背景技术
长期演进(Long Term Evolution,简称为LTE)Rel-8系统引入了闭环预编码技术提高频谱效率。闭环预编码首先要求在基站和终端都保存同一个预编码矩阵的集合,称为码本。
为了获得信道信息,LTE Rel-8系统中终端接收小区公共导频并进行信道估计。LTE-A Rel-10系统中终端接收CSI-RS并进行信道估计。估计出信道信息后,按一定准则从码本中选出一个预编码矩阵。选取的准则可以是最大化互信息量、最大化输出信干噪比等。终端将选出的预编码矩阵在码本中的索引通过上行信道反馈到基站,该索引记为预编码矩阵索引(Precoding MatrixIndicator,简称为PMI)。基站由收到的索引值就可以确定对该终端应使用的预编码矩阵。终端上报的预编码矩阵可以看作是信道状态信息的量化值。
除了PMI之外终端还会上报秩指示信息(Rank Indication,简称为RI)和信道质量信息(Channel Quality Indication,简称为CQI,)。其中RI对应于空间复用传输的独立数据流数目,即从基站到终端的空间信道最多可以支持的空间数据流数目由RI指示。CQI用于衡量从基站到终端的信道质量,作为调制方式和编码速率选择的依据。LTE以及LTE-A标准中基站向终端传输的一个数据块称为一个码字,在空间复用的情况下,基站最多可以同时向终端传输两个码字,也可以只传输一个码字。一个码字的数据按照一定的规则映射到一个或者多个空间数据流上。如果是两个码字的传输,则两个码字映射的总数据流数目不应超过基站到终端的空间信道所最多能支持的数据流数目,该数目即通过终端上报的RI获得。如果空间信道可以支持多个数据流的传输,即RI>1,则意味着基站到终端的传输为两个码字的传输,终端将会分别计算这两个码字的CQI,并反馈给基站。
LTE以及LTE-A针对不同的数据流数目的传输设计了不同的码本,基站需要根据终端反馈的RI确定数据流数目进而确定预编码矩阵应该从哪个码本中选择,PMI则用于指示终端推荐的预编码矩阵在对应的码本中的索引。因此,终端向基站推荐的预编码矩阵由终端反馈的RI和PMI联合确定。而CQI则对应于基站使用终端推荐的预编码矩阵的条件下的信道质量信息。
在现有蜂窝系统中,基站天线阵列一般呈水平排列,如图1和图2所示。基站发射端波束仅能在水平方向进行调整,而垂直方向是固定的下倾角,因此各种波束赋形/预编码技术等均是基于水平方向信道信息进行的。事实上,由于无线信号在空间中是三维传播的,固定下倾角的方法不能使系统的性能达到最优。垂直方向的波束调整对于降低小区间干扰,提高系统性能有着很重要的意义。随着天线技术的发展,业界已出现能够对每个阵子独立控制的有源天线,如图3和图4所示。采用这种包括垂直维和水平维两维分布的天线阵列,使得波束在垂直方向动态调整的3D-MIMO成为可能。
FDD系统中要实现三维的波束赋形/预编码需要依靠终端上报的信道状态信息,可以沿用LTE Rel-10系统以来一直采用的基于CSI-RS测量基于码本反馈的方式。假设水平维共包含NH根天线,垂直维包含NV根天线,水平维相邻天线的间距为dH,垂直维相邻天线的间距为dV,则二维天线阵列共包含NV·NH根发送天线。假设接收端有NR根接收天线。
然而,实际的两维天线阵列的NV·NH值很大,比如NH为4,NV为10,NV·NH为40,采用以上方式必然带来巨大的CSI-RS开销和巨大的CQI/PMI/RI选择的复杂度。
为了节约CSI-RS开销和CQI/PMI/RI计算复杂度,只测量水平维的一行天线和垂直维一列天线的信道,分别记做NR×NH维信道矩阵HH,NR×NV维信道矩阵HV,设计两组分别包含NH×rH维和NV×rV维码本,其中rH表示水平维Rank数,也即水平维预编码矩阵的列数,rH≤RH,RH=min(NR,NH),其中rV表示垂直维Rank数,也即垂直维于编码矩阵的列数,rV≤RV,RV=min(NR,NV)。分别计算垂直维和水平维采用码本中各预编码矩阵后的吞吐量,对应于最大吞吐量的预编码矩阵所对应的r值确定为RI值(水平RI为rH,垂直RI为rV),对应于最大吞吐量的预编码矩阵所对应的码本索引为PMI值(水平信道状态信息的预编码矩阵(水平预编码矩阵)为WH,水平预编码矩阵在码本中的索引记为PMIH,WH和PMIH一一对应,垂直维信道状态信息的预编码矩阵为WV,垂直维预编码矩阵在码本中的索引记为PMIV,WV和PMIV一一对应),相应的CQI值(水平信道状态信息的CQI(水平CQI)记为CQIH,垂直信道状态信息的CQI(垂直CQI)记为CQIV)。
