CN101753187A - 多流波束赋形传输时cqi估计方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种多流波束赋形传输时信道质量指示符CQI估计方法，包括以下步骤：基站接收用户设备UE反馈的所述UE根据广播信息所指示的公共导频端口信号估计的CQI；所述基站根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息；所述基站根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。通过本发明在多流波束赋形传输时能够使基站估计出合理的CQI，用利于基站为该UE选择合适的MCS，从而保证正常的数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种多流波束赋形传输时CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示符)估计方法、系统及装置。
背景技术
在LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统中，公共导频是小区公共的，目前有4个端口的公共导频信号，如图1所示，为现有技术中LTE系统公共导频映射示意图，在全带宽上发送。专用导频是基于UE(UserEquipment，用户设备)的，即每个用户只能接收到自己的专用导频信号。在LTE-R8系统中，专用导频的端口号是5，如图2所示，为现有技术中专用导频映射示意图，专用导频占用的时频资源和公共导频是不冲突的。在进行下行数据传输时，为了适应不同的应用场景，定义了多种传输模式，而基于端口5的传输模式是利用端口5的导频信号进行信道估计作解调数据用。
在进行数据传输时，基站需要根据UE反馈的CQI进行频域调度，同时分配合适的MCS(Modulation Coding Scheme，调制编码方式)，由于基于公共导频估计的CQI只能作调度用，实际的MCS选择还需要根据UE反馈的CQI进行一定的修正。现有技术中，TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统中可以使用上行sounding信号(终端发给基站的上行探测导频信号)进行修改。
现有技术存在的缺点是，通过上述现有技术在单流波束赋形传输时基于公共导频估计CQI进行修正相对是比较容易的，然而在多流波束赋形传输时，由于多流之间的存在干扰而使得CQI估计是非常困难的。如，在端口5进行数据传输时，LTE系统当前建议使用公共导频信号进行CQI估计，而实际数据传输时端口5的专用导频是在发送端经过加权的，因此UE解调的信噪比和公共导频的信噪比是不相同的，从而会造成基站调度的不准确。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决现有技术多流波束赋形传输时基站估计的CQI不准确的缺陷。
为达到上述目的，本发明一方面提出一种多流波束赋形传输时信道质量指示符CQI估计方法，包括以下步骤：基站接收用户设备UE反馈的所述UE根据公共导频估计的CQI；所述基站根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息；所述基站根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，所述基站根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI包括：所述基站根据所述上行信道信息获取所述UE和所述基站的方位角和各个数据流对应的特征值；所述基站根据所述方位角和各个数据流对应的特征值对所述UE反馈的CQI进行补偿，获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，所述基站根据所述方位角和各个波束赋形数据流对应的特征值对所述UE反馈的CQI进行补偿包括：根据所述方位角估算出公共导频信号在该方位角的扇区增益，利用所述扇区增益、所述特征值和所述UE反馈的CQI之间的相互关系估计各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，所述UE根据广播信息所指示的公共导频端口信号估计的CQI包括：当所述公共导频端口数为1时，所述UE根据单天线发送的传输方式估计所述CQI；当所述公共导频端口数大于1时，所述UE依据发送分集的传输方式估计所述CQI；或当所述公共导频端口数大于1时，所述UE对下行信道信息进行矩阵分解得到赋形矢量和特征值，并根据所述赋形矢量和特征值得到多个波束赋形数据流对应的多个CQI。
作为本发明的一个实施例，在所述基站根据UE反馈的CQI和估计的上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI之后，还包括：所述基站根据获取的各个数据流的实际CQI进行频域调度和选择合适的调制编码方式MCS等级。
作为本发明的一个实施例，还包括：所述UE根据公共导频估计CQI的方式及所述UE向所述基站反馈CQI的方式由所述基站统一调度。
作为本发明的一个实施例，所述UE向所述基站发送上行探测导频信号包括：如果所述UE是单天线端口发送，则所述UE采用天线切换发送所述上行探测导频信号；如果所述UE是多天线端口发送，则所述UE采用多个天线同时发送多个上行探测导频信号，或多个天线切换发送所述上行探测导频信号。
