CN100561890C - 多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在多用户多输入多输出系统中实现下行链路自适应的方法及系统，包括步骤：用户设备测量下行链路的信道状态并将信道状态信息反馈到基站；基站根据接收到的信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备；用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量；用户设备根据所述信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站；基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择，并对每根选定的天线进行发射功率分配与控制。本发明提高了系统的频谱利用效率以及信道容量，充分利用无线系统的资源。

Description

多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的方法及系统

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)无线通信系统，尤其涉及一种在多用户MIMO系统中实现下行链路自适应的方法及系统。

背景技术

在未来的宽带无线通信系统中，将主要面临多径衰落信道和带宽效率两方面的严峻挑战。而且，如何提高频谱利用率和数据传输率已经成为下一代无线通信系统面临的关键问题之一。

根据全球各大运营商的需求，希望3GPP长期演进的无线通信系统在下行链路达到100Mbps的峰值速率，而在上行则要达到50Mbps的峰值速率。要达到这种要求，一种有效的方法就是采用在基站和终端都配置多个天线的多输入多输出(MIMO)系统。

另一方面，链路自适应(Link Adaptation，LA)技术在提高数据传输速率和频谱利用率方面具有很强的优势，进而成为目前和未来移动通信系统的关键技术之一，它包含时域、频域和空域在内的各种传输参数的动态调整，以适应信道的变化。

自适应调制与编码(AMC)是传统链路自适应技术中的主要内容，其基本原理就是改变调制和编码的格式，并使它在系统限制范围内和信道条件相适应，而信道条件则可以通过发送反馈来估计。在AMC系统中，拥有高质量的信道条件，例如靠近基站的用户，将被分配级别较高的调制编码方案(Modulation and Coding Scheme，MCS)，例如16QAM，3/4码率的Turbo码，这种调制编码方案的抗干扰性能和纠错能力较差，对信道质量的要求较高，但是能够赢得较高的数据速率，提高链路的平均数据吞吐量。相反，处于小区边界的用户，信道衰落严重或存在严重干扰和噪声，将被分配的级别较低，具有较强纠错能力，抗噪声干扰性能较好的调制编码方案的调制编码方案，例如QPSK，1/2码率的Turbo码，以保证数据的可靠传输。

采用AMC的好处主要有：处于有利位置的用户可以具有更高的数据速率，由此蜂窝平均吞吐量得到提高；在链路自适应过程中，通过调整调制编码方案而不是调整发射功率的方法可以降低干扰水平。

然而，目前现有的链路自适应方案只是涉及到单天线的情况，而且仅主要涉及到自适应调制与编码、自适应比特和速率分配、混合自动重传(HARQ)等技术。但是，随着用户对于无线通信高数据率和高频谱利用率需求的不断发展，特别是针对第四代无线通信系统，目前全球各大电信运营商以及设备制造商都在围绕3GPP长期演进(LTE)进行MIMO和OFDM技术的研究讨论，而且在2005年公布的题为“Requirements for evolved Universal TerrestrialRadio Access(UTRA)and Universal Terrestrial Radio Access Network(UTRAN)”的技术需求报告3GPP TR 25.913中，对将来无线通信的速率提出了下行达到100Mbps和上行达到50Mbps的要求，这就需要采用MIMO技术和OFDM技术，在物理层充分考虑链路的自适应技术，实现系统资源的充分利用。因此，这就需要将单用户和单天线情况下的链路自适应技术扩展到多用户MIMO系统中。然而，由于需要综合考虑的技术因素众多，因此具体如何在多用户MIMO系统中实现下行链路自适应，目前还没有任何实质性的进展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在多用户多输入多输出系统中实现下行链路自适应的方法及系统，提高系统的频谱利用效率及信道容量，充分利用无线系统的资源。

为此，本发明提供一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的方法，包括如下步骤：

基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备；

用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量；

用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站；

基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择。

本发明在基站根据所述信道质量信息以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择之后，还可以进一步包括步骤：

基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制。

其中，所述基站为用户设备分配子载波步骤，可以是基站根据由用户设备测量的下行链路信道质量状态进行分配。

其中，所述基站为用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备步骤，可以是通过控制链路通知相应的用户。