考虑到实际传输中将同时使用水平维和垂直维天线,垂直维RI或水平维RI并不对应于实际传输的数据流数,而是终端假设发送端仅采用垂直维或水平维天线传输时所推荐使用的数据流数,其值对应于垂直维或水平维预编码矩阵的列数。在实际传输中,同时使用水平维和垂直维天线时所使用的数据流数才是传统意义的RI值,这里将其称为整体RI值。
类似地,垂直维或水平维预编码也是终端假设发送端仅采用垂直维或水平维天线传输时所推荐使用的预编码矩阵。在实际传输中,同时使用水平维和垂直维天线时所使用的预编码矩阵应为NH·NV×rH维的,此预编码矩阵可以根据垂直维预编码矩阵和水平维预编码矩阵处理得到,这里将其称为整体预编码矩阵。
类似地,垂直CQI或水平CQI也并不对应实际传输中的信道质量指示,而是终端假设发送端仅采用垂直维或水平维天线传输且使用所推荐的垂直维预编码矩阵或水平维预编码矩阵时的信道质量。在实际传输中,同时使用水平维和垂直维天线时使用整体预编码矩阵的信道质量信息称为整体CQI。
发明内容
针对相关技术中计算出的整体RI不够准确,导致传输效率受到不良影响的问题,本发明提出一种信道状态信息的反馈方法和装置、及信息传输方法和装置,能够避免直接将垂直信道状态信息中的RI与水平信道状态信息中的RI之积直接确定为整体RI,而是通过多次导频测算得到适当的信道状态信息并上报,有助于提高后续数据传输的效率和质量。
本发明的技术方案是这样实现的:
根据本发明的第一个方面,提供了一种信道状态信息的反馈方法。
该方法包括:接收第一导频信号并进行信道估计,得到第一信道估计值,接收第二导频信号并进行信道估计,得到第二信道估计值;确定第一信道状态信息、第二信道状态信息;反馈第一信道状态信息、第二信道状态信息;接收第三导频信号并进行信道估计,得到第三信道估计值;确定第三信道状态信息;反馈第三信道状态信息。
其中,第一信道状态信息至少包括第一RI值,第二信道状态信息至少包括第二RI值。
另外,第三信道状态信息至少包括CQI值。
此外,发送第三导频信号的端口数小于或者等于第一RI值与第二RI值之积。
此外,第三导频信号可以为用户专属的。
并且,在接收第三导频信号之前,该反馈方法进一步包括:
接收第三导频信号的配置信息,其中,配置信息中包含传输第三导频信号的时频资源信息。
可选地,第三导频信号为周期发送,第三导频信号的配置信息通过RRC信令下发。可选地,第三导频信号为非周期发送,第三导频信号的配置信息通过RRC信令或DCI下发。
根据本发明的另一方面,提供了一种信息传输方法。
该方法包括:
发送第一导频信号和第二导频信号;接收第一信道状态信息、第二信道状态信息;发送第三导频信号;接收第三信道状态信息。
其中,上述第三信道状态信息至少包括CQI值。
此外,第一信道状态信息至少包括第一RI值,第二信道状态信息至少包括第二RI值。
并且,发送第三导频信号的端口数小于或者等于第一RI值与第二RI值之积。
此外,第三导频信号为用户专属的。
另外,在发送第三导频信号之前,该传输方法可以进一步包括:发送第三导频信号的配置信息,其中,配置信息中包含传输第三导频信号的时频资源信息。
可选地,第三导频信号为周期发送,第三导频信号的配置信息通过RRC信令下发。可选地,第三导频信号为非周期发送,第三导频信号的配置信息通过RRC信令或DCI下发。
根据本发明的再一方面,提供了一种信道状态信息的反馈装置。
该反馈装置包括:
信道估计模块,用于接收第一导频信号并进行信道估计,得到第一信道估计值,接收第二导频信号并进行信道估计,得到第二信道估计值;
确定模块,用于确定第一信道状态信息、第二信道状态信息;
发送模块,用于反馈第一信道状态信息、第二信道状态信息;
