外，能够极大地提高广播/多播的可靠性。此外，该方案适合于在微波和毫米波频率下工作。
[0031]
还提供了一种在中央处理系统处执行的方法的实施例。在一个实施例中，一种在用于分布式无小区大规模mimo网络的中央处理系统处执行的用于向ue广播或多播数据的方法包括：对于所述分布式无小区大规模mimo网络中的两个或更多个ap中的每个ap，从所述ap接收用于至少一个ue的长期信道状态信息csi；基于从所述两个或更多个ap接收的用于所述至少一个ue的所述长期csi，计算在所述两个或更多个ap中的所有ap上的用于所述至少一个ue的预编码向量w；以及向所述两个或更多个ap传送所述预编码向量w。
[0032]
在一个实施例中，所述至少一个ue是两个或更多个ue。
[0033]
在一个实施例中，计算所述预编码向量(w)包括：(a)在迭代0，初始化所述预编码向量w以提供用于迭代0的预编码向量w(0)，(b)计算所述至少一个ue的局部平均信干噪比
sinr，(c)基于所计算的局部平均sinr，从所述至少一个ue之中识别最弱的ue，(d)在迭代n 1，基于从所述至少一个ue获得的用于所述最弱的ue的所述长期csi，更新所述预编码向量w，从而提供用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)，(e)将用于迭代n 1的所述预编码向量w(n 1)进行归一化，以及(f)重复步骤(b)到(e)，直到停止标准被满足为止，以使得用于最后一次迭代的归一化后的预编码向量被提供为所述预编码向量w。在一个实施例中，所述停止标准是收敛或已经达到最大迭代次数。
[0034]
在一个实施例中，初始化所述预编码向量w包括：将所述预编码向量w初始化为值
[0035]
在一个实施例中，计算所述至少一个ue的所述局部sinr包括：通过θk，将所述至少一个ue的所述局部sinr计算为γk＝pw
*
θkw，k＝1,
…
,k,。在一个实施例中，将所述最弱的ue识别为其索引k'是的ue。
[0036]
在一个实施例中，更新所述预编码向量w包括：在迭代n 1，将所述预编码向量w更新为w(n 1)＝(i μθk′
)w(n)。
[0037]
在一个实施例中，将用于迭代n 1的所述预编码向量w(n 1)进行归一化包括：将用于迭代n 1的所述预编码向量w(n 1)归一化为w(n 1)＝w(n 1)/‖w(n 1)‖。
[0038]
在一个实施例中，所述长期csi包括估计路径损耗。
[0039]
在一个实施例中，所述长期csi的相干间隔横跨大于1,000个符号，并且所述方法还包括：由所述至少一个ue(506)调度专用导频的传输。
[0040]
还公开了一种中央处理系统的对应实施例。在一个实施例中，公开了一种用于分布式无小区大规模mimo网络的中央处理系统，用于向ue广播或多播数据，所述中央处理系统适于：对于所述分布式无小区大规模mimo网络中的两个或更多个ap中的每个ap，从所述ap接收用于至少一个ue的长期csi；基于从所述两个或更多个ap接收的用于所述至少一个ue的所述长期csi，计算在所述两个或更多个ap中的所有ap上的用于所述至少一个ue的预编码向量w；以及向所述两个或更多个ap传送所述预编码向量w。
[0041]
在一个实施例中，公开了一种用于分布式无小区大规模mimo网络的中央处理系统，用于向ue广播或多播数据，所述中央处理系统包括网络接口和与所述网络接口相关联的处理电路。所述处理电路被配置为使得所述中央处理系统：对于所述分布式无小区大规模mimo网络中的两个或更多个ap中的每个ap，从所述ap接收用于至少一个ue的长期csi；基于从所述两个或更多个ap接收的用于所述至少一个ue的所述长期csi，计算在所述两个或更多个ap中的所有ap上的用于所述至少一个ue的预编码向量w；以及向所述两个或更多个ap传送所述预编码向量w。
[0042]
还公开了一种在ap处执行的方法的实施例。在一个实施例中，公开了一种在分布式无小区大规模mimo网络中的接入点ap处执行的用于向ue广播或多播数据的方法，其中，所述网络包括两个或更多个ap，所述方法包括：获得用于至少一个ue的长期csi；向中央处理系统传送用于所述至少一个ue的所述长期csi；从所述中央处理系统获得预编码向量w，其中，所述预编码向量w是在两个或更多个ap中的所有ap上用于所述至少一个ue的；基于所述预编码向量w，对要向所述至少一个ue广播或多播的数据进行预编码；以及向所述至少一个ue广播或多播预编码后的数据。
[0043]
在一个实施例中，所述至少一个ue是两个或更多个ue。
[0044]
在一个实施例中，所述长期csi包括估计路径损耗。
[0045]
在一个实施例中，所述长期csi的相干间隔横跨大于1,000个符号，并且获得用于所述至少一个ue的所述长期csi包括：基于所述至少一个ue对专用导频的传输，在固定时间间隔内，估计用于所述至少一个ue的所述长期csi。
[0046]
还公开了一种ap的对应实施例。在一个实施例中，提供了一种在分布式无小区大规模出mimo网络中的接入点ap，用于向ue广播或多播数据，其中，所述网络包括两个或更多个ap，其中，所述ap适于：获得用于至少一个ue的长期csi；向中央处理系统传送用于所述至少一个ue的所述长期csi；从所述中央处理系统获得预编码向量w，所述预编码向量w是在两个或更多个ap中的所有ap上用于所述至少一个ue的；基于所述预编码向量w，对要向所述至少一个ue广播或多播的数据进行预编码；以及向所述至少一个ue广播或多播预编码后的数据。
[0047]
在一个实施例中，提供了一种在分布式无小区大规模mimo网络中的接入点ap，用于向ue广播或多播数据，其中，所述网络包括两个或更多个ap，其中，所述ap包括：网络接口；至少一个发射机；至少一个接收机；以及与所述网络接口、所述至少一个发射机、以及所述至少一个接收机相关联的处理电路。所述处理电路被配置为使得所述ap：获得用于至少一个ue的长期csi；向中央处理系统传送用于所述至少一个ue的所述长期csi；从所述中央处理系统获得预编码向量w，其中，所述预编码向量w是在两个或更多个ap中的所有ap上用于所述至少一个ue的；基于所述预编码向量w，对要向所述至少一个ue广播或多播的数据进行预编码；以及向所述至少一个ue广播或多播预编码后的数据。
附图说明
[0048]
包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
[0049]
图1示出了集中式大规模多输入多输出(c-mamimo)；
[0050]
图2示出了分布式大规模多输入多输出(d-mamimo)；
[0051]
图3示出了用于d-mamimo系统的条带架构的示例；
[0052]
图4示出了其中d-mamimo系统中的发射机和接收机处理都是分布式的示例；
[0053]
图5示出了其中可以实现本公开的实施例的d-mamimo系统的一个示例；
[0054]
图6示出了基线预编码器和根据本公开的示例实施例的迭代优化后的预编码器的局部平均信干噪比(sinr)的累积分布的比较；
[0055]
图7示出了迭代优化后的预编码器的示例实施例的性能优势；