其中，所述的基站为用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备步骤，可以包括如下步骤：

用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站；

基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备。

其中，所述的用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站步骤，可以包括如下步骤：

用户设备接收来自基站的导频信息；

用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号；

用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR；

用户设备将测量估计得到的信号干扰噪声比即SINR信息反馈到基站。

其中，所述的用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择步骤，可以包括如下步骤：

用户设备将所述估计的下行链路对应的信道质量信息进行评估；

如果该信道质量信息高于预设阈值，则该信道质量信息对应的特定的发射天线被选择用于发射。

其中，所述的信道质量信息可以是用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示即CQI信息。

本发明还一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的方法，包括如下步骤：

用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站；

基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备；

用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量；

用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站；

基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择。

本发明在基站根据所述信道质量信息以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择之后，还可以进一步包括步骤：

基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制。

其中，所述的用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站步骤，可以包括如下步骤：

用户设备接收来自基站的导频信息；

用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号；

用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR；

用户设备将测量估计得到的信号干扰噪声比即SINR信息反馈到基站。

其中，所述的信道质量信息可以是用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示即CQI信息。

本发明进而提供一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的系统，包括：

用于使基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备的装置；

用于使用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量的装置；

用于使用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站的装置；

用于使基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择的装置。

本发明还可以进一步包括：

用于使基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制的装置。

其中，所述用于使基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备的装置，可以是根据由用户设备测量的下行链路信道质量状态进行子载波分配的。

其中，所述用于使基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备的装置，可以包括：

用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置；

用于使基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备的装置。

其中，所述的用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置，可以包括：

用于使用户设备接收来自基站的导频信息的装置；

用于使用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号的装置；

用于使用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR的装置；

用于使用户设备将测量估计得到的信号干扰噪声比即SINR信息反馈到基站的装置。

其中，所述用于使用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择的装置，可以包括：

用于使用户设备将所述估计的下行链路对应的信道质量信息进行评估的装置；

用于当该信道质量信息高于预设阈值时，则使该信道质量信息对应的特定的发射天线被选择用于发射的装置。

其中，所述的信道质量信息可以是用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示即CQI信息。

本发明进而还包括一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的系统，包括：

用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置；

用于使基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备的装置；

用于使用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量的装置；

用于使用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站的装置；

用于使基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择的装置。

本发明还可以进一步包括：

用于使基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制的装置。

其中，所述的用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置，可以包括：

用于使用户设备接收来自基站的导频信息的装置；

用于使用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号的装置；

用于使用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR的装置；

用于使用户设备将测量估计得到的信号干扰噪声比即SINR信息反馈到基站的装置。

其中，所述的信道质量信息可以是用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示即CQI信息。

本发明所述的在多用户多输入多输出系统中实现下行链路自适应的方法及系统，将自适应链路思想从单输入单输出系统扩充到多输入多输出的多用户正交频分多址接入(OFDMA)系统中，使得系统根据信道条件的变化为MIMO系统中的每个用户自适应分配最佳的子载波以及选择合适的发射天线，从而可以进行最优的比特与功率控制，进一步提高系统的频谱利用效率以及信道容量，充分利用无线系统的资源。

附图说明

图1为根据本发明的实施例所述的多用户MIMO无线通信系统的示意图；

图2为根据本发明的实施例所述的多用户MIMO系统中的下行链路自适应的实现方法流程图。

具体实施方式

图1示例性地说明了本发明中涉及到的多用户MIMO系统，该实施例中所述的“系统”包含一个基站和一个用户集，其中用户集中又包含用户1，用户2，......，以及用户N。在基站配置了多根天线，在每个用户端也配置了多根天线。为了示意性说明，图1中所示的基站端只是绘制出了3根天线，而在用户端只是绘制了2根天线，这些天线都可以用于发射和接收。通过实施本发明的实施例，可以通过链路自适应技术，使得该系统中的每个用户都能够具有最合适的发射方案。

理论研究表明，在瑞利(Rayleigh)衰落信道环境下，MIMO系统能有效地利用多径的信息在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，这样就有效地提高了系统的传输速率，即在不增加系统带宽的情况下增加频谱效率。但是，对于频率选择性深衰落，MIMO技术依然是无能为力的。目前解决MIMO技术中的频率选择性衰落的方案可以结合正交频分复用(OFDM)技术，将频率选择性衰落转换为子载波上的平坦衰落。OFDM能够有效地对抗多径传播，使受到干扰的信号能够可靠地接收。OFDM码率低，又加入了时间保护间隔，具有极强的抗多径干扰能力。其多径时延小于保护间隔，所以系统不受码间干扰的困扰。

