CN101931440B - 信道状态信息获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信道状态信息获取方法及装置，包括：获取时频点上的第一信道矩阵；根据第一信道矩阵计算设定反馈粒度下的时频域上的第二信道矩阵；根据第一信道矩阵和第二信道矩阵获取第一信道状态矩阵。还包括：获取基础码本；将组成基础码本的向量进行归一化处理；将归一化后的向量重新组合形成新向量；获取多天线码本的PMI，将PMI作为待反馈的信道状态信息。本发明提供的信道状态信息获取方法及装置，根据信道特性可以设置较大的反馈粒度以减小信道状态信息的反馈量或者通过基础码本生成多天线码本，将多天线码本的PMI作为下行联合信道的反馈量，实现在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息反馈开销。

Description

信道状态信息获取方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，特别是涉及一种信道状态信息获取方法及装置。

背景技术

多用户多入多出(Multiple-User Multiple-Input Multiple-Output，简称：MU-MIMO)技术将拥有多天线功能的接入点(Access Point，简称：AP)在相同的时频资源上为多个用户设备(User Equipment，简称：UE)服务，同时UE也具有多天线功能。对于MU-MIMO系统，准确的下行信道状态信息的反馈变得更加重要，为了提供准确的信道状态信息往往需要更高的反馈开销。

在传统的单点接入传输系统中，AP向UE发射下行参考信号，UE接收该参考信号后，通过计算得到该UE与AP(单点)之间的信道状态信息，将计算到的信道状态信息反馈给AP，完成下行信道的测量过程。在多点传输系统中，多个AP向UE发射下行参考信号，UE接收多个AP的参考信号后，通过计算得到该UE与多个AP之间的信道状态信息，将计算得到的多个信道状态信息分别反馈给多个AP，完成下行信道的测量过程。与单点接入传输系统相比，多点通信系统中的UE的反馈量从该UE与一个AP之间的信道状态信息扩展到了与多个AP之间的信道状态信息。

假设AP为基站(eNodeB)，该基站发送的天线个数为N_T，UE接收的天线个数为N_R，其中，N_R≤N_T。现有的反馈信道状态信息有以下几种方式：(1)若以下行信道矩阵H_i，k表示待反馈的信道状态信息，则下行信道矩阵H_i，k为N_R行N_T列的复数矩阵，下行信道矩阵H_i，k中的每个矩阵元素包含实部和虚部两个实数，则UE共需要向基站反馈2N_RN_T个实数；(2)若以下行信道矩阵H_i，k的特征元素表示待反馈的信道状态信息，则下行信道矩阵H_i，k有N_R个特征向量，每个特征向量包含N_T个复数，即2N_T个实数；下行信道矩阵H_i，k有N_R个特征值，每个特征值为一个实数，则UE共需要向基站反馈2N_RN_T+N_R个实数；(3)若以H_i，k的协方差矩阵 $R_{i,k}=H_{i,k}^H{H}_{i,k}$ 表示待反馈的信道状态信息，则协方差矩阵R_i，k为N_T行N_T列的复数矩阵，并且协方差矩阵R_i，k是一个共轭对称矩阵，由于该共轭对称矩阵中的N_T个对角线的矩阵元素为实数，非对角线上的矩阵元素满足共轭对称特性，因此UE只需要向基站反馈对角线上的N_T个实数和非对角线上的(N_TN_T-N_T)/2个复数，共N_TN_T个实数；(4)若以协方差矩阵R_i，k的特征元素表示待反馈的信道状态信息，由于协方差矩阵R_i，k的特征元素和下行信道矩阵H_i，k的特征元素的个数相同，因此反馈量也相同，为2N_RN_T+N_R个实数。

发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下缺陷：由于UE向AP直接反馈下行信道矩阵、或下行信道矩阵的特征元素、或下行信道矩阵的协方差矩阵、或协方差矩阵的特征元素，导致待反馈的下行信道状态信息的反馈开销非常大。

发明内容

本发明实施例提供一种信道状态信息获取方法及装置，在保证信道状态信息的反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