其中,信道估计模块还用于接收第三导频信号并进行信道估计,得到第三信道估计值;
并且,确定模块还用于根据第三信道估计值,确定第三信道状态信息,发送模块还用于反馈第三信道状态信息。
根据本发明的另一方面,提供了一种信息传输装置。
该传输装置包括:发送模块,用于发送第一导频信号和第二导频信号,以及用于响应于第一信道状态信息和第二信道状态信息,发送第三导频信号;接收模块,用于接收第一信道状态信息、第二信道状态信息、以及第三信道状态信息。
本发明通过多次导频信号的发送和测算,能够获得更加准确的信道状态信息,从而有助于在后续使用合适的传输方式进行数据传输,提高了传输效率和质量。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通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。
根据本发明的第一个实施例,提供了一种信道状态信息反馈方法。
如图5所示,根据本发明的实施例的信道状态信息的反馈方法包括:
步骤S501,接收第一导频信号并进行信道估计,得到第一信道估计值,接收第二导频信号并进行信道估计,得到第二信道估计值;
具体地,终端接收垂直维天线所对应的CSI-RS和水平维天线所对应的CSI-RS,进行信道估计,获得下行信道估计值,分别记做NR×NV维垂直信道矩阵HV(例如,对应于上述第一信道估计值或第二信道估计值),NR×NH维水平信道矩阵HH(例如,对应于上述第二信道估计值或第一信道估计值);
在实际系统中,用户可能预先通过RRC信令接收到两种CSI-RS配置,而用户并不知道这两种CSI-RS配置具体是对应于垂直维天线还是水平维天线,即便如此,不影响用户基于这两种CSI-RS配置下的CSI-RS得到垂直维信道矩阵HV和水平维信道矩阵HH,只不过用户不清楚这两个信道矩阵具体哪一个是垂直维的,哪一个水平维的。
实际上,终端可能预先通过RRC信令接收到多种CSI-RS配置,而用户并不知道这多种CSI-RS配置具体是对应于垂直维天线还是水平维天线,而仅知道分别对应哪几个CSI-RS配置下确定一套信道状态信息,为确定每一套信道状态信息,终端估计相应的信道;
具体地,CSI-RS配置的端口数和待确定的信道矩阵中的发送端口维度可以不一致,比如CSI-RS配置的端口数少于待确定的信道矩阵中的发送端口,则采用空域插值的方法得到相应的信道估计值,当CSI-RS配置的端口数多于待确定的信道矩阵中的发送端口时,可以选用其中的确定的信道矩阵中的发送端口数的导频信号确定信道估计值等;
参照图5,在得到信道估计值之后,进行到步骤S503,确定第一信道状态信息、第二信道状态信息。
其中,第一信道状态信息至少包括第一RI值,第二信道状态信息至少包括第二RI值。
在确定第一和第二信道状态信息时,终端根据垂直和水平维信道估计值分别确定垂直维和水平维的信道状态信息。记水平信道状态信息的RI(水平RI,例如,对应于上述的第一RI)为rH,水平RI是指水平维度的空间信道所能支持的独立传输的数据流数目;水平信道状态信息的预编码矩阵(水平预编码矩阵)为WH,水平预编码矩阵在码本中的索引记为PMIH,WH和PMIH一一对应;水平信道状态信息的CQI(水平CQI)记为CQIH;记垂直信道状态信息的RI(垂直RI,对应于上述第二RI)为rV,垂直RI是指垂直维度的空间信道所能支持的独立传输的数据流数目;垂直信道状态信息的预编码矩阵(垂直预编码矩阵)为WV,垂直预编码矩阵在码本中的索引记为PMIV,WV和PMIV一一对应,垂直信道状态信息的CQI(垂直CQI)记为CQIV;可选地,在第一信道状态信息中,可以进一步包含水平CQI,在第二信道状态信息中,可以进一步包含垂直CQI;
之后,进行到步骤S505,反馈第一信道状态信息、第二信道状态信息。
在反馈第一信道状态信息和第二信道状态信息时,终端可以反馈垂直维RI、垂直维PMI、垂直维CQI、水平维RI、水平维PMI、和水平维CQI。
在一个实施例中,在反馈垂直维和水平维的信道状态信息时,反馈的信息包括垂直维和水平维的预编码矩阵索引PMIV和PMIH,垂直维和水平维RI之积;在另一实施例中,可以仅反馈垂直维和水平维RI之积。在反馈之后,进行到步骤S507,接收第三导频信号并进行信道估计,得到第三信道估计值;
