CN102291216A - 一种用户设备及信道状态信息反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用户设备及信道状态信息反馈方法，该信道状态信息反馈方法，用于协作多点系统中，所述信道状态信息反馈方法包括：获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；利用得到的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本

利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。本发明提升了反馈信息的利用率。

Description

一种用户设备及信道状态信息反馈方法

技术领域

本发明涉及无线移动通信领域，特别是一种用户设备及信道状态信息反馈方法。

背景技术

在频分双工复用系统(FDD)中，用户需要将信道状态信息以CDI(信道方向信息)和CQI(信道质量信息)的形式反馈给基站端，基站端利用反馈的CDI与CQI重构信道，再根据重构的信道进行预编码等方法进行下行传输。

在多天线MIMO系统中，用户需要反馈一个基站的信道状态信息；其中每个状态信息包括大尺度信道状态信息与小尺度信道状态信息。大尺度信道状态信息主要由用户与基站的相对位置决定，而小尺度信道状态信息则表征基站与用户的天线之间的衰落状况，其中的每个元素都满足均值为0，方差为1的复高斯随机变量。

而在协作多点(CoMP)系统中，用户需要反馈多个基站的多个信道状态信息。假设有K个协作点进行协作多点传输，用户需要反馈多个基站的信道状态信息如下：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}]$

其中：

l_i，i＝1，...，K表示第i个基站的大尺度信道状态信息；

i＝1，...，K表示第i个基站的小尺度信道状态信息。

现有技术中的一种协作多点(CoMP)系统的信道状态信息反馈方法中，假定有K个基站参与协作，而码本如下所示：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

其中：

C_i表示码本中的第i个码字，码字C_i中包括分别对应于K个参与协作的基站的量化信息，C_i可以表示为C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]。

N为反馈的比特数目。该方法采用较大维数的码本C对多小区信道状态信息进行联合量化，客户端的处理步骤如下所示，包括：

第一步，提取多点小尺度信道状态信息

第二步，提取多点大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

第三步，获取多点CQI信息，CQI_i＝l_i·|H′|

第四步，采用大码本对多点小尺度信道状态信息进行量化获得CDI信息，量化准则如下：

$\mathrm{CDI}=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|C_j\·{H^{\′}}^H|}{\left|C_j\right|\·\left|{H^{\′}}^H\right|}.$

第五步，反馈多个CQI与一个CDI信息，由基站重构信道如下：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI},1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDI},K}]$

另一种协作多点(CoMP)系统的信道状态信息反馈方法基于大码本多小区联合量化来实现，用户设备端的处理流程如下所述，包括：

第一步，提取多点小尺度信道状态信息

第二步，提取多点大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

第三步，获取多点CQI信息，CQI_i＝l_i·|H′|

第四步，采用大码本对多点完全信道状态信息进行量化获得CDI信息，量化准则如下：

$\mathrm{CDI}=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|C_j\·H^H|}{\left|C_j\right|\·\left|H^H\right|}$

第五步，反馈多个CQI与一个CDI信息，由基站重构信道如下：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI},1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDI},K}].$

再一种协作多点(CoMP)系统的信道状态信息反馈方法基于小码本每小区独立量化，假设码本如下：

$C^{\′}=\left\{C_i^{\′}\right\},i=1,...,2^N$

其中：

表示码本中的第i个码字，N为反馈的比特数目，选定的码字

中对应某一个基站的量化信息。该方法采用小维数码本C′对每个小区信道状态信息进行独立的量化，再量化多个小区的相位信息，组合得到多个小区的信道状态信息。假设量化相位信息的码本如下：

D＝{D_j}，j＝1，...，2^M

其中：D_j为量化的相位角的复数表示，如下：

$D_j=\exp \left(\frac{\mathrm{sqrt}(-1)*j2\mathrm{\π}}{2^M}\right),j=1,...,2^M$

M为量化相位角所需的比特数。

基于小码本每小区独立量化的信道状态信息反馈方法在用户设备端的处理流程如下所述，包括：

第一步，提取多点小尺度信道状态信息

第二步，提取多点大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

第三步，获取多点CQI信息，

第四步，采用小码本对每个小区的小尺度信道状态信息进行量化获得CDI信息，量化准则如下：

${\mathrm{CDI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|C_j\·{H_i^{\′}}^H|}{\left|C_j\right|\·\left|{H_i^{\′}}^H\right|},i=1,...,K$

