CN102647751B - 协同多点传输中确定信道状态的方法 - Google Patents

Abstract

为了减少协同多点传输(CoMP)中信道状态信息的反馈开销，本发明提供了协同多点传输中确定信道状态的方法，其中，服务基站接收用户设备反馈的、与本服务基站之间的第一信道状态信息，以及与各个协同基站之间的第二信道状态信息；将各第二信道状态信息分别通知相应的协同基站；根据第一信道状态信息，对第一参考信号进行预编码，并在与该协同基站共用的通信资源上，将经预编码的第一参考信号发送给该用户设备，其中，所述第一参考信号与各协同基站分别发送的经预编码的第二参考信号叠加；接收该用户设备根据叠加的参考信号而反馈的第三信道状态信息，并根据第一、第二和第三信道状态信息，确定对应于该用户设备的所述协同多点传输的信道状态。

Description

协同多点传输中确定信道状态的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及协同多点传输技术。

背景技术

协同多点传输(Coordinated Multipoint Transmission，简称CoMP)技术提供了用于提高小区边缘用户的体验的一种候选的解决方案。CoMP技术面临的挑战在于回传延迟、回传容量、下行CSI(Channel state indicator，简称CSI)反馈等等。这些挑战中最大的问题来自于CoMP技术的动机：在用户设备侧将多个小区的发送信号内在地合并。

典型的联合处理(Joint Processing，简称JP)CoMP需要用户设备汇报在该用户设备与所有CoMP小区之间的下行CSI，这可以被视为一个维度为KM×N的矩阵，其中K，M，N分别是小区个数、每个小区的天线个数和用户设备的天线个数。这种类型的CSI反馈能够提供在基站(eNB)侧的全局预编码的可能性。但是，这一反馈的开销和码本搜索的复杂性可能过大而无法被业内所接受。

一个较为松散的情况是：使得用户设备为K个小区中的每一个分别反馈一个独立的维度为M×N的矩阵，并进行宏分集传输。一些附加的比特可以被用于表示跨小区的CSI相位/幅度关系。这些跨小区的反馈需要用户设备得知活动的CoMP集合，这可能影响调度的调度灵活性并导致过多的反馈。

发明内容

在LTE 3GPP R10(Release 10)中，PDSCH的静默技术已经被业内所同意，以用于消除在CSI-RS(CSI参考信号)RE(ResourceElement，资源单元)上的小区间干扰，这意味着在静默的RE上存在一些资源浪费。如图1所示的资源分配，其中阴影部分指示普通参考信号(CRS)占用的资源，方向左下的划线部分表示服务小区的CSI-RS占用的资源，方向右下的划线部分表示被静默的资源。对于CoMP传输，如申请人已经提交的中国专利申请201010253111.5由于多个小区可以协同地传输CSI-RS。

从而，本发明提出，可以利用由于PDSCH静默而产生的空闲资源单元。协同CSI-RS可以位于服务小区的CSI-RS所占用的位置(即通信资源)上，也可以位于临近小区的CSI-RS所占用的位置上，这可以通过使用一个专为CoMP所服务的虚拟的小区ID来合并，如可以使用图1中的方向右下的划线部分。小区虚拟ID可以被看作是CoMP协作组的标识，可以由2部分构成，第一部分是协作调度小区组，如9个小区，第二部分是协作调度小区组里面的协同传输小区组，如3个小区。

基于以上位于静默RE或者服务小区CSI-RS RE上的协同的CSI-RS，本发明提供了一种两阶段的CSI反馈技术。

在第一阶段中，对于服务小区，用户设备例如通过传统的方法汇报第一阶段CSI，例如长时CSI。对于处于CoMP汇报集合中的协同小区(即非服务小区)，用户设备根据CSI-RS或CRS(Common RS，普通参考信号)汇报第一阶段CSI，例如长时/宽带PMI(PrecodingMatrix Indicator，预编码矩阵标识)。

在第二阶段中，用户设备根据额外的、由多个小区协同发送的参考信号汇报第二阶段CSI，例如短时/窄带的RI(rank indication，秩标示)/PMI/CQI(Channel Quality Indicator，信道质量标识)。

这些额外的参考信号可以是专门标示的CSI-RS(小区特定的子帧之外)，空闲的(即在目前的标准中预留而没有使用的)解调参考信号(Demodulation RS，简称DMRS)，或者是新定义的参考信号，它们可以是窄带和/或宽带的。CoMP传输点，即服务基站和协同基站根据汇报来的第一阶段CSI(以及可能的对于服务小区的短时CSI)分别对额外的参考信号进行预编码并发送给用户设备。接着，基站收集用户设备根据叠加的、预编码的参考信号反馈的第二阶段CSI，并确定最终的协同多点传输的信道状态，以用于真正的数据传输。

