CN105432026A

CN105432026A - 在无线通信系统中利用基于部分天线阵列的波束成形执行天线重排的方法及其设备

Info

Publication number: CN105432026A
Application number: CN201480043407.0A
Authority: CN
Inventors: 姜智源; 李吉范; 高贤秀; 郑载薰
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: EP3028389A1; EP3028389A4; KR20160039572A; CN105432026B; JP6195667B2; JP2016528779A; EP3028389B1; KR102179822B1; US20160173183A1; US9525476B2; WO2015016487A1

Abstract

公开了一种在无线通信系统中由用户设备利用基站的基于大规模天线阵列的波束成形从所述基站接收信号的方法。该方法包括以下步骤：从所述基站接收与包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口当中的优选天线端口集合对应的天线重排信息；根据所述天线重排信息测量信道状态信息并且将所述信道状态信息报告给所述基站；以及基于所述信道状态信息来利用所述优选天线端口集合从所述基站接收波束成形的信号，其中，所述天线重排信息包括关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的起始索引的信息以及关于分配天线端口索引的方向的信息中的至少一个。

Description

在无线通信系统中利用基于部分天线阵列的波束成形执行天线重排的方法及其设备

技术领域

本发明涉及无线通信系统，更具体地讲，涉及一种在无线通信系统中利用基于部分天线阵列的波束成形执行天线重排(antennashuffling)的方法及其设备。

背景技术

作为本发明适用于的移动通信系统的示例，简要描述第3代合作伙伴计划长期演进(以下称作LTE)通信系统。

图1是示意性地示出作为示例性无线电通信系统的E-UMTS的网络结构的示图。演进通用移动电信系统(E-UMTS)是传统通用移动电信系统(UMTS)的高级版本，目前3GPP中正在进行其基本标准化。E-UMTS通常可被称作LTE系统。对于UMTS和E-UMTS的技术规范的细节，可参照“3rdGenerationPartnershipProject；TechnicalSpecificationGroupRadioAccessNetwork”的版本7和版本8。

参照图1，E-UMTS包括用户设备(UE)、演进节点B(eNodeB或eNB)以及位于演进UMTS地面无线电接入网络(E-UTRAN)的端部并且连接到外部网络的接入网关(AG)。eNB可同时发送多个数据流以用于广播服务、多播服务和/或单播服务。

每个eNB存在一个或更多个小区。小区被配置为使用1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz带宽中的一个来向多个UE提供下行链路或上行链路传输服务。不同的小区可被配置为提供不同的带宽。eNB控制向多个UE的数据发送以及从多个UE的数据接收。关于下行链路(DL)数据，eNB发送DL调度信息以通过向UE发送DL调度信息来通知对应UE要发送数据的时域/频域、编码、数据大小和混合自动重传请求(HARQ)相关信息。另外，关于上行链路(UL)数据，eNB向对应UE发送UL调度信息以告知UE可用时域/频域、编码、数据大小和HARQ相关信息。可使用在eNB之间发送用户业务或控制业务的接口。核心网络(CN)可包括AG以及用于UE的用户注册的网络节点。AG基于跟踪区域(TA)来管理UE的移动性，各个TA包括多个小区。

尽管无线电通信技术已发展至基于宽带码分多址(WCDMA)的LTE，但用户和供应商的需求和期望仍在继续增加。另外，由于仍在继续开发其它无线电接入技术，需要新的技术进步以确保未来的竞争力。例如，需要降低每比特成本、增加服务可用性、灵活使用频带、简化结构、开放接口、UE的合适的功耗等。

发明内容

技术问题

为解决所述问题而设计出的本发明的目的在于提供一种在无线通信系统中利用基于部分天线阵列的波束成形执行天线重排的方法及其设备。

技术方案

根据本发明的一方面，一种在无线通信系统中由用户设备利用基站的基于大规模天线阵列的波束成形从基站接收信号的方法包括以下步骤：从所述基站接收与包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口当中的优选天线端口集合对应的天线重排信息；根据所述天线重排信息测量信道状态信息并且将所述信道状态信息报告给所述基站；以及基于所述信道状态信息利用所述优选天线端口集合从所述基站接收波束成形的信号，其中，所述天线重排信息包括关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的起始索引的信息以及关于分配天线端口索引的方向的信息中的至少一个。

关于分配天线端口索引的方向的所述信息可以是指示与所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量对应的天线端口索引是在相对于所述天线端口的所述起始索引的向前方向还是向后方向上分配的信息。

所述天线重排信息还可包括指示对包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口重新排序的规则的信息。

