CN101860420A - 一种信道信息获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信道信息获取方法及系统，终端向基站发送第一预编码矩阵指示符以及第二预编码矩阵指示符；第一预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的PMI1并且对应于第一码本中的码字W1，第二预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的PMI2并且对应于第二码本中的W2或者是X个分别对应于单独子带的PMI2_i并且对应于第二码本中的码字W2_i，基站根据第一码本和第二码本获得对应的码字，根据预设的函数F(W1，W2)计算出全带宽S个子带整体的信道信息或根据F(W1，W2_i)计算出S个子带中各相应子带的信道信息。本发明可有效的支持8发射天线码本反馈的情况，提高系统性能。

Description

一种信道信息获取方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种信道信息获取方法及系统。

背景技术

无线通信系统中，发送端和接收端采取空间复用的方式使用多根天线来获取更高的速率。相对于一般的空间复用方法，一种增强的技术是接收端反馈给发送端信道信息，发送端根据获得的信道信息使用发射预编码技术，可以极大地提高传输性能。在单用户多输入多输出(Single User Multi-input Multi-output，简称SU-MIMO)技术，直接使用信道特征矢量信息进行预编码；在多用户多输入多输出(Multi User Multi-input Multi-output，简称MU-MIMO)中，需要比较准确的信道信息。

在第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统中，信道信息的反馈主要是利用较简单的单一码本的反馈方法，而MIMO的发射预编码技术的性能更依赖于其中码本反馈的准确度。

这里将基于码本的信道信息量化反馈的基本原理简要阐述如下：

假设有限反馈信道容量为B bps/Hz，那么可用的码字的个数为N＝2^B个。信道矩阵的特征矢量空间经过量化构成码本空间

发射端与接收端共同保存或实时产生此码本

(发射端和收收端相同)。对需要反馈信道状态信息(CSI)的信道H，接收端根据一定准则从码本空间

中选择一个与信道实现H最匹配的码字

，并将该码字

的序号i(码字序号)反馈回发射端。这里，码字序号称为码本中的预编码矩阵指示符(Precoding Matrix Indicator，简称为PMI)。发射端根据此序号i找到相应的预编码码字

，从而也获得相应的信道信息，

表示了信道的特征矢量信息。

一般来说码本空间

可以进一步地被划分为多个秩(Rank)对应的码本，每个Rank下会对应多个码字来量化该Rank下信道特征矢量构成的预编码矩阵。由于信道的Rank和非零特征矢量个数是相等的，因此，一般来说Rank为N时码字都会有N列。所以，码本空间可按Rank的不同分为多个子码本，如表1所示。

表1、码本按Rank分为多个子码本示意表

其中，在Rank＞1时需要存储的码字都为矩阵形式，其中LTE协议中的码本就是采用的这种码本量化的反馈方法，LTE下行4发射天线码本如表2所示下，实际上LTE中预编码码本和信道信息量化码本含义是一样的。在下文中，为了统一起见，矢量也可以看成一个维度为1的矩阵。

表2、LTE下行4发射天线码本示意表

其中

I为单位阵，

表示矩阵W_k的第j列矢量。

表示矩阵W_k的第j₁，j₂，...，j_n列构成的矩阵，

表示u_n的共轭转置矩阵；其中，n表示序号，取值为0～15。

在LTE的标准中，信道信息的最小反馈单位是子带(Subband)，信道信息可以是对应一个子带、多个子带、或者是全部子带的。一个子带由若干个资源块(Resource Block，简称RB)组成，每个RB由多个资源要素(Resource Element，简称RE)组成。RE为LTE中时频资源的最小单位，高级长期演进(LTE-Advanced，简称LTE-A)系统中沿用了LTE的资源表示方法。较少的几个子带可以称为多子带(Multi-Subband)，较多个子带可以称为宽子带(Wideband)。

下面介绍一些LTE中与信道信息反馈的内容，重点需关注的内容是预编码矩阵指示符PMI信息。

信道状态信息反馈包括：信道质量指示信息(Channel quality indication，简称为CQI)、秩指示符(Rank Indicator，简称为RI)和预编码矩阵指示符(Precoding Matrix Indicator，简称为PMI)。

其中，CQI为衡量下行信道质量好坏的一个指标。在36-213协议中CQI用0～15的整数值来表示，分别代表了不同的CQI等级，不同CQI对应着各自的调制方式和编码码率(MCS)。

