CN101841357A - 下行数据传输方法、基站和用户设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多输入多输出/多点协作(MIMO/CoMP)下行数据传输方法。根据本发明，在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，基站(eNB)仅使用小区参考信号(CRS)，执行下行数据的传输，用户设备(UE)仅使用CRS进行信道估计和数据解调；或者，eNB仅使用经过预编码的用户参考信号(URS)，执行下行数据的传输，UE仅使用URS进行信道估计和数据解调；以及在信道空间状态的秩大于预定阈值时，eNB联合使用CRS和经过预编码的URS，执行下行数据的传输，UE联合使用CRS和URS进行信道估计和数据解调。本发明还提出了适于实现上述MIMO/CoMP下行数据传输方法的eNB和UE。本发明可以通过选择URS或CRS，实现参考信号开销的减少，或者获取较高的波束赋形增益，以提高性能。

Description

下行数据传输方法、基站和用户设备

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信系统，更具体地，涉及一种多输入多输出/多点协作(MIMO/CoMP)下行数据传输方法，适用于使用多天线移动通信系统，以及适于实现上述MIMO/CoMP下行数据传输方法的基站和用户设备。

背景技术

随着信息技术的发展，移动终端对接入速率的需求越来越高，这使得未来移动通信系统要具有更高的传输速率，由此导致系统需要具有更高的频谱利用效率。多输入多输出(MIMO-Multiple Inputs MultipleOutputs)的多天线传输技术在蜂窝移动通信系统中的使用使得用户在获取更好的无线接入的同时，实现了接入速率的极大提高。对于小区边界的用户而言，由于传输损耗以及小区间的同频干扰，边界用户通常具有较低的无线接入质量，同时具有较低的接入速率。作为一种协作通信技术，协作多点传输(CoMP-Coordinated Multiple Point transmission)通过多个小区的协作，使得多个小区共同服务于某一用户设备(UE)，有效地改善了小区边界用户的无线接入质量与传输速率。

传统意义上，MIMO技术是一种点对点的传输，用户设备(UE)与基站(eNB)之间可以以发射分集、空间复用等形式实现，而CoMP的引入则将原有的点对点传输机制拓展到多基站协作与用户通信这一更广意义上的MIMO方式。在此情况下，每个基站可以看作一个虚拟的天线，从而传统意义上的MIMO的传输方式可以应用在CoMP场景中。从这个意义上来说，MIMO与CoMP在内涵上十分相近。在未来移动通信(LTE-A：LTE-Advanced)等标准的制订过程中，都引入了MIMO和CoMP，并考虑了应用中所存在的问题。

发明内容

本发明针对采用多天线技术的蜂窝系统，提出了一种关于下行链路中MIMO/CoMP的解决方案。

在LTE-Advanced等标准的制定过程中，CoMP/MIMO的实现需要考虑一些性能上的折中。这种折中体现在用户解调所需的参考信号开销与吞吐量的增加之间的折中。天线数的增加带来的是频谱利用率的提高，随之而来的是需要更多数量的参考信号实现对于信道的可靠估计。本发明在充分利用现有LTE系统中的参考信号设计的基础上，实现在LTE-Advanced系统中对于MIMO/CoMP等传输技术的支持。

在LTE系统中，参考信号既可以用来进行信道估计和符号检测，又可以用来估计信道质量指示符(CQI-Channel Quality Indicator)、预编码矩阵索引(PMI-Precoding MatrixIndex)、秩指示符(RI-RankIndicator)等信道状态测量。为了实现更高的频谱利用效率(或者峰值速率)，LTE-Advanced系统中的基站(eNB)和终端(UE)都采用更多数数目的天线。天线数目的增加导致参考信号开销加大。为了充分利用的现有的参考信号，减少参考信号的开销，提高频谱利用率，在LTE-Advanced系统设计中，可以沿用LTE系统中的小区参考信号(CRS0)，同时，基站根据当前信道空间状态的秩数，增加用户参考信号天线端口数至与当前信道空间状态的秩数相同的数量(包括LTE系统中原有的用户参考信号天线端口)，LTE-Advanced中所有的用户参考信号标识为URS。基站使用小区参考信号执行下行数据传输无需预编码处理，使用用户参考信号执行下行数据传输需要预编码处理。

在LTE和LTE-Advanced系统中，用户设备通过小区参考信号(CRS)进行信道质量和空间特性的测量。由于LTE-Advanced系统中，基站采用了更多的天线数，因此，为了实现用户设备对于信道空间特性的测量，需要增加测量参考信号(CRS)的端口数，使得新增CRS和原有CRS₀的总天线端口数与基站的天线数相同。这样，利用新增的测量参考信号(CRS)和沿用的LTE系统中的参考信号(CRS₀)实现对于信道的测量，如CQI、PMI和RI等参数的估计等；利用用户参考信号(URS)和沿用的LTE系统中的参考信号(CRS₀)实现对于接收符号的检测。在本说明书中，为了简单起见，当涉及信道测量时，缩写“CRS”用于表示新增的测量参考信号(CRS)和沿用的LTE系统中的参考信号(CRS₀)；当涉及符号检测时，缩写“CRS”仅用于表示沿用的LTE系统中的参考信号(CRS₀)。缩写“URS”用于表示所有的用户参考信号。