然而，对于高速无线通信，单纯的OFDM系统对抗无线环境中的多径衰落是不够的，必须和MIMO技术结合起来，才能更好地发挥其功效。无线信号在复杂的无线信道中传播产生Rayleigh衰落，在不同空间位置上其衰落特性不同。如果两个位置间距大于天线之间的相关距离(通常相隔十个信号波长以上)，就认为两处的信号完全不相关，这样就可以实现信号空间分集接收。MIMO技术通过空间分集消除无线传输中的信道衰落。MIMOOFDM技术的关键是能够通过空间分集将传统通信系统中存在的多径影响因素变成对用户通信性能有利的增强因素。同时，在MIMO OFDM系统中加入合适的数字信号处理的算法能更好地增强系统的稳定性。同时，OFDM结合时空编码、分集、干扰(包括符号间干扰ISI和邻道干扰ICI)抑制以及智能天线技术，可以最大程度地提高物理层的可靠性。如果能再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术，则可以使其性能进一步优化。

对于多用户的情况，还需要考虑用户的接入问题。正交频分复用(OFDM)与频分多址(FDMA)相结合，就构成了OFDM-FDMA多址接入技术，有时也将其简称为OFDMA，在本发明中也采用这种OFDMA的简称形式。OFDMA与传统的FDMA很类似，它通过为每个用户提供部分可用子载波的方法来实现多用户接入，也就是每个用户分配一个OFDM符号中的一个子载波或者一组子载波，以子载波频率来区分用户。与传统的FDMA相比，OFDMA接入方式不需要在各个用户频率之间采用保护频段去区分不同的用户，因而大大提高了系统的频率利用效率。

此外，在多输入多输出(MIMO)系统中，基站和用户端都配置了多根天线，在采用空间复用的处理方式中，每个发射天线和每根接收天线就可以对应与一个信道，这样，在MIMO系统操作过程中，由于无线信道的变幻莫测特性，使得MIMO系统中的每一个信道并非都能够获得较高的信号噪声比(SNR)，正如D.A.Gore、R.U.Nabar和A.Paulraj撰写的题为“Selecting an Optimal Set of Transmit Antennas for a Low Rank MatrixChannel”的论文中描述的那样，特别是当信道矩阵欠秩的时候，进行发射天线选择往往能够获得较高的信道容量，从而使得MIMO系统获得较高的空间复用增益，也就是说，在所有的发射天线集合中选择一个子集来实现发射功能。该论文在会议论文集“In Proceedings of ICASSP，2000”上的2785～2788页中。当然，针对MIMO系统而言，根据采用的衡量标准不同，天线选择的方法也很多。

经过子载波的分配使得每个用户获得最佳的传输频率，通过天线选择使得每个用户获得最佳的发射空间信道，这样，就可以采用自适应调制与编码(AMC)，为每个用户配置链路参数，可以最大限度地提高系统容量。在AMC系统中，一般用户在理想信道条件下用较高阶的调制方式和较高的编码速率，而在不太理想的信道条件下则用较低阶的调制编码方式。通过对于每一根发射天线的数据流分开编码，使得每根发射天线的发射功率相同而数据率不同，并且，接收机包含一个空时MMSE线性滤波器(该滤波器紧跟着基于后译码的干扰抵消符号后面)，那么可以在开环MIMO中达到香农(Shannon)容量的极限。移动接收机测量每根发射天线对应的信号干扰噪声比(SINR)，并将该SINR信息反馈给基站，然后，基站决定每根发射天线的数据率。

在MIMO系统中，目前实现AMC面临几项挑战。首先，AMC对测量误差和延迟比较敏感，为了选择适合的调制方式，必须首先知道信道的质量，对信道估测的错误可能会使系统选择错误的数据传输数据率，使传输功率过高，浪费系统容量或者因功率太低而出现误码率升高；其次，由于移动信道的时变特性，信道测量报告的延迟降低了信道质量估计的可靠性；另外，干扰的变化也增加测量的误差。这些问题可以通过寻求与其它技术的结合来解决，比如动态子载波分配以及天线选择等技术可以降低MCS的要求级别和对测量误差和流量波动的敏感性。

