CN103138906A - 一种用于改进上行链路探询质量的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种用于改进上行链路探询质量的方法与设备；通过接收自用户设备发送的信道质量指示；根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备。与现有技术相比，本发明中每个用户设备只在分配的带宽上发送SRS，消除了SRS间的干扰，改进了在发射端CSI估计的准确性，进一步地，增加了一个传输时间间隔中可接入的用户数量。

Description

一种用于改进上行链路探询质量的方法与设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于改进上行链路探询质量的技术。

背景技术

在时分双工(Time Division Duplex，TDD)波束赋形(beamforming)系统中，基站(BS)根据用户设备(UE)在上行链路中所发送的探询参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)，估计下行链路信道状态信息(Channel State Information，CSI)，随后生成波束赋形向量/矩阵，以用于下行链路传输。在现有的机制中，最多8个用户设备的SRS复用在全带宽或子带宽的同一时-频源。每个用户设备根据自身的SRS序列，采用唯一的时域循环移位。在基站设备中，再根据循环移位将这些SRS分开。然而，在信道衰落的情况下，在基站设备中，循环移位不能很好地正交化这些SRS。由此产生的干扰将引起严重的信道估计错误，尤其在大部分可得的循环移位已被使用，和/或多径延迟较大的情况下。因此，现有的机制影响了CSI的准确性，且降低了波束赋形系统的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改进上行链路探询质量的方法与设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在基站设备中实现改进上行链路探询质量的方法，其中，该方法包括：

a接收自用户设备发送的信道质量指示；

b根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；

c根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；

d将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于在用户设备中辅助实现改进上行链路探询质量的方法，其中，该方法包括：

A向基站设备发送信道质量指示；

B接收自所述基站设备所发送的下行链路控制信息；

C根据所述下行链路控制信息所指定的传输带宽，向所述基站设备发送探询参考信号。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种用于实现改进上行链路探询质量的基站设备，其中，该设备包括：

指示接收装置，用于接收自用户设备发送的信道质量指示；

带宽确定装置，用于根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；

信息生成装置，用于根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；

信息发送装置，用于将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种用于辅助实现改进上行链路探询质量的用户设备，其中，该设备包括：

指示发送装置，用于向基站设备发送信道质量指示；

信息接收装置，用于接收自所述基站设备所发送的下行链路控制信息；

探询发送装置，用于根据所述下行链路控制信息所指定的传输带宽，向所述基站设备发送探询参考信号。

与现有技术相比，本发明中每个用户设备只在分配的带宽上发送SRS，而不像现有的LTE TDD系统中一样在全带宽或固定的带宽上发送SRS，以消除SRS间的干扰，改进在发射端CSI估计的准确性，进一步地，增加了一个传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)中可接入的用户数量。

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，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明一个方面的用于改进上行链路探询质量的设备示意图；

图2示出根据本发明一个优选实施例的用于改进上行链路探询质量的示意图；

图3示出根据本发明一个优选实施例的用于改进上行链路探询质量的示意图；

图4示出根据本发明一个优选实施例的用于改进上行链路探询质量的示意图；

图5示出根据本发明另一个方面的用于改进上行链路探询质量法流程图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1示出根据本发明一个方面的用于改进上行链路探询质量的设备示意图；基站设备1包括指示接收装置11、带宽确定装置12、信息生成装置13和信息发送装置14；用户设备2包括指示发送装置21、信息接收装置22和探询发送装置23。

其中，基站设备1与用户设备2的各个装置之间互相配合，以完成探询参考信号的发送。具体地，用户设备2中的指示发送装置21向基站设备发送信道质量指示；基站设备1中的指示接收装置11接收自用户设备发送的信道质量指示；带宽确定装置12根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；信息生成装置13根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；信息发送装置14将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备；用户设备2中的信息接收装置22接收自所述基站设备所发送的下行链路控制信息；探询发送装置23根据所述下行链路控制信息所指定的传输带宽，向所述基站设备发送探询参考信号。