[0056]
图8示出了根据本公开的一个实施例的用于计算用于从d-mamimo系统中的多个接入点(ap)向用户设备(ue)广播/多播数据的预编码权重向量的迭代过程；
[0057]
图9示出了根据本公开的一些实施例的图5的d-mamimo系统在第五代(5g)新无线电(nr)接入网络的上下文中的操作；
[0058]
图10和11是根据本公开的ap的示例实施例的示意框图；
[0059]
图12至14是根据本公开的中央处理系统的示例实施例的示意框图；
[0060]
图15示出了其中可以实现本公开的实施例的通信系统的示例实施例；
[0061]
图16示出了图15的主机计算机、基站和ue的示例实施例；以及
[0062]
图17至20是示出在诸如图15的通信系统中实现的方法的示例实施例的流程图。
具体实施方式
[0063]
下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例的信息，并且示出实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到本文未特别提到的这些概念的应用。应该理解，这些概念和应用落入本公开的范围内。
[0064]
通常，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，除非在使用该术语的上下文中清楚地给出了和/或隐含了不同的含义。除非明确说明，否则对一/一个/该元件、装置、组件、部件、步骤等的所有引用应公开地解释为是指该元件、装置、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非显式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。在适当的情况下，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，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。通过下面的描述，所附实施例的其他目的、特征和优点将显而易见。
[0065]
无线电节点：如本文所使用的，“无线电节点”是无线电接入节点或无线设备。
[0066]
无线电接入节点：如本文所使用的，“无线电接入节点”或“无线电网络节点”是蜂窝通信网络的无线电接入网络(ran)中用于无线地发送和/或接收信号的任何节点。无线电接入节点的一些示例包括但不限于基站(例如，第三代合作伙伴计划(3gpp)5g)nr网络中的nr基站(gnb)或3gpp lte网络中的增强型或演进型节点b(enb))、高功率或宏基站、低功率基站(例如，微型基站、微微基站、归属enb等)以及中继节点。
[0067]
核心网络节点：如本文所使用的，“核心网络节点”是核心网络中的任何类型的节点。核心网络节点的一些示例包括例如移动性管理实体(mme)、分组数据网络网关(p-gw)、服务能力开放功能(scef)等。
[0068]
无线设备：如本文所使用的，“无线设备”是通过无线地向无线电接入节点发送和/或接收信号来接入蜂窝通信网络(即，由其服务)的任何类型的设备。无线设备的一些示例包括但不限于3gpp网络中的ue和机器型通信(mtc)设备。
[0069]
网络节点：如本文所使用的，“网络节点”是作为蜂窝通信网络/系统的无线电接入网络或核心网络的任一部分的任何节点。
[0070]
注意，本文给出的描述专注于3gpp蜂窝通信系统，并且因此，经常使用3gpp术语或类似于3gpp术语的术语。然而，本文公开的概念不限于3gpp系统。
[0071]
注意，在本文的描述中，可以参考术语“小区”；然而，特别是关于5g nr概念，可以使用波束代替小区，并且因此，重要的是要注意，本文所述的概念同等地适用于小区和波束两者。
[0072]
目前存在特定挑战。虽然现有的lte多媒体广播多播服务(mbms)借助多媒体广播多播服务单频网络(mbsfn)和单小区点到多点(sc-ptm)而支持广播传输，但存在一些限制。具体地，在mbsfn中，多个时间同步的基站在更大的区域上在相同资源块中发送相同内容。mbsfn的系统容量受用户空间分布的限制，特别是受最坏情况用户的信道质量的限制。替代
地，在sc-ptm中，使用物理下行链路共享信道(pdsch)在每小区的基础上广播数据；但是，性能遭受小区间干扰的影响。可能希望进一步简化lte mbms的复杂的无线电会话建立过程，并针对5g nr进行定制以实现快速ran会话和资源的有效利用。
[0073]
在传统的蜂窝系统中，天线集中在以低载频工作的基站的特定位置处。在新兴的分布式大规模多输入多输出(d-mamimo)网络中，每个用户由多个天线点来服务，并且分布式mimo的链路质量对阻挡是相对稳健的(即，由于宏观分集，所有链路遭受阻挡的概率较小)。因此，d-mamimo将适合于在微波和毫米波载频两者下工作。然而，对于在这种无小区/分布式网络中广播数据内容，不存在有效的解决方案。
[0074]
一种方法是在每个天线点处采用全向传输，这可以作为本公开中提出的解决方案的基线。
[0075]
本公开的特定方面及其实施例能够提供对上述或其他挑战的解决方案。在一些实施例中，在接入点(ap)处利用长期信道状态信息(csi)。基于该信息：
[0076]
·
接收多播或广播(多播/广播)信息的用户(即，无线设备或ue)与ap相关联；和/或
[0077]
·
基于用于接收相同多播/广播信息的用户的该长期csi，针对每个ap确定预编码器。
[0078]
在一些实施例中，提供一种用于计算在各ap上的多个预编码器权重的迭代过程。在每次迭代中，在ap上的多个预编码器权重是基于最坏情况用户(即，最坏情况无线设备或ue)的平均信干噪比(sinr)来计算的。
[0079]
在一些实施例中，提供了一种分布式无小区大规模mimo网络。该分布式无小区大规模mimo网络包括至少两个ap、至少一个ue、以及中央处理单元(cpu)。cpu在本文中也可以被称为中央单元(cu)或更一般地称为“中央处理系统”并且应当区别于计算机架构的“中央处理单元”或“cpu”(例如，intel cpu，例如intel i3、i5或i7 cpu)，后者在本文中可被称为“计算机cpu”或“计算机中央处理单元”。每个ap获得长期csi(例如，基于上行链路测量的滤波或处理)，该长期csi被传送给cpu。在cpu处，执行(例如，迭代)优化以计算在所有ap上的预编码向量。然后，每个ap向需要相同内容的ue广播预编码后的多播传输。此外，在一些实施例中，ap与ue之间的统计信道信息包括估计路径损耗或者由估计路径损耗组成。通过利用在初始接入期间(即，在无线电资源控制(rrc)连接建立之前)发送和接收的信号，ap估计与在它的覆盖区域内的ue相关的长期csi。例如，每个ue在上行链路中发送物理随机接入信道(prach)前导码，该prach前导码可用于估计链路平均信噪比(snr)，其相当于在ap与ue之间的长期信道增益。由于大规模信道相干间隔横跨数千个符号，所以在一些实施例中，网络可以在上行链路中调度专用导频并在固定时间间隔内可靠地估计长期csi。
