【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及无线通信，并且具体地涉及大规模多输入多输出(mimo)网络中的频谱共享。
技术介绍
1、第三代合作伙伴计划(3gpp)已经开发并且正在开发用于第四代(4g)(也被称为长期演进(lte))和第五代(5g)(也被称为新无线电(nr))无线通信系统的标准。除其它特征外，这样的系统还提供网络节点(诸如基站)和移动无线设备(wd)之间的宽带通信以及网络节点之间和wd之间的通信。第六代(6g)无线通信系统也在开发中。
2、衬底式频谱共享(uss，underlay spectrum sharing)是认知无线电中用于解决通信系统中的频谱稀缺问题的一种有前景的技术。uss技术向非授权网络(经常被称为次级网络(sn))提供对授权网络(经常被称为主网络(pn))频谱的并发接入，同时保证pn的所需服务质量(qos)。
3、uss技术使用大规模多输入多输出(mimo)技术，其中网络的网络节点被配备有非常大量的天线。大规模mimo技术允许使用相同的时频资源为网络中的许多用户服务，从而改善网络的频谱效率。
4、若干研究已经聚焦于利用uss认知无线电系统中大规模mimo技术的优势。在一种已知的方法中，提出了包括多小区多用户pn和单小区多用户sn的系统的下行链路(dl)通信。该系统在主基站(pbs)和次级基站(sbs)处使用大规模mimo技术以及匹配滤波器(mf)预编码。该已知方法通过在满足每个pu的服务质量(qos)的同时最大化sn的dl总和速率(sum-rate)来解决sn处的功率分配优化问题(op)的问题。仅
5、已经考虑了一种设置，其包括点对点pn和多小区多用户大规模mimo sn，该sn在每个小区中配备有两个sbs。对于这样的系统，通过dl调度策略使由sbs服务的su的数量最大化。该方案依赖于估计pu和su两者的角度信息、以及依赖于sbs(su)处的ul(dl)训练。该方案可能会在sn中产生高延迟，从而降低sn频谱效率。此外，每个小区部署两个sbs会增加网络的实现成本。已经考虑了多用户大规模mimo sn和多对pn。假设在sbs处的pu和su的不完美的csi，则功率分配以及dl传输中由sbs服务的su数量的最大化的联合问题仍有待解决。已经考虑了一种改进型迫零(mzf，modified zero-forcing)，其允许sbs工作在pus的信道的空间频谱空洞中，从而保护pu。
6、已经考虑了时分双工(tdd)模式解决方案。依赖于信道互易性，tdd导致与频分双工(fdd)模式相比更少的训练开销。然而，由于导频污染，利用tdd会在共存的网络中造成更多干扰。为了解决该问题，采用了反向tdd(rtdd)，其中共存的网络在相反的传输方向上同步操作。换句话说，与传统的tdd不同，当一个网络处于ul阶段时，另一个网络处于dl阶段，且反之亦然。已经比较了在包括多小区多用户pn和多小区多用户sn的大规模mimo uss设置中tdd和rtdd方案的性能。为此，假设在sbs(pbs)处的su(pu)的不完美的csi，当pbs和sbs两者都采用传统的zf波束成形器时，可以推导出pn和sn的ul和dl可实现速率。使用rtdd协议，sn性能和pn性能是渐近地独立的。然而，在该协议中，设计pn参数(诸如ul/dl间隔的长度)取决于sn参数。
7、已经针对ul和dl传输研究了uss性能。此外，可用方案中的一些仅聚焦于使用uss方法的sn性能。一种已知的方案取决于信道估计误差。此外，在该方案中，pn参数(诸如ul/dl间隔的长度)取决于sn参数。事实上，pn操作参数必须通过改变sn参数来改变，从而在实践中对pn施加了沉重的负担。此外，在一些已知的方法中，pn性能在sn存在的情况下被显著降低，因为它们并未完全保护pn。另外，尽管满足pn qos，但是传统uss中的现有方法无法完全保护sn性能免受pn造成的干扰。此外，现有方法需要pn和sn之间的大量合作以获得pbscsi、位置、分配功率等。pn和sn之间所需的合作对于使用uss技术的实现来说是不切实际的。关于所有上面提及的要点，尚未以保护pn免受sn存在的影响且反之亦然的目的研究ul和dl两者中的pn和sn性能。
技术实现思路
1、一些实施例有利地提供了用于大规模多输入多输出(mimo)网络中的频谱共享的方法和网络节点。
2、在一些实施例中，考虑在上行链路(ul)和下行链路(dl)两者中主网络(pn)和次级网络(sn)两者的性能，以便保护pn免受sn存在的影响且反之亦然。
3、一些实施例解决了mimo次级网络中用于接入多用户大规模mimo主网络的相同授权频谱的衬底式频谱共享(uss)的问题。假设主网络和次级网络两者都配备有波束成形技术，并且它们都向单天线用户提供服务。dl和ul中的次级网络的波束成形和功率分配方案可以被配置为最大化次级网络的加权可实现上行链路和下行链路总和速率，同时至少部分地保护主网络免受次级网络存在的影响。公开了一种解决方案，其利用大规模mimo技术使次级网络能够在主网络的空间频谱空洞中工作，来保护次级网络免受主网络的干扰的影响。为此，可以在次级基站处采用迫零型波束成形器。更具体地，公开了一种解决方案，在该解决方案中，与已知方案不同，主网络和次级网络的数据速率并不高度依赖于信道估计误差。为此，使用包括学习阶段的用于次级网络的通信帧的结构。在学习阶段中，次级网络的节点不进行发送并以估计主用户的信道的目的来侦听主用户。sn帧避免了主网络和次级网络之间的导频污染，同时最小化了主网络和次级网络之间的通信交换。此外，为了进一步减轻两个网络之间的干扰，反向时分双工(rtdd)可以被采用并且被称为场景b。将rtdd的性能与被称为场景a的传统时分双工(tdd)的性能进行比较。
4、对于上述场景a和b两者，在上行链路和下行链路阶段两者中，次级网络节点的发射和接收波束成形器可以与次级网络的功率分配方案联合设计。为此，可以制定两个优化问题(对应于场景a和b)，以最大化次级网络的总和速率，同时考虑次级网络的节点的功率预算并尝试保证主用户的给定数据速率。与每个场景相对应的优化问题可以被分解为两个独立的优化问题：一个对应于次级网络的上行链路，并且另一个对应于次级网络的下行链路。
5、为了解决场景a(tdd)中与次级网络的上行链路相对应的优化问题，次级基站处的接收波束成形器被配置为使得次级基站可以保护自身免受主用户的影响。为此，在次级基站处，配置了改进型迫零波束成形器，其依赖于主用户的csi和次级用户的csi。次级用户的功率分配方案是通过计算高效的凸优化问题来确定的。对于场景a中的次级网络的下行链路，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在次级网络中的次级网络节点(16)，所述次级网络节点(16)包括处理电路(68)，所述处理电路(68)被配置为：
