CN103685093A - 一种显式反馈方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显式反馈方法及设备，在用户设备侧的处理包括：基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵，并将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，在基站侧的处理包括：当接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。本发明中，能够减少反馈开销，降低相应的资源消耗。

Description

一种显式反馈方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及到一种显示反馈方法及设备。

背景技术

随着未来宽带移动通信系统更高的频谱效率，更宽的覆盖范围的要求，以MIMO技术与OFDM技术结合的通信场景得到广泛认可。为了利用开发发送天线自由度以及用户多样性带来的频谱效率提升的潜力，CSI（信道状态信息）的获取至关重要。因为基站可以根据CSI信息合理地给用户分配子载波，预编码消除用户配对间干扰，以及自适应预编码和调制，从而达到提升通信系统频谱效率的目的。

在多用户MIMO场景中，经3GPP讨论组讨论，多种下行反馈增强的提案被提出，原因在于多用户MIMO中，CSI反馈信息的不完美导致基站在选择配对用户时，无法准确估计配对用户组间干扰，资源调度不合理和消除配对干扰的预编码无法基于准确的CSI信息导致性能提升有限，甚至相对于单用户没有性能提升。OFDM技术将系统频带划分为若干个正交的子载波，而每个子载波上的信道可以看作平坦衰落信道，大大提升了频谱效率，但不同子载波衰落信道不同，所以OFDM系统中的反馈需反馈各个子载波上的频域信道信息。

基于3GPP-LTE的标准化进程，已经纳入标准化的CSI反馈方案是基于码本的量化反馈。在MIMO-OFDM系统中，该反馈方案存在着以下弊端：1.高反馈开销：宽带OFDM系统中，用户设备需要反馈每一个子载波上的信道信息，反馈开销与子载波的数目呈线性增长；2.高复杂度：在进行码字选择时，用户设备根据估计的信道矩阵需要在全码本中根据一定准则进行搜索，如果用户设备需要反馈的比特数为B，那么搜索的复杂度为o(2^B)；3.反馈的低精度：基于码本的反馈为了降低巨大的反馈开销，采用以RB资源块为单位的方式分组反馈，然后在基站通过一定的插值方法，得到子载波组中其余子载波上的CSI信息，在用户移动速度快的场景下，子载波间相关性弱，该方法获取的子载波上的CSI信息存在较大的误差。

为了减少基站段获取的CSI的误差，提升多用户MIMO-OFDM通信系统频谱效率，在现有反馈下需要更大的反馈开销。更大的反馈开销消耗了上行资源，如果要反馈各个子载波上完整的频域信道，基于现有的反馈方案，上行信道的开销巨大会使得上行信道阻塞，反而会造成系统性能下降。而如以上所说，基站获取的CSI质量对系统整体性能的提升至关重要，例如，在4G通信系统一些新的干扰消除技术（如COMP），波束赋形技术等都因为CSI反馈的不完美以及上行反馈速率的限制无法达到该有的性能。

因此，如何设计一种新的反馈策略，达到保证系统频谱效率提升的前提下，降低MIMO-OFDM系统的反馈开销成为未来宽带通信系统提升性能，减少资源消耗的一个重要方向。

发明内容

本发明提供了一种显示反馈方法及设备，能够减少反馈开销，降低相应的资源消耗。

本发明提供了一种显式反馈方法，应用于多入多出MIMO-正交频分复用OFDM系统中，所述方法包括：

基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵，并将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，所述子径能量分布信息用于指示各个子径的路径能量是否大于0。

优选的，所述发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，具体包括：

将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化，并发送相应的量化结果。

优选的，所述将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化，具体包括：对时域信道矩阵中的每一个元素在各个子径上的响应的实部和虚部分别做均匀标量量化，其中对能量为

的第l条子径选择量化步长为

其中B_l为对第l条子径的时域信道矩阵量化所使用的比特数。

优选的，所述发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之前，所述方法还包括：

将路径能量大于0的子径对应的比特置为1，将路径能量等于0的子径对应的比特置为0；或者将路径能量大于0的子径对应的比特置为0，将路径能量等于0的子径对应的比特置为1；