在LTE-Advanced系统中，重用的小区参考信号和新增的测量参考信号均不做预编码，新增的用户参考信号进行预编码(该参考信号的设计方案适用于FDD和/或TDD系统)，在上述参考信号的设计方案下，URS与CRS的混合使用将信道分解为两个子信道Subchannel-1和Subchannel-2，这两个子信道分别为：

URS天线端口(antenna ports)与用户接收天线所形成的子信道subchanel-1；

CRS天线端口(antenna ports)与用户接收天线所形成的子信道Subchannel-2；

根据应用场景的不同，按照一定分配策略将传输层(layer)分配到这两个子信道中，

SU-MIMO：单个用户空间复用，单层或者多层传输；

(1)单用户的传输层分配策略1：所有的传输层优先在Subchannel-1中传输，以最大程度地获取赋形增益；

(2)单用户的传输层分配策略2：所有的传输层优先在Subchannel-2中传输，减少URS的开销，提高频谱利用率；

MU-MIMO：多个用户空间复用，且每一用户处于单层或者多层传输模式；

(3)多用户复用的传输层分配策略1：空间复用的用户的各传输层优先在Subchannel-1中传输；

(4)多用户复用的传输层分配策略2：空间复用的用户的各传输层优先在Subchannel-2中传输，减少参考信号的开销，提高频谱利用率。

为了支持上述的传输层分配策略以及对应的用户接收机算法，用户设备(UE)需要通过控制信道获取的控制参数。在MU-MIMO模式下，根据用户设备所获取的控制信息是否包含其他用户的控制信息，可以分为两类，一类是仅包含用户设备自身的控制信息，其他用户设备的信号在用户设备的处理过程中视为噪声，另外一类是包含其他用户设备的控制信息，用户设备在处理的过程中可以加以利用。

下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息的情形适用于SU-MIMO和MU-MIMO模式，具体包括：

■如果有传输层在Subchannel-2中传输，则控制参数应包括预编码的相关参数

■传输层的数目，根据传输层分配策略，确定传输层在各子信道的分配；

■如果有传输层在Subchannel-1中传输，则控制参数应包括URS的相关参数，如用户设备自身的URS所占用信道资源和参考信号参数；

■资源分配信息，各传输层所复用的信道资源。

下行控制信道携带包含目标用户设备在内的所有用户的控制信息的情形仅适用于MU-MIMO模式以及基站协助用户设备抑制邻小区干扰，具体包括：

■如果有传输层在Subchannel-2中传输，则控制参数应包括所有用户设备的预编码的相关参数

■所有用户设备总的传输层的数目，以及目标用户设备自身的传输层数，根据传输层分配策略，确定传输层在各子信道的分配；

■如果有传输层在Subchannel-1中传输，则控制参数应包括URS的相关参数，如目标用户设备自身的URS所占用信道资源和参考信号参数，其他所有用户设备所占用的信道资源和参考信号参数；

■资源分配信息，各传输层所复用的信道资源。

根据本发明的第一方案，提出了一种下行数据传输方法，包括：在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，基站仅使用CRS，执行下行数据的传输，用户设备仅使用CRS进行信道估计和数据解调；或者，基站仅使用经过预编码的URS，执行下行数据的传输，用户设备仅使用URS进行信道估计和数据解调；以及在信道空间状态的秩大于预定阈值时，基站联合使用CRS和经过预编码的URS，执行下行数据的传输，用户设备联合使用CRS和URS进行信道估计和数据解调。

优选地，下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，多个基站协同合作对用户设备执行下行数据的传输，用户设备使用URS进行信道估计和数据解调。

优选地，多个基站协同以空分复用方式向目标用户设备传输多个数据流，每个数据流对应一个URS，所述目标用户设备的多个URS相互正交。

优选地，多个基站协同向多个用户设备传输数据流，各用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的URS相互正交。更优选地，参与空分复用的各用户设备属于同一小区或者属于不同的小区。更优选地，在用户设备受到邻小区信号干扰时，各小区内被配置为使用相同资源的各用户设备根据各自服务基站所通知的邻小区干扰信号的相关信息，采用相应的接收机算法，抑制干扰信号。所述接收机算法包括以下接收机算法中的至少一种：联合检测，串行干扰消除、并行干扰消除和球形译码。

根据本发明第二方案的一个方面，提出了一种基站，包括：秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；下行数据传输单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用CRS，执行下行数据的传输，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用CRS和经过预编码的URS，执行下行数据的传输。

优选地，所述基站还包括：控制信息传输单元，用于在下行控制信道上传输针对用户设备的控制信息。

优选地，下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

根据本发明第二方案的另一方面，提出了一种用户设备，包括：秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；下行数据接收单元，用于从基站接收下行数据；信道估计和数据解调单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用CRS进行信道估计和数据解调，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用CRS和URS进行信道估计和数据解调。

优选地，所述用户设备还包括：控制信息接收单元，用于在下行控制信道上接收针对用户设备的控制信息。

优选地，下行控制信道仅携带所述用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，下行控制信道携带包含所述用户设备在内的多个用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

根据本发明第三方案的一个方面，提出了一种基站，包括：秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；下行数据传输单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用经过预编码的URS，执行下行数据的传输，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用CRS和经过预编码的URS，执行下行数据的传输。

