CN101605395B - 多用户多输入多输出系统中信道状态信息的反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用户多输入多输出系统中信道状态信息的反馈方法，该方法包括：当基站使用同一时频资源向N个用户设备(UE)发送数据时，在每个预设时间窗内，基站实时监测所述UE反馈的NACK信息数量，并根据所述NACK信息数量确定发生传输错误的下行时隙数量，当所述下行时隙数量大于预设阈值时，通知当前所有待调度UE上传信道状态信息，关闭当前所述时间窗并启动新的所述时间窗，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。本发明能有效减少系统中信道状态信息的反馈量。

Description

多用户多输入多输出系统中信道状态信息的反馈方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)技术，特别是涉及多用户MIMO系统中信道状态信息的反馈方法。

背景技术

随着多天线技术研究的深入，MIMO技术已经从点对点的单用户系统扩展到了点对多点的多用户MIMO系统，即基站根据空间信道的特性，将多个用户设备(UE)分配到相同的时频资源内，用于传输不同的数据，以获得空间复用增益，得到较高的传输速率，从而扩大多用户终端的信道容量区域。

对于多用户MIMO系统，除了要克服因信道衰落等因素而产生的信道状况恶化的问题外，更需要解决的问题是UE间的共道干扰(Co-ChannelInterference，CCI)问题，若不能去除UE间的共道干扰，将会对接收UE的检测与估计产生很大的影响，导致系统性能急剧下降。这就要求基站必须知道当前的信道状态信息，以便基于该信道状态信息，进行资源的分配和预处理，以解决UE间的共道干扰问题。

目前的信道状态信息反馈方法中，由UE根据每次接收到的数据，确定出当前的信道状态信息并将其反馈给基站。由于该信道状态信息至少包括信道矩阵的秩(RI)、信道质量指示信息(CQI)和预编码矩阵指示信息(PMI)等信息，占用的信令资源较多，而上述方法中，每确定一次信道状态信息就要反馈一次信道状态信息，这样，会导致其存在信道状态信息的反馈量较大、信令资源消耗多的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多用户多输入多输出系统中信道状态信息的反馈方法，该方法能有效减少系统中信道状态信息的反馈量。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种多用户多输入多输出系统中信道状态信息的反馈方法，该方法包括以下步骤：

当基站使用同一时频资源向N个用户设备(UE)发送数据时，在每个预设时间窗内，基站实时监测所述UE反馈的NACK信息数量，并根据所述NACK信息数量确定发生传输错误的下行时隙数量，当所述下行时隙数量大于预设阈值时，通知当前所有待调度UE上传信道状态信息，关闭当前所述时间窗并启动新的所述时间窗，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。

较佳地，所述方法进一步包括：

在每个所述时间窗因到达预设时间而关闭时，基站通知当前所有待调度UE反馈信道状态信息，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。

较佳地，所述方法进一步包括：

对于每个所述时间窗，基站根据该时间窗内反馈NACK信息的UE数量，以及该时间窗关闭后接收到的信道状态信息，重新确定共享所述时频资源的UE，其中，所述信道状态信息为与该时间窗对应的所有待调度UE根据基站在该时间窗下发的所述通知而反馈的信道状态信息。

较佳地，所述重新确定共享所述时频资源的UE为：

当该时间窗内反馈NACK信息的UE数量大于预设的门限值时，则按照预设的调度准则，根据该时间窗关闭后接收到的所述信道状态信息，从与该时间窗对应的所有待调度UE中选择N个UE共享所述时频资源；

当该时间窗内反馈NACK信息的UE数量小于或等于所述预设的门限值时，则按照预设的调度准则，根据该时间窗关闭后接收到的所述信道状态信息，从与该时间窗对应的所有待调度UE中选择M个UE，其中，所述M为在该时间窗内反馈NACK信息的UE数，所选择的M个UE不包含该时间窗内进行传输的UE；确定所选择的M个UE与该时间窗内进行传输但没有反馈NACK信息的UE共享所述时频资源。

较佳地，所述调度准则为最大信道容量准则或公平准则。

综上所述，本发明利用HARQ的反馈的NACK信息来控制信道状态信息的反馈，从而减少系统中信道状态信息的反馈量。

具体实施方式

如前所述，在多用户MIMO系统中，基站获知当前的信道状态信息的主要是为了解决UE间的共道干扰和信道状况恶化的问题。而当UE间的共道干扰少、信道状况好的时候，不需要进行利用信道状态信息重新进行调度，因此，基站通常不需要频繁地获知当前的信道状态信息，而仅在信道状况发生恶化或UE间的共道干扰达到一定程度的时候获知该信道状态信息即可。