[0080]
在一些实施例中，在每个ap处可用的长期csi被传输到中央云，迭代算法在中央云处被执行，然后预编码权重被传送给ap以在数据传输之前影响ap。换言之，cpu可以“在云中”实现。
[0081]
特定实施例能够提供以下技术优势中的一个或多个。本公开的实施例提供一种在分布式或无小区大规模mimo中进行按需数据广播的有效方式。广播的可靠性能够极大地提高。本公开的实施例提供了一种适合于在微波和毫米波频率两者下工作的广播/多播方案。
[0082]
图5示出了其中可以实现本公开的实施例的d-mamimo系统500的一个示例。如图所
示，d-mamimo系统500包括多个ap 502-1到502-n(在本文中统称为ap 502以及单独称为ap 502)，它们例如以精心规划或随机的方式在地理上散布在一个区域(例如，广大区域)上。ap 502经由对应的回程链路(例如，诸如光缆之类的高容量回程链路)被连接到中央处理系统504(例如，cpu)。d-mamimo系统500也被称为无小区大规模mimo系统。ap 502向多个ue 506提供无线电接入。在一些实施例中，d-mamimo系统500是例如5g nr系统的蜂窝通信系统或者是例如5g nr系统的蜂窝通信系统的一部分。
[0083]
现在，将提供对本公开的一些实施例的描述。
[0084]
考虑一种分布式大规模mimo系统(例如，图5的d-mamimo系统500)，其中ap(例如，ap 502)和用户(例如，ue 506)以单个或多个天线为特征。每个ap服务特定范围(例如rc)内的k个最强的用户。然后，每个用户由均匀分布在范围rc内的多个ap来服务。例如，在典型的传输中，由m表示为所考虑的用户(索引为k)提供服务的ap的数量。为了说明，本公开的实施例首先按照单天线ap和单天线用户来呈现，然后推广到多天线的情况。将在各ap上的对应预编码/波束成形向量假设为w＝[w1,w2,
…
,wm]
t
，其中，wm是在服务用户的第m个ap处施加的预编码权重，以使得‖w‖＝1。
[0085]
在第k个用户处的信号观测为
[0086]
yk＝hkwx nk[0087]
其中，x是具有功率约束的发射信号，nk是具有协方差的聚合干扰和噪声。
[0088]
ap仅知道大规模衰减系数，但是不知道小规模衰减系数，大规模衰减系数主要被用于获得如下相关性：
[0089][0090]
这些相关性中的每一个都是由ap在连接建立期间估计的。在分布式大规模mimo的上下文中，天线或ap之间存在相对大的间隔。例如，如果考虑2千兆赫兹(ghz)载频或波长λ＝0.15米，则对于ap间距离[15,30]米，天线间距位于[100λ,200λ]的范围内。对于如此大的天线间隔，天线变得独立并且相关性系数下降到零，这因此给出了这样的对角相关性矩阵：该对角相关性矩阵的对角项基本上由在ap与用户之间的路径损耗和遮蔽来反映。虽然由于小规模衰减，信道矩阵在较快的时间标度上变化，但是相关性θk(k＝1,
…
,k)在相对慢的时间标度上变化。
[0091]
第k个用户的局部平均sinr为：
[0092][0093]
其是用于优化预编码器w的度量，而不是瞬时sinr，后者受到其知识在ap处不可用的快速衰减的影响。
[0094]
基线预编码器是
[0095]
替代地，预编码向量被迭代地优化，以使得在每次迭代w中，预编码向量被操纵以通过利用平均sinr的梯度作为θkw(k＝1,
…
,k)来最大化最坏情况用户的平均sinr。该过程的步骤如图8所示并被描述如下。注意，这些步骤优选地由cpu(例如，中央处理系统504)来执行。
[0096]
·
步骤800：初始化
[0097]
·
步骤802：通过θk，将用户的局部平均sinr计算为γk＝pw
*
θkw，k＝1,
…
,k；
[0098]
·
步骤804：标识最弱的用户，其索引是k
′
，使得
[0099]
·
步骤806：在迭代n 1处，w(n 1)＝(i μθk′
)w(n)；
[0100]
·
步骤808：将预编码器归一化为w(n 1)＝w(n 1)/‖w(n 1)‖；
[0101]
·
步骤210：重复步骤802-808，直到收敛或达到基于收敛标准而被先验地设置的固定迭代次数。
[0102]
注意，上述步骤中的数学公式仅为示例。变型对于本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，一种变型是，如果所有天线共同位于一个基站或接入点处，则该预编码计算算法可以在该接入点本身处被执行，而无需与cpu通信。作为另一个示例，也可以在这两种变型之间执行。并且，还可以通过制定不同的客观标准来利用不同的迭代算法，例如以最大化高优先级用户的平均sinr，同时通过向其他用户分配优先级来保证这些用户的最小sinr，而不是在每次迭代时最大化最坏情况用户平均sinr。
[0103]
所提出的过程的性能通过下面给出的数值结果进行评估。
[0104]
评估方法：考虑位于半径500米(m)的市中心内的直播活动，其中k个用户正在请求相同的数据。这k个用户的位置是随机的。假设m＝64个ap均匀分布在围绕该直播活动的半径750m的圆形区域中的随机位置。所有ap经由高速链路被连接到cpu。为了反映真实的干扰环境，我们将网络扩展到2公里(km)的半径，以使得干扰ap以相同的密度来分布。我们模拟了5000个这样的网络实现来收集统计数据。
[0105]
图6比较了基线预编码器和迭代优化后的预编码器的局部平均sinr的累积分布，两者中均为k＝4。如图6所示，与最坏10％点相对应的局部平均sinr的增益约为8.4分贝(db)，这很显著。
[0106]
为了验证所提出方法的性能优势，我们重复了实验，其中根据六边形布局将ap放置在固定位置，并将ap间距离设置为200米。这给出了750米的圆形区域中的约m＝55个ap。图7对比了局部平均sinr的对应累积概率分布函数(cdf)。从图7中可以看出，所提出的预编码器的性能优势是显著的。
[0107]
表1中显示了对于m＝64和在cdf的10个百分点处变化的k，迭代优化后的预编码器相对于基线预编码器的局部平均sinr的增益。
[0108][0109]
表1：迭代优化后的预编码器相对于基线预编码器实现的平均sinr的增益。
[0110]
在一些实施例中，当多播用户的数量超过预定义阈值时，网络回退到使用“基线预
编码器”(或一些其他不使用平均csi的预编码器)。
[0111]
在一些实施例中，在接收多播服务的用户数量很少(例如，低于阈值)的情况下，网络针对该多播服务利用单播传输格式。
[0112]
图9示出了根据本公开的一些实施例的图5的d-mamimo系统500在5g nr接入网络的上下文中的操作。如图所示，中央处理系统504配置用于在ap 502-1到502-m(在此表示为ap-1到ap-m)附近的ue 506-1到506-k(在此表示为ue-1到ue-k)的上行链路测量(步骤900)。ue-1到ue-k发送上行链路传输(步骤902)，这些传输由ap-1到ap-k接收。
[0113]
