CN103326830B - 一种信道反馈方法和用户设备及基站 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信道反馈方法和用户设备及基站，能够实现在MIMO‑OFDM系统中高效的信道信息反馈。本发明实施例提供的一个方法包括：用户设备获取信道时域响应矩阵；所述用户设备根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；所述用户设备将所述时域响应压缩值传输到基站。

Description

一种信道反馈方法和用户设备及基站

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种信道反馈方法和用户设备及基站。

背景技术

多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)系统自适应均衡技术是提高无线通信系统的频谱效率的有效方法，MIMO技术可以有效地消除多径衰落的影响，而且不需要占用额外的时间和频带资源，增加了系统传输速率。但是对于频率选择性衰落，MIMO系统是无能为力的。而正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转变成平坦信道，解决了MIMO对抗频率选择性衰落和符号间干扰的局限性。为提高移动通信系统的数据率、频谱效率、可靠性，将OFDM和MIMO两种技术相结合得到的多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM，Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术被视为下一代高速无线局域网的核心技术。

现有技术中存在一种窄带MIMO系统的模拟反馈方法，但是只能适用于窄带MIMO系统中的模拟反馈问题。在宽带MIMO-OFDM系统中，由于子载波数目众多，如果分别对每个子载波上的信道信息都单独进行反馈，必然产生不可承受的反馈开销。因此窄带MIMO系统中的模拟反馈方法不能应用到宽带MIMO-OFDM系统中。

现有技术中还存在另一种模拟反馈的方法：在MIMO-OFDM系统中，利用各个子载波之间的频域相关性，对子载波进行抽样反馈，例如，若在每S个子载波中抽出一个来进行反馈，可以将反馈量减少S倍。用户将经过抽样的信道信息反馈到基站后，基站可通过信号处理方法重构出所有子载波上的信道信息，现有的在频域上进行抽样反馈的方法可以极大的降低系统反馈量，但是抽样必须遵循抽样定理，否则将会造成信号混叠。但是现有的频域抽样反馈方法就要求频域抽样反馈一定要非常密集，但是这样会造成反馈开销仍非常大。但在实际的MIMO-OFDM系统中，用户向基站反馈信道信息占用有用信号的带宽，通常只能进行低速反馈，所以现有的频域抽样反馈的方法必然造成信号混叠，故现有的频域抽样反馈的方法也不能应用到MIMO-OFDM系统中。

综上，如何在MIMO-OFDM系统中实现模拟反馈已经成为困扰业界的一个难题。

发明内容

本发明实施例提供了一种信道反馈方法和用户设备及基站，能够实现在MIMO-OFDM系统中高效的信道信息反馈。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种信道反馈方法，包括：

用户设备获取信道时域响应矩阵；

所述用户设备根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；

所述用户设备将所述时域响应压缩值传输到基站。

另一方面，本发明实施例提供的另一种信道反馈方法，包括：

基站接收用户设备传输的时域响应压缩值；

所述基站根据无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，所述信道时域响应矩阵包括所述时域响应压缩值；

所述基站根据所述信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵。

一方面，本发明实施例提供的用户设备，包括：

获取单元，用于获取信道时域响应矩阵；

选取单元，用于根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；

传输单元，用于将所述时域响应压缩值传输到基站。

另一方面，本发明实施例提供的基站，包括：

接收单元，用于接收用户设备传输的时域响应压缩值；

生成单元，用于根据无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，所述信道时域响应矩阵包括所述时域响应压缩值；

获取单元，用于根据所述信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在本发明提供的一实施例中，用户设备首先获取到信道时域响应矩阵，然后根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值，最后用户设备将时域响应压缩值传输到基站，由于本发明实施例中用户设备向基站反馈的是时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行单独反馈，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

在本发明提供的另一实施例中，基站首先从用户设备接收到时域响应压缩值，然后基站根据无线信道延时分布特性和时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，最后基站根据信道时域响应矩阵获取到信道频域响应矩阵，由于本发明实施例中基站从用户设备接收到时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行接收，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

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，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的信道反馈方法的示意图；

