CN103580821B - 一种信息反馈方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信息反馈方法，该方法包括：主小区基站根据主小区终端反馈的WCI，整合为针对每个辅小区基站的干扰矩阵集合，并分别发送给各辅小区基站；任一辅小区基站根据接收到的干扰矩阵集合，计算对应的各辅小区终端的干扰等级，并比较算出干扰等级大于预设干扰门限值的辅小区终端发送不进行信息反馈的指示；使该辅小区终端不进行门限判决；向计算出干扰等级不大于预设干扰门限值的辅小区终端发送进行门限判决的指示；使该辅小区终端若确定归一化SINR值大于第二门限值，确定PMI和CQI并反馈给对应的辅小区基站。在保证系统性能的前提下，大大地减小了系统的上行反馈量。

Description

一种信息反馈方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种信息反馈方法。

背景技术

多点协作（CoordinatedMultiplePoint，CoMP）技术通过在多个小区间共享信道和/或数据信息来优化多个小区的整体系统性能。CoMP技术主要分为协作调度与波束赋形（CS/CB）和联合处理（JP）两类，CS/CB与JP相比主要是利用小区间的协作调度和波束成形来控制干扰。

在FDD系统中，CS/CB系统的实现需要终端反馈信道状态信息。反馈状态信息的方法主要有两种：一种方式是，终端反馈偏好预编码矩阵指示（prefermatrixindex，PMI），多个小区间进行PMI交互后选择最大化系统吞吐量的预编码矩阵。另一种方式是，终端反馈一个PMI的同时反馈最差伴随预编码矩阵指示(WorstCompanionprecodingmatrixIndicator，WCI)，协作小区的终端避免采用相邻小区终端反馈的WCI进行预编码，以此减小小区间干扰。

无论采用以上哪种方法，终端反馈的信息量都很大，导致上行反馈信道压力过大。对于CoMP系统来说，终端不仅要向基站反馈基站到该终端的信道信息，还需反馈干扰基站到该终端的干扰信道信息。现有实现中，主要利用门限减小反馈的信息量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种信息反馈方法，在保证系统性能的前提下，大大地减小了系统的上行反馈量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种信息反馈方法，应用于包括基站和终端的CoMP系统中，该系统中多个相邻小区组成协作小区集合，并采用轮询的方式以反馈周期为单位选择多个相邻小区中的一个小区作为主小区，其中一个小区为主小区时，其他小区为辅小区，其特征在于，所述方法包括：

在任一反馈周期的每个频带上，各主小区终端若确定归一化信号与干扰加噪声比SINR值大于第一门限值，将当前确定的偏好预编码矩阵指示PMI、信道质量指示符CQI和最差伴随预编码矩阵指示WCI反馈给主小区基站；其中，主小区中的终端称为主小区终端，主小区中的基站称为主小区基站；

主小区基站接收到主小区终端反馈的WCI时，将各主小区终端反馈的WCI整合为针对每个辅小区基站的干扰矩阵集合，并分别发送给各辅小区基站；

任一辅小区基站接收到主小区基站发送的干扰矩阵集合时，计算对应的各辅小区终端的干扰等级，向计算出干扰等级大于预设干扰门限值的辅小区终端发送不进行信息反馈的指示；向计算出干扰等级不大于预设干扰门限值的辅小区终端发送进行门限判决的指示；其中，辅小区中的终端称为辅小区终端，辅小区中的基站称为辅小区基站；

任一辅小区终端接收到不进行信息反馈的指示时，不进行门限的比较且不反馈PMI和CQI；接收到进行门限判决的指示时，若确定归一化SINR值大于第二门限值，将当前确定的PMI和CQI反馈给对应的辅小区基站；其中，第一门限值大于第二门限值。

综上所述，本申请在CoMP系统中的CS/CB场景下，利用归一化SINR值进行门限判决确定是否进行信息反馈的同时，改进了原有的反馈机制，利用信道在时域、频域上的相关性选择PMI、WCI，并计算用户干扰等级来进一步确定是否指示辅小区终端反馈信息，在保证系统性能的前提下，大大地减小了系统的上行反馈量。

附图说明

图1为本发明具体实施例中信息反馈方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明实施例中提出一种信息反馈方法，应用于包括基站和终端的CoMP系统中的CS/CB场景下，该系统中多个相邻小区组成协作小区集合，并采用轮询的方式以反馈周期为单位选择多个相邻小区中的一个小区作为主小区，其中一个小区为主小区时，其他小区为辅小区，主小区中的终端为主小区终端，主小区中的基站为主小区基站；辅小区中的终端为辅小区终端，辅小区中的基站为辅小区基站。