第五步，定义多基站相位信息为G＝[g₁，...，g_K]，根据相位量化码本，组合得到备选量化相位集合如下：

$G^{\′}=[D_{1,j_1},...,D_{K,j_K}],j_k=1,...,2^M,k=1,...,K$

可以发现，上述的量化相位集合G′中共有2^MK种组合。

第六步，利用CQI、CDI以及多小区备选量化相位集合重构信道，重构的信道如下：

$\hat{H}=[D_{1,j_1}\·{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI}1},...,D_{K,j_K}\·{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDIK}}]$

第七步，利用重构信道与多小区完全信道状态信息比较，穷举搜索获得多小区相位的量化信息(Inter-cell Phase Index，IPI)，搜索准则如下：

$\mathrm{IPI}=\underset{1\≤j\≤2^{\mathrm{MK}}}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|{\hat{H}}_j\·H^H|}{\left|{\hat{H}}_j\right|\·\left|H^H\right|}.$

对应每个小区的相位索引如下：

IPI_i，i＝1，...，K。

第八步，反馈CQI，CDI以及多基站相位信息，供基站端利用反馈的CQI、CDI以及多基站相位信息重构多点信道如下：

$\hat{H}=[D_{{\mathrm{IPI}}_1}\·{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1}^{\′},...,D_{{\mathrm{IPI}}_K}\·{\mathrm{CQI}}_K\·C_{{\mathrm{CDI}}_K}^{\′}]$

上述的各种方法都存在单位反馈量所带来的系统吞吐性能增益不高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用户设备及信道状态信息反馈方法，提高系统吞吐性能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种信道状态信息反馈方法，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本为：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]，N为反馈的比特数目；

所述信道状态信息反馈方法包括：

用户设备获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

用户设备根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

用户设备利用得到的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本

用户设备利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；

用户设备向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。

上述的信道状态信息反馈方法中，更新后的码本

具体如下所示：

$\tilde{C}=\left\{{\tilde{C}}_i\right\}=\left\{\right[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{i,1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{i,K}\left]\right\},i=1,...,2^N.$

上述的信道状态信息反馈方法中，所述用户设备利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI具体为：

用户设备利用更新后的码本对所述H′进行量化处理得到所述CDI；或者

用户设备利用更新后的码本对完全信道状态信息H进行量化处理得到所述CDI；

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}].$

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种用户设备，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本为：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]，N为反馈的比特数目；

所述用户设备包括：

第一无线通信模块；

第一获取模块，用于获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

第二获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

第三获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

更新模块，用于利用得到的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本

第一量化模块，用于利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；

第一反馈模块，用于利用所述第一无线通信模块向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。

上述的用户设备中，更新后的码本

具体如下所示：

$\tilde{C}=\left\{{\tilde{C}}_i\right\}=\left\{\right[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{i,1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{i,K}\left]\right\},i=1,...,2^N$

上述的用户设备中，所述量化模块具体用于利用更新后的码本对所述H′进行量化处理得到所述CDI；或者利用更新后的码本对完全信道状态信息H进行量化处理得到所述CDI；

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}].$

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种信道状态信息反馈方法，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中小码本为：

$C^{\′}=\left\{C_i^{\′}\right\},i=1,...,2^N$

表示码本中的第i个码字，N为反馈的比特数目；

所述信道状态信息反馈方法包括：

用户设备获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

用户设备根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

用户设备利用小码本C′对每个参与协作的基站的信道状态信息进行量化获得每个参与协作的基站对应的CDI信息；

用户设备计算多基站相位信息G，如下：

G＝[g₁，...，g_K]；

用户设备计算基站间差分相位信息G′，如下：

$G^{\′}=\left\{g_i^{\′}\right\},i=1,...,K,i\≠x$

其中：

g_x为多基站相位信息G中的一个元素；

用户设备利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化，得到IPI；

用户设备反馈得到的IPI以及每个参与协作的基站对应的CQI和CDI供基站重构多点信道。

上述的信道状态信息反馈方法中，用户设备利用小码本C′对每个参与协作的基站的小尺度信道状态信息或完全信道状态信息进行量化获得每个参与协作的基站对应的CDI信息。

上述的信道状态信息反馈方法中，用户设备利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化得到的IPI如下：