每个ap(此处表示为ap-m，其中m＝1,...,m)对所接收的上行链路传输执行上行链路测量，处理它的上行链路测量以获得用于ue-1至ue-k的长期csi估计，以及将所获得的长期csi估计发送到中央处理系统504(步骤904)。注意，θk是基于可被解释为信道估计协方差的长期csi估计来计算的。
[0114]
执行ue到ap关联决定(步骤906)。ue到ap关联可以在各ap上是自主的。例如，每个ue被与在下行链路中提供更高接收信号功率(rsrp)(例如，高于特定rsrp阈值)的ap相关联。这是网络的连接建立过程或初始接入的一部分。每个ap旨在为与它相关联的ue提供服务。
[0115]
中央处理系统504使用从ap(ap-1到ap-k)接收的长期csi估计来计算用于向ue(ue-1到ue-k)广播/多播数据的预编码权重w(步骤908)。更具体地，中央处理系统504使用上述过程(例如参见上述图8的步骤800-810)来计算要在各ap上被应用以用于向ue(ue-1至ue-k)广播/多播数据的预编码权重w。
[0116]
中央处理系统504向ap提供所计算的预编码权重w。以此方式，ap从中央处理系统504获得预编码权重w(步骤910)。注意，每个ap仅获得用于与该ap关联的ue的预编码器权重(经由ue到ap关联决定)。ap然后使用预编码权重w来预编码要被多播/广播给ue(ue-1到ue-k)的数据并且多播/广播所得到的预编码后的数据(步骤912)。
[0117]
该过程可以根据业务变化以例如100毫秒的固定间隔被重复(步骤914)。注意，该间隔可基于“时间范围(time horizon)”，时间范围是针对算法的条件在其上将稳定的时间。例如，它是在其后已显著改变并且算法需要被更新的时间。间隔值100ms是典型值的一个良好示例，但它取决于例如频段(更高的频率需要更频繁的更新)、ue速度(高ue速度需要更频繁的更新)、以及环境中其他对象的速度。在非常稳定的环境中，1秒的更新周期可能已足够好。
[0118]
注意，以上描述是根据单天线ap和单天线用户来呈现的，但推广到多天线情况。例如，如果ap具有多个天线，则标量预编码权重wm变成维数等于ap处的天线数量的预编码向量，并且如在单天线ap的情况中那样，可以应用类似的过程。
[0119]
图10是根据本公开的一些实施例的ap 502的示意性框图。如图所示，ap 502包括控制系统1002，控制系统1002包括一个或多个处理器1004(例如，cpu、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等)、存储器1006和网络接口1008。一个或多个处理器1004在本文中还可以被称为处理电路。此外，ap 502包括一个或多个无线电单元1010，每个无线电单元包括耦接到一个或多个天线1016的一个或多个发射机1012和一个或多个接收机1014。无线电单元1010可以被称为无线电接口电路或是无线电接口电路的一部分。在一些实施例中，无线电单元1010在控制系统1002的外部并且经由例如有线连接(例如，光缆)
被连接到控制系统1002。然而，在一些其他实施例中，无线电单元1010和可能的天线1016与控制系统1002集成在一起。一个或多个处理器1004操作以提供如本文所述的ap 502的一个或多个功能。在一些实施例中，这些功能以存储在例如存储器1006中并由一个或多个处理器1004执行的软件来实现。
[0120]
在一些实施例中，提供了一种包括指令的计算机程序，这些指令当由至少一个处理器执行时使得至少一个处理器执行根据本文所述的任何实施例的ap 502的功能。在一些实施例中，提供了一种包括前述计算机程序产品的载体。该载体是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器之类的非暂时性计算机可读介质)中的一个。
[0121]
图11是根据本公开的一些其他实施例的ap 502的示意框图。ap 502包括一个或多个模块1100，每个模块以软件实现。模块1100提供本文描述的ap 502的功能。
[0122]
图12是根据本公开的一些实施例的中央处理系统504的示意框图。如图所示，中央处理系统504包括一个或多个处理器1204(例如，cpu、asic、fpga等)、存储器1206和网络接口1208。一个或多个处理器1204在本文中也被称为作为处理电路。一个或多个处理器1204操作以提供如本文所述的中央处理系统504的一个或多个功能。在一些实施例中，功能以存储在例如存储器1206中并由一个或多个处理器1204执行的软件实现。
[0123]
图13是示出根据本公开的一些实施例的中央处理系统504的虚拟化实施例的示意框图。如本文所使用的，“虚拟化”中央处理系统504是中央处理系统504的一种实施方式，其中中央处理系统504的功能的至少一部分被实现为虚拟组件(例如，经由在网络中的物理处理节点上执行的虚拟机)。如图所示，在该示例中，中央处理系统504包括一个或多个处理节点1300，一个或多个处理节点1300被耦接到网络1302或被包括为网络1302的一部分。每个处理节点1300包括一个或多个处理器1304(例如，cpu、asic、fpga等)、存储器1306和网络接口1308。
[0124]
在该示例中，本文描述的中央处理系统504的功能1310在一个或多个处理节点1300处实现。在一些特定实施例中，本文描述的中央处理系统504的功能1310中的一些或全部被实现为由在处理节点1300所托管的虚拟环境中实现的一个或多个虚拟机执行的虚拟组件。
[0125]
在一些实施例中，提供了一种包括指令的计算机程序，这些指令当由至少一个处理器执行时使得该至少一个处理器执行根据本文描述的任何实施例的中央处理系统504或在虚拟环境中实现中央处理系统504的一个或多个功能1310的节点(例如，处理节点1300)的功能。在一些实施例中，提供了一种包括前述计算机程序产品的载体。该载体是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器之类的非暂时性计算机可读介质)中的一个。
[0126]
图14是根据本公开的一些其他实施例的中央处理系统504的示意框图。中央处理系统504包括一个或多个模块1400，每个模块以软件实现。模块1400提供本文描述的中央处理系统504的功能。该讨论同样适用于图13的处理节点1300，其中模块1400可以在处理节点1300之一处实现或跨多个处理节点1300而分布。
[0127]
参考图15，根据一个实施例，通信系统包括诸如3gpp型蜂窝网络之类的电信网络1500，其包括诸如ran之类的接入网络1502以及核心网络1504。接入网络1502包括多个基站
1506a、1506b、1506c(例如节点b、enb、gnb)或其他类型的无线ap，每一个限定了对应的覆盖区域1508a、1508b、1508c。每个基站1506a、1506b、1506c可通过有线或无线连接1510连接到核心网络1504。位于覆盖区域1508c中的第一ue 1512被配置为无线连接到对应的基站1506c或被其寻呼。覆盖区域1508a中的第二ue 1514可无线连接到对应的基站1506a。尽管在该示例中示出了多个ue1512、1514，但是所公开的实施例同样适用于唯一ue在覆盖区域中或者唯一ue连接到对应基站1506的情况。