按照各个子径的时延顺序对各个子径的比特进行排列，得到长度为M的比特序列，其中所述M为多径信道中的子径个数；

发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，具体包括：

将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序进行排序，并发送排序后的时域信道矩阵；并且，

将所述比特序列作为子径能量分布信息发送；或，

删除所述比特序列中最后一个用于表示路径能量大于0的比特之后的所有比特，将删除比特后的比特序列作为子径能量分布信息发送给所述基站侧设备；或，

将所述比特序列转换为N*N的方形矩阵T，其中

将所述方形矩阵T进行SVD分解为T＝UΣV^T，U，V均为N*r阶矩阵，r为T的秩；

通过预设判决准则将U、V矩阵中的元素判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值；

将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值作为子径能量分布信息发送。

优选的，所述将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息发送至所述基站侧设备，具体包括：

针对每一次信道估计，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵；

并且，按照第一预设周期发送子径能量分布信息，其中，所述第一预设周期大于一次信道估计的周期；或针对n次信道估计，发送一次子径能量分布信息。

优选的，所述将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：

对在各个子载波上的频域信道矩阵进行离散反傅里叶变换，得到在多径模型中的各个子径上的时域信道矩阵。

本发明还提供了一种显式反馈设备，作为用户设备应用于无线通信系统中，包括：

转换模块，用于在所述用户设备基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵后，将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

发送模块，用于发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，所述子径能量分布信息用于指示各个子径的路径能量是否大于0。

优选的，所述设备还包括：

量化模块，用于将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化；

所述发送模块，用于发送相应的量化结果。

优选的，所述量化模块具体用于，对时域信道矩阵中的每一个元素在各个子径上的响应的实部和虚部分别做均匀标量量化，其中对能量为

的第l条子径选择量化步长为

其中B_l为对第l条子径的时域信道矩阵量化所使用的比特数。

优选的，所述设备还包括：

第一处理模块，用于将路径能量大于0的子径对应的比特置为1，将路径能量等于0的子径对应的比特置为0；或者将路径能量大于0的子径对应的比特置为0，将路径能量等于0的子径对应的比特置为1，并按照各个子径的时延顺序对各个子径的比特进行排列，得到长度为L的比特序列，其中L为时域信道的信道长度；

所述发送模块，具体用于将所述比特序列作为子径能量分布信息发送；或，删除所述比特序列中最后一个用于表示路径能量大于0的比特之后的所有比特，将删除比特后的比特序列作为子径能量分布信息发送给所述基站侧设备；或，将所述比特序列转换为N*N的方形矩阵T，其中

并将所述方形矩阵T进行SVD分解为T＝UΣV，U，V均为N*r阶矩阵，r为T的秩，将U、V矩阵中的元素硬判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值，将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值作为子径能量分布信息发送。

优选的，所述发送模块具体用于，针对每一次信道估计，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵；并且，按照第一预设周期发送子径能量分布信息，其中，所述第一预设周期大于一次信道估计的周期；或针对n次信道估计，发送一次子径能量分布信息，n>1。

优选的，所述转换模块，具体用于：对在各个子载波上的频域信道矩阵进行离散反傅里叶变换，得到在多径模型中的各个子径上的时域信道矩阵。

本发明中，在基于接收到的参考信号进行信道估计得到在各个子载波上的频域信道矩阵后，转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，并发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，由于在实际应用中，子径的能量分布具有稀疏性，即仅在极少的一部分子径上有能量分布，则本发明中，每一次进行信道反馈时，都仅需要反馈在这些子径上的时域信道矩阵，从而节省了反馈所占用的开销。

本发明提供一种显式反馈方法，应用于多入多出MIMO-正交频分复用OFDM系统中，所述方法包括：

当接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。

优选的，当所述接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵为量化后的矩阵时，将量化后的矩阵恢复成原始的矩阵，并根据恢复的矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

优选的，当接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为根据子径的时延顺序排列的比特序列时，所述根据接收所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵；

当接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值时，所述根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：

