CN104348592B - 配置csi过程的方法和基站以及csi反馈方法和用户设备 - Google Patents

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Abstract

公开了基站执行的配置CSI过程的方法以及相应的基站。所述方法包括：针对支持三维MIMO的用户设备，设置CSI过程信息；以及向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息。所述CSI过程信息至少包括：三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI‑RS‑R的索引。还公开了用户设备执行的CSI反馈方法以及相应的用户设备。所述方法包括：从基站接收CSI过程信息；在基站配置的CSI‑RS‑R上，测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI‑RS；以及根据测量结果，向基站反馈CSI信息。所述CSI过程信息至少包括：三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI‑RS‑R的索引。

Description

配置CSI过程的方法和基站以及CSI反馈方法和用户设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及基站执行的配置信道状态信息CSI过程的方法、用户设备执行的信道状态信息CSI反馈方法、以及相应的基站和用户设备。
背景技术
现代无线移动通信系统呈现出两个显著特点，一是宽带高速率，比如第四代无线移动通信系统的带宽可达100MHz，下行速率高达1Gbps；二是移动互联，推动了移动上网、手机视频点播、在线导航等新兴业务。这两个特点对无线移动通信技术提出了较高要求，主要有：超高速率无线传输、区域间干扰抑制、移动中可靠传输信号、分布式/集中式信号处理等等。在未来的增强第四代(4G)及第五代(5G)无线移动通信系统中，为了满足上述发展需求，各种相应的关键技术开始被提出和论证，值得本领域的研究人员广泛关注。
在2007年10月，国际电信联盟(ITU)批准全球微波互联接入系统(WiMax，Worldwide Interoperability for Microwave Access)成为第四个3G系统标准。这一发生在3G时代末期的事件，实际上是4G标准争夺战的预演。事实上，为了应对以无线局域网和WiMax为代表的无线IP技术流的挑战，从2005年开始，第三代3GPP组织就着手进行全新的系统升级，即长期演进系统(LTE，Long Term Evolution)的标准化工作。这是一个基于正交频分复用技术(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的准四代系统，已于2009年初推出第一版，并在2010年陆续在全球开始商用。与此同时，3GPP组织关于第四代无线移动通信系统(4G，the Fourth Generation)的标准化制定工作也已经于2008年上半年启动，该系统称为先进的长期演进系统(LTE-A，Long Term Evolution Advanced)。该系统的物理层过程的关键标准化文书已于2011年初完成。在2011年11月，ITU组织在中国重庆正式宣布，LTE-A系统和WiMax系统是4G系统的两个官方标准。目前，LTE-A系统的商用过程正在全球范围逐步展开。
虽然以LTE-A系统和WiMax系统为代表的第四代无线移动通信系统能够为用户提供较高速率和较好体验的通信服务，但它们仍然不能充分满足未来几年及十几年的用户需求。目前，移动通信系统的用户数约为55亿，据估计，到2015年该数字将上升至73亿。其中，智能手机用户数的增长尤为显著。在2011年，世界上的智能手机终端约为4.28亿部，到2015年，该数字将成倍增长至10亿。功能强大的智能手机的普及已经带动无线移动通信速率的快速增长。最近几年，全球范围的无线通信速率以年均2倍的趋势稳步上升。照此趋势，10年之后，无线移动通信系统必须比目前的系统有超过1000倍的速率提升才能够满足未来用户在通信速率方面的基本需求。当然，所述速率主要是指数据业务(目前占总业务量的九成左右)，如智能手机软件的下载、实时导航、个人资料云端同步与共享等等。而语音业务受制于人口增长相对较慢的客观条件，在未来10年中不会出现大幅增长。
除了1000倍速率增长的挑战之外，另一个挑战来自于移动互联网的兴起。目前，70％的互联网接入已经是由移动终端所发起的。未来10年将是IT行业的崭新机遇期，其主要机会在于，传统的PC互联网已经逐渐被移动互联网所代替。于是，新的用户习惯催生出一系列业务新模式，如面向手持通信设备及触摸屏的软件开发、基于个人定位的社交网络、以个人为中心的资料云管理等等。而移动互联网对于无线移动通信系统的影响主要体现在两方面。第一，移动视频数据流量显著增长，预计到2016年，其将占到总数据流量的66％左右。这种实时性等级相对较高的业务，对于无线移动通信系统的可靠性提出了较高要求。第二，在未来，大多数移动数据通信将发生在室内和小区热点区域，这对于无线移动通信系统的覆盖也提出了挑战。
另外，到2020年，全球将有200亿的机器通信设备，其数据流量比目前将有500％的增长。如何设计系统以支持数量庞大的机器通信设备，也是一项需要深入研究的课题。
根据未来十年的挑战，对于增强的第四代无线移动通信系统，大致有以下几点发展需求：
●更高的无线宽带速率，且重点优化局部的小区热点区域
●进一步提高用户体验，特别需要优化小区边界区域的通信服务
●考虑到可用频谱不可能有1000倍的扩展，故需要继续研究能够提高频谱利用效率的新技术
●高频段的频谱(5GHz，甚至更高)必将投入使用，以获得较大的通信带宽