步骤S509,确定第三信道状态信息;
步骤S511,反馈第三信道状态信息。
具体地,在接收第三导频信号之前,终端侧可以先获得第三导频信号的配置信息,该配置信息中包含第三导频信息的时频资源信息;
可选地,第三导频信号在时域上可以是周期发送的,其配置通过RRC信令进行下发的;另外,第三导频信号在时域上也可以不是周期发送的,其配置通过RRC信令或DCI进行下发。
另外,第三导频信号在频域上可以是全带宽的,也可以只占用部分带宽。
第三导频信号可以被理解为是用户专属的,即,UE-specific,发送端基于终端所反馈的第一信道状态信息和第二信道状态信息确定后续将在哪些资源位置上调度哪些终端,并且会确定将要对即将被调度的终端采用何种预编码处理,之后,发送端会在相应的资源位置上采用所确定的预编码处理发送第三导频信号。与常规的用户专属导频信号(UE-specific reference signal,UE-RS)不同的是,本申请采用的第三导频信号并非用于数据的解调,而是用来通过导频测算以确定信道质量,具体而言,是在通过第一导频信号和第二导频信号进行测算之后,进一步完成测算。
具体地,在一个实施例中,因为第三导频信号是用于进一步确定CQI、RI信息,所以,可以将第三导频信号称为CQI-RS信号。
具体地,CQI-RS的预编码是基于所反馈的垂直维和水平维PMI确定的,如 或 ,在实际系统中,根据天线标号顺序的不同采用两个式子中的一种,CQI-RS端口数仅取决于rV·rH值,这时,第三导频信号经过信道估计后所得到的为NR×rV·rH维信道。
并且,第三导频信号的预编码矩阵是由发送端确定的,而发送端可以利用任何方式确定预编码矩阵。例如,发送端可以采用非码本的方式确定预编码矩阵,其端口数可以不等于rV·rH,而对于终端,则可以通过接收下行信令确定端口数,这时,第三导频信号经过信道估计后所得到的为NR×M维信道,其中M表示CQI-RS的端口数;
较优地,第三导频信号的端口数不超过rV·rH值。
具体地,当第三导频信号的端口数为rV·rH时,在确定第三信道状态信息时,终端可以根据第三信道估计值从码本中选择rV·rH×r维预编码矩阵,在码本中的索引为PMI,称为变换PMI,其中,r为整体RI,r≤min(rV·rH,NR),并确定整体CQI,码本由多个rV·rH×r,r=1,L,min(rV·rH,NR)维预编码矩阵集合构成;
另外,当第三导频信号的端口数为M时,在确定第三信道状态信息时,终端可以根据第三信道估计值从码本中选择M×r维预编码矩阵,在码本中的索引为PMI,称为变换PMI,其中,r为整体RI,r≤min(M,NR),并确定整体CQI,码本由多个M×r,r=1,L,min(rV·rH,NR)维预编码矩阵集合构成。
在反馈第三信道状态信息时,反馈的信息可以仅包括CQI(整体CQI),也可以进一步包括整体RI和/或变换PMI。
根据本发明的第二个实施例,提供了一种信息传输方法。
如图6所示,根据本发明的实施例的信息传输方法包括:
步骤S601,发送第一导频信号和第二导频信号;
步骤S603,接收第一信道状态信息、第二信道状态信息;
步骤S605,发送第三导频信号;
步骤S607,接收第三信道状态信息。
具体地,在步骤S601中,发送端(例如,基站)发送的第一和第二导频信号可以是CSI-RS信号,所发送的CSI-RS保证水平维至少有一行且垂直至少有一列每根天线对应一个CSI-RS端口,这些CSI-RS端口可能来自一个CSI-RS配置,也可能来自多个CSI-RS配置。
例如,在实际系统中,以基站作为发送端为例,基站可能预先通过RRC信令下发两种CSI-RS配置,而并不通知这两种CSI-RS配置具体是对应于垂直维天线还是水平维天线,即便如此,不影响用户基于这两种CSI-RS配置下的CSI-RS得到垂直维信道矩阵HV和水平维信道矩阵HH,只不过用户不清楚这两个信道矩阵具体哪一个是垂直维的,哪一个水平维的。
