CN104025644A - 用于异构系统中的自适应信道方向信息反馈的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在异构系统中用于信道方向信息反馈的方法和装置。根据本发明的一个实施例，一种用于异构系统中的信道方向信息反馈的方法包括：基于在信道方向信息量化的精度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中针对在该异构系统中的该用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；并且向所述用户设备通知将在所述预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的所述总反馈比特。本发明的实施例进一步涉及对应的基站、用户设备和计算机程序产品。

Description

用于异构系统中的自适应信道方向信息反馈的方法和装置

技术领域

本发明一般性地涉及一种无线通信系统，特别涉及一种用于异构系统中的自适应信道方向信息(CDI)反馈的方法和装置。

背景技术

异构系统是用以改进3GPP LTE中的小区频谱效率的有前途的部署，其在近年来受到很多关注。这种系统具有小的、廉价的低功率基站(BS)，改变了传统的仔细规划的蜂窝网络的拓扑和架构。

取决于部署场景，典型的低功率BS(此后称作微微BS)可以包括：远程无线电头端，毫微微小区、中继等。它们中的一些可以由运行商放置，并且对所有用户具有开放的接入，而其他的可以由消费者放置，并且具有仅对特定用户的封闭式接入。

考虑对所有用户具有开放接入的异构系统，例如，在宏BS和微微BS之间存在两种类型的协同多点传输(COMP)。第一种是联合处理(COMP-JP)，其中宏BS和微微BS共享它们的数据以及信道方向信息(CDI)的知识。第二种是协同波束成形(COMP-CB)，其中宏BS和微微BS仅共享CDI的知识。这里将考虑第二种类型的协作，因为其对于在宏BS和微微BS之间的回程连接需求更少。

为了执行波束成形，CDI的知识对于异构系统是关键的。然而，CDI的知识仅在用户设备(UE)处可得，并且不能由BS直接获取。因此，应用有限反馈技术来降低反馈CDI的知识的巨大开销。现有技术已经广泛地研究了在不同种类的MIMO系统中的有限反馈技术，但是大部分聚焦于用于量化CDI的固定的码本大小。由于上行链路信噪比(SNR)逐用户地变化，所以反馈能力也是不同的并且固定的码本大小不再足够。

期望提供异构系统中的信道方向信息反馈的改进的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，根据本发明的一个或者多个方法和装置实施例目的在于提供一种用于异构系统中的信道方向信息反馈的改进的解决方案。

根据本发明的一个方面，本发明的一个实施例提供了一种用于异构系统中的信道方向信息反馈的方法。该方法包括：基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中针对该异构系统中的该用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；向该用户设备通知将在该预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的总反馈比特。

根据本发明的另一方面，本发明的一个实施例提供了一种在异构系统中的基站。该基站包括：确定单元，被配置为基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中针对在该异构系统中在本地基站与交叉基站之间的该用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及通知单元，被配置为向该用户设备通知将在该预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的总反馈比特。

根据本发明的又一方面，本发明的一个实施例提供了一种用于异构系统中的信道方向信息反馈的设备。该设备包括：用于基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特的装置，其中针对该异构系统中的该用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及用于向该用户设备通知将在该预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的总反馈比特的装置。

根据本发明的又一方面，本发明的一个实施例提供了一种用于异构系统中的信道方向信息反馈的方法。该方法包括：在用户设备处从本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定该总反馈比特，并且其中针对该异构系统中的该用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及在该预定的上行链路反馈资源上以该总反馈比特向该本地基站反馈经量化的信道方向信息。

根据本发明的又一方面，本发明的一个实施例提供了一种在异构系统中的用户设备，针对该用户设备执行了在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输。该用户设备包括：接收单元，被配置为从该本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定该总反馈比特；以及反馈单元，被配置为在预定的上行链路反馈资源上以该总反馈比特向该本地基站反馈量化的信道方向信息。

根据本发明的又一方面，本发明的一个实施例提供了一种用于异构系统中的信道方向信息反馈的设备。该设备包括：用于在用户设备处从本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特的装置，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定该总反馈比特，并且其中针对该异构系统中的该用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及用于在该预定的上行链路反馈资源上以该总反馈比特向该本地基站反馈经量化的信道方向信息的装置。

附图说明

在所附的权利要求中阐述了被认为是本发明的特性的发明特征。然而，通过阅读以下的参考附图对示例性实施例的详细描述，将更好地理解本发明、其实施模式、其他目标、特征以及优点，其中在在附图中：