本发明具体实施例中，一个递归周期中包括多个反馈周期。可以根据实际使用，预先配置递归周期和反馈周期。递归周期用于防止系统误差累积引起的误差过大而设置的循环周期；而反馈周期，用于确定多长时间进行一次信息反馈，并且各小区以反馈周期为单位更换主小区。

参见图1，图1为本发明具体实施例中信息反馈方法流程示意图。具体步骤为：

步骤101，在任一反馈周期的每个频带上，每个主小区终端若确定本终端当前的归一化SINR值大于第一门限值，将当前确定的PMI、CQI和WCI反馈给主小区基站。

在任一反馈周期的每个频带上，在主小区中的各终端，即各主小区终端，都需判断自身的归一化信号与干扰加噪声比（SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，SINR）值是否大于本地配置的第一门限值，如果确定该主小区终端确定当前的归一化SINR值大于第一门限值，则将当前即最新确定的PMI、CQI和WCI并反馈给主小区基站；如果确定该小区终端当前的归一化SINR值不大于第一门限值，则不反馈给主小区基站任何信息。

本步骤中主小区终端的归一化SINR值为主小区基站在当前反馈周期的SINR值，与包括该当前反馈周期在内的前预设值个反馈周期的平均SINR值的比值。

为了保证各终端是否反馈信息的公平性，在反馈机制中采用比例公平调度。归一化SINR值k（t）可表示为如下公式：

$k\left(t\right)=\arg \underset{k\⋐U}{\max }{P}_k\left(t\right)$

其中，P_k(t)表示t时刻第k个用户的比例公平因子。P_k(t)表示如下：

$P_k\left(t\right)=\frac{r_k\left(t\right)}{{\stackrel{\‾}{R}}_k\left(t\right)}$

其中，r_k(t)是t时刻第k个用户的瞬时传输速率，即某个反馈周期的传输速率，是t时刻第k个用户的平均传输速率，即包括所述某个反馈周期在内的之前的预设个反馈周期的平均传输速率。

根据香农公式：

r_k(t)＝Blog₂(1+γ_k)

可知，调度优先级k（t）可以简化近似为：

$k\left(t\right)=\arg \underset{k\⋐U}{\max }{P}_k\left(t\right)=\arg \underset{k\⋐U}{\max }\frac{r_k\left(t\right)}{{\stackrel{\‾}{R}}_k\left(t\right)}\≈\arg \underset{k\⋐U}{\max }\frac{{\mathrm{\γ}}_k}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_k}$

从上式可见，基于比例公平调度算法，归一化SINR值高的用户获得调度的机会相应较高，而归一化SINR值低的用户，即便参与反馈也只起到比较的作用，获得频谱资源的机会很小，因此利用归一化SINR门限判决不仅能保证用户间的公平性，还能在很大程度上减小上行反馈开销，同时又能保证系统吞吐量性能。

步骤102，主小区基站接收到主小区终端反馈的WCI时，将各主小区终端反馈的WCI整合为针对每个辅小区基站的干扰矩阵集合，并分别发送给各辅小区基站。

本步骤中，主小区基站将各主小区终端反馈的WCI整合为针对每个辅小区基站的干扰矩阵集合，包括：

对于任一辅小区，主小区基站将所有主小区终端针对该辅小区反馈来的WCI码字在原码本中的索引整合为该辅小区的干扰矩阵集合。

步骤103，任一辅小区基站接收到主小区基站发送的干扰矩阵集合时，计算本辅小区基站对应的各辅小区终端的干扰等级，向计算出干扰等级大于预设干扰门限值的辅小区终端发送不进行信息反馈的指示；向计算出干扰等级不大于预设干扰门限值的辅小区终端发送进行门限判决的指示。

本步骤中任一辅小区基站计算本辅小区基站对应的各辅小区终端的干扰等级，包括：

确定上一反馈周期本基站中的各终端反馈来的PMI在码本子集中对应的码字，在主小区基站发来的干扰矩阵集合中出现的次数，将出现的次数作为该用户的干扰等级。

干扰等级计算是为了抑制一些对主小区用户干扰比较大的辅小区用户进行反馈和调度。由于信道之间的相关性，在计算干扰等级时同样用到了邻域反馈的思想。

设定WCI反馈与干扰等级计算减小协作小区间同频干扰，提高频谱利用率。

假设第m个辅小区基站接收到主小区基站发来的干扰矩阵序列集合Ψm后，检查上一反馈周期每个辅小区终端反馈来的预编码矩阵的码本子集中的码字在Ψm中出现的次数作为该用户的干扰等级。具体步骤如下：