本发明实施例还提出了一种信道状态信息获取方法，包括：

获取时频点上的第一信道矩阵；

根据所述第一信道矩阵计算设定反馈粒度下的时频域上的第二信道矩阵；

根据所述第一信道矩阵和第二信道矩阵获取第一信道状态矩阵。

本发明实施例还提供了一种信道状态信息获取方法，包括：

获取基础码本；

将组成所述基础码本的向量进行归一化处理；

将所述归一化后的向量重新组合形成新向量，所述新向量组合形成多天线码本；

获取所述多天线码本的预编码矩阵指示符，将所述预编码矩阵指示符作为待反馈的信道状态信息。

本发明实施例还提出了一种信道状态信息获取装置，包括：

第一获取模块，用于获取时频点上的第一信道矩阵；

计算模块，用于根据所述第一信道矩阵计算设定反馈粒度下的时频域上的第二信道矩阵；

第二获取模块，用于根据所述第一信道矩阵和第二信道矩阵获取第一信道状态矩阵。

本发明实施例还提供了一种信道状态信息获取装置，包括：

第一获取模块，用于获取基础码本；

归一化处理模块，用于将组成所述基础码本的向量进行归一化处理；

组合模块，用于将所述归一化后的向量重新组合形成新向量，所述新向量组合形成多天线码本；

第二获取模块，用于获取所述多天线码本的预编码矩阵指示符，将所述预编码矩阵指示符作为待反馈的信道状态信息。

上述信道状态信息获取方法及装置，根据信道特性可以设置较大的反馈粒度以减小信道状态信息的反馈量或者根据实际情况需要通过基础码本生成与基础码本的维数不相同的多天线码本，将多天线码本的预编码矩阵指示符作为下行联合信道的预编码矩阵的反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息反馈开销。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所适用的协同多点收发系统的结构示意图；

图2为本发明信道状态信息获取方法一个实施例的流程示意图；

图3为本发明信道状态信息获取方法另一个实施例的流程示意图；

图4为图3所示实施例第一信道状态矩阵U_i，k的矩阵元素频域变化的示意图；

图5为本发明信道状态信息获取方法又一个实施例的流程示意图；

图6为本发明信道状态信息获取方法再一个实施例的流程示意图；

图7为本发明信道状态信息获取方法还一个实施例的流程示意图；

图8为本发明信道状态信息获取装置一个实施例的结构示意图；

图9为本发明信道状态信息获取装置另一个实施例的结构示意图；

图10为本发明信道状态信息获取装置又一个实施例的结构示意图；

图11为本发明信道状态信息获取装置再一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在协同多点收发(Coordinated Multiple Point transmission and reception，简称：CoMP)系统中，地理位置上互相分离的多个AP同时为一个或多个UE提供数据传输服务。在进行协同多点发射信号或者接收信号之前，首先需要对UE的AP、集(set)的选择和传输使用的时频资源进行调度，具体地，AP将UE和候选AP、集之间的信道状态信息作为输入量、或者参考量，完成AP、集的选择和传输使用的时频资源的调度。图1为本发明实施例所适用的协同多点收发系统的结构示意图，如图1所示，在该CoMP系统中，包括小区(cell)1、小区2、小区3、小区4、小区5，以及UE。其中，小区1，小区2和小区3是UE的报告小区集合(reporting set)，小区4和小区5为该UE的干扰小区，小区1与UE之间的信道矩阵H₁、小区2与UE之间的信道矩阵H₂、小区3与UE之间的信道矩阵H₃形成多小区的联合信道状态信息H_comp＝[H₁ H₂ H₃]。UE需要反馈报告小区集合中的小区和UE之间的下行信道状态信息，该信道状态信息用下行信道矩阵H_i，k表示，其中，i表示小区编号，k表示频域标识或者时域标识，具体可以为时域中的帧序号或者频域中的载波序号。

图2为本发明信道状态信息获取方法一个实施例的流程示意图，如图2所示，本实施例包括以下步骤：

步骤201、获取时频点上的第一信道矩阵；

步骤202、根据第一信道矩阵计算设定反馈粒度下的时频域上的第二信道矩阵；

步骤203、根据第一信道矩阵和第二信道矩阵获取待反馈的第一信道状态矩阵。

本发明实施例提供的信道状态信息获取方法，根据信道特性可以通过设置较大的反馈粒度以减小信道状态信息的反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息反馈开销。

图3为本发明信道状态信息获取方法另一个实施例的流程示意图，如图3所示，本实施例包括以下步骤：

步骤301、获取时频点上的第一信道矩阵；

步骤302、获取第一信道矩阵的第一共轭转置矩阵；

步骤303、根据第一信道矩阵和第一共轭转置矩阵获取设定反馈粒度下的第二信道矩阵。

步骤304、根据第一信道矩阵和第二信道矩阵获取的第一信道状态矩阵。

上述步骤301中，设UE获取待反馈的时频点上的信道矩阵为第一信道矩阵H_i，k，其中i为小区标识，k为频域标识或时域标识，具体可以为时域中的帧序号或者频域中的载波序号。

上述步骤302中，根据第一信道矩阵H_i，k获取第一信道矩阵H_i，k的共轭转置矩阵，本实施例为了方便称为第一共轭转置矩阵H_i，k ^H。

上述步骤303中，根据第一信道矩阵H_i，k计算待反馈的时频域上的第二信道矩阵R_i。具体地，第二信道矩阵 $R_i=\frac{1}{M}\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,k}^H{H}_{i,k},$ 其中，M为频域和时域的反馈粒度，可根据信道特性设置较大的反馈粒度M以减小反馈开销。也可以将如下矩阵作为第二信道矩阵R_i：间隔为反馈粒度M的时频点上的信道协方差矩阵、或者间隔为反馈粒度M的时频点上的第一信道矩阵H_i，k和第一共轭转置矩阵H_i，k ^H的加权平均值所形成的矩阵。

