CN102624502A - 信道信息反馈方法 - Google Patents

Abstract

一种信道信息反馈方法，包括：基站从多个用户端接收信道信息；基站从所述多个用户端中选择一定数量的用户端；基站将停止信号发送到选择的用户端，其中，接收到停止信号的用户端停止向基站反馈信道信息，在预定时间段之后周期性地向基站反馈信道信息，在所述预定时间段期间处于暂缓反馈状态，没有接收到停止信号的用户端继续向基站反馈信道信息，处于非暂缓反馈状态。

Description

信道信息反馈方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地讲，涉及一种通信系统中的信道信息反馈方法。

背景技术

在通信系统中，每个基站设置有多个天线，并且每个基站通过复用技术可以同时与多个用户端进行通信。为了同时为多个用户端提供服务，基站在计算预编码矩阵之前需要知道从基站到用户端的下行信道的信道信息(即，预编码矩阵索引(PMI)和信道质量指示(CQI))，以消除用户间干扰。为此，需要每个用户端正确并且经常地将其信道信息反馈给基站。

在现有技术中，存在两种对信道信息进行反馈的方案。一种反馈方案是终端基于物理上行控制信道(PUCCH)周期性地将信道信息反馈给基站；另一种反馈方案是终端基于物理上行共享信道(PUSCH)非周期性地将信道信息反馈给基站。

对于周期性的反馈方案来说，当信道改变较频繁时，需要终端更频繁地向基站反馈信道信息，从而需要较小的反馈间隙。此外，在多基站系统中，终端的数量通常非常多。如果所有终端的反馈间隙都较短，则对于整个系统来说，反馈开销非常大。此外，在单基站系统中，终端每次反馈仅需要发送一个信道信息给基站；然而在多基站系统中，终端每次反馈需要发送多个信道信息以向不同的基站反馈信道信息，这进一步增加了反馈开销。

对于非周期性的反馈方案来说，如果基站需要额外的反馈，则基站需要预先将反馈请求信号发送给终端，以通知每个终端进行信道信息的反馈。在终端数量较多的情况下，这将导致信令开销非常大。非周期性的反馈方案仅适用于终端数量较少，并且信道变化较少(即，不需要终端频繁进行反馈)的系统中。

因此，在现有技术的信道信息反馈方案中，对于终端数量较多、基站数量较多以及信道改变较频繁的情况，不能很好降低传输开销。为此，需要一种能够即使在终端数量较多、基站数量较多或信道改变较频繁的情况下，也能够使得整个系统保持合适的传输开销的信道信息反馈方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信道信息反馈方法，包括：基站从多个用户端接收信道信息；基站从所述多个用户端中选择一定数量的用户端；基站将停止信号发送到选择的用户端，其中，接收到停止信号的用户端在预定时间段期间处于暂缓反馈状态而停止向基站反馈信道信息，并且在预定时间段之后继续向基站反馈信道信息，没有接收到停止信号的用户端继续向基站反馈信道信息，处于非暂缓反馈状态。

根据本发明的另一方面，所述方法还可包括：基站从所述多个用户端中的处于非暂缓反馈状态的用户端接收信道信息；基站从处于非暂缓反馈状态的用户端中选择一定数量的用户端；基站将停止信号发送到选择的用户端。

根据本发明的另一方面，选择将要被发送停止信号的用户端的步骤可包括：(a)对于处于非暂缓反馈状态的用户端中的没有被选中的每个用户终端，计算加权总信道容量C_i，k，其中，i表示迭代次数，i的初始值为1，k为用户终端的标号；(b)选择使得加权总信道容量C_i，k最大的用户端作为将要被发送停止信号的用户端；(c)确定i是否等于预定值；(d)当i小于预定值时，i＝i+1，进行步骤(a)；(e)当i等于预定值时，结束选择。

步骤(c)还可包括：当i＞1时，确定在第i-1次迭代中计算的最大加权总信道容量与第i次迭代中的最大加权总信道容量之差的绝对值是否小于预定阈值，其中，当所述绝对值不小于预定阈值和/或i小于预定值时，i＝i+1，进行步骤(a)；当所述绝对值小于预定阈值并且i等于预定值时，结束选择。

