CN117356040A

CN117356040A - 配置用于选择传输层的方法和网络节点

Info

Publication number: CN117356040A
Application number: CN202180098515.8A
Authority: CN
Inventors: 马茨·阿兰德; 凯文·罗
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2024-01-05
Also published as: EP4348856A4; US20240235895A1; WO2022250586A1; EP4348856A1

Abstract

提供了一种由网络节点执行的用于在无线通信网络中为网络节点和至少一个用户设备(UE)之间的传输选择一组层中的层的方法。所述一组层中的层将被空间复用以用于传输。通过一次添加一个后续层，以迭代方式重复地执行层选择的动作。如果添加后续层增加了总信息承载容量(ICC)，则保留该层。如果总ICC没有增加，则拒绝该层，然后替代地评估另一后续层。

Description

配置用于选择传输层的方法和网络节点

技术领域

本文的实施例涉及网络节点和其中的方法。在一些方面中，它们涉及在无线通信网络中为网络节点和至少一个UE之间的传输选择一组层中的层。

背景技术

在典型的无线通信网络中，无线设备(也称为无线通信设备、移动站、站(STA)和/或用户设备(UE))经由广域网或局域网(诸如Wi-Fi网络或包括无线电接入网络(RAN)部分和核心网络(CN)部分的蜂窝网络)进行通信。RAN覆盖被分成服务区域或小区区域的地理区域，这些区域也可以被称为波束或波束组，其中，每个服务区域或小区区域由无线电网络节点服务，诸如无线电接入节点，例如，Wi-Fi接入点或无线电基站(RBS)，在一些网络中，无线电接入节点也可以被表示为例如 NodeB、eNodeB(eNB)或gNB，如在第五代(5G)电信中所表示的。服务区域或小区区域是由无线电网络节点提供无线电覆盖的地理区域。无线电网络节点通过在无线电频率上操作的空中接口与无线电网络节点范围内的无线设备通信。

3GPP是用于制定蜂窝系统演进的标准的标准化主体，例如，包括3G、4G、5G和未来演进。演进分组系统(EPS)(也称为第四代(4G)网络)的规范已经在第三代合作伙伴计划(3GPP)中完成。作为持续的网络演进，3GPP的新版本指定了5G网络(也称为5G新无线电(NR))。

5G NR的频带被分成两个不同的频率范围，频率范围1(FR1)和频率范围2(FR2)。FR1包括低于6GHz的频带。这些频带中的一些频带是传统上由遗留标准使用的频带，但已经扩展到覆盖从410MHz到7125MHz的潜在新频谱。FR2包括从24.25GHz到52.6GHz的频带。与FR1中的频带相比，该毫米波范围中的频带具有更短的范围但更高的可用带宽。

多天线技术可以显著提高无线通信系统的数据速率和可靠性。对于单个用户(诸如UE)与基站之间的无线连接，如果发射机和接收机两者都配备了多个天线，则性能会得到特别的改善，这产生了多输入多输出(MIMO)通信信道。这可以被称为单用户(SU)-MIMO。在MIMO技术用于多个用户与基站之间的无线连接的情况下，MIMO通过在空间上分离用户，使得用户能够使用相同的时间-频率资源同时与基站通信，这进一步增加了小区容量。这可以被称为多用户(MU)-MIMO。请注意，当每个UE仅具有一个天线时，MU-MIMO可能受益。这种系统和/或相关技术通常被称为MIMO。

在4G和5G中，在基站上引入先进天线系统(AAS)使得有可能使用比以前仅使用2个或4个天线的遗留天线系统中更多的传输层来执行波束成形和空间复用方案。

当在本文中使用时，词语传输层例如意味着统计上独立的调制符号流，其在天线阵列上的完整映射可以由波束成形向量来描述，在3GPP规范38.211中有对应的数学定义。

当在本文中使用时，词语用户层例如意味着感兴趣的UE的传输层。

在空间复用中，几个数据流(也称为层)在空间分离的独立信道上传输，例如通过波束成形的方式。可以同时发送的并行层越多，空中传输的数据就越多。

当在本文中使用时，波束成形例如意味着在多个天线处复用在频域中具有不同权重的信号的技术。波束成形使得信号能量根据期望的波束图案被发送到空间，以形成集中到某个方向的定向波束，或形成向某个方向的归零，或两个波束成形和空间复用的组合。对于每个资源元素，波束权重(例如，振幅和相移)被添加到每个基站天线元素，其效果是从基站天线阵列朝向基站将要向其传输数据的UE的方向创建窄集中的能量波束。

最小均方估计器(MMSE)是用于计算空间复用和波束成形所需的波束权重的常用方法。MMSE根据以下等式计算波束权重：W＝H^H(HH^H+σ²I)^-1。

当在本文中使用时，词语波束权重例如意味着一组振幅和相移，当应用于天线阵列的天线元素时，其目的是在波前(例如，波束成形)中生成相长或相消干涉。

当在本文中使用时，词语波束权重矩阵例如意味着每个矩阵元素各自保存一个波束权重的矩阵。

变量W是波束成形权重矩阵，其大小为A×L，其中，A是基站天线的数量，并且L是传输层的数量。变量H是大小为1×A的信道矩阵。因此，H中的每个元素包括一个天线和一个用户层。以这种方式，信道矩阵H由堆叠的行向量(每层一个行向量)构成。每个行向量保存每个基站天线的信道估计样本。针对每个子载波或子载波组有一个信道矩阵，因此针对每个子载波或子载波组将有一个对应的波束权重计算。

当在本文使用时，词语子载波或子载波组例如意味着被调制以发送信息的射频载波的一个或几个子带。

变量σ²是信道估计中的噪声能量的估计，其目的是平衡MMSE中的迫零和共轭波束成形的量。

信道矩阵H可以被测量(也称为估计)。这可能涉及首先从其发射机天线中的每个发射机天线发射探测参考信号(SRS)的UE。然后，基站使用该接收到的参考信号来估计其接收机天线中的每个接收机天线上的信道。这创建了在UE和基站天线之间的由信道矩阵H捕获的信道属性的图像。