根据U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值构建相应的方阵，并将方阵中的元素判决为0或1；

将判决后的方阵转换为比特序列，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。

优选的，当接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之后，所述方法还包括：

更新自身存储的子径能量分布信息；

所述根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：

根据存储的子径能量分布信息以及接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

本发明提供了一种显示反馈设备，作为基站侧设备应用于无线通信系统中，包括：

矩阵构建模块，当所述基站侧设备接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

矩阵转换模块，将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。

优选的，当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵为量化后的矩阵时，

所述矩阵构建模块具体用于，将量化后的矩阵恢复成原始的矩阵；

所述矩阵转换模块具体用于，根据恢复的矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

优选的，当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为根据子径的时延顺序排列的比特序列时，所述矩阵构建模块具体用于，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵；

当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值时，所述矩阵构建模块具体用于，根据U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值构建相应的方阵，并将方阵中的元素判决为0或1；将判决后的方阵转换为比特序列，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。

优选的，所述设备还包括：

更新模块，用于在接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之后，更新自身存储的子径能量分布信息；

所述矩阵构建模块，用于根据存储的子径能量分布信息以及接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

本发明中，基站在接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，并将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。通过这种方式，能够使得用户设备仅发送路径能量大于0的子径上的时域信道矩阵以及对应的子径能量分布信息，而由于路径能量大于0的子径相对较少，则用户设备仅需占用很少的资源即可完成信道质量的反馈。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种显示反馈方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种显示反馈方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种显示反馈方法的流程示意图；

图4a和图4b分别为一次信道反馈中，频域信道矩阵在各个子载波上的能量分布图，以及经转换为时域信道矩阵后在各个子径上的能量分布图；

图5为本发明实施例提供的一种显示反馈方法中获取并发送子径能量分布信息的各个步骤的流程示意图；

图6为发明实施例提供的一种显示反馈方法中对比特序列进行二次压缩的流程示意图;

图7为本发明实施例提供的一种显示反馈设备的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种显示反馈设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种显示反馈方法，应用于多入多出MIMO-正交频分复用OFDM系统中，如图1所示，该方法对应的用户设备侧的处理，包括：

步骤101，基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵，并将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵的过程与现有技术中一致，在此亦不再进行详细说明。

步骤102，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，所述子径能量分布信息用于指示各个子径的路径能量是否大于0。

本发明中，在基于接收到的参考信号进行信道估计得到在各个子载波上的频域信道矩阵后，转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，并发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，由于在实际应用中，子径的能量分布具有稀疏性，即仅在极少的一部分子径上有能量分布，则本发明中，每一次进行信道反馈时，都仅需要反馈在这些子径上的时域信道矩阵，从而节省了反馈所占用的开销。

相应的，如图2所示，该方法中对应的基站侧设备的处理包括：

步骤201，接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

步骤202，将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。

本发明实施例中，基站在接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，并将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。通过这种方式，能够使得用户设备仅发送路径能量大于0的子径上的时域信道矩阵以及对应的子径能量分布信息，而由于路径能量大于0的子径相对较少，则用户设备仅需占用很少的资源即可完成信道质量的反馈。

优选的，步骤101中，基于接收到的参考信号进行信道估计，可以为：基于接收到的导频信号进行信道估计。当然实际应用中，本领域技术人员也可以使用户设备基于接收到的其他信号对信道进行估计，具体通过何种方式并不影响本发明的保护范围。

优选的，步骤101中，将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体是指：将在N个子载波上的响应(包括幅度和相位)，即N点序列，做离散傅里叶变换，得到由L个子径上的信道脉冲响应组成的离散时域信道矩阵，L为离散时域信道的长度。实际应用中，除了通过离散傅里叶变换这种方式以外，本领域技术人员还可以想到其他多种方式。本发明优选的实施方式不应理解为对本发明保护范围的限定。

优选的，步骤101中，所述发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，具体包括：

将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化，并发送相应的量化结果。

相对应的，对于基站侧设备来说，当接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵为量化后的矩阵时，将量化后的矩阵恢复成原始的矩阵，并根据恢复的矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