优选地，所述基站，还包括：控制信息传输单元，用于在下行控制信道上传输针对用户设备的控制信息。

优选地，下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，所述基站与其他一个或多个基站协同合作对用户设备执行下行数据的传输。

优选地，所述基站与其他一个或多个基站协同以空分复用方式向目标用户设备传输多个数据流，每个数据流对应一个URS，所述目标用户设备的多个URS相互正交。

优选地，所述基站与其他一个或多个基站协同向多个用户设备传输数据流，各用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的URS相互正交。

根据本发明第三方案的另一方面，提出了一种用户设备，包括：秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；下行数据接收单元，用于从基站接收下行数据；信道估计和数据解调单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用URS进行信道估计和数据解调，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用CRS和URS进行信道估计和数据解调。

优选地，所述用户设备还包括：控制信息接收单元，用于在下行控制信道上接收针对用户设备的控制信息。

优选地，下行控制信道仅携带所述用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，下行控制信道携带包含所述用户设备在内的多个用户设备的控制信息。所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的至少一项。

优选地，下行数据接收单元接收多个基站协同合作传输的下行数据，以及信道估计和数据解调单元使用URS进行信道估计和数据解调。

优选地，下行数据接收单元接收多个基站协同以空分复用方式传输的多个数据流，每个数据流对应一个URS，所述多个URS相互正交。

优选地，下行数据接收单元接收多个基站协同向所述用户设备和其他一个或多个用户设备传输的数据流，所述用户设备和所述其他一个或多个用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的URS相互正交。

优选地，所述用户设备与所述其他一个或多个用户设备属于同一小区或者属于不同的小区。

优选地，所述用户设备还包括：干扰信号抑制单元，用于在所述用户设备受到邻小区信号干扰时，根据所述用户设备的服务基站所通知的邻小区干扰信号的相关信息，采用相应的接收机算法，抑制干扰信号。所述接收机算法包括以下接收机算法中的至少一种：联合检测，串行干扰消除、并行干扰消除和球形译码。

本发明可以通过选择URS或CRS，实现参考信号开销的减少，或者获取较高的波束赋形增益，以提高性能。

附图说明

根据以下结合附图对本发明非限制实施例的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：

图1是用于示出URS和CRS分别与用户接收天线所形成的子信道Subchannel-1和Subchannel-2的示意图；

图2是用于解释参考信号与发射天线的映射方式一的示意图；

图3是用于解释参考信号与发射天线的映射方式二的示意图；

图4是用于解释MU-MIMO，非CoMP模式下传输层的分配策略的示意图；

图5是示出了根据本发明实施例的基站(eNB)500的示意方框图；以及

图6是示出了根据本发明实施例的用户设备(UE)600的示意方框图。

具体实施方式

下面，将根据附图描述本发明。在以下描述中，一些具体的实施例只用于描述的目的，不应该将其理解为对于本发明的任何限制，而只是示例。当可能导致使本发明的理解发生模糊时，将省略传统结构或构造。

为了清楚详细地阐述本发明的实现步骤，下面给出一些本发明的具体实施例，适用于LTE-Advanced蜂窝通信系统。需要说明的是，本发明不限于实施例中所描述的应用，而是可适用于其他通信系统。

图1是用于示出URS和CRS分别与用户接收天线所形成的子信道Subchannel-1和Subchannel-2的示意图。

本发明的目标接收用户为LTE-Advanced用户，与LTE用户相比，LTE-Advanced用户具有更多的接收天线和更强的处理性能。设定LTE系统中基站的收发天线数为K＝4，LTE-Advanced系统中基站的收发天线数为N＝8，用户设备的接收天线数为M＝8。LTE系统中原有的CRS₀个数为K＝4个，可用于解调和信道测量。

在本发明中，LTE-Advanced系统中用于解调的参考信号为重用部分的CRS₀个数为K个和新增的若干个URS，用于信道测量的参考信号为CRS₀个数为K个和新增加的N-K个CRS。

图2和图3给出了不考虑用户设备(UE)测量所需的参考序列时，混合使用URS和重用CRS₀的两种天线端口到物理天线的对应映射方式：

天线端口映射方式一：在图2中，URS及相应的传输层的波束赋形采用N天线码本或者N维的波束赋形向量，每一个URS天线端口都映射到基站所有的N个发射天线，CRS天线端口对应于实际基站物理天线中的K个，具体位置可以不局限于图2中所示出的位置，在此配置方式下，利用URS最多可以有N个传输层同时进行传输(空分复用)；

天线端口映射方式二：在图3中，URS及相应的传输层的波束赋形采用K天线码本或者K维的波束赋形向量，CRS天线端口对应于实际基站物理天线中的K个，具体位置可以不局限于图3中所示出的位置，CRS天线端口与其相应的物理天线是一一对应的关系，在此配置方式下，利用URS最多可以有K个传输层同时进行传输(空分复用)。

所有的传输层在Subchannel-1和Subchannel-2两个子信道进行分配，设定由CRS所形成的Subchannel-2中能够允许的最大传输层数为p(0≤p≤K)，在天线端口映射方式一下，则相应在Subchannel-1中所允许的最大传输层数为N-p，p＝0为传输层分配的一种特殊情形，此时的分配方案意味着在LTE-A系统中，仅使用URS做数据的解调，CRS仅用来做信道的测量工作；在天线端口映射方式二下，则相应在Subchannel-1中所允许的最大传输层数为K层。