RI用于描述空间独立信道的个数，对应信道响应矩阵的秩。在开环空间复用和闭环空间复用模式下，需要UE反馈RI信息，其他模式下不需要反馈RI信息。信道矩阵的秩和层数对应。

PMI信息是描述信道的特征矢量信息的，UE上报给基站可以使得基站更好的进行预编码。使用码本反馈的形式。

随着通信技术的发展，高级长期演进(LTE-Advanced)系统中对谱效率有了更高的需求，因此天线也增加到了8根，对此需要设计8发射天线码本反馈进行信道信息的量化反馈。8天线时，一种应用形式是使用双极化天线(其他应用形式也有其他的发射天线配置)，因此需要设计适合双极化信道的码本和适合单极化信道的码本。

现有技术中有一种思想为改变传统的构造一个8天线码本进行子带PMI信道信息的反馈，取而代之的是UE反馈一个长期的信道信息PMI1，基站从一个码本C1中找到对应的码字WPMI1，UE还反馈一个PMI2，基站从另外一个码本C2中找到对应的码字WPMI2，并利用函数关系结合WPMI1和WPMI2，共同构成一个8天线的矩阵表征信道信息。

PMI1可以配置为长期的反馈或宽子带(Wideband)的共用的反馈，表征宽带和/或长期不会发生较大变化的精度较低的信道信息，PMI2配置为短期或单个子带的反馈，增强信道信息精度。这样可以有效的在信道相关性较强的低Rank情况下节约开销。

一种现有的C1设计为使用16个8维离散傅里叶变换(DFT)矢量码字，DFT矢量码字的模型可以表示为：

α∈(0，2π)通过选择均匀分布的16个α，可以得到16个均匀分布的16个8维DFT码字。

这种技术的缺点在于16个DFT码字是根据单极化天线的相关信道情况(如图1所示)时相邻天线间总是相差一个相位值来建立模型设计的，虽然非常适合单极化信道，但并不适合双极化天线配置的情况。另外16个DFT码字中的元素不满足8位相移键控(Phase Shift Keying，简称PSK)特性。

另外不够统一的C1设计，对于C2，也就只能针对单极化天线设计增强码本，为实际应用带来很大的局限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种信道信息获取方法及系统，有效的支持8发射天线码本反馈的实施情况，提高系统性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信道信息获取方法，包括：终端向基站发送第一预编码矩阵指示符以及第二预编码矩阵指示符；所述第一预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI1并且对应于第一码本中的码字W1，第二预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI2并且对应于第二码本中的W2，或者第二预编码矩阵指示符是X个分别对应于单独子带的编码矩阵指示符PMI2_i并且对应于第二码本中的码字W2_i，其中X为大于0小于或等于S的整数，i为大于0小于或等于X的整数；所述基站收到所述第一预编码矩阵指示符和所述第二预编码矩阵指示符后，根据第一码本获得所述第一预编码矩阵指示符对应的码字W1，根据第二码本获得所述第二预编码矩阵指示符对应的码字W2或W2_i，根据预设的函数F(W1，W2)计算出全带宽S个子带整体的信道信息或根据F(W1，W2_i)计算出S个子带中各相应子带的信道信息。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述第一码本如下表所示：

其中，T表示矩阵的转置操作，所述K为一非零实数或复数。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述第一码本如下表所示：

其中，

所述K为一非零实数或复数。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述第一码本同时符合单极化信道和双极化信道的特征矢量模型。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

将对第一码本中所有码字进行相同的行行交换后得到的码本作为第一码本使用。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述第二码本是适合双极化信道或单极化信道的增强扩展码本。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述函数F(A，B)的值为第二参数矩阵B乘以第一参数矩阵A的值。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种信道信息获取系统，包括终端和基站，所述终端，用于向基站发送第一预编码矩阵指示符以及第二预编码矩阵指示符；所述第一预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI1并且对应于第一码本中的码字W1，第二预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI2并且对应于第二码本中的W2，或者第二预编码矩阵指示符是X个分别对应于单独子带的编码矩阵指示符PMI2_i并且对应于第二码本中的码字W2_i，其中X为大于0小于或等于S的整数，i为大于0小于或等于X的整数；所述基站，用于收到所述第一预编码矩阵指示符和所述第二预编码矩阵指示符后，根据第一码本获得所述第一预编码矩阵指示符对应的码字W1，根据第二码本获得所述第二预编码矩阵指示符对应的码字W2或W2_i，根据预设的函数F(W1，W2)计算出全带宽S个子带整体的信道信息或根据F(W1，W2_i)计算出S个子带中各相应子带的信道信息。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：