图1示意性地图示了其中能够实施根据本发明的一个实施例的异构系统的示例；

图2示意性地图示了根据本发明的一个实施例的用于操作异构系统中的基站的方法的流程图；

图3示意性地图示了根据本发明的另一实施例的用于操作异构系统中的基站的方法的流程图；

图4示意性地图示了根据本发明的一个实施例的用于操作异构系统中的用户设备的方法的流程图；

图5示意性地图示了根据本发明的另一实施例的用于操作异构系统中的用户设备的方法的流程图；

图6示意性地图示了根据本发明的一个实施例的基站的框图；以及

图7示意性地图示了根据本发明的一个实施例的用户设备的框图。

具体实施方式

在后文中，将参考附图来描述本发明的实施例。在以下描述中，举例说明了许多具体的细节，以便于更全面地理解本发明。然而，对本领域的技术人员明显的是，本发明的实施方式可以不具有这些细节。此外，应当理解，本发明不限于这里所介绍的特定实施例。相反地，以下特征和元素的任何随意的组合可以被考虑用以实施和实行本发明，而不论它们是否牵涉不同的实施例。因此，以下的方面、特征、实施例和优点仅用于举例说明的目的，并且不应当被理解为所附权利要求的元素或者限制，除非在权利要求书中另外明确地指定。

本发明的实施例涉及异构系统中的自适应的反馈技术。关于“自适应”，它意味着针对每个用户的反馈比特的数目随着上行链路信道条件而变化。在上行链路中通过高信道容量可能反馈比通过低信道容量更多的比特。然而，虽然为了改进CDI量化而反馈尽可能多的比特是有益的，但是反馈传输的可靠性因为每反馈块的增加的反馈负载而被同时降低。为了在CDI量化的精确度与反馈传输的可靠性之间折中，在本发明的各种实施例中通过明确地将上行链路信道条件纳入考虑来优化总反馈比特数目。

异构系统的一个主要特征是，用户在来自两个协同基站的信道上通常具有非均等的信噪比(SNR)。这不仅归因于路径损耗，还归因于与宏BS和微微BS相关联的传输功率是不相等的。另一个主要特征是，由于成本原因，宏BS和微微BS通常未被配备相同数目的天线。通常，宏BS具有比微微BS更多的天线。因此，对本地信道和交叉信道同等分配反馈比特不是最优的。

根据本发明的一些实施例，总反馈比特针对每个用户设备而被优化。给定可用的反馈信道资源(例如，块)，由这些反馈信道资源运送的总反馈比特数目基于CDI量化的精确度与反馈传输的可靠性之间的折中而被优化。

根据本发明的一些实施例，根据被确定的总反馈比特而分别分配用于量化本地和交叉信道的CDI的比特。本发明的实施例提供了通过利用异构系统的异构特征来分配用于量化本地信道和交叉信道的CDI的比特的低复杂度的最优算法，异构系统的异构特征即，在本地信道和交叉信道中的非均等的信号功率和在宏BS和微微BS处的不同的天线数。

图1示意性地图示了其中能够实施根据本发明的实施例的实施例的无线通信系统的示例。

参考图1，如所示出的异构系统100包括宏BS110和至少一个微微BS120。微微BS120能够经由回程，例如光纤，而与宏BS110连接。应当注意，尽管被称为“微微BS”，但是根据本发明的实施例的“微微BS”能够包括任何合适的低功率基站，诸如毫微微基站、中继站、RRH节点等。

不失任何一般性地考虑如下场景，其中宏BS110和微微BS120均具有多个天线，并且用户设备131和132具有单个天线。宏BS110和微微BS120协作地服务多个用户设备，例如，用户设备131、132。宏BS110是用户设备131的本地BS以及设备132的交叉BS，其通过本地信道来服务用户设备131并且通过交叉信道来服务用户设备132。微微BS110是用户设备132的本地BS以及用户设备131的交叉BS，其通过本地信道来服务用户设备132并且通过交叉信道来服务用户设备131。本地信道和交叉信道的CDI均被反馈到用户设备131或者132的相应的本地BS。该两个BS共享信道信息以消除互干扰。

令p_d为从本地BS所接收的平均信号功率，其取决于传输功率和包括路径损耗和阴影的大范围衰落增益。令κ_dp_d为从交叉BS n所接收的平均信号功率，其中κ_d是来自本地基站的平均接收信号功率与来自交叉基站的平均接收信号功率之间的比率因子。其本地BS是BS l的第k个用户设备被标示为用户设备l_k。在用户设备l_k处所接收的信号可以被写为

$\begin{array}{c}{y}_{l_k}=\sqrt{p_d}{h}_{l_k,l}^H{v}_{l_k}{d}_{l_k}+{\mathrm{\Σ}}_{m=1,m\≠k}^{K_l}\sqrt{p_d}{h}_{l_k,l}^H{v}_{l_m{d}_{l_m}}\\ +{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{K_n}\sqrt{{\mathrm{\κ}}_d{p}_d}{h}_{l_k,n}^H{v}_{n_j}{d}_{n_j}+z_{l_k}\end{array}---\left(1\right)$