UE每隔反馈粒度M个时频点获取一次第二信道矩阵R_i或第二信道矩阵R_i的特征元素∑_Ri ²和特征元素V_Ri，特征元素∑_Ri ²和特征元素V_Ri满足 $R_i=V_{\mathrm{Ri}}\·{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{Ri}}^2\·V_{\mathrm{Ri}}^H,$ 其中，特征元素∑_Ri ²为第二信道矩阵R_i的特征值，是一N_T行N_T列的对角矩阵，特征元素∑_Ri ²对角线上的矩阵元素按照模的大小满足一定顺序的排列，具体地，特征元素∑_Ri ²对角线上的矩阵元素可以按照从大到小的顺序排列；特征元素V_Ri为一N_T行N_T列的酉矩阵，特征元素V_Ri的第p列为特征元素∑_Ri ²的对角线上的第p个元素对应的特征向量。

上述步骤304中，UE根据第二信道矩阵R_i的前N_i，L个特征值和N_i，L个特征值相应的特征向量，以及反馈时频点上的第一信道矩阵H_i，k计算待反馈的第一信道状态矩阵U_i，k＝f(H_i，k，R_i)，其中N_i，L≤N_T。

具体地，第一信道状态矩阵

其中，v_Ri，L表示特征元素V_Ri的第L列向量，σ_Ri，L ²表示特征元素∑_Ri ²对角线上的第L个矩阵元素，第一信道状态矩阵U_i，k为N_R行N_i，L列的复数矩阵。则UE向AP反馈第一信道状态矩阵U_i，k需要反馈2×N_R×N_i，L个实数，若UE向AP反馈的第一信道状态矩阵U_i，k的频域粒度或时域粒度可以为N，满足1≤N≤M。

在本实施例中，N_i，L可根据以下准则之一进行限定：

(1) ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}+1}^2<\mathrm{\&epsiv;},$ 且 ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}}^2\&GreaterEqual;\mathrm{\&epsiv;};$

(2) ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}+1}^2/{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}}^2<\mathrm{\&epsiv;};$

(3) ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}+1}^2<\mathrm{\&epsiv;}{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},1}^2,$ 且 ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}}^2\&GreaterEqual;\mathrm{\&epsiv;}{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},1}^2;$

(4)g(H_i，k，f^-1(U_i，k，R_i))＜ε，其中，f^-1(U_i，k，R_i)表示用第二信道矩阵R_i和第一信道状态矩阵U_i，k恢复的信道矩阵，g(H_i，k，f^-1(U_i，k，R_i))表示矩阵H_i，k和f^-1(U_i，k，R_i)之间的差别。

上述四个准则中，ε为设定阈值，σ_Ri，L ²为特征元素∑_Ri ²对角线上的第L个矩阵元素。

本实施例中，由于第二信道矩阵R_i随着UE所在的小区标识i而变化，若小区标识i发生变化(即UE所在的小区发生变化)，则第二信道矩阵R_i随着UE所在的小区发生变化，那么矩阵元素σ_Ri，L ²也随着第二信道矩阵R_i的变化而变化，致使由上述四个准组根据矩阵元素σ_Ri，L ²选取的N_i，L也随着第二信道矩阵R_i的变化而变化，从而使UE向AP反馈的第一信道状态矩阵U_i，k也随着N_i，L的变化而自适应变化，实现了UE可以自适应的降低向AP的反馈开销。

图4为图3所示实施例第一信道状态矩阵U_i，k的矩阵元素频域变化的示意图，如图4所示，发送天线个数为4个，发送天线间距为0.5倍载波波长；接收天线个数为2个，接收天线间距为0.5倍载波波长，每条曲线分别表示每一接收天线的第一信道状态矩阵U_i，k的每个矩阵元素的实部和虚部在不同的频域块(chunk)上的幅度值，每个chunk为6个子载波(subcarrier)；当第二信道矩阵R_i的频域反馈粒度M＝100chunk时，UE的第一信道状态矩阵U_i，k(k＝1～100)的矩阵元素的实部和虚部在频域内变化。由图4中可知8条曲线变化均较为缓慢，并且动态范围较小，因此若采用量化的方式反馈第一信道状态矩阵U_i，k，可以降低量化开销并且提高量化精度。

在本实施例中，当第二信道矩阵R_i的反馈粒度M远大于第一信道状态矩阵U_i，k的反馈粒度N时，第二信道矩阵R_i的反馈量可以忽略，UE向AP反馈第一信道状态矩阵U_i，k时需要反馈2N_RN_i，L个实数，与现有技术中UE向AP直接反馈信道矩阵H_i需要2N_RN_T个实数相比，反馈开销减少了(1-N_i，L/N_T)倍。在本实施例，若N_i，L＝2，N_T＝4，则UE向AP的反馈开销可以减少50％；并且本发明实施例可以根据信道特性选择较大的反馈粒度M和反馈粒度N以减小反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

在上述图3所示实施例中，当UE将第一信道状态矩阵U_i，k＝f(H_i，k，R_i)和第二信道矩阵R_i反馈给AP后，AP根据接收到的第一信道状态矩阵U_i，k＝f(H_i，k，R_i)和第二信道矩阵R_i，以及步骤304的逆运算计算信道矩阵H_i，k＝f^-1(U_i，k，R_i)。本实施例中，AP可以根据

