[发明专利]正交波束域空间复用无线电通信系统及相关联的天线阵列

说明书

提供了用于空间复用Mu‑MIMO无线电通信的方法及系统。对天线阵列进行控制以建立以下多个无线电波束，所述多个无线电波束依据激励函数而相互正交并且在空间上被不同地定向以覆盖地理区域。这些波束可以以行图案布置在角域中，其中相邻的行是偏移的。为了便于上述，天线阵列可以包括与相邻元件水平地、竖直地或者既水平地又竖直地偏移的元件。对于每个终端，可以选择所述无线电波束的子集以用于通信。该选择可以优选功率较高的波束，其中通过对来自本征信道的贡献进行求和来确定功率。无线电波束的子集可以被分组成用于对不同地理区域中的不同终端组提供服务的正交信道，并且共享信道的终端还可以使用多址接入技术来共享资源。

技术领域

本发明涉及无线电通信领域，并且特别地涉及多用户多输入多输出(Multi-user,Multi-input Multi-Output，Mu-MIMO)无线电通信系统中的空间复用。

背景技术

已经提出了多用户多输入多输出(Mu-MIMO)无线电通信系统，以往有很多这种系统已经被部署在蜂窝式通信系统中，在该多用户多输入多输出(Mu-MIMO)无线电通信系统中，使用基站MIMO天线来例如沿下行链路方向与若干独立的无线电终端进行通信，所述无线电终端例如为移动装置、典型地为终端装置如用户设备(User Equipment,UE)节点。也已经提出了大规模MIMO系统，在该大规模MIMO系统中，无线电接入点——例如但不限于蜂窝式基站——被配备有大量天线，例如，其中无线电接入点处的天线的数量大于在通信上耦接至该无线电接入点的终端的数量。

在常规的多址接入无线通信网络中，通过使用诸如正交编码、频分和/或时分的方案对信道进行正交化来执行扇区内的用户终端与基站之间的通信。由于存在数量有限的可用正交资源，所以该方法本质上受限于扇区内能够被服务的UE的总数量。

包含大规模MIMO的现有通信方案通常依赖于使用干扰消除预编码方案例如迫零(Zero-Forcing，ZF)算法和最小均方差(Minimum Mean Square Error，MMSE)算法。大规模MIMO的这些方法尝试通过干扰消除来抑制多用户干扰(multi-user interference，MUI)。然而，这些方法限于为具有相对长的相干时间和低的信道相关性的UE提供服务。此外，这些方法产生会根据终端的地理分布而显著变化的发送波束，从而因此不能保证信道之间的端口正交性，例如使得不同信道的端口之间的耦合或串扰不容易被保持在零附近。由于因信道耦合而损失系统性能，所以这会导致容量的严重损失。

因此，需要一种用于空间复用Mu-MIMO无线电通信的方法和系统来避免或减轻现有技术的一个或更多个限制。

提供本背景信息以揭示申请人所认为的可能与本发明相关的信息。并不意在承认也不应当被理解为承认任何前述信息构成本发明的现有技术。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供用于空间复用Mu-MIMO无线电通信如下行链路通信的方法及系统。根据本发明的实施方式，提供一种用于接入点与位于由该接入点服务的预定地理区域中的一组终端之间的无线电通信的方法，该方法包括：控制与接入点相关联的天线元件阵列以建立多个相互正交的无线电波束，所建立的多个无线电波束中的每一个无线电波束对应于多个辐射方向图中的相应的一个辐射方向图，所述多个辐射方向图中的每一个辐射方向图在空间上不同于所述多个辐射方向图中的其他辐射方向图；以及选择所述多个无线电波束的子集以用于向所述一组终端中的一个终端发送信号。在各种实施方式中，相互正交的无线电波束还具有低的波束耦合因子。