图2说明根据本发明的实施例，在多用户MIMO系统中实现下行链路自适应的流程图，该流程图是按照正交频分多址接入(OFDMA)方式而设计的。该流程包含以下几个步骤：

步骤201：移动用户测量下行链路的信号于扰噪声比(SINR)并将相应SINR信息反馈到基站；

步骤202：基站根据接收到的SINR信息，给每个移动用户分配合适的子载波，并将分配结果通知相应用户；

步骤203：用户依据所分配子载波估计下行信道对应的信道质量指示(CQI)；

步骤204：用户依据估计的下行链路对应的CQI进行发射天线选择，并将天线选择结果与所述估计的CQI信息反馈给基站；

步骤205：基站依据该用户反馈的CQI，以及反馈的天线选择信息，对选定的天线进行自适应调制与编码方式选择；

步骤206：基站对于每根选定的天线进行发射功率分配与控制。

上述各个步骤紧密相连，首先每个用户根据来自于基站的导频信息测量每一根发射天线对应的SINR，并将测量的SINR通过反馈链路反馈给基站。基站根据各个用户反馈的SINR信息为每个用户分配合适的子载波，并且将子载波的分配结果通过控制链路通知相应的用户。用户再根据分配的子载波评估相应的下行信道质量(CQI)，然后依据相应CQI进行发射天线选择，并将选择结果反馈给基站。基站根据每个用户反馈的CQI信息，结合收到的发射天线选择信息，进行调制和编码方式选择，并且按照某种准则对选定的发射天线进行发射功率控制，从而实现下行链路的自适应。

在多用户MIMO系统中，每个移动用户都配置了多根天线，比如2根，在基站也配置了多根天线，比如4根。在建立下行链路时，用户首先接收来自基站的导频信息，通过解码得到每根发射天线(在基站)的导频符号并用其测量估计出每根发射天线对应的前向SINR，比如采用标题为“一种SINR估计方法以及实现该方法的装置”的中国专利申请CN01818936.9提出的通过分开估计干扰功率与被估计的有用信号的功率来实现估计SINR的方法来估计SINR，然后将所测量估计得到的SINR信息反馈到基站。当然，对于MIMO系统的反馈而言，目前的实现方案也很多，比如标题为“具有多个发射和接收天线的无线系统反馈技术”的中国专利申请CN01137687.2提出了一种通过为总数据流的每个子流提供该数据子流的速率或者增益指示符作为反馈的方式。在3GPP于2004年8月公布的标题为“Multiple-InputMultiple Output in UTRA(v1.7.0)”的技术报告3GPP TR 25.876中，在其中5.2.7章节提到的S-PARC(Selective Per Antenna Rate Control)技术方案中提出了一种反馈格式，将CQI等信息与自适应调制与编码方式的选择映射为一个表格，从而实现了高效的反馈。

应当注意，SINR信息仅是反映下行信道状态的一个实施例，本领域技术人员应当知道还可以利用其他指标来反映下行信道的状态。

当基站接收到来自于用户反馈的诸如SINR等信道状态信息以后，就开始依据SINR反映出来的针对该用户的下行信道状态信息为该用户分配合适的子载波。

众所周知，在OFDM系统中有很多子载波，而且整个系统中容纳了多个用户，这些用户都参与了整个带宽中频谱资源的竞争，因此，为了使得系统的频谱效率最大，同时保证用户之间的公平性，需要由基站根据一些准则来自适应地为每个用户分配子载波。由于OFDM子载波之间具有一定的相关性，而且直接对所有的子载波进行调度，信道的反馈量会非常大。因此，一般将子载波分成若干组，也称子带，用户竞争的是这些子带，这样，达到性能和反馈量的折衷。实现这种子载波分配的方法也比较多，比如在W.Rhee和J.M.Cioffi撰写的题为“Increase in Capacity of Multiuser OFDM SystemUsing Dynamic Subchannel Allocation”的论文中，该论文公布在2000年出版的IEEE VTC’2000会议上，描述了一种单步子载波分配算法；在C.Y.Wong、R.S.Cheng和K.B.Letaief等撰写的的题为“Multiuser OFDM with AdaptiveScucarrier，Bit and Power Allocation”的论文中，该论文公布在期刊“IEEEJournal on Selected Areas of Communication”，Vol.17，No.10，1999年10月中，该论文描述了一种拉格朗日松弛子载波分配算法；在H.Yin和H.Liu撰写的题为“An Efficient Multiuser Loading Algorithm for OFDM-BasedBroadband Wireless Systems”的论文中，该论文公布在2000年出版的IEEEGlobecom’2000，San Francisco，USA会议上，描述了一种两步子载波分配算法；在Wei Yu和J.M.Cioffi撰写的题为“FDMA Capacity of Gaussian MultipleAccess Channels with ISI”的论文中，该论文公布在期刊“IEEE Transaction onCommunication”，Vol.50，No.1，2002年1月中，该论文描述了一种最小用户信道容量最大化的动态子载波分配算法，等等。