优选地，基站设备1还包括第一检测装置(未示出)，该第一检测装置检测所述用户设备2与基站设备1间无数据传输；其中，所述带宽确定装置12根据所述信道质量指示，并结合在先分配给所述用户设备的下行链路物理资源块的平均数量，确定所述探询参考信号的传输带宽。具体地，当第一检测装置检测出在基站设备1和用户设备2间没有数据传输时，带宽确定装置12根据用户设备2报告的CQI，和先前分配给该用户设备2的下行链路物理资源块(Physical ResourceBlock，PRB)的平均数量，选择一个具有最佳CQI的SRS带宽给该用户设备2；随后，信息生成装置13根据该带宽确定装置12所做的选择，生成下行链路控制信息(Downlink Control Information，DCI)，该信息中包括为该用户设备2所指定的SRS带宽的相关信息；接着，信息发送装置14将该下行链路控制信息发送至该用户设备2，以通知该用户设备只在该分配的SRS带宽上发送SRS。

优选地，基站设备1还包括第二检测装置(未示出)，该第二检测装置检测所述用户设备与所述基站设备间正在进行数据传输；其中，所述带宽确定装置12根据所述信道质量指示，并结合所述用户设备所请求的下行链路物理资源块的数量，确定所述传输带宽。当第一检测装置检测出在基站设备1和用户设备间2有数据传输时，带宽确定装置12根据用户设备2报告的CQI，和该用户设备请求的下行链路物理资源块的平均数量，选择一个具有最佳CQI的SRS带宽给该用户设备2；随后，信息生成装置13根据该带宽确定装置12所做的选择，生成下行链路控制信息，该信息中包括为该用户设备2所指定的SRS带宽的相关信息；接着，信息发送装置14将该下行链路控制信息发送至该用户设备2，以通知该用户设备只在该分配的SRS带宽上发送SRS。

更优选地，在LTE TDD系统中，为实现上述实施方式，应满足：

1)每个用户设备2根据所有下行链路的物理资源块，向基站设备1发送CQI。

2)基站设备1知晓先前分配给每个用户设备2的下行链路物理资源块的平均数量，或者每个用户设备2所请求的下行链路物理资源块的数量，记为

3)由基站设备1来决定每个用户设备2是否发送SRS.

因此，基站设备1基于分配给每个用户设备2的下行链路物理资源块，基于最佳CQI，为每个用户设备2分配子载波，以使用户设备2在该分配的子载波上发送上行链路SRS。

优选地，基站设备1还包括带宽调整装置(未示出)，该带宽调整装置根据通信过程中所述信道质量指示的变化，动态调整所述探询参考信号的传输带宽；其中，所述信息生成装置13根据所述调整后的所述传输带宽，生成所述下行链路控制信息。

虽然表面上，本发明与现有的3GPP版本8/9/10的子带SRS机制相似，例如，两者都让用户设备在子带宽上发送SRS，但两者本质上仍有区别。本发明与现有技术的主要区别在于：

1)SRS带宽的分配不同

本发明：根据用户设备报告的CQI及请求的PRB的数量来决定分配的SRS带宽。

现有技术：由层3(Layer 3)决定SRS带宽的分配。

2)SRS带宽的动态调整

本发明：根据在通信过程中的CQI的变化，动态调整SRS带宽的位置，以保证每个用户设备在最佳的子带宽中发送SRS。

现有技术(版本8/9)：由层3事先决定SRS带宽的位置，SRS带宽位置在通信过程中是固定的，而不能动态调整。

现有技术(版本10)：虽然在版本10里引入了非周期性的SRS(aperiodic-SRS)，但SRS带宽的位置仍由层3事先确定，而且，只提供了3个可能的位置。动态调整受限制。

3)目的不同

本发明：消除SRS间的干扰，改进在发射端CSI估计的准确性。同时，本发明通过细微的修改，能增加一个TTI中可接入的用户数。

现有技术：增加一个TTI中可接入的用户数。

4)获得信道频率选择性

本发明：由于能够根据报告的CQI，动态调整SRS带宽的位置，本发明能获得信道频率选择性。

现有技术(非频繁切换模式)：SRS带宽的位置是固定的，失去了信道频率选择性。

现有技术(频繁切换模式)：由于切换必须遵守事先规定的规则，而不能随着随机变化的CQI来调整，很难保持信道频率选择性。

从标准化观点来看，本发明通过优化现有的上行链路或下行链路信号传输方法，采用更灵活的SRS带宽分配方法，相对于版本8/9/10具有更好的性能。

在一个优选实施例中，具有M个接收天线的基站设备1与K个用户设备2进行交互，其中，每个用户设备2有一个天线。这些用户设备2在同一时间、在同一组N_sc子载波上发送SRS。用户设备2和基站设备1之间的信道模拟成时变，空间不相关，频率选择性和独立同分布的瑞利衰落信道。