●现有网络(2G/3G/4G，WLAN，WiMax等)的协同工作，以分担数据流量
●针对不同业务、应用和服务特定优化
●加强系统支持大规模机器通信的能力
●灵活、智能且廉价的网络规划与布网
●设计方案以节省网络的用电量和用户设备的电池消耗
为了实现上述发展需求，今年6月份，国际第三代伙伴计划(3GPP)组织在斯洛文尼亚召开了一次特别工作会议，讨论增强的第四代无线移动通信系统的关键技术。在该会议上，共发表和讨论了42份提案，最终入围的关键技术主要有3项，分别为：增强型小小区技术、三维MIMO技术、和增强的多点协作通信技术。
其中，三维MIMO技术是一项提高频谱利用效率的新方法。传统的发射天线和接收天线，一般采用水平线性阵列的摆放方式，故其只能分辨水平角，从而产生水平方向的波束，进行多用户MIMO的操作。考虑到未来的通信系统在高楼林立的城市密集区域的广泛应用，故可以采用网格面阵列方式，布置发射天线和接收天线，从而同时产生水平与垂直方向的波束，使楼宇里面位于不同楼层的用户能够同时与基站通信。三维MIMO技术主要有两项研究课题。一方面是三维信道的建模，需要研究理论模型，并与实际测试的结果进行拟合，这是研究三维MIMO技术的关键预备步骤。目前已有的信道建模的相关研究，主要针对二维信道，即只有水平方向，这主要是出于简化理论与支持现有二维MIMO技术的考虑。另一方面是三维波束成形，需要研究参考信号的设计、三维预编码的码本、低开销的信道状态信息的反馈、三维多用户MIMO发射方案等等。在前述的信道建模的步骤中，因为三维信道是客观存在的现实，故不需要考虑网格面阵列天线。然而，在三维波束成形的研究中，需要充分考察网格面阵列天线所生成的信道矩阵的关键特征，从而进行针对性的设计。
本发明专利申请重点关注于上述三维MIMO技术，特别关注于新的三维MIMO系统如何与现有的二维MIMO系统共存的问题。
在现有的二维MIMO系统中，参考文献1(3GPP TS36.211V11.2.0(2013-02))在第6.10.5节中给出了参考信号的设计方法，其示意图如图1所示。其中，CSI-RS为信道状态信息的参考信号，CRS为小区公共参考信号，DM-RS为解调参考信号，PDSCH为数据区域，AP为天线端口。
另外，在现有的二维MIMO系统中，参考文献2(3GPP TS36.213V11.2.0(2013-02))在第7.2.4节中规定：针对如图2所示的一维交叉极化线性天线阵列，采用双码字的码本设计方法。作为示例，以下表1和表2分别列出了MIMO信道秩为1和秩为2时使用的预编码码本。其中，i1和i2分别是双码字W1和W2的索引号。
表1
表2
其中，以单个离散傅里叶变换(DFT)矢量来表征极化分量方向相同的每组天线的波束成形方向，并且使用相位加权因子矢量来表征如何对来自极化分量方向不同的两组天线的信号进行相干合并。所述相位加权因子和DFT矢量的具体公式如下：
vm＝[1 ej2πm/32 ej4πm/32 ej6πm/32]T(DFT矢量)
由上可见，参考文献2实际上针对一维天线阵列的情形，提出了采用与双码字W1和W2相对应的双预编码器(即，DFT矢量表示的预编码器和相位加权因子矢量表示的预编码器)来构造预编码矩阵的方法。由于一维天线阵列仅能分辨方向角而不能分辨仰角，少考虑了一个空间维度，参考文献2中的方案仅适用于可以被建模为二维信道模型的特定传播环境，而不适用于标准地被建模为三维信道模型的一般传播环境。
关于信道状态信息的反馈，目前在LTE和LTE-A系统中，存在两种反馈信道，即上行物理控制信道(PUCCH：Physical Uplink Control CHannel)和上行物理数据共享信道(PUSCH：Physical Uplink Shared CHannel)。一般而言，PUCCH用于传输同期性、小载荷、基本的信道状态信息；而PUSCH用于传输突发性、大载荷、扩展的信道状态信息。在PUCCH上，一次完整的信道状态信息由不同的反馈内容组成，不同的反馈内容在不同的子帧内进行传输。在PUSCH上，一次完整的信道状态信息在一个子帧内传输完毕。在LTE-A系统中，这样的设计原则将被保留。
反馈的内容分为三类，第一是信道质量索引(CQI：Channel Quality Index)，第二是信道预编码矩阵索引(PMI：Precoding Matrix Index)，第三是信道秩索引(RI：RankIndex)，以上三种内容均为比特量化反馈。其中，CQI一般对应于一种传输格式，在该传输格式条件下，误包率不超过0.1。
在LTE系统中，定义了8种下行数据的MIMO传输方式：①单天线发射：用于单天线发射点的信号发射，是MIMO系统的一个特例，该方式只能传输单层数据；②发射分集：在MIMO系统中，利用时间或/和频率的分集效果，发射信号，以提高信号的接收质量，该方式只能传输单层数据；③开环空分复用：不需要用户设备反馈PMI的空分复用；④闭环空分复用：需要用户设备反馈PMI的空分复用；⑤多用户MIMO：多个用户同时同频参与MIMO系统的下行通信；⑥闭环单层预编码：使用MIMO系统，需要用户设备反馈PMI，只传输单层数据；⑦波束成形发射：使用MIMO系统，波束成形技术，配有专用的参考信号用于用户设备的数据解调，不需要用户设备反馈PMI，只传输单层数据；⑧双层波束成形发射：用户设备可被配置为反馈PMI及RI，或不反馈PMI及RI。
为了支持上述MIMO传输方式，LTE系统定义了许多信道状态信息反馈模式，每种MIMO传输方式，对应若干种信道状态信息反馈模式，详细说明如下。
在PUCCH上的信道状态信息反馈模式有4种，分别为模式1-0、模式1-1、模式2-0和模式2-1。这些模式又是4种反馈类型的组合，它们是：
类型1——涉及频带段(BP：Band Part，是集合S的一个子集，其大小由集合S的大小确定)内优选的一个子带位置及所述子带上的CQI(子带位置的开销是L比特，第一个码字的CQI的开销是4比特，可能的第二个码字的CQI，采用相对于第一个码字的CQI的差分编码方式，开销是3比特)；