所述方法还可包括将关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量的信息发送给所述基站，或者从所述基站接收关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量的信息。

所述方法还可包括通过所述优选天线端口集合从所述基站接收参考信号，其中，所述信道状态信息可基于所述参考信号来测量。

根据本发明的另一方面，一种在无线通信系统中由基站利用基站的基于大规模天线阵列的波束成形向用户设备发送信号的方法包括以下步骤：向所述用户设备发送与包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口当中的优选天线端口集合对应的天线重排信息；根据所述天线重排信息从所述用户设备接收信道状态信息；以及基于所述信道状态信息利用所述优选天线端口集合向所述用户设备发送波束成形的信号，其中，所述天线重排信息包括关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的起始索引的信息以及关于分配天线端口索引的方向的信息中的至少一个。

有益效果

根据本发明的实施方式，在无线通信系统中UE可利用基于部分天线阵列的波束成形来更有效地接收信号。

本领域技术人员将理解，可通过本发明实现的效果不限于上文具体描述的那些效果，将从以下详细描述更清楚地理解本发明的其它优点。

附图说明

图1是示意性地示出作为示例性无线电通信系统的E-UMTS的网络结构的示图。

图2是示出基于3GPP无线电接入网络规范的UE与E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制平面和用户平面的结构的示图。

图3是示出3GPP系统中所使用的物理信道以及使用所述物理信道的一般信号传输方法的示图。

图4是示出LTE系统中所使用的无线电帧的结构的示图。

图5是示出LTE系统中所使用的DL无线电帧的结构的示图。

图6是示出LTE系统中的UL子帧的结构的示图。

图7是示出一般MIMO通信系统的配置的示图。

图8和图9是示出通过四个天线支持DL传输的LTE系统中的DLRS配置的示图。

图10示出当前3GPP标准规范中所定义的示例性DLDM-RS分配。

图11示出当前3GPP标准中所定义的DLCSI-RS配置中的CSI-RS配置#0。

图12是示出天线倾斜方案的示图。

图13是将传统天线系统与主动天线系统(AAS)进行比较的示图。

图14示出基于AAS的示例性UE特定波束成形。

图15示出基于AAS的3D波束传输场景。

图16示出所有天线端口当中的有效天线端口集合的示例性选择。

图17示出所有天线端口当中的有效天线端口集合的另一示例性选择。

图18是根据本发明的实施方式的通信设备的框图。

具体实施方式

以下，将从本发明的实施方式容易地理解本发明的结构、操作和其它特征，其示例示出于附图中。下面将描述的实施方式是本发明的技术特征应用于3GPP系统的示例。

尽管将基于LTE系统和高级LTE(LTE-A)系统描述本发明的实施方式，但LTE系统和LTE-A系统仅是示例性的，本发明的实施方式可应用于与上述定义对应的任何通信系统。另外，尽管将基于频分双工(FDD)来描述本发明的实施方式，但FDD模式仅是示例性的，本发明的实施方式可通过一些修改容易地应用于半FDD(H-FDD)或时分双工(TDD)。

在本公开中，基站(eNB)可用作包括远程无线电头端(RRH)、eNB、发送点(TP)、接收点(RP)、中继器等的广泛意义。

图2是示出基于3GPP无线电接入网络规范的UE与E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制平面和用户平面的结构的示图。控制平面是指用于传输UE和网络管理呼叫所使用的控制消息的路径。用户平面是指发送应用层中所生成的数据(例如，语音数据或互联网分组数据)的路径。

第一层的物理层利用物理信道向上层提供信息传递服务。物理层经由传输信道连接到上层的介质访问控制(MAC)层。在MAC层与物理层之间经由传输信道来传输数据。还在发送机的物理层与接收机的物理层之间经由物理信道来传输数据。物理信道使用时间和频率作为无线电资源。具体地讲，物理信道在DL中利用正交频分多址(OFDMA)方案来调制，在UL中利用单载波频分多址(SC-FDMA)方案来调制。

第二层的MAC层经由逻辑信道向上层的无线电链路控制(RLC)层提供服务。第二层的RLC层支持可靠的数据传输。RLC层的功能可通过MAC层内的功能块来实现。为了在具有相对窄的带宽的无线电接口中有效地传输诸如IPv4或IPv6分组的互联网协议(IP)分组，第二层的分组数据会聚协议(PDCP)层执行头压缩功能以减少不必要的控制信息。