根据本发明的另一方面，选择将要被发送停止信号的用户端的步骤可包括：(a)对于处于非暂缓反馈状态的用户端中的没有被选中的每个用户终端，计算加权总信道容量C_i，k，其中，i表示迭代次数，i的初始值为1，k为用户终端的标号；(b)选择使得加权总信道容量C_i，k最大的用户端作为将要被发送停止信号的用户端；(c)确定i是否大于1；(d)当i不大于1时，i＝i+1，进行步骤(a)；(e)当i大于1时，确定第i-1次迭代中的最大加权总信道容量与第i次迭代中的最大加权总信道容量之差的绝对值是否小于预定阈值；(f)当所述绝对值不小于预定阈值时，i＝i+1，进行步骤(a)；(g)当所述绝对值小于预定阈值时，结束选择。

可通过下面的等式计算加权总信道容量C_i，k：

$C_{i,k}=\underset{j\∈\{S_{i-1}\∪k\}}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_j}{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_j),$

其中，SINR_j为第j个用户端的信道的信噪比，ρ_j为第j个用户端的关于比例公平的权重，S_i-1表示在进行第i次迭代时已经选择的用户终端的集合，S₀为空集。

ρ_j可以为第j个用户端已经发送的数据量。

所述预定时间段可以是固定值。

所述预定时间段可以是ROUND(N/M-1)个子帧，其中，ROUND(N/M-1)表示对N/M-1取整，N为所述多个用户端的数量，M为选中的将要被发送停止信号的用户端的数量。

本发明的另一方面提供一种信道信息反馈方法，包括：用户端向基站反馈信道信息；用户端确定是否从基站接收到停止信号；如果确定接收到停止信号，则用户端在预定时间段期间停止向基站反馈信道信息，并且在预定时间段之后继续向基站反馈信道信息；如果确定没有接收到停止信号，则用户端继续向基站反馈信道信息。

通过根据本发明的信道信息反馈方法，避免了用户端不断地向基站反馈信道信息，降低了系统的传输开销。同时，通过一定次数的迭代来获取最大加权总信道容量以选择合适的用户端在预定时间段内停止进行信道信息反馈，进一步提高了系统的性能。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明的示例性实施例的信道信息反馈方法的流程图；

图2示出根据本发明的示例性实施例的选择用户端的方法的流程图。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，相同的标号始终表示相同的部件。

图1示出根据本发明的示例性实施例的信道信息反馈方法的流程图。

当开始进行根据本发明的示例性实施例的信道信息反馈方法时，在步骤101，系统中的N个用户端(N为大于1的自然数)将信道信息反馈给基站。

信道信息通常包括预编码矩阵索引(PMI)和信道质量指示(CQI)。每个用户端通过利用信道矩阵H来计算PMI和CQI。

具体地说，N个用户端中的第k(k＝1，2，...，N)个用户端对信道矩阵H_k执行奇异值分解(SVD)，即，

H_k＝U_k∑_kV_k ^H....(1)

PMI是矩阵Vk的第一个右奇异向量h_k，CQI是信道矩阵H_k的最大奇异值σ_A。

由于在单基站系统以及多基站系统中的信道矩阵获取方式是已知的，将不再详述。

在步骤102，从N个用户端中选择M1(M1为小于等于N的自然数)个用户端。

在步骤103，基站将停止信号St发送到在步骤102选择的M1用户端，停止信号St指示用户端在预定时间段期间不再反馈信道信息。即，如果用户终端确定接收到停止信号St，则在预定时间段期间不再反馈信道信息，处于暂缓反馈状态，并且在预定时间段之后继续向基站反馈(例如，周期性地反馈)信道信息。没有接收到停止信号St的用户端继续反馈信道信息，处于非暂缓反馈状态，继续向基站反馈(例如，周期性地反馈)信道信息。

随后，考虑系统的传输开销情况，如果需要继续执行根据本发明的反馈方法，则继续执行步骤104-106。

在步骤104，N个用户端中的处于非暂缓反馈状态的用户端向基站反馈信道信息。

在步骤105，从在步骤104反馈信道信息的用户端中选择M2(M2小于等于反馈信道信息的用户端的数量)个用户端。

在步骤106，基站将停止信号St发送到在步骤105选择的M2个用户端。优选地，可通过下行链路控制信息(DCI)格式0来发送停止信号St。应该理解，可以通过其他消息来发送停止信号St。

随后，如果需要继续执行根据本发明的反馈方法，则在下一发送周期(例如，下一子帧期间)重复步骤104-106。即，可根据系统的传输开销情况，来选择性地应用根据本发明的信道信息反馈方法或现有技术的信道信息反馈方法，或者在系统中仅应用根据本发明的信道信息反馈方法。