类型2——涉及宽带CQI和PMI(第一个码字的CQI的开销是4比特，可能的第二个码字的CQI，采用相对于第一个码字的CQI的差分编码方式，开销是3比特，PMI的开销根据发射点的天线配置，为1、2、4比特不等)；
类型3——涉及RI(根据发射点的天线配置，2天线的RI的开销为1比特，4天线的RI的开销为2比特)；
类型4——涉及宽带CQI(开销一律为4比特)。
用户设备根据上述类型的不同，相应地反馈不同的信息给发射点。
模式1-0是类型3与类型4的组合，即类型3与类型4以不同的周期和/或不同的子帧偏移量反馈，其含义是反馈集合S上的第一个码字的宽带CQI及可能的RI信息。
模式1-1是类型3与类型2的组合，即类型3与类型2以不同的周期和/或不同的子帧偏移量反馈，其含义是反馈集合S上的宽带PMI、各个码字的宽带CQI及可能的RI信息。
模式2-0是类型3、类型4与类型1的组合，即类型3、类型4与类型1以不同的周期和/或不同的子帧偏移量反馈，其含义是反馈集合S上的第一个码字的宽带CQI、可能的RI信息和BP内优选的一个子带位置及所述子带上的CQI信息。
模式2-1是类型3、类型2与类型1的组合，即类型3、类型2与类型1以不同的周期和/或不同的子帧偏移量反馈，其含义是反馈集合S上的宽带PMI、各个码字的宽带CQI、可能的RI信息和BP内优选的一个子带位置及所述子带上的CQI信息。
MIMO传输方式与信道状态信息反馈模式的对应关系如下：
MIMO传输方式①：模式1-0，模式2-0
MIMO传输方式②：模式1-0，模式2-0
MIMO传输方式③：模式1-0，模式2-0
MIMO传输方式④：模式1-1，模式2-1
MIMO传输方式⑤：模式1-1，模式2-1
MIMO传输方式⑥：模式1-1，模式2-1
MIMO传输方式⑦：模式1-0，模式2-0
MIMO传输方式⑧：模式1-1，模式2-1用户设备反馈PMI/RI；或
模式1-0，模式2-0用户设备不反馈PMI/RI
在LTE-A系统的单发射点传输方式中，CQI、PMI和RI仍然是主要的反馈内容。而且，为了使用户设备的反馈模式与传输方式④、⑧等对应的反馈模式保持一致，并支持新的传输方式⑨——MIMO动态切换(即，发射点可以动态地调整用户设备工作的MIMO方式)和传输方式⑩——CoMP传输(即，多发射点合作通信)，LTE-A系统重点对模式1-1和模式2-1在发射点采用八根发射天线的场景进行了优化——PMI由两个信道预编码矩阵指示W1和W2共同决定，W1表征宽带/长时的信道特征，W2表征子带/短时的信道特征；在PUCCH上传输W1和W2时，模式1-1再细分为两种子模式：模式1-1子模式1与模式1-1子模式2，原模式2-1也进行了一些改进。
为了支持新定义的反馈模式，在LTE-A系统中，新定义了若干种反馈类型，分别是：
类型1a——涉及频带段(BP，Band Part)内优选的一个子带位置及所述子带上的CQI，附加一个其他子带的W2，所述频带段是通信频谱资源集合S的一个子集，其大小由集合S的大小确定。子带位置的开销是L比特；当RI＝1时，CQI与W2的总开销是8比特；当1＜RI＜5时，CQI与W2的总开销是9比特；当RI＞4时，CQI与W2的总开销是7比特；
类型2a——涉及W1。当RI＜3时，W1的开销是4比特；当2＜RI＜8时，W1的开销是2比特；当RI＝8时，W1的开销是0比特；
类型2b——涉及宽带W2和宽带CQI。当RI＝1时，宽带W2和宽带CQI的总开销是8比特；当1＜RI＜4时，宽带W2和宽带CQI的总开销是11比特；当RI＝4时，宽带W2和宽带CQI的总开销是10比特；当RI＞4时，宽带W2和宽带CQI的总开销是7比特；
类型2c——涉及宽带CQI、W1和宽带W2。当RI＝1时，宽带CQI、W1和宽带W2的总开销是8比特；当1＜RI＜4时，宽带CQI、W1和宽带W2总开销是11比特；当RI＝4时，宽带CQI、W1和宽带W2总开销是9比特；当RI＞4时，宽带CQI、W1和宽带W2总开销是7比特。需要指出的是，为了控制反馈开销，此处的W1和宽带W2的取值集合是对W1和宽带W2的可能取值的全集进行了降取样处理后得到的(即，所述全集的子集)；
类型5——涉及RI和W1。对于8天线，2层数据复用的情形，RI和W1的总开销是4比特；对于8天线，4/8层数据复用的情形，RI和W1的总开销是5比特。需要指出的是，为了控制反馈开销，此处的W1的取值集合是对W1的可能取值的全集进行了降取样处理后得到的；
类型6——涉及RI和预编码类型指示符(PTI，Precoding Type Indicator)。PTI的开销为1比特，表示预编码类型信息。对于8天线，2层数据复用的情形，RI和PTI的总开销是2比特；对于8天线，4层数据复用的情形，RI和PTI的总开销是3比特；对于8天线，8层数据复用的情形，RI和PTI的总开销是4比特。
在本说明书中，“W1”和“W2”单独使用时表示“宽带W1”和“宽带W2”，对于“子带W2”，将在提及时使用其全称。
模式1-1子模式1、模式1-1子模式2和新模式2-1与原有反馈类型和上述新类型之间的关系如下：
模式1-1子模式1是类型5与类型2b的组合，即类型5与类型2b以不同的周期和/或不同的子帧偏移量执行反馈。
模式1-1子模式2是类型3与类型2/2c的组合，
当传输方式为④或⑧时，模式1-1子模式2由类型3与类型2构成，即类型3与类型2以不同的周期和/或不同的子帧偏移量执行反馈；
当传输方式为⑨或⑩时，模式1-1子模式2由类型3与类型2c构成，即类型3与类型2c以不同的周期和/或不同的子帧偏移量执行反馈。
新模式2-1只针对传输方式⑨或⑩，是类型6、类型2b与类型2a/1a的组合，
当类型6中的PTI为0时，新模式2-1由类型6、类型2b与类型2a构成，即类型6、类型2b与类型2a以不同的周期和/或不同的子帧偏移量执行反馈；