其中和分别表示从BS l和BS n到用户设备l_k的信道向量，其在下文被称为本地信道和交叉信道，和分别为在BS l处的预编码器和数据，K_l和K_n由BS l和BS n服务的用户数，并且白噪声具有单位方差，()^H表示共轭转置操作。在等式1)中，第二项是多用户干扰(MUI)，并且第三项是宏小区与微微小区间的小区间干扰(ICI)。可以假设信道经历独立同分布(i.i.d)的平坦瑞利衰落，其中信道向量中的每个素元具有单位方差。可以考虑在每个BS处的迫零(ZF)预编码以使用户之间的干扰为零并且K_l+K_n≤min{N_l，N_n}，其中N_l和N_n分别为BS l和BS n的天线数目。

用户设备，诸如用户设备131和132，可以具有下行链路信道估计之后的CDI。每个用户设备的CDI首先通过具有适当大小的码本被量化，并且然后用户的本地信道和交叉信道的经量化的CDI的索引经由上行链路传输而被反馈到其本地BS。

参考图2-7，本发明的各种实施例将被详细描述。

图2示意性地图示了根据本发明的一个实施例的在异构系统中用于操作基站的方法的流程图。

在步骤S210中，基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化CDI的总反馈比特。

根据本发明的一个示例性实施例，由量化导致的平均CDI失真取决于所采用的码本，但是能够被近似为

$Q_l=\frac{N_l-1}{N_l}{2}^{-\frac{B_l}{N_l-1}}---2)$

$Q_n=\frac{N_n-1}{N_n}{2}^{-\frac{B_n}{N_n-1}}---3)$

其中B_l是用于量化本地信道的CDI的比特数目，并且B_n是用于量化交叉信道的CDI的比特数目。

在量化后，每个用户设备的本地CDI和交叉CDI均被反馈到其本地BS。可以假设上行链路中的可用反馈资源包括总共β_sum块，并且每个块对应于由系统所规定的相干时间和带宽。此外，上行链路信道经历块衰落并且在反馈时在这些块上是恒定的。假设每个块运送B₀比特的一部分。然后，反馈比特的总数目能够被表示为β_sumB₀，其被分成两部分：B_l用于本地信道并且B_n用于交叉信道，具有和限制B_l+B_n＝β_sumB₀。

由于信道衰落，即时上行链路容量可能没有大到足以可靠地反馈这些β_sumB₀比特。在上行链路经历块i.i.d.的平坦瑞利衰落时，中断概率能够被表达为

$\begin{array}{c}P=\mathrm{Pr}\{{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{sum}}{\log }_2(1+\mathrm{\&gamma;})<{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{sum}}{B}_0\}\\ =\mathrm{Pr}\{{\log }_2(1+\mathrm{\&gamma;})<B_0\}\\ ={{\&Integral;}_0}^{\mathrm{\&nu;}}\frac{{\mathrm{\&gamma;}}^{N_l-1}{e}^{-\mathrm{\&gamma;}/p_u}}{p_u^{N_l}\mathrm{\&Gamma;}\left(N_l\right)}\mathrm{d\&gamma;}\stackrel{\mathrm{\&Delta;}}{=}P\left(v\right)\end{array}---4)$

其中是由B₀导致的阈值函数，并且p_u表示上行链路接收信号功率，Γ(N_l)是具有参数N_l的伽马函数，γ表示即时上行链路接收机信号能量。

考虑针对任何良好设计的用于索引指配的方法的最差情况估计，当BS在上行链路中断的情况下接收错误的码本时，通过索引重映射操作，其所选择的码字将独立于从CDI量化所获取的码字。利用这种随机索引指配，在反馈后在BS处所接收的CDI能够被表达如下

其中是随机码字。

等式2)和3)中的经量化的CDI的平均失真能够进一步表达为

其中和是分别用于所述本地信道方向信息和用于所述交叉信道方向信息的反馈比特的比率变量，也就是说，

能够意识到，给定特定的比特分配方案，例如和如果选择导致更大β_sumB₀的更大阈值v，则CDI失真Q_l(v)和Q_n(v)将被降低。另一方面，更大的v将导致更大的中断概率P(v)。这暗示了阈值v能够被优化，以获取CDI量化的精确度与上行链路传输可靠性的折中。

因此，根据本发明的一个实施例，预定的上行链路反馈资源的每块的反馈比特B₀的阈值函数v被确定，以便于确定用于CDI的总反馈比特。

根据等式(1)，用户设备的平均可达到的速率l_k能够表达为：

$R_{l_k}=E\left\{{\log }_2(1+\frac{p_d{\left|h_{l_k,l}^H{v}_{l_k}\right|}^2}{1+I_{\mathrm{MUI}}+I_{\mathrm{ICI}}})\right\}---8)$

其中 $I_{\mathrm{MUI}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{m=1,m\&NotEqual;k}^{K_l}{p}_d{\left|h_{l_k,l}^H{v}_{l_m}\right|}^2$ 并且 $I_{\mathrm{ICI}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{K_n}{\mathrm{\&kappa;}}_d{p_d\left|h_{l_k,n}^H{v}_{n_j}\right|}^2.$