在LTE-Advanced系统的下行传输模式中，依据服务于用户设备(UE)的基站(eNB)的数量，可以分为两种模式，即CoMP模式和非CoMP模式。在CoMP模式下，用户设备接收来自多个基站的信号，用户设备的下行信号通过多个基站协作传输给用户，提高了用户设备接收信号的质量以及吞吐量。在CoMP模式下，用户设备的传输层在Subchannel-1中进行传输，信号的来源对于用户设备来说是透明的；在非CoMP模式下，用户设备仅接收到来自其隶属小区基站的信号。用户设备的传输层既可以在Subchannel-1中进行传输，也可以在Subchannel-2中进行传输。

天线端口映射方式一

设在Subchannel-1和Subchannel-2两个子信道中所传输的层数分别为m和n，则LTE-A用户设备所接收的信号y可以表示为：

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\×K}{P}_{K\×m}& {\hat{H}}_{M\×n}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n---\left(1\right)$

这里，0≤m≤p，0≤n≤N-p，。s₁和s₂分别为在Subchannel-2和Subchannel-1中的传输信号。若用户设备处于非CoMP工作模式，即接收到的s₂信号来自用户设备的隶属小区基站，

为用户设备的隶属小区基站URS天线端口与用户设备之间的预编码信道，用户设备通过使用用户解调参考信号做信道估计获取；H_M×K为用户设备的隶属小区基站CRS天线端口与该用户设备所形成的信道，用户设备通过使用小区解调参考信号做信道估计获取；P_K×m为用户设备的隶属小区基站对应于CRS天线端口的预编码矩阵，用户设备通过读取下行控制信道获取。。若用户设备处于CoMP工作模式，所有的传输层在Subchannel-1中传输，接收到的s₂信号来自多个基站，各基站采用相同的URS，同时，

为多个基站与用户设备之间的信道在用户设备处的叠加；具体地，设参与合作传输的各基站与用户设备所形成的信道集合为{Hⁱ，i＝1，2，…I}，各基站对该用户设备的预编码矩阵为{Pⁱ，i＝1，2，…I}，设当前信道空间状态具有的秩为r(r≤min(M，N)，通常情况下M≤N，因而r≤M)。n表示噪声信号。

下面分别针对不同的应用场景，阐述本发明的具体应用。

SU-MIMO，非CoMP模式

根据传输层分配策略(1)，所有的传输层优先在Subchannel-1中传输，以最大程度地获取赋形增益：

$y={\hat{H}}_{M\×r}{s}_2+n,r\≤M-p$

其中，高阶情况下重用CRS₀进行解调的传输层的层数为r-M+p。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRA和f_URS分别为

f_CRS＝0  

         r≤M-p；

f_URS＝r    

或者

f_CRS＝K  

          M-p＜r≤M。

f_URS＝r-M+p    

或者，根据传输层分配策略(2)，所有的传输层优先在Subchannel-2中传输，以减少URS的开销，提高频谱利用率：

y＝H_M×K_PK×rs₁+n    r≤p

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;p}& {\hat{H}}_{M\&times;(r-p)}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,p<r\&le;M$

此时，URS参考信号的开销较小。其中，高阶情况下重用CRS₀进行解调的传输层的层数为p。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝K

         r≤p；

f_URS＝0

或者

f_CRS＝K

         p＜r≤M。

f_URS＝r-p

SU-MIMO，CoMP模式

根据传输层分配策略(1)，所有的传输层优先在Subchannel-1中传输，以最大程度地获取赋形增益：

$y={\hat{H}}_{M\&times;r}{s}_2+n,r\&le;M-p$

其中，高阶情况下重用CRS₀进行解调的传输层的层数为r-M+p，

是多个信道的叠加：

${\hat{H}}_{M\&times;r}=\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}^i{P}^i.$

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝0

       r≤M-p。

f_URS＝r

MU-MIMO，非CoMP模式

LTE用户设备的传输层可以在两个子信道Subchannel-1和Subchannel-2中传输，但不同时在这两个子信道中传输。LTE-A用户设备的传输层可以同时在两个子信道Subchannel-1和Subchannle-2中传输。

根据传输层分配策略(3)，LTE-A用户设备的各传输层优先在Subchannel-1中传输，用户的预编码或者波束可以相互正交，以获取更优的性能为目的；若空分复用的用户中存在LTE用户，则LTE用户设备的各传输层优先在Subchannel-2中传输。具体的传输层的分配方案为：

(1)若空分复用的多用户中存在LTE用户，且LTE用户的总数为α，则将LTE用户的α个传输层在Subchannel-2中传输；

(2)LTE-A用户的传输层优先在Subchannel-1中传输，若LTE-A用户的总的传输层数β满足β≤M-p，则分配结束，如图4中的(a)所示；

(3)若β＞M-p，将仍未分配的传输层分配在Subchannel-2中，如图4中的(b)所示：

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;\mathrm{\&alpha;}}& {\hat{H}}_{M\&times;\mathrm{\&beta;}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,\mathrm{\&beta;}>M-p$

