CN103297202A

CN103297202A - 信道状态信息的处理方法及装置

Info

Publication number: CN103297202A
Application number: CN2012100500906A
Authority: CN
Inventors: 张永平
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: CN103297202B

Abstract

本发明实施例公开了一种信道状态信息的处理方法及装置，所述方法包括：首先用户设备通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应的至少一个径中每个径的多径时延，然后将所述多条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路，再获取所述每条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果，最后将所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。本发明适用于通信技术领域。

Description

信道状态信息的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种信道状态信息的处理方法及装置。

背景技术

在无线信道中，为了提供高速传输服务，MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多入多出)和OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)是两种可供选择并非常具有潜力的技术。这两种技术能够在频率选择信道下，利用频率分集和空间分集，同时提高系统的平均性能和小区边缘用户的性能。

对于MIMO-OFDM系统，特别是工作在FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)模式下时，UE(User Equipment，用户设备)端反馈的CSI(Channel StateInformation，信道状态信息)很重要，基站可以利用UE反馈的CSI，自适应的为各个UE配置合适的发射参数，也可以进行自适应调度，使得系统性能趋向最佳状态。然而由于反馈链路的容量是有限的，如何保证精度的前提下，尽量压缩CSI的负荷，是需要解决的问题。目前，虽然现有技术通过采用多描述压缩方案等压缩方法能够达到压缩CSI的负荷的效果，但是由于没有考虑CSI的空间相关性，使得CSI的压缩效率不高，造成反馈开销很大。

发明内容

本发明实施例提供一种信道状态信息的处理方法及装置，提高了CSI的压缩效率，解决了反馈开销大的问题。

本发明实施例采用的技术方案为：

一种信道状态信息的处理方法，包括：

用户设备通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应的至少一个径中每个径的多径时延；

将所述多条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路，其中每组中的无线链路的相关性大于预设相关性阈值；

获取所述各条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果；

将所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。

一种信道状态信息的处理装置，包括：

获取单元，用于通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应的至少一个径中每个径的多径时延；

分组确定单元，用于将所述各条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路，其中每组中的无线链路的相关性大于预设相关性阈值；

压缩编码单元，用于获取所述获取单元获取的各条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果；

发送单元，用于将所述压缩编码单元通过压缩编码得到的所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。

另一种信道状态信息的处理方法，包括：

基站接收用户设备发送的装帧后的压缩编码结果；

通过解析所述压缩编码结果的装帧格式，获取目标信息，所述目标信息包括所述压缩编码结果的编码方式和所述压缩编码结果对应的每个径的多径时延和所述压缩编码结果中每个无线链路压缩后的二进制码；

根据所述目标信息，采用与所述压缩编码结果对应的解码方式解码所述压缩编码结果。

另一种信道状态信息的处理装置，包括：

接收单元，用于接收用户设备发送的装帧后的压缩编码结果；

处理单元，用于通过解析所述接收单元接收的所述压缩编码结果的装帧格式，获取目标信息，所述目标信息包括所述压缩编码结果的编码方式和所述压缩编码结果对应的每个径的多径时延和所述压缩编码结果中每个无线链路压缩后的二进制码；

解码单元，用于根据所述处理单元通过解析获取的所述目标信息，采用与所述压缩编码结果对应的解码方式解码所述压缩编码结果。

本发明实施例提供的信道状态信息的处理方法及装置，首先用户设备通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应的至少一个径中每个径的多径时延，然后将所述多条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路，再获取所述每条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果，最后将所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。虽然现有技术通过采用多描述压缩方案等压缩方法能够达到压缩CSI的负荷的效果，但是由于没有考虑CSI的空间相关性，使得CSI的压缩效率不高，造成反馈开销很大。本发明实施例通过对任意一条无线链路的时域信道状态信息与所述参考链路的重构信道状态信息的幅度差和相位差进行压缩编码，降低了信道状态信息在空间上的冗余，提高了信道状态信息的压缩效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信道状态信息的处理方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种信道状态信息的处理装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种信道状态信息的处理方法流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种信道状态信息的处理装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

本实施例提供一种信道状态信息的处理方法，如图1所示，所述方法包括：

101、用户设备通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应的至少一个径中每个径的多径时延。

其中，所述一条无线链路对应至少一个径。

具体地，首先用户设备UE在预知的位置上接收参考信号，根据所接收到的参考信号做信道估计，然后在MIMO-OFDM系统中，获得频域的信道状态信息CSI，最后对频域的CSI做离散傅里叶变换或者逆离散傅里叶变换，所述离散傅里叶变换或者逆离散傅里叶变换具有相同的效果。本实施例后续的叙述中，统一用

