CN101938337A - Mu-mimo系统下信道质量指示值的反馈方法 - Google Patents

Mu-mimo系统下信道质量指示值的反馈方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了MU-MIMO系统下信道质量指示值的反馈方法。主要解决多用户小区内用户间信号干扰影响信道质量的问题。其实现步骤包括：用户测量信道矩阵H1，挑选预编码矩阵W1，测量小区间干扰能量加平均噪声值P1；利用预编码矩阵W1预测配对用户的预编码矩阵W2；使用W1，W2和P1计算出有用信号和小区内干扰能量比值与单用户CQI，这两个数量化后得到M与N反馈回基站；在基站端通过查找相应的信干噪比区间并取这两个区间均值M′与N′，还原出相应的SU-CQI和MU-CQI；利用上述计算结果，基站判断下行信道的调制编码方式，并辅助其在SU-MIMO和MU-MIMO模式间动态转换。本发明能够使CQI计算结果精确，开销小，同时在SU-MIMO和MU-MIMO模式的判断上加强了基站判据，强化了MU-MIMO性能。

Description

MU-MIMO系统下信道质量指示值的反馈方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及长期演进LTE系统下信道反馈方法，可以用于LTE系统中信号的反馈。
背景技术
按照LTE系统协议第9版本中规定，现有的多用户多入多出系统MU-MIMO，首先由客户端依据公用导频以信道状态信息估计信道后在单用户多入多出SU-MIMO模式下从码本中选择预编码矩阵指示值PMI。再由用户为该PMI计算此时的信干噪比SINR作为信道质量指示值CQI；最后由用户在SU-MIMO模式下，将PMI和相应的CQI指示值反馈回基站。
在基站端需要对单用户多入多出SU-MIMO与多用户多入多出MU-MIMO模式之间的动态转换进行判断并负责用户之间的调度。如果基站选择SU-MIMO模式，则由PMI反馈选择的预编码矩阵和CQI反馈来决定调制编码方式-水平MCS-level，且所有的反馈都假设是精确的。如果选择MU-MIMO模式，则基站需找到2个用户配对后计算其预编码矩阵，之后由基站传输已被预编码矩阵编码过的用户数据符号。
由上在MU-MIMO模式下客户端反馈使用的是单用户CQI，并未考虑小区内其它用户对它的干扰，但实际上这种干扰是存在且不能被忽略的，所以对于MU-MIMO模式，不论PMI还是CQI都不是最优的。
目前解决该问题的方法之一是引入额外的CQI反馈。例如，Pantech公司在3GPP第61b次会议上提出的提案号R1-103615的提案：CQIfeedback for Downlink MU-MIMO，该提案中提出多用户小区中在显式反馈情况下引入小区内干扰能量来修正MU-MIMO系统中多用户CQI值的反馈精度，虽然这种方法提高了反馈的精度和系统的传输性能，但是这种方法又由于反馈所需的系统开销过大，降低了系统的容量，且无法辅助基站进行SU-MIMO与MU-MIMO的切换。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种新的MU-MIMO系统下系统信道质量指示值的反馈方法，以在不增加额外开销和不降低系统容量的情况下，进行SU-MIMO与MU-MIMO的切换。
为实现上述目的，本发明包括如下步骤：
(1)第一个用户测量信道矩阵H1，根据信道矩阵H1在码本中挑选出与信道矩阵特性最接近的预编码矩阵W1，并测量出该用户的小区间干扰能量加平均噪声值P1；
(2)利用已测量出的预编码矩阵W1在第一个用户处预测与其配对的第二个用户的预编码矩阵预编码矩阵W2；
(3)第一个用户端使用预编码矩阵W1和预编码矩阵W2先计算出第一个用户端的有用信号和小区内干扰能量的比值：并对该比值进行量化，得到一个量化值M；再使用小区间干扰能量加平均噪声值P1计算出SU-MIMO情况下的信道质量指示值CQI值：
Figure BDA0000026913150000022