发明内容

作为本文中的开发实施例的一部分，发明人发现了一个问题，并且将首先讨论该问题。

空间复用传输层的一个问题是理解一组给定的UE及其各自的信道属性。信道属性的精确计算将需要基站遍历所有层和UE组合，并且评估对它们进行空间复用的含义，这是非常麻烦的。

本文中的实施例的目的是使用传输层提高无线通信网络的性能。

根据本文中的实施例的一个方面，该目的通过一种由网络节点执行的在无线通信网络中为网络节点和至少一个UE之间的传输选择一组层中的层的方法来实现。所述一组层中的层将被空间复用以用于传输。网络节点计算与第一层相关联的第一ICC。基于为第一层计算的波束权重和第一层的已建立的信道估计来计算第一ICC。网络节点选择所述一组层中的第一层。

对于层选择，网络节点迭代地执行以下动作至少一次。网络节点添加后续层用于传输。网络节点基于后续层的已建立的信道估计和所述一组层中的层的已建立的信道估计，适配用于所述一组层中的层的已计算的波束权重，以用作后续层的后续波束权重。网络节点基于后续层的后续波束权重和信道估计来计算后续层的后续ICC。网络节点基于所述一组层中的层的ICC和后续ICC，通过当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和等于或大于所述一组层中的层的ICC之和时选择后续层，以及当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和低于所述一组层中的层的ICC之和时拒绝后续层，来决定是否选择添加到所述一组层的后续层。

根据本文中的实施例的另一方面，该目的通过一种网络节点来实现，该网络节点被配置为在无线通信网络中为网络节点和至少一个UE之间的传输选择一组层中的层。所述一组层中的层将被空间复用以用于传输。该网络节点还被配置为：

计算与第一层相关联的第一ICC，该第一ICC适于基于为第一层计算的波束权重和第一层的已建立的信道估计来计算，

选择所述一组层中的第一层，以及

对于层选择，迭代地执行以下动作至少一次：

-添加后续层以用于传输，

基于后续层的已建立的信道估计和所述一组层中的层的已建立的信道估计，适配用于所述一组层中的层的已计算的波束权重，以用作后续层的后续波束权重，

基于后续层的后续波束权重和信道估计，计算后续层的后续ICC，以及

基于所述一组层中的层的ICC和后续ICC，通过以下动作来决定是否选择添加到所述一组层的后续层：

当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和等于或大于所述一组层中的层的ICC之和时，选择后续层，以及

当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和低于所述一组层中的层的ICC之和时，拒绝后续层。

通过一次添加一个后续层，重复地执行层选择操作。如果添加后续层增加了总ICC，则保留该层。如果总ICC没有增加，则拒绝该层，然后替代地评估另一后续层。ICC计算所需的波束权重计算以迭代方式进行更新。在每次新的迭代中，不必从头开始重新计算波束权重，而是以与波束权重的全部计算相比仅需要一小部分成本的方式，有效地更新来自前一次迭代的波束权重计算。这使得能够使用一组传输层提高无线通信网络的性能。

附图说明

参照附图更详细地描述本文中的实施例的示例，在附图中：

图1是示出了无线通信网络的实施例的示意框图。

图2是描述了网络节点中的方法的实施例的流程图。

图3a至图3b是示出了功能节点的实施例的示意框图。

图4示意性地示出了经由中间网络连接到主机计算机的电信网络。

图5是主机计算机经由基站在部分无线连接上与用户设备通信的概括框图。

图6至图9是示出了在包括主机计算机、基站和用户设备的通信系统中实现的方法的流程图。

具体实施方式

作为本文中的开发实施例的一部分，发明人发现了一个问题，该问题将在下面进一步讨论。

空间复用的核心问题是理解给定的一组UE(也称为用户)及其各自的信道属性。例如，在每个物理资源块上，在任何给定的传输时间间隔(TTI)中，应该复用来自每个UE的多少传输层。

处理这个问题的一种常见方法是经由使用正交因子来测量传输层之间的空间相关性。

当在本文中使用时，词语空间相关性例如意味着两个传输层之间的空间方向之间的相关性。

当在本文中使用时，词语正交因子例如意味着指示两个传输层在空间上如何相关、非正交或不相关、正交的度量。

如果传输层或UE被认为是充分正交的，则允许对所涉及的传输层或UE进行空间复用。同样重要的是，传输层和UE具有相似的信号干扰噪声比(SINR)，因为较弱的层将不得不从较强的层借用能量，这将降低具有最佳信道质量的传输层上的吞吐量。另一方面，确定正交因子的影响是具有挑战性的，因为正交性不会直接转化为SINR或频谱效率。量化影响的常用方法是估计不同正交性的SINR罚值。然而，这种估计很难准确。此外，传输层选择的任何变化都会影响罚值。不准确的SINR必然会造成性能损失。

使用这种标准的基本问题是，它们是基于启发式的而不是精确的计算。

精确的计算将需要基站遍历所有层和UE组合，并且评估对它们进行空间复用的含义。每次评估都需要计算每个复用层和UE的波束成形权重。波束权重和对应的信道估计可以与干扰估计一起用于预测信道质量和信息承载容量(ICC)。信道质量通过一个函数与ICC相关，例如，ICC＝f(信道质量)。具有最高ICC的假设是提供最高频谱效率的层和用户组合。当在本文中使用时，词语假设例如意味着一组用户和层。如上所述的精确方法需要大量的计算。

本文中的示例实施例涉及迭代层，以及例如用于共同调度的UE选择。

本文中的示例实施例提供了一种算法，该算法用使用精确计算的方法但以更有效的方式来代替先前使用的试探法。当在本文中使用时，词语精确计算例如意味着计算的输出，例如，波束权重和信道质量估计将与启发式方法相同。所提供的方法是迭代的，并且能够经由精确计算来选择适当数量的传输层以进行空间复用。