用户速率的确切特性是复杂并且不可得的。然而，通过引入与其他所有向量独立的随机预编码器v₀，用户速率能够确定下界为

$R_{l_k}\&GreaterEqual;E\left\{{\log }_2(1+\frac{p{\left|h_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}{1+I_{\mathrm{MUI}}+I_{\mathrm{ICI}}})\right\}---9)$

其中该不等式来自于如下事实：使用以经量化的CDI所计算的预编码器的平均用户速率大于以随机预编码器v₀所计算的平均用户速率。

通过使用詹森不等式 $E\left\{{\log }_2(1+1/x)\right\}\&GreaterEqual;{\log }_2(1+\frac{1}{E\left\{x\right\}}),$ 根据等式9)的更易处理的下界能够被获取为

$R_{l_k}^{\mathrm{lb}}={\log }_2(1+{\left(E\right\{\frac{1}{p_d{\left|h_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}\}+E\{\frac{I_{\mathrm{MUI}}+I_{\mathrm{ICI}}}{p_d{\left|h_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}\left\}\right)}^{-1})---10)$

由于对于复高斯信道向量其范数独立于其方向向量，所以它满足

$\begin{array}{c}E\left\{\frac{I_{\mathrm{MUI}}+I_{\mathrm{ICI}}}{p_d{\left|h_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}\right\}\\ =E\left\{\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{m=1,m\&NotEqual;k}^{K_l}{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,l}^H{v}_{l_m}\right|}^2+{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{K_n}{\mathrm{\&kappa;}}_d\mathrm{\&tau;}{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,n}^H{v}_{n_j}\right|}^2}{{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}\right\}\end{array}---11)$

其中 $\mathrm{\&tau;}\stackrel{\mathrm{\&Delta;}}{=}E\left\{\frac{{\left|\right|h_{l_k,n}\left|\right|}^2}{{\left|\right|h_{l_k,l}\left|\right|}^2}\right\}=\frac{N_n}{N_l-1}$

表示

${\mathrm{\&Delta;}}_{l_k}=\underset{m=1,m\&NotEqual;k}{\overset{K_l}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left\{{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,l}^H{v}_{l_m}\right|}^2\right\}+\mathrm{\&tau;}{\mathrm{\&kappa;}}_d\underset{j=1}{\overset{K_n}{\mathrm{\&Sigma;}}}E\left\{{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,n}^H{v}_{n_j}\right|}^2\right\}---12)$

然后

$R_{l_k}^{\mathrm{lb}}={\log }_2(1+{\left(E\right\{\frac{1}{p_d{\left|h_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}\}+{\mathrm{\&Delta;}}_{l_k}E\{\frac{1}{{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,l}^H{v}_0\right|}^2}\left\}\right)}^{-1})$

这是因为平方随机投影独立于和

注意，和是恒定的，无论CDI量化和反馈如何。因此，为了最大化平均速率的下界 项需要被最小化。

现在，针对每个个体的具有CDI量化和反馈的项的表达式能够被获取。BS l通过归一化的第m列来计算迫零波束成形(ZFBF)向量其中考虑在上行链路传输期间将存在CDI反馈的中断，有

当用于反馈的传输没有处于中断时，所接收的CDI等于如在等式5)中所给出的经量化的CDI由于利用ZFBF，所以有

其中服从β(1，N_l-2)贝塔分布。

在用于反馈的传输处于中断时，如等式5)中所示出的，所接收的CDI独立于由于通过使用独立于的随机码字而被获取，所以服从β(1，N_l-1)贝塔分布并且因此

根据等式14)和15)，等式13)变为

$E\left\{{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,l}^H{v}_{l_m}\right|}^2\right\}=\frac{Q_l\left(v\right)}{N_l-1}(1-P\left(v\right))+\frac{P\left(v\right)}{N_l}---16)$

类似地，对于协同的交叉BS n，有

$E\left\{{\left|{\stackrel{\&OverBar;}{h}}_{l_k,n}^H{v}_{n_j}\right|}^2\right\}=\frac{Q_n\left(v\right)}{N_n-1}(1-P\left(v\right))+\frac{P\left(v\right)}{N_n}---17)$

然后，根据等式12)，有

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;}}_{l_k}=\underset{m=1,\&NotEqual;k}{\overset{K_l}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{\frac{Q_l\left(v\right)}{N_l-1}(1-P\left(v\right))+\frac{P\left(v\right)}{N_l}\}\\ +\underset{j=1}{\overset{K_n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&kappa;}}_d\mathrm{\&tau;}\{\frac{Q_n\left(v\right)}{N_n-1}(1-P\left(v\right))+\frac{P\left(v\right)}{N_n}\}\end{array}---18)$

进一步考虑等式5)和6)，等式18)能够被简化为

能够看到，最大化用户设备l_k的可达到的数据速率下界在每用户反馈恒定的情况下能够被公式化为

s.t. v＞0：         21)