仅在控制平面中定义位于第三层的最下部的无线电资源控制(RRC)层。RRC层控制与无线电承载的配置、重新配置和释放有关的逻辑信道、传输信道和物理信道。无线电承载是指为在UE与网络之间发送数据而通过第二层提供的服务。为此，UE的RRC层和网络的RRC层交换RRC消息。如果在无线电网络的RRC层与UE的RRC层之间建立了RRC连接，则UE处于RRC连接模式。否则，UE处于RRC空闲模式。位于RRC层的上层的非接入层面(NAS)层执行诸如会话管理和移动性管理的功能。

用于从网络至UE的数据传输的DL传输信道包括发送系统信息的广播信道(BCH)、发送寻呼消息的寻呼信道(PCH)以及发送用户业务或控制消息的DL共享信道(SCH)。DL多播或广播服务的业务或控制消息可通过DLSCH来发送，或者可通过附加的DL多播信道(MCH)来发送。此外，用于从UE至网络的数据传输的UL传输信道包括发送初始控制消息的随机接入信道(RACH)以及发送用户业务或控制消息的ULSCH。位于传输信道的上层并被映射到传输信道的逻辑信道包括广播控制信道(BCCH)、寻呼控制信道(PCCH)、公共控制信道(CCCH)、多播控制信道(MCCH)和多播业务信道(MTCH)。

图3是示出3GPP系统中所使用的物理信道以及使用该物理信道的一般信号传输方法的示图。

当电源被打开或者UE进入新小区时，UE执行诸如获取与eNB的同步的初始小区搜索过程(S301)。为此，UE可通过从eNB接收主同步信道(P-SCH)和辅同步信道(S-SCH)来调节与eNB的同步，并获取诸如小区标识(ID)的信息。此后，UE可通过从eNB接收物理广播信道来获取小区内的广播信息。在初始小区搜索过程中，UE可通过接收下行链路参考信号(DLRS)来监测DL信道状态。

在完成初始小区搜索过程时，UE可通过接收物理下行链路控制信道(PDCCH)并且基于PDCCH上所承载的信息接收物理下行链路共享信道(PDSCH)来获取更详细的系统信息(S302)。

此外，如果UE初始接入eNB或者如果不存在用于向eNB的信号传输的无线电资源，则UE可与eNB执行随机接入过程(S303至S306)。为此，UE可通过物理随机接入信道(PRACH)发送特定序列作为前导码(S303和S305)，并且通过PDCCH以及与PDCCH关联的PDSCH来接收对该前导码的响应消息(S304和S306)。在基于竞争的随机接入过程的情况下，UE可另外执行竞争解决过程。

在执行上述过程之后，UE可作为一般UL/DL信号传输过程，接收PDCCH/PDSCH(S307)并且发送物理上行链路共享信道(PUSCH)/物理上行链路控制信道(PUCCH)(S308)。特别是，UE通过PDCCH接收下行链路控制信息(DCI)。该DCI包括诸如UE的资源分配信息的控制信息并且根据其使用目的而具有不同的格式。

此外，UE在UL上发送给eNB或者在DL上从eNB接收的控制信息包括DL/UL确认/否定确认(ACK/NACK)信号、信道质量指示符(CQI)、预编码矩阵索引(PMI)、秩指示符(RI)等。在3GPPLTE系统中，UE可通过PUSCH和/或PUCCH发送诸如CQI/PMI/RI的控制信息。

图4是示出LTE系统中所使用的无线电帧的结构的示图。

参照图4，无线电帧具有10ms(327200×T_s)的长度，并且包括10个相等大小的子帧。各个子帧具有1ms的长度，并且包括两个时隙。各个时隙具有0.5ms(15360T_s)的长度。在这种情况下，T_s表示采样时间，由T_s＝1/(15kHz×2048)＝3.2552×l0^-8(约33ns)表示。各个时隙在时域中包括多个OFDM符号，在频域中包括多个资源块(RB)。在LTE系统中，一个RB包括12个子载波×7(或6)个OFDM符号。作为用于数据传输的单位时间，传输时间间隔(TTI)可以按照一个或更多个子帧为单位来确定。无线电帧的上述结构完全是示例性的，可对包括在无线电帧中的子帧的数量、包括在子帧中的时隙的数量或者包括在时隙中的OFDM符号的数量进行各种修改。