${\mathrm{IPI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^M}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|g_i^{\′}\·{D_j}^H|}{\left|g_i^{\′}\right|\·\left|{D_j}^H\right|},i=1,...,K,i\≠x$

其中D_j为用于量化基站间差分相位信息的码本D中的元素，j＝1，...，2^M，M为量化基站间差分相位信息所需的比特数；

基站重构多点信道如下：

$\hat{H}=[...,D_{{\mathrm{IPI}}_{x-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x-1}},{\mathrm{CQI}}_x\·C_{{\mathrm{CDI}}_x},D_{{\mathrm{IPI}}_{x+1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x+1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x+1}},...].$

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种用户设备，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本为：

$C^{\′}=\left\{C_i^{\′}\right\},i=1,...,2^N$

表示码本中的第i个码字，N为反馈的比特数目；

所述用户设备包括：

第一无线通信模块；

第一获取模块，用于获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

第二获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

第三获取模块，用于根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

第二量化模块，用于利用小码本C′对每个参与协作的基站的信道状态信息进行量化获得CDI信息；

第四获取模块，用于计算多基站相位信息G，如下：

G＝[g₁，...，g_K]；

第五获取模块，用于根据多基站相位信息G计算基站间差分相位信息G′，如下：

$G^{\′}=\left\{g_i^{\′}\right\},i=1,...,K,i\≠j$

其中：

g_x为多基站相位信息G中的一个元素；

第二量化模块，用于利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化，得到IPI；

第二反馈模块，用于利用所述第一无线通信模块反馈得到的IPI以及每个参与协作的基站对应的CQI和CDI供基站重构多点信道。

上述的用户设备，其中，所述第二量化模块具体用于利用小码本C′对每个参与协作的基站的小尺度信道状态信息或完全信道状态信息进行量化获得每个参与协作的基站对应的CDI信息。

上述的用户设备，其中，所述IPI如下：

${\mathrm{IPI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^M}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|g_i^{\′}\·{D_j}^H|}{\left|g_i^{\′}\right|\·\left|{D_j}^H\right|},i=1,...,K,i\≠x;$

其中D_j为用于量化基站间差分相位信息的码本D中的元素，j＝1，...，2^M，M为量化基站间差分相位信息所需的比特数；

基站重构的多点信道如下：

$\hat{H}=[...,D_{{\mathrm{IPI}}_{x-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x-1}},{\mathrm{CQI}}_x\·C_{{\mathrm{CDI}}_x},D_{{\mathrm{IPI}}_{x+1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x+1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x+1}},...].$

本发明实施例具有以下的有益效果：

本发明在大码本反馈情况下，利用CQI更新的码本进行量化处理得到CDI，在不增加反馈开销的情况下，提升了用户的吞吐量。在小码本反馈的情况下，利用差分相位反馈，在不降低用户吞吐的前提下，降低了反馈开销。总的来说，两种方法都提升了反馈信息的利用率。

附图说明

图1为本发明第一实施例的信道状态信息反馈方法的流程示意图；

图2为本发明第一实施例的用户设备的结构示意图。

具体实施方式

在对本发明实施例进行详细说明之前，先对可能涉及到的一些参数和概念进行限定，以便于更好的理解本发明。

在协作多点(CoMP)系统中，用户需要反馈多个基站的多个信道状态信息。假设有K个协作点进行协作多点传输，用户需要反馈多个基站的信道状态信息如下：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}]$

而对于其中某一个基站而言，其小尺度信道状态信息如下：

其中，N_T为基站发送天线的数目，N_R为用户设备接收天线的数目，

i＝1，...，N_R，j＝1，...，N_T表示从第j个发送天线到第i个接收天线的信道状态信息。

本发明第一实施例的信道状态信息反馈方法，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本如下：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

其中：C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]；

所述信道状态信息反馈方法如图1所示，包括：

步骤11，用户设备获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

步骤12，用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

步骤13，用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

步骤14，用户设备利用得到的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本：

$\tilde{C}=\left\{{\tilde{C}}_i\right\}=\left\{\right[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{i,1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{i,K}\left]\right\},i=1,...,2^N$