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;(r+P-K)}& {\hat{H}}_{M\&times;(M-p)}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,\mathrm{\&beta;}>M-p$

式中，r＝α+β。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝K

      β≤M-p ；

f_URS＝β

或者

f_CRS＝K

      β＞M-p。

f_URS＝M-p

根据传输层分配策略(4)，多用户复用的各传输层优先在Sbchannel-2中传输，以控制参考信号的开销为目的，同时兼顾兼容LTE用户的传输方式；具体的传输层的分配方案为：

(1)若空分复用的多用户中存在LTE用户，且LTE用户的总数为α，则将LTE用户的α个传输层在Subchannel-2中传输；

(2)LTE-A用户传输层优先在Subchannel-2中传输，若LTE-A用户的总的传输层数β满足β≤p-α，则分配结束；

(3)若β＞p-α，将仍未分配的LTE-A用户的传输层分配在Subchannel-1中：

y＝H_M×KP_K×rs₁+n    r≤p

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;p}& {\hat{H}}_{M\&times;(r-p)}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,p<r\&le;M$

这里

s₁和s₂是空间复用各用户分别在Subchannel-1和Subchannel-2中传输的各层的数据。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝K 

        r≤p；

f_URS＝0

或者

f_CRS＝K

        p＜r≤M。

f_URS＝r-p

MU-MIMO，CoMP模式

这里的CoMP模式意味着空间复用的所有用户中存在处于CoMP模式的用户，且处于CoMP模式的用户为LTE-A用户。若空间复用的多用户的空间特征相互不正交，导致相互之间干扰比较大，此时，LTE-A用户可以采用较为先进的接收机技术，即通过获取干扰用户的相关参数以在接收机处理过程中抑制干扰，例如联合检测，串行干扰消除，并行干扰消除，球形译码(sphere decoding)等。

根据传输层分配策略(3)，多用户复用的各传输层只能在Subchannel-1中传输：

$y_u=\underset{i}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\hat{H}}_{M\&times;r_i}^i{s}_2^i+n,r\&le;M-p,r=\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{r}_i$

其中，每个用户传输层的数目为r_i，U为参与空间复用的多用户的总数，用户i的信道

是来自多个基站的信道叠加，即：

${\hat{H}}_{M\&times;r_i}^i=\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}^i{P}^i.$

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝0 

      r≤M-p。

f_URS＝r    

天线端口映射方式二

设在Subchannel-1和Subchannel-2两个子信道中所传输的层数分别为m和n，则LTE-A用户设备所接收的信号y可以表示为：

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;m}& {\hat{H}}_{M\&times;n}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n---\left(2\right)$

这里，0≤m≤K，0≤n≤K，s₁和s₂分别为在Subchannel-2和Subchannel-1中的传输信号。若用户设备处于非CoMP工作模式，即接收到的s₂信号来自用户设备的隶属小区基站，为用户设备的隶属小区基站URS天线端口与用户设备之间的信道，用户设备通过使用用户解调参考信号做信道估计获取；H_M×K为用户设备的隶属小区基站CRS天线端口与该用户设备所形成的信道；用户设备通过使用小区解调参考信号做信道估计获取；P_K×m为用户设备的隶属小区基站对应于CRS天线端口的预编码矩阵，用户设备通过读取下行控制信道获取。若用户设备处于CoMP工作模式，用户的传输层在Subchannel-1中传输，接收到的s₂信号来自多个基站，各基站采用相同的URS，同时，

为多个基站与用户设备之间的信道在用户设备处的叠加。设当前信道空间状态具有的秩为r，1≤r≤M。n表示噪声信号。与上述天线端口映射方式一相比，上述条件0≤m≤K，0≤n≤K相当于满足0≤m≤p，0≤n≤M-p，p＝K，M＝2K。

下面分别针对不同的应用场景，阐述本发明的具体应用。

SU-MIMO，非CoMP模式

根据传输层分配策略(1)，所有的传输层优先在Subchannel-1中传输，以最大程度地获取赋形增益：

$y={\hat{H}}_{M\&times;r}{s}_2+n,r\&le;K$

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;(r-K)}& {\hat{H}}_{M\&times;K}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,K<r\&le;M$

其中，高阶情况下重用CRS₀进行解调的传输层的层数为r-K。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝0

       r≤K；

f_URS＝r

或者

f_CRS＝K     

       K＜r≤M。

f_URS＝K

或者，根据传输层分配策略(2)，所有的传输层优先在Subchannel-2中传输，以减少URS的开销，提高频谱利用率：

y＝H_M×KP_K×rs₁+n    r≤K

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;K}& {\hat{H}}_{M\&times;(r-K)}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,K<r\&le;M$

此时，URS参考信号的开销较小。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝K

       r≤K；

f_URS＝0

或者

f_CRS＝K

          K＜r≤M。

f_URS＝r-K

SU-MIMO，CoMP模式

根据传输层分配策略(1)，所有的传输层优先在Subchannel-1中传输，以最大程度地获取赋形增益：

$y={\hat{H}}_{8\&times;r}{s}_2+n,r\&le;4$

其中，

是多个信道的叠加：

${\hat{H}}_{8\&times;r}=\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}^i{P}^i$