表示从第n根基站天线到第m根UE天线无线链路在第s个OFDM符号(时间单位)，并且在整个工作频带上的时域CSI表达式。

102、将所述多条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路。

其中，所述分组原则为将相关性大于预设相关性阈值的无线链路分为一组。

具体地，可以采用各种聚类的方法，例如，首先计算每条无线链路上信道状态信息CSI的弗雷泽纽斯Fresenius模，即

并分别获取具有最大和最小模值的两条无线链路，分别表示为和

然后分别计算每条无线链路上CSI与

和

之间差的Fresenius模，即

和

为任意一条无线链路上CSI的Fresenius模，将无线链路分成I类和II类，I类中的CSI与

差的Fresenius模小于其与差的Fresenius模，II类反之。再在I类和II类重复之前所述的分类步骤，直到同一组中的无线链路上的CSI满足如下条件：

{| | h_{\max}^{(s)} - h_{\min}^{(s)} | |}_{F} < ϵ

其中ε是一个大于0的实数，具体取值可以采用预先设定的方式，也可以采用半静态的方式来设定，例如，当上行反馈链路能提供较大的负荷时，或者当基站连续收到UE反馈的多个接收失败的指示时，这时意味着UE所反馈的CSI的精度无法满足发射精度的要求，这时基站通过物理信令或者无线资源控制协议RRC信令通知UE，UE在进行反馈压缩时，降低ε的取值，以增加最后分组个数，使得每个分组内的无线链路之间存在更强的相关性；反之，则基站通过物理或者RRC信令通知UE，以使得UE提高ε的取值，降低分组个数。

在确定每组的参考链路时，可以采用每组中n*N+m最小的Link作为参考Link，其中，N为发射点上总的发射天线数。

103、根据所述重构信道状态信息的失真度和编码输出的比特数，分别计算多个编码模式的模式选择系数。

具体地，可以根据公式α＝D+λ·B分别计算各个编码模式分别对应的模式选择系数，其中，α为模式选择系数，D表示重构CSI的失真度，λ是取值范围为0-1的常数；B表示采用当前编码模式下，编码输出的比特数。

104、获取所述每条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并在多个编码模式的模式选择系数中选择系数最大的编码模式对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果。

其中，所述预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息在同链路差分编码或链路间差分预测编码模式下，指的是与所述时域信道状态信息对应的上一个压缩反馈时刻的重构信道状态信息，而在链路间预测编码中，所述预设压缩反馈时刻的信道状态信息，为与时域信道状态信息对应的同时刻下的参考链路的重构信道状态信息。

可选地，当采用直接编码方式时，从步骤101中得到的时域CSI中获取每条径上的CSI，即从

中选择非零元素，将选择出来的元素放入量化器，具体地，可以将元素的实部和虚部分别送入量化器中进行量化，量化码本Q⁰是预设的，并且UE和基站端的量化码本相同；将所述元素进行量化系数二值化后作为压缩编码结果输出，同时，将重构的

更新对应的缓存，重构过程为根据量化系数所对应的索引号在码本中找到对应的码字，作为

中相应位置上的非零重构元素。

可选地，当采用同链路差分编码时，计算步骤101中获得的时域CSI与缓存中所存储的上一个时刻的重构CSI之间的差值，即

其中Δs表示时间差，这是由系统中的参考信号密度决定的。把

中的非零元素送入量化器，具体地，可将非零元素的实部和虚部分别送入量化器中进行量化，量化码本为Q¹。将非零元素量化系数二值化后作为压缩编码结果输出；同时重构CSI得到

这里最后利用重构得到的

更新与对应的缓存。

可选地，当采用链路间预测编码方式时，分别将

与缓存中同组的参考链路的重构CSI

表示成极坐标形式，即和

{\tilde{h}}_{m, n}^{(s)} = {\tilde{ρ}}_{r_link}^{(s)} \cdot \exp (j {\tilde{θ}}_{r_link}^{(s)}),

然后根据公式

{Δρ}_{m, n} = ρ_{m, n}^{(s)} - {\tilde{ρ}}_{r_link}^{(s)}

和

{Δθ}_{m, n} = θ_{m, n}^{(s)} - {\tilde{θ}}_{r_link}^{(s)}

分别计算Δρ_m，n和Δθ_m，n，最后将Δρ_m，n和Δθ_m，n分别送入量化器中，量化码本分别为Q²和Q³。将所述Δρ_m，n和Δθ_m，n量化系数二值化后作为压缩编码结果输出，同时，重构CSI得到

{\tilde{h}}_{m, n}^{(s)} = ({\tilde{ρ}}_{r_link}^{(s)} + Δ {\tilde{ρ}}_{m, n}) \cdot \exp (j ({\tilde{θ}}_{r_link}^{(s)} + Δ {\tilde{θ}}_{m, n}^{(s)})) .