给定阈值函数v的值，根据等式19)优化比特分配的问题可以被用公式化为

能够通过解决Karush-Kuhun-Tucker(KKT)条件来获取解，其变成具有唯一解的注水算法。

用于反馈本地CDI和交叉CDI的比特分配利用系统的异构特征，即本地和信道的不等接收信号功率被反映在κd中，以及在宏BS和微微BS处的天线的不等数目。取决于用户设备的位置和天线数目N_n以及N_t，对于分配结果将存在三种可能性。

在本地CDI和交叉CDI均被分配具有非零的比特以用于反馈的条件下，用于最优解的明确表示式能够被获取为

总反馈比特通过选择阈值函数v的最优值而被优化。通过使用(27)和(28)中的结果，能够得出反馈比特分配之后的值为

${\mathrm{\&Delta;}}_{l_k,o}\left(v\right)={\stackrel{\&OverBar;}{p}}_a{(1+v)}^{-{\mathrm{\&beta;}}_0}(1-P\left(v\right))+{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_{b}P\left(v\right)---29)$

其中 ${{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_a=(N_l+N_n-2)\left(\frac{\frac{K_l-1}{N_l}}{N_l-1}\right)}^{\frac{N_l-1}{N_l{+N}_n-2}}{\left(\frac{\frac{K_n{\mathrm{\&kappa;}}_d}{N_l-1}}{N_n-1}\right)}^{\frac{N_n-1}{N_l+N_n-2}}$ 表示所述异构系统中的量化误差的等效系数，表示经修改的每天线的上行链路反馈资源，表示传输可靠性的等效系数。

然后，根据本发明的一个实施例，阈值函数v的次最优解v_s能够通过下式来计算

$v_s={\left(\frac{{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_a{\mathrm{\&beta;}}_0\mathrm{\&Gamma;}\left(N_l\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_b}\right)}^{\frac{1}{N_l+{\mathrm{\&beta;}}_0}}{p}_u^{\frac{N_l}{N_l+{\mathrm{\&beta;}}_0}}-1---30)$

因此，用于量化CDI的总反馈比特能够被确定为β_sumB₀，其中B₀＝log₂(1+v_s)被四舍五入到最近的整数。

在步骤S220处，所计算的用于量化CDI的总反馈比特被发送，以通知用户设备。

图3示意性地图示了根据本发明的另一实施例的在异构系统中用于操作基站的方法的流程图。

除了附加的步骤S320之外，如图3中所示出的该流程图与在图2中所示出的流程图相同。

在步骤S310处，基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化CDI的总反馈比特。

根据本发明的一个实施例，所述预定的上行链路反馈资源的每块的反馈比特B₀的阈值函数v被确定，其中所述阈值函数v通过来定义。

根据本发明的一个实施例，所述阈值函数v的次最优解v_s通过等式30)来计算，并且因此总反馈比特为β_sumB₀，其中B₀＝log₂(1+v_s)被四舍五入到最近的整数。

在步骤S320中，用于量化本地CDI的反馈比特的第一部分B_l和用于量化交叉CDI的反馈比特的第二部分B_n从总反馈比特被分配。

根据本发明的一个实施例，分别用于本地CDI和用于交叉CDI的反馈比特分配的比率变量和通过考虑所述异构系统的异构特征来确定。反馈比特的第一部分B_l和反馈比特的第二部分B_n通过和来确定，它们被四舍五入到最近的非负整数，其中比率变量和满足

根据本发明的一个实施例，比率变量和能够分别通过等式27)和28)来确定，其中所述预定的上行链路反馈资源的每块的反馈比特B₀的阈值函数v能够根据等式30)而被优化。

在步骤330，用于量化CDI的总反馈比特和总反馈比特的针对本地和交叉信道的第一部分和第二部分都被发送以通知用户设备。

图4示意性地图示了根据本发明的一个实施例的在异构系统中用于操作用户设备的方法的流程图。

在步骤S410中，用户设备从本地基站接收用于量化CDI的总反馈比特。

由用户设备的本地基站，基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来确定总反馈比特，其中用户设备在该异构系统中执行在该本地基站与交叉基站之间的协同多点传输。

在步骤S420中，用户设备在预定的上行链路反馈资源上以总反馈比特向该本地基站反馈经量化的CDI。

图5示意性地图示了根据本发明的另一实施例的在异构系统中用于操作用户设备的方法的流程图。

如图5中所示出的，在步骤S510中，除了用于量化CDI的总反馈比特之外，用户设备还接收反馈比特的第一部分B_l以用于量化关于本地BS的本地CDI，以及反馈比特的第二部分B_n以用于量化关于交叉BS的交叉CDI。