在第i个子载波上，第k个用户设备2至基站设备1的信道由一个M×1的向量h_k(i)表示，其中，

以s_k＝[s_k(1)，s_k(2)，...，s_k(N_sc)]表示第k个用户设备2传输的全带宽SRS序列，其中，元素s_k(i)表示在第i个子载波上的SRS信号。在用户设备2中，s_k被映射到在特殊子帧和/或上行链路子帧的相应的时-频源上，并通过傅里叶逆变换，转换成时域信号。最终，具有循环前缀的时域信号被发送出去。

在基站设备1中，在去除循环前缀，利用傅里叶变换和逆映射子载波后，在第i个子载波上接收到的信号表示为y(i)，其具有M×1个元素：

$y\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{h}_k\left(i\right)s_k\left(i\right)+n\left(i\right),$ 0＜i≤N_sc，                        (1)

其中，

为在基站设备1的第i个子载波上的高斯白噪声向量。

为简单起见，下文忽略了离散时间下标。将(1)改写为全带宽的形式如下：

$Y=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\mathrm{diag}\left\{s_k\right\}+N,.....................................\left(2\right)$

其中，Y＝[y(1)，y(2)，...，y(N_sc)]，H_k＝[h_k(1)，h_k(2)，...，h_k(N_sc)]，N＝[n(1)，n(2)，...，n(N_sc)]。

在本发明中，每个用户设备2只在分配到的下行链路PRB的子载波上发送上行链路SRS，而不是像现有技术那样在全部的PRB上传输。图2示出了在任一个梳子上的频域SRS序列图案。其中，假设只有3个用户设备2被复用在同一个梳子上，每个用户设备2被分配到一个PRB，系统的全带宽只包括3个PRB。

假设

表示分配给第k个用户设备2的下行链路PRB的一组子载波，满足下列条件：

0＜k，l≤K，l≠k，

其中，

表示

的基数。因此，在第k个用户设备2的第i个子载波上的SRS信号在频域中可以根据下式计算得出：

0＜k≤K，

其中，β_k是传输信号的幅度，以满足传输功率限制。

将(4)代入(1)，在基站设备1的第i个子载波上接收到的信号可以根据下式得到：

$y\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{h}_k\left(i\right){\mathrm{\β}}_k{r}_{\mathrm{bs}}\left(i\right)\exp (-j2\mathrm{\π}{\mathrm{\α}}_{k}i/K)+n\left(i\right),$ 0＜i≤N_sc.                    (5)

与(2)相似，在基站设备1的全带宽接收信号可以根据下式计算：

$Y=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\mathrm{diag}\left\{s_k\right\}+N....................\left(6\right)$

规定第k个用户设备2的SRS频域滤波为diag{w_k}，其中，

w_k＝{w_k(i)}，w_k(i)被定义为：

基于(3)，(4)和(7)，可推导出：

$\mathrm{diag}\left\{s_k\right\}\mathrm{diag}\left\{w_l\right\}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{diag}\left\{s_k\right\}& k=l,\\ O& k\≠l,\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中，o表示N_sc×N_sc的零矩阵。现在将diag{w_k}代入(6)，则第k个用户设备2的接收信号为：

其中， $N_{\mathrm{eq},k}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\mathrm{N\; diag}\left\{w_k\right\},$ $Y_k\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}[y_k\left(1\right),y_k\left(2\right),...,y_k\left(N_{\mathrm{sc}}\right)],$ 其中，y_k(i)(M×1)为第k个用户设备2在基站设备1的第i个子载波上的接收信号向量。

由此可以使用最小化均方差(MMSE)估计方法来估计每个用户设备2的信道。第k个用户设备2在第i个子载波上的MMSE见下式：

其中，R_h和R_N分别是信道和噪声的协方差矩阵，s_k(i)为第k个用户设备2发送的探询信号。因此，第k个用户设备2在第i个子载波上的估计信道可以由下式得出：

${\hat{h}}_k\left(i\right)=G_{\mathrm{mmse},k}\left(i\right)y_k\left(i\right),$

0＜k≤K.                                        (11)