为了克服为空间复用遍历所有组合层和用户组合的需要，本文中的实施例一次添加和评估一层。如果向第一层添加后续层增加了第一层和后续层的总ICC，则选择后续层，即，保留该层。如果总ICC没有增加，则拒绝后续层，并且替代地评估另一后续层。ICC计算所需的波束权重计算以迭代方式更新。在每次新的迭代中，不必从头开始重新计算波束权重，而是以与波束权重的全部计算相比仅需要一小部分成本的方式，有效地更新来自前一次迭代的波束权重计算。

所提供的实施例的示例依赖于基于信息论的ICC概念。当选择层和UE进行空间复用时，这提供了非常准确的决策结果。此外，所提供的一次评估一层的方法的使用允许使用计算效率来更新计算上昂贵的波束权重计算。

当组合这些方法(例如，迭代权重计算和一次增加一层)时，其结果是一种用于解决进行空间复用的层和用户选择问题的计算高效的方法。根据现有技术计算从单层到最大层数的波束权重的组合复杂度可以等于根据本文中的实施例利用最大层数进行一次(非迭代)计算所需的周期数。

本文中的实施例能够在调度器选择UE时向调度器提供准确的SINR。这是因为一个传输层j的波束权重矩阵W_j W_j在被投影到传输层i的信道矩阵H_i时提供了有效信道矩阵H_eff(i，j)保存有多少朝向用户j波束成形的能量将到达用户i的UE天线的信息。用户i的SINR现在可以被计算为：/>Tr{x}是矩阵“x”的迹，/是单位矩阵，并且/>是用户i的UE噪声功率。利用这种设置，用户i的相长和相消干扰以及噪声功率水平都被考虑到信道质量测量(SINR)中。

如果迭代结束时的UE没有被选择用于传输，则剩余的共同调度的UE的准确的SINR和ICC已经被计算并且可用于调度器。不需要重新计算或调整。

迭代层选择的一个好的结果是，它固有地将产生波束权重作为每次迭代的输出。用非迭代方法从所有假设(例如，从单层到最大层数)计算波束权重，将需要对每个新迭代的全波束权重计算进行非常复杂的重新计算。

图1是描绘可以实现本文中的实施例的无线通信网络100的示意图。无线通信网络100包括一个或多个RAN和一个或多个CN。无线通信网络100可以使用多种不同的技术，诸如Wi-Fi、长期演进(LTE)、LTE-Advanced、5G、NR、宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统/增强型数据速率GSM演进(GSM/EDGE)、全球微波接入互操作性(WiMax)或超移动宽带(UMB)，仅提及几个可能的实现方式。本文中的实施例涉及在5G环境中特别感兴趣的最新技术趋势，然而，实施例也适用于现有无线通信系统的进一步发展，诸如例如，WCDMA和LTE。

多个网络节点在无线通信网络100中操作，诸如例如，网络节点110。网络节点110在小区中提供无线电覆盖，该小区也可以被称为波束或波束组，诸如由网络节点110提供的小区115。

网络节点110可以是NG-RAN节点、发送和接收点(例如，基站)、诸如无线局域网(WLAN)接入点或接入点站(AP STA)之类的无线接入网络节点、接入控制器、基站(例如，无线电基站(诸如NodeB、演进节点B(eNB、eNode B)、gNB、基站收发台、无线远程单元、接入点基站、基站路由器、无线电基站的传输布置、独立接入点或能够根据例如所使用的第一无线电接入技术和术语与网络节点110所服务的服务区域内的UE 121、122通信的任何其他网络单元))。无线电网络节点110可以在到UE 121、122的下行链路(DL)传输和来自UE 121、122的上行链路(UL)传输中与UE 121、122通信。

多个UE在无线通信网络100中操作，诸如例如，UE 121、122。这些在本文中被称为第一UE 121和附加UE 122。UE 121、122中的每一个也可以被称为设备、物联网设备、移动站、非接入点(非AP)STA、STA、用户设备和/或无线终端，其经由一个或多个接入网络(AN)(例如，RAN)与一个或多个核心网络(CN)通信。本领域技术人员应当理解，“无线设备”是非限制性术语，其意味着任何终端、无线通信终端、用户设备、机器类型通信(MTC)设备、设备到设备(D2D)终端或节点(例如，智能电话、膝上型电脑、移动电话、传感器、中继器、移动平板电脑或甚至小区内通信的小型基站)。

本文中的方法可以由网络节点110来执行。作为替代方案，例如包括在如图1所示的云135中的分布式节点(DN)和功能可以用于执行或部分执行本文中的方法。

在所评估的假设的ICC被最大化的意义上，示例性实施例可以提供一种找到好的传输层和UE 121、122配对组合的计算高效的方式。

现在将描述多个实施例，其中一些可以被视为替代，而一些可以组合使用。

图2示出了一种由网络节点110执行的用于在无线通信网络100中为网络节点110和至少一个UE 121、122之间的传输选择一组层中的层的方法的示例实施例。所述一组层中的层将被空间复用以用于传输。

该方法包括以下动作，这些动作可以以任何合适的顺序进行。可选动作在图2中用虚线框指出。

根据示例场景，在动作200至203中，该方法始于添加、评估和选择所述一组层的第一层以用于传输。然后，根据动作204至209，以迭代的方式一个接一个地添加、评估并且可能选择后续层。

动作200

网络节点110可以建立第一层的信道估计。对于传输，信道估计可以由第一层的第一ICC估计来表示。在这种背景下，ICC可以是信息度量，其是SINR、调制映射方案和信道解码后期望的误块率的函数，例如，ICC＝f(SINR，modulation_scheme，target_BLER)。

动作201

网络节点110可以基于已建立的信道估计来计算第一层的波束权重。这可以获得第一层的信道质量SINR，其中，可以通过使用已建立的信道估计、已计算的波束权重以及来自UE 120的噪声和干扰估计来计算SINR。