在步骤S520中，用户设备通过使用具有大小为的码本来量化本地CDI，并且通过使用具有大小为的码本来量化交叉CDI。

在步骤S530中，用户设备在预定的上行链路反馈资源上以总反馈比特向本地基站反馈经量化的本地CDI和交叉CDI。

根据本发明的上面的一个或者多个实施例，所提出的自适应的反馈方案的过程，通过例如找到阈值函数v的次最优的解决方案v_s来执行总反馈比特的优化，并且获取每块的反馈负载β_sumB₀，其中B₀＝log₂(1+v_s)被四舍五入到最近的整数。另外地或者替代地，通过例如找到分别用于本地CDI和用于交叉CDI的反馈比特分配的比率变量和来执行用于本地信道和交叉信道的CDI量化的比特分配，例如，根据基于v_s的等式27)和28)。每个用户的用于量化本地CDI和交叉CDI的反馈比特的数目分别被获取为和其中B_l和B_l被四舍五入到最近的整数。

能够看到，本发明的实施例不需要任何迭代或者联合优化，并且因此降低了解决方案的复杂度。仿真结果展示了，通过使用本发明的实施例，存在显著地性能增益和用户速率的改进。

已经参考图2-5详细描述了根据本发明的一个或者多个实施例的处理。应当注意，上面的描述仅是示例性的，不意图用于限制本发明。在本发明的其他实施例中，这种方法可以具有更多，或者更少，或者不同的步骤，并且步骤的编号仅用于使该描述更简洁和更清楚，而不用于严格地限制每个步骤之间的顺序；而步骤的顺序可以不同于该描述。例如，在一些实施例中，上面的一个或者多个可选步骤可以被省略。每个步骤的特定实施例可以不同于该描述。所有的这些变形都落入本发明的精神和范围之内。

图6示意性地图示了根据本发明的一个实施例的基站的简化框图。

基站600被适配用于在无线通信系统中与用户设备的通信。如先前所讨论的，基站600能够是宏基站(例如，宏eNB)或者微微基站(例如，RRH节点、中继站、毫微微基站等)。

基站600包括数据处理器(DP)610、耦合至/嵌入于DP610的存储器(MEM)620、以及将天线阵列650耦合至DP610的合适的RF发射器TX/接收器RX模块640。RF TX/RX模块640用于与至少一个UE的双向无线通信。MEM620存储程序(PROG)630。

PROG630被假设为包括如下的程序指令，当这些程序指令由DP610执行时，使得基站600能够根据如本文与图2或3中所示出的操作过程一起讨论的本发明的示例性实施例来操作。

MEM620可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实施，作为非限制性示例，诸如基于半导体的存储器设备、磁性存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器。尽管仅一个MEM被示出在基站600中，但是在基站600中可以存在数个物理上相异的存储器单元。

DP610执行如参考图2或3所描述的任何所需要的计算。DP610可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性的示例，可以包括：通用计算机、专用计算机、微处理器、DSP以及基于多核处理器架构的处理器中的一项或多项。

根据本发明的一个实施例，基站600包括接收单元、确定单元和通知单元(图6中未示出)。该确定单元被配置为：基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化CDI的总反馈比特，其中针对异构系统中的该用户设备执行在(用作本地BS的)基站600与交叉基站之间的协同多点传输。该通知单元被配置为：向该用户设备通知用于量化CDI的所确定的总反馈比特，该总反馈比特将在所述预定的上行链路反馈资源上被运送。根据本发明的另一实施例，基站600进一步包括：分配单元，被配置为从所述总反馈比特分配反馈比特的第一部分B_l以用于量化关于基站600的本地信道方向信息，以及反馈比特的第二部分B_n以用于量化关于交叉基站的交叉信道方向信息，其中B_l+B_n＝β_sumB₀，其中β_sum表示在所述预定的上行链路反馈资源中所包括的块的数目。能够意识到，该确定单元、该通知单元以及该分配单元的功能能够通过如上面所描述的基站600的一个或者多个合适的模块来实施。

图7示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用户设备的简化框图。

一般而言，UE700的各种实施例能够包括，但是不限制于，蜂窝电话、具有无线通信能力的PDA、具有无线通信能力的便携式计算机、具有无线通信能力的图像采集设备(诸如数字摄像机)、具有无线通信能力的游戏设备、以及并入这些功能的组合的便携式单元或终端。

UE700被适配用于经由其天线750而在异构系统中的本地基站与交叉基站之间执行协同多点传输。

UE700包括数据处理器(DP)710、耦合至/嵌入于DP710的存储器(MEM)720、以及将天线阵列750耦合至DP710的合适的RF发射器TX/接收器RX模块740。TX/RX模块740用于与至少一个基站的双向无线通信。MEM720存储程序(PROG)730。

PROG730被假设包括如下的程序指令，当这些程序指令由DP710执行时，使得UE700能够根据如本文与图4或5中所示出的用户设备的操作过程一起讨论的本发明的示例性实施例来操作。

MEM720可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实施，作为非限制性示例，诸如基于半导体的存储器设备、磁性存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器。尽管仅一个MEM被示出在UE700中，但是在UE700中可以存在数个物理上相异的存储器单元。