因此，根据(11)，可以得出所有用户设2备的信道估计值。

图3和图4分别示出了用于比较本发明与现有技术的信道估计准确度的仿真图。

其中，图3的仿真参数如下表1所示：

表1仿真参数

图4的仿真参数如下表2所示：

表2多径延迟参数

由此可知，信道估计的平均归一化均方误差为：

图5示出根据本发明另一个方面的用于改进上行链路探询质量法流程图。

其中，基站设备1与用户设备2的各个步骤之间互相配合，以完成探询参考信号的发送。具体地，在步骤S1中，用户设备2向基站设备1发送信道质量指示；基站设备1接收自用户设备发送的信道质量指示；在步骤S2中，基站设备1根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；在步骤S3中，基站设备1根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；在步骤S4中，基站设备1将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备；用户设备2接收自所述基站设备所发送的下行链路控制信息；在步骤S5中，用户设备2根据所述下行链路控制信息所指定的传输带宽，向所述基站设备发送探询参考信号。

优选地，在步骤S6(未示出)中，基站设备1检测所述用户设备2与基站设备1间无数据传输；随后，在步骤S2中，基站设备1根据所述信道质量指示，并结合在先分配给所述用户设备的下行链路物理资源块的平均数量，确定所述探询参考信号的传输带宽。具体地，当在步骤S6中，基站设备1检测出在基站设备1和用户设备2间没有数据传输时，在步骤S2中，基站设备1根据用户设备2报告的CQI，和先前分配给该用户设备2的下行链路物理资源块(Physical ResourceBlock，PRB)的平均数量，选择一个具有最佳CQI的SRS带宽给该用户设备2；随后，在步骤S3中，基站设备1根据在步骤S2中所做的选择，生成下行链路控制信息(Downlink Control Information，DCI)，该信息中包括为该用户设备2所指定的SRS带宽的相关信息；接着，在步骤S4中，基站设备1将该下行链路控制信息发送至该用户设备2，以通知该用户设备只在该分配的SRS带宽上发送SRS。

优选地，在步骤S7(未示出)中，基站设备1检测所述用户设备与所述基站设备间正在进行数据传输；随后，在步骤S2中，基站设备1根据所述信道质量指示，并结合所述用户设备所请求的下行链路物理资源块的数量，确定所述传输带宽。当在步骤S7中，基站设备1检测出在基站设备1和用户设备间2有数据传输时，在步骤S2中，基站设备1根据用户设备2报告的CQI，和该用户设备请求的下行链路物理资源块的平均数量，选择一个具有最佳CQI的SRS带宽给该用户设备2；随后，在步骤S3中，基站设备1根据在步骤S2中所做的选择，生成下行链路控制信息，该信息中包括为该用户设备2所指定的SRS带宽的相关信息；接着，在步骤S4中，基站设备1将该下行链路控制信息发送至该用户设备2，以通知该用户设备只在该分配的SRS带宽上发送SRS。

更优选地，在LTE TDD系统中，为实现上述实施方式，应满足：

1)每个用户设备2根据所有下行链路的物理资源块，向基站设备1发送CQI。

2)基站设备1知晓先前分配给每个用户设备2的下行链路物理资源块的平均数量，或者每个用户设备2所请求的下行链路物理资源块的数量，记为

3)由基站设备1来决定每个用户设备2是否发送SRS.

因此，基站设备1基于分配给每个用户设备2的下行链路物理资源块，基于最佳CQI，为每个用户设备2分配子载波，以使用户设备2在该分配的子载波上发送上行链路SRS。

优选地，在步骤S8(未示出)中，基站设备1根据通信过程中所述信道质量指示的变化，动态调整所述探询参考信号的传输带宽；随后，在步骤S3中，基站设备1根据所述调整后的所述传输带宽，生成所述下行链路控制信息。

虽然表面上，本发明与现有的3GPP版本8/9/10的SRS带宽机制相似，例如，两者都使用户设备在子带宽上发送SRS，但两者本质上仍有区别。本发明与现有技术的主要区别在于：