应当注意，基站根据用户设备反馈的诸如SINR等信道状态信息来分配子载波的方式，仅仅是基站为每个移动用户分配子载波的一个实施例方式，还有其他方式，甚至是不依赖于信道状态的分配方式，例如，在2005年4月27日公布的题为“无线多载波传输系统中子载波分配和调制方案选择方法”的中国专利申请CN200410083762.9中，提出了一种实用的子载波分配方案，它通过根据各个用户的信道转移函数的反馈信息向对应的用户分配用于传输的子载波，按照一种频率选择方案将一个频率自己分配给相应用户。

实际上，本发明的实施例所述的、基站根据由移动用户测量的下行链路的SINR信息进行子载波分配的方式，只是为了更加准确的为每个用户分配子载波。

获得了用于传输的子载波分配信息，用户就可以估计对应于该子载波信息的信道质量指示(CQI)等信息并依据此CQI信息自适应地进行下行发射天线的选择，也就是在用户端通过一定的准则来选择基站在下一帧中采用几根发射天线以及采用哪几根发射天线来实现下行发射功能。

同样应当注意，CQI仅是下行链路的信道状态信息的一个实施例，本领域技术人员应当知道还可以利用其他指标来反映下行信道的状态，并利用该指标所对应的信道状态来选择发射天线。

在用户端，由于用户可以直接通过测量而获得下行链路的信道状态信息，如CQI信息，因此能够很容易地依据用户对于通信质量地要求来自适应地决定基站在下一帧中采用几根发射天线以及采用哪几根发射天线来实现下行发射。每个用户对相应下行链路的CQI进行评估，如果某根特定的发射天线对应的CQI太低以至于无法满足最低的数据率要求，那么该天线将不用于发射。其判决依据可以采用诸如D.A.Gore、R.U.Nabar和A.Paulraj撰写的题为“Selecting an Optimal Set of Transmit Antennas for a Low RankMatrix Channel”的论文中描述的基于系统最大容量原则的天线选择方式，该论文在会议论文集“In Proceedings of ICASSP，2000”上的2785～2788页，这种思路在题为“在分集系统中从多个天线选择天线子集的方法”的中国专利申请CN02822041.2中也有体现，这种方法的实质使得所选择的天线组合对应的信道容量最大。也可以采用R.W.Heath、Jr.S.Sandhu和A.J.Paulraj撰写的论文“Antenna Selection for Spatial Multiplexing Systems withLinear Receivers”中描述的基于最大-最小奇异值的发射天线选择方法和基于最大-最小检测输出信噪比的发射天线选择方法。

针对每一个特定用户而言，经过前面的步骤，在进行由基站到用户的下行业务信息发送时就已经具备了可靠的传输频率和合适的空间信道(在MIMO系统中，每根发射天线和每根接收天线之间就被认为是一个空间信道)，这样，基站就可以根据用户对业务质量的要求，自适应地对每一根激活的发射天线选择调制与编码方式，优选的，进而进行功率和速率的控制，从而建立起自适应的下行链路。

自适应调制与编码的基本原理就是改变调制和编码的格式并使它在系统限制范围内和信道条件相适应，它和天线功率控制都是无线系统领域常常需要考虑的技术，在许多应用中都可以找到相应的实施例，例如在2001年9月25日申请的题为“基于自适应编码调制和自动重传请求的链路自适应方法”的中国专利申请CN01142271中就描述了一种链路自适应方法，该方法通过确定下行信道的传输条件选择适合的信道编码调制方案以及该信道条件下的最大重传次数，然后进行数据包的发送。这些技术在本发明中就不再详细阐述。

基于上述过程，实现将传统的自适应链路思想从单输入单输出系统扩充到多输入多输出的多用户OFDMA系统中，使得每个用户可以获得最佳的子载波以及相应的空间信道，使得每个用户在下行链路中获得最佳的发射方案，从而提高系统的频谱利用效率以及信道容量，充分利用无线系统的资源。

相应的，本发明提供的一种多用户多输入多输出系统中的下行链路自适应系统的实施例，包括：

用于使每个用户设备测量下行链路的信号干扰噪声比(SINR)并将相应SINR信息反馈到基站的装置；

用于使基站根据接收到的SINR信息，给每个用户设备分配合适的子载波，并将分配结果通知相应用户设备的装置；

用于使每个用户设备依据所分配的子载波估计下行信道对应的信道质量指示(CQI)的装置；

用于使每个用户设备根据所述估计的下行链路对应的CQI进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的CQI反馈给基站的装置；