获取得到信道矩阵H_i，k，其中，信道矩阵H_i，k为第i个AP获取的在时频标识k上的下行信道矩阵，

的逆矩阵用

代替。

图5为本发明信道状态信息获取方法又一个实施例的流程示意图，如图5所示，本实施例包括以下步骤：

步骤501、获取时频点上的第一信道矩阵。

步骤502、获取第一信道矩阵的第一共轭转置矩阵。

步骤503、根据第一信道矩阵和第一共轭转置矩阵获取设定反馈粒度下的第二信道矩阵。

步骤504、根据第二信道矩阵的特征值、与特征值对应的特征向量、以及第一信道矩阵获取第一信道状态矩阵。

步骤505、根据第一信道状态矩阵获取第一待反馈矩阵。

步骤506、根据第一信道状态矩阵获取第二待反馈矩阵。

上述步骤501中，设UE获取待反馈的时频点上的信道矩阵为第一信道矩阵H_i，k，其中i为小区标识，k为频域或时域标识，具体可以为时域中的帧序号或者频域中的载波序号。

上述步骤502中，根据第一信道矩阵H_i，k获取第一信道矩阵H_i，k的第一共轭转置矩阵H_i，k ^H。

上述步骤503中，根据第一信道矩阵H_i，k计算待反馈的时频域上的第二信道矩阵R_i。具体地，第二信道矩阵 $R_i=\frac{1}{M}\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_{i,k}^H{H}_{i,k},$ 其中，M为频域和时域的反馈粒度，可根据信道特性设置较大的反馈粒度M以减小反馈开销。也可以将如下矩阵作为第二信道矩阵R_i：间隔为反馈粒度M的时频点上的信道协方差矩阵、或者间隔为反馈粒度M的时频点上的第一信道矩阵H_i，k和第一共轭转置矩阵H_i，k ^H的加权平均值所形成的矩阵。

UE每隔反馈粒度M个时频点获取一次第二信道矩阵R_i或第二信道矩阵R_i的特征元素∑_Ri ²和特征元素V_Ri，其中，特征元素∑_Ri ²和特征元素V_Ri满足 $R_i=V_{\mathrm{Ri}}\&CenterDot;{\mathrm{\&Sigma;}}_{\mathrm{Ri}}^2\&CenterDot;V_{\mathrm{Ri}}^H,$ 其中，特征元素∑_Ri ²为R_i的特征值，是一N_T行N_T列的对角矩阵，特征元素∑_Ri ²对角线上的矩阵元素按照模的大小满足一定顺序的排列，具体地，特征元素∑_Ri ²对角线上的矩阵元素可以按照从大到小的顺序排列；特征元素V_Ri为一个N_T行N_T列的酉矩阵，其第p列为特征元素∑_Ri ²对角线的第p个元素对应的特征向量。

上述步骤504中，第二信道矩阵R_i的特征值、与特征值对应的特征向量、以及第一信道矩阵H_i，k获取第一信道状态矩阵U_i，k。具体地，第一信道状态矩阵U_i，k＝f(H_i，k，R_i)可以根据

获取得到，其中，v_Ri，L表示V_RL的第L列向量，σ_Ri，L ²表示特征元素∑_Ri ²对角线上的第L个元素，第一信道状态矩阵U_i，k为N_R行N_i，L列的复数矩阵。

在本实施例中，N_i，L可根据以下准则之一进行限定：

(1) ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}+1}^2<\mathrm{\&epsiv;},$ 且 ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}}^2\&GreaterEqual;\mathrm{\&epsiv;};$

(2) ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}+1}^2/{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}}^2<\mathrm{\&epsiv;};$

(3) ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}+1}^2<\mathrm{\&epsiv;}{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},1}^2,$ 且 ${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},N_{i,L}}^2\&GreaterEqual;\mathrm{\&epsiv;}{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{Ri},1}^2;$

(4)g(H_i，k，f^-1(U_i，k，R_i))＜ε，其中，f^-1(U_i，k，R_i)表示用第二信道矩阵R_i和第一信道状态矩阵U_i，k恢复的信道矩阵，g(H_i，k，f^-1(U_i，k，R_i))表示矩阵H_i，k和f^-1(U_i，k，R_i)之间的差别。

上述四个准则中，ε为设定阈值，σ_Ri，L ²为特征元素∑_Ri ²对角线上的第L个矩阵元素。也可在等式

的右边乘以一N_i，L行N_i，L列的可逆矩阵A，或者在

后乘一个N_i，L行N_i，L列的可逆矩阵B，由此得到第一信道状态矩阵U_i，k，此时需要UE和AP都已知可逆矩阵A或可逆矩阵B；由于N_i，L的选取可以由UE自适应的获取并反馈给AP，并且N_i，L也可以由AP自适应的返回给UE，或者也可以在UE和AP之间按着设定的规则采用固定值。