动作202

网络节点110计算与第一层相关联的第一ICC。基于为第一层计算的波束权重和第一层的已建立的信道估计来计算第一ICC。

动作203

网络节点110选择所述一组层的第一层。这可以基于第一ICC，例如，基于第一ICC是可接受的。

然后，对于层选择，网络节点110迭代地执行以下动作204至209至少一次，如图2中的虚线箭头所示。

可以迭代地执行层选择的动作204至209，直到以下中的任一个：

-没有更多可用层进行添加，或

-所选择的层的数量超过第一阈值，或

-重复层选择的动作204至209的允许次数超过第二阈值。

动作204

网络节点110添加后续层。添加的后续层可以被称为所述一组层的候选层。该后续层可以例如通过使用选择方案(例如，循环法(Round Robin)或随机选择或一些其他方法)来选择，所述选择方案用于确定应当选择来自同一UE 120或来自另一UE的尚未选择的层中的哪一层。

动作205

网络节点110基于后续层的已建立的信道估计和所述一组层中的层的已建立的信道估计，适配用于所述一组层中的层的已计算的波束权重，以用作后续层的后续波束权重。

在一些实施例中，所述一组层中的层的SINR是第一层的信道估计的函数，并且后续SINR是后续层的信道估计的函数。

可以首先计算每个所选择的层和后续层的SINR，并且将其映射到每个层的对应ICC。例如，经由作为SINR、调制方案和目标BLER的函数的ICC，ICC＝f(SINR，modulation_scheme，target_BLER)。然后，每个所选择的层和后续层的ICC可以加在一起成为总ICC。

根据示例场景，在每次新的迭代中，不必从头开始重新计算波束权重，而是以与波束权重的全部计算相比仅需要一小部分成本的方式，有效地调整(也称为更新)与最近选择的层相关联的波束权重计算。

对已计算的波束权重的适配还可以基于更新以下中的任一个或多个：

-信道协方差矩阵(诸如)的计算，

-信道协方差矩阵(诸如)的正则化，以及

-正则化的信道协方差矩阵(诸如)的反演。

其他选择是结合共轭波束成形和迫零部分以及下面“SINR和波束权重计算”部分中描述的其他计算步骤。

动作206

然后，网络节点110基于后续层的后续波束权重和信道估计来计算后续层的后续ICC。这将在下面更详细地说明。

动作207

网络节点110基于所述一组层中的层的ICC和后续ICC来决定是否选择添加到所述一组层的后续层。这根据下面的动作208或动作209来执行。

根据示例场景，如果添加后续层增加了总ICC，则选择该层，也称为保留(动作208)。如果总ICC没有增加，则拒绝该层(动作209)，然后替代地评估另一后续层。

动作208

当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和等于或大于所述一组层中的层的ICC之和时，网络节点110选择后续层。因此，例如，如果添加后续层增加了总ICC，则选择该层，也称为保留。

动作209

当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和低于所述一组层中的层的ICC之和时，网络节点110拒绝后续层。因此，例如，如果总ICC没有增加，则拒绝该层。

根据示例场景，对于相应的所选择的层，将调度传输进行空间复用。

动作210

在一些实施例中，第一UE 121与所选择的第一层相关联。在这些实施例中的一些实施例中，网络节点110调度第一UE 121的第一传输以进行空间复用，以用于传输。调度基于第一层的信道估计。

动作211

在一些实施例中，一个或多个附加UE 122与相应的所选择的后续层相关联。在这些实施例中的一些实施例中，对于已经选择的每个后续层，网络节点110共同调度相应的附加UE 122的附加传输以进行空间复用，以用于传输。共同调度基于后续层的信道估计。

下面将进一步解释和举例说明上述实施例。下面的实施例可以与上面任何合适的实施例组合。

下面，更详细地描述了一个示例场景：

用于测量信道质量的一个合适的度量是每个用户在其对应的传输层上经历的SINR。在上述动作201和205中使用信道质量，用于基于后续层的已建立的信道估计和第一层的已建立的信道估计，适配第一层的已计算的波束权重，以用作后续层的后续波束权重。

信道质量还用于上述动作201和206中，用于基于后续层的信道估计来计算后续层的后续ICC。

如上所述，信道估计可以由SINR来表示。

这意味着为了实现信道估计，可以计算SINR。

SINR计算的第一步是将波束成形权重矩阵投影到信道矩阵上，以获得有效信道。这产生了从UE 121、122的角度来看的DL中的信道视图，或在网络节点110的角度来看的UL接收的均衡后的信道。投影H_eff＝HW＝HH^H(HH^H+σ²I)^-1被称为有效信道。

在下行链路中，矩阵H_eff包括在每个UE 121、122天线上将从每个传输层接收多少期望能量、以及在相同UE 121、122内或在其他共同调度的UE 121、122之间的传输层之间泄漏了多少干扰的信息。

有效信道可以用于计算SINR。有许多公式来计算SINR，一种简单的形式是将层1的SINR计算为：其中，/>是UE 121、122中或网络节点110的UL接收机中的层的噪声能量。

在DL中，网络节点110可以从自UE 121、122接收到的信道质量信息(CQI)报告中提取层的噪声能量

然后，将每层的SINR映射到每层的对应ICC。这是一个简单的函数映射，例如，ICC_L+1(l)＝f(SINR(l))。ICC域使用方便，因为信息可以线性增加，而SINR测量不能。

如以上在动作207中所述，然后，网络节点110基于第一ICC和后续ICC决定是否选择添加的后续层以用于传输。

如动作208中所述，当第一ICC和后续ICC之和等于或大于第一ICC时，网络节点110选择后续层，并且如动作209中所述，当第一ICC和后续ICC之和小于第一ICC时，拒绝后续层。

这可以根据以下动作来执行：

如果则选择最近添加的后续层(也称为保留)，否则移除最近添加的后续层，并且根据所描述的过程添加和评估来自另一传输层的传输。该过程可以继续，直到已经达到堆叠层的最大数量或者已经用尽层配对尝试的最大允许次数。