图5是示出DL无线电帧中的一个子帧的控制区域中所包含的控制信道的示图。

参照图5，一个子帧包括14个OFDM符号。根据子帧配置，这14个OFDM符号中的第一至第三个可用作控制区域，剩余11至13个OFDM符号可用作数据区域。在图5中，Rl至R4分别表示天线0至3的参考信号(RS)或导频信号。RS被固定为子帧内的预定图案，而不管控制区域和数据区域。控制信道被分配给控制区域中的未用于RS的资源。业务信道被分配给数据区域中的未用于RS的资源。分配给控制区域的控制信道包括物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理混合ARQ指示符信道(PHICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)等。

PCFICH(物理控制格式指示符信道)向UE通知每一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号的数量。PCFICH位于第一个OFDM符号中，并且优先于PHICH和PDCCH来配置。PCFICH由4个资源元素组(REG)组成，各个REG基于小区ID分布于控制区域上。一个REG包括4个资源元素(RE)。RE指示最小物理资源，被定义为一个子载波×一个OFDM符号。PCFICH值根据带宽指示值1至3或值2至4，并利用正交相移键控(QPSK)来调制。

PHICH(物理混合ARQ指示符信道)用于承载针对UL传输的HARQACK/NACK信号。即，PHICH指示用来发送针对ULHARQ的DLACK/NACK信息的信道。PHICH包括一个REG，并以小区特定方式加扰。ACK/NACK信号由1比特来指示，并利用二相相移键控(BPSK)来调制。调制的ACK/NACK信号利用扩频因子(SF)2或4来扩频。映射到相同资源的多个PHICH构成PHICH组。根据扩频码的数量来确定复用到PHICH组的PHICH的数量。PHICH(组)被重复三次，以在频域和/或时域中获得分集增益。

PDCCH被分配给子帧的前n个OFDM符号。在这种情况下，n是等于或大于1的整数，由PCFICH指示。PDCCH由一个或更多个控制信道元素(CCE)组成。PDCCH向各个UE或UE组告知与传输信道(即，寻呼信道(PCH)和下行链路共享信道(DL-SCH))的资源分配、UL调度许可、HARQ信息等关联的信息。PCH和DL-SCH通过PDSCH发送。因此，除了特定控制信息或服务数据以外，eNB和UE通过PDSCH来发送和接收数据。

在PDCCH上发送指示PDSCH数据要被发送给哪一UE或哪些UE的信息以及指示UE应该如何接收并解码PDSCH数据的信息。例如，假设特定PDCCH的循环冗余校验(CRC)通过无线电网络临时标识(RNTI)“A”进行掩码处理，并且在特定子帧中发送关于利用无线电资源“B”(例如，频率位置)并且利用DCI格式“C”(即，传输格式信息)(例如，传输块大小、调制方案、编码信息等)发送的数据的信息，位于小区中的UE在搜索空间中利用其RNTI信息监测PDCCH(即，对PDCCH进行盲解码)。如果存在具有RNTI“A”的一个或更多个UE，则UE接收PDCCH并且基于所接收到的PDCCH信息接收由“B”和“C”指示的PDSCH。

图6是示出LTE系统中的UL子帧的结构的示图。

参照图6，上行链路子帧被分成分配有PUCCH以发送控制信息的区域以及分配有PUSCH以发送用户数据的区域。在频域中，PUSCH被分配给子帧的中间，而PUCCH被分配给数据区域的两端。在PUCCH上发送的控制信息包括ACK/NACK、表示下行链路信道状态的信道质量指示符(CQI)、用于多输入多输出(MIMO)的RI、指示分配UL资源的请求的调度请求(SR)等。UE的PUCCH在子帧的各个时隙中使用占据不同频率的一个RB。即，分配给PUCCH的两个RB在时隙边界上跳频。具体地讲，在图6中，m＝0、m＝l、m＝2和m＝3的PUCCH被分配给子帧。

以下，将描述MIMO系统。MIMO是指使用多个发送天线和多个接收天线以改进数据发送/接收效率的方法。即，在无线通信系统的发送机或接收机处使用多个天线，以使得容量可增加并且性能可改进。在本公开中，MIMO还可称作多天线。

MIMO技术不依赖于单个天线路径以便接收整个消息。相反，MIMO技术通过将经由多个天线接收的数据片段组合来完成数据。MIMO技术的使用可增加特定大小的小区区域内的数据传输速率或者以特定数据传输速率延伸系统覆盖范围。MIMO技术可广泛用在移动通信终端和中继节点中。MIMO技术可克服移动通信中的传统单天线技术所遇到的有限传输容量。