步骤15，用户设备利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；

步骤16，用户设备向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。

在本发明的具体实施例中，该步骤15中，可以采用如下的方式计算得到CDI。

方式一，量化对象为小尺度信道状态信息

方式一中，步骤15具体为：

用户设备利用更新后的码本对小尺度信道状态信息H′进行量化处理得到CDI如下所示：

$\mathrm{CDI}=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|{\tilde{C}}_j\·{H^{\′}}^H|}{\left|{\tilde{C}}_j\right|\·\left|{H^{\′}}^H\right|}$

其中基站重构的信道如下所示：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI},1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDI},K}]$

方式二，量化对象为完全信道状态信息

方式一中，步骤15具体为：

用户设备利用更新后的码本对完全信道状态信息H进行量化处理得到CDI如下所示：

$\mathrm{CDI}=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|{\tilde{C}}_j\·H^H|}{\left|{\tilde{C}}_j\right|\·\left|H^H\right|}$

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}]$

其中基站重构的信道如下所示：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI},1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDI},K}]$

本发明第一实施例的用户设备用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本如下：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

其中：C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]；

如图2所示，用户设备包括：

第一无线通信模块；

第一获取模块，用于获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

第二获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

第三获取模块，用于根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

更新模块，用于利用用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本：

$\tilde{C}=\left\{{\tilde{C}}_i\right\}=\left\{\right[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{i,1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{i,K}\left]\right\},i=1,...,2^N$

第一量化模块，用于利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；

第一反馈模块，用于利用所述第一无线通信模块向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。

在本发明的具体实施例中，该量化模块可以采用如下的方式计算得到CDI。

方式一，量化对象为小尺度信道状态信息

方式一中，量化模块具体用于利用更新后的码本对小尺度信道状态信息H′进行量化处理得到CDI如下所示：

$\mathrm{CDI}=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|{\tilde{C}}_j\·{H^{\′}}^H|}{\left|{\tilde{C}}_j\right|\·\left|{H^{\′}}^H\right|}$

其中基站重构的信道如下所示：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI},1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDI},K}]$

方式二，量化对象为完全信道状态信息

方式一中，量化模块具体用于利用更新后的码本对完全信道状态信息H进行量化处理得到CDI如下所示：

$\mathrm{CDI}=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|{\tilde{C}}_j\·H^H|}{\left|{\tilde{C}}_j\right|\·\left|H^H\right|}$

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}]$

其中基站重构的信道如下所示：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{\mathrm{CDI},1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{\mathrm{CDI},K}]$

在背景技术中提到，现有技术中，还存在一种基于小码本每小区独立量化的信道状态信息反馈方法，本发明第二实施例即针对上述的方法进行改进，假设码本如下：

$C^{\′}=\left\{C_i^{\′}\right\},i=1,...,2^N$

其中：表示码本中的第i个码字，N为反馈的比特数目。

如图3所示，本发明第二实施例的信道状态信息反馈方法包括：

步骤31，用户设备获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

步骤32，用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

步骤33，用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

步骤34，用户设备利用小码本C′对每个参与协作的基站的信道状态信息进行量化获得CDI信息，量化准则如下：

$\mathrm{CD}{I}_i=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{{|C}_j^{\′}\·{H_i^{\′}}^H|}{\left|C_j^{\′}\right|\·\left|{H_i^{\′}}^H\right|},i=1,...,K;$ 或

$\mathrm{CD}{I}_i=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{{|C}_j^{\′}\·{H_i}^H|}{\left|C_j^{\′}\right|\·\left|{H_i}^H\right|},i=1,...,K$

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}]$

二者得到的量化结果是一致的。

步骤35，用户设备计算多基站相位信息G，如下：

G＝[g₁，...，g_K]；

其中：

$g_i=\frac{C_{{\mathrm{CDI}}_i}^{\′}\·{H_i}^H}{|C_{{\mathrm{CDI}}_i}^{\′}\·{H_i}^H|},i=1,...,K.$