SINR和波束权重计算

现在将描述如何以迭代的方式有效地计算DL或UL SINR和波束权重，其目的是选择良好的传输层和用户配对UE 121、122候选以用于共同调度。

直接计算波束权重的MMSE公式为：W＝H^H(HH^H+σ²I)^-1

开始分解MMSE波束权重计算的不同部分：

协方差矩阵的计算：

首先，将描述MMSE公式中的矩阵乘法HH^H(也称为信道协方差矩阵)。后续层将被添加到与已建立的层相关的信道矩阵H中。因此，后续层的大小为1xA的行向量被添加到H。这在数学上可以被描述为/>其中，/>是堆叠信道矩阵，其保存已建立和后续层的所有天线的信道估计样本。

首先，计算

事实证明，矩阵的右下部分包括已经计算出的矩阵HH^H，只需要将HH^H中的元素复制到它们在/>中的正确位置。在现代计算机或DSP上，复制通常是一种非常廉价的操作。矩阵/>中最左上的元素需要计算/>该操作对应于向量点积，并且需要与向量的长度一样多的乘法，例如，需要“A”次乘法。向量/>是向量/>的共轭转置，例如，它们是厄米对称(Hermitian symmetric)的。由于对称性，单独计算/>就足够了。该计算需要将大小为1xA的向量与大小为AxL的矩阵相乘。因此，需要AxL次乘法。所需的周期只是完整矩阵计算所需的0.5L³周期的一小部分。

协方差矩阵的正则化：

然后，将被正则化。本文中的正则化意味着将由正则化因子缩放的单位矩阵添加到信道协方差矩阵，例如，HH^H+σ²I。这与动作205相关。

这意味着正则化σ²部分将被添加到该步骤只需要根据对最左上的元素进行加法运算。

如在信道协方差矩阵的迭代计算中，事实证明，矩阵/>的右下部分包括已经计算出的矩阵HH^H+I_LxLσ²。因此，在信道协方差矩阵/>的计算中描述的周期效率原理也适用于正则化步骤。

正则化的协方差矩阵的反演：

的正则化将被反演。该步骤对应于MMSE公式的(HH^H+σ²I)^-1部分。这与动作205相关。

现在将以迭代规则的形式来表示反演计算，例如，(HH^H+σ²I)^-1，其中，已建立的层的反演与正则化因子σ²、后续层的信道估计/>以及已建立的层的信道矩阵H一起被用作输入：

将上一次迭代的反演称为为了使符号更紧凑，/> 中的元素被重命名为

其中，并且A_LxL＝HH^H+I_LxLσ²。

矩阵A_L+1xL+1的反演可以被描述为：

其中，/>并且

的计算需要L²-0.5L次乘法。/>的计算需要0.5L次乘法。因此，总复杂度是L²次乘法。出于效率原因，在该步骤中不执行/>的计算，而是将/>的计算并入最终的波束权重计算中。

共轭波束成形和迫零部分的组合：

为了完成波束权重计算，通过将共轭波束成形矩阵H^H乘以迫零矩阵(HH^H+σ²I)^-1来导出矩阵W。即

首先，我们注意到前一次迭代的权重矩阵是：因此，

和/>中的每一个计算都需要A*L次乘法，使得更新一次迭代的波束权重矩阵所需的乘法总次数为4*A*L+L²次乘法。

权重归一化：

在算法的这一点上，可以应用用于归一化波束权重的能量的方法。这种归一化确定了如何在共同调度的传输层之间分配可用的传输功率。这是可选的，并且对于SINR和波束权重计算算法中的后续步骤不是必需的。

有效信道的计算：

SINR计算的下一步是计算第1个传输层(即，添加的后续层H_eff(l，l))的有效信道。变量H_eff(l，l)等于H的第1行和W的第1列之间的向量点积。该操作将需要“A”次乘法。“A”次乘法意味着“A”个复数值乘法。

最终SINR公式：

每个传输层(诸如第一层和一个或多个后续层)的SINR现在可以计算为：

为了执行上述方法动作，网络节点110被配置为在无线通信网络100中为网络节点110和至少一个UE 121、122之间的传输选择一组层中的层。所述一组层中的层将被空间复用以用于传输。网络节点110可以包括图3a和图3b中所示的布置。

网络节点110可以包括被配置为与诸如UE 121和UE 122之类的UE通信的输入和输出接口300。输入和输出接口300可以包括无线接收机(未示出)和无线发射机(未示出)。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的建立单元301来建立第一层的信道估计。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的计算单元302来计算与第一层相关联的第一ICC。第一ICC适于基于为第一层计算的波束权重和第一层的已建立的信道估计来计算。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的计算单元302，基于后续层的后续波束权重和信道估计来计算后续层的后续ICC。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的计算单元302，基于已建立的信道估计来计算第一层的波束权重。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的添加单元303来添加后续层以用于传输。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的适配单元304，基于后续层的已建立的信道估计和所述一组层中的层的已建立的信道估计，适配用于所述一组层中的层的已计算的波束权重，以用作后续层的后续波束权重。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的适配单元304，进一步基于更新以下中的任一个或多个来适配已计算的波束权重：

-信道协方差矩阵的计算，

-信道协方差矩阵的正则化，以及

-正则化的信道协方差矩阵的反演。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的决定单元305，基于所述一组层中的层的ICC和后续ICC来决定是否选择添加到所述一组层的后续层。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的选择单元306，当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和等于或大于所述一组层中的层的ICC之和时，选择后续层。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的拒绝单元307，当所述一组层中的层的ICC和后续ICC之和低于所述一组层中的层的ICC之和时，拒绝后续层。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的执行单元308，针对层选择迭代地执行动作至少一次。这些动作可以是添加、适配、计算、决定、选择和拒绝，例如，在上面的动作204至209中所示。

网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的执行单元308，迭代地执行层选择的动作，直到以下中的任一个：