用户设备特定的下行信令可以被用于标示用于生成第二阶段CSI的CSI-RS资源，即叠加的预编码参考信号被发送所在的通信资源。

服务小区可以仅使用汇报的第一阶段PMI的本征向量(Eigen-vector)，以减少所需的CSI-RS的天线端口(即个数)。

由于两个阶段的反馈事实上目标于单个小区，并且第二阶段反馈更加的短时，例如是窄带反馈以进一步减少上行开销，因此这一方案的重要之处在于减少了上行开销。

具体的，根据本发明的一个方面，提供了一种在服务基站中确定信道状态的方法，其中，所述服务基站与至少一个协同基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

-通过小区特定的信令通知用户设备在相应的通信资源上测量该服务基站发送的第一参考信号，所述第一参考信号用于该用户设备确定第一信道状态信息；

-在该相应的通信资源上发送第一参考信号；

以及，

-通过小区特定的信令通知该用户设备在相应的通信资源上测量各协同基站分别发送的第二参考信号，所述第二参考信号用于该用户设备确定第二信道状态信息；

a.接收该用户设备反馈的所述第一信道状态信息，以及各第二信道状态信息。

在该优选的实施方式中，当第一和第二信道状态信息反馈的是例如是长时状态时，使用小区特定的信令以例如广播的形式来通知用户设备进行测量，可以较好地节省信令开销。

根据一个优选的实施方式，该方法还包括如下步骤：

b.将各第二信道状态信息分别通知相应的协同基站；

c.根据第一信道状态信息，对第三参考信号进行预编码，并在与该协同基站共用的通信资源上，将经预编码的第三参考信号发送给该用户设备，其中，所述第三参考信号与各协同基站分别发送的经预编码的第四参考信号叠加；

d.接收该用户设备根据叠加的参考信号而反馈的第三信道状态信息，并根据第一、第二和第三信道状态信息，确定对应于该用户设备的所述协同多点传输的信道状态。

根据以上优选的实施方式，协同多点传输的信道状态由信息量较小的第一、第二和第三信道状态信息所表示，节省了信道状态测量、反馈所带来的开销。

在一个优选的实施方式中，所述方法在所述步骤a之前还包括以下步骤：在本服务基站专用的通信资源上向用户设备发送用于该用户设备确定所述第一信道状态信息的第三参考信号。在该优选的实施方式中，第一信道状态信息由用户设备根据基站所发送的第三参考信号所确定。

在另一个优选的实施方式中，所述方法在发送第三参考信号之前还包括：

-通过小区特定的信令通知该用户设备在所述本服务基站专用的通信资源上测量所述第三参考信号；

所述方法在所述步骤a之前还包括：

-通过小区特定的信令通知该用户设备在各协同基站分别专用的通信资源上测量各协同基站分别发送的第四参考信号，以确定所述第二信道状态信息。

在该优选的实施方式中，由于第一和第二信道状态信息反馈的例如是长时状态，因此使用小区特定的信令以例如广播的形式来通知用户设备进行测量，可以较好地节省信令开销。

在又一个优选的实施方式中，在所述步骤c之前还包括：通过小区特定或用户设备特定的信令通知该用户设备在所述共用的通信资源上接收所述叠加的第一和第二参考信号。由于用户设备接收叠加的参考信号需要测量短时/窄带状态，因此服务基站可以通过用户设备特定的信令进行通知，这样反馈速度比较快。

在另一个优选的实施方式中，该方法用于多用户多输入多输出，对于多个用户设备中的每一个，分别确定对应的所述协同多点传输的信道状态，该方法还包括如下步骤：

e.基于各用户设备的所述协同多点传输的信道状态，确定用于该多个用户设备的多用户预编码矩阵。

在该优选的实施方式中，该方法用于MU-MIMO(多用户多输入多输出)，大大减少了MU-MIMO中的信道状态反馈的开销。

根据本发明的第二个方面，提供了一种在协同基站中用于控制信道状态反馈的方法，其中，该协同基站与一服务基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

i.接收来自该服务基站的、用户设备与该协同基站之间的第二信道状态信息；

ii.根据第二信道状态信息，对第四参考信号进行预编码，并在与该服务基站共用的通信资源上，将经预编码的第四参考信号发送给该用户设备，其中，所述第四参考信号与该服务基站发送的经预编码的第三参考信号叠加。