图2为本发明实施例一提供的ETU的示意图；

图3为本发明实施例二提供的信道反馈方法的示意图；

图4为本发明实施例三提供的信道反馈方法的示意图；

图5为本发明实施例四提供的信道反馈方法与现有技术在均方误差性能方面相比较的示意图；

图6为本发明实施例四提供的信道反馈方法与现有技术在进行特征模式传输的容量方面相比较的示意图；

图7为本发明实施例五提供的信道反馈方法与现有技术在均方误差性能方面相比较的示意图；

图8为本发明实施例五提供的信道反馈方法与现有技术在进行特征模式传输的容量方面相比较的示意图；

图9为本发明实施例六提供的用户设备的结构示意图；

图10为本发明实施例七提供的基站的结构示意图；

图11为本发明实施例八提供的信号传输系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种信道反馈方法和用户设备及基站，能够实现在MIMO-OFDM系统中高效的信道信息反馈。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在MIMO-OFDM系统中，实施MIMO自适应传输的前提条件是MIMO-OFDM系统中的基站侧需要获得当前无线信道的状态信息。但是在频分双工中，基站侧不能获得必要的信道状态信息，无法完成发送模式的自适应调整，因此需要建立一条由用户设备侧到基站侧的低速反馈信道，将信道信息反馈至基站侧。信道信息反馈技术中的关键问题是优化反馈方案，以较低的反馈开销获得较高的反馈精度，从而有效的提高前向链路的传输质量。

目前存在一种窄带MIMO系统的模拟反馈方法，其基本原理是将信道信息直接作为反馈信道的输入符号进行传输，将信道衰落系数作为一个模拟量，像正常的数据符号一样直接传输，不需要进行码字选择等操作，故通常情况下可以获得较小的反馈延时。对于窄带MIMO系统，用户需要向基站反馈的信道系数是N_UE行N_BS列的信道矩阵H，反馈信道矩阵H的基本方法是逐列反馈，N_UE行N_BS列的信道矩阵H需要进行N_BS次的反馈。基站经过N_BS次的估计后将各列信道分别进行估计，就得到了整个信道矩阵的估计值。但是在宽带MIMO-OFDM系统中，由于子载波数目众多，如果分别对每个子载波上的信道信息都单独进行反馈，必然产生不可承受的反馈开销，故这种方法不能应用在MIMO-OFDM系统中，而本发明实施例提供的信道反馈方法能够实现在MIMO-OFDM系统中高效的信道信息反馈，接下来将以多个实施例分别进行详细说明，需要说明的是，本发明提供的多个实施例可以相互结合，从而生成其它实施例，这些实施例也可以实现本发明所要解决的问题。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的信道反馈方法，包括：

101、用户设备获取信道时域响应矩阵。

在本发明实施例中，MIMO-OFDM系统的下行链路是基于MIMO-OFDM技术实现，具体可以为采用K点的快速傅氏变换(FFT，Fast Fourier Transformation)调制，其中，K为并行的子载波个数，用户设备首先要获取信道时域响应矩阵。

作为一种实现方式，用户设备获取信道时域响应矩阵具体可以包括如下步骤，但是在实际应用中还可以采用其它的方式获取到信道时域响应矩阵，此处只作说明，不做限定。其中，具体可以包括：

A1、用户设备获取在子载波上的信道频域响应矩阵；

A2、用户设备对信道频域响应矩阵进行离散傅里叶逆变换(IDFT，InverseDiscrete Fourier Transform)，以得到信道时域响应矩阵。

对于步骤A1，用户设备首先要获取在子载波上的信道频域响应矩阵，例如，假设基站在下行频域信号中插入有导频，则用户设备就可以根据该导频进行信道估计，准确的获得下行信道的信道频域响应矩阵。

对于步骤A2，用户设备对信道频域响应矩阵进行离散傅里叶逆变换，就可以得到信道时域响应矩阵。在本发明实施例中，MIMO-OFDM系统中的用户设备获取到在子载波上的信道频域响应矩阵之后，用户设备对该信道频域响应矩阵进行IDFT，就可以得到信道时域响应矩阵。

需要说明的是，本发明实施例中由于需要将信道频域响应矩阵变换为信道时域响应矩阵，故本发明实施例提供的信道反馈方法也可以被称之为时域压缩反馈方法，在此仅作说明，不做限定。

102、用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值。

在本发明实施例中，用户设备获取到信道时域响应矩阵之后，用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值。