通过将时域信道矩阵进行量化，能够降低矩阵中的元素所占用的比特数，能够进一步减少信道反馈的整体开销。

优选的，可以采用如下方式对路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化：对时域信道矩阵中的每一个元素在各个子径上的响应的实部和虚部分别做均匀标量量化，其中对能量为的第l条子径选择量化步长为其中B_l为对第l条子径的时域信道矩阵量化所使用的比特数。使用该量化步长使得量化后的误差接近率失真定理能够达到的量化误差

优选的，在步骤101之前，用户设备侧的处理还可以包括：

将路径能量大于0的子径对应的比特置为1，将路径能量等于0的子径对应的比特置为0；或者将路径能量大于0的子径对应的比特置为0，将路径能量等于0的子径对应的比特置为1；

按照各个子径的时延顺序对各个子径的比特进行排列，得到长度为M的比特序列，其中所述M为多径信道中的子径个数；

发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵可以具体包括：将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序进行排序，并发送排序后的时域信道矩阵。

发送路径能量大于0的子径对应的子径能量分布信息，可以包括三种方式：（1）将比特序列作为子径能量分布信息发送；（2）删除所述比特序列中最后一个用于表示路径能量大于0的比特之后的所有比特，将删除比特后的比特序列作为子径能量分布信息发送给所述基站侧设备；（3）将所述比特序列转换为N*N的方形矩阵T，其中

实际应用中比特序列的长度L的值可能不是一个整数的平方，在此基础上，N取大于

的最小整数，将L个比特值依次填入到T中，并将方阵T中多余的元素置为0；将所述方形矩阵T进行SVD分解为T＝UΣV^T，U，V均为N*r阶矩阵，r为T的秩；通过预设判决准则将U、V矩阵中的元素判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值；将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值（假设为λ1,λ2，λ3….λr）作为子径能量分布信息发送。

对应于上述方式（1）或（2），基站侧设备的处理可以包括：根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。当用户侧采用方式（1）进行处理时，基站侧设备直接根据各个比特的值确定对应的子径的路径能量是否大于0，当用户采用方式（2）进行处理时，基站侧设备接收到的比特序列的长度小于子径的个数，假设删除后的比特序列的长度为L’，此时基站侧设备根据L’个比特判断前L’个子径的状态，并认为在第L’个子径之后的所有子径的能量分布均为0。

对于方式（3），基站侧设备根据如下公式构建方阵T’：T’=λ₁U₁V₁+λ₂U₂V₂+λ₃U₃V₃……+λ_rU_rV_r，并对构建的方阵进行硬判决，将T’中的元素判决为0或1，之后将完成硬判决后的方阵恢复为长度为N*N的比特序列，并按照上述的对（1）和（2）的处理判定各个子径上的路径能量是否为0。

在判断各个子径对应的路径能量是否为0后，基站侧设备还会根据判决结果，将接收到的各个时域信道矩阵依次插入到路径能量不为0的子径中，实现在各个子径上的时域信道矩阵的重建。

优选的，步骤102中，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，具体包括：针对每一次信道估计，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵；并且，按照第一预设周期发送子径能量分布信息，其中，所述第一预设周期大于一次信道估计的周期；或针对n次信道估计，发送一次子径能量分布信息。相应的，基站侧设备接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之后，更新自身存储的子径能量分布信息，并根据存储的子径能量分布信息以及接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵。在实现本发明的过程中，本申请发明人发现，路径能量大于0的子径的时延变化较慢，即各个子径能量是否为0的状态变化较慢，也即是，子径能量分布信息变化较慢，在此基础上，本发明优先的实施例中，使用户设备按照较长的预设周期发送子径能量分布信息，或者针对多次信道估计仅发送依次子径能量分布信息，这样能够在保证信道估计精度的前提下，进一步降低信道资源的开销。

进一步的，还可以设置UE检测的信道时变特性，根据信道时延扩展变化的快慢调整上述的第一预设周期或者n的值。比如在检测到信道多径时延扩展变化较快时，降低第一预设周期或者n的值，提高发送子径能量分布信息的频率，保证信道估计的精度，相应的，如果信道时延扩展变化较慢，则提高第一预设周期或者n的值，节省信道资源的开销。