所述第一码本如下表所示：

其中，T表示矩阵的转置操作，所述K为一非零实数或复数。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：

所述第一码本如下表所示：

其中，所述K为一非零实数或复数。

本发明中信道获取方法使用了既适合双极化信道又适合单极化信道的多码本联合反馈方式，使用了适合单极化信道又适合双极化信道的第一码本，有效的支持8发射天线码本反馈的实施情况，提高系统性能，并兼容各种第二码本的增强方法。

附图说明

图1是单极化天线下对应的16个码字与最理想的16个DFT码字形成的波束的性能比较示意图；

图2是实施例中信道信息获取方法的示意图。

具体实施方式

如图2所示，信道信息获取方法包括：终端向基站发送第一预编码矩阵指示符以及第二预编码矩阵指示符；所述第一预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI1并且对应于第一码本中的码字W1，第二预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI2并且对应于第二码本中的W2，或者第二预编码矩阵指示符是X个分别对应于单独子带的编码矩阵指示符PMI2_i并且对应于第二码本中的码字W2_i，其中X为大于0小于或等于S的整数，i为大于0小于或等于X的整数；基站收到所述第一预编码矩阵指示符和所述第二预编码矩阵指示符后，根据第一码本获得所述第一预编码矩阵指示符对应的码字W1，根据第二码本获得所述第二预编码矩阵指示符对应的码字W2或W2_i，根据预设的函数F(W1，W2)计算出全带宽S个子带整体的信道信息或根据F(W1，W2_i)计算出S个子带中各相应子带的信道信息。

第一码本可以如表3所示进行设置。

表3

其中，T表示矩阵的转置操作，所述K为一非零实数或复数。

第一码本还可以如表4所示进行设置。

表4

其中，

K为一非零实数或复数。

使用K取不同实数值对应的第一码本时，不影响本发明的效果，例如K取值为

本发明中第一码本中16个码字如图1所示不仅仅在单极化天线下有逼近16个离散傅里叶变换(DFT)码字的性能，在需要量化的信道信息的特征矢量空间，二者的覆盖是非常接近的，符合单极化信道的特征矢量模型。并且，本发明中第一码本符合双极化信道的特征矢量模型：[v q×v]^T，q＝e^jφ，φ为一个相位值。另外，本发明所述的方法满足8PSK特性的，能够有效的降低复杂度。所谓8PSK特性是指码本中所有码字都是由以下8PSK字母集中元素构成的，所述的8PSK字母集为

这样设计码本可以减少在码字搜索时的复杂度。

将对第一码本中所有码字进行相同的行行交换后得到的码本作为第一码本使用。第一码本中所有码字共同进行相同规则的行交换都是本发明的等效变换，因为行码字的交换只需要对应天线编号的交换即可，均可达到本发明的效果。

本发明中第二码本是适合双极化信道或单极化信道的增强扩展码本。

本发明中信道信息获取系统中终端和基站的功能与上述方法中一致，此处不再重复描述。

实施例一：

对于S个子带，UE反馈1个针对S个子带的PMI1，和至少1个针对某个子带的PMI2，最多可以是针对S个子带的S个PMI2。以反馈1个PMI2为例，UE根据表3所示的第一码本确定需反馈的PMI1指示的索引为3，根据第二码本反馈一PMI2。第二码本为一个3bit的单极化DFT增强码本和双极化相位旋转增强码本的结合码本其包含的8个码字为：

表5

基站根据收到的PMI1从第一码本中找到对应的码字W1为[1 -j -1 j 1 -j -1 j]^T，根据收到的PMI2从第二码本中找到对应的码字W2为：

$\left[\begin{array}{cccccccc}1& & & & & & & \\ & 1& & & & & & \\ & & 1& & & & & \\ & & & 1& & & & \\ & & & & -j& & & \\ & & & & & -j& & \\ & & & & & & -j& \\ & & & & & & & -j\end{array}\right]$