需要说明的是，在本发明实施例中，用户设备需要事先确定无线信道延时分布特性(delay profile)，其中，无线信道延时分布特性是信道的一种统计特性，具体可以通过多种途径确定。例如，无线通信系统上下行信号的传播路径是总是相同的，如果只考虑信道时延扩展，忽略具体的衰落值，频分双工(FDD，Frequency Division Duplex)系统就具有上下行互易性，则通过对上行信道的观测、估计，就可以获得下行信道的延时分布特性，具体实现过程请参阅现有技术，此处不再赘述。在实际应用中，所述无线信道延时分布特性具体可以包括如下模型：扩展步行A模型(EPA，Extended Pedestrian A)、扩展车载A模型(EVA，Extended Vehicular A)、扩展典型城市模型(ETU，Extended Typical Urban)，但是无线信道延时分布特性也可以包括其他的模型，此处只作说明，不做限定。例如，如图2所示，给出了ETU的一种示意图，在图2中横轴为采样时刻，纵轴为衰落功率，则在图2中只有在少数几个的采样时刻上具有功率分布，大部分采样时刻上都衰落功率都为零，为了清楚的描述衰落功率不为零的几个采样时刻，在图2的左上角给出了局部放大图。

需要说明的是，作为一种实现方式，步骤102用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值具体可以包括步骤，但是在实际应用中还可以采用其它的方式获取到信道时域响应矩阵，此处只作说明，不做限定。其中，具体可以包括：

B1、用户设备获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

B2、用户设备从信道时域响应矩阵中选取出与采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

对于步骤B1，用户设备从无线信道延时分布特性中找出衰落功率超过预置门限的采样时刻，例如可以将预置门限设置为零，则用户设备需要从无线信道延时分布特性中找出衰落功率不为零的采样时刻，又如可以将预置门限设置为一个特定的值例如0.3，则对于无线信道延时分布特性中衰落功率大于0.3的采样时刻都需要找出来，对于步骤B2，用户设备根据该衰落功率超过预置门限的采样时刻从信道时域响应矩阵中与其对应的点，则被选取出的这些点就是时域响应压缩值。

103、用户设备将时域响应压缩值传输到基站。

在本发明实施例中，用户设备得到时域响应压缩值之后，用户设备就可以分别对这些得到的时域响应压缩值进行模拟反馈，通过上行反馈链路以反馈信号的形式传输到基站，以使得基站根据反馈信号得到信道频域响应矩阵。其中，模拟反馈就是将信道信息直接作为反馈信道的输入符号进行传输，模拟反馈又可以称之为显示反馈，在此只作说明，不做限定。

在本实施例中，用户设备首先获取到信道时域响应矩阵，然后根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值，最后用户设备将时域响应压缩值传输到基站，由于本发明实施例中用户设备向基站反馈的是时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行单独反馈，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

以上实施例介绍了基于用户设备侧实现的信道反馈方法，接下来介绍MIMO-OFDM系统中另一组成部分基站侧实现的信道反馈方法，请参阅图3示。

实施例二

本发明实施例提供的信道反馈方法，包括：

301、基站接收用户设备传输的时域响应压缩值。

在本发明实施例中，基于前述实施例一的说明可知，用户设备将时域响应压缩值传输到基站，则基站就可以通过反馈链路接收到用户设备传输的时域响应压缩值。

302、基站根据无线信道延时分布特性和时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，其中，信道时域响应矩阵包括时域响应压缩值。

基站从用户设备侧接收到时域响应压缩值之后，基站根据无线信道延时分布特性和时域响应压缩值生成一个信道时域响应矩阵，在这个信道时域响应矩阵中包括了基站从用户设备侧得到的时域响应压缩值。

需要说明的是，在本发明实施例中，作为一种实现方式，基站根据无线信道延时分布特性和时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵具体可以包括如下步骤，但是在实际应用中还可以采用其它的方式获取到信道时域响应矩阵，此处只作说明，不做限定。其中，具体可以包括：

C1、基站根据无线信道延时分布特性生成信道时域响应矩阵的初始值。

在本发明实施例中，基站根据无线信道延时分布特性生成信道时域响应矩阵的初始值，其中，基站生成的信道时域响应矩阵的长度和无线信道延时分布特性中的信道时延扩展长度相等。