上述步骤505中，根据第一信道状态矩阵U_i，k得到第一信道状态矩阵U_i，k的共轭转置矩阵U_i，kH，则第一待反馈信道矩阵 ${\tilde{U}}_{\mathrm{ii},k}={\stackrel{-}{U}}_{i,k}^H{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{i,k},$ 其中，第一待反馈信道矩阵

为N_i，L行N_i，L列的复数共轭对称矩阵，UE向AP反馈第一待反馈信道矩阵

时需要反馈N_i，LN_i，L个实数。此外，UE向AP反馈第一待反馈信道矩阵时的频域粒度或时域粒度也可以设为N，UE也可以根据精度需要不向AP反馈第一待反馈信道矩阵

因此当UE不需要向AP反馈第一待反馈信道矩阵

时，可以不执行步骤505。

上述步骤506中，根据第一信道状态矩阵U_i，k得到第一信道状态矩阵U_i，k的共轭转置矩阵U_i，k ^H，则第二待反馈信道矩阵 ${\tilde{U}}_{\mathrm{ij},k}={\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{i,k}^H{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{j,k},$ 其中，第二待反馈信道矩阵

为N_i，L行N_j，L列的复数矩阵，UE向AP反馈第二待反馈信道矩阵

时需要反馈2N_i，LN_j，L个实数。此外，UE向AP反馈第二待反馈信道矩阵

时的频域粒度或时域粒度也可以设为L。

进一步地，由于第二待反馈信道矩阵

可以只取3种相互独立的组合，例如(i，j)∈{(1，2)，(1，3)，(2，3)}，为了实现UE和AP之间的统一，可以规定i＜j。

当i＝1，j＝3时，第二待反馈信道矩阵

具体为 ${\tilde{U}}_{13,k}\&ap;{\tilde{U}}_{12,k}{\tilde{U}}_{23,k}^H,$ 当 $g({\tilde{U}}_{13,k},{\tilde{U}}_{12,k}{\tilde{U}}_{23,k}^H)<\mathrm{\&epsiv;}$ 时，UE可以向AP不反馈

而用

代替

其中，

表示矩阵

与

之间的差值，ε为设定阈值。同样地，

和

也可分别用能够使UE只需向AP反馈2个第二待反馈信道矩阵矩阵代替，由于第一信道状态矩阵U_i，k随着UE所在的小区标识i而变化，若小区标识i发生变化(即UE所在的小区发生变化)，则第一信道状态矩阵U_i，k随着UE所在的小区发生变化，致使N_i，L随着第一信道状态矩阵U_i，k的变化而变化，UE向AP反馈的第一待反馈矩阵

和第二待反馈信道矩阵

也随着N_i，L自适应变化，进而UE可以自适应的降低向AP的反馈开销，因此进一步减小了反馈量；并且本发明实施例可以根据信道特性可以选择较大的反馈粒度M以减小反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

图5所示实施例中以实现CoMP场景中对下行联合信道矩阵协方差矩阵的反馈，并可以根据精度要求获取不同的反馈内容，实现自适应的降低反馈开销。具体地，当第二信道矩阵R_i的反馈粒度M远大于第一待反馈信道矩阵

的反馈粒度N或第二待反馈信道矩阵

的反馈粒度L时，第二信道矩阵R_i的反馈可以忽略，若第一待反馈信道矩阵

不需要向AP反馈，则UE向AP反馈第二待反馈信道矩阵需要反馈2×2N_i，LN_j，L个实数，反馈开销减少了(1-2N_i，L/3N_R)倍(假设N_i，L＝N_j，L)。本实施例中，若N_i，L＝2，N_T＝4，则UE向AP的反馈开销比图3所示实施例中UE向AP的反馈开销减少了33％。

在上述图5所示实施例中，当UE将第一待反馈信道矩阵和第二待反馈信道矩阵反馈给AP后，AP根据接收到的第二信道矩阵R_i、第一待反馈信道矩阵和第二待反馈信道矩阵根据H_i，k＝f^-1(U_i，k，R_i)计算下行联合信道矩阵的协方差矩阵R_comp，若UE没有向AP反馈第一待反馈信道矩阵

则AP可以用将单位矩阵I_ii，k代替第一待反馈信道矩阵若UE没有向AP反馈

则将

代替

具体地，AP可以通过

获取到H_i，k，其中，

的逆矩阵用矩阵

代替，右上角标H表示矩阵

的共轭转置矩阵。进一步得到下行联合信道矩阵协方差矩阵 ${\stackrel{\&OverBar;}{R}}_{\mathrm{comp}}=\left[{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3{]}^H\right[{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3]=\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1& {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2& {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3\\ {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1& {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2& {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3\\ {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_1& {\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_2& H_3^H{\stackrel{\&OverBar;}{H}}_3\end{array}\right],$ 其中，