步骤36，用户设备根据多基站相位信息G计算基站间差分相位信息G′，如下：

$G^{\′}=\left\{g_i^{\′}\right\},i=1,...,K,i\≠x$

其中：

$g_i^{\′}=g_i/g_x,i=1,...,K;$

g_x为多基站相位信息G中的一个元素，如g₁或g₂等。

步骤37，用户设备利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化，得到IPI，如下：

${\mathrm{IPI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^M}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|g_i^{\′}\·{D_j}^H|}{\left|g_i^{\′}\right|\·\left|{D_j}^H\right|},i=1,...,K,i\≠x$

其中D为用于量化基站间差分相位信息的码本，如下：

D＝{D_j}，j＝1，...，2^M

为量化的相位角，M为量化相位角所需的比特数。

步骤38，用户设备反馈得到的IPI以及每个参与协作的基站对应的CQI和CDI供基站重构多点信道如下：

$\hat{H}=[...,D_{{\mathrm{IPI}}_{x-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x-1}},{\mathrm{CQI}}_x\·C_{{\mathrm{CDI}}_x},D_{{\mathrm{IPI}}_{x+1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x+1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x+1}},...]$

当x＝1时，重构多点信道如下：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1},D_{{\mathrm{IPI}}_2}\·{\mathrm{CQI}}_2\·C_{{\mathrm{CDI}}_2},...,D_{{\mathrm{IPI}}_k}\·{\mathrm{CQI}}_k\·C_{{\mathrm{CDI}}_k}]$

当x＝2时，重构多点信道如下：

$\hat{H}=[D_{{\mathrm{IPI}}_1}\·{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1},{\mathrm{CQI}}_2\·C_{{\mathrm{CDI}}_2},D_{{\mathrm{IPI}}_3}\·{\mathrm{CQI}}_3\·C_{{\mathrm{CDI}}_3},...,D_{{\mathrm{IPI}}_k}\·{\mathrm{CQI}}_k\·C_{{\mathrm{CDI}}_k}]$

......

当x＝k时，重构多点信道如下：

$\hat{H}=[D_{{\mathrm{IPI}}_1}\·{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1},...,D_{{\mathrm{IPI}}_{k-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{k-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{k-1}},{\mathrm{CQI}}_k\·C_{{\mathrm{CDI}}_k}]$

如图4所示，本发明第二实施例的用户设备包括：

第一无线通信模块；

第一获取模块，用于获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

第二获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K。

第三获取模块，用于根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

第二量化模块，用于利用小码本C′对每个参与协作的基站的小尺度信道状态信息进行量化获得CDI信息，量化准则如下：

${\mathrm{CDI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^N}{\arg \max }\frac{|C_j^{\′}\·{H_i^{\′}}^H|}{\left|C_j^{\′}\right|\·\left|{H_i^{\′}}^H\right|},i=1,...,K;$ 或

${\mathrm{CDI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^N}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|C_j^{\′}\·{H_i}^H|}{\left|C_j^{\′}\right|\·\left|{H_i}^H\right|},i=1,...,K$

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}]$

二者得到的量化结果是一致的。

第四获取模块，用于计算多基站相位信息G，如下：

G＝[g₁，...，g_K]；

其中：

$g_i=C_{{\mathrm{CDI}}_i}^{\′}\·{H_i}^H,i=1,...,K.$

第五获取模块，用于根据多基站相位信息G计算基站间差分相位信息G′，如下：

$G^{\′}=\left\{g_i^{\′}\right\},i=1,...,K,i\≠j$

其中：

$g_i^{\′}=g_i/g_x,i=1,...,K;$

g_x为多基站相位信息G中的一个元素，如g₁或g₂等。

第二量化模块，用于利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化，得到K-1个IPI，如下：

${\mathrm{IPI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^M}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|g_i^{\′}\·{D_j}^H|}{\left|g_i^{\′}\right|\·\left|{D_j}^H\right|},i=1,...,K,i\≠x$

其中D为用于量化基站间差分相位信息的码本，如下：

D＝{D_j}，j＝1，...，2^M

为量化的相位角，M为量化相位角所需的比特数。

第二反馈模块，用于利用所述第一无线通信模块反馈得到的IPI以及每个参与协作的基站对应的CQI和CDI供基站重构多点信道如下：

$\hat{H}=[...,D_{{\mathrm{IPI}}_{x-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x-1}},{\mathrm{CQI}}_x\·C_{{\mathrm{CDI}}_x},D_{{\mathrm{IPI}}_{x+1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x+1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x+1}},...]$