需要说明的是，在本发明实施例中，基站需要事先确定无线信道延时分布特性(delay profile)，其中，无线信道延时分布特性是信道的一种统计特性，具体可以通过多种途径确定。例如，无线通信系统上下行信号的传播路径是总是相同的，如果只考虑信道时延扩展，忽略具体的衰落值，频分双工(FDD，Frequency Division Duplex)系统就具有上下行互易性，则通过对上行信道的观测、估计，就可以获得无线信道延时分布特性，具体实现过程请参阅现有技术，此处不再赘述。在实际应用中，所述无线信道延时分布特性包括扩展步行A模型(EPA，Extended Pedestrian A)、扩展车载A模型(EVA，Extended Vehicular A)、扩展典型城市模型(ETU，Extended Typical Urban)，但是无线信道延时分布特性也可以包括其他的模型，此处只作说明，不做限定。例如，如图2所示，给出了ETU的一种示意图，在图2中横轴为采样时刻，纵轴为衰落功率，则在图2中只有在少数几个的采样时刻上具有功率分布，大部分采样时刻上都衰落功率都为零，为了清楚的描述衰落功率不为零的几个采样时刻，在图2的左上角给出了局部放大图。

C2、基站根据无线信道延时分布特性用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与时域响应压缩值对应的初始值。

在本发明实施例中，基站生成信道时域响应矩阵的初始值之后，基站根据无线信道延时分布特性将信道时域响应矩阵的初始值中与时域响应压缩值对应的初始值替换为时域响应压缩值，则这些初始值被替换成时域响应压缩值之后得到的就是信道时域响应矩阵了。

需要说明的是，基站根据无线信道延时分布特性用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与时域响应压缩值对应的初始值具体可以包括步骤：

D1、基站获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

D2、基站用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与采样时刻对应的初始值，以得到信道时域响应矩阵。

对于步骤D1，基站从无线信道延时分布特性中找出衰落功率超过预置门限的采样时刻，对于步骤D2，基站从信道时域响应矩阵的初始值中找到衰落功率超过预置门限的采样时刻对应的初始值，用从用户设备处接收到的时域响应压缩值替换掉，则就可以得到信道时域响应矩阵。

303、基站根据信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵。

在本发明实施例中，基站根据信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵的其中一种实现方式可以为：基站对信道时域响应矩阵进行离散傅里叶变换(DFT，DiscreteFourier Transform)，就可以得到信道频域响应矩阵。

基站获取到信道时域响应矩阵之后，基站分别对信道时域响应矩阵做DFT，就可以得到在子载波上的信道频域响应矩阵，从而得到用户通过上行反馈链路传输的反馈信息。

在本实施例中，基站首先从用户设备接到时域响应压缩值，然后基站根据无线信道延时分布特性和时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，最后基站根据信道时域响应矩阵获取到信道频域响应矩阵的，由于本发明实施例中基站从用户设备接收到时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行接收，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

以上实施例分别介绍了MIMO-OFDM系统中用户设备侧和基站侧如何实现的信道反馈方法，接下来以一个实际的应用场景进行详细说明，请参阅图4所示。

实施例三

本发明实施例提供的MIMO-OFDM系统的信道反馈方法如图4所示，给出了时域压缩反馈方法的原理图。

在MIMO-OFDM系统中，假设基站的天线数用N_BS表示，用户设备的天线数用N_UE表示，并且基站的天线通常多于用户设备的天线N_BS≥N_UE，如果采用k点的FFT调制，其中k为并行子载波的个数，在第k个子载波上，信道信息可以用N_UE行N_BS列的矩阵H(k)，k＝0，...，k-1来表示。

若用户设备获取到的信道频域响应矩阵为H(k)，k＝0，...，k-1，对其进行k点的IDFT变换，则得到的信道时域响应矩阵为d＝0，...，k-1。

根据MIMO-OFDM系统的无线信道延时分布特性，从信道时域响应矩阵中找出不为0的点，记这些不为零的点为时域响应压缩值 $\tilde{H}\left(d_0\right),\tilde{H}\left(d_1\right),...,\tilde{H}\left(d_m\right).$

接下来，用户设备分别对时域响应压缩值进行模拟反馈，将作为反馈信号传输到基站。

基站首先接收用户设备传输的反馈信号，此处将收到的反馈信号记为 ${\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(d_0\right),{\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(d_1\right),...,{\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(d_m\right).$

假设无线信道延时分布特性中的信道时延扩展长度为D，接下来，基站根据该信道时延扩展长度D生成一组初始值都是零并且长度为D的信道时域响应矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(0\right),{\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(1\right),...,{\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}(D-1).$

然后，基站将接收到的反馈信号替换到信道时域响应矩阵的初始值中与反馈信号对应的初始值，即基站将反馈信号放到信道时域响应矩阵中的对应位置，得到了信道时域响应矩阵 ${\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(0\right),{\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}\left(1\right),...,{\tilde{H}}_{\mathrm{FB}}(D-1).$