下面结合实施例三对本发明提供的显式反馈方法进行详细的说明，如图3所示，该方法可以包括：

步骤301，用户设备基于基站发送的导频信道进行信道估计，得到在各个在载波上的频域信道矩阵{h_k[0],h_k[1],...,h_k[N-1]}。这里的，h_k[0],h_k[1],...,h_k[N-1，分别是指的（按时延顺序）第1个，第2个……第N个子径上的时域信道矩阵。

步骤302，用户设备对步骤301中得到的频域信道矩阵进行离散反傅里叶变换，得到在各个多径模型中多个子径上的时域信道矩阵{G_k[0],G_k[1],...，G_kL[-1。这里的，G_k[0]、G_k[1]……G_k[L-1]，分别是指的（按时延顺序）第1个，第2个……第L个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。

步骤303，用户设备将步骤302中得到的在各个子径上的信道矩阵模型进行压缩，得到在路径能量不为0的子径上的信道矩阵{G_k[0],G_k[1],...,G_k[P-1]}。这里的压缩是指，删除那些路径能量为0的子径对应的时域信道矩阵，仅保留路径能量不为0的子径对应的时域信道矩阵，这里的P为路径能量不为0的子径的个数。实际应用中，P的值远小于L的值，如图4a所示，为在一次信道估计中，频域信道矩阵在各个子载波上的能量分布，图4b为经转换后的时域信道矩阵在各个子径上的能量分布，可见，各个子径上仅有少数的几个子径的路径能量大于0，即路径能量大于0的子径的个数远远小于子径的总个数。

步骤304，用户设备对步骤303中得到的时域信道矩阵

进行量化，得到{b₀,b₁,...,b_PB}。由于步骤303中，删除了路径能量为0的时域信道矩阵，这里的量化是指的对各个路径能量不为0的子径对应的时域信道矩阵进行量化。

步骤305，用户设备对步骤304中得到的量化结果{b₀,b₁,...,b_dB}进行比特编码得到{c₁,c₂,...,c_P}并发送到基站侧设备。本步骤与现有技术中的编码过程一致，在此不再进一步说明。实际应用中，用户设备还需要将子径能量分布信息发送至基站侧设备，但发送子径能量分布信息并不是每一次信道反馈所必须执行的过程，如上述的实施例中提到的，用户设备可能在一个较长的预设周期内才发送一次子径能量分布信息，或者针对多次信道估计仅发送一次子径能量分布信息，本实施例中，以再本次发送量化结果之前，用户设备已经发送过子径能量分布信息，且本次发送尚未达到子径能量分布信息的发送条件（尚未到达第一预设周期或者尚未达到预设的信道估计的次数），本次信道估计不发送子径能量分布信息为例进行说明。

步骤306，基站侧设备对接收到的{c₁,c₂,...,c_P}进行译码，得到矩阵{b₀,b₁,...,b_PB}。

步骤307，基站侧设备对步骤306中得到的{b₀,b₁,...,b_PB}进行取量化处理，得到

经去量化处理得到的

与步骤302中的{G_k[0],G_k[1],...,G_k[P-1]}相对应，但是去量化后的矩阵与原始的矩阵可能存在一定的误差。

步骤308，基站侧设备对步骤307中得到的依次插入到路径能量不为0的P个子径中，并补充除路径能量为0的P个子径以外的其他L-P个子径对应的时域信道矩阵，得到

如步骤305中所述的，基站侧设备在本次接收时域信道矩阵之前接收过用户设备发送的子径能量分布信息，则本步骤中，基站侧设备能够明确在哪些子径上的路径能量大于0，从而将P个信道矩阵插入到路径能量大于0的子径中。相应的，如果基站侧设备在本次反馈之后的一次反馈中，接收到子径能量分布信息，则更新已接收到的子径能量分布信息，并根据更新后的子径能量分布信息确定路径能量不为0的子径。