基站进一步的根据函数F(W1，W2)得到信道信息：

$F(W1,W2)=$

$W2*W1=\left[\begin{array}{cccccccc}1& & & & & & & \\ & 1& & & & & & \\ & & 1& & & & & \\ & & & 1& & & & \\ & & & & -j& & & \\ & & & & & -j& & \\ & & & & & & -j& \\ & & & & & & & -j\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cccccccc}1& -j& -1& j& 1& -j& -1& j\end{array}\right]}^T$

$={\left[\begin{array}{cccccccc}1& -j& -1& j& -j& -1& j& 1\end{array}\right]}^T$

实施例二：

对于S个子带，UE1反馈1个针对S个子带的PMI1，和至少1个针对某个子带的PMI2，最多可以是针对S个子带的S个PMI2。以反馈S个PMI2为例，UE根据表4所示的第一码本确定需反馈的PMI1指示的索引为4，根据表5所示的第二码本反馈S个PMI2即PMI2-1，PMI2-2......PMI2-S。基站根据收到的PMI1从第一码本中找到对应的码字W1为

根据收到的S个PMI2从第二码本中找到对应的码字W2-1，W2-2......W2-S，根据F(W1，W2-i)＝W1×W2-I，i＝1，2......S，得到S个子带的信道信息。

实施例三：

对于S个子带，UE反馈1个针对S个子带的PMI1和1个针对S个子带的PMI2，PMI1在第一码中对应码字W1，PMI2在第二码中对应码字W2，基站根据F(W1，W2)＝W1×W2，得到S个子带的信道信息。

第二码本的设置除了上述表5所示之外，还可以采用其它既适合双极化信道又适合单极化信道的码本的设置形式。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.一种信道信息获取方法，其特征在于，

终端向基站发送第一预编码矩阵指示符以及第二预编码矩阵指示符；所述第一预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI1并且对应于第一码本中的码字W1，第二预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI2并且对应于第二码本中的W2，或者第二预编码矩阵指示符是X个分别对应于单独子带的编码矩阵指示符PMI2_i并且对应于第二码本中的码字W2_i，其中X为大于0小于或等于S的整数，i为大于0小于或等于X的整数；

所述基站收到所述第一预编码矩阵指示符和所述第二预编码矩阵指示符后，根据第一码本获得所述第一预编码矩阵指示符对应的码字W1，根据第二码本获得所述第二预编码矩阵指示符对应的码字W2或W2_i，根据预设的函数F(W1，W2)计算出全带宽S个子带整体的信道信息或根据F(W1，W2_i)计算出S个子带中各相应子带的信道信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一码本如下表所示：

其中，T表示矩阵的转置操作，所述K为一非零实数或复数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一码本如下表所示：

其中，

所述K为一非零实数或复数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一码本同时符合单极化信道和双极化信道的特征矢量模型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

将对第一码本中所有码字进行相同的行行交换后得到的码本作为第一码本使用。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第二码本是适合双极化信道或单极化信道的增强扩展码本。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述函数F(A，B)的值为第二参数矩阵B乘以第一参数矩阵A的值。

8.一种信道信息获取系统，包括终端和基站，其特征在于，

所述终端，用于向基站发送第一预编码矩阵指示符以及第二预编码矩阵指示符；所述第一预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI1并且对应于第一码本中的码字W1，第二预编码矩阵指示符是对应于全带宽S个子带整体的预编码矩阵指示符PMI2并且对应于第二码本中的W2，或者第二预编码矩阵指示符是X个分别对应于单独子带的编码矩阵指示符PMI2_i并且对应于第二码本中的码字W2_i，其中X为大于0小于或等于S的整数，i为大于0小于或等于X的整数；

所述基站，用于收到所述第一预编码矩阵指示符和所述第二预编码矩阵指示符后，根据第一码本获得所述第一预编码矩阵指示符对应的码字W1，根据第二码本获得所述第二预编码矩阵指示符对应的码字W2或W2_i，根据预设的函数F(W1，W2)计算出全带宽S个子带整体的信道信息或根据F(W1，W2_i)计算出S个子带中各相应子带的信道信息。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述第一码本如下表所示：

其中，T表示矩阵的转置操作，所述K为一非零实数或复数。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述第一码本如下表所示：

其中，

所述K为一非零实数或复数。

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