1）主小区基站将每个主小区终端针对一个辅小区基站的WCI序列组成干扰矩阵集合Ψm交互给第m个辅小区基站。

(2)第m个辅小区基站检查每一个辅小区终端（第m个辅小区中的终端）在上一时刻反馈来的每个频带的码字的码本子集Wi中码字在Ψm序列中出现的次数lm，当出现次数大于预设干扰门限值L时，基站向计算出干扰等级大于预设干扰门限值的辅小区终端发送不进行信息反馈的指示，具体实现时，可以通过发送信令‘0’实现，否则，向计算出干扰等级不大于预设干扰门限值的辅小区终端发送进行门限判决的指示，可以通过发送信令‘1’实现。

步骤104，任一辅小区终端接收到不进行信息反馈的指示时，不进行门限的比较且不反馈PMI和CQI；接收到进行门限判决的指示时，若确定当前归一化SINR值大于第二门限值，将当前确定的PMI和CQI反馈给对应的辅小区基站。

其中，第一门限值大于第二门限值。可见每个终端配置两个门限值，该终端作为主小区基站时，使用第一门限值进行判断；该终端作为辅小区基站时，使用第二门限值进行判断。

由于辅小区中只有接收到反馈指示的辅小区终端才能进行门限判决，因此为了保证小区间的公平性，当该小区作为主小区时使用的第一门限值大于该小区作为辅小区时使用的第二门限值。

步骤104中，任一辅小区终端确定当前归一化SINR值同主小区终端确定归一化SINR值的方式相同，辅小区终端的归一化SINR值为辅小区基站在一个反馈周期的SINR值，与包括该反馈周期在内的前预设值个反馈周期的平均SINR值的比值。

步骤104中任一辅小区终端在接收到辅小区基站发送的不进行信息反馈的指示时，所述方法进一步包括：

在该递归周期内的下一反馈周期，将第二门限值减小预设梯度值；

当该递归周期结束时，在处于下一递归周期的第一个反馈周期时，将当前第二门限值恢复为原始第二门限值。

这样处理为了防止因干扰过大而限制反馈的终端的门限值，这样尽量保证该终端有机会反馈而被调度。

下面详细描述确定PMI和WCI的方法：

首先需要生成新码本：

1）生成码本子集

主小区基站、辅小区基站、主小区终端以及辅小区终端均对本地原码本中的每个码字按预设生成算法生成对应的码本子集并进行存储；初始化时，各基站和终端的原码本相同。码本子集的生成方式如下：

码字间的弦距离越小，码字的相关性越大。以原码本中有16个码字为例，不论是在时域还是在频域上，下一个码字出现在与上一个码字距离最近的8个码字中的概率很高（在慢变信道场景下，概率为99%）。利用弦距离公式，对于原码本中第i个码字w_i，生成包含与其距离最近的8个码字（包括w_i）码本子集Wi，按距离远近排列。码字之间的弦距离为：

$d_c(w_i,w_j)=\frac{1}{\sqrt{2}}{\left|\right|w_i{w}_i^H-w_j{w}_j^H\left|\right|}_F$

2）生成新码本，为了进一步利用信道时域、频域上的相关性，根据时域相干系数和频域相干系数，获得生成新码本的系数，根据生成的新码本的系数，在码本子集中选择新码本。

具体实现方式如下：

令ρ_Δk代表第k+Δk个频带与频带k之间的相关度，则频域相干系数，即相邻频带间的相干系数ρ_Δk可以表示为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\Δk}}=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}\left|\right|h_l^2\left(n{T}_s\right)\left|\right|e^{-j2\mathrm{\π}{\mathrm{\τ}}_l\mathrm{\Δf\Δk}}=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_l^2{e}^{-j2\mathrm{\π}{\mathrm{\τ}}_l\mathrm{\Δf\Δk}}$

其中，为第l条径的功率，τ_l表示第l条径的时延和幅度，Δf是频域上的采样间隔(LTE系统中为1.2MHz)。该方案中，只需计算相邻频带之间的相关性，因此，Δk=1，由此即可计算得出信道在频域上的相关系数。

时域相干系数，即相邻反馈周期上的相关系数ρ_Δn可以表示为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\Δn}}=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_l((n+\mathrm{\Δn}),k)h_l^{*}(n,k)=J_0\left(2\mathrm{\π}{f}_d\mathrm{\Δn}{T}_f\right)$