步骤309，基站侧设备将

进行反信道变换，得到在各个子载波上的频域信道矩阵

至此，基站侧设备得到UE对信道估计的结果。

步骤309之后，基站根据步骤309中得到的信道估计结果对子载波进行调度和预编码。

实际应用中，由于多径信道模型稀疏性的特点，P的值远小于L，这样，UE仅需对极少的几个路径能量大于0的子径上的时域信道矩阵进行反馈，基站侧设备在接收到的这些时域信道矩阵后，能够重新构建在所有子径上的时域信道矩阵，进而得到在各个子载波上的频域信道矩阵，即得到在各个子载波上的信道估计结果。同时本发明实施例中，通过对信道进行压缩，能够减少时域信道矩阵中的各个元素在传输时所占用的比特数，进一步减少信道资源的开销。

本发明优选的实施例中，在步骤302之后，如果用户设备判断需要发送子径能量分布信息时，可以通过如图5所示的各个步骤获取并发送子径能量分布信息：

步骤501，依次判断各个子径的路径能量是否大于0。

步骤502，将路径能量大于0的子径对应的比特值置为1，将路径能量小于0的子径对应的比特值置为0，得到长度为L的比特序列。

本步骤以后，用户设备对步骤502中得到的比特序列进行二次压缩，并将二次压缩后的比特序列作为子径能量分布信息发送，通过这种方式能够极大地减少子径能量分布信息所占用的信道资源，如图6所示，为本发明实施例提供的显示反馈方法中，对比特序列进行二次压缩的流程的示意图，其具体步骤还可以包括：

步骤503，将所述长度为L的比特序列转换为N*N的方阵T，其中

步骤504，对方阵T进行SVD分解，得到T＝UΣV^T，其中U，V均为N*r阶矩阵。

步骤505，将U、V矩阵中的元素硬判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值。

步骤506，将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值作为子径能量分布信息发送。

相应的，基站在接收到U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值后，基站侧设备根据如下公式构建方阵T’：T’=λ₁U₁V₁+λ₂U₂V₂+λ₃U₃V₃……+λ_rU_rV_r，并对构建的方阵进行硬判决，将T’中的元素判决为0或1，之后将完成硬判决后的方阵恢复为长度为N*N的比特序列，并按照上述的对（1）和（2）的处理判定各个子径上的路径能量是否为0。

本发明实施例中，用户发送U₁～U_p和V₁～V_p代替长度为L的比特图。反馈开销由L压缩为

对于信道长度长且稀疏度大的时域信道序列，p很小，L很大，则压缩度较大，该压缩方法效果显著。在本实施例中时域信道长度L＝1024，选取p＝2可保证误差在10^-2之内，则压缩度η＝8。由此表明在本实施例中采用本发明中的二次压缩方法可将比特图反馈开销减少8倍。

需要指出的是，在上述的步骤502与步骤503之间，还可以将长度为L的比特序列进行压缩，即将比特序列中最后一个值为1的比特之后的所有比特删除，得到长度为L’的比特序列，并转换为N’×N’的方阵，这里的

通过这种方式，能够进一步降低子径能量分布信息对信道资源的占用。

基于相同的构思，本发明实施例还提供了一种显式反馈设备，作为用户设备用于通信系统中，如图7所示，包括：

转换模块701，用于在所述用户设备基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵后，将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

发送模块702，用于发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，所述子径能量分布信息用于指示各个子径的路径能量是否大于0。

优选的，该设备还包括：

量化模块703，用于将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化；

发送模块702，用于发送量化模块703的量化结果。

优选的，量化模块703具体用于，对时域信道矩阵中的每一个元素在各个子径上的响应的实部和虚部分别做均匀标量量化，其中对能量为的第l条子径选择量化步长为

其中B_l为对第l条子径的时域信道矩阵量化所使用的比特数。

优选的，该设备还包括：

第一处理模块704，用于将路径能量大于0的子径对应的比特置为1，将路径能量等于0的子径对应的比特置为0；或者将路径能量大于0的子径对应的比特置为0，将路径能量等于0的子径对应的比特置为1，并按照各个子径的时延顺序对各个子径的比特进行排列，得到长度为L的比特序列，其中L为多径信道中的子径个数；

发送模块702，具体用于将第一处理模块得到的比特序列作为子径能量分布信息发送；或，删除比特序列中最后一个用于表示路径能量大于0的比特之后的所有比特，将删除比特后的比特序列作为子径能量分布信息发送给所述基站侧设备；或，将比特序列转换为N*N的方形矩阵T，其中