进一步地，AP也可获得每个小区单独的协方差矩阵R_i，并且，

图6为本发明信道状态信息获取方法再一个实施例的流程示意图，如图6所示，本实施例包括以下步骤：

步骤601、获取基础码本。

步骤602、将组成基础码本的向量进行归一化处理。

步骤603、将归一化后的向量重新组合形成新向量，其中，新向量组合形成多天线码本。

步骤604、获取多天线码本的预编码矩阵指示符，将预编码矩阵指示符作为待反馈的信道状态信息。

本实施例中，信道状态信息用下行联合信道的预编码矩阵指示符(Precoding Matrix Indicator，简称：PMI)表示。

本发明实施例提供的信道状态信息获取方法，根据实际情况需要可通过基于基础码本生成与基础码本的维数不相同的多天线码本，将多天线码本的PMI作为下行联合信道的预编码矩阵的反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

在上述图6所示实施例中，假设待反馈的小区集合由小区1、小区2、小区3组成，基站的发送天线个数为N_T个，UE接收天线个数为N_R，其中，N_R≤N_T。下行联合信道的预编码矩阵可以根据现有技术进行反馈，即下行联合信道的预编码矩阵由两层预编码矩阵级联而成，第一层为单个小区的预编码矩阵P_i，其中i为小区标识，P_i的行数为N_T，第二层为待反馈小区集合的联合预编码矩阵W，其中，W为3行1列的矩阵，下行联合信道的预编码矩阵可以表示为 $P_{\mathrm{comp}}=\left[\begin{array}{c}{w}_1{P}_1\\ w_2{P}_2\\ w_3{P}_3\end{array}\right],$ 其中，w₁表示联合预编码矩阵W的第1个元素，w₂表示联合预编码矩阵W的第2个元素，w₃表示联合预编码矩阵W的第3个元素，反馈联合预编码矩阵W需要一个3维的码本或基于3天线的码本。

在长期演进(Long Time Evolution，简称：LTE)系统及其改进系统中，仅定义了2天线、4天线和8天线的码本，没有对待反馈的联合预编码矩阵W所需要的各维天线码本进行设计，在图6所示实施例中，可以实现在现有的2天线码本CB⁽²⁾、4天线码本CB⁽⁴⁾和8天线码本CB⁽⁸⁾的基础上获取N_C天线码本

其中CB⁽²⁾由N⁽²⁾个2维向量组成，CB⁽⁴⁾由N⁽⁴⁾个4维向量组成，CB⁽⁸⁾由N⁽⁸⁾个8维向量组成，由

个N_C维向量组成。

假设基础码本为2天线码本CB⁽²⁾、4天线码本CB⁽⁴⁾和8天线码本CB⁽⁸⁾，则当N_C＝3，图6所示实施例可以实现根据2天线码本CB⁽²⁾或者4天线码本CB⁽⁴⁾生成待反馈的联合预编码矩阵W所需要的各维天线码本。

具体地，若由2天线码本CB⁽²⁾生成3天线码本CB⁽³⁾，步骤如下：

步骤611、若2天线码本CB⁽²⁾中的某一向量的第一个矩阵元素不为1，则将该向量除以该向量的第一个矩阵元素实现归一化处理，得到新向量，用得到的该新向量代替CB⁽²⁾中的原有向量。

步骤612、将2天线码本CB⁽²⁾中的第p个向量w_p ⁽²⁾和2天线码本CB⁽²⁾中的第q个向量w_q ⁽²⁾组合得到新的向量 $w_{p{N}^{\left(2\right)}+q}^{\left(4\right)}=\left[\begin{array}{c}{w}_p^{\left(2\right)}\\ w_q^{\left(2\right)}\end{array}\right],$ 其中p，q＝0，1，…，N⁽²⁾，则共得到N⁽²⁾·N⁽²⁾个4维向量。

步骤613、将向量 $w_{p{N}^{\left(2\right)}+q}^{\left(4\right)}=\begin{array}{}\left[\begin{array}{c}{w}_p^{\left(2\right)}\\ w_q^{\left(2\right)}\end{array}\right]\end{array}$ 中的第一个元素去掉，得到N⁽²⁾·N⁽²⁾个3维向量，对得到的N⁽²⁾·N⁽²⁾个3维向量进行归一化处理，并组成新的3天线码本CB⁽³⁾，3天线码本CB⁽³⁾共包含N⁽²⁾·N⁽²⁾个3维向量。

为了减小反馈比特数，可以从N⁽²⁾·N⁽²⁾个向量中选择弦距离(chordaldistance)最大的N⁽³⁾个向量组成3天线码本CB⁽³⁾。

具体地，若由4天线码本CB⁽⁴⁾生成3天线码本CB⁽³⁾，步骤如下：

步骤621、若4天线码本CB⁽⁴⁾中的某个向量的第一个矩阵元素不为1，则将该向量除以该向量的第一个矩阵元素实现归一化处理，得到新向量，用得到的该新向量代替4天线码本CB⁽⁴⁾中原有向量。

步骤622、将得到的新向量的第一个矩阵元素去掉，得到N⁽⁴⁾个3维向量，并对该N⁽⁴⁾个3维向量进行归一化处理。

步骤623、用归一化处理后得到的向量组成新的3天线码本CB⁽³⁾，3天线码本CB⁽³⁾共包含N⁽²⁾·N⁽²⁾个3维向量。

为了减小反馈比特数，可以从N⁽²⁾·N⁽²⁾个向量中选择弦距离(chordaldistance)最大的N⁽³⁾个向量组成包含N⁽³⁾个向量的3天线码本CB⁽³⁾。

