CN103312448B - 确定信道状态信息的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种确定信道状态信息的方法与装置。根据本发明一实施例的确定信道状态信息的方法包含：基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为,其中，T是将实际信道变换为等价信道的线性变换矩阵，W是量化信道状态信息的码字。本发明可在使用信道变换的情况下较准确的确定信道质量指示，避免系统性能下降。

Description

确定信道状态信息的方法与装置

技术领域

本发明是关于一种确定信道状态信息的方法与装置，尤其是关于一种确定信道状态信息中信道质量指示的方法与装置。

背景技术

均匀圆阵列(UCA，UniformCircularArray)是一种常见的位于基站、如演进型节点基站(eNB，evolvedNodeBase)的天线结构，尤其是在用于热点(hotspot)覆盖的小的小区。在LTERel-10(LTE，LongTermEvolution)系统中，由于缺乏专门针对均匀圆阵列的码本，普遍以为均匀线性天线阵列(ULA，UniformLinearAntennaArray)设计的LTERel-10码本来替代。这种天线结构与码本间的不匹配势必会产生较大的量化误差而降低系统的性能。

解决该问题的一种方法是使用变换(transform)的方式，使用户设备(UE，UserEquipment)估计到与实际UCA信道等价的ULA信道。如此，LTERel-10码本虽可以很好的量化该等价信道的信道方向信息，但用户设备侧估计的信道质量指示(CQI，ChannelQualityIndicator)仍不能反映真实的信道质量。天线结构与码本间不匹配所导致的系统性能降低的问题仍无法全面彻底的解决。

事实上，除均匀圆阵列与LTERel-10码本外，类似的问题也见诸于其它无法匹配的天线配置结构与码本，亟需解决。

发明内容

本发明的一个目的在于提供确定无线通信系统中信道状态信息的方法与装置，其在天线结构与码本不匹配的情况下仍可提供较准确的信道质量指示信息。

根据本发明的一实施例，其提供一种确定信道状态信息的方法。该方法包含：基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为等价信道的线性变换矩阵，W是量化信道状态信息的码字。

在本发明的一实施例中，其进一步包含基站接收所估计的信道质量指示；调整所估计的信道质量指示CQI由基站进行。而在另一实施例中，则包含基站通知用户设备线性变换矩阵；调整所估计的信道质量指示CQI由用户设备完成。在一实施例中，该实际信道是均匀圆阵列信道，等价信道是ULA信道。

本发明的一实施例还提供一种基站，包含信道质量指示接收装置，接收基于变换后的等价信道估计的信道质量指示CQI；及信道质量指示调整装置，使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为

本发明的另一实施例提供一种用户设备，包含：信道质量指示估计装置，基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；信道质量指示调整装置，使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为而在一实施例中，该用户设备进一步包含线性变换矩阵接收装置，接收线性变换矩阵。

本发明相较于其它使用变换矩阵进行信道变换的技术方案，确定的信道质量指示是基于用户设备初步估计的基础上使用功率调整因数进行调整，从而更准确的反映实际信道状态，避免系统性能的下降。以简便的设计获得良好性能。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的确定信道状态信息的流程图；

图2是根据本发明一实施例的确定信道状态信息的装置的结构示意图；

图3是根据本发明另一实施例的确定信道状态信息的装置的结构示意图；

图4是对本发明及其它技术方案进行性能比较的模拟结果图。

具体实施方式

为更好的理解本发明的精神，以下结合本发明的部分优选实施例对其作进一步说明。

信道状态信息通常包含两个主要内容：信道方向信息和信道质量信息；前者通常藉由码本进行量化，而后者则体现为信道质量指示。在天线结构与量化的码本不匹配的情况下，通过信道变换方式将实际信道变换为等价的变换信道，可很好的解决信道方向信息不准确的问题，但仍存在信道质量指示准确率低的问题。这是因为用户设备所估计的信道质量指示是基于等价信道的，其并不知道具体的变换矩阵，因而在总功率受限的情况下该估计的信道质量指示并不准确。本发明的确定信道状态信息的方法与装置则很好的解决了这一问题。

图1所示是根据本发明一实施例的确定信道状态信息的方法10，其包含：在步骤100，基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；在步骤101，使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为等价信道的线性变换矩阵，W是量化信道状态信息的码字。

以一LTE-10系统为例，假定其天线结构为均匀圆阵列，即该通信系统的实际信道为UCA信道H；而其使用的码本是ULA码本；并使用线性变换矩阵T将实际信道H变换为用户设备可准确估计的等价信道HT。变换矩阵T可以通过对天线阵列响应作序列展开得到，例如M.A.Doron，E.Doron，A.J.Weiss，“CoherentWide-BandProcessingforArbitraryArrayGeometry，”IEEETransactionsonsignalprocessing，vol.41，no.1，pp.414-417，Jan.1993一文中的公式(7)-(9)。

在基站侧，其进行预编码时会考虑总传输功率一定，因而其使用的预编码器是相应的，对于单用户多进多出(SU-MIMO，SingleUser-MultipleInputMultipleOutput)而言，其信干噪比(SINR，SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P{\left|\right|H\frac{\mathrm{TW}}{\left|\right|\mathrm{TW}\left|\right|}\left|\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}$