根据本发明的第三个方面，提供了一种在用户设备中反馈信道状态的方法，其中，该用户设备所属的服务基站与至少一个协同基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

r.接收来自该服务基站的、通过小区特定的信令发送的、指示该用户设备在相应的通信资源上接收该服务基站发送的第一参考信号的指令；

s.接收来自该服务基站的、通过小区特定的信令发送的、指示该用户设备在相应的通信资源上接收各协同基站分别发送的第二参考信号的指令；

t.根据第一参考信号，确定与该服务基站之间的第一信道状态信息，以及分别根据各第二参考信号，确定与各个协同基站之间的第二信道状态信息；

u.将所述第一和第二信道状态信息反馈给该服务基站。

根据本发明又一个方面，提供了一种在服务基站中向用户设备发送参考信号的方法，所述服务基站与至少一个协同基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

-在与所述协同基站共用的通信资源上发送参考信号；

其中，所述共用的通信资源利用物理下行共享信道的静默的资源单元。

并且，也提供了一种在协同基站中向用户设备发送参考信号的方法，所述协同基站与服务基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

-在与所述服务基站共用的通信资源上发送参考信号；

其中，所述共用的通信资源利用物理下行共享信道的静默的资源单元。

此外，还提供了一种在用户设备中接收基站发送的参考信号的方法，该用户设备所属的服务基站与至少一个协同基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

-在与服务基站与该些协同基站共用的通信资源上接收参考信号；

其中，所述共用的通信资源利用物理下行共享信道的静默的资源单元。

以上方面中，使用物理下行共享信道的静默的资源单元，提高了资源利用率。

本发明的以上特性及其他特性将在下文中的实施例部分进行明确地阐述。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的以上及其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1是根据本发明的一个方面，用于协同多点传输CSI反馈的CSI-RS的通信资源示意图；

图2是本发明一个实施方式与现有技术的性能仿真图。

具体实施方式

下面将以两个实施方式对本发明的发明构思在SU-MIMO(单用户多输入多输出)中的应用进行详述，之后再对本发明在MU-MIMO中的应用方式进行说明。

实施方式一

在本实施方式中，以这样的CoMP场景进行说明：存在三个小区，分别由具有4个发射天线Tx的基站所管辖。其中包括一个服务小区和两个协同小区(非服务小区)，服务小区服务一个具有2个接收天线Rx的CoMP用户设备，通信方式是FDD。

首先，服务小区的服务基站在专用的通信资源上向用户设备发送用于该用户设备确定与服务基站之间的第一信道状态信息的第一参考信号。并且，各协同基站分别在专用的通信资源上向用户设备发送分别用于该用户设备确定与一协同基站之间的第二信道状态信息的第二参考信号。

在此之前，优选地，服务基站通过小区特定的信令通知该用户设备在所述本服务基站专用的通信资源上测量第一参考信号，以及通过小区特定的信令通知该用户设备在各协同基站分别专用的通信资源上测量各协同基站分别发送的第二参考信号。用户设备相应地接收这些通知。该小区特定的信令例如是SIB-2信令。由于第一和第二信道状态信息反馈的例如是长时状态，因此使用小区特定的信令以例如广播的形式来通知用户设备进行测量，可以较好地节省信令开销。

用户设备在接收到第一参考信号后，确定与该服务基站之间的第一信道状态信息，并将该第一信道状态反馈回服务基站。并且，用户设备在接收到该第二参考信号后，确定与各协同基站之间的第二信道状态信息，并将该些第二信道状态反馈回服务基站。根据参考信号确定信道状态信息的方式是本领域的一般技术所公知的，本说明书不做赘述。

优选地，为了减少反馈量，服务基站根据信道矩阵H，确定用于CoMP小区的第一阶段PMI的秩，这里令对于服务小区的秩为2，对于各协同小区的秩为1。

则，对于服务基站，用户设备可以使用传统方案进行汇报，例如汇报一个与服务基站之间的PMI它可以是窄带的，这个矩阵的维度与服务基站的发射天线个数4以及前述秩为2一致。对于协同基站，用户设备汇报与协同基站之间的宽带PMI(或者用于R108Tx的长时PMI)，矩阵的维度与协同基站的发射天线个数4以及前述秩为1一致。

之后，服务基站将各第二信道状态信息分别通知相应的协同基站。各协同基站接收来自服务基站的第二信道状态信息。

而后，在第一阶段服务基站的PMI的秩为2时，服务基站可以分配两个参考信号端口，即分配第三参考信号[s₁，s₂]。

并且，在第一阶段各协同基站的PMI的秩为1时，各协同基站可以分别分配一个参考信号端口，即分别分配第四参考信号s₃和s₄。

接着，服务基站根据第一信道状态信息对第三参考信号进行预编码。各协同基站根据第二信道状态信息，对第四参考信号进行预编码。并且，服务基站和协同基站在与彼此共用的通信资源上，分别将经预编码的第三参考信号和各第四参考信号发送给该用户设备，其中，第三参考信号与各第四参考信号叠加。根据信道状态信息对参考信号进行预编码的方法是本领域的一般技术人员所知的技术手段，本说明书在此不做赘述。