当x＝1时，重构多点信道如下：

$\hat{H}=[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1},D_{{\mathrm{IPI}}_2}\·{\mathrm{CQI}}_2\·C_{{\mathrm{CDI}}_2},...,D_{{\mathrm{IPI}}_k}\·{\mathrm{CQI}}_k\·C_{{\mathrm{CDI}}_k}]$

当x＝2时，重构多点信道如下：

$\hat{H}=[D_{{\mathrm{IPI}}_1}\·{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1},{\mathrm{CQI}}_2\·C_{{\mathrm{CDI}}_2},D_{{\mathrm{IPI}}_3}\·{\mathrm{CQI}}_3\·C_{{\mathrm{CDI}}_3},...,D_{{\mathrm{IPI}}_k}\·{\mathrm{CQI}}_k\·C_{{\mathrm{CDI}}_k}]$

......

当x＝K时，重构多点信道如下：

$\hat{H}=[D_{{\mathrm{IPI}}_1}\·{\mathrm{CQI}}_1\·C_{{\mathrm{CDI}}_1},...,D_{{\mathrm{IPI}}_{k-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{k-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{k-1}},{\mathrm{CQI}}_k\·C_{{\mathrm{CDI}}_k}]$

当然，g_x具体为哪一个，可以在基站和用户设备端预先确定好即可。

本发明通过在大码本反馈情况下，利用CQI更新的码本进行量化得到CDI，在不增加反馈开销的情况下，提升了用户的吞吐量。在小码本反馈的情况下，利用差分相位反馈，在不降低用户吞吐的前提下，降低了反馈开销。总的来说，两种方法都提升了反馈信息的利用率。

为了验证反馈信息利用率的增加，对现有方案和所提方案进行了仿真和分析。仿真设置如下：假设用户进行协作多点传输，协作基站数目为3，其它仿真参数如下所示：

载波频率：2GHz

小区布局：19个六边形小区，每小区3扇区

基站天线：70度，扇区波束倾斜角度为15度

基站间距：500m

距离相关路损：128.1+37.6log10(r)dB

穿透损耗：20dB

阴影衰落标准差：8dB

阴影相关度：基站间为0.5/小区内为1.0

天线间空间相关度：不相关

基站/用户设备天线数：4/1

CQI反馈：理想

调制编码方案集：QPSK(R＝1/8，1/6，1/5，1/4，1/3，1/2，3/5，2/3，3/4，5/6)16QAM(R＝1/2，3/5，2/3，3/4，5/6)64QAM(R＝3/5，2/3，3/4，4/5)

本发明第一实施例的仿真结果如下所示，可以发现，第一实施例的两种方案相对于对应的现有技术方案，在反馈量不变的情况下，其吞吐量都有一定的提升，提高了单位反馈量所带来的系统吞吐性能增益。

本发明第二实施例的仿真结果如下所示，可以发现，第二实施例的方案相对于对应的现有技术方案，在平均吞吐量不变的情况下降低了信息的反馈量，提高了单位反馈量所带来的系统吞吐性能增益。

对于第一实施例中量化小尺度信道状态信息而言，其对码本更新，因此更新后的码本考虑了大尺度信道状态信息，其量化准则为：

${\mathrm{CDI}}_{P1}=\underset{j}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|{\tilde{C}}_j\·{H^{\′}}^H|}{\left|{\tilde{C}}_j\right|\·\left|{H^{\′}}^H\right|}$

而现有方法二在信道中考虑大尺度信道状态信息，其量化准则为：

${\mathrm{CDI}}_{C2}=\underset{j}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|C_j\·H^H|}{\left|C_j\right|\·\left|H^H\right|}$