[0128]
电信网络1500自身连接到主机计算机1516，主机计算机1516可以体现在独立服务器、云实现的服务器、分布式服务器的硬件和/或软件中，或者体现为服务器场中的处理资源。主机计算机1516可以在服务提供商的所有权或控制之下，或者可以由服务提供商或代表服务提供商来操作。电信网络1500与主机计算机1516之间的连接1518和1520可以直接从核心网络1504延伸到主机计算机1516，或者可以经由可选的中间网络1522。中间网络1522可以是公共、私有或托管网络之一，也可以是其中多于一个的组合；中间网络1522(如果有的话)可以是骨干网或因特网；特别地，中间网络1522可以包括两个或更多个子网络(未示出)。
[0129]
整体上，图15的通信系统实现了所连接的ue 1512、1514与主机计算机1516之间的连通性。该连通性可以被描述为过顶(ott)连接1524。主机计算机1516与所连接的ue 1512、1514被配置为使用接入网络1502、核心网络1504、任何中间网络1522和可能的其他基础设施(未示出)作为中介经由ott连接1524来传送数据和/或信令。在ott连接1524所经过的参与通信设备不知道上行链路和下行链路通信的路由的意义上，ott连接1524可以是透明的。例如，可以不通知或不需要通知基站1506具有源自主机计算机1516的要向连接的ue 1512转发(例如移交)的数据的传入下行链路通信的过去路由。类似地，基站1506不需要知道从ue 1512到主机计算机1516的传出上行链路通信的未来路由。
[0130]
根据一个实施例，现在将参考图16描述在前面的段落中讨论的ue、基站和主机计算机的示例实现。在通信系统1600中，主机计算机1602包括硬件1604，硬件1604包括被配置为建立和维持与通信系统1600的不同通信设备的接口的有线或无线连接的通信接口1606。主机计算机1602还包括处理电路1608，处理电路1608可以具有存储和/或处理能力。特别地，处理电路1608可以包括适于执行指令的一个或多个可编程处理器、asic、fpga或这些项的组合(未示出)。主机计算机1602还包括软件1610，软件1610存储在主机计算机1602中或可由主机计算机1602访问并且可由处理电路1608执行。软件1610包括主机应用1612。主机应用1612可操作以向诸如经由终止于ue 1614和主机计算机1602的ott连接1616连接的ue 1614的远程用户提供服务。在向远程用户提供服务时，主机应用1612可以提供使用ott连接1616发送的用户数据。
[0131]
通信系统1600还包括在电信系统中设置的基站1618，并且基站1618包括使它能够与主机计算机1602和ue 1614通信的硬件1620。硬件1620可以包括用于建立和维持与通信系统1600的不同通信设备的接口的有线或无线连接的通信接口1622，以及用于建立和维持与位于由基站1618服务的覆盖区域(图16中未示出)中的ue 1614的至少无线连接1626的无线电接口1624。通信接口1622可以被配置为促进与主机计算机1602的连接1628。连接1628可以是直接的，或者连接1628可以通过电信系统的核心网络(图16中未示出)和/或通过电信系统外部的一个或多个中间网络。在所示实施例中，基站1618的硬件1620还包括处理电
路1630，处理电路1630可以包括适于执行指令的一个或多个可编程处理器、asic、fpga或这些项的组合(未示出)。基站1618还具有内部存储的或可经由外部连接访问的软件1632。
[0132]
通信系统1600还包括已经提到的ue 1614。ue 1614的硬件1634可以包括无线电接口1636，其被配置为建立和维持与服务ue 1614当前所在的覆盖区域的基站的无线连接1626。ue 1614的硬件1634还包括处理电路1638，处理电路1638可以包括适于执行指令的一个或多个可编程处理器、asic、fpga或这些项的组合(未示出)。ue 1614还包括软件1640，软件1640存储在ue 1614中或可由ue 1614访问并且可由处理电路1638执行。软件1640包括客户端应用1642。客户端应用1642可操作以在主机计算机1602的支持下经由ue 1614向人类或非人类用户提供服务。在主机计算机1602中，正在执行的主机应用1612可以经由终止于ue 1614和主机计算机1602的ott连接1616与正在执行的客户端应用1642进行通信。在向用户提供服务时，客户端应用1642可以从主机应用1612接收请求数据，并响应于该请求数据而提供用户数据。ott连接1616可以传送请求数据和用户数据两者。客户端应用1642可以与用户交互以生成用户提供的用户数据。
[0133]
注意，图16所示的主机计算机1602、基站1618和ue 1614可以分别与图15的主机计算机1516、基站1506a、1506b、1506c之一以及ue 1512、1514之一相似或相同。也就是说，这些实体的内部工作原理可以如图16所示，并且独立地，周围的网络拓扑可以是图15的周围的网络拓扑。
[0134]
在图16中，已经抽象地绘制了ott连接1616以示出主机计算机1602与ue 1614之间经由基站1618的通信，而没有明确地参考任何中间设备以及经由这些设备的消息的精确路由。网络基础设施可以确定路由，网络基础设施可以被配置为将路由对ue 1614或对操作主机计算机1602的服务提供商或两者隐藏。当ott连接1616是活动的时，网络基础设施可以进一步做出决定，按照该决定，网络基础设施动态地改变路由(例如，基于负载平衡考虑或网络的重配置)。
[0135]
ue 1614与基站1618之间的无线连接1626是根据贯穿本公开描述的实施例的教导。各种实施例中的一个或多个提高了使用ott连接1616(其中无线连接1626形成最后的段)向ue 1614提供的ott服务的性能。
[0136]
可以出于监视数据速率、延迟和一个或多个实施例在其上改进的其他因素的目的而提供测量过程。响应于测量结果的变化，还可以存在用于重配置主机计算机1602与ue 1614之间的ott连接1616的可选网络功能。用于重配置ott连接1616的测量过程和/或网络功能可以在主机计算机1602的软件1610和硬件1604或在ue 1614的软件1640和硬件1634中或者在两者中实现。在一些实施例中，可以将传感器(未示出)部署在ott连接1616所通过的通信设备中或与这样的通信设备相关联；传感器可以通过提供以上示例的监视量的值或提供软件1610、1640可以从中计算或估计监视量的其他物理量的值来参与测量过程。ott连接1616的重配置可以包括消息格式、重传设置、优选路由等。重配置不需要影响基站1618，并且它对基站1618可能是未知的或不可感知的。这种过程和功能可以在本领域中是已知的和经实践的。在某些实施例中，测量可以涉及专有ue信令，其促进主机计算机1602对吞吐量、传播时间、延迟等的测量。可以实现测量，因为软件1610和1640在其监视传播时间、错误等期间导致使用ott连接1616来发送消息，特别是空消息或“假(dummy)”消息。