DP710执行如参考图4或5所描述的任何所需要的计算。DP710可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性的示例，可以包括：通用计算机、专用计算机、微处理器、DSP以及基于多核处理器架构的处理器中的一项或多项。

根据本发明的实施例，用户设备700包括：接收单元和反馈单元(图7中未示出)。该接收单元被配置为：从本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定总反馈比特。该反馈单元被配置为：在预定的上行链路反馈资源上以总反馈比特向本地基站反馈经量化的信道方向信息。根据本发明的另一实施例，该接收单元进一步被配置为：接收反馈比特的第一部分B_l以用于量化关于本地基站的本地信道方向信息，以及反馈比特的第二部分B_n以用于量化关于交叉基站的交叉信道方向信息。用户设备700可以进一步包括：量化单元，被配置为通过使用具有大小为的码本来量化所述本地信道方向信息，以及使用具有大小为的码本来量化所述交叉信道方向信息。能够意识到，该接收单元、反馈单元以及量化单元的功能能够通过如上面所描述的用户设备700的一个或者多个合适的模块来实施。

一般而言，各种示例性实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其中任何组合来实施。例如，一些方面可以以硬件实施，而其他方面可以以固件或可以由控制器、微处理器或其他计算器件执行的软件来实施，尽管本说明书并不受限于此。虽然本发明的示例性实施例的各方面可以被示出并且被描述为框图和信令图，但是将很好地理解，本文所描述的这些框、装置、系统、技术或方法，作为非限制示例，可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备、或其中的一些组合来实施。

因此，应当意识到，本发明的示例性实施例的至少一些方面可以以诸如集成电路芯片和模块的各种部件来实行。如在本领域中是公知的，集成电路的设计一般说来是高度自动化的过程。

本发明也可以具体化在计算机程序产品中，该计算机程序产品包括能够实施如本文所描述的方法的所有特征，并且当被加载到计算机系统时可以实施该方法。

已经参考优选的实施例具体地说明和解释了本发明。本领域的技术人员应当理解，不脱离本发明的精神和范围，可以在形式和细节上做出对它的各种改变。

Claims (20)

1.一种在异构系统中用于信道方向信息反馈的方法，包括：

基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中针对所述异构系统中的所述用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及

向所述用户设备通知将在所述预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的所述总反馈比特。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定用于量化信道方向信息的所述总反馈比特的步骤包括：确定所述预定的上行链路反馈资源的每块的反馈比特B₀的阈值函数v，

其中所述阈值函数v通过来定义。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

从所述总反馈比特分配反馈比特的第一部分B_l以用于量化关于所述本地基站的本地信道方向信息以及分配反馈比特的第二部分B_n以用于量化关于所述交叉基站的交叉信道方向信息，其中B_l+B_n＝β_sumB₀，其中β_sum表示在所述预定的上行链路反馈资源中包括的块的数目；以及

向所述用户设备通知反馈比特的所述第一部分B_l以及反馈比特的所述第二部分B_n。

4.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述预定的上行链路反馈资源的每块的反馈比特B₀的阈值函数v的步骤包括：通过下式来计算所述阈值函数v的次最优解v_s

$v_s={\left(\frac{{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_a{\mathrm{\&beta;}}_0\mathrm{\&Gamma;}\left(N_l\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_b}\right)}^{\frac{1}{N_l+{\mathrm{\&beta;}}_0}}{p}_u^{\frac{N_l}{N_l+{\mathrm{\&beta;}}_0}}-1,$

其中表示在所述异构系统中的量化误差的等效系数；表示传输可靠性的等效系数；是经修改的每天线的上行链路反馈资源；p_u表示上行链路接收信号功率；Γ(N_l)是具有参数N_l的伽玛函数；N_l和N_n分别是所述本地基站和所述交叉基站的天线数目。

5.根据权利要求3所述的方法，其中从所述总反馈比特分配反馈比特的所述第一部分B_l以及反馈比特的所述第二部分B_n的步骤进一步包括：

通过考虑所述异构系统的异构特征，来确定分别用于所述本地信道方向信息和用于所述交叉信道方向信息的反馈比特分配的比率变量和以及

通过和来确定反馈比特的所述第一部分B_l和反馈比特的所述第二部分B_n，和被四舍五入到最近的非负整数，

其中所述比率变量和满足

6.根据权利要求5所述的方法，其中通过下式来确定反馈比特分配的所述比率变量和

其中N_l和N_n分别为所述本地基站和所述交叉基站的天线数目；K_l和K_n分别为由所述本地基站和所述交叉基站服务的用户设备的数目；κ_d是在所述用户设备处被接收的来自所述本地基站的平均接收信号功率与来自所述交叉基站的平均接收信号功率之间的比率因子。

7.一种在异构系统中的基站，包括：

确定单元，被配置为基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中，来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中针对所述异构系统中的所述用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及

通知单元，被配置为向所述用户设备通知将在所述预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的所述总反馈比特。