-没有更多可用层进行添加，或

-所选择的层的数量超过第一阈值，或

-重复层选择的动作的允许次数超过第二阈值。

在一些实施例中，第一UE 121与第一层相关联，并且一个或多个附加UE(122)与相应的所选择的后续层相关联。

在这些实施例中的一些实施例中，网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的调度单元310，基于第一层的信道估计，为第一UE 121调度第一传输以进行空间复用，以用于传输，并且用于已经选择的每个后续层。

在这些实施例中的一些实施例中，网络节点110还可以被配置为例如通过网络节点110中的共同调度单元311，基于后续层的信道估计，为附加UE 122共同调度附加传输以进行空间复用，以用于传输。

在一些实施例中，第一层的信道估计由第一SINR表示，并且后续层的信道估计由后续SINR表示。

本文中的实施例可以通过相应的处理器或一个或多个处理器(诸如图3a中所示的网络节点110中的处理电路的处理器360)以及用于执行本文中的实施例的功能和动作的相应的计算机程序代码来实现。上述程序代码也可以被提供为计算机程序产品，例如以承载计算机程序代码的数据载体的形式，该计算机程序代码在被加载到网络节点110中时用于执行本文中的实施例。一种这样的载体可以是CD ROM盘的形式。然而，用诸如记忆棒之类的其他数据载体也是可行的。计算机程序代码还可以被提供为服务器上的纯程序代码，并且下载到网络节点110。

网络节点110还可以包括存储器370，该存储器包括一个或多个存储单元。存储器370包括可由网络节点110中的处理器执行的指令。存储器370被布置为用于存储例如在网络节点110中执行时执行本文中的方法的信息、指示、数据、配置和应用。

在一些实施例中，计算机程序380包括指令，该指令当由相应的至少一个处理器360执行时，使得网络节点110的至少一个处理器执行上述动作。

在一些实施例中，相应的载体390包括相应的计算机程序380，其中，载体390是电信号、光信号、电磁信号、磁信号、电信号、无线电信号、微波信号或计算机可读存储介质之一。

本领域技术人员将理解，上述网络节点110中的单元可以指模拟和数字电路的组合，和/或配置有例如存储在网络节点110中的软件和/或固件的一个或多个处理器，该软件和/或固件由相应的一个或多个处理器(诸如上述处理器)执行。这些处理器中的一个或多个以及其他数字硬件可以包括在单个专用集成电路(ASIC)中，或者几个处理器和各种数字硬件可以分布在几个单独的组件中，无论是单独封装还是组装到片上系统(SoC)中。

参照图4，根据实施例，通信系统包括电信网络3210(诸如3GPP类型的蜂窝网络，例如，无线通信网络100)，其包括接入网络3211(诸如无线电接入网络)和核心网络3214。接入网络3211包括多个基站3212a、3212b、3212c(例如，网络节点110，诸如AP STA NB、eNB、gNB或其他类型的无线接入点)，每个基站定义对应的覆盖区域3213a、3213b、3213c。每个基站3212a、3212b、3212c可通过有线或无线连接3215连接到核心网络3214。位于覆盖区域3213c中的第一用户设备(UE)(诸如非AP STA 3291，例如，UE 121)被配置为无线地连接到对应的基站3212c或被其寻呼。第二UE 3292(例如，UE 122，诸如覆盖区域3213a中的非AP STA)可无线地连接到对应的基站3212a。虽然在该示例中示出了多个UE 3291、3292，但是所公开的实施例同样适用于单个UE在覆盖区域中或单个UE连接到对应的基站3212的情况。

电信网络3210本身连接到主机计算机3230，主机计算机3230可以以独立服务器、云实现的服务器、分布式服务器的硬件和/或软件实现，或者实现为服务器群中的处理资源。主机计算机3230可以由服务提供商拥有或控制，或者可以由服务提供商或代表服务提供商操作。电信网络3210和主机计算机3230之间的连接3221、3222可以直接从核心网络3214延伸到主机计算机3230，或者可以经由可选的中间网络3220。中间网络3220可以是公共、专用或托管网络中的一个或多个的组合；如果有的话，中间网络3220可以是主干网络或互联网；具体地，中间网络3220可以包括两个或更多个子网络(未示出)。

图4的通信系统作为一个整体实现了连接的UE 3291、3292之一和主机计算机3230之间的连接。该连接可以被描述为过顶(OTT)连接3250。主机计算机3230和连接的UE 3291、3292被配置为使用接入网络3211、核心网络3214、任何中间网络3220和可能的其他基础设施(未示出)作为中介，经由OTT连接3250传送数据和/或信令。在OTT连接3250通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3250可以是透明的。例如，基站3212可以不被或不需要被告知来自主机计算机3230的数据要被转发(例如，切换)到连接的UE 3291的传入下行链路通信的过去路由。类似地，基站3212不需要知道从UE3291向主机计算机3230发起的输出上行链路通信的未来路由。

根据实施例，现在将参照图5描述前面段落中讨论的UE、基站和主机计算机的示例实现方式。在通信系统3300中，主机计算机3310包括硬件3315，该硬件3315包括通信接口3316，该通信接口3316被配置为建立和维持与通信系统3300的不同通信设备的接口的有线或无线连接。主机计算机3310还包括处理电路3318，该处理电路3318可以具有存储和/或处理能力。具体地，处理电路3318可以包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或适于执行指令的这些(未示出)的组合。主机计算机3310还包括软件3311，该软件3311存储在主机计算机3310中或可由主机计算机3310访问，并且可由处理电路3318执行。软件3311包括主机应用3312。主机应用3312可操作以向远程用户提供服务，诸如经由在UE 3330和主机计算机3310处终止的OTT连接3350连接的UE 3330。在向远程用户提供服务时，主机应用3312可以提供使用OTT连接3350传输的用户数据。