[0137]
图17是示出根据一个实施例的在通信系统中实现的方法的流程图。该通信系统包
括主机计算机、基站和ue，它们可以是参考图15和16描述的那些主机计算机、基站和ue。为了简化本公开，在本节中仅包括对图17的附图参考。在步骤1700中，主机计算机提供用户数据。在步骤1700的子步骤1702(其可以是可选的)中，主机计算机通过执行主机应用来提供用户数据。在步骤1704中，主机计算机发起向ue的携带用户数据的传输。在步骤1706(其可以是可选的)中，根据贯穿本公开描述的实施例的教导，基站向ue发送在主机计算机发起的传输中携带的用户数据。在步骤1708(其也可以是可选的)中，ue执行与由主机计算机执行的主机应用相关联的客户端应用。
[0138]
图18是示出根据一个实施例的在通信系统中实现的方法的流程图。该通信系统包括主机计算机、基站和ue，它们可以是参考图15和16描述的那些主机计算机、基站和ue。为了简化本公开，在本节中仅包括对图18的附图参考。在该方法的步骤1800中，主机计算机提供用户数据。在可选的子步骤(未示出)中，主机计算机通过执行主机应用来提供用户数据。在步骤1802中，主机计算机发起向ue的携带用户数据的传输。根据贯穿本公开描述的实施例的教导，该传输可以通过基站。在步骤1804(其可以是可选的)中，ue接收在该传输中携带的用户数据。
[0139]
图19是示出根据一个实施例的在通信系统中实现的方法的流程图。该通信系统包括主机计算机、基站和ue，它们可以是参考图15和16描述的那些主机计算机、基站和ue。为了简化本公开，在本节中仅包括对图19的附图参考。在步骤1900(其可以是可选的)中，ue接收由主机计算机提供的输入数据。附加地或替代地，在步骤1902中，ue提供用户数据。在步骤1900的子步骤1904(其可以是可选的)中，ue通过执行客户端应用来提供用户数据。在步骤1902的子步骤1906(其可以是可选的)中，ue执行客户端应用，该客户端应用响应于所接收的由主机计算机提供的输入数据来提供用户数据。在提供用户数据时，所执行的客户端应用可以进一步考虑从用户接收的用户输入。不管提供用户数据的具体方式如何，ue在子步骤1908(其可以是可选的)中发起用户数据向主机计算机的传输。在该方法的步骤1910中，根据贯穿本公开描述的实施例的教导，主机计算机接收从ue发送的用户数据。
[0140]
图20是示出根据一个实施例的在通信系统中实现的方法的流程图。该通信系统包括主机计算机、基站和ue，它们可以是参考图15和16描述的那些主机计算机、基站和ue。为了简化本公开，在本节中仅包括对图20的附图参考。在步骤2000(其可以是可选的)中，根据贯穿本公开描述的实施例的教导，基站从ue接收用户数据。在步骤2002(其可以是可选的)中，基站发起所接收的用户数据向主机计算机的传输。在步骤2004(其可以是可选的)中，主机计算机接收在由基站发起的传输中携带的用户数据。
[0141]
可以通过一个或多个虚拟装置的一个或多个功能单元或模块来执行本文公开的任何适当的步骤、方法、特征、功能或益处。每个虚拟装置可以包括多个这些功能单元。这些功能单元可以经由处理电路来实现，处理电路可以包括一个或多个微处理器或微控制器以及可以包括数字信号处理器(dsp)、专用数字逻辑等的其他数字硬件。处理电路可以被配置为执行存储在存储器中的程序代码，存储器可以包括一种或几种类型的存储器，例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等。存储在存储器中的程序代码包括用于执行一种或多种电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文所述的一种或多种技术的指令。在一些实现中，处理电路可以用于使得相应的功能单元执行根据本公开的一个或多个实施例的对应功能。
[0142]
尽管附图中的过程可以示出由本公开的特定实施例执行的操作的特定顺序，但是应该理解，这样的顺序是示例性的(例如替代实施例可以以不同的顺序来执行操作，组合特定操作，重叠特定操作等)。
[0143]
本公开的一些示例实施例如下。
[0144]
a组实施例
[0145]
实施例1：一种用于在分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络中向用户设备ue广播或多播数据的方法，该方法包括以下任意一个或多个动作：
[0146]
·
在两个或更多个接入点ap(502-1,...,502-m)中的每个ap(502-m)处：
[0148]
ο获得(904)用于至少一个ue(506)的长期信道状态信息csi；以及
[0149]
ο向中央处理系统(504)传送(904)用于至少一个ue(506)的长期csi；
[0150]
·
在中央处理系统(504)处：
[0151]
ο对于两个或更多个ap(502-1，...，502-m)中的每个ap(502-m)，从ap(502-m)接收(904)用于至少一个ue(506)的长期csi；
[0152]
ο基于从两个或更多个ap(502-1,...,502-m)接收的用于至少一个ue(506)的长期csi，计算(908)在两个或更多个ap(502-1，...，502-m)上的用于至少一个ue(506)的预编码向量w；以及
[0153]
ο向两个或更多个ap(502-1,...,502-m)传送(910)预编码向量w；以及
[0154]
·
在两个或更多个ap(502-1,...,502-m)中的每个ap(502-m)处：
[0155]
ο从中央处理系统(504)获得(910)预编码向量w；
[0156]
ο基于预编码向量w，对要向至少一个ue(506)广播或多播的数据进行预编码(912)；以及
[0157]
ο向至少一个ue(506)广播或多播(912)预编码后的数据。
[0158]
实施例2：根据实施例1所述的方法，其中，至少一个ue(506)是两个或更多个ue(506-1，...，506-k)。
[0159]
实施例3：根据实施例1或2所述的方法，其中，计算(908)预编码向量w包括：
[0160]
a)在迭代0，初始化预编码向量w以提供用于迭代0的预编码向量w(0)；
[0161]
b)计算至少一个ue(506)的局部平均信干噪比sinr；
[0162]
c)基于所计算的局部平均sinr，从至少一个ue(506)之中识别最弱的ue；
[0163]
d)在迭代n 1，基于从至少一个ue(506)获得的用于最弱的ue的长期csi，更新预编码向量w，从而提供用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)；
[0164]
e)将用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)进行归一化；以及
[0165]
f)重复步骤(b)到(e)，直到停止标准被满足为止(例如，已经达到收敛或最大迭代次数)，以使得用于最后一次迭代的归一化后的预编码向量被提供为预编码向量w。