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝0  

         r≤K。

f_URS＝r

MU-MIMO，非CoMP模式

LTE用户设备的传输层可以在两个子信道Subchannel-1和Subchannel-2中传输，但不同时在这两个子信道中传输。LTE-A用户设备的传输层可以同时在两个子信道Subchannel-1和Subchannl e-2中传输。

根据传输层分配策略(3)，LTE-A用户设备的各传输层优先在Subchannel-1中传输，用户的预编码或者波束可以相互正交，以获取更优的性能为目的；若空分复用的用户中存在LTE用户，则LTE用户设备的各传输层优先在Subchannel-2中传输。具体的传输层的分配方案为：

(1)若空分复用的多用户中存在LTE用户，且LTE用户的总数为α，则将LTE用户的α个传输层在Subchannel-2中传输；

(2)LTE-A用户传输层优先在Subchannel-1中传输，若LTE-A用户的总的传输层数β满足β≤K，则分配结束；

(3)若β＞K，将仍未分配的传输层分配在Subchannel-2中。

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;\mathrm{\&alpha;}}& {\hat{H}}_{M\&times;\mathrm{\&beta;}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,\mathrm{\&alpha;}\&le;K,\mathrm{\&beta;}\&le;K$

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;(r-K)}& {\hat{H}}_{M\&times;K}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,\mathrm{\&beta;}>K,\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;}\&le;M$

式中，r＝α+β。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝K 

        r≤K；

f_URS＝β

或者

f_CRS＝K   

       K＜r≤M。

f_URS＝K

根据传输层分配策略(4)，多用户复用的各传输层优先在Subchannel-2中传输，以控制参考信号的开销为目的，同时兼顾兼容LTE用户的传输方式；具体的传输层的分配方案为：

(1)若空分复用的多用户中存在LTE用户，且LTE用户的总数为α，则将LTE用户的α个传输层在Subchannel-2中传输；

(2)LTE-A用户传输层优先在Subchannel-2中传输，若LTE-A用户的总的传输层数β满足β≤K-α，则分配结束；

(3)若β＞K-α且α≥1，将仍未分配的LTE-A用户的传输层分配在Subchannel-1中。

y＝H_M×KP_K×rs₁+n    r≤K

$y=\left(\begin{array}{cc}{H}_{M\&times;K}{P}_{K\&times;K}& {\hat{H}}_{M\&times;(r-K)}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right)+n,K<r\&le;M$

这里，r＝α+β，s₁和s₂是空间复用各用户分别在Subchannel-1和Subchannel-2中传输的各层的数据。

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝K

         r≤K；

f_URS＝0

或者

f_CRS＝K

         K＜r≤M。

f_URS＝r-K

MU-MIMO，CoMP模式

这里的CoMP模式意味着空间复用的所有用户中存在处于CoMP模式的用户，且处于CoMP模式的用户必为LTE-A用户。若空间复用的多用户的空间特征相互不正交，导致相互之间干扰比较大，此时，LTE-A用户可以采用较为先进的接收机技术，即通过获取干扰用户的相关参数以在接收机处理过程中抑制干扰，例如联合检测，串行干扰消除，并行干扰消除，球形译码(sphere decoding)等。

根据传输层分配策略(3)，多用户复用的各传输层只能在Subchannel-1中传输：

$y_u=\underset{i}{\overset{U}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\hat{H}}_{M\&times;r_i}^i{s}_2^i+n,r\&le;K,r=\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{r}_i$

其中，每个用户传输层的数目为r_i，U为参与空间复用的多用户的总数，用户i的信道

是来自多个基站的信道叠加，即：

${\hat{H}}_{M\&times;r_i}^i=\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}^i{P}^i.$

数据解调所需的CRS和URS的天线端口数f_CRS和f_URS分别为

f_CRS＝0 

       r≤K。

f_URS＝r

硬件实现

图5是示出了根据本发明实施例的基站(eNB)500的示意方框图。

如图5所示，根据本发明的基站500包括：秩获取单元510，用于获得信道空间状态的秩r；下行数据传输单元520，用于在信道空间状态的秩r不大于预定阈值时，仅使用CRS，或者仅使用经过预编码的URS，执行下行数据的传输，而在信道空间状态的秩r大于预定阈值时，联合使用CRS和经过预编码的URS，执行下行数据的传输。

此外，基站500还可以包括：控制信息传输单元530，用于在下行控制信道上传输针对用户设备的控制信息。根据本发明的一个方案，下行控制信道可以仅携带目标用户设备的控制信息，所述控制信息至少可以包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的任意一项。根据本发明的另一方案，下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息，所述控制信息至少可以包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的任意一项。

如果在信道空间状态的秩r不大于预定阈值时，下行数据传输单元520仅使用经过预编码的URS，执行下行数据的传输，而在信道空间状态的秩r大于预定阈值时，下行数据传输单元520联合使用CRS和经过预编码的URS，执行下行数据的传输，则基站500可以与其他一个或多个基站协同合作对用户设备执行下行数据的传输。根据本发明的一个方案，基站500可以与其他一个或多个基站协同以空分复用方式向目标用户设备传输多个数据流，每个数据流对应一个URS，所述目标用户设备的多个URS相互正交。根据本发明的另一方案，基站500可以与其他一个或多个基站协同向多个用户设备传输数据流，各用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的URS相互正交。