其中σ²是小区间干扰和噪声的功率，P是传输功率。

而在用户设备侧，信道状态信息，如预编码矩阵索引(PMI，PrecodingMatrixIndicator)与信道状态指示通常由每个用户设备返回给其服务基站。基于估计的等价信道HT，用户设备会估计信道质量指示CQI如下：

$\mathrm{CQI}=\frac{P{\left|\right|\left(\mathrm{HT}\right)\frac{W}{\left|\right|W\left|\right|}\left|\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}$

根据基站侧SINR与用户设备侧CQI的对应关系可知，显然在变换矩阵T不是酉矩阵时，如对于方向性的UCA，用户设备估计的信道质量指示有很大误差。如果基站直接采用该估计的信道质量指示确定实际信道H的信道状态信息，必将导致很多的性能衰落。

为保证系统的性能，根据本发明的一实施例，用户设备将估计的信道质量指示反馈给基站。基站收到该估计的信道质量指示后会使用功率调整因数对其进行调整，调整后的信道质量指示为即：

$C\hat{Q}I=\mathrm{CQI}\·\frac{{\left|\right|W\left|\right|}^2}{{\left|\right|\mathrm{TW}\left|\right|}^2}=\frac{P{\left|\right|\left(\mathrm{HT}\right)\frac{W}{\left|\right|W\left|\right|}\left|\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}\·\frac{{\left|\right|W\left|\right|}^2}{{\left|\right|\mathrm{TW}\left|\right|}^2}=\frac{P{\left|\right|H\frac{\mathrm{TW}}{\left|\right|\mathrm{TW}\left|\right|}\left|\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}=\mathrm{SINR}$

如此，在基站处即可消除用户报告的CQI与实际SINR之间的差距。

当然在其它实施例中，系统也可通知用户设备其使用的线性变换矩阵T，如由基站发送给用户设备。用户设备在获得线性变换矩阵T后，会自行对估计的信道质量指示进行调整，然后将调整后的信道质量指示反馈给基站。

本发明的确定信道状态信息的方法可用于使用变换矩阵的任何天线结构，并不局限于上述的UCA天线结构与ULA码本；其提供了正确的信道质量指示从而提高了系统性能。

图2是根据本发明一实施例的确定信道状态信息的装置20的结构框图，如基站，其包含信道质量指示接收装置200，接收基于变换后的等价信道估计的信道质量指示CQI；及信道质量指示调整装置201，其使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为所述等价信道的线性变换矩阵，W是量化所述信道状态信息的码字。

图3是根据本发明另一实施例的确定信道状态信息的装置30的结构框图，如用户设备，其包含：信道质量指示估计装置300，基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；及信道质量指示调整装置301，使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为所述等价信道的线性变换矩阵，W是量化所述信道状态信息的码字。此外，该用户设备30还进一步包含接收线性变换矩阵的线性变换矩阵接收装置302。

图4演示了对本发明一实施例与其它技术方案间的性能比较模拟结果，其中累积分布函数(CDF，CumulativeDistributionFunction)能完整描述一个实随机变量X的概率分布，是概率密度函数的积分。该模拟设定的是8天线的方向性UCA，具有0.5波长的天线间距。用于比较的其它技术方案包括使用ULA码本并作信道变换但未对估计的信道质量指示进行调整，及使用UCA专用码本两种。

由图4可见，对于使用UCA专用码本的情况，用户设备报告的CQI反映了真实的信道质量；没有进行CQI调整的技术方案与实际信道质量极大不匹配；而本发明经过CQI调整，其确定的信道质量指示接近UCA专用码本。模拟结果更一步证明本发明可取得非常明显的技术效果。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。

Claims (6)

1.一种确定信道状态信息的方法，包含：

基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；

使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为所述等价信道的线性变换矩阵，W是量化所述等价信道的信道状态信息的码字；

其中所述实际信道是均匀圆阵列信道，所述等价信道是ULA信道。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包含基站接收所估计的信道质量指示；调整所估计的信道质量指示CQI由所述基站进行。

3.如权利要求1所述的方法，其进一步包含基站通知用户设备所述线性变换矩阵；调整所估计的信道质量指示CQI由所述用户设备完成。

4.一种基站，包含：

信道质量指示接收装置，接收基于变换后的等价信道估计的信道质量指示CQI；

信道质量指示调整装置，使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为所述等价信道的线性变换矩阵，W是量化所述等价信道的信道状态信息的码字；

其中所述实际信道是均匀圆阵列信道，所述等价信道是ULA信道。

5.一种用户设备，包含：

信道质量指示估计装置，基于变换后的等价信道估计信道质量指示CQI；

信道质量指示调整装置，使用功率调整因数对所估计的信道质量指示CQI进行调整，调整后的信道质量指示为其中，T是将实际信道变换为所述等价信道的线性变换矩阵，W是量化所述等价信道的信道状态信息的码字；

其中所述实际信道是均匀圆阵列信道，所述等价信道是ULA信道。

6.如权利要求5所述的用户设备，其进一步包含线性变换矩阵接收装置，接收所述线性变换矩阵。