2.如权利要求1所述的次级网络节点(16)，其中，所述处理电路(68)还被配置为执行反向时分双工rTDD。
3.如权利要求1和2中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述波束成形器和功率分配是至少部分地基于关于与所述主网络和所述次级网络之间的信道相对应的信道矩阵的子空间的信息。
4.如权利要求1-3中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述波束成形器和功率分配包括：至少部分地基于执行凸优化过程来确定所述功率分配。
5.如权利要求4所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述功率分配包括：执行注水过程。
6.如权利要求1-5中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述波束成形器和功率分配是在没有下行链路训练的情况下执行的。
7.如权利要求1-6中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是至少部分地基于关于
8.如权利要求1-7所述的次级网络节点(16)，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是在受到关于所述主网络的主用户造成的干扰的第一约束的情况下执行的。
9.如权利要求1-8中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是在受到关于所述次级网络节点(16)的天线数量大于次级用户和主用户的数量之和的第二约束的情况下执行的。
10.如权利要求1-9中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，估计和确定是在没有从所述主网络的主网络节点(16)接收信道信息的情况下执行的。
11.一种在次级网络的次级网络节点(16)中实现的方法，所述次级网络节点(16)被配置为与多个次级用户通信，所述方法包括：
12.如权利要求11所述的方法，还包括：执行反向时分双工rTDD。
13.如权利要求11和12中任一项所述的方法，其中，确定所述波束成形器和功率分配是至少部分地基于关于与所述主网络和所述次级网络之间的信道相对应的信道矩阵的子空间的信息。
14.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其中，确定所述波束成形器和功率分配包括：至少部分地基于执行凸优化过程来确定功率分配。
15.如权利要求14所述的方法，其中，确定所述功率分配包括：执行注水过程。
16.如权利要求11-15中任一项所述的方法，其中，确定波束成形器和功率分配是在没有下行链路训练的情况下执行的。
17.如权利要求11-16中任一项所述的方法，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是至少部分地基于关于所述主网络的频谱空洞的信息。
18.如权利要求11-17中任一项所述的方法，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是在受到关于所述主网络的主用户造成的干扰的第一约束的情况下执行的。
19.如权利要求11-18中任一项所述的方法，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是在受到关于所述次级网络节点(16)的天线数量大于次级用户和主用户的数量之和的第二约束的情况下执行的。
20.如权利要求11-19中任一项所述的方法，其中，估计和确定是在没有从所述主网络的主网络节点(16)接收信道信息的情况下执行的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种在次级网络中的次级网络节点(16)，所述次级网络节点(16)包括处理电路(68)，所述处理电路(68)被配置为：
2.如权利要求1所述的次级网络节点(16)，其中，所述处理电路(68)还被配置为执行反向时分双工rtdd。
3.如权利要求1和2中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述波束成形器和功率分配是至少部分地基于关于与所述主网络和所述次级网络之间的信道相对应的信道矩阵的子空间的信息。
4.如权利要求1-3中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述波束成形器和功率分配包括：至少部分地基于执行凸优化过程来确定所述功率分配。
5.如权利要求4所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述功率分配包括：执行注水过程。
6.如权利要求1-5中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，确定所述波束成形器和功率分配是在没有下行链路训练的情况下执行的。
7.如权利要求1-6中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是至少部分地基于关于所述主网络的频谱空洞的信息。
8.如权利要求1-7所述的次级网络节点(16)，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是在受到关于所述主网络的主用户造成的干扰的第一约束的情况下执行的。
9.如权利要求1-8中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，最大化所述加权上行链路数据速率和所述加权下行链路数据速率中的至少一个是在受到关于所述次级网络节点(16)的天线数量大于次级用户和主用户的数量之和的第二约束的情况下执行的。
10.如权利要求1-9中任一项所述的次级网络节点(16)，其中，估计和确定是在没有从所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·赛义夫，Z·普尔加雷克汗，S·沙巴兹帕纳西，M·巴万德，G·布德罗，I·巴赫切奇，A·阿法纳，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：
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