并对该信道质量指示值CQI值量化，得到一个量化值N；然后将这两个量化值M与N反馈回基站，式中
Figure BDA0000026913150000023
表示将信道矩阵H1进行厄米转置，表示将第一个用户的预编码矩阵W1进行厄米转置，
Figure BDA0000026913150000031
和
Figure BDA0000026913150000032
表示对矩阵乘积取F范数后的平方值；
(4)在基站端查找比值量化值M与信道质量指示值CQI量化值N对应的信干噪比区间，并分别取这两个区间的均值M′与N′；
(5)基站将均值M′作为基站端恢复出有用信号和小区内干扰能量的比值，将均值N′作为单用户CQI值，代入到MU-CQI的计算公式计算出多用户信道质量指示值：
Figure BDA0000026913150000033
(6)基站端根据得到的单用户CQI值N′、小区内有用信号和小区内干扰能量的比值M′和多用户CQI值这三个数据，判断下行信道使用的调制编码方式，并辅助基站在SU-MIMO和MU-MIMO模式之间实现动态转换。
本发明与现有技术相比具有的优点：
本发明由于本发明是在MU-MIMO模式下的加强型CQI反馈方案的基础上进行改进，在用户端考虑了小区内干扰对CQI计算的影响且测量了平均噪声加小区间干扰能量，并将它们加入到一种新的CQI计算中，使其计算结果较精确，减少了反馈会基站所需的系统开销，增大了系统容量；同时由于本发明在最后的反馈过程中提出了有用信号与小区内干扰比的概念，故在判断SU-MIMO和MU-MIMO模式的判断上加强了基站判据，从而强化了MU-MIMO的总体性能。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明多用户多入多出系统下系统信道质量指示值的反馈方法，实现步骤如下：
步骤1.第一个用户测量信道矩阵H1，根据信道矩阵H1在码本中挑选出与信道矩阵特性最接近的预编码矩阵W1，并测量出该用户的小区间干扰能量加平均噪声值P1；
步骤2.利用已测量出的预编码矩阵W1在第一个用户处预测与其配对的第二个用户的预编码矩阵预编码矩阵W2。
根据MU-MIMO的配对原则，第二个用户应为与第一个用户相互干扰最小的用户，所以第一个用户可以在码本中为挑选一个与预编码矩阵W1正交或近似正交的码字作为第二个用户的预编码矩阵W2，该预编码矩阵W2只是用第一个用户端假设的近似的码字，第二个用户使用的预编码矩阵可以与之不同，但相差不大。
步骤3.计算有用信号与小区内干扰信号的比值和单用户CQI，将二者量化后反馈回基站。
(3a)将该小区内干扰能量比值划分为16个与CQI指示值相对应的索引值区间，形成一个用户与基站都知道的索引值区间表，对照该表查看第一个用户处反馈的有用信号与小区内干扰信号的比值
Figure BDA0000026913150000041
如果该比值落在所述索引表的哪一个区间，就将该区间索引值作为有用信号与小区内干扰信号比值的量化值M；
(3b)使用小区间干扰能量加平均噪声值P1计算出单用户信道质量指示值SU-CQI值：
Figure BDA0000026913150000042
并对该信道质量指示值CQI值量化，得到一个量化值N；
(3c)将这两个量化值M与N反馈回基站；
步骤4.在基站端通过查找和M与N对应的信干噪比区间并分别取该区间的均值M′与N′。
(4a)在基站的有用信号与小区内干扰信号的比值索引表中查找到与M对应的信干噪比区间，取该区间的均值M′作为基站端恢复出的有用信号和小区内干扰能量的比值；
(4b)在CQI索引表中查找与N对应的信干噪比区间，取该区间的均值N′作为单用户CQI值。
步骤5.基站将均值M′作为基站端恢复出的有用信号和小区内干扰能量的比值，将均值N′作为单用户CQI值，代入到MU-CQI的计算公式计算出多用户CQI：
Figure BDA0000026913150000051
步骤6.基站端根据得到的单用户CQI值N′、小区内有用信号和小区内干扰能量的比值M′和多用户CQI值这三个数据，判断下行信道使用的调制编码方式，并辅助基站在SU-MIMO和MU-MIMO模式之间实现动态转换。