通信系统3300还包括电信系统中提供的基站3320，并且包括使其能够与主机计算机3310和UE 3330通信的硬件3325。硬件3325可以包括：通信接口3326，用于建立和维护与通信系统3300的不同通信设备的接口的有线或无线连接；以及无线电接口3327，用于建立和维护与位于由基站3320服务的覆盖区域(图5中未示出)中的UE 3330的至少一个无线连接3370。通信接口3326可以被配置为利于到主机计算机3310的连接3360。连接3360可以是直接的，或者它可以通过电信系统的核心网络(图5中未示出)和/或通过电信系统外部的一个或多个中间网络。在所示的实施例中，基站3320的硬件3325还包括处理电路3328，该处理电路3328可以包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或适于执行指令的这些(未示出)的组合。基站3320还具有存储在内部或可经由外部连接访问的软件3321。

通信系统3300还包括已经提到的UE 3330。其硬件3335可以包括无线电接口3337，该无线电接口3337被配置为建立和维护与服务于UE 3330当前所位于的覆盖区域的基站的无线连接3370。UE 3330的硬件3335还包括处理电路3338，该处理电路3338可以包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或适于执行指令的这些(未示出)的组合。UE 3330还包括软件3331，该软件3331存储在UE 3330中或可由UE 3330访问，并且可由处理电路3338执行。软件3331包括客户端应用3332。客户端应用3332可以在主机计算机3310的支持下，经由UE 3330向人类或非人类用户提供服务。在主机计算机3310中，正在执行的主机应用3312可以经由终止于UE 3330和主机计算机3310的OTT连接3350与正在执行的客户端应用3332通信。在向用户提供服务时，客户端应用3332可以从主机应用3312接收请求数据，并且响应于请求数据提供用户数据。OTT连接3350可以传输请求数据和用户数据两者。客户端应用3332可以与用户交互，以生成其提供的用户数据。

请注意，图5所示的主机计算机3310、基站3320和UE 3330可以分别与图4的主机计算机3230、基站3212a、3212b、3212c之一、以及UE 3291、3292之一相同。也就是说，这些实体的内部工作可以如图5所示，并且独立地，周围的网络拓扑可以如图4所示。

在图5中，已经抽象地绘制了OTT连接3350，以示出主机计算机3310和用户设备3330之间的经由基站3320的通信，而没有明确提及任何中间设备和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，其可以被配置为对UE 3330或操作主机计算机3310的服务提供商或两者隐藏。当OTT连接3350活动时，网络基础设施可以进一步做出决定，通过这些决定，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新配置)。

UE 3330和基站3320之间的无线连接3370符合本发明中描述的实施例的教导。各种实施例中的一个或多个改进了使用OTT连接3350向UE 3330提供的OTT服务的性能，其中，无线连接3370形成最后一段。更准确地说，这些实施例的教导可以改善RAN效果：数据速率、时延、功耗，从而提供益处，诸如对OTT服务的对应效果：减少用户等待时间、放松对文件大小的限制、更好的响应性、延长的电池寿命。

为了监测数据速率、时延和一个或多个实施例改进的其他因素的目的，可以提供测量过程。还可以有可选的网络功能，以用于响应于测量结果的变化，重新配置主机计算机3310和UE 3330之间的OTT连接3350。用于重新配置OTT连接3350的测量过程和/或网络功能可以以主机计算机3310的软件3311或UE 3330的软件3331或两者实现。在实施例中，传感器(未示出)可以被部署在OTT连接3350所通过的通信设备中或与其相关联；传感器可以通过提供上面举例说明的被监测量的值，或提供软件3311、3331可以从中计算或估计被监测量的其他物理量的值，来参与测量过程。OTT连接3350的重新配置可以包括消息格式、重传设置、优选路由等；重新配置不需要影响基站3320，并且基站3320可能不知道或察觉不到。此类过程和功能在本领域中是已知的和可实践的。在某些实施例中，测量可以涉及专有的UE信令，其利于主机计算机3310对吞吐量、传播时间、时延等的测量。测量可以这样实现，软件3311、3331使用OTT连接3350传输消息，特别是空的或“虚设”消息，同时监测传播时间、错误等。

图6是示出了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、诸如AP STA之类的基站和诸如非AP STA之类的UE，它们可以是参照图5和图4描述的那些。为了简化本发明，本部分将仅包括对图6的附图参考。在该方法的第一步骤3410中，主机计算机提供用户数据。在第一步骤3410的可选子步骤3411中，主机计算机通过执行主机应用来提供用户数据。在第二步骤3420中，主机计算机向UE发起携带用户数据的传输。在可选的第三步骤3430中，根据贯穿本发明描述的实施例的教导，基站向UE传输在主机计算机发起的传输中携带的用户数据。在可选的第四步骤3440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。

图7是示出了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、诸如AP STA之类的基站和诸如非AP STA之类的UE，它们可以是参照图4和图5描述的那些。为了简化本发明，本部分将仅包括对图7的附图参考。在该方法的第一步骤3510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。在第二步骤3520中，主机计算机向UE发起携带用户数据的传输。根据贯穿本发明描述的实施例的教导，传输可以经由基站传递。在可选的第三步骤3530中，UE接收传输中携带的用户数据。

图8是示出了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、诸如AP STA之类的基站和诸如非AP STA之类的UE，它们可以是参照图5和图5描述的那些。为了简化本发明，本部分中将仅包括对图8的附图参考。在该方法的可选的第一步骤3610中，UE接收由主机计算机提供的输入数据。附加地或备选地，在可选的第二步骤3620中，UE提供用户数据。在第二步骤3620的可选子步骤3621中，UE通过执行客户端应用来提供用户数据。在第一步骤3610的另一可选子步骤3611中，UE执行客户端应用，该客户端应用响应于接收到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到的用户输入。不管提供用户数据的具体方式如何，在可选的第三子步骤3630中，UE向主机计算机发起用户数据的传输。在该方法的第四步骤3640中，根据贯穿本发明描述的实施例的教导，主机计算机接收从UE传输的用户数据。

图9是示出了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、诸如AP STA之类的基站和诸如非AP STA之类的UE，它们可以是参照图4和图5描述的那些。为了简化本发明，本部分将仅包括对图9的附图参考。在该方法的可选的第一步骤3710中，根据贯穿本发明描述的实施例的教导，基站从UE接收用户数据。在可选的第二步骤3720中，基站向主机计算机发起所接收到的用户数据的传输。在第三步骤3730中，主机计算机接收由基站发起的传输中携带的用户数据。

