CN101547066B - 基于mu-mimo方式的下行预编码信息指示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多用户多输入多输出的下行预编码指示方法，其中，基站确定下行传输所使用的预编码矩阵，以及预编码矩阵中分配给终端的预编码矢量；基站向终端发送下行控制信令，并在下行控制信令中携带预编码指示信息，其中，预编码指示信息包括：预编码矩阵索引指示信息，用于指示预编码矩阵的预编码矩阵索引，预编码矢量指示信息，用于指示分配给终端的预编码矢量。通过本发明，可以使得作为目标用户的终端获知干扰用户使用的预编码矢量，从而可以进行相应处理以降低干扰。
Description
技术领域
本发明涉及多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称为MIMO)无线移动通信系统，并且特别地，涉及MIMO无线移动通信系统中基于多用户多输入多输出(multi-user Multiple-InputMultiple-Output，简称为MU-MIMO)方式的下行预编码信息指示方法。
背景技术
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)技术是第四代移动通信中的核心技术之一，其本质上是一种多载波调制通信技术。在频域上，OFDM的多径信道呈现出频率选择性衰落特性，为了克服这种衰落，将信道在频域上划分成多个子信道，每个子信道的频谱特性都近似平坦，并且OFDM的各个子信道相互正交，因此允许子信道的频谱相互重叠，从而可以很大限度地利用频谱资源。
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，MIMO)技术可以增大系统容量、提高传输性能，并且能够很好地与其它物理层技术融合，因此成为B3G和4G移动通信系统的关键技术。
但是，在信道相关性强时，由多径信道带来的分集增益和复用增益大大降低，造成MIMO系统性能的大幅下降。近年来，提出了一种新的MIMO预编码方法，该方法是一种高效的MIMO复用方式，其通过收发端的预编码处理将MIMO信道划成多个独立的虚拟信道。因为有效地消除了信道相关性的影响，所以预编码技术保证了MIMO系统在各种环境下的稳定性能。
长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统是第三代伙伴组织的重要计划。预编码技术在LTE中的实现是通过在用户设备(UserEquipment，简称为UE)和基站(eNode B)设置码本(预编码矩阵的集合)，UE根据一定的准则(例如，吞吐量最大化或者最接近信道矩阵的右奇异矩阵)从码本中选择最佳预编码矩阵，并将预编码矩阵索引(Precoding Matrix Index，简称为PMI)反馈给Node B，Node B根据接收的PMI在码本中寻找对应的预编码矩阵，在下行发射中应用此预编码矩阵进行预编码传输。
在MIMO技术中，SU-MIMO(Single-User Multiple-InputMultiple-Output，单用户多入多出方式)指的是一个用户占用独立时频资源，MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用户多入多出方式)指的是多个用户占用相同的时频资源。在SU-MIMO中，为了防止UE发送给e NodeB的索引号与eNodeB接收的索引号不同而使得eNodeB发射使用的预编码矩阵与UE解码所用的预编码矩阵不一致而导致解码出错，或者由于eNodeB采用其它策略进行传输而不采用UE反馈的PMI，从而使得eNodeB发射使用的预编码矩阵与UE解码所用的预编码矩阵不一致而导致解码出错，需要将eNodeB使用的预编码矩阵索引以某种方法告知UE。
如果在MU-MIMO方式下应用SU-MIMO方式中的预编码信令通知方式，被调度的目标用户只能被告知基站在下行发送中自己所采用的预编码矢量，而由于在多用户调度中存在来自其它同时被调度的用户的干扰，若不能有效降低来自干扰用户的干扰，则可能导致系统无法正确解码。因此，在MU-MIMO中，需要一种能够获知干扰用户的相关预编码信息以降低干扰用户的干扰的技术。
发明内容
考虑到相关技术中存在的对于MU-MIMO方式，需要使得目标用户能够获知干扰用户的相关预编码信息以降低干扰用户的干扰的问题而提出本发明，为此，本发明旨在提供一种下行预编码信息指示方法。
根据本发明实施例的基于MU-MIMO方式的下行预编码信息指示方法，用于基站向终端指示下行预编码信息，包括以下处理：
基站确定下行传输所使用的预编码矩阵，以及预编码矩阵中分配给终端的预编码矢量；基站向终端发送下行控制信令，并在下行控制信令中携带预编码指示信息，其中，预编码指示信息包括：预编码矩阵索引指示信息，用于指示预编码矩阵的预编码矩阵索引，预编码矢量指示信息，用于指示分配给终端的预编码矢量。