在此之前，优选地，服务基站通过小区特定或用户设备特定的信令通知该用户设备在所述共用的通信资源上接收叠加的第三和第四参考信号。由于用户设备接收叠加的参考信号需要测量短时/窄带状态，因此服务基站可以通过用户设备特定的信令进行通知，这样反馈速度比较快。

相应地，用户设备在共用的通信资源上，接收叠加的、经预编码的第三参考信号和各第四参考信号，并确定第三信道状态信息(即第二阶段CSI)，例如PMIω。ω描述了服务小区的信道矩阵和协同小区的信道矩阵之间的相位偏移。用户设备根据所接收的、叠加的参考信号确定第三信道状态信息的方法在申请人已经提交的中国专利申请201010253111.5中已有描述，该申请记载的相关技术内容在此全文并入本申请。

接着，用户设备将PMIω反馈回服务基站。

最后，服务基站恢复出用于该三个小区的最终的PMI：

$W_1^{4\×2}\·\mathrm{\ω}(1:2,:),W_2^{4\×1}\·\mathrm{\ω}(3,:),W_3^{4\×1}\·\mathrm{\ω}(4,:).$

其中，ω(1:2，:)标示的ω前两行元素，ω(3，:)表示ω的第三行元素，ω(4，:)表示ω的第四行元素。

作为一个替代的选择，可以分配3个参考信号端口s₁，s₂，s₃。参考信号s₁由服务基站使用进行预编码，其中，表示的第一列元素。参考信号s₂和s₃由两个协同基站分别使用进行预编码。

用户设备根据以上预编码的参考信号的叠加，反馈第三信道状态信息PMIω。特别地，ω＝[ω₁ ω₂]描述了服务小区的信道矩阵和协同小区的信道矩阵之间相位偏移。

最后，服务小区恢复出用于该三个小区的最终的PMI：

$W_1^{4\×2},{\mathrm{\ω}}_1{W}_2^{4\×1},{\mathrm{\ω}}_2{W}_3^{4\×1}.$

实施方式二

在本实施方式中，以这样的CoMP场景进行说明：存在两个小区，分别由具有4个发射天线Tx的基站所管辖，其中包括一个服务小区和一个协同小区(非服务小区)，服务小区服务一个具有2个接收天线Rx的CoMP用户设备，通信方式是TDD。

与以上实施方式类似地，服务小区确定CoMP小区的秩，令服务小区和协同小区的秩都为1。

CoMP用户设备向服务小区汇报与服务小区之间的宽带SRS(通过奇异值分解SVD实现窄带与编码矩阵)，以及与协同小区之间的PMI。对于协同小区的CSI报告记为

两个参考信号端口s₁ s₂被分配，并分别被服务基站和协同基站分别使用进行预编码后，叠加地发送给用户设备。

用户设备根据预编码的参考信号端口反馈回第三信道状态信息PMIω。特别地，ω可以是一个代表了两个小区之间的相位差的标量。

最后，服务小区恢复出用于该两个小区的最终的PMI：

$W_1^{4\×1},\mathrm{\ω}{W}_2^{4\×1}$

对于多用户MIMO(MU-MIMO)，基站一般基于对应于每个用户设备的最终PMI进行预编码。用于多个用户设备的预编码矩阵可以由对对应于各个用户设备的最终PMI进行变形而得到。各种实现方式包括块对角化(block diagonalization，建成BD)，最大SLR以及迫零波束成型(RZFBF)。一个使用正则迫零波束成型的例子如下所述，该例子使用隐含CQI/PMI。

对于第j个用户设备，记单用户秩1的最终PMI为CQI报告是CQI_j。预编码向量代表投影到由码本定义的预编码子空间的预编码向量的量化，并且表示考虑了噪声/干扰的投影能量。