当使用词语“包括”或“包含”时，它应被解释为非限制性的，即，意味着“至少由……组成”。

本文中的实施例不限于上述优选实施例。可以使用各种替代、修改和等同物。

缩写

CQI 信道质量信息

DL 下行链路

gNB 用于移动通信网络的下一代电信节点

SRS 探测参考信号

UE 用户设备

UL 上行链路。

Claims

1.一种由网络节点(110)执行的用于在无线通信网络(100)中为所述网络节点(110)和至少一个用户设备UE(121、122)之间的传输选择一组层中的层的方法，所述一组层将被空间复用以用于所述传输，所述方法包括：

计算(202)与第一层相关联的第一信息承载容量ICC，所述第一ICC是基于为所述第一层计算的波束权重和所述第一层的已建立的信道估计来计算的，

选择(203)所述一组层中的所述第一层，以及

对于层选择，迭代地执行以下动作(204至209)至少一次：

添加(204)后续层，

基于所述后续层的已建立的信道估计和所述一组层中的层的已建立的信道估计，适配(205)用于所述一组层中的所述层的已计算的波束权重，以用作所述后续层的后续波束权重，

基于所述后续层的所述后续波束权重和所述信道估计，计算(206)所述后续层的后续ICC，以及

基于所述一组层中的所述层的ICC和所述后续ICC，通过以下动作来决定(207)是否选择添加到所述一组层的所述后续层：

当所述一组层中的所述层的ICC和所述后续ICC之和等于或大于所述一组层中的所述层的ICC之和时，选择(208)所述后续层，以及

当所述一组层中的所述层的ICC和所述后续ICC之和低于所述一组层中的所述层的ICC之和时，拒绝(209)所述后续层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，迭代地执行层选择的动作(204至209)，直到以下中的任一个：

-没有更多可用层进行添加，或

-所选择的层的数量超过第一阈值，或

-重复所述层选择的动作(204至209)的允许次数超过第二阈值。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，适配(205)所述已计算的波束权重还基于更新以下中的任一个或多个：

-信道协方差矩阵的计算，

-信道协方差矩阵的正则化，以及

-正则化的信道协方差矩阵的反演。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，第一UE(121)与所选择的第一层相关联，并且一个或多个附加UE(122)与相应的所选择的后续层相关联，并且其中，所述方法还包括：

基于所述第一层的信道估计，为所述第一UE(121)调度(210)第一传输，以进行空间复用而用于所述传输，并且对于已经选择的每个后续层：

基于所述后续层的信道估计，为所述附加UE(122)共同调度(211)附加传输，以进行空间复用而用于所述传输。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述一组层中的层的信号干扰噪声比SINR是所述第一层的信道估计的函数，并且后续SINR是所述后续层的信道估计的函数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：

建立(200)所述第一层的信道估计，

基于所述已建立的信道估计来计算(201)所述第一层的波束权重。

7.一种包括指令的计算机程序(380)，当由处理器(360)执行时，使得所述处理器(360)执行根据权利要求1至6中任一项所述的动作。

8.一种载体(390)，包括根据权利要求7所述的计算机程序(380)，其中，所述载体(390)是电子信号、光信号、电磁信号、磁信号、电信号、无线电信号、微波信号或计算机可读存储介质之一。

9.一种网络节点(110)，被配置为在无线通信网络(100)中为所述网络节点(110)和至少一个UE(121、122)之间的传输选择一组层中的层，所述一组层中的层将被空间复用以用于所述传输，所述网络节点(110)还被配置为：

计算与第一层相关联的第一信息承载容量ICC，所述第一ICC适于基于为所述第一层计算的波束权重和所述第一层的已建立的信道估计来计算，

选择所述一组层中的所述第一层，以及

对于层选择，迭代地执行以下动作至少一次：

添加后续层用于所述传输，

基于所述后续层的已建立的信道估计和所述一组层中的所述层的已建立的信道估计，适配用于所述一组层中的所述层的已计算的波束权重，以用作所述后续层的后续波束权重，

基于所述后续层的所述后续波束权重和所述信道估计，计算所述后续层的后续ICC，以及

基于所述一组层中的所述层的ICC和所述后续ICC，通过以下动作来决定是否选择添加到所述一组层的所述后续层：

当第一ICC和所述后续ICC之和等于或大于所述第一ICC时，选择所述后续层，以及

当所述一组层中的所述层的ICC和所述后续ICC之和低于所述一组层中的所述层的ICC之和时，拒绝所述后续层。

10.根据权利要求9所述的网络节点(110)，其中，所述网络节点(110)还被配置为迭代地执行层选择的动作，直到以下中的任一个：

-没有更多可用层进行添加，或

-所选择的层的数量超过第一阈值，或

-重复所述层选择的动作的允许次数超过第二阈值。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的网络节点(110)，其中，所述网络节点(110)还被配置为进一步基于更新以下中的任一个或多个来适配所述已计算的波束权重：

-信道协方差矩阵的计算，

-信道协方差矩阵的正则化，以及

-正则化的信道协方差矩阵的反演。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的网络节点(110)，其中，第一UE(121)与所述第一层相关联，并且一个或多个附加UE(122)与相应的所选择的后续层相关联，并且其中，所述网络节点(110)还被配置为：

基于所述第一层的信道估计，为所述第一UE(121)调度第一传输，以进行空间复用而用于所述传输，并且对于已经选择的每个后续层：

基于所述后续层的信道估计，为所述附加UE(122)共同调度附加传输，以进行空间复用而用于所述传输。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的网络节点(110)，其中，所述一组层中的层的信号干扰噪声比SINR适于是所述第一层的信道估计的函数，并且后续SINR适于是所述后续层的信道估计的函数。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的网络节点(110)，还被配置为：

建立用于所述传输的所述第一层的信道估计，以及

基于所述已建立的信道估计来计算所述第一层的波束权重。