图6是示出了根据本发明实施例的用户设备(UE)600的示意方框图。

如图6所示，根据本发明的用户设备600包括：秩获取单元610，用于获得信道空间状态的秩r；下行数据接收单元615，用于从基站接收下行数据；信道估计和数据解调单元620，用于在信道空间状态的秩r不大于预定阈值时，仅使用CRS进行信道估计和数据解调，或者仅使用URS进行信道估计和数据解调，而在信道空间状态的秩r大于预定阈值时，联合使用CRS和URS进行信道估计和数据解调。

此外，用户设备600还可以包括：控制信息接收单元630，用于在下行控制信道上接收针对用户设备的控制信息。根据本发明的一个方案，下行控制信道仅携带用户设备600的控制信息，所述控制信息至少可以包括用户设备600的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的任意一项。根据本发明的另一方案，下行控制信道携带包含用户设备600在内的多个用户设备的控制信息，所述控制信息至少可以包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、URS参数中的任意一项。

如果用于在信道空间状态的秩r不大于预定阈值时，信道估计和数据解调单元620仅使用URS进行信道估计和数据解调，而在信道空间状态的秩r大于预定阈值时，信道估计和数据解调单元620联合使用CRS和URS进行信道估计和数据解调，下行数据接收单元615可以接收多个基站协同合作传输的下行数据，以及信道估计和数据解调单元620使用URS进行信道估计和数据解调。根据本发明的一个方案，下行数据接收单元615接收多个基站协同以空分复用方式传输的多个数据流，每个数据流对应一个URS，所述多个URS相互正交。根据本发明的另一方案，下行数据接收单元615接收多个基站协同向用户设备600和其他一个或多个用户设备传输的数据流，用户设备600和所述其他一个或多个用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的URS相互正交。在这种情况下，用户设备600与所述其他一个或多个用户设备可以属于同一小区，或者属于不同的小区；此外，用户设备600还可以包括：干扰信号抑制单元640，用于在用户设备600受到邻小区信号干扰时，根据用户设备600的服务基站所通知的邻小区干扰信号的相关信息，采用相应的接收机算法，抑制干扰信号。所述接收机算法至少可以包括以下接收机算法中的任意一种：联合检测，串行干扰消除、并行干扰消除和球形译码。

尽管以上描述涉及多个单元，但是通过将一个单元划分为多个单元或将多个单元组合为一个单元，只要其仍能执行相应的功能，也可以实现本发明。

此外，应当注意的是，在以上的描述中，仅以示例的方式，示出了本发明的技术方案，但并不意味着本发明局限于上述步骤和单元结构。在可能的情形下，可以根据需要对步骤和单元结构进行调整和取舍。因此，某些步骤和单元并非实施本发明的总体发明思想所必需的元素，本发明所必需的技术特征仅受限于能够实现本发明的总体发明思想的最低要求，而不受以上具体实例的限制。

以上实施例只是用于示例目的，并不倾向于限制本发明。本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以存在对该实施例的各种修改和代替，并且这些修改和代替落在所附权利要求所限定的范围中。

Claims (44)

1.一种下行数据传输方法，包括：

在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，基站仅使用小区参考信号，执行下行数据的传输，用户设备仅使用小区参考信号进行信道估计和数据解调；或者，基站仅使用经过预编码的用户参考信号，执行下行数据的传输，用户设备仅使用用户参考信号进行信道估计和数据解调；以及

在信道空间状态的秩大于预定阈值时，基站联合使用小区参考信号和经过预编码的用户参考信号，执行下行数据的传输，用户设备联合使用小区参考信号和用户参考信号进行信道估计和数据解调。

2.根据权利要求1所述的下行数据传输方法，其特征在于：

下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息。

3.根据权利要求1所述的下行数据传输方法，其特征在于：

下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息。

4.根据权利要求2所述的下行数据传输方法，其特征在于：

所述控制信息包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

5.根据权利要求3所述的下行数据传输方法，其特征在于：

所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

6.根据权利要求1～5之一所述的下行数据传输方法，其特征在于：

多个基站协同合作对用户设备执行下行数据的传输，用户设备使用用户参考信号进行信道估计和数据解调。

7.根据权利要求1～5之一所述的下行数据传输方法，其特征在于：

多个基站协同以空分复用方式向目标用户设备传输多个数据流，每个数据流对应一个用户参考信号，所述目标用户设备的多个用户参考信号相互正交。

8.根据权利要求1～5之一所述的下行数据传输方法，其特征在于：

多个基站协同向多个用户设备传输数据流，各用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的用户参考信号相互正交。

9.根据权利要求8所述的下行数据传输方法，其特征在于：

参与空分复用的各用户设备属于同一小区或者属于不同的小区。

10.根据权利要求8所述的下行数据传输方法，其特征在于：

在用户设备受到邻小区信号干扰时，各小区内被配置为使用相同资源的各用户设备根据各自服务基站所通知的邻小区干扰信号的相关信息，采用相应的接收机算法，抑制干扰信号。

11.根据权利要求10所述的下行数据传输方法，其特征在于：

所述接收机算法包括以下接收机算法中的至少一种：联合检测，串行干扰消除、并行干扰消除和球形译码。

12.一种基站，包括：

秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；

下行数据传输单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用小区参考信号，执行下行数据的传输，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用小区参考信号和经过预编码的用户参考信号，执行下行数据的传输。