而在实际应用中，信道状况发生恶化或UE间的共道干扰达到一定程度会导致数据接收端解码时不能得到正确的数据。而在利用混合自动请求重传(Hybrid-Automatic Repeat Request，HARQ)过程进行纠错时，由于作为接收端的UE不能得到正确的数据，则需要向作为发送端的基站发送用于要求重传数据的NACK信息。由此可见，信道状况发生恶化或UE间的共道干扰的严重，会导致HARQ过程中UE反馈给基站的NACK信息数量的增加。因此，基站可以基于HARQ过程中各调度UE所反馈的NACK信息，对需要通知UE上传信道状态信息的时机进行正确判断。

基于上述分析，本发明的主要思想是，基站利用当前HARQ过程中UE反馈的NACK信息，对UE上传信道状态信息的时机进行控制，即，根据在一段时间内UE反馈的NACK信息确定发生传输错误的下行时隙数，当该发生传输错误的下行时隙数达到一阈值时，再通知UE上传信道状态信息，这样，在当前的信道状况较好，且UE间的共道干扰较小的情况下，UE不需要上传信道状态信息，从而使本发明能减少UE侧向基站反馈的信道状态信息量。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明实施例一的多用户MIMO中信道状态信息的反馈方法，主要包括：

当基站使用同一时频资源向N个用户设备(UE)发送数据时，在每个预设时间窗内，基站实时监测所述UE反馈的NACK信息数量，并根据所述NACK信息数量确定发生传输错误的下行时隙数量，当所述下行时隙数量大于预设阈值时，通知当前所有待调度UE上传信道状态信息，关闭当前所述时间窗并启动新的所述时间窗，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。

这里，所述N为大于1的自然数，所述时间窗的设置是基于系统的公平性原则考虑的，以避免部分用户在较长的时间段上一直占用资源。该时间窗的大小(即窗口阈值)与系统模式、帧结构、用户调度准则等有关，在实际应用中，可以由本领域技术人员根据实际应用需要进行设置。以频分多址-长期演进系统(FDD-LTE)为例，一般设置为一个或者两个无线帧。

这里，与所述下行时隙数量比较的所述预设阈值，用于限定在一时间窗内系统可以容忍的发生传输错误的下行时隙的最大数量，当一时间窗内发生传输错误的下行时隙数不大于该阈值时，说明当前发生传输错误的情况能够被系统所接受，在该情况下，继续按照HARQ机制进行数据的重传或传输新的数据即可，而当一时间窗内发生传输错误的下行时隙数大于该阈值时，说明当前发生传输错误的情况是系统所不能接受的，需要通知UE上传当前的信道状态信息，以便此后基于该信道状态信息进行重新调度等相应的处理，以提高系统性能。

在实际应用中，所述阈值与系统性能、反馈开销密切相关：当该阈值增大时，反馈开销减少，但是，由于此时信息的反馈周期也增大，这会使得系统性能变差。因此，本领域技术人员在设置该值时，应考虑在满足系统性能的前提下，尽量减少反馈开销。例如，以FDD-LTE系统为例，优选的，该阈值的取值范围为5～8。

从上述技术方案可以看出，本发明利用HARQ过程中UE反馈的NACK信息，可以对UE上传信道状态信息进行有效控制，从而减少了系统的信道状态信息反馈量，提高了系统性能。

进一步地，为了在后续利用信道状态信息进行调度的过程中，确保公平性，在实际应用中，本发明还可以包括下述步骤：

在每个所述时间窗因到达预设时间而关闭时，基站通知当前所有待调度UE反馈信道状态信息，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。

这里，所述预设时间是指该时间窗的窗口阈值。该步骤用于确保即使该时间窗内发生错误传输的上行时隙小于指定的阈值，基站也会在该时间窗关闭时通知待调度的UE上传当前的信道状态信息，以便此后基站可以基于所上传的信道状态信息重新进行调度，而避免待调度用户长期不能被调度的情况发生，以体现系统的公平性。

进一步地，为了减少系统利用信道状态信息进行重新调度的复杂性，本发明还可以本发明还可以根据一时间窗范围内反馈NACK信息的UE数，分析UE的状态发生恶化的程度，据此确定是否需要对共享同一时频资源的所有UE进行重新调度，其方法主要为：