在上面示出的根据本发明的示例性实施例的信道信息反馈方法中，由于整个通信系统中的用户终端并非一直不断地向基站反馈信道信息，而是根据来自基站的停止信号St阶段性地进行信道信息的反馈，从而降低了系统的传输开销。

在图1示出的实施例中，在步骤102和105中可以选择任意用户端来接收停止信号St。然而，如果任意选择用户端，虽然在一定程度上降低了传输开销，但是如果选择了需要反馈的用户端，可能会造成传输延迟，降低了系统的性能。为了进一步改善系统的性能，可根据相应地情况来选择接收停止信号St的用户端。

图2示出根据本发明的示例性实施例的在步骤102和105中选择用户端的方法的流程图。

在图2示出的选择用户端的方法中，对于每个子帧，通过一定次数的迭代来选择在一个反馈周期(例如，一个子帧)期间接收停止信号St的用户终端，其中，每次迭代选择加权总信道容量最大的用户终端，直到迭代次数达到预定值或者相邻两次迭代中的最大加权总信道容量基本相同(例如，差的绝对值小于预定阈值)。换句话说，迭代次数可以预先设定，或者是变化的。

在步骤201，对于处于非暂缓反馈状态的用户端中的到本次迭代还未被选择的每个用户终端k，计算在第i次迭代的加权总信道容量C_i，k，i的初始值为1。处于非暂缓反馈状态的用户端中的到本次迭代还未被选择的用户终端的集合可表示为R₁。这样，在进行第一次迭代时，R₁为处于非暂缓反馈状态的用户端。由于每次迭代都有用户终端被选择，从而随着迭代次数的增加，R_i中的元素数量逐渐减小。

可通过下面的等式(2)计算在第i次迭代的加权总信道容量：

$C_{i,k}=\underset{j\∈\{S_{i-1}\∪k\}}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_j}{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_j)=\underset{j\∈\{S_{i-1}\∪k\}}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_j}{\log }_2(1+\frac{{\left|W_j{h}_{j}P\right|}^2}{N_0+{\left|W_j{h}_{j}P\right|}^2})....\left(2\right)$

其中，SINR_j为第j个用户端的信道的信噪比，N₀为噪声功率；ρ_j为第j个用户端的关于比例公平的权重(例如，第j个用户端已经发送的数据量)；W_j为第j个用户端的用户端处理矩阵；P表示基站端的预编码矩阵；S_i-1表示在进行第i次迭代时已经选择的用户终端的集合{S1，S2，...，S(i-1)}，S₀为空集。

应该理解，等式(2)中示出的计算信噪比的方式是示例性的，可使用其他方式来计算信道的信噪比。

如果用户端采用U矩阵，U矩阵是步骤101中用户将信道进行SVD处理得到的，即W_k＝U_k，则加权总信道容量可被表示为：

$C_{i,k}==\underset{j\∈S_{i-1}}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_j}{\log }_2(1+\frac{\sqrt{3}}{{\left|\right|P\left|\right|}^2}\frac{{\mathrm{\σ}}_j^2}{N_0+{\mathrm{\σ}}_j^2})....\left(3\right)$

其中， $P={H\left(k\right)}^{+}=H{\left(k\right)}^H{\left(H\left(k\right)H{\left(k\right)}^H\right)}^{--1}....\left(4\right).$

这里，其中H(S_i-1)表示已经选中的用户端的复合信道矩阵，

在步骤202，选择本次迭代中使得加权总信道容量C_i，k最大的用户端π(i)作为将要被发送停止信号St的用户端。此时，由于在本次迭代中完成了对用户端的选择，从而在此之后可以确定集合R_i+1以及S₁，即，

R_i+1＝R_i\π(i)，

S_i＝S₁∪π(i)。

在步骤203，确定i是否等于预定值。

如果i小于预定值，则在步骤204，i＝i+1，返回步骤201。

如果i等于预定值，则结束选择。

在另一实施例中，步骤203可用步骤205替换。在步骤205，当i＞1时，确定第i-1次迭代中的最大加权总信道容量与第i次迭代中的最大加权总信道容量之差的绝对值是否小于预定阈值。如果小于预定阈值，则结束选择；否则，执行步骤204。

在另一实施例中，可综合考虑迭代次数是否达到预定值以及所述差的绝对值是否小于预定阈值。例如，如果步骤203和步骤205的结果都为“是”，则结束选择；如果步骤203和步骤205中的结果之一为“否”，则执行步骤204。