参见如下推导过程：

$\frac{|{\tilde{C}}_j\·{H^{\′}}^H|}{\left|{\tilde{C}}_j\right|\·\left|{H^{\′}}^H\right|}=\frac{|\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CQI}}_i\·C_{j,i}\·H_i^{\′}|}{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CQI}}_i\·\left|C_{j,i}\right|\·\left|{H_i^{\′}}^H\right|}=\frac{|\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{j,i}\·{\mathrm{CQI}}_i\·H_i^{\′}|}{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\left|C_{j,i}\right|\·{\mathrm{CQI}}_i\·\left|{H_i^{\′}}^H\right|}=\frac{|C_j\·H^H|}{\left|C_j\right|\·\left|H^H\right|},$

也就是说CDI_P1＝CDI_C2，即方案一与传统方法二获得相同的性能，也就是说相对于传统方法一，能够提高吞吐量。

现有技术的第三种方法中，将多个小区的相位信息都调整到理想信道的相位信息，而第二实施例的方法中，即，假设传统方法量化的信道信息为则相应的方案三的量化信道可以表示为：

α为相位旋转的角度。

从容量的角度进行分析可得，第二实施例的方法获得的容量为：

$C_{\mathrm{pro}}={\log }_2(1+\frac{\left|{\hat{H}}_{\mathrm{pro}}\right|}{N_0+I})$

而现有技术的第三种方法获得的容量为：

$C={\log }_2(1+\frac{\left|\hat{H}\right|}{N_0+I})$

I表示其它小区的干扰；

N₀表示噪声功率。

然而：

$C_{\mathrm{pro}}={\log }_2(1+\frac{\left|{\hat{H}}_{\mathrm{pro}}\right|}{N_0+I})={\log }_2(1+\frac{|\hat{H}\·e^{\mathrm{j\α}}|}{N_0+I})={\log }_2(1+\frac{\left|\hat{H}\right|}{N_0+I})=C,$

可以看出，第二实施例的方法中与传统方法三可以获得相同的容量性能，但其反馈量减少。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种信道状态信息反馈方法，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本为：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]，N为反馈的比特数目；

其特征在于，所述信道状态信息反馈方法包括：

用户设备获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

用户设备根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

用户设备利用得到的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本

用户设备利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；

用户设备向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。

2.根据权利要求1所述的信道状态信息反馈方法，其特征在于，更新后的码本

具体如下所示：

$\tilde{C}=\left\{{\tilde{C}}_i\right\}=\left\{\right[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{i,1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{i,K}\left]\right\},i=1,...,2^N.$

3.根据权利要求2所述的信道状态信息反馈方法，其特征在于，所述用户设备利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI具体为：

用户设备利用更新后的码本对所述H′进行量化处理得到所述CDI；或者

用户设备利用更新后的码本对完全信道状态信息H进行量化处理得到所述CDI；

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}].$

4.一种用户设备，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本为：

C＝{C_i}，i＝1，...，2^N

C_i＝[C_i，1，...，C_i，K]，N为反馈的比特数目；

其特征在于，所述用户设备包括：

第一无线通信模块；

第一获取模块，用于获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

第二获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

第三获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

更新模块，用于利用得到的CQI更新原始码本C，得到更新后的码本

第一量化模块，用于利用更新后的码本进行量化处理，得到CDI；

第一反馈模块，用于利用所述第一无线通信模块向基站反馈CDI和每个参与协作的基站对应的CQI，供基站重构信道。

5.根据权利要求4所述的用户设备，其特征在于，更新后的码本具体如下所示：

$\tilde{C}=\left\{{\tilde{C}}_i\right\}=\left\{\right[{\mathrm{CQI}}_1\·C_{i,1},...,{\mathrm{CQI}}_K\·C_{i,K}\left]\right\},i=1,...,2^N.$

6.根据权利要求5所述的用户设备，其特征在于，所述量化模块具体用于利用更新后的码本对所述H′进行量化处理得到所述CDI；或者利用更新后的码本对完全信道状态信息H进行量化处理得到所述CDI；