其中，上述的预编码矩阵索引指示信息指示的预编码矩阵索引为以下其中之一：终端上报给基站的预编码矩阵索引；基站重新选择的不同于终端上报的预编码矩阵索引的预编码矩阵索引。
其中，基站在下行控制信令中使用5比特来表示预编码指示信息。具体地，对于同时调度2个用户的情况，基站使用1比特来表示预编码矢量指示信息，对于同时调度3个或4个用户的情况，基站使用2比特来表示预编码矢量指示信息。
根据本发明实施例的下行预编码信息指示方法还可以进一步包括以下处理：终端获取下行控制信令中的预编码指示信息；终端根据预编码矩阵索引指示信息确定基站下行传输使用的预编码矩阵，根据预编码矢量指示信息确定预编码矩阵中自身使用的预编码矢量，并将其自身使用的预编码矢量之外的预编码矢量作为干扰矢量；在进行解码时，终端将干扰矢量作为干扰信息来处理。
另外，在上述方法中，基站和终端预先维护相同的预编码矩阵索引与预编码矩阵的对应关系、以及预编码矩阵与预编码矢量的对应关系。
优选地，在上述方法中，基站使用单用户多输入多输出下行控制信令中用于表示秩的比特位来表示基站同时调度的用户的数量。
通过本发明的上述技术方案，通过在下行控制信令中告知作为目标用户的终端其自身使用的预编码矢量，可以使得终端确定预编码矩阵中的干扰矢量，从而可以据此进行相应处理以降低来自干扰用户的干扰。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施例的下行预编码信息指示方法的应用流程的示意图；
图2是根据本发明实施例的下行预编码信息指示方法的流程图；
图3是图1所示的方法的实施例一的下行预编码指示信息的示意图；
图4是图1所示的方法的实施例二和实施例三的下行预编码指示信息的示意图。
具体实施方式
如上所述，为了提高系统性能，多个用户同时调度时，其中的目标用户可以通过获得其它干扰用户的预编码矢量信息并在解码时将其作为干扰信息处理来降低干扰。这种情况下，就需要基站在下行信令中以某种方式来告知目标用户其它同时调度的干扰用户所采用的预编码矢量。
鉴于此，本发明实施例提供了一种下行预编码信息指示方法，用于基站向终端指示预编码信息。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在MU-MIMO方式下，eNodeB检测用户设备上报的PMI，eNodeB可以接受UE上报的预编码矢量，在检测到上行发送的PMI存在错误，或eNodeB根据调度需要为用户重新指定预编码矩阵时，也可以根据一定的调度策略选择SU-MIMO模式或MU-MIMO模式。如果选择了MU-MIMO方式，则eNodeB根据某种调度算法选择同时调度的用户，并按照一定准则为同时调度的多个用户选择预编码矢量。该过程可以参照图1来理解：
步骤S101，多个UE根据一定的准则选择最佳预编码矩阵；
步骤S102，各个UE将选择的最佳预编码矩阵的PMI通过上行信道反馈给Node B；
步骤S103，NodeB对UE上报的PMI进行检测，判断是否重选预编码矩阵，如果重选，执行S104；如果不重选，执行S105；
步骤S104，NodeB为UE重新选择预编码矢量，并根据一定策略调度用户，决定是否应用MU-MIMO模式；如果不能应用MU-MIMO，则执行S106(执行SU-MIMO流程)，如果可以应用MU-MIMO，则执行步骤S 107(根据一定调度策略选择适合的UE并指定相同的时频资源)；
步骤S105，NodeB根据一定策略调度用户，决定是否应用MU-MIMO模式，如果不能应用MU-MIMO，则执行S108，(执行SU-MIMO流程)，如果可以应用MU-MIMO，则执行步骤S109(根据一定调度策略选择适合的UE并指定相同的时频资源)。
基于上述内容，以下将结合图2来描述根据本发明实施例的下行预编码信息指示方法。如图2所示，包括以下处理：
步骤S202，基站确定下行传输所使用的预编码矩阵，以及预编码矩阵中分配给终端(目标用户)的预编码矢量(可以结合图1中的处理来理解)；
步骤S204，基站向终端发送下行控制信令，并在下行控制信令中携带预编码指示信息，其中，预编码指示信息包括：预编码矩阵索引(PMI)指示信息，用于指示预编码矩阵的预编码矩阵索引，预编码矢量指示信息，用于指示分配给终端的预编码矢量。
可以理解，用户对于预编码矩阵的反馈以及下行预编码信息指示的预编码矢量均为非频率选择性的，也就是说，对于每个用户而言，在整个工作带宽上采用同一个预编码矢量。