[0166]
实施例4：根据实施例3所述的方法，其中，初始化预编码向量w包括：将预编码向量w初始化为值
[0167]
实施例5：根据实施例3或4所述的方法，其中，计算至少一个ue(506)的局部sinr包括：通过θk，将至少一个ue(506)的局部sinr计算为γk＝pw
*
θkw，k＝1,
…
,k。
[0168]
实施例6：根据实施例5所述的方法，其中，将最弱的ue识别为其索引k'是
的ue。
[0169]
实施例7：根据实施例3至6中任一项所述的方法，其中，更新预编码向量w包括：在迭代n 1，将预编码向量w更新为w(n 1)＝(i μθk′
)w(n)。
[0170]
实施例8：根据实施例3至7中任一项所述的方法，其中，将用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)进行归一化包括：将用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)归一化为w(n 1)＝w(n 1)/‖w(n 1)‖。
[0171]
实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的方法，其中，长期csi包括估计路径损耗。
[0172]
实施例10：根据实施例1至9中任一项所述的方法，其中，长期csi的相干间隔横跨大于1,000个符号，并且该方法还包括：在中央处理系统(504)处，由至少一个ue(506)调度专用导频的传输；以及在两个或更多个ap(502-1，...，502-m)中的每个ap(502-m)处，获得(904)用于至少一个ue(506)的长期csi包括：基于专用导频的传输，在固定时间间隔内，估计用于至少一个ue(506)的长期csi。
[0173]
实施例11：一种在用于分布式无小区大规模mimo网络的中央处理系统(504)处执行的用于向用户设备ue广播或多播数据的方法，该方法包括以下任意一个或多个动作：
[0174]
·
对于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络中的两个或更多个接入点ap(502-1，...，502-m)中的每个ap(502-m)，从ap(502-m)接收(904)用于至少一个ue(506)的长期信道状态信息csi；
[0175]
·
基于从两个或更多个ap(502-1，...，502-m)接收的用于至少一个ue(506)的长期csi，计算(908)在两个或更多个ap(502-1，...，502-m)中的所有ap上的用于至少一个ue(506)的预编码向量w；以及
[0176]
·
向两个或更多个ap(502-1，...，502-m)传送(910)预编码向量w。
[0177]
实施例12：根据实施例11所述的方法，其中，至少一个ue(506)是两个或更多个ue(506-1，...，506-k)。
[0178]
实施例13：根据实施例11或12所述的方法，其中，计算(908)预编码向量w，包括：
[0179]
a)在迭代0，初始化预编码向量w以提供用于迭代0的预编码向量w(0)；
[0180]
b)计算至少一个ue(506)的局部平均信干噪比sinr；
[0181]
c)基于所计算的局部平均sinr，从至少一个ue(506)之中识别最弱的ue；
[0182]
d)在迭代n 1，基于从至少一个ue(506)获得的用于最弱的ue的长期csi，更新预编码向量w，从而提供用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)；
[0183]
e)将用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)进行归一化；以及
[0184]
f)重复步骤(b)到(e)，直到停止标准被满足为止(例如，已经达到收敛或最大迭代次数)，以使得用于最后一次迭代的归一化后的预编码向量被提供为预编码向量w。
[0185]
实施例14：根据实施例13所述的方法，其中，初始化预编码向量w包括：将预编码向量w初始化为值
[0186]
实施例15：根据实施例13或14所述的方法，其中，计算至少一个ue(506)的局部sinr包括：通过θk，将至少一个ue(506)的局部sinr计算为γk＝pw
*
θkw，k＝1,
…
,k。
[0187]
实施例16：根据实施例15所述的方法，其中，将最弱的ue识别为其索引k'是
的ue。
[0188]
实施例17：根据实施例13至16中任一项所述的方法，其中，更新预编码向量w包括：在迭代n 1，将预编码向量w更新为w(n 1)＝(i μθk′
)w(n)。
[0189]
实施例18：根据实施例13至17中任一项所述的方法，其中，将用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)进行归一化包括：将用于迭代n 1的预编码向量w(n 1)归一化为w(n 1)＝w(n 1)/‖w(n 1)‖。
[0190]
实施例19：根据实施例11至18中任一项所述的方法，其中，长期csi包括估计路径损耗。
[0191]
实施例20：根据实施例11至19中任一项所述的方法，其中，长期csi的相干间隔横跨大于1,000个符号，并且该方法还包括：由至少一个ue(506)调度专用导频的传输。
[0192]
实施例21：一种在分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络中的接入点ap处执行的用于向用户设备ue广播或多播数据的方法，该网络包括两个或更多个ap，该方法包括以下任意一个或多个动作：
[0193]
·
获得(904)用于至少一个ue(506)的长期信道状态信息csi；
[0194]
·
向中央处理系统(504)传送(904)用于至少一个ue(506)的长期csi；
[0195]
·
从中央处理系统(504)获得(910)预编码向量w，预编码向量w是在两个或更多个ap(502-1，...，502-m)中的所有ap上用于至少一个ue(506)的；
[0196]
·
基于预编码向量w，对要向至少一个ue(506)广播或多播的数据进行预编码(912)；以及
[0197]
·
向至少一个ue(506)广播或多播(912)预编码后的数据。
[0198]
实施例22：根据实施例21所述的方法，其中，至少一个ue(506)是两个或更多个ue(506-1，...，506-k)。
[0199]
实施例23：根据实施例21至22中任一项所述的方法，其中，长期csi包括估计路径损耗。
[0200]
实施例24：根据实施例21至23中任一项所述的方法，其中，长期csi的相干间隔横跨大于1,000个符号，并且获得(904)用于至少一个ue(506)的长期csi包括：基于至少一个ue(506)对专用导频的传输，在固定时间间隔内，估计用于至少一个ue(506)的长期csi。
[0201]