图7示出典型的MIMO通信系统的配置。发送机具有N_T个发送(Tx)天线，接收机具有N_R个接收(Rx)天线。与仅在发送机和接收机中的一个处使用多个天线相比，在发送机和接收机二者处使用多个天线增加了理论信道传输容量。信道传输容量与天线的数量成比例地增加。因此，增加了传输速率和频率效率。假定利用单个天线可实现的最大传输速率为R_o，则在多个天线的情况下，理论上传输速率可增加至R_o与传输速率增长率R_i的乘积，如式1所示。R_i是N_T和N_R中的较小者。

[式1]

R_i＝min(N_T，N_R)

例如，具有四个Tx天线和四个Rx天线的MIMO通信系统理论上可实现单天线系统的传输速率四倍的传输速率。自从在20世纪90年代中期证实了MIMO无线通信系统的理论容量增加，已积极开发了许多技术以在实际实现中增加数据传输速率。这些技术中的一些已经被反映在包括用于第3代(3G)移动通信、下一代无线局域网等的标准的各种无线通信标准中。

迄今为止与MIMO技术有关的积极研究集中于多个不同的方面，包括对与各种信道环境下以及多址环境下的MIMO通信容量计算有关的信息理论的研究、对MIMO系统的无线信道测量和模型推导的研究以及对用于改进传输可靠性和传输速率的空间-时间信号处理技术的研究。

将通过数学建模详细描述MIMO系统中的通信。如图7所示，假设存在N_T个Tx天线和N_R个Rx天线。关于传输信号，可通过N_T个Tx天线发送最多N_T条信息，表示为下面的向量。

[式2]

s = {[s_{1}, s_{2}, ..., s_{N_{T}}]}^{T}

各条传输信息可具有不同的传输功率。如果各个传输功率由表示，则传输功率受控的传输信息可被给出为

[式3]

\hat{s} = {[{\hat{s}}_{1}, {\hat{s}}_{2}, ..., {\hat{s}}_{N_{T}}]}^{T} = {[P_{1} s_{1}, P_{2} s_{2}, ..., P_{N_{T}} s_{N_{T}}]}^{T}

传输功率受控的传输信息向量可利用传输功率的对角矩阵P表示如下。

[式4]

此外，实际要发送的N_T个传输信号可通过将传输功率受控的信息向量乘以权重矩阵W来配置。权重矩阵W用于根据传输信道状态等将传输信息适当地分配到各个天线。传输信号被表示为可通过式5确定的向量X。这里，W_ij表示第iTx天线与第j条信息的权重。W被称作权重矩阵或预编码矩阵。

[式5]

通常，信道矩阵的秩的物理含义是给定信道上可发送的不同信息的最大数量。因此，信道矩阵的秩被定义为信道矩阵中的独立行的数量和独立列的数量中的较小者。因此，信道矩阵的秩不大于信道矩阵的行或列的数量。信道矩阵H的秩(rank(H))如下限制。

[式6]

rank(H)≤(N_T，N_R)

MIMO中发送的不同信息被称作传输流或流。流也可被称为层。因此得出结论，传输流的数量不大于信道的秩(即，不同的可发送信息的最大数量)。因此，信道矩阵H通过下式确定：

[式7]

#ofstreams≤rank(H)≤min(N_T，N_R)

“#ofstreams”表示流的数量。应该注意的是，一个流可通过一个或更多个天线来发送。

一个或更多个流可按照许多方式被映射至多个天线。该方法可根据MIMO方案描述如下。如果通过多个天线发送一个流，则这可被视为空间分集。当通过多个天线发送多个流时，这可以是空间复用。可以想到空间分集和空间复用的混合方案。

预期下一代移动通信标准LTE-A将支持协调多点(CoMP)传输以便与传统LTE标准相比增加数据传输速率。CoMP是指通过两个或更多个eNB或小区之间的协作来向UE传输数据，以便增加位于阴影区域中的UE与eNB(小区或扇区)之间的通信性能。

CoMP传输方案可分为特征在于数据共享的CoMP-联合处理(CoMP-JP)(称为协作MIMO)以及CoMP协调调度/波束成形(CoMP-CS/CB)。

在DLCoMP-JP中，UE可即时地从执行CoMP传输的eNB同时接收数据，并且可将所接收到的信号组合，从而增加接收性能(联合发送(JT))。另外，参与CoMP传输的eNB之一可在特定时间点向UE发送数据(动态点选择(DPS))。

相比之下，在下行链路CoMP-CS/CB中，UE可通过波束成形即时地从一个eNB(即，服务eNB)接收数据。

在ULCoMP-JP中，eNB可同时从UE接收PUSCH信号(联合接收(JR))。相比之下，在ULCoMP-CS/CB中，仅一个eNB从UE接收PUSCH。这里，协作小区(或eNB)可针对是否使用CoMP-CS/CB做出决策。