具体地，若由2天线码本CB⁽⁴⁾和4天线码本CB⁽⁴⁾生成5天线码本CB⁽⁵⁾、6天线码本CB⁽⁶⁾、7天线码本CB⁽⁷⁾、以及9天线码本CB⁽⁹⁾，可以参考上述步骤611～步骤613或者上述步骤621～步骤623。

从上述图6所示实施例可知，生成N_C天线码本

的基础码本可以为一个或者多个，也可以是多个基础码本的组合；其中，N_C不限定于2～9，也可以为更高维数；此外，基础码本的生成方式并不限于上述本发明实施例，基础码本也不限定于2天线码本、4天线码本和8天线码本，基础码本也可以由2天线码本、4天线码本和8天线码本生成的天线码本，能够满足实际需要即可。

进一步地，在上述图6所示实施例中，若生成的多天线码本为单层(layer)码本，即多天线码本为N_C行1列的矩阵，则该多天线码本可用于表示N_C发送的多输入单输出(Multiple Input Single Output，简称：MISO)天线系统的信道矩阵H，其中，H为1行N_C列的矩阵。

图7为本发明信道状态信息获取方法还一个实施例的流程示意图，如图7所示，本实施例包括以下步骤：

步骤701、获取基础码本。

步骤702、将组成基础码本的向量进行归一化处理。

步骤703、将归一化后的向量重新组合形成新向量，其中，新向量组合形成多天线码本。

步骤704、获取与多天线码本的预编码矩阵相对应的预编码矩阵指示符、以及获取与预编码矩阵指示符相对应的调整参数，将预编码矩阵指示符和调整参数作为待反馈的信道状态信息。

上述步骤701～步骤703与图6所示实施例中的步骤601～步骤603相同，获取基础码本、以及由基础码本获取多天线码本的方法相同，在此不再赘述。

上述步骤704中，UE可以通过获取到的多天线码本向AP反馈多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，简称：MIMO)天线系统中的信道矩阵，具体可以为：UE针对每一根接收天线，向AP反馈MISO天线系统中的与多天线码本的预编码向量

相对应的PMI、以及与预编码向量

相对应的调整参数α_j，其中，j表示第j根接收天线，表示多天线码本的预编码向量，α_j为复数，并且UE可以根据具体情况不向AP反馈调整参数α_j，从而可以减少UE向AP的反馈开销。AP接收到UE反馈的PMI和调整参数α_j后，通过预编码向量

和调整参数α_j重构信道矩阵 $H=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&alpha;}}_1{w}_1^{\left(N_T\right)}\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ {\mathrm{\&alpha;}}_{N_R}{w}_{N_R}^{\left(N_T\right)}\end{array}\right],$ 若α_j没有反馈，则在信道矩阵 $H=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&alpha;}}_1{w}_1^{\left(N_T\right)}\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ {\mathrm{\&alpha;}}_{N_R}{w}_{N_R}^{\left(N_T\right)}\end{array}\right]$ 中令α_j＝1。

本发明实施例提供的信道状态信息获取方法，通过基于基础码本生成与基础码本的维数不相同的多天线码本，将PMI和调整参数作为待反馈的信道状态信息，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

图8为本发明信道状态信息获取装置一个实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现图2～图5所示实施例的方法流程，如图8所示，本实施例包括：第一获取模块81、计算模块82、第二获取模块83。

其中，第一获取模块81获取时频点上的第一信道矩阵；计算模块82根据第一获取模块81获取到的第一信道矩阵计算设定反馈粒度下的时频域上的第二信道矩阵；第二获取模块83根据第一获取模块81获取到的第一信道矩阵和计算模块82计算得到的第二信道矩阵获取第一信道状态矩阵。

本发明实施例提供的信道状态信息获取装置，计算模块82根据信道特性可以设置较大的反馈粒度以减小信道状态信息的反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息反馈开销。

图9为本发明信道状态信息获取装置另一个实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现图2～图5所示实施例的方法流程，如图9所示，本实施例包括：第一获取模块91、计算模块92、第二获取模块93、第一反馈内容获取模块94、第二反馈内容获取模块95。

其中，第一获取模块91获取时频点上的第一信道矩阵；计算模块92根据第一获取模块91获取到的第一信道矩阵计算设定反馈粒度下的时频域上的第二信道矩阵；第二获取模块93根据第一获取模块91获取到的第一信道矩阵和计算模块92计算得到的第二信道矩阵获取第一信道状态矩阵；第一反馈内容获取模块94根据第二获取模块93获取到的第一信道状态矩阵获取第一待反馈信道矩阵；第二反馈内容获取模块95根据第二获取模块93获取到的第一信道状态矩阵获取第二待反馈信道矩阵。

其中，计算模块92进一步还包括：第一获取单元921和第二获取单元922。其中，第一获取单元921获取第一信道矩阵的第一共轭转置矩阵；第二获取单元922根据第一信道矩阵和第一获取单元921获取到的第一共轭转置矩阵获取设定反馈粒度的第二信道矩阵。