最后，基站对信道时域响应矩阵进行DFT，就可以得到在各个子载波上的信道频域响应矩阵。

在本实施例中，用户设备首先对信道频域响应矩阵进行离散傅里叶变换得到信道时域响应矩阵，然后根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值，最后用户设备分别将时域响应压缩值作为模拟反馈的反馈信号传输到基站，由于本发明实施例中用户设备向基站反馈的是时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行单独反馈，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

上述实施例介绍了MIMO-OFDM系统中的用户设备和基站如何相互协调以进行模拟反馈，需要说明的是，本发明提供的实施例一至实施例三可以相互结合，从而生成其它实施例，这些实施例也可以实现本发明所要解决的问题。为了说明本发明实施例提供的MIMO-OFDM系统的模拟反馈方法相比于现有技术中的模拟反馈方法能够实现高效的信道信息反馈，接下来将进行仿真评估，请参阅实施例四。

实施例四

进行仿真之前，先说明一下现有技术中存在的一种频域抽样反馈方法。在MIMO-OFDM系统中，子载波数目众多，但是各子载波上的信道信息不是相互独立的，而是存在非常强的相关性。为了利用频域相关性，现有的做法就是对子载波进行抽样反馈，例如，若在每s个子载波中抽出一个来进行反馈，可以将反馈量减少s倍。用户将经过抽样的信道信息反馈到基站后，基站可通过信号处理方法重构出所有子载波上的信道信息，现有的在频域上进行抽样反馈的方法可以极大的降低系统反馈量，但是抽样必须遵循抽样定理，否则将会造成信号混叠。在抽样定理规定：频域抽样反馈中，总共需要反馈的子载波个数不能小于信道时延扩展，否则会造成信号混叠，不能完整的恢复其他子载波上的信道信息。故现有的频域抽样反馈方法就要求频域抽样反馈一定要非常密集，但是这样会造成反馈开销非常大。但在实际的MIMO-OFDM系统中，用户向基站反馈信道信息占用有用信号的带宽，通常只能进行低速反馈，所以现有的频域抽样反馈的方法必然造成信号混叠，故现有的频域抽样反馈的方法也不能应用到MIMO-OFDM系统中，接下来将通过仿真具体说明本发明的方法和该现有技术的频域抽样反馈方法。

现有的频域抽样反馈方法主要利用频域相关性对子载波进行抽样反馈，例如，若在每s个子载波中抽出一个来进行反馈，可以将反馈量减少S倍，S为自然数。用户设备将经过抽样的信道信息反馈到基站后，基站可通过信号处理方法重构出所有子载波上的信道信息。基站可通过信号处理方法重构出所有子载波上的信道信息，常用的重构方法包括：

1、复用。将抽样反馈的信道信息直接应用于邻近的若干个子载波上。例如，已反馈了子载波2上的信道信息，则在子载波1、2、3上都应用这个反馈信息。

2、线性插值。将抽样反馈的信道信息进行线性插值，得出其他子载波上的信道信息。例如，已反馈了子载波2和6上的信道信息，则将这两个反馈值进行插值，得到子载波3、4、5的信道信息。

3、滤波。对反馈后的信号进行滤波处理后，得到其他子载波上的信道信息。最有效的滤波方法是时域滤波。反馈子信道一般呈梳状分布。基站接收到这些子信道上的信息后，对其进行IDFT变换到时域，然后根据信道统计特性，保留有用路径或者叫抽头上的信号，滤除其他抽头上的噪声，最后再将滤波后的信号进行DFT变换到频域。