以下，将给出信道状态信息(CSI)报告的描述。在目前的LTE标准中，MIMO传输方案被分为在没有CSI的情况下操作的开环MIMO以及基于CSI操作的闭环MIMO。特别是，根据闭环MIMO系统，eNB和UE中的每一个能够基于CSI执行波束成形以便获得MIMO天线的复用增益。为了从UE获取CSI，eNB向UE发送RS并且命令UE通过PUCCH或PUSCH反馈基于RS测量的CSI。

CSI被分成三种类型的信息：RI、PMI和CQI。首先，RI是如上所述关于信道秩的信息，并指示可经由相同的时间-频率资源接收的流的数量。由于RI由信道的长期衰落决定，所以它通常可按照比PMI或CQI长的循环来反馈。

其次，PMI是反映信道的空间特性的值，并基于信号与干扰加噪声比(SINR)的度量来指示UE优选的eNB的预编码矩阵索引。最后，CQI是指示信道的强度的信息，并指示当eNB使用PMI时可获得的接收SINR。

诸如LTE-A系统的高级系统考虑通过多用户MIMO(MU-MIMO)的附加多用户分集。由于MU-MIMO中在天线域中复用的UE之间的干扰，CSI的精度可显著影响与其它复用的UE以及报告CSI的UE的干扰。因此，在MU-MIMO中应该报告比单用户MIMO(SU-MIMO)中更精确的CSI。

在此背景下，LTE-A标准确定将最终PMI单独地设计为长期和/或宽带PMIWl和短期和/或子带PMIW2。

例如，如式8所示的信道的长期协方差矩阵可用于利用W1和W2配置一个最终PMI的分层码本变换。

[式8]

W＝norm(W1W2)

在式8中，W2是短期PMI，它是反映短期信道信息的码本的码字，W是最终码本的码字，norm(A)是通过将矩阵A的各列归一化为1而获得的矩阵。

传统上，码字W1和W2如式9给出。

[式9]

W 1 (i) = [\begin{matrix} X_{i} & 0 \\ 0 & X_{i} \end{matrix}],

其中X_i是Nt/2×M矩阵。

(如果秩＝r)，其中1≤k，l，m≤M并且k、l、m为整数。

在式9中，码字被设计为反映在交叉极化天线密集地布置(例如，相邻天线之间的距离等于或小于信号波长的一半)的情况下所建立的信道之间的相关特性。交叉极化天线可被分为水平天线组和垂直天线组，两个天线组协同定位(co-located)，各自具有均匀线性阵列(ULA)天线的特性。

因此，各个组中的天线之间的相关具有相同的线性相位增量特性，而天线组之间的相关具有相位旋转的特性。由于码本是信道的量化值，所以有必要设计反映信道特性的码本。为了方便描述，按照上述方式设计的秩1码字可如式10给出。

[式10]

W 1 (i) * W 2 (j) = [\begin{matrix} X_{i} (k) \\ α_{j} X_{i} (k) \end{matrix}]

在式10中，码字被表示为N_T×1向量(其中N_T是Tx天线的数量)，并且码字由分别表示水平天线组和垂直天线组的相关特性的上向量X_i(k)和下向量α_jX_i(k)组成。X_i(k)被表示为反映各个天线组中的天线之间的相关特性的具有线性相位增量特性的向量。例如，离散傅里叶变换(DFT)矩阵可用于X_i(k)。

诸如LTE-A系统的高级系统考虑通过使用MU-MIMO来实现附加多用户分集。由于MU-MIMO中在天线域中复用的UE之间的干扰信道的存在，CSI的精度可显著影响与其它复用的UE以及报告CSI的UE的干扰。因此，在MU-MIMO中应该报告比SU-MIMO中更精确的CSI。

在CoMPJT中，由于多个eNB通过协作向特定UE发送相同的数据，所以eNB可在理论上被视为形成具有地理上分布的天线的MIMO系统。即，即使在JT中实现MU-MIMO时，如单小区MU-MIMO操作中一样，也需要高度精确的CSI以避免CoMP调度的UE之间的干扰。这同样适用于CoMPCB。即，为了避免由邻居小区导致的与服务小区的干扰，需要精确的CSI。通常，UE需要报告附加CSI反馈以便增加CSI反馈的精度。在PUCCH或PUSCH上将CSI反馈发送给eNB。