需要说明的是，即使在eNodeB检测到用户反馈出错或者发生eNodeB override用户反馈的情况时，采用上述的预编码信息指示方法同样可以告知基站为目标用户重新选择的预编码矩阵以及目标用户的预编码矢量。也就是说，上述的预编码矩阵索引指示信息指示的预编码矩阵索引为以下其中之一：终端上报给基站的预编码矩阵索引；基站重新选择的不同于终端上报的预编码矩阵索引的预编码矩阵索引。
另外，LTE中对于MU-MIMO码本的工作假设是采用全部或者部分SU-MIMO码本中秩1(rank-1)中定义的2发射天线和4发射天线的预编码矢量。因此，可以在这些预编码矢量中根据某种设计准则选择任意N个矢量组合成若干个预编码矩阵(矩阵的个数则取决于下行预编码信息指示的开销)作为同时调度N个用户时的码本，每个矩阵对应一个固定的预编码矩阵索引。这样每个被调度的UE将反馈给eNodeB一个码本中的矢量，当不同用户所反馈的预编码矢量在同一个预编码矩阵中时，这些用户就可以被同时调度。优选地，在本发明中，MU-MIMO下行控制信令的调度的用户数信息通知可以考虑与SU-MIMO下行控制信令兼容方式，此时，基站使用SU-MIMO中下行控制信令中的的秩指示比特用于MU-MIMO中的用户数量指示，或者，不考虑SU-MIMO信令格式，可以使用其它方式通知UE MU-MIMO中调度的用户数量信息。
例如，为了降低信令开销，在本发明实施例中，可以同时调度2用户时，将码本中的预编码矩阵的数量限制为不超过16个；可以同时调度3用户或4用户时，将码本中的预编码矩阵的数量限制为不超过8个。
这样，在可以同时调度2用户时，“预编码矢量指示信息”用1bit(两个状态)表示eNodeB下行传输所采用的预编码矩阵中分配给目标用户的预编码矢量，“预编码矩阵索引指示信息”用4bit表示，其中，“预编码矢量指示信息”所指示的预编码矢量之外的其它矢量为干扰用户的预编码矢量。
在可以同时调度3用户或4个用户时，“预编码矩阵索引指示信息”用3bit表示；“预编码矢量指示信息”用2bit(四个状态)指示eNodeB下行传输所采用的预编码矩阵中分配给目标用户的预编码矢量，矩阵中的其它矢量为干扰用户的预编码矢量。这样，可以使同时调度2用户和同时调度3或4用户时信令的开销保持一致，降低了MU-MIMO下行链路的信令开销，支持MU-MIMO的传输并提升系统的性能。
基于以上描述，以下结合附图来进一步描述本发明实施例。需要说明的是，在下面给出的表格中，W表示4发射天线情况下SU-MIMO码本中rank-1时的预编码矢量。
实施例一：MU-MIMO同时调度2用户时的下行预编码信息指示设计
本实施例以发射端采用4发射天线，可以同时调度2用户为例进行说明。从4发射天线SU-MIMO rank-1的码本中根据某种设计准则选择其中的某两个矢量组合成一个预编码矩阵，组成的预编码矩阵个数不超过16个，且每个矩阵对应一个固定的索引，如表1所示，且eNodeB和UE采用相同的组合方式以及索引。需要说明的是，可以使用的预编码组合配置不局限于以下表1中的矢量组合描述，依据不同的MU-MIMO实现方案，可以使用不同的预编码矢量组合方式，本发明对此没有限制。
表1
| 预编码矩阵索引 | 预编码矩阵 |
| 0 | [W0 {1}，W1 {1}] |
| 1 | [W2 {1}，W3 {1}] |
| 2 | [W3 {1}，W5 {1}] |
| 3 | [W8 {1}，W9 {1}] |
| 4 | [W10 {1}，W11 {1}] |
| 5 | [W14 {1}，W15 {1}] |
| … | … |
| 15 | [W6 {1}，W8 {1}] |
在该实施例中，具体的下行预编码信息指示格式如附图3所示，301部分表示“预编码矢量指示信息”，用于指示下行传输中基站所采用的预编码矩阵中哪一个预编码矢量是分配给目标用户的。302部分表示“预编码矩阵索引指示”，用于指示下行传输中基站所采用的预编码矩阵索引。
实施例二：MU-MIMO同时调度3用户时的下行预编码信息指示设计
本实施例以发射端采用4发射天线，可同时调度3用户为例进行说明。从4发射天线SU-MIMO rank-1的码本中根据某种设计准则选择其中的某三个矢量组合成一个预编码矩阵，组成的预编码矩阵个数限制为不超过8个，且每个矩阵对应一个固定的索引，如表2所示，且eNodeB和UE采用相同的组合方式以及索引。需要说明的是，可以使用的预编码组合配置不局限于以下表2中的矢量组合描述，依据不同的MU-MIMO实现方案，可以使用不同的预编码矢量组合方式，本发明对此没有限制。
表2
| 预编码矩阵索引 | 预编码矩阵 |
| 0 | [W0 {1}，W1 {1}W2 {1}] |
| 1 | [W3 {1}，W4 {1}W5 {1}] |
| 2 | [W6 {1}，W7 {1}W8 {1}] |
| 3 | [W9 {1}W10 {1}，W11 {1}] |
| … | … |
| 7 | [W14 {1}，W15 {1}，W16 {1}] |