接下来将对本发明实施例提供的时域压缩方法进行仿真评估，并与前述介绍的基于频域抽样反馈的三种方法进行了对比。在仿真中，假设基站有4根天线，用户有2根天线。按照第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)标准，OFDM时域抽样间隔设为T_s＝1/l5/2048ms，包括2048个子载波，一个不含循环前缀(CP，CyclicPrefix)的OFDM符号周期为1/15ms，CP长度大于无线信道时延扩展。无线信道衰落系数根据3GPP标准产生，包括EPA、EVA、ETU三种时延扩展模型，各天线上的信道衰落是不相关的。对于FDD系统，上下行信道相互独立，但都服从相同的时延扩展模型。用户设备需要将下行链路的信道信息反馈给基站。在每次反馈中，假设用户可以反馈32个信道矩阵。假设系统上下行链路的信噪比是相同的，并且反馈符号与信息符号的发送功率也是相同的，以EVA的信道环境仿真为例进行说明，具体的仿真结果请参阅图5所示，图5为种模拟反馈方案的均方误差(MSE，Mean Squared Error)性能的比较，其中均方误差是指所有子载波上的信道真值与反馈值的均方差的平均值。由图5可见，信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)在取各个不同的值时，归一化均方误差(MSE，Mean Squared Error)总是小于1，即抽样反馈造成了信号混叠，但是随着SNR取值的增加，基于频域抽样反馈的三种方法(复用、插值和滤波)得到的归一化均方误差保持了基本不变，不再发生显著的减小，即现有的基于频域抽样反馈的三种方法(复用、插值和滤波)都出现了误差平台(error floor)。而本发明实施例提出的时域压缩的方法，在随着SNR取值的增加，归一化均方误差出现了显著的减小，并不存在误差平台，故本发明提供的方法其性能明显优于其他现有的方法。

图6显示了各种信道环境中，进行特征模式传输所能获得的信道容量，从图6中可以看到，在EPA信道环境中，本发明的方法和现有的三种方法得到的容量值差别较小，即在EPA信道环境下，四种反馈方案性能相差较小，但是在EVA和ETU信道环境中，基于频域抽样反馈的三种方案(复用、插值和滤波)得到的容量值明显小于基于本发明的方法得到的容量值，也就是说，基于频域抽样反馈的三种方案(复用、插值和滤波)性能逐渐变差，而本发明实施例提供的时域压缩反馈方法的性能基本保持不变。

为了说明本发明实施例提供的信道反馈方法相比于现有技术中的信道反馈方法能够实现高效的信道信息反馈，接下来将再次进行仿真评估，请参阅实施例五。

实施例五

在此，将对本发明实施例提供的时域压缩方法进行仿真评估，并与前述介绍的基于频域抽样反馈的三种方法进行了对比。在仿真中，假设基站有4根天线，用户有1根天线。其它仿真参数与前述实施例四保持一致。仿真结果如图7和8所示。其中，图7为EVA信道环境中，各种模拟反馈方案的均方误差性能的比较，SNR在取各个不同的值时，归一化均方误差(总是小于1，即抽样反馈造成了信号混叠，但是随着SNR取值的增加，基于频域抽样反馈的三种方法(复用、插值和滤波)得到的归一化均方误差保持了基本不变，不再发生显著的减小，即现有的基于频域抽样反馈的三种方法(复用、插值和滤波)都出现了误差平台。而本发明实施例提出的时域压缩的方法，在随着SNR取值的增加，归一化均方误差出现了显著的减小，并不存在误差平台，故本发明提供的方法其性能明显优于其他现有的方法。

图8为进行特征模式传输所能获得的信道容量的示意图，图8显示了各种信道环境中，进行特征模式传输所能获得的信道容量，从图8中可以看到，在EPA信道环境中，本发明的方法和现有的三种方法得到的容量值差别较小，即在EPA信道环境下，四种反馈方案性能相差较小，但是在EVA和ETU信道环境中，基于频域抽样反馈的三种方案(复用、插值和滤波)得到的容量值明显小于基于本发明的方法得到的容量值，也就是说，基于频域抽样反馈的三种方案(复用、插值和滤波)性能逐渐变差，而本发明实施例提供的时域压缩反馈方法的性能基本保持不变。从这些仿真结果中可以看出，本发明实施例提供的时域压缩反馈算法都获得了明显的性能增益。

以上实施例描述本发明实施例提供的信道反馈方法，接下来介绍基于上述方法实现的用户设备和基站以及信道传输系统，需要说明的是，在实际应用中，本发明实施例提供的用户设备和基站具体可以内置于MIMO-OFDM系统内，通过软件或硬件集成的方式来实现时域压缩反馈。在本发明实施例中将介绍和上述方法实施例中介绍的方法相对应的装置，具体各单元的执行方法可参见上述方法实施例，在此仅描述相关单元的内容，具体说明如下。

实施例六

如图9所示，本发明实施例提供的用户设备900，包括：

获取单元901，用于获取信道时域响应矩阵；

选取单元902，用于根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；

传输单元903，用于将时域响应压缩值传输到基站。

需要说明的是，作为一种实现方式，选取单元902具体可以包括(未在图9中示出)：

第一获取子单元，用于获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

选取子单元，用于从所述信道时域响应矩阵中选取出与所述采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

需要说明的是，作为一种实现方式，获取单元901具体可以包括(未在图9中示出)：

第二获取子单元，用于获取在子载波上的信道频域响应矩阵；

变换子单元，用于对信道频域响应矩阵进行离散傅里叶逆变换，以得到信道时域响应矩阵。

需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明如图1所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