8.根据权利要求7所述的基站，其中所述确定单元进一步被配置为：确定所述预定的上行链路反馈资源的每块的反馈比特B₀的阈值函数v，

其中所述阈值函数v通过来定义。

9.根据权利要求8所述的基站，进一步包括：

分配单元，被配置为从所述总反馈比特分配反馈比特的第一部分B_l以用于量化关于所述本地基站的本地信道方向信息以及分配反馈比特的第二部分B_n以用于量化关于所述交叉基站的交叉信道方向信息，其中B_l+B_n＝β_sumB₀，其中β_sum表示在所述预定的上行链路反馈资源中包括的块的数目，

其中所述通知单元进一步被配置为：向所述用户设备通知反馈比特的所述第一部分B_l以及反馈比特的所述第二部分B_n。

10.根据权利要求8所述的基站，其中所述确定单元进一步被配置为：通过下式来计算所述阈值函数v的次最优解v_s

$v_s={\left(\frac{{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_a{\mathrm{\&beta;}}_0\mathrm{\&Gamma;}\left(N_l\right)}{{\stackrel{\&OverBar;}{p}}_b}\right)}^{\frac{1}{N_l+{\mathrm{\&beta;}}_0}}{p}_u^{\frac{N_l}{N_l+{\mathrm{\&beta;}}_0}}-1,$

其中表示在所述异构系统中的量化误差的等效系数；表示传输可靠性的等效系数；是经修改的每天线的上行链路反馈资源；p_u表示上行链路接收信号功率；Γ(N_l)是具有参数N_l的伽玛函数；N_l和N_n分别是所述本地基站和所述交叉基站的天线数目。

11.根据权利要求9所述的基站，其中所述分配单元进一步被配置为：

通过考虑所述异构系统的异构特征，来确定分别用于所述本地信道方向信息和用于所述交叉信道方向信息的反馈比特分配的比率变量和以及

通过和来确定反馈比特的所述第一部分B_l和反馈比特的所述第二部分B_n，和被四舍五入到最近的非负整数，

其中所述比率变量和满足

12.根据权利要求11所述的基站，其中所述分配单元通过下式来确定反馈比特分配的所述比率变量和

其中N_l和N_n分别为所述本地基站和所述交叉基站的天线数目；K_l和K_n分别为由所述本地基站和所述交叉基站服务的用户设备的数目；κ_d是在所述用户设备处被接收的来自所述本地基站的平均接收信号功率与来自所述交叉基站的平均接收信号功率之间的比率因子。

13.一种在异构系统中用于信道方向信息反馈的设备，包括：

用于基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中、来为用户设备确定用于量化信道方向信息的总反馈比特的装置，其中针对所述异构系统中的所述用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及

用于向所述用户设备通知将在所述预定的上行链路反馈资源上被运送的用于量化信道方向信息的所述总反馈比特的装置。

14.一种在异构系统中用于信道方向信息反馈的方法，包括：

在用户设备处从本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定所述总反馈比特，并且其中针对所述异构系统中的所述用户设备来执行在所述本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；以及

在所述预定的上行链路反馈资源上，以所述总反馈比特向所述本地基站反馈经量化的信道方向信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其中接收用于量化信道方向信息的所述总反馈比特的步骤包括：接收用于量化关于所述本地基站的本地信道方向信息的、反馈比特的第一部分B_l，以及用于量化关于所述交叉基站的交叉信道方向信息的、反馈比特的第二部分B_n。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

通过使用具有大小为的码本来量化所述本地信道方向信息；以及

通过使用具有大小为的码本来量化所述交叉信道方向信息。

17.一种在异构系统中的用户设备，针对所述用户设备来执行在本地基站与交叉基站之间的协同多点传输，所述用户设备包括：

接收单元，被配置为从所述本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定所述总反馈比特；以及

反馈单元，被配置为在所述预定的上行链路反馈资源上，以所述总反馈比特向所述本地基站反馈经量化的信道方向信息。

18.根据权利要求17所述的用户设备，其中所述接收单元进一步被配置为：接收用于量化关于所述本地基站的本地信道方向信息的、反馈比特的第一部分B_l，以及用于量化关于所述交叉基站的交叉信道方向信息的、反馈比特的第二部分B_n。

19.根据权利要求18所述的用户设备，进一步包括：

量化单元，被配置为通过使用具有大小为的码本来量化所述本地信道方向信息，以及通过使用具有大小为的码本来量化所述交叉信道方向信息。

20.一种在异构系统中用于信道方向信息反馈的设备，包括：

用于在用户设备处从本地基站接收用于量化信道方向信息的总反馈比特的装置，其中基于在信道方向信息量化的精确度与预定的上行链路反馈资源上的上行链路反馈传输的可靠性之间的折中来确定所述总反馈比特，并且其中针对所述异构系统中的所述用户设备来执行在所述本地基站与交叉基站之间的协同多点传输；

用于在所述预定的上行链路反馈资源上，以所述总反馈比特向所述本地基站反馈经量化的信道方向信息的装置。