在本发明的一个实施例中，停止信号St所指示的预定时间段可以是固定值(例如，预定数量的子帧)。

在本发明的另一实施例中，为了进一步优化系统中的传输开销，根据系统中用户端的数量N和选择的被发送停止信号St的用户端的数量M来确定停止信号St所指示的预定时间段。优选地，该预定时间段PT＝ROUND(N/M-1)，其中，ROUND(N/M-1)表示对N/M-1进行取整，时间单位为子帧。

通过根据本发明的信道信息反馈方法，避免了用户端不断地向基站反馈信道信息，降低了系统的传输开销。同时，通过一定次数的迭代来获取最大加权总信道容量以选择合适的用户端在预定时间段内停止进行信道信息反馈，进一步提高了系统的性能。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种信道信息反馈方法，包括：

基站从多个用户端接收信道信息；

基站从所述多个用户端中选择一定数量的用户端；

基站将停止信号发送到选择的用户端，其中，接收到停止信号的用户端在预定时间段期间处于暂缓反馈状态而停止向基站反馈信道信息，并且在预定时间段之后继续向基站反馈信道信息，没有接收到停止信号的用户端继续向基站反馈信道信息，处于非暂缓反馈状态。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

基站从所述多个用户端中的处于非暂缓反馈状态的用户端接收信道信息；

基站从处于非暂缓反馈状态的用户端中选择一定数量的用户端；

基站将停止信号发送到选择的用户端。

3.如权利要求1所述的方法，其中，选择将要被发送停止信号的用户端的步骤包括：

(a)对于处于非暂缓反馈状态的用户端中的没有被选中的每个用户终端，计算加权总信道容量C_i，k，其中，i表示迭代次数，i的初始值为1，k为用户终端的标号；

(b)选择使得加权总信道容量C_i，k最大的用户端作为将要被发送停止信号的用户端；

(c)确定i是否等于预定值；

(d)当i小于预定值时，i＝i+1，进行步骤(a)；

(e)当i等于预定值时，结束选择。

4.如权利要求3所述的方法，其中，步骤(c)还包括：当i＞1时，确定在第i-1次迭代中计算的最大加权总信道容量与第i次迭代中的最大加权总信道容量之差的绝对值是否小于预定阈值，

其中，当所述绝对值不小于预定阈值和/或i小于预定值时，i＝i+1，进行步骤(a)；当所述绝对值小于预定阈值并且i等于预定值时，结束选择。

5.如权利要求1所述的方法，其中，选择将要被发送停止信号的用户端的步骤包括：

(a)对于处于非暂缓反馈状态的用户端中的没有被选中的每个用户终端，计算加权总信道容量C_i，k，其中，i表示迭代次数，i的初始值为1，k为用户终端的标号；

(b)选择使得加权总信道容量C_i，k最大的用户端作为将要被发送停止信号的用户端；

(c)确定i是否大于1；

(d)当i不大于1时，i＝i+1，进行步骤(a)；

(e)当i大于1时，确定第i-1次迭代中的最大加权总信道容量与第i次迭代中的最大加权总信道容量之差的绝对值是否小于预定阈值；

(f)当所述绝对值不小于预定阈值时，i＝i+1，进行步骤(a)；

(g)当所述绝对值小于预定阈值时，结束选择。

6.如权利要求3或5所述的方法，其中，通过下面的等式计算加权总信道容量C_1，k：

$C_{i,k}=\underset{j\∈\{S_{i-1}\∪k\}}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_j}{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_j),$

其中，SINR_j为第j个用户端的信道的信噪比，ρ_j为第j个用户端的关于比例公平的权重，S_i-1表示在进行第i次迭代时已经选择的用户终端的集合，S₀为空集。

7.如权利要求6所述的方法，其中，ρ_j为第j个用户端已经发送的数据量。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定时间段是固定值。

9.如权利要求3或5所述的方法，其中，所述预定时间段是ROUND(N/M-1)个子帧，其中，ROUND(N/M-1)表示对N/M-1取整，N为所述多个用户端的数量，M为选中的将要被发送停止信号的用户端的数量。

10.一种信道信息反馈方法，包括：

用户端向基站反馈信道信息；

用户端确定是否从基站接收到停止信号；

如果确定接收到停止信号，则用户端在预定时间段期间停止向基站反馈信道信息，并且在预定时间段之后继续向基站反馈信道信息；

如果确定没有接收到停止信号，则用户端继续向基站反馈信道信息。

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