其中，J₀为第一类零阶贝塞尔函数，f_d为最大多普勒频移，T_f为系统的反馈周期。该方案中，只需计算相邻反馈周期之间的相关性，因此，Δn=1，由此即可计算得出信道在时域上的相关系数。

根据时域以及频域上的相关系数大小，我们利用系数ρ来进行新码本V的生成，系数ρ的计算公式为：

在产生新码本时，在上一时刻选择码字的码本子集中选择前ρ个码字，在上一频带选择的码本子集中选择前8-ρ个码字构成新码本V。如果前8个码字中有重复的码字，则继续顺延选择，直到选择8个不重复的码字。新码本充分结合了信道时域、频域的相关性，从而能够很好的减小系统的误差扩散，更好地保证系统性能。

对于每个反馈周期、每个频带，基站和用户都需要实时地产生新码本。基站根据用户反馈的预编码矩阵索引，在新码本中找到相应的码字，从而对用户进行预编码。

无论是主小区终端还是辅小区终端，都需确定PMI，且确定PMI的方法一样，具体方法如下：

在第1个频带，且任一递归周期的第1个反馈周期时，根据预设检测准则在原码本中选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；

在第1个频带，且任一递归周期的第m个反馈周期时，根据预设检测准则在第m-1个反馈周期的码字的码本子集中根据预设检测准则选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；其中，m为大于1，且不大于该递归周期包括的反馈周期总数的整数；

在第n个频带，且在任一递归周期的第1个反馈周期时，根据预设检测准则在第n-1个频带的码字的码本子集中选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；其中，n为大于1，且不大于系统预设值的整数；

系统预设值，通常同带宽有关。

在第n个频带，且任一递归周期的第m个反馈周期时，根据预设检测准则在当前新生成的新码本中选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI。

主小区终端确定WCI，包括：

对于第1个频带，在任一反馈周期中，针对不同辅小区，主小区终端计算该辅小区使用原码本中各码字时的SINR值，并选择使得该SINR值最小的码字，该码字对应的索引为确定的WCI。

对于第n个频带，在任一反馈周期中，针对不同辅小区，主小区终端计算该辅小区使用第n-1个频带选择的WCI码字的码本子集中各个码字时的SINR值，并选择使得该SINR值最小的码字，该码字对应的索引为确定的WCI；其中，n为大于1，且不大于系统预设值的整数。

下面给出具体确定WCI的方法：

当只考虑相邻协作小区的干扰时，主小区终端k在第m个辅小区采用预编码矩阵w_j时的SINR值为：

${\widehat{\mathrm{\γ}}}_{1k}=\frac{{\left|\right|H_{1k}{w}_i\left|\right|}^{2}P}{{\left|\right|H_{\mathrm{mk}}{w}_j\left|\right|}^{2}P+N_0}$

其中，H_1k是主小区基站与主小区终端之间的信道增益，H_mk是第m个辅小区与主小区终端k之间的信道增益，w_i是主小区基站使用的预编码向量，w_j第m个辅小区基站使用的预编码向量，P为平均发送功率，N₀为噪声功率。

使得最小的码字w_j即为该终端的最差伴随矩阵WCI_km。由于主小区用户的最佳预编码矩阵PMI已经确定，发送功率表以及噪声功率已知，因此上式可以等价为选择使得最大的码字w_j。

虽然辅小区终端的信道同样也存在着强相关性，但是由于对于以特定小区而言，其只有在作为主小区终端时才进行WCI计算，也就是说WCI选择时间间隔为N个反馈周期，其中N为协作小区数目。为了减小误差，WCI的选择只在频域的邻域中选择，其详细步骤如下：

1）一个反馈周期中，对于第一个频带，主小区终端k在原码本C中选择使得最大的码字w_j。

2）从第二个频带开始，主小区终端k在上一个频带的选择码字的码本子集W_j中选择使得最大的码字。

本发明具体实施例中，主小区终端或辅小区终端在确定CQI时，同现有实现，这里不再详细描述。

综上所述，本发明具体实施例中在CoMP系统中的CS/CB场景下，改进了原有的反馈机制。利用信道在时域、频域上的相关性，提出了一种适用于CS/CB系统的邻域反馈方案，在保证系统性能的前提下，大大地减小了系统的上行反馈量。在利用信道的时频域相关性选择PMI、WCI的同时，计算用户干扰等级来减小协作小区间干扰。

在反馈方案中引入了最差伴随矩阵指示（WCI）。协作小区之间交互WCI序列而并非完全的信道信息，不仅能减小基站间的交互量，减小X2接口的压力，还能有效地减小协作小区用户之间的干扰，提高了小区用户的频谱效率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种信息反馈方法，应用于包括基站和终端的多点协作CoMP系统中，该系统中多个相邻小区组成协作小区集合，并采用轮询的方式以反馈周期为单位选择多个相邻小区中的一个小区作为主小区，其中一个小区为主小区时，其他小区为辅小区，其特征在于，所述方法包括：