具体地,可能预先通过RRC信令接下发多种CSI-RS配置,而并不通知这多种CSI-RS配置具体是对应于垂直维天线还是水平维天线,而仅通知分别对应哪几个CSI-RS配置下确定一套信道状态信息,为确定每一套信道状态信息,终端估计相应的信道;
CSI-RS配置的端口数和待确定的信道矩阵中的发送端口维度可以不一致,比如CSI-RS配置的端口数少于待确定的信道矩阵中的发送端口,则采用空域插值的方法得到相应的信道估计值,当CSI-RS配置的端口数多于待确定的信道矩阵中的发送端口时,可以选用其中的确定的信道矩阵中的发送端口数的导频信号确定信道估计值等,这种情况下需要通知终端待确定的信道矩阵中的发送端口数;
发送端侧(例如,基站侧)接收的第一信道状态信息至少包括第一RI值、第二信道状态信息至少包括第二RI值或第一RI值与第二RI值之积。另外,第一信道状态信息和第二信道状态信息可以进一步包括垂直维和水平维预编码矩阵索引PMIV和PMIH,可选地,还可以进一步包括垂直CQI和水平CQI。
此外,在发送第三导频信号之前,可以首先发送第三导频信号的配置信息,其中,配置信息中包含传输第三导频信号的时频资源信息。
可选地,第三导频信号为周期发送,第三导频信号的配置信息通过RRC信令下发。可选地,第三导频信号为非周期发送,第三导频信号的配置信息通过RRC信令或DCI下发。
具体地,发送端可以基于终端所反馈的第一信道状态信息和第二信道状态信息确定后续将在哪些资源位置上调度哪些终端,并且会确定将要对即将被调度的终端采用何种预编码处理,之后,发送端会在相应的资源位置上采用所确定的预编码处理发送第三导频信号。
在一个实施例中,因为第三导频信号被用于确定CQI和RI,所以第三导频信号可以被称为CQI-RS,具体地,在发送第三导频信号之前,发送端可以基于垂直维和水平维预编码矩阵索引PMIV和PMIH,垂直维和水平维的RI值rV和rH确定整体预编码矩阵并对CQI-RS进行预编码,并发送预编码后的CQI-RS信号,其中,整体预编码矩阵或者
可选地,在实际应用中,发送端可以根据多种方式来确定预编码矩阵,并对第三导频进行预编码;
在步骤S607中,接收到的第三信道状态信息至少包括CQI值(整体CQI值)。在另一实施例中,发送端接收整体RI和整体CQI值。在另一实施例中,发送端接收预编码矩阵索引(对应于上述的变换PMI),整体RI和整体CQI值。
在接收到反馈的第三信道状态信息之后,可以进行多种后续处理,以便进行实际的数据传输。例如,发送端可以根据整体CQI值确定是否调用该用户,并由整体CQI值确定调制编码方案;另外,发送端也可以根据整体RI确定数据层数。对于其他可能存在的后续处理,本文不再一一列举。
根据本发明的实施例,还提供了一种信道状态信息反馈装置。
如图7所示,根据本发明的实施例的信道状态信息的反馈装置包括:
信道估计模块71,用于接收第一导频信号并进行信道估计,得到第一信道估计值,接收第二导频信号并进行信道估计,得到第二信道估计值;
确定模块72,用于确定第一信道状态信息、第二信道状态信息;
发送模块73,用于反馈第一信道状态信息、第二信道状态信息;
其中,信道估计模块71还用于接收第三导频信号并进行信道估计,得到第三信道估计值;
并且,确定模块72还用于根据第三信道估计值,确定第三信道状态信息,发送模块73还用于反馈第三信道状态信息。
根据本发明的第四个实施例,提供了一种信道状态信息接收装置。
如图8所示,根据本发明的实施例的信息传输装置包括:
发送模块81,用于发送第一导频信号和第二导频信号,以及用于响应于第一信道状态信息和第二信道状态信息,发送第三导频信号;
接收模块82,用于接收第一信道状态信息、第二信道状态信息、以及第三信道状态信息。
综上所述,借助于本发明的上述技术方案,通过更准确的计算出整体RI的数值,并根据RI数值更容易的确定整体CQI,使用合适的传输方式进行传输,提高了传输效率。本发明的方案可以适用于FD-MIMO等多种通信系统中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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。