其中，m表示用户设备的天线端口索引，n表示基站的天线端口索引，r_link表示所述参考链路的索引，所述

和

分别表示一条无线链路的时域信道状态信息的极坐标形式和所述参考链路的重构信道状态信息的极坐标形式，所述为所述一条无线链路的时域信道状态信息的幅度，所述

为所述一条无线链路的时域信道状态信息的相位，所述

为所述参考链路的重构信道状态信息的幅度，所述

为所述参考链路的重构信道状态信息的相位，所述Δρ_m，n和Δθ_m，n分别为所述一条无线链路的时域信道状态信息与所述参考链路的重构信道状态信息的幅度差和相位差。

可选地，当采用链路间预测差分编码时，其过程与链路间预测编码相似，主要区别是，用于做差分的重构CSI并不一定是同一分组中的参考链路的重构还可以是缓存中同分组中的其他链路在上一个时刻上的重构CSI，另外量化时所采用的码本为Q⁴和Q⁵，这里的Q⁴和Q⁵可以分别与Q²和Q³相同，也可以不同。采用该方式的重构CSI可表示为：

{\tilde{h}}_{m, n}^{(s)} = ({\tilde{ρ}}_{m^{'}, n^{'}}^{(s - Δs)} + Δ {\tilde{ρ}}_{m, n}) \cdot \exp (j ({\tilde{θ}}_{m^{'}, n^{'}}^{(s - Δs)} + Δ {\tilde{θ}}_{m, n}^{(s)})) .

进一步地，无论采用哪种模式，压缩编码结果在输出前还可以采用霍夫曼Huffman编码等信源编码方式进一步压缩信息量，从而进一步提高CSI的压缩率。

105、将所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。

具体地，每个反馈时刻的装帧结构包括3部分：第1部分为每个径的多径时延，其中，由于多个链路上的每个径的多径时延近似相同，因此只需要反馈一组无线链路的多径时延；第2部分为反馈帧中包括的编码类型的指示以及链路间预测差分编码所使用的用于差分的链路的指示；第3部分是步骤105中获得的每个链路经过编码压缩后的二进制数。

本实施例提供一种信道状态信息的处理装置，如图2所示，所述装置的实体可以为用户设备，所述装置包括：获取单元21、分组确定单元22、压缩编码单元23、发送单元24。

获取单元21，用于通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应的至少一个径中每个径的多径时延。

分组确定单元22，用于将所述各条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路。

压缩编码单元23，用于获取所述获取单元21获取的所述各条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果。

所述压缩编码单元23包括：处理模块2301、计算模块2302、压缩编码模块2303、选择模块2304。

处理模块2301，用于当采用链路间预测编码进行压缩编码时，根据公式

将所述各条无线链路中的一条无线链路的时域信道状态信息表示成极坐标形式，并且根据公式

将与所述一条无线链路同组的参考链路的重构信道状态信息表示成极坐标形式。

计算模块2302，用于根据公式和分别计算Δρ_m，n和Δθ_m，n。

压缩编码模块2303，用于将所述计算模块2302计算出的所述Δρ_m，n和Δθ_m，n发送到量化器中，通过量化系数二值化进行压缩编码。

所述计算模块2302，还可以用于根据所述重构信道状态信息的失真度和编码输出的比特数，分别计算多个编码模式的模式选择系数。

选择模块2304，用于在所述计算模块2302计算出的多个编码模式的模式选择系数中选择系数最大的编码模式对所述差值进行压缩编码

发送单元24，用于将所述压缩编码单元23通过压缩编码得到的所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。