本发明还提出一种多流波束赋形传输时CQI估计系统，包括基站和所述基站服务的至少一个UE，所述UE，用于根据广播信息所指示的可用的公共导频端口信号估计CQI，并将估计的所述CQI反馈给所述基站，以及向所述基站发送上行探测导频信号；所述基站，用于接收所述UE反馈的CQI，并根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息，根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
本发明还提出一种基站，包括CQI接收模块、估计模块和CQI获取模块，所述CQI接收模块，用于接收所述UE反馈的所述UE根据公共导频估计的CQI；所述估计模块，用于根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息；所述CQI获取模块，用于根据所述CQI接收模块接收的CQI和所述估计模块估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，所述CQI获取模块包括扇区增益获取子模块、特征值获取子模块和补偿子模块，所述扇区增益获取子模块，用于根据所述估计模块估计的所述上行信道信息获取所述UE和基站的方位角，从而获取UE的公共导频信号对应的扇区增益；所述特征值获取子模块，用于根据所述估计模块估计的所述上行信道信息获取多流波束赋形传输时各个波束赋形数据流对应的特征值；所述补偿子模块，用于根据UE的公共导频信号对应的扇区增益、各个数据流对应的特征值和所述UE反馈的CQI之间的相互关系对所述UE反馈的CQI进行补偿，获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，还包括调度和选择模块，用于根据所述CQI获取模块获取的各个数据流的实际CQI进行频域调度和选择合适的调制编码方式MCS等级。
作为本发明的一个实施例，所述UE根据公共导频估计CQI的方式及所述UE向所述基站反馈CQI的方式由所述基站统一调度。
作为本发明的一个实施例，如果所述UE是单天线端口发送，则所述UE采用天线切换发送所述上行探测导频信号；如果所述UE是多天线端口发送，则所述UE采用多个天线同时发送多个上行探测导频信号，或多个天线切换发送所述上行探测导频信号。
通过本发明在多流波束赋形传输时能够使基站估计出合理的CQI，用利于基站为该UE选择合适的MCS，从而保证正常的数据传输。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术中LTE系统公共导频映射示意图；
图2为现有技术中专用导频映射示意图；
图3为双流波束赋形传输时两个专用端口导频示意图；
图4为本发明实施例多流波束赋形传输时CQI估计方法的流程图；
图5为本发明实施例多流波束赋形传输时CQI估计系统结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明主要在于，通过基站对UE发送的上行探测导频信号估计得到的上行信道信息矩阵对UE反馈的CQI进行补偿，从而使基站获得各个波束赋形数据流的实际CQI。
为了能够对本发明有清楚的理解，以下先对多流波束赋形传输进行简单的介绍。由于目前在LTE标准中没有具体的规定，因此以下所举的多流波束赋形传输仅是一种简单的示例，目的是使本发明更清楚，并不是说本发明只能限制在以下的示例中，或者说本发明仅能限制在双流波束赋形传输中，本领域技术人员应当明白，本发明可应用于任何多流波束赋形传输技术。如图3所示，为双流波束赋形传输时两个专用端口导频示意图，图中R6和R7代表不同端口的导频信号。
如图4所示，为本发明实施例多流波束赋形传输时CQI估计方法的流程图，包括以下步骤：
步骤S401，UE根据广播信息所指示的可用的公共导频端口信号估计下行带宽的CQI。其中，可用的公共导频端口数取决于基站发送的公共导频信号，由UE进行对PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)的信息进行检测获得实际发送的端口数。作为本发明的一个实施例，为了统一调度的目的，UE根据公共导频估计CQI的方式是由基站的高层信令通知给UE的，其中，估计CQI的方式既可以基于发送分集方式，也可以采用其他方法，或者既可以是基于宽带的，也可以是基于子带的。作为本发明的一个实施例，具体地，当公共导频端口数为1时，UE根据单天线发送的传输方式估计CQI；当公共导频端口数大于1时，UE依据发送分集的传输方式估计CQI；或者当公共导频端口数大于1时，UE可先对下行信道信息进行矩阵分解得到赋形矢量和特征值，并根据赋形矢量和特征值得到多个波束赋形数据流对应的多个CQI。
步骤S402，UE将估计的CQI反馈给基站。作为本发明的一个实施例，同样为了统一调度的目的，UE反馈的方式也是由基站通知的，其中可采用周期的反馈或非周期的反馈。
步骤S403，UE向基站发送上行探测导频(sounding)信号。作为本发明的一个实施例，如果终端是单天线端口发送，可以采用终端天线切换发送上行探测导频信号获得整个上行信道信息，如果终端可以支持多天线端口发送，则可以采用多天线同时发送多个上行探测导频信号或者多天线切换发送上行探测导频信号，其中，多天线上行探测导频信号的发送方式可以是TDM(Time-Division Multiplexing，时分复用)方式，或者码分CDM(Code-Division Multiplexing，码分复用)方式。