对于用户设备的每对假设的配对，多用户波束成型的预编码矩阵F可以由下面公式所得：

F＝[F₁ F₂]＝V^H(V V^H+ρI)^-1

其中ρ是正则化因子(例如几何/SNR的一个启发式的函数，或是一个常数)。用于第j个用户设备的多用户预编码向量是归一化的F的第k列。

本发明的增益是，可以内在地合并本地预编码信号，而不需要用户设备反馈全局CSI-RS。

发明人对本发明的实施的性能进行了计算机仿真，下表1示出了仿真所用的参数。

表1

附图2示出了本发明与现有的联合处理方案的性能曲线。从中可以看出，本发明的性能高于本地联合处理，并且本发明的CSI反馈开销小于全局联合处理，在性能和反馈开销之间取得了较好的平衡。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在发明的现实应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种在服务基站中确定信道状态的方法，其中，所述服务基站与至少一个协同基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

-通过小区特定的信令通知用户设备在相应的通信资源上测量该服务基站发送的第一参考信号，所述第一参考信号用于该用户设备确定第一信道状态信息；

-在该相应的通信资源上发送第一参考信号；

以及，

-通过小区特定的信令通知该用户设备在相应的通信资源上测量各协同基站分别发送的第二参考信号，所述第二参考信号用于该用户设备确定第二信道状态信息；

a.接收该用户设备反馈的所述第一信道状态信息，以及各第二信道状态信息；

该方法还包括如下步骤：

b.将各第二信道状态信息分别通知相应的协同基站；

c.根据第一信道状态信息，对第三参考信号进行预编码，并在与该协同基站共用的通信资源上，将经预编码的第三参考信号发送给该用户设备，其中，所述第三参考信号与各协同基站分别发送的、根据第二信道状态信息预编码的第四参考信号叠加；

d.接收该用户设备根据叠加的参考信号而反馈的第三信道状态信息，并根据第一、第二和第三信道状态信息，确定对应于该用户设备的所述协同多点传输的信道状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务基站和所述协同基站发送第一和各第二参考信号的通信资源是各自专用的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤c之前还包括：

-通过小区特定或用户设备特定的信令通知该用户设备在所述共用的通信资源上接收所述叠加的第三和第四参考信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：

-确定第一信道状态信息的秩；

-根据第一信道状态信息的秩，确定所述第三参考信号的个数或端口数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法用于多用户多输入多输出，对于多个用户设备中的每一个，分别确定对应的所述协同多点传输的信道状态，该方法还包括如下步骤：

e.基于各用户设备的所述协同多点传输的信道状态，确定用于该多个用户设备的多用户预编码矩阵。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在与所述协同基站共用的通信资源上发送第三参考信号；

其中，所述共用的通信资源利用物理下行共享信道的静默的资源单元。

7.一种在协同基站中用于控制信道状态反馈的方法，其中，该协同基站与一服务基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

i.接收来自该服务基站的、用户设备与该协同基站之间的第二信道状态信息；

ii.根据第二信道状态信息，对第四参考信号进行预编码，并在与该服务基站共用的通信资源上，将经预编码的第四参考信号发送给该用户设备，其中，所述第四参考信号与该服务基站发送的经预编码的第三参考信号叠加。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在所述步骤i之前还包括以下步骤：

-在相应的通信资源上向用户设备发送用于该用户设备确定所述第二信道状态信息的第二参考信号。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：

-确定第二信道状态信息的秩；

-根据第二信道状态信息的秩，确定所述第四参考信号的个数或端口数。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

-在与所述服务基站共用的通信资源上发送第四参考信号；

其中，所述共用的通信资源利用物理下行共享信道的静默的资源单元。

11.一种在用户设备中反馈信道状态的方法，其中，该用户设备所属的服务基站与至少一个协同基站进行协同多点传输，该方法包括如下步骤：

r.接收来自该服务基站的、通过小区特定的信令发送的、指示该用户设备在相应的通信资源上接收该服务基站发送的第一参考信号的指令；

s.接收来自该服务基站的、通过小区特定的信令发送的、指示该用户设备在相应的通信资源上接收各协同基站分别发送的第二参考信号的指令；

t.根据第一参考信号，确定与该服务基站之间的第一信道状态信息，以及分别根据各第二参考信号，确定与各个协同基站之间的第二信道状态信息；

u.将所述第一和第二信道状态信息反馈给该服务基站，

该方法还包括：

v.在与该服务基站与协同基站共用的通信资源上，接收参考信号，该参考信号由该服务基站根据第一信道状态信息预编码的第三参考信号与各协同基站分别根据第二信道状态信息预编码的第四参考信号叠加而成，并根据该参考信号信号确定第三信道状态信息；

w.将所述第三信道状态信息反馈给所述服务基站。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述用户设备在对于所述服务基站和所述协同基站各自专用的通信资源上接收第一参考信号和各第二参考信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

-在与服务基站与该些协同基站共用的通信资源上接收参考信号；

其中，所述共用的通信资源利用物理下行共享信道的静默的资源单元。