Claims (4)

1.MU-MIMO系统下信道质量指示值的反馈方法，包括如下步骤：
(1)第一个用户测量信道矩阵H1，根据信道矩阵H1在码本中挑选出与信道矩阵特性最接近的预编码矩阵W1，并测量出该用户的小区间干扰能量加平均噪声值P1；
(2)利用已测量出的预编码矩阵W1在第一个用户处预测与其配对的第二个用户的预编码矩阵预编码矩阵W2；
(3)第一个用户端使用预编码矩阵W1和预编码矩阵W2先计算出第一个用户端的有用信号和小区内干扰能量的比值：并对该比值进行量化，得到一个量化值M；再使用小区间干扰能量加平均噪声值P1计算出SU-MIMO情况下的信道质量指示值CQI值：
Figure FDA0000026913140000012
并对该信道质量指示值CQI值量化，得到一个量化值N；然后将这两个量化值M与N反馈回基站，式中
Figure FDA0000026913140000013
表示将信道矩阵H1进行厄米转置，
Figure FDA0000026913140000014
表示将第一个用户的预编码矩阵W1进行厄米转置，
Figure FDA0000026913140000015
和
Figure FDA0000026913140000016
表示对矩阵乘积取F范数后的平方值；
(4)在基站端查找比值量化值M与信道质量指示值CQI量化值N对应的信干噪比区间，并分别取这两个区间的均值M′与N′；
(5)基站将均值M′作为基站端恢复出有用信号和小区内干扰能量的比值，将均值N′作为单用户CQI值，代入到MU-CQI的计算公式计算出多用户信道质量指示值：
Figure FDA0000026913140000021
(6)基站端根据得到的单用户CQI值N′、小区内有用信号和小区内干扰能量的比值M′和多用户CQI值这三个数据，判断下行信道使用的调制编码方式，并辅助基站在SU-MIMO和MU-MIMO模式之间实现动态转换。
2.根据权利要求1所述的MU-MIMO系统下系统信道质量指示值的反馈方法，其中步骤(2)中所述的利用已测量出的预编码矩阵W1在第一个用户处预测与其配对的第二个用户的预编码矩阵预编码矩阵W2，是第一个用户在码本中为第二个用户挑选一个与预编码矩阵W1正交或近似正交的码字作为第二个用户的预编码矩阵W2。
3.根据权利要求1所述的MU-MIMO系统下系统信道质量指示值的反馈方法，其中步骤(3)所述的对该有用信号与小区内干扰信号的比值进行量化，按如下步骤进行：
首先，将该小区内干扰能量比值划分为16个与CQI指示值相对应的索引值区间，形成一个用户与基站都知道的索引值区间表，对照该表查看第一个用户处反馈的有用信号与小区内干扰信号的比值
Figure FDA0000026913140000022
如果该比值落在所述索引表的哪一个区间，就将该区间索引值作为有用信号与小区内干扰信号比值的量化值M，并反馈回基站；
然后，从原有的CQI索引表中得出单用户CQI值
Figure FDA0000026913140000023
的索引值N，作为单用户CQI的量化值反馈回基站。
4.根据权利要求1所述的MU-MIMO系统下系统信道质量指示值的反馈方法。在步骤(4)所述的在基站端查找比值量化值M与信道质量指示值CQI量化值N对应的信干噪比区间，按如下步骤进行：
首先，在基站的有用信号与小区内干扰信号的比值索引表中查找到与M对应的信干噪比区间，取该区间的均值M′作为基站端恢复出的有用信号和小区内干扰能量的比值；
其次，在CQI索引表中查找与N对应的信干噪比区间，取该区间的均值N′作为单用户CQI值。
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