当类型6中的PTI为1时，新模式2-1由类型6、类型2b与类型1a构成，即类型6、类型2b与类型1a以不同的周期和/或不同的子帧偏移量执行反馈。
在最新的LTE第11版本的系统中，采用信道状态信息过程(CSI过程)的设计，见参考文献3(3GPP TS36.331V11.3.0(2013-03))。一个信道状态信息过程(CSI过程)定义为由一个信道状态信息参考信号资源(CSI-RS-R)和一个干扰测量资源(IMR)所决定，即，CSI过程的信号部分由测量CSI-RS-R的结果而定，CSI过程的干扰部分由测量IMR的结果而定。发射点可以给用户配置多个CSI过程。而且，某个CSI过程的RI可以被配置为与另一个CSI过程的RI一致。具体为，定义某个CSI过程为RI参考过程(RI-reference-process)，发射点可以配置其他的RI依赖CSI过程(RI-dependent-process)继承并汇报与RI参考过程相同的RI，以利于CoMP传输。特别地，在新模式2-1中，RI参考过程的RI与PTI都被RI依赖过程继承。在新模式1-1子模式1中，由于RI与W1同时被汇报，因此，如果RI参考过程和RI依赖过程在相同的时间汇报RI与W1，则RI参考过程的RI与W1都被RI依赖过程继承；如果RI参考过程和RI依赖过程在不同的时间汇报RI与W1，则只有RI参考过程的RI被RI依赖过程继承。需要说明的是，为了确保继承过程的合理，RI依赖过程与RI参考过程的反馈模式须一致，天线端口数也须一样。RI继承的技术效果主要是用于实施发射点联合传输。配置CSI过程的示意图可见图3。其中，CSI过程信息元素csi-RS-ConfigNZPId-r11配置CSI-RS-R的索引，csi-IM-ConfigId-r11配置IMR的索引，p-C-r11配置数据的功率密度与CSI-RS的功率密度的比值。
在未来的无线移动通信系统中，现有的二维MIMO系统与三维MIMO系统的共存问题是一项值得深入研究的课题。而且，针对三维MIMO系统的新机制需要与二维MIMO系统的现有机制兼容，这样才能保证无线移动通信网络的无缝连接。目前的参考文献1至3只针对二维MIMO系统给出了关于如何配置CSI过程和反馈CSI的设计方案，本发明将在此基础上提出新的针对三维MIMO系统的设计方案，使之与现有的二维MIMO系统兼容共存。
发明内容
本发明的目的在于：提供配置信道状态信息CSI过程的方法、信道状态信息CSI反馈方法、以及执行相应方法的基站和用户设备，所述方法和产品支持三维MIMO系统和二维MIMO系统兼容共存。
根据本发明的第一方面，提供了一种基站执行的配置信道状态信息CSI过程的方法，包括：针对支持三维多输入输出MIMO的用户设备，设置CSI过程信息，其中，所述CSI过程信息至少包括三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；以及向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息。
优选地，针对只支持三维MIMO的用户设备，仅配置一个CSI过程；并且针对该CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：水平方向的CSI-RS-R的索引、垂直方向的CSI-RS-R的索引、用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的信道状态信息参考信号CSI-RS的功率密度的比值、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
优选地，水平方向的CSI-RS-R的索引与针对支持二维MIMO的用户设备配置的CSI-RS-R的索引相同。
优选地，针对既能支持三维MIMO也能支持二维MIMO的用户设备，配置用于二维MIMO的与第一行水平天线阵列相对应的第一CSI过程和用于辅助二维MIMO的与第一列垂直天线阵列相对应的第二辅助CSI过程；针对第一CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：水平方向的CSI-RS-R的索引、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值；并且针对第二辅助CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：垂直方向的CSI-RS-R的索引、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
优选地，针对既能支持三维MIMO也能支持二维MIMO的用户设备，配置用于二维MIMO的与第一行水平天线阵列相对应的第一CSI过程和用于辅助二维MIMO的与第一列垂直天线阵列相对应的第二辅助CSI过程；针对第一CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：水平方向的CSI-RS-R的索引、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值；并且针对第二辅助CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：垂直方向的CSI-RS-R的索引、用于发送数据的功率密度与第一列水平天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
优选地，垂直方向的CSI-RS-R所对应的时域子帧与水平方向的CSI-RS-R所对应的时域子帧一致。
优选地，针对支持二维MIMO的用户设备，基站在与垂直方向的CSI-RS-R的索引相对应的CSI-RS-R上的发射功率为零。