以下，将描述DL数据信道的传输模式。当前的3GPPLTE标准规范3GPPTS36.213定义了如表1所示的DL数据信道传输模式。由高层信令(即，RRC信令)将DL数据信道传输模式指示给UE。

[表1]

参照表1，当前3GPPLTE标准规范定义了传输模式以及与传输模式对应的DCI格式。针对与传输模式无关的应用(即，针对回退模式)另外定义了DCI格式1A。作为与传输模式有关的操作的示例，如果在表1中作为对PDCCH进行盲解码的结果检测到DCI格式1B，则在利用单层通过闭环复用发送PDSCH的假设下对PDSCH进行解码。

在表1中，传输模式10表示上述CoMP传输方案的DL数据信道传输模式。例如，如果作为UE对PDCCH进行盲解码的结果检测到DCI格式2D，则在通过多天线传输方案经由天线端口7至天线端口14(即，基于解调RS(DM-RS))发送PDSCH的假设下对PDSCH进行解码。另选地，UE在通过单天线传输方案基于DM-RS天线端口7或DM-RS天线端口8发送PDSCH的假设下对PDSCH进行解码。

另一方面，如果作为对PDCCH盲解码的结果检测到DCI格式1A，则传输模式根据所关联的子帧是否为MBSFN子帧而不同。例如，所关联的子帧是非MBSFN子帧，UE在基于天线端口0的CRS通过单天线传输方案或者通过基于CRS的发送分集方案发送PDSCH的假设下对PDSCH进行解码。如果所关联的子帧是MBSFN子帧，则UE在基于天线端口7的DM-RS通过单天线传输方案发送PDSCH的假设下对PDSCH进行解码。

现在将给出RS的详细描述。

通常，发送机将发送机和接收机二者已知的RS连同数据一起发送给接收机，以使得接收机可在RS中执行信道测量。RS用于通过指示调制方案来执行解调以及用于信道测量。RS被分类为用于特定UE的专用RS(DRS)以及用于小区内的所有UE的公共RS(或者小区特定RS(CRS))。CRS包括UE测量要报告给eNB的CQI/PMI/RI所使用的RS。该RS被称作信道状态信息RS(CSI-RS)。

图8和图9示出了通过四个天线支持DL传输的LTE系统中的RS配置。具体地讲，图8示出了在正常CP的情况下的RS配置，图9示出了在扩展CP的情况下的RS配置。

参照图8和图9，栅格中所指示的标号0至3表示用于信道测量和数据调制的通过天线端口0至天线端口3发送的小区特定RS(CRS)。可在整个控制信息区域以及数据信息区域上将CRS发送给UE。

栅格中所指示的标号D表示UE特定RS(即，DM-RS)。DM-RS在支持单天线端口传输的数据区域中(即，在PDSCH上)发送。是否存在UE特定RS(DM-RS)通过高层信令来指示给UE。在图8和图9中，通过天线端口5发送DM-RS。3GPPTS36.211定义了用于总共八个天线端口(天线端口7至天线端口14)的DM-RS。

图10示出了在当前3GPP标准规范中定义的示例性DLDM-RS分配。

参照图10，使用DM-RS组1中的各个天线端口的序列映射天线端口7、8、11和13的DM-RS，而使用DM-RS组2中的各个天线端口的序列映射天线端口9、10、12和14的DM-RS。

与CRS相比，针对PDSCH的信道测量提出了CSI-RS，并且最多达32个不同的资源配置可用于CSI-RS以降低多小区环境中的小区间干扰(ICI)。

如果可能，根据天线端口的数量使用不同的CSI-RS(资源)配置并且相邻小区根据不同的(资源)配置发送CSI-RS。与CRS不同，CSI-RS支持最多达8个天线端口，并且在3GPP标准中从天线端口15到天线端口22的总共8个天线端口被分配给CSI-RS。表2和表3列出了在3GPP标准中定义的CSI-RS配置。具体地讲，表2列出了正常CP的情况下的CSI-RS配置，表2列出了扩展CP的情况下的CSI-RS配置。

[表2]

[表3]

在表2和表3中，(k’,l’)表示RE索引，其中k'是子载波索引，l'是OFDM符号索引。图11示出了当前3GPP标准中定义的DLCSI-RS配置的CSI-RS配置#0。

另外，CSI-RS子帧配置可由子帧中的周期性T_CSI-RS以及子帧偏移Δ_CSI-RS定义。表4列出了3GPP标准中定义的CSI-RS子帧配置。

[表4]