1)SRS带宽的分配不同

本发明：根据用户设备报告的CQI及请求的PRB的数量来决定分配的SRS带宽。

现有技术：由层3(Layer 3)决定SRS带宽的分配。

2)SRS带宽的动态调整

本发明：根据在通信过程中的CQI的变化，动态调整SRS带宽的位置，以保证每个用户设备在最佳的子带宽中发送SRS。

现有技术(版本8/9)：由层3事先决定SRS带宽的位置，SRS带宽位置在通信过程中是固定的，而不能动态调整。

现有技术(版本10)：虽然在版本10里引入了非周期性的SRS(aperiodic-SRS)，但SRS带宽的位置仍由层3事先确定，而且，只提供了3个可能的位置。动态调整受限制。

3)目的不同

本发明：消除SRS间的干扰，改进在发射端CSI估计的准确性。同时，本发明通过细微的修改，能增加一个TTI中可接入的用户数。

现有技术：增加一个TTI中可接入的用户数。

4)获得信道频率选择性

本发明：由于能够根据报告的CQI，动态调整SRS带宽的位置，本发明能获得信道频率选择性。

现有技术(非频繁切换模式)：SRS带宽的位置是固定的，失去了信道频率选择性。

现有技术(频繁切换模式)：由于切换必须遵守事先规定的规则，而不能随着随机变化的CQI来调整，很难保持信道频率选择性。

从标准化观点来看，本发明通过优化现有的上行链路或下行链路信号传输方法，采用更灵活的SRS带宽分配方法，相对于版本8/9/10具有更好的性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种用于在基站设备中实现改进上行链路探询质量的方法，其中，该方法包括：

a接收自用户设备发送的信道质量指示；

b根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；

c根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；

d将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：

-检测所述用户设备与基站设备间无数据传输；

其中，所述步骤b包括：

-根据所述信道质量指示，并结合在先分配给所述用户设备的下行链路物理资源块的平均数量，确定所述传输带宽。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：

-检测所述用户设备与所述基站设备间正在进行数据传输；

其中，所述步骤b包括：

-根据所述信道质量指示，并结合所述用户设备所请求的下行链路物理资源块的数量，确定所述传输带宽。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该方法还包括：

-根据通信过程中所述信道质量指示的变化，动态调整所述探询参考信号的传输带宽；

其中，所述步骤c包括：

-根据所述调整后的所述传输带宽，生成所述下行链路控制信息。

5.一种用于在用户设备中辅助实现改进上行链路探询质量的方法，其中，该方法包括：

A向基站设备发送信道质量指示；

B接收自所述基站设备所发送的下行链路控制信息；

C根据所述下行链路控制信息所指定的传输带宽，向所述基站设备发送探询参考信号。

6.一种用于实现改进上行链路探询质量的基站设备，其中，该设备包括：

指示接收装置，用于接收自用户设备发送的信道质量指示；

带宽确定装置，用于根据所述信道质量指示，并结合与所述用户设备相对应的物理资源块的数量，确定探询参考信号的传输带宽；

信息生成装置，用于根据所述传输带宽，生成下行链路控制信息；

信息发送装置，用于将所述下行链路控制信息发送至所述用户设备。

7.根据权利要求6所述的基站设备，其中，该设备还包括：

第一检测装置，用于检测所述用户设备与基站设备间无数据传输；

其中，所述带宽确定装置用于：

-根据所述信道质量指示，并结合在先分配给所述用户设备的下行链路物理资源块的平均数量，确定所述传输带宽。

8.根据权利要求6所述的基站设备，其中，该设备还包括：

第二检测装置，用于检测所述用户设备与所述基站设备间正在进行数据传输；

其中，所述带宽确定装置用于：

-根据所述信道质量指示，并结合所述用户设备所请求的下行链路物理资源块的数量，确定所述传输带宽。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的基站设备，其中，该设备还包括：

带宽调整装置，用于根据通信过程中所述信道质量指示的变化，动态调整所述探询参考信号的传输带宽；

其中，所述信息生成装置用于：

-根据所述调整后的所述传输带宽，生成所述下行链路控制信息。

10.一种用于辅助实现改进上行链路探询质量的用户设备，其中，该设备包括：

指示发送装置，用于向基站设备发送信道质量指示；

信息接收装置，用于接收自所述基站设备所发送的下行链路控制信息；

探询发送装置，用于根据所述下行链路控制信息所指定的传输带宽，向所述基站设备发送探询参考信号。

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