根据本发明的第二方面，提供了一种用户设备执行的信道状态信息CSI反馈方法，包括：从基站接收CSI过程信息，所述CSI过程信息至少包括三维多输入输出MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；在基站配置的CSI-RS-R上，测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI-RS；以及根据测量结果，向基站反馈CSI信息。
优选地，所述CSI信息包括以下针对三维MIMO的CSI信息：信道秩索引SI、水平天线阵列的W1、水平天线阵列的W2、垂直天线阵列的W1、垂直天线阵列的W2、以及信道质量索引CQI和频率子带信息。
优选地，所述CSI信息包括针对二维MIMO的CSI信息以及辅助三维MIMO的CSI信息，所述针对二维MIMO的CSI信息包括RI、水平天线阵列的W1、水平天线阵列的W2、以及CQI和频率子带信息，所述辅助三维MIMO的CSI信息包括RI、垂直天线阵列的W1、垂直天线阵列的W2、以及CQI和频率子带信息。
优选地，所述辅助三维MIMO的CSI信息中的RI和/或频率子带信息继承所述针对二维MIMO的CSI信息中的RI和/或频率子带信息。
优选地，不反馈针对二维MIMO的CSI信息中的CQI，并且用三维MIMO的CQI替换所述辅助三维MIMO的CSI信息中的CQI。
优选地，不反馈所述辅助三维MIMO的CSI信息中的CQI，并且用三维MIMO的CQI替换所述针对二维MIMO的CSI信息中的CQI。
优选地，对所述针对二维MIMO的CSI信息中的频率子带信息和所述辅助三维MIMO的CSI信息中的频率子带信息进行联合选择，并进行反馈。
优选地，对所述针对二维MIMO的CSI信息中的CQI和所述辅助三维MIMO的CSI信息中的CQI进行差分编码，并进行反馈。
根据本发明的第三方面，提供了一种基站，包括：信道状态信息CSI过程信息设置装置，用于针对支持三维多输入输出MIMO的用户设备设置CSI过程信息，其中，所述CSI过程信息至少包括三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；以及CSI过程信息发送装置，用于向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息。
根据本发明的第四方面，提供了一种用户设备，包括：信道状态信息CSI过程信息接收装置，用于从基站接收CSI过程信息，所述CSI过程信息至少包括三维多输入输出MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；参考信号测量装置，用于在基站配置的CSI-RS-R上测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI-RS；以及CSI信息反馈装置，用于根据测量结果向基站反馈CSI信息。
利用本发明的技术方案，还可以获得至少以下有益效果：
●与现有二维MIMO系统后向兼容；
●CSI-RS的新增开销较小；
●对现有系统协议的改动较小，易于实现。
附图说明
通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：
图1是现有二维MIMO系统中参考信号设计的示意图；
图2是一维交叉极化线性天线阵列的示意图；
图3是现有二维MIMO系统的配置CSI过程的CSI过程信息元素的示意图；
图4是三维MIMO系统的二维交叉极化线性天线阵列的示意图；
图5是根据本发明的基站执行的配置CSI过程的方法的流程图；
图6是根据本发明的用户设备执行的信道状态信息CSI反馈方法的流程图；
图7是本发明实施例一的配置CSI过程的CSI过程信息元素的示意图；
图8是本发明的参考信号设计的示意图；
图9是本发明实施例二的配置CSI过程的CSI过程信息元素的示意图；
图10是本发明实施例三的配置CSI过程的CSI过程信息元素的示意图；
图11是示出了根据本发明的基站的示意结构框图；以及
图12是示出了根据本发明的用户设备的示意结构框图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
为了清楚详细地阐述本发明的实现步骤，下面给出一些本发明的具体实施例，适用于LTE-Release12的蜂窝通信系统。需要说明的是，本发明不限于实施例中所描述的应用，而是可适用于其他通信系统，比如LTE-Release12/13之后的LTE系统。相应地，本文提到的技术术语名称也可能随版本的变更而发生改变。此外，在以下描述中，基于图4所示的二维交叉极化线性天线阵列的配置，对本发明的原理及其具体示例进行了详细描述。然而，所属领域技术人员将理解，下述示例中给出的依赖于天线阵列具体配置(如，天线数目、阵列形状、极化方式，等)的示例仅仅是说明性而非限制性的。例如，所属领域技术人员易于根据本发明的教导想到如何将本发明应用于由更多天线构成的天线阵列，采用主极化方式的天线阵列，或圆形天线阵列。
首先，参照图5描述根据本发明的基站执行的配置信道状态信息CSI过程的方法。如图所示，方法起始于步骤S510。在该步骤中，基站针对支持三维多输入输出MIMO的用户设备，设置CSI过程信息。所述CSI过程信息至少包括：三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引。接着，方法前进至步骤S520。在该步骤中，基站向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息。