其中：

$H=[l_1{H}_1^{\′},l_2{H}_2^{\′},...,l_K{H}_K^{\′}].$

7.一种信道状态信息反馈方法，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中小码本为：

$C^{\′}=\left\{C_i^{\′}\right\},i=1,...,2^N$

表示码本中的第i个码字，N为反馈的比特数目；

其特征在于，所述信道状态信息反馈方法包括：

用户设备获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

用户设备获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

用户设备根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

用户设备利用小码本C′对每个参与协作的基站的信道状态信息进行量化获得每个参与协作的基站对应的CDI信息；

用户设备计算多基站相位信息G，如下：

G＝[g₁，...，g_K]；

用户设备计算基站间差分相位信息G′，如下：

$G^{\′}=\left\{g_i^{\′}\right\},i=1,...,K,i\≠x$

其中：

g_x为多基站相位信息G中的一个元素；

用户设备利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化，得到IPI；

用户设备反馈得到的IPI以及每个参与协作的基站对应的CQI和CDI供基站重构多点信道。

8.根据权利要求7所述的信道状态信息反馈方法，其特征在于，用户设备利用小码本C′对每个参与协作的基站的小尺度信道状态信息或完全信道状态信息进行量化获得每个参与协作的基站对应的CDI信息。

9.根据权利要求7所述的信道状态信息反馈方法，其特征在于，用户设备利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化得到的IPI如下：

${\mathrm{IPI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^M}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|g_i^{\′}\·{D_j}^H|}{\left|g_i^{\′}\right|\·\left|{D_j}^H\right|},i=1,...,K,i\≠x$

其中D_j为用于量化基站间差分相位信息的码本D中的元素，j＝1，...，2^M，M为量化基站间差分相位信息所需的比特数；

基站重构多点信道如下：

$\hat{H}=[...,D_{{\mathrm{IPI}}_{x-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x-1}},{\mathrm{CQI}}_x\·C_{{\mathrm{CDI}}_x},D_{{\mathrm{IPI}}_{x+1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x+1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x+1}},...].$

10.一种用户设备，用于协作多点系统中，所述协作多点系统中参与协作的基站数量为K，其中原始码本为：

$C^{\′}=\left\{C_i^{\′}\right\},i=1,...,2^N$

表示码本中的第i个码字，N为反馈的比特数目；

其特征在于，所述用户设备包括：

第一无线通信模块；

第一获取模块，用于获取用户设备与参与协作的所有基站之间的小尺度信道状态信息

第二获取模块，用于获取用户设备与每个参与协作的基站之间的大尺度信道状态信息l_i，i＝1，...，K；

第三获取模块，用于根据小尺度信道状态信息和大尺度信道状态信息获取用户设备与每个参与协作的基站之间的CQI，CQI_i＝l_i·|H′|，i＝1，...，K；

第二量化模块，用于利用小码本C′对每个参与协作的基站的信道状态信息进行量化获得CDI信息；

第四获取模块，用于计算多基站相位信息G，如下：

G＝[g₁，...，g_K]；

第五获取模块，用于根据多基站相位信息G计算基站间差分相位信息G′，如下：

$G^{\′}=\left\{g_i^{\′}\right\},i=1,...,K,i\≠j$

其中：

g_x为多基站相位信息G中的一个元素；

第二量化模块，用于利用用于量化相位信息的码本D对基站间差分相位信息G′进行量化，得到IPI；

第二反馈模块，用于利用所述第一无线通信模块反馈得到的IPI以及每个参与协作的基站对应的CQI和CDI供基站重构多点信道。

11.根据权利要求10所述的用户设备，其特征在于，所述第二量化模块具体用于利用小码本C′对每个参与协作的基站的小尺度信道状态信息或完全信道状态信息进行量化获得每个参与协作的基站对应的CDI信息。

12.根据权利要求10所述的用户设备，其特征在于，所述IPI如下：

${\mathrm{IPI}}_i=\underset{1\≤j\≤2^M}{\mathrm{arg\; max}}\frac{|g_i^{\′}\·{D_j}^H|}{\left|g_i^{\′}\right|\·\left|{D_j}^H\right|},i=1,...,K,i\≠x;$

其中D_j为用于量化基站间差分相位信息的码本D中的元素，j＝1，...，2^M，M为量化基站间差分相位信息所需的比特数；

基站重构的多点信道如下：

$\hat{H}=[...,D_{{\mathrm{IPI}}_{x-1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x-1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x-1}},{\mathrm{CQI}}_x\·C_{{\mathrm{CDI}}_x},D_{{\mathrm{IPI}}_{x+1}}\·{\mathrm{CQI}}_{x+1}\·C_{{\mathrm{CDI}}_{x+1}},...].$

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