并将所述方形矩阵T进行SVD分解为T＝UΣV，U，V均为N*r阶矩阵，r为T的秩，将U、V矩阵中的元素硬判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值，将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值作为子径能量分布信息发送。

优选的，发送模块702，具体用于针对每一次信道估计，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵；并且，按照第一预设周期发送子径能量分布信息，其中，所述第一预设周期大于一次信道估计的周期；或针对n次信道估计，发送一次子径能量分布信息，n>1。

优选的，转换模块701，具体用于：对在各个子载波上的频域信道矩阵进行离散反傅里叶变换，得到在多径模型中的各个子径上的时域信道矩阵。

优选的，发送模块702，还用于根据信道时延扩展变化的快慢调整上述的第一预设周期或者n的值。

优选的，该设备基于接收到的导频信号进行信道估计。

基于相同的构思，本发明还提供了一种显示反馈设备，作为基站侧设备应用于无线通信系统中，如图8所示，包括：

矩阵构建模块801，当所述基站侧设备接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

矩阵转换模块，将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。

优选的，当基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵为量化后的矩阵时；

矩阵构建模块801具体用于，将量化后的矩阵恢复成原始的矩阵；

矩阵转换模块802具体用于，根据矩阵构建模块801恢复的矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

优选的，当基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为根据子径的时延顺序排列的比特序列时，矩阵构建模块801具体用于，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵；

当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值时，所述矩阵构建模块801具体用于，根据U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值构建相应的方阵，并将方阵中的元素判决为0或1；将判决后的方阵转换为比特序列，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。

优选的，该设备还包括：

更新模块803，用于在接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之后，更新自身存储的子径能量分布信息；

矩阵构建模块801，用于根据存储的子径能量分布信息以及接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种显式反馈方法，其特征在于，应用于多入多出MIMO-正交频分复用OFDM系统中，所述方法包括：

基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵，并将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，所述子径能量分布信息用于指示各个子径的路径能量是否大于0。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵，具体包括：

将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化，并发送相应的量化结果。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化，具体包括：对时域信道矩阵中的每一个元素在各个子径上的响应的实部和虚部分别做均匀标量量化，其中对能量为

的第l条子径选择量化步长为

其中B_l为对第l条子径的时域信道矩阵量化所使用的比特数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之前，所述方法还包括：

将路径能量大于0的子径对应的比特置为1，将路径能量等于0的子径对应的比特置为0；或者将路径能量大于0的子径对应的比特置为0，将路径能量等于0的子径对应的比特置为1；

按照各个子径的时延顺序对各个子径的比特进行排列，得到长度为L的比特序列，其中L为时域信道的信道长度；

所述发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵，具体包括：

将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序进行排序，并发送排序后的时域信道矩阵；

发送路径能量大于0的子径对应的子径能量分布信息，具体包括：

将所述比特序列作为子径能量分布信息发送；或，

删除所述比特序列中最后一个用于表示路径能量大于0的比特之后的所有比特，将删除比特后的比特序列作为子径能量分布信息发送给所述基站侧设备；或，

将所述比特序列转换为N*N的方形矩阵T，其中

将所述方形矩阵T进行SVD分解为T＝UΣV，U，V均为N*r阶矩阵，r为T的秩；

将U、V矩阵中的元素硬判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值；

将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值作为子径能量分布信息发送。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息发送至所述基站侧设备，具体包括：

针对每一次信道估计，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵；

并且，按照第一预设周期发送子径能量分布信息，其中，所述第一预设周期大于一次信道估计的周期；或针对n次信道估计，发送一次子径能量分布信息，n>1。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：

对在各个子载波上的频域信道矩阵进行离散反傅里叶变换，得到在多径模型中的各个子径上的时域信道矩阵。

7.一种显式反馈方法，其特征在于，应用于多入多出MIMO-正交频分复用OFDM系统中，所述方法包括：

当接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵为量化后的矩阵时，将量化后的矩阵恢复成原始的矩阵，并根据恢复的矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