根据本发明的第一实施例，对于只支持三维MIMO系统的用户设备，配置CSI过程的信息元素的示意图可见图7。其中，csi-RS-ConfigNZPId-Horizonal-r13配置水平方向的CSI-RS-R的索引，csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r13配置垂直方向的CSI-RS-R的索引。优选地，csi-RS-ConfigNZPId-Horizonal-r13所对应的CSI-RS-R是其他二维MIMO系统的用户设备的CSI-RS-R，从而可以减少系统开销。p-C-Horizonal-r13配置数据的功率密度与第一行水平天线阵列所对应CSI-RS的功率密度的比值，p-C-Vertical-r13配置数据的功率密度与第一列垂直天线阵列所对应CSI-RS的功率密度的比值。
需要指出的是，垂直方向的CSI-RS-R的时域子帧可以被配置为与水平方向的CSI-RS-R的时域子帧一致。该方法的技术效果是提高信道估计的性能。
相应地，在二维MIMO系统与三维MIMO系统共存情况下，其参考信号设计的示意图如图8所示。其中，以斜向交叉条纹标记的资源对应于csi-RS-ConfigNZPId-Horizonal-r13配置的CSI-RS-R。以黑色标记的资源对应于csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r13配置的CSI-RS-R。其存在可能会影响二维MIMO系统的用户设备的数据接收与解调。一个简单的解决办法是，对于二维MIMO系统的用户设备，基站将csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r13配置的CSI-RS-R(以斜向交叉条纹标记的资源)配置为零发射功率的CSI-RS-R。这样，二维MIMO系统的用户设备就不会在该资源上收集数据符号。根据本发明的第二实施例，对于既能支持三维MIMO系统也能支持二维MIMO系统的用户设备，其同时被配置2个CSI过程。其中一个用于二维MIMO系统的操作，对应于第一行水平天线阵列，其配置CSI过程的信息元素的示意图可见图3。另一个用于辅助三维MIMO系统的操作，对应于第一列垂直天线阵列，其配置CSI过程的信息元素的示意图可见图9，其类似于图3。其中，csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r11配置垂直方向的CSI-RS-R的索引。p-C-Vertical-r11配置数据的功率密度与第一列垂直天线阵列所对应CSI-RS的功率密度的比值。
需要指出的是，辅助三维MIMO系统的CSI-RS-R的时域子帧可以被配置为与二维MIMO系统的时域子帧一致。该方法的技术效果是提高信道估计的性能。
相应地，在二维MIMO系统与三维MIMO系统共存情况下，其参考信号设计的示意图如图8所示。其中，以斜向交叉条纹标记的资源对应于csi-RS-ConfigNZPId-r11配置的CSI-RS-R。以黑色标记的资源对应于csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r11配置的CSI-RS-R。其存在可能会影响二维MIMO系统的用户设备的数据接收与解调。一个简单的解决办法是，对于二维MIMO系统的用户设备，基站将csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r11配置的CSI-RS-R(以斜向交叉条纹标记的资源)配置为零发射功率的CSI-RS-R。这样，二维MIMO系统的用户设备就不会在该资源上收集数据符号。
根据本发明的第三实施例，对于既能支持三维MIMO系统也能支持二维MIMO系统的用户设备，其同时被配置2个CSI过程。其中一个用于二维MIMO系统的操作，对应于第一行水平天线阵列，其配置CSI过程的信息元素的示意图可见图3。另一个用于辅助三维MIMO系统的操作，对应于第一列垂直天线阵列，其配置CSI过程的信息元素的示意图可见图10，其类似于图3。其中，p-C-Horizonal-r13配置数据的功率密度与第一行水平天线阵列所对应CSI-RS的功率密度的比值，p-C-Vertical-r13配置数据的功率密度与第一列垂直天线阵列所对应CSI-RS的功率密度的比值。
需要指出的是，辅助三维MIMO系统的CSI-RS-R的时域子帧可以被配置为与二维MIMO系统的时域子帧一致。该方法的技术效果是提高信道估计的性能。
相应地，在二维MIMO系统与三维MIMO系统共存情况下，其参考信号设计的示意图如图7所示。其中，以斜向交叉条纹标记的资源对应于csi-RS-ConfigNZPId-r11配置的CSI-RS-R。以黑色标记的资源对应于csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r13配置的CSI-RS-R。其存在可能会影响二维MIMO系统的用户设备的数据接收与解调。一个简单的解决办法是，对于二维MIMO系统的用户设备，基站将csi-RS-ConfigNZPId-Vertical-r13配置的CSI-RS-R(以斜向交叉条纹标记的资源)配置为零发射功率的CSI-RS-R。这样，二维MIMO系统的用户设备就不会在该资源上收集数据符号。
下面，参照图6，描述与上述基站执行的配置信道状态信息CSI过程的方法相对应的、根据本发明的用户设备执行的信道状态信息CSI反馈方法的流程图。如图所示，方法起始于步骤S610。在该步骤中，用户设备从基站接收CSI过程信息。所述CSI过程信息至少包括：三维多输入输出MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引。接着，方法前进至步骤S620。在该步骤中，在基站配置的CSI-RS-R上，用户设备测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI-RS。最后，方法前进至步骤S630。在该步骤中，用户设备根据测量结果，向基站反馈CSI信息。