步骤S404，基站根据UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息。作为本发明的一个实施例，可通过以下方式估计上行信道信息，当然以下方式仅是估计上行信道信息的一种，本领域技术人员还可通过其他方式进行估计，这些其他方式也应包含在本发明的保护范围之内。
上行探测导频信号是UE发送一个固定的导频序列在一指定的频带内传输，如果在一个频带内只发送了一个上行探测导频信号，则基站端可以用接收的信号除以发送的导频序列，获得信道信息。具体的：
y＝H*C+n，H是信道信息，C是发送导频序列，n是信号噪声
从上式可以推出信道信息
如果在一个频带内发送了多个上行探测导频信息，各个上行探测导频信号需要使用不同的导频序列区分，此时信道信息的估计需要先将接收信号除以指定的导频序列，然后将接收频域信号转换到时域，根据小区的应用场景取时域信号前若干个样值，其他样值填0，再将时域信号转换到频域去，最后获得实际的上行信道信息。
步骤S405，基站根据UE反馈的CQI和估计的上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，具体地，获取各个数据流的实际CQI包括：首先基站根据TDD系统的对称性，利用得到的上行信道信息获取多流波束赋形传输时各个数据流的赋形增益或各个数据流对应的特征值，以及获得各个数据流间增益的相对性。并且在基站进行增益计算时可以考虑UE实际的检测方法，将多个数据流之间的干扰计算在内。接着，基站根据各个数据流的赋形增益或各个数据流对应的特征值对UE反馈的CQI进行补偿，获取各个数据流的实际CQI。
更为具体地，补偿的方法可以是在公共导频对应频带的CQI基础上直接加上各个流的赋形增益，或者利用特征值和终端反馈的CQI之间的相互关系估计出各个数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，提出了一种简单的实现方式，即于信道H进行特征值分解，获得λ1，λ2，...等多个特征值，特征值代表子信道的信道增益，第一个数据流对应特征值的λ1，此时可以在反馈的CQI基础上增加一个赋形增益G1对应第一个流的信噪比，终端反馈的CQI通常是一个MCS等级，所以在基站端需要映射成一个信噪比SINR值，对于第二数据流可以用
来表示，第三个数据流用
来表示，其他数据流依次类推，从而可以获得所有流的信噪比，进而获得实际的CQI等级。其中，上述赋形增益G1的选取可采用如下方式：
首先需要确定UE所在的位置和基站的方位角，这个方位角可以用上行信道信息估计出来，具体的估计方法如下：
先利用方位角度θ产生一个加权值w(θ)，然后对信道矩阵H做特征值分解，得到主特征矢量W1，然后根据下式
寻找一个角度θ使得该式值最大。
根据估计出的方向角判断出UE所在位置的公共导频信号的扇区增益，根据这个扇区增益和专用导频赋形传输时的信号增益之间的差值得出赋形增益G1，所述的差值可以根据小区基站天线的结构属性获得。
需要说明的是，上述方式的提出仅是为了更好的理解本发明，然而本领域技术人员能够根据本发明的思想进行各种修改或变化，如用更复杂的算法实现等，这些均应包含在本发明的保护范围之内。
步骤S406，基站根据获取的各个波束赋形数据流的实际CQI进行频域调度和选择合适的调制编码方式MCS等级。
如图5所示，为本发明实施例多流波束赋形传输时CQI估计系统结构图，该系统包括基站100和基站100服务的至少一个UE 200。UE 200用于根据广播信息所指示的可用的公共导频端口信号检测CQI，并将检测的所述CQI反馈给基站100，以及向基站100发送上行探测导频信号。基站100用于接收UE 200反馈的CQI，并根据UE 200发送的上行探测导频信号估计上行信道信息，根据UE 200反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
其中，基站100包括CQI接收模块110、估计模块120和CQI获取模块130。CQI接收模块110用于接收UE 200反馈的UE 200根据公共导频估计的CQI。估计模块120用于根据UE 200发送的上行探测导频信号估计上行信道信息。CQI获取模块130用于根据CQI接收模块110接收的CQI和估计模块120估计的上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，CQI获取模块130包括扇区增益获取子模块131、特征值获取子模块132和补偿子模块133。扇区增益获取子模块131用于根据估计模块120估计的上行信道信息获取UE 200和基站100的方位角，从而获取UE 200的公共导频信号对应的扇区增益。特征值获取子模块132用于根据估计模块120估计的上行信道信息获取多流波束赋形传输时各个波束赋形数据流对应的特征值。补偿子模块133用于根据UE 200的公共导频信号对应的扇区增益、各个数据流对应的特征值和UE 200反馈的CQI之间的相互关系对UE 200反馈的CQI进行补偿，获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
作为本发明的一个实施例，基站100还包括调度和选择模块140，用于根据所述CQI获取模块130获取的各个数据流的实际CQI进行频域调度和选择合适的调制编码方式MCS等级。
作为本发明的一个实施例，UE 200根据公共导频估计CQI的方式及UE 200向基站100反馈CQI的方式由基站100统一调度。
通过本发明在多流波束赋形传输时能够使基站估计出合理的CQI，用利于基站为该UE选择合适的MCS，从而保证正常的数据传输。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (13)