在本发明提供的实施例中，用户设备首先获取到信道时域响应矩阵，然后根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值，最后用户设备将时域响应压缩值传输到基站，由于本发明实施例中用户设备向基站反馈的是时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行单独反馈，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

实施例七

如图10所示，本发明实施例提供的基站1000，包括：

接收单元1001，用于接收用户设备传输的时域响应压缩值；

生成单元1002，用于根据无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，所述信道时域响应矩阵包括时域响应压缩值；

获取单元1003，用于根据信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵。

需要说明的是，对于生成单元1002而言，生成单元1002具体可以包括(未在图10中示出)：

生成子单元，用于根据无线信道延时分布特性生成信道时域响应矩阵的初始值；

替换子单元，用于根据无线信道延时分布特性用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与所述时域响应压缩值对应的初始值。

需要说明的是，替换子单元具体可以用于获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与采样时刻对应的初始值，以得到信道时域响应矩阵。

需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明如图3所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

在本发明提供的实施例中，基站首先从用户设备接收到时域响应压缩值，然后基站根据无线信道延时分布特性和时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，最后基站根据信道时域响应矩阵获取到信道频域响应矩阵，由于本发明实施例中基站从用户设备接收到时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行接收，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

实施例八

本发明实施例提供了一种信号传输系统，如图11所示，信号传输系统1100，包括：用户设备1101和基站1102，其中，

本发明实施例提供的用户设备1101，包括：

获取单元，用于获取信道时域响应矩阵；

选取单元，用于根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；

传输单元，用于将时域响应压缩值传输到基站。

需要说明的是，作为一种实现方式，选取单元具体可以包括(未在图11中示出)：

第一获取子单元，用于获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

选取子单元，用于从所述信道时域响应矩阵中选取出与所述采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

需要说明的是，作为一种实现方式，用户设备1101的获取单元具体可以包括(未在图11中示出)：

第二获取子单元，用于获取在子载波上的信道频域响应矩阵；

变换子单元，用于对信道频域响应矩阵进行离散傅里叶逆变换，以得到信道时域响应矩阵。

接下来介绍本发明实施例提供的基站1102，包括(未在图11中示出)：

接收单元，用于接收用户设备传输的时域响应压缩值；

生成单元，用于根据无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，所述信道时域响应矩阵包括时域响应压缩值；

获取单元，用于根据信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵。

需要说明的是，对于生成单元而言，生成单元具体可以包括(未在图11中示出)：

生成子单元，用于根据无线信道延时分布特性生成信道时域响应矩阵的初始值；

替换子单元，用于根据无线信道延时分布特性用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与所述时域响应压缩值对应的初始值。

需要说明的是，替换子单元具体可以用于获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；用时域响应压缩值替换信道时域响应矩阵的初始值中与采样时刻对应的初始值，以得到信道时域响应矩阵。

需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

在本发明提供的实施例中，由于用户设备向基站反馈的是时域响应压缩值，而时域响应压缩值是用户设备根据无线信道延时分布特性从信道时域响应矩阵中选取的，不需要分别对每个子载波上的信道信息进行单独反馈，故所产生的反馈开销较小，并且不需要抽样反馈非常密集，故能够避免信号产生混叠。

需要说明的是，上述实施例六、七、八介绍了信号传输系统以及其中的用户设备和基站，本发明提供的实施例六至实施例八可以相互结合，从而生成其它实施例，这些实施例也可以实现本发明所要解决的问题。

本领域普通技术人员可以理解，本发明实施例中的方法可以采用不同的方式来实施。例如，这些方法可以采用硬件、软件或者硬件和软件结合的方式通过程序指令来实施。该程序指令在执行时，执行包括本发明实施例中的方法。对于采用硬件实施的方式，本发明实施例中的一个或者多个处理模块可以在一个或者多个电路模块中实施，该电路模块可以为专用集成电路(ASICs，Application Specific Integrated Circuits)，数字信号处理器(DSPs，Digital Signal Processors)，数字信号处理设备(DSPDs，Digital SignalProcessing Devices)，可编程逻辑器件(PLDs，Programmable Logic Devices)，现场可编程门阵列(FPGAs，Field Programmable Gate Arrays)，处理器，控制器，微处理器，微控制器，或者其他进行设计并且可以用来执行本发明实施例中的方法的电子设备。