13.根据权利要求12所述的基站，还包括：

控制信息传输单元，用于在下行控制信道上传输针对用户设备的控制信息。

14.根据权利要求13所述的基站，其特征在于：

下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息。

15.根据权利要求13所述的基站，其特征在于：

下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息。

16.根据权利要求14所述的基站，其特征在于：

所述控制信息包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

17.根据权利要求15所述的基站，其特征在于：

所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

18.一种用户设备，包括：

秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；

下行数据接收单元，用于从基站接收下行数据；

信道估计和数据解调单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用小区参考信号进行信道估计和数据解调，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用小区参考信号和用户参考信号进行信道估计和数据解调。

19.根据权利要求18所述的用户设备，还包括：

控制信息接收单元，用于在下行控制信道上接收针对用户设备的控制信息。

20.根据权利要求19所述的用户设备，其特征在于：

下行控制信道仅携带所述用户设备的控制信息。

21.根据权利要求19所述的用户设备，其特征在于：

下行控制信道携带包含所述用户设备在内的多个用户设备的控制信息。

22.根据权利要求20所述的用户设备，其特征在于：

所述控制信息包括所述用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

23.根据权利要求21所述的用户设备，其特征在于：

所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

24.一种基站，包括：

秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；

下行数据传输单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用经过预编码的用户参考信号，执行下行数据的传输，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用小区参考信号和经过预编码的用户参考信号，执行下行数据的传输。

25.根据权利要求24所述的基站，还包括：

控制信息传输单元，用于在下行控制信道上传输针对用户设备的控制信息。

26.根据权利要求25所述的基站，其特征在于：

下行控制信道仅携带目标用户设备的控制信息。

27.根据权利要求25所述的基站，其特征在于：

下行控制信道携带包含目标用户设备在内的多个用户设备的控制信息。

28.根据权利要求26所述的基站，其特征在于：

所述控制信息包括所述目标用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

29.根据权利要求27所述的基站，其特征在于：

所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

30.根据权利要求24～29之一所述的基站，其特征在于：

所述基站与其他一个或多个基站协同合作对用户设备执行下行数据的传输。

31.根据权利要求24～29之一所述的基站，其特征在于：

所述基站与其他一个或多个基站协同以空分复用方式向目标用户设备传输多个数据流，每个数据流对应一个用户参考信号，所述目标用户设备的多个用户参考信号相互正交。

32.根据权利要求24～29之一所述的基站，其特征在于：

所述基站与其他一个或多个基站协同向多个用户设备传输数据流，各用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的用户参考信号相互正交。

33.一种用户设备，包括：

秩获取单元，用于获得信道空间状态的秩；

下行数据接收单元，用于从基站接收下行数据；

信道估计和数据解调单元，用于在信道空间状态的秩不大于预定阈值时，仅使用用户参考信号进行信道估计和数据解调，而在信道空间状态的秩大于预定阈值时，联合使用小区参考信号和用户参考信号进行信道估计和数据解调。

34.根据权利要求33所述的用户设备，还包括：

控制信息接收单元，用于在下行控制信道上接收针对用户设备的控制信息。

35.根据权利要求34所述的用户设备，其特征在于：

下行控制信道仅携带所述用户设备的控制信息。

36.根据权利要求34所述的下行数据传输方法，其特征在于：

下行控制信道携带包含所述用户设备在内的多个用户设备的控制信息。

37.根据权利要求35所述的用户设备，其特征在于：

所述控制信息包括所述用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

38.根据权利要求36所述的用户设备，其特征在于：

所述控制信息包括所述多个用户设备的预编码参数、传输层的数目、用户参考信号参数中的至少一项。

39.根据权利要求33～38之一所述的用户设备，其特征在于：

下行数据接收单元接收多个基站协同合作传输的下行数据，以及

信道估计和数据解调单元使用用户参考信号进行信道估计和数据解调。

40.根据权利要求33～38之一所述的用户设备，其特征在于：

下行数据接收单元接收多个基站协同以空分复用方式传输的多个数据流，每个数据流对应一个用户参考信号，所述多个用户参考信号相互正交。

41.根据权利要求33～38之一所述的用户设备，其特征在于：

下行数据接收单元接收多个基站协同向所述用户设备和其他一个或多个用户设备传输的数据流，所述用户设备和所述其他一个或多个用户设备以空分复用的复用方式使用相同的物理信道资源，与各用户设备分别对应的用户参考信号相互正交。

42.根据权利要求41所述的用户设备，其特征在于：

所述用户设备与所述其他一个或多个用户设备属于同一小区或者属于不同的小区。

43.根据权利要求41所述的用户设备，还包括：

干扰信号抑制单元，用于在所述用户设备受到邻小区信号干扰时，根据所述用户设备的服务基站所通知的邻小区干扰信号的相关信息，采用相应的接收机算法，抑制干扰信号。

44.根据权利要求43所述的用户设备，其特征在于：

所述接收机算法包括以下接收机算法中的至少一种：联合检测，串行干扰消除、并行干扰消除和球形译码。

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