1.一种多流波束赋形传输时信道质量指示符CQI估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
基站接收用户设备UE反馈的所述UE根据广播信息所指示的公共导频端口信号估计的CQI；
所述基站根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息；
所述基站根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
2.如权利要求1所述的多流波束赋形传输时CQI估计方法，其特征在于，所述基站根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI包括：
所述基站根据所述上行信道信息获取所述UE和所述基站的方位角和各个数据流对应的特征值；
所述基站根据所述方位角和各个数据流对应的特征值对所述UE反馈的CQI进行补偿，获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
3.如权利要求2所述的多流波束赋形传输时CQI估计方法，其特征在于，所述基站根据所述方位角和各个波束赋形数据流对应的特征值对所述UE反馈的CQI进行补偿包括：
根据所述方位角估算出公共导频信号在该方位角的扇区增益，
利用所述扇区增益、所述特征值和所述UE反馈的CQI之间的相互关系估计各个波束赋形数据流的实际CQI。
4.如权利要求1所述的多流波束赋形传输时CQI估计方法，其特征在于，所述UE根据广播信息所指示的公共导频端口信号估计CQI包括：
当所述公共导频端口数为1时，所述UE根据单天线发送的传输方式估计所述CQI；
当所述公共导频端口数大于1时，所述UE依据发送分集的传输方式估计所述CQI；
或当所述公共导频端口数大于1时，所述UE对下行信道信息进行矩阵分解得到赋形矢量和特征值，并根据所述赋形矢量和特征值得到多个波束赋形数据流对应的多个CQI。
5.如权利要求1-4任一项所述的多流波束赋形传输时CQI估计方法，其特征在于，在所述基站根据UE反馈的CQI和估计的上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI之后，还包括：
所述基站根据获取的各个数据流的实际CQI进行频域调度和选择合适的调制编码方式MCS等级。
6.如权利要求5所述的多流波束赋形传输时CQI估计方法，其特征在于，还包括：
所述UE根据公共导频估计CQI的方式及所述UE向所述基站反馈CQI的方式由所述基站统一调度。
7.如权利要求5所述的多流波束赋形传输时CQI估计方法，其特征在于，所述UE向所述基站发送上行探测导频信号包括：
如果所述UE是单天线端口发送，则所述UE采用天线切换发送所述上行探测导频信号；
如果所述UE是多天线端口发送，则所述UE采用多个天线同时发送多个上行探测导频信号，或多个天线切换发送所述上行探测导频信号。
8.一种多流波束赋形传输时CQI估计系统，其特征在于，包括基站和所述基站服务的至少一个UE，
所述UE，用于根据广播信息所指示的可用的公共导频端口信号估计CQI，并将估计的所述CQI反馈给所述基站，以及向所述基站发送上行探测导频信号；
所述基站，用于接收所述UE反馈的CQI，并根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息，以及根据所述UE反馈的CQI和估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
9.一种基站，其特征在于，包括CQI接收模块、估计模块和CQI获取模块，
所述CQI接收模块，用于接收所述UE反馈的所述UE根据公共导频估计的CQI；所述估计模块，用于根据所述UE发送的上行探测导频信号估计上行信道信息；
所述CQI获取模块，用于根据所述CQI接收模块接收的CQI和所述估计模块估计的所述上行信道信息获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
10.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述CQI获取模块包括扇区增益获取子模块、特征值获取子模块和补偿子模块，
所述扇区增益获取子模块，用于根据所述估计模块估计的所述上行信道信息获取所述UE和基站的方位角，从而获取UE的公共导频信号对应的扇区增益；
所述特征值获取子模块，用于根据所述估计模块估计的所述上行信道信息获取多流波束赋形传输时各个波束赋形数据流对应的特征值；
所述补偿子模块，用于根据UE的公共导频信号对应的扇区增益、各个数据流对应的特征值和所述UE反馈的CQI之间的相互关系对所述UE反馈的CQI进行补偿，获取各个波束赋形数据流的实际CQI。
11.如权利要求9或10所述的基站，其特征在于，还包括调度和选择模块，用于根据所述CQI获取模块获取的各个数据流的实际CQI进行频域调度和选择合适的调制编码方式MCS等级。
12.如权利要求11所述的基站，其特征在于，所述UE根据公共导频估计CQI的方式及所述UE向所述基站反馈CQI的方式由所述基站统一调度。
13.如权利要求12所述的基站，其特征在于，如果所述UE是单天线端口发送，则所述UE采用天线切换发送所述上行探测导频信号；如果所述UE是多天线端口发送，则所述UE采用多个天线同时发送多个上行探测导频信号，或多个天线切换发送所述上行探测导频信号。
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