本发明实施例提供的信道状态信息获取装置，计算模块92根据信道特性可以设置较大的反馈粒度以减小信道状态信息的反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息反馈开销。

图10为本发明信道状态信息获取装置又一个实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现图6或图7所示实施例的方法流程，如图10所示，本实施例包括：第一获取模块101、归一化处理模块102、组合模块103、第二获取模块104。

其中，第一获取模块101获取基础码本；归一化处理模块102将第一获取模块101获取到的组成基础码本的向量进行归一化处理；组合模块103将归一化处理模块102处理后的归一化后的向量重新组合形成新向量，其中新向量组合形成多天线码本；第二获取模块104获取组合模块103形成的多天线码本的预编码矩阵指示符，将预编码矩阵指示符作为待反馈的信道状态信息。

本发明实施例提供的信道状态信息获取装置，组合模块103通过基于已有的基础码本生成多天线码本，将多天线码本的PMI作为下行联合信道的预编码矩阵的反馈量，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

图11为本发明信道状态信息获取装置再一个实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现图6或图7所示实施例的方法流程，如图11所示，本实施例包括：第一获取模块11、归一化处理模块12、组合模块13、第二获取模块14。

其中，第一获取模块11获取基础码本；归一化处理模块12将第一获取模块11获取到的组成基础码本的向量进行归一化处理；组合模块13将归一化处理模块12处理后的归一化后的向量重新组合形成新向量，其中新向量组合形成多天线码本；第二获取模块14获取组合模块13形成的多天线码本的预编码矩阵指示符，将预编码矩阵指示符作为待反馈的信道状态信息。

进一步地，归一化处理模块12还可以包括：归一化处理单元121。若所述基础码本中的向量的第一个矩阵元素不为1，则归一化处理单元121将该向量除以第一个矩阵元素实现归一化处理。

进一步地，第二获取模块14还可以包括：第一获取单元141、第二获取单元142、以及反馈单元143。第一获取单元141获取与多天线码本的预编码矩阵相对应的预编码矩阵指示符；第二获取单元142获取与预编码矩阵指示符相对应的调整参数；反馈单元143将预编码矩阵指示符和调整参数作为待反馈的信道状态信息。

本发明实施例提供的信道状态信息获取装置，归一化处理模块12根据实际情况需要可通过基于基础码本生成与基础码本的维数不相同的多天线码本，将第一获取单元141获取到的PMI和第二获取单元142获取到的调整参数作为待反馈的信道状态信息，实现了在保证信道状态信息反馈精度的前提下降低信道状态信息的反馈开销。

上述本发明实施例中，AP为UE接入有线网络的接入点，其在全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，简称：GSM)网络中可以作为基站收发台(Base Transceiver Station，简称：BTS)，在宽带码分多址(Wideband-Code Division Multiple Access，简称：WCDMA)网络中可以作为基站(Node B)，在LTE网络中可以为增强型基站(eNodeB)，只要该无线通信系统为基于信道状态信息的时频域选择性调度的通信系统，均可采用本发明实施例所记载的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种信道状态信息获取方法，其特征在于，包括：

获取时频点上的第一信道矩阵；

获取所述第一信道矩阵的第一共轭转置矩阵；

根据所述第一信道矩阵和所述第一共轭转置矩阵获取设定反馈粒度的第二信道矩阵；

根据所述第一信道矩阵和第二信道矩阵获取待反馈的第一信道状态矩阵，其中，所述第二信道矩阵的反馈粒度大于所述第一信道状态矩阵的反馈粒度；

将所述第一信道状态矩阵和所述第二信道矩阵反馈给接入点AP。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一信道矩阵和第二信道矩阵获取第一信道状态矩阵包括：

根据所述第二信道矩阵的特征值、与所述特征值对应的特征向量、以及所述第一信道矩阵获取第一信道状态矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二信道矩阵的特征值、与所述特征值对应的特征向量、以及所述第一信道矩阵获取第一信道状态矩阵之后还包括：

根据所述第一信道状态矩阵获取第一待反馈信道矩阵；

根据所述第一信道状态矩阵获取第二待反馈信道矩阵。

4.一种信道状态信息获取装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取时频点上的第一信道矩阵；

计算模块，包括：第一获取单元，用于获取所述第一信道矩阵的第一共轭转置矩阵；第二获取单元，用于根据所述第一信道矩阵和所述第一共轭转置矩阵获取设定反馈粒度的第二信道矩阵；

第二获取模块，用于根据所述第一信道矩阵和第二信道矩阵获取待反馈的第一信道状态矩阵，其中，所述第二信道矩阵的反馈粒度大于所述第一信道状态矩阵的反馈粒度；

用于将所述第一信道状态矩阵和所述第二信道矩阵反馈给接入点AP的模块。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

第一反馈内容获取模块，用于根据所述第一信道状态矩阵获取第一待反馈信道矩阵；

第二反馈内容获取模块，用于根据所述第一信道状态矩阵获取第二待反馈信道矩阵。

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