对于每个所述时间窗，基站根据该时间窗内反馈NACK信息的UE数量，以及该时间窗关闭后接收到的信道状态信息，重新确定共享所述时频资源的UE。其中，该信道状态信息为与该时间窗对应的所有待调度UE根据基站在该时间窗内下发的上传信道状态信息的所述通知而反馈的信道状态信息。

在实际应用中，当一时间窗内反馈NACK信息的UE数量大于预设的门限值时，则说明当前的信道状况恶化程度或UE的共道干扰情况严重，需要在所有待调度UE范围内重新选择共享该时频资源的所有UE，此时，重新确定共享所述时频资源的UE具体方法可以为：

当该时间窗内反馈NACK信息的UE数量大于预设的门限值时，则按照预设的调度准则，根据该时间窗关闭后接收到的所有待调度UE根据该时间窗的所述通知而反馈的信道状态信息，从所述所有待调度UE中选择N个UE共享所述时频资源。

这里，所有待调度UE包含了之前共享该时频资源的所述N个UE。

而当一时间窗内反馈NACK信息的UE数量不大于该预设的门限值时，则说明当前的信道状况恶化程度或UE的共道干扰情况不需要在所有待调度UE范围内重新选择共享该时频资源的所有N个UE，仅需要重新选择出部分UE替换该时间窗内发生传输错误的UE即可，针对该情况，重新确定共享所述时频资源的UE的具体方法可以为：

当该时间窗内反馈NACK信息的UE数量小于或等于所述预设的门限值时，则按照预设的调度准则，根据该时间窗关闭后接收到的所述信道状态信息，从与该时间窗对应的所有待调度UE中选择M个UE，其中，所述M为在该时间窗内反馈NACK信息的UE数，所选择的M个UE不包含该时间窗内进行传输的UE；确定所选择的M个UE与该时间窗内进行传输但没有反馈NACK信息的UE共享所述时频资源，所述M为大于1的自然数。

上述方法中，所述预设的门限值用于判定是否对共享一时频资源的所有UE进行重新调度。其具体大小由本领域人员根据实际需要进行设置。

所述调度准则可以为现有的任一调度准则，较佳的，可以选择采用最大信道容量准则或公平准则。

通过上述技术方案，本发明在多用户MIMO系统中，基于NACK信息，实现自适应地控制信道状态信息的反馈，使UE不需要进行频繁地反馈该信息，从而较大程度地降低信道状态信息的反馈量，节约系统资源的开销；另外，本发明通过基于NACK信息和UE反馈的信道状态信息，自适应地确定需要重新调度的UE，可以降低系统的计算复杂度。

而且，本发明不仅能在UE处于高速或者中速情况下，获得较好的效果，同时也能确保在低速情况下具有一定的效果。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种多用户多输入多输出系统中信道状态信息的反馈方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

当基站使用同一时频资源向N个用户设备(UE)发送数据时，在每个预设时间窗内，基站实时监测所述UE反馈的NACK信息数量，并根据所述NACK信息数量确定发生传输错误的下行时隙数量，当所述下行时隙数量大于预设阈值时，通知当前所有待调度UE上传信道状态信息，关闭当前所述时间窗并启动新的所述时间窗，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在每个所述时间窗因到达预设时间而关闭时，基站通知当前所有待调度UE反馈信道状态信息，所述待调度UE根据接收到的所述通知，将当前的信道状态信息反馈给基站。

3.根据权利要求1或2所述的任一方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

对于每个所述时间窗，基站根据该时间窗内反馈NACK信息的UE数量，以及该时间窗关闭后接收到的信道状态信息，重新确定共享所述时频资源的UE，其中，所述信道状态信息为与该时间窗对应的所有待调度UE根据基站在该时间窗下发的所述通知而反馈的信道状态信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重新确定共享所述时频资源的UE为：

当该时间窗内反馈NACK信息的UE数量大于预设的门限值时，则按照预设的调度准则，根据该时间窗关闭后接收到的所述信道状态信息，从与该时间窗对应的所有待调度UE中选择N个UE共享所述时频资源；

当该时间窗内反馈NACK信息的UE数量小于或等于所述预设的门限值时，则按照预设的调度准则，根据该时间窗关闭后接收到的所述信道状态信息，从与该时间窗对应的所有待调度UE中选择M个UE，其中，所述M为在该时间窗内反馈NACK信息的UE数，所选择的M个UE不包含该时间窗内进行传输的UE；确定所选择的M个UE与该时间窗内进行传输但没有反馈NACK信息的UE共享所述时频资源。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调度准则为最大信道容量准则或公平准则。