在该实施例中，下行预编码信息指示格式如附图4所示，401部分表示“预编码矢量指示信息”，用于指示下行传输中基站所采用的预编码矩阵中哪一个预编码矢量是分配给目标用户的；402部分表示“预编码矩阵索引指示信息”，用于指示下行传输中基站所采用的预编码矩阵。
实施例三：MU-MIMO同时调度4用户时的下行预编码信息指示设计
本实施例以发射端采用4发射天线，可同时调度4用户为例进行说明。从4发射天线SU-MIMO rank-1的码本中根据某种设计准则选择其中的某四个矢量组合成一个预编码矩阵，组成的预编码矩阵个数不超过8个，且每个矩阵对应一个固定的索引，如表3所示，且eNodeB和UE采用相同的组合方式以及索引。需要说明的是，可以使用的预编码组合配置不局限于以下表3中的矢量组合描述，依据不同的MU-MIMO实现方案，可以使用不同的预编码矢量组合方式，本发明对此没有限制。
表3
| 预编码矩阵索引 | 预编码矩阵 |
| 0 | [W0 {1}，W1 {1}，W2 {1}，W3 {1}] |
| 1 | [W4 {1}，W5 {1}，W6 {1}，W7 {1}] |
| 2 | [W8 {1}，W9 {1}，W10 {1}，W11 {1}] |
| …… | … |
| 7 | [W12 {1}，W13 {1}，W14 {1}，W15 {1}] |
在该实施例中，下行预编码信息指示格式如附图4所示，401部分表示“预编码矢量指示信息”，用于指示下行传输中基站所采用的预编码矩阵中哪一个预编码矢量是分配给目标用户的；402部分表示“预编码矩阵索引指示信息”，用于指示下行传输中基站所采用的预编码矩阵。
通过以上给出的实施例可以看出，在实施本发明时，对于码本的设计可以根据实际所要求的信令开销限制码本中的预编码矩阵的个数。在同时调度的用户数不同时，可以设计不同格式的指示格式，可以降低信令开销，提高传输性能。
综上，借助于本发明的上述技术方案，在MU-MIMO方式下的下行控制信令中，通过预编码信息指示，告知目标用户其自己采用的预编码矢量，可以有效地降低干扰，提高MU-MIMO的解码可靠性，从而提高了系统性能，此外，通过根据信令开销的要求设计预编码指示信息，可以降低信令开销，进一步提高传输性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于多用户多输入多输出方式的下行预编码信息指示方法，用于基站向终端指示下行预编码信息，其特征在于，包括：
基站确定下行传输所使用的预编码矩阵，以及所述预编码矩阵中分配给终端的预编码矢量；
所述基站向终端发送下行控制信令，并在所述下行控制信令中携带预编码指示信息，其中，所述预编码指示信息包括：预编码矩阵索引指示信息，用于指示所述预编码矩阵的预编码矩阵索引，预编码矢量指示信息，用于指示分配给所述终端的所述预编码矢量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预编码矩阵索引指示信息指示的所述预编码矩阵索引为以下其中之一：所述终端上报给所述基站的预编码矩阵索引；所述基站重新选择的不同于所述终端上报的预编码矩阵索引的预编码矩阵索引。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在所述下行控制信令中使用5比特来表示所述预编码指示信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于同时调度2个用户的情况，所述基站使用1比特来表示所述预编码矢量指示信息，对于同时调度3个或4个用户的情况，所述基站使用2比特来表示所述预编码矢量指示信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：
所述终端获取所述下行控制信令中的所述预编码指示信息；
所述终端根据所述预编码矩阵索引指示信息确定所述基站下行传输使用的预编码矩阵，根据所述预编码矢量指示信息确定所述预编码矩阵中自身使用的预编码矢量，并将其自身使用的预编码矢量之外的预编码矢量作为干扰矢量；
在进行解码时，所述终端将所述干扰矢量作为干扰信息来处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站和所述终端预先维护相同的预编码矩阵索引与预编码矩阵的对应关系、以及预编码矩阵与预编码矢量的对应关系。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在单用户多输入多输出与多用户多输入多输出下行控制信令兼容的情况下，所述基站使用单用户多输入多输出下行控制信令中用于表示秩的比特位来表示所述基站同时调度的用户的数量。
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