根据本发明的第一实施例，CSI反馈信息应包括1个三维MIMO的RI，1个水平天线阵列的W1，1个水平天线阵列的W2，1个垂直天线阵列的W1，1个垂直天线阵列的W2，和三维MIMO的CQI和频率子带信息。
根据本发明的第二实施例，CSI反馈信息应包括两部分。一部分是二维MIMO的CSI，与现有技术相同，即包括1个二维MIMO的RI，1个W1，1个W2，和二维MIMO的CQI及频率子带信息。另一部分是辅助三维MIMO的CSI，与现有技术类似，包括1个RI，1个W1，1个W2，和CQI及频率子带信息。优选地，辅助三维MIMO的CSI的RI可以被配置为继承二维MIMO的RI，技术效果是节省反馈开销。优选地，辅助三维MIMO的CSI的频率子带信息可以被配置为继承二维MIMO的频率子带信息，技术效果是节省反馈开销。优选地，二维MIMO的CQI可以不反馈，辅助三维MIMO的CSI中的CQI为三维MIMO的CQI，技术效果是节省反馈开销。优选地，二维MIMO的CQI被三维MIMO的CQI所替代，辅助三维MIMO的CSI中的CQI不反馈，技术效果是节省反馈开销。优选地，用户设备联合选择二维MIMO的CSI的频率子带与辅助三维MIMO的CSI的频率子带，技术效果是节省反馈开销获得更好的三维MIMO的性能。
根据本发明的第三实施例，CSI反馈信息应包括两部分。一部分是二维MIMO的CSI，与现有技术相同，即包括1个二维MIMO的RI，1个W1，1个W2，和二维MIMO的CQI及频率子带信息。另一部分是辅助三维MIMO的CSI，采用新的CSI反馈设计，包括第一列垂直天线阵列的W1和W2，以及在二维MIMO的RI假设下的三维MIMO的CQI及频率子带信息。优选地，三维MIMO的CQI可以与二维MIMO的CQI进行差分编码，以减小反馈开销。
(本发明的硬件实现)
为了以硬件方式实现上述方法，本发明提供了一种基站1100。图11示出了该基站1100的示意结构框图。如图所示，基站1100包括CSI过程信息设置装置1110和CSI过程信息发送装置1120。所述CSI过程信息设置装置1110用于针对支持三维多输入输出MIMO的用户设备设置CSI过程信息。所述CSI过程信息至少包括：三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引。所述CSI过程信息发送装置1120用于向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息。
相应地，本发明还提供了一种用户设备1200。图12示出了该用户设备1200的示意结构框图。如图所示，用户设备1200包括CSI过程信息接收装置1210、参考信号测量装置1220和CSI信息反馈装置1230。所述CSI过程信息接收装置1210用于从基站接收CSI过程信息。所述CSI过程信息至少包括：三维多输入输出MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引。所述参考信号测量装置1220用于在基站配置的CSI-RS-R上测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI-RS。所述CSI信息反馈装置，用于根据测量结果向基站反馈CSI信息。
应当注意的是，在以上的描述中，仅以示例的方式，示出了本发明的技术方案，但并不意味着本发明局限于上述步骤和单元结构。在可能的情形下，可以根据需要对步骤和单元结构进行调整和取舍。因此，某些步骤和单元并非实施本发明的总体发明思想所必需的元素。因此，本发明所必需的技术特征仅受限于能够实现本发明的总体发明思想的最低要求，而不受以上具体实例的限制。
至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。特别地，本领域技术人员可以根据需要对在上述三个实施例中分别给出的特征元素进行重组，以得到更优选的实施例。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (15)

1.一种基站执行的配置信道状态信息CSI过程的方法，包括：
针对支持三维多输入输出MIMO的用户设备，设置CSI过程信息，其中，所述CSI过程信息至少包括：三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；以及
向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息；其中，
针对只支持三维MIMO的用户设备，仅配置一个CSI过程；并且
针对该CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：
水平方向的CSI-RS-R的索引、垂直方向的CSI-RS-R的索引、用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的信道状态信息参考信号CSI-RS的功率密度的比值、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，水平方向的CSI-RS-R的索引与针对支持二维MIMO的用户设备配置的CSI-RS-R的索引相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
针对既能支持三维MIMO也能支持二维MIMO的用户设备，配置用于二维MIMO的与第一行水平天线阵列相对应的第一CSI过程和用于辅助二维MIMO的与第一列垂直天线阵列相对应的第二辅助CSI过程；
针对第一CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：
水平方向的CSI-RS-R的索引、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值；并且