当接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为根据子径的时延顺序排列的比特序列时，所述根据接收所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵；

当接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值时，所述根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：

根据U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值构建相应的方阵，并将方阵中的元素判决为0或1；

将判决后的方阵转换为比特序列，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之后，所述方法还包括：

更新自身存储的子径能量分布信息；

所述根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵，具体包括：

根据存储的子径能量分布信息以及接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

11.一种显式反馈设备，作为用户设备应用于无线通信系统中，其特征在于，包括：

转换模块，用于在所述用户设备基于接收到的参考信号进行信道估计，获取在各个子载波上的频域信道矩阵后，将在各个子载波上的频域信道矩阵转换为在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

发送模块，用于发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息，所述子径能量分布信息用于指示各个子径的路径能量是否大于0。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：

量化模块，用于将路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵进行量化；

所述发送模块，用于发送相应的量化结果。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述量化模块具体用于，对时域信道矩阵中的每一个元素在各个子径上的响应的实部和虚部分别做均匀标量量化，其中对能量为

的第l条子径选择量化步长为

其中B_l为对第l条子径的时域信道矩阵量化所使用的比特数。

14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：

第一处理模块，用于将路径能量大于0的子径对应的比特置为1，将路径能量等于0的子径对应的比特置为0；或者将路径能量大于0的子径对应的比特置为0，将路径能量等于0的子径对应的比特置为1，并按照各个子径的时延顺序对各个子径的比特进行排列，得到长度为L的比特序列，其中L为时域信道的信道长度；

所述发送模块，具体用于将所述比特序列作为子径能量分布信息发送；或，删除所述比特序列中最后一个用于表示路径能量大于0的比特之后的所有比特，将删除比特后的比特序列作为子径能量分布信息发送给所述基站侧设备；或，将所述比特序列转换为N*N的方形矩阵T，其中

并将所述方形矩阵T进行SVD分解为T＝UΣV，U，V均为N*r阶矩阵，r为T的秩，将U、V矩阵中的元素硬判决为0或1，并通过迭代算法选取∑中的最大r个奇异值，将U₁-U_r和V₁-V_r以及选取的最大r个奇异值作为子径能量分布信息发送。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述发送模块具体用于，针对每一次信道估计，发送路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵；并且，按照第一预设周期发送子径能量分布信息，其中，所述第一预设周期大于一次信道估计的周期；或针对n次信道估计，发送一次子径能量分布信息，n>1。

16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述转换模具体用于：对在各个子载波上的频域信道矩阵进行离散反傅里叶变换，得到在多径模型中的各个子径上的时域信道矩阵。

17.一种显示反馈设备，作为基站侧设备应用于无线通信系统中，其特征在于，包括：

矩阵构建模块，当所述基站侧设备接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息时，根据所述的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵；

矩阵转换模块，将构建的多径信道各个子径上的时域信道矩阵转换为在各个子载波上的频域信道矩阵。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵为量化后的矩阵时，

所述矩阵构建模块具体用于，将量化后的矩阵恢复成原始的矩阵；

所述矩阵转换模块具体用于，根据恢复的矩阵以及所述子径能量分布信息构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，

当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为根据子径的时延顺序排列的比特序列时，所述矩阵构建模块具体用于，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵；

当所述基站侧设备接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵按照子径的时延顺序排序，且接收到的子径能量分布信息为U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值时，所述矩阵构建模块具体用于，根据U₁-U_r和V₁-V_r以及r个奇异值构建相应的方阵，并将方阵中的元素判决为0或1；将判决后的方阵转换为比特序列，根据比特序列中的每一个比特的值，分别确定在时延顺序上与该比特对应的子径的路径能量是否大于0；并将接收到的各个时域信道矩阵依次作为各个路径能量不为0的子径上的时域信道矩阵。

20.如权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括：

更新模块，用于在接收到路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵以及子径能量分布信息之后，更新自身存储的子径能量分布信息；

所述矩阵构建模块，用于根据存储的子径能量分布信息以及接收到的路径能量大于0的子径对应的时域信道矩阵构建在多径信道各个子径上的时域信道矩阵。

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