用于使基站根据所述每个用户设备反馈的CQI，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择的装置；

用于基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制的装置。

其中，所述的用于使每个用户设备测量下行链路的信号干扰噪声比(SINR)并将相应SINR信息反馈到基站的装置，包括：

用于使用户设备接收来自基站的导频信息的装置；

用于使用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号的装置；

用于使用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向SINR的装置；

用于使用户设备将测量估计得到的SINR信息反馈到基站的装置。

当然，本发明提供的实施例指示为了想尽地说明按照本发明内容提供的在多用户MIMO系统中实现下行链路自适应的方法，因而都是示例性的实施方式，并不能将它看作是对于本发明的限制，而且，凡是在本发明宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1、一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的方法，其特征在于，包括如下步骤：

基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备；

用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量；

用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站；

基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据所述信道质量信息以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择之后，进一步包括步骤：

基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站为用户设备分配子载波步骤，是基站根据由用户设备测量的下行链路信道质量状态进行分配的。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站为用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备步骤，是通过控制链路通知相应的用户。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择步骤，包括如下步骤：

用户设备将所述估计的下行链路对应的信道质量信息进行评估；

如果该信道质量信息高于预设阈值，则该信道质量信息对应的发射天线被选择用于发射。

6、如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述的信道质量信息为用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示。

7、一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的方法，其特征在于，包括如下步骤：

用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站；

基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备；

用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量；

用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站；

基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，基站根据所述信道质量信息以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择之后，进一步包括步骤：

基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站步骤，包括如下步骤：

用户设备接收来自基站的导频信息；

用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号；

用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR；

用户设备将测量估计得到的所述前向信号干扰噪声比反馈到基站。

10、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的信道质量信息为用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示。

11、一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的系统，其特征在于，包括：

用于使基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备的装置；

用于使用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量的装置；

用于使用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站的装置；

用于使基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择的装置。

12、如权利要求11所述的系统，其特征在于，进一步包括：

用于使基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制的装置。

13、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述用于使基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备的装置，是根据由用户设备测量的下行链路信道质量状态进行子载波分配的。

14、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述用于使基站给用户设备分配子载波，并将分配结果通知相应的用户设备的装置，包括：

用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置；

用于使基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备的装置。

15、如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述的用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置，包括：

用于使用户设备接收来自基站的导频信息的装置；

用于使用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号的装置；

用于使用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR的装置；

用于使用户设备将测量估计得到的所述前向信号干扰噪声比反馈到基站的装置。

16、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述用于使用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择的装置，包括：

用于使用户设备将所述估计的下行链路对应的信道质量信息进行评估的装置；

用于当该信道质量信息高于预设阈值时，则使该信道质量信息对应的发射天线被选择用于发射的装置。

17、如权利要求11或16所述的系统，其特征在于，所述的信道质量信息为用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示。

18、一种多用户多输入多输出系统中下行链路自适应的系统，其特征在于，包括：

用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置；

用于使基站根据接收到的下行链路信道状态信息，给用户设备分配子载波，并将分配结果通知对应的用户设备的装置；

用于使用户设备根据所分配的子载波估计下行链路对应的信道质量的装置；

用于使用户设备根据所述估计的下行链路对应的信道质量进行发射天线选择，并将选择结果与所述估计的信道质量信息反馈给基站的装置；

用于使基站根据所述用户设备反馈的信道质量信息，以及选定的发射天线信息，对每根选定的天线进行自适应调制与编码方式选择的装置。

19、如权利要求18所述的系统，其特征在于，进一步包括：

用于使基站对每根选定的天线进行发射功率分配与控制的装置。

20、如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述的用于使用户设备测量下行链路的信道状态并将相应的信道状态信息反馈到基站的装置，包括：

用于使用户设备接收来自基站的导频信息的装置；

用于使用户设备解码导频信息得到每根发射天线的导频符号的装置；

用于使用户设备利用该导频符号测量估计出每根发射天线对应的前向信号干扰噪声比即SINR的装置；

用于使用户设备将测量估计得到的所述前向信号干扰噪声比反馈到基站的装置。

21、如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述的信道质量信息为用户设备估计的对应于所分配的子载波信息的信道质量指示。

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