针对第二辅助CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：
垂直方向的CSI-RS-R的索引、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
针对既能支持三维MIMO也能支持二维MIMO的用户设备，配置用于二维MIMO的与第一行水平天线阵列相对应的第一CSI过程和用于辅助二维MIMO的与第一列垂直天线阵列相对应的第二辅助CSI过程；
针对第一CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：
水平方向的CSI-RS-R的索引、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值；并且
针对第二辅助CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：
垂直方向的CSI-RS-R的索引、用于发送数据的功率密度与第一列水平天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，垂直方向的CSI-RS-R所对应的时域子帧与水平方向的CSI-RS-R所对应的时域子帧一致。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，针对支持二维MIMO的用户设备，基站在与垂直方向的CSI-RS-R的索引相对应的CSI-RS-R上的发射功率为零。
7.一种用户设备执行的信道状态信息CSI反馈方法，包括：
从基站接收CSI过程信息，所述CSI过程信息至少包括：三维多输入输出MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；
在基站配置的CSI-RS-R上，测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI-RS；以及
根据测量结果，向基站反馈CSI信息；
其中，所述CSI信息包括以下针对三维MIMO的CSI信息：信道秩索引RI、水平天线阵列的双码字W1、水平天线阵列的双码字W2、垂直天线阵列的双码字W1、垂直天线阵列的双码字W2、以及信道质量索引CQI和频率子带信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述CSI信息包括针对二维MIMO的CSI信息以及辅助三维MIMO的CSI信息，所述针对二维MIMO的CSI信息包括RI、水平天线阵列的双码字W1、水平天线阵列的双码字W2、以及CQI和频率子带信息，所述辅助三维MIMO的CSI信息包括RI、垂直天线阵列的双码字W1、垂直天线阵列的双码字W2、以及CQI和频率子带信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述辅助三维MIMO的CSI信息中的RI和/或频率子带信息继承所述针对二维MIMO的CSI信息中的RI和/或频率子带信息。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，不反馈针对二维MIMO的CSI信息中的CQI，并且用三维MIMO的CQI替换所述辅助三维MIMO的CSI信息中的CQI。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，不反馈所述辅助三维MIMO的CSI信息中的CQI，并且用三维MIMO的CQI替换所述针对二维MIMO的CSI信息中的CQI。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其中，对所述针对二维MIMO的CSI信息中的频率子带信息和所述辅助三维MIMO的CSI信息中的频率子带信息进行联合选择，并进行反馈。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其中，对所述针对二维MIMO的CSI信息中的CQI和所述辅助三维MIMO的CSI信息中的CQI进行差分编码，并进行反馈。
14.一种基站，包括：
信道状态信息CSI过程信息设置装置，用于针对支持三维多输入输出MIMO的用户设备设置CSI过程信息，其中，所述CSI过程信息至少包括：三维MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；以及
CSI过程信息发送装置，用于向所述用户设备发送设置好的CSI过程信息；其中，
针对只支持三维MIMO的用户设备，仅配置一个CSI过程；并且
针对该CSI过程，设置包括以下内容的过程信息：
水平方向的CSI-RS-R的索引、垂直方向的CSI-RS-R的索引、用于发送数据的功率密度与用于发送第一行水平天线阵列所对应的信道状态信息参考信号CSI-RS的功率密度的比值、以及用于发送数据的功率密度与用于发送第一列垂直天线阵列所对应的CSI-RS的功率密度的比值。
15.一种用户设备，包括：
信道状态信息CSI过程信息接收装置，用于从基站接收CSI过程信息，所述CSI过程信息至少包括：三维多输入输出MIMO天线阵列垂直方向的信道状态信息参考信号资源CSI-RS-R的索引；
参考信号测量装置，用于在基站配置的CSI-RS-R上测量基站发送的信道状态信息参考信号CSI-RS；以及
CSI信息反馈装置，用于根据测量结果向基站反馈CSI信息；
其中，所述CSI信息包括以下针对三维MIMO的CSI信息：信道秩索引RI、水平天线阵列的双码字W1、水平天线阵列的双码字W2、垂直天线阵列的双码字W1、垂直天线阵列的双码字W2、以及信道质量索引CQI和频率子带信息。
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