实施例25：一种用于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络的中央处理系统，用于向用户设备ue广播或多播数据，其中，该中央处理系统适于执行根据实施例11至20中任一项所述的方法。
[0202]
实施例26：根据实施例25所述的中央处理系统，包括：网络接口；以及与该网络接口相关联的处理电路，该处理电路被配置为使得该中央处理系统执行根据实施例11至20中任一项所述的方法。
[0203]
实施例27：一种用于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络的接入点ap，用于向用户设备ue广播或多播数据，其中，该分布式无小区大规模mimo网络包括两个或更多个ap，该ap适于执行根据实施例21至24中任一项所述的方法。
[0204]
实施例28：根据实施例27所述的ap，包括：网络接口；至少一个发射机；至少一个接收机；以及与该网络接口、该至少一个发射机和该至少一个接收机相关联的处理电路，其中，该处理电路被配置为使得该ap执行根据实施例21至24中任一项所述的方法。
[0205]
实施例29：一种分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络，包括：至少两个接入点ap、至少一个用户设备ue和中央处理单元cpu。每个ap获得被传送给cpu的长期信道状态信息csi(例如，基于上行链路测量的滤波或处理)，其中，执行(例如，迭代)优化以计算在至少两个ap中的所有ap上的预编码向量。每个ap然后向需要相同内容的至少一个ue广播预编码后的多播传输。
[0206]
实施例30：根据前一个实施例所述的方法，其中，在接入点ap与用户设备ue之间的统计信道信息包括估计路径损耗。通过利用在初始接入期间(即，在无线电资源控制rrc连接建立之前)发送和接收的信号，ap估计与覆盖区域内的ue相关的长期信道状态信息csi。例如，每个ue在上行链路中发送物理随机接入信道prach前导码，该前导码可用于估计链路平均信噪比snr，该链路平均snr相当于在ap与ue之间的长期信道增益。
[0207]
实施例31：由于大规模信道相干间隔横跨数千个符号，在一些实施例中，网络能够在上行链路中调度专用导频并在固定时间间隔中可靠地估计长期信道状态信息csi。
[0208]
实施例32.根据前述实施例中任一项所述的方法，还包括：获得用户数据；以及向主机计算机或无线设备转发该用户数据。
[0209]
b组实施例
[0210]
实施例33：一种用于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络的中央处理系统(504)，用于向用户设备ue广播或多播数据，包括：处理电路，其被配置为执行由任一a组实施例中的中央处理系统执行的任何步骤；以及电源电路，其被配置为供电。
[0211]
实施例34：一种包括主机计算机的通信系统，该主机计算机包括：处理电路，其被配置为提供用户数据；以及通信接口，其被配置为将该用户数据转发到蜂窝网络以传输给用户设备ue；其中，该通信系统包括用于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络的中央处理系统(504)，该中央处理系统用于向ue广播或多播数据，该中央处理系统具有网络接口和处理电路，该中央处理系统的处理电路被配置为执行由任一a组实施例中的中央处理系统执行的任何步骤。
[0212]
实施例35：根据前一个实施例所述的通信系统，还包括：中央处理系统。
[0213]
实施例36：根据前两个实施例所述的通信系统，还包括：ue，其中ue被配置为与分布式无小区大规模mimo网络的至少一个接入点ap进行通信。
[0214]
实施例37：根据前三个实施例所述的通信系统，其中：主机计算机的处理电路被配置为执行主机应用，从而提供用户数据；以及ue包括被配置为执行与主机应用相关联的客户端应用的处理电路。
[0215]
实施例38：一种在包括主机计算机、基站和用户设备ue的通信系统中实现的方法，该方法包括：在主机计算机处，提供用户数据；以及在主机计算机处，经由蜂窝网络发起到ue的携带用户数据的传输，该蜂窝网络包括用于分布式无小区大规模多输入多输出mimo网络的中央处理系统(504)，该中央处理系统(504)用于向ue广播或多播数据，其中，该中央处理系统(504)执行由任一a组实施例中的中央处理系统执行的任何步骤。
[0216]
实施例39：根据前一个实施例所述的方法，还包括：在分布式无小区大规模mimo网络的一个或多个接入点ap处，发送用户数据。
[0217]
实施例40.根据前两个实施例所述的方法，其中，用户数据是通过执行主机应用而在主机计算机处提供的，该方法还包括：在ue处，执行与主机应用相关联的客户端应用。
[0218]
实施例41.一种被配置为与基站通信的用户设备ue，该ue包括无线电接口和处理电路，该处理电路被配置为执行根据前三个实施例所述的方法。
[0219]
在本公开中可以使用以下缩写中的至少一些缩写。如果缩写之间存在不一致，则应优先选择上面的用法。如果在下面多次列出，则第一次列出应优先于任何后续列出。
[0220]
·
3gpp第三代合作伙伴计划
[0221]
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4g第四代
[0222]
·
5g第五代
[0223]
·
ap接入点
[0224]
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apu天线处理单元
[0225]
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asic专用集成电路
[0226]
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bs基站
[0227]
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cdf累积概率分布函数
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cpu中央处理单元
[0230]
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csi信道状态信息
[0231]
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db分贝
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[0233]
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[0234]
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ue用户设备
[0266]
本领域技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有这些改进和修改被认为在本文公开的概念的范围内。