采用软件实施的方式，本发明实施例中的方法可以采用使用一个或者多个模块的方式来实施，例如，可以采用基于过程或者功能的模块化的方式来实现。这些程序指令可以实施在任何计算机或者机器可读介质。例如，该可读介质可以为内存、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。内存可以位于处理器内，也可以位于处理器外。此处，内存指的是任何类型的长期内存、短期内存、可擦除内存、不可擦除内存或者其他类型的内存。

以上对本发明所提供的一种信道反馈方法和用户设备及基站进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种信道反馈方法，其特征在于，包括：

用户设备获取信道时域响应矩阵；

所述用户设备根据事先确定的无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；

所述用户设备将所述时域响应压缩值传输到基站；

其中，所述用户设备根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值包括：

所述用户设备获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

所述用户设备从所述信道时域响应矩阵中选取出与所述采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设备获取信道时域响应矩阵包括：

用户设备获取在子载波上的信道频域响应矩阵；

所述用户设备对所述信道频域响应矩阵进行离散傅里叶逆变换IDFT，以得到信道时域响应矩阵。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无线信道延时分布特性包括扩展步行A模型EPA、扩展车载A模型EVA、扩展典型城市模型ETU。

4.一种信道反馈方法，其特征在于，包括：

基站接收用户设备传输的时域响应压缩值；

所述基站根据事先确定的无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，所述信道时域响应矩阵包括所述时域响应压缩值；

所述基站根据所述信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵；

其中，所述用户设备传输的时域响应压缩值为用户设备根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中采取如下方式选取出的：

所述用户设备获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

所述用户设备从所述信道时域响应矩阵中选取出与所述采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基站根据无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵包括：

所述基站根据无线信道延时分布特性生成所述信道时域响应矩阵的初始值；

所述基站根据所述无线信道延时分布特性用所述时域响应压缩值替换所述信道时域响应矩阵的初始值中与所述时域响应压缩值对应的初始值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述无线信道延时分布特性用所述时域响应压缩值替换所述信道时域响应矩阵的初始值中与所述时域响应压缩值对应的初始值包括：

所述基站获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

所述基站用所述时域响应压缩值替换所述信道时域响应矩阵的初始值中与所述采样时刻对应的初始值。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述无线信道延时分布特性包括扩展步行A模型EPA、扩展车载A模型EVA、扩展典型城市模型ETU。

8.一种用户设备，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取信道时域响应矩阵；

选取单元，用于根据事先确定的无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中选取出时域响应压缩值；

传输单元，用于将所述时域响应压缩值传输到基站；

其中，所述选取单元包括：

第一获取子单元，用于获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

选取子单元，用于从所述信道时域响应矩阵中选取出与所述采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

9.根据权利要求8所述的用户设备，其特征在于，所述获取单元包括：

第二获取子单元，用于获取在子载波上的信道频域响应矩阵；

变换子单元，用于对所述信道频域响应矩阵进行离散傅里叶逆变换，以得到信道时域响应矩阵。

10.一种基站，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收用户设备传输的时域响应压缩值；

生成单元，用于根据事先确定的无线信道延时分布特性和所述时域响应压缩值生成信道时域响应矩阵，所述信道时域响应矩阵包括所述时域响应压缩值；

获取单元，用于根据所述信道时域响应矩阵获取信道频域响应矩阵；

其中，所述用户设备传输的时域响应压缩值为用户设备根据无线信道延时分布特性从所述信道时域响应矩阵中采取如下方式选取出的：

所述用户设备获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻；

所述用户设备从所述信道时域响应矩阵中选取出与所述采样时刻对应的点，以得到时域响应压缩值。

11.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，所述生成单元包括：

生成子单元，用于根据无线信道延时分布特性生成所述信道时域响应矩阵的初始值；

替换子单元，用于根据所述无线信道延时分布特性用所述时域响应压缩值替换所述信道时域响应矩阵的初始值中与所述时域响应压缩值对应的初始值。

12.根据权利要求11所述的基站，其特征在于，

所述替换子单元具体用于获取无线信道延时分布特性中衰落功率超过预置门限的采样时刻，用所述时域响应压缩值替换所述信道时域响应矩阵的初始值中与所述采样时刻对应的初始值。