本实施例提供另一种信道状态信息的处理方法，如图3所示，所述方法包括：

301、基站接收用户设备发送的装帧后的压缩编码结果。

302、通过解析所述压缩编码结果的装帧格式，获取目标信息。

其中，所述目标信息包括所述压缩编码结果的编码方式和所述压缩编码结果对应的每个径的多径时延和所述压缩编码结果中每个无线链路压缩后的二进制码。

303、根据所述目标信息，采用与所述压缩编码结果对应的解码方式解码所述压缩编码结果。

可选地，当对采用直接编码方式进行压缩编码的结果进行解码时，根据压缩值，在量化码本Q⁰中找到对应的码字，该码字就是当前径上的重构CSI元素，重复重构每个径上的CSI元素，同时根据步骤302中获得相应径的多径时延，将解码得到的重构CSI元素放在对应位置上，同时在其他位置上填0，最后得到的结果就是重构通过该结果更新相应的缓存。

可选地，当对采用同链路差分编码方式进行压缩编码的结果进行解码时，过程与直接编码模式的解码过程相类似，不同点在于采用码本Q¹进行解码，得到然后获取重构CSI通过该结果更新相应的缓存。

可选地，当对采用链路间预测编码方式进行压缩编码的结果进行解码时，过程与直接编码模式的解码过程相类似，不同点在于采用码本Q²和Q³进行解码，得到幅度差和相位差

最后得到重构CSI，即

{\tilde{h}}_{m, n}^{(s)} = ({\tilde{ρ}}_{r_link}^{(s)} + Δ {\tilde{ρ}}_{m, n}) \cdot \exp (j ({\tilde{θ}}_{r_link}^{(s)} + Δ {\tilde{θ}}_{m, n}^{(s)})),

并通过重构结果更新相应的缓存。

可选地，当对采用链路间预测差分编码方式进行压缩编码的结果进行解码时，过程与链路间预测编码的解码过程相类似，不同点为采用码本Q⁴和Q⁵进行解码，得到

和

最后得到重构CSI，即

{\tilde{h}}_{m, n}^{(s)} = ({\tilde{ρ}}_{m^{'}, n^{'}}^{(s)} + Δ {\tilde{ρ}}_{m, n}) \cdot \exp (j ({\tilde{θ}}_{m^{'}, n^{'}}^{(s)} + Δ {\tilde{θ}}_{m, n}^{(s)})),

并通过重构结果更新相应的缓存。

其中，m’，n’是通过解析编码模式中所包含的用于差分的链路的指示获得的，m’，n’为参考链路的参数。

本实施例提供另一种信道状态信息的处理装置，如图4所示，所述装置的实体可以为基站，所述装置包括：接收单元41、处理单元42、解码单元43。

接收单元41，用于接收用户设备发送的装帧后的压缩编码结果。

处理单元42，用于通过解析所述接收单元41接收的所述压缩编码结果的装帧格式，获取目标信息，所述目标信息包括所述压缩编码结果的编码方式和所述压缩编码结果对应的每个径的多径时延和所述压缩编码结果中每个无线链路压缩后的二进制码。

解码单元43，用于根据所述处理单元42通过解析获取的所述目标信息，采用与所述压缩编码结果对应的解码方式解码所述压缩编码结果。

本发明实施例提供的信道状态信息的处理方法及装置，首先用户设备通过测量下行信道，获取所述下行信道中多条无线链路中各条无线链路的时域信道状态信息和与所述各条无线链路对应至少一个径中的每个径的多径时延，然后将所述多条无线链路进行分组得到多个组，并在每组中确定一条参考链路，再获取所述每条无线链路的时域信道状态信息和与所述时域信道状态信息对应的预设压缩反馈时刻的重构信道状态信息的差值，并对所述差值进行压缩编码得到压缩编码结果最后将所述压缩编码结果进行装帧，并将装帧后的所述压缩编码结果发送给基站。虽然现有技术通过采用多描述压缩方案等压缩方法能够达到压缩CSI的负荷的效果，但是由于没有考虑CSI的空间相关性，使得CSI的压缩效率不高，造成反馈开销很大。本发明实施例通过对任意一条无线链路的时域信道状态信息与所述参考链路的重构信道状态信息的幅度差和相位差进行压缩编码，降低了信道状态信息在空间上的冗余，提高了信道状态信息的压缩效率。

本发明实施例提供的信道状态信息的处理装置可以实现上述提供的方法实施例，具体功能实现请参见方法实施例中的说明，在此不再赘述。本发明实施例提供的信道状态信息的处理方法及装置可以适用于通信技术领域，但不仅限于此。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。