在任一反馈周期的每个频带上，各主小区终端若确定归一化信号与干扰加噪声比SINR值大于第一门限值，将当前确定的偏好预编码矩阵指示PMI、信道质量指示符CQI和最差伴随预编码矩阵指示WCI反馈给主小区基站；其中，主小区中的终端称为主小区终端，主小区中的基站称为主小区基站；

主小区基站接收到主小区终端反馈的WCI时，将各主小区终端反馈的WCI整合为针对每个辅小区基站的干扰矩阵集合，并分别发送给各辅小区基站；

任一辅小区基站接收到主小区基站发送的干扰矩阵集合时，计算对应的各辅小区终端的干扰等级，向计算出干扰等级大于预设干扰门限值的辅小区终端发送不进行信息反馈的指示；向计算出干扰等级不大于预设干扰门限值的辅小区终端发送进行门限判决的指示；其中，辅小区中的终端称为辅小区终端，辅小区中的基站称为辅小区基站；

任一辅小区终端接收到不进行信息反馈的指示时，不进行门限的比较且不反馈PMI和CQI；接收到进行门限判决的指示时，若确定归一化SINR值大于第二门限值，将当前确定的PMI和CQI反馈给对应的辅小区基站；其中，第一门限值大于第二门限值；

其中，所述方法进一步包括：

主小区基站、辅小区基站、主小区终端以及辅小区终端均对本地原码本中的每个码字按预设生成算法生成对应的码本子集并进行存储；

根据时域相干系数和频域相干系数，获得生成新码本的系数，并根据生成新码本的系数在码本子集中选择新码本。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

辅小区终端的归一化SINR值为辅小区基站在一个反馈周期的SINR值与包括该反馈周期在内的前预设值个反馈周期的平均SINR值的比值；

主小区终端的归一化SINR值为主小区基站在一个反馈周期的SINR值与包括该反馈周期在内的前预设值个反馈周期的平均SINR值的比值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定PMI，包括：

在第1个频带，且任一递归周期的第1个反馈周期时，根据预设检测准则在原码本中选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；

在第1个频带，且任一递归周期的第m个反馈周期时，根据预设检测准则在第m-1个反馈周期的码字的码本子集中根据预设检测准则选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；其中，m为大于1，且不大于该递归周期包括的反馈周期的总数的整数；

在第n个频带，且在任一递归周期的第1个反馈周期时，根据预设检测准则在第n-1个频带的码字的码本子集中选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；其中，n为大于1，且不大于系统预设值的整数；

在第n个频带，且任一递归周期的第m个反馈周期时，根据预设检测准则在当前新生成的新码本中选择码字，选择的码字对应的索引为确定的PMI；其中，所述递归周期包括多个反馈周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

主小区基站，以及辅小区基站在接收到对应终端反馈的PMI时，根据该PMI在新码本中匹配到对应的码字，在向对应终端发送数据时，使用匹配到的码字进行预编码。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定WCI，包括：

对于第1个频带，在任一反馈周期中，针对不同辅小区，主小区终端计算该辅小区使用原码本中各个码字时的SINR值，并选择使得该SINR最小的码字，该码字对应的索引为确定的WCI；

对于第n个频带，在任一反馈周期中，针对不同辅小区，主小区终端计算该辅小区使用第n-1个频带选择的WCI码字的码本子集中各个码字时的SINR值，并选择使得该SINR最小的码字，该码字对应的索引为确定的WCI；其中，n为大于1，且不大于系统预设值的整数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将各主小区终端反馈的WCI整合为针对每个辅小区基站的干扰矩阵集合，包括：

对于任一辅小区，主小区基站将所有主小区终端针对该辅小区反馈来的WCI码字在原码本中的索引整合为该辅小区的干扰矩阵集合。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述干扰等级的计算，包括：确定上一反馈周期本基站中的各终端反馈来的PMI在码本子集中对应的码字，在主小区基站发来的干扰矩阵集合中出现的次数，将该次数作为该用户的干扰等级。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅小区终端在接收到辅小区基站发送的不进行信息反馈的指示时，所述方法进一步包括：

在该递归周期内的下一反馈周期，将第二门限值减小预设梯度值；

当该递归周期结束时，在处于下一递归周期的第一个反馈周期时，将当前第二门限值恢复为原始第二门限值。