此外，通过RRC层信令配置关于零功率(ZP)CSI-RS的信息。具体地讲，ZPCSI-RS资源配置包括zeroTxPowerSubfirameConfig和16位位图zeroTxPowerResourceConfigList。zeroTxPowerSubfirameConfig通过表4中所示的I_CSI-RS指示ZPCSI-RS的CS-RS传输周期性和子帧偏移。zeroTxPowerResourceConfigList指示ZPCSI-RS配置。该位图的元素指示表2或表3中的四个CSI-RS天线端口的列中所包括的各个配置。ZPCSI-RS以外的正常CSI-RS被称作非零功率(NZP)CSI-RS。

当应用上述CoMP方案时，可通过RRC层信号将多个CSI-RS配置通知给UE。CSI-RS配置如表5中所列出的来定义。参照表5，可以理解，关于能够假设准协同定位(QCL)的CRS的信息被包括在各个CSI-RS配置中。

[表5]

CSI-RS-ConfigNZP信息元素

现在将描述天线端口之间的QCL。

如果一个天线端口与另一个天线端口准协同定位，这意味着UE可以假设从一个天线端口(或对应于该天线端口的无线电信道)接收的信号的大规模性能完全地或部分地与从另一天线端口(或对应于天线端口的无线电信道)接收的信号的那些性能相同。大规模性能可包括与频率偏移关联的多普勒扩展和多普勒偏移、与定时偏移关联的平均延迟和延迟扩展、以及平均增益。

根据QCL的定义，UE不会将彼此不准协同定位的天线端口假设为具有相同的大规模性能。因此，UE应该独立地执行跟踪过程以便获得各个天线端口的频率偏移和定时偏移。

此外，UE可以执行有关准协同定位的天线端口的以下操作。

1)UE可将与特定天线端口对应的无线电信道的功率-延迟分布、延迟扩展、多普勒频谱和多普勒扩展的估计结果相同地应用于与另一个天线端口对应的无线电信道的信道估计中所使用的维纳滤波器参数。

2)UE可获取特定天线端口的时间同步和频率同步并且将相同的同步应用于另一天线端口。

3)最后，UE可计算准协同定位的天线端口的参考信号接收功率(RSRP)测量的平均值作为平均增益。

例如，假设在通过PDCCH(或增强PDCCH(E-PDCCH))接收到基于DM-RS的DL数据信道的调度信息(例如，DCI格式2C)时，UE使用该调度信息所指示的DM-RS序列来对PDSCH执行信道估计，然后对数据进行解调。

在这种情况下，如果用于DL数据信道解调的DM-RS天线端口与服务小区的CRS天线端口准协同定位，则UE可将从其CRS天线端口估计的无线电信道的大规模性能应用于通过DM-RS天线端口的信道估计，从而改进基于DM-RS的DL数据信道的接收性能。

类似地，如果用于DL数据信道解调的DM-RS天线端口与服务小区的CSI-RS天线端口准协同定位，则UE可将从服务小区的CSI-RS天线端口估计的无线电信道的大规模性能应用于通过DM-RS天线端口的信道估计，从而改进基于DM-RS的DL数据信道的接收性能。

此外，在LTE中，规定了当以模式10(CoMP传输模式)发送DL信号时，eNB为UE配置QCL类型A和QCL类型B中的一个。

QCL类型A基于以下前提：CRS天线端口、DM-RS天线端口和CSI-RS天线端口关于除了平均增益以外的大规模性能是准协同定位的。这意味着在相同的点发送物理信道和信号。另一方面，QCL类型B被定义为使得通过高层消息为各个UE配置最多达四个QCL模式，以使得能够进行CoMP传输(例如，DPS或JT)，并且使用哪一QCL模式来接收DL信号通过DCI来动态地配置。

现在将更详细地描述在QCL类型B的情况下的DPS传输。

假设具有N₁个天线端口的节点#1发送CSI-RS资源#1，并且具有N₂个天线端口的节点#2发送CSI-RS资源#2。在这种情况下，CSI-RS资源#1被包括在QCL模式参数集#1中，并且CSI-RS资源#2被包括在QCL模式参数集#2中。此外，eNB通过高层信号为位于节点#1和节点#2的公共覆盖范围内的UE配置QCL模式参数集#1和CSI-RS资源#2。

然后，eNB可通过利用DCI在通过节点#1将数据(即，PDSCH)发送给UE期间为UE配置QCL模式参数集#1，在通过节点#2将数据发送给UE期间为UE配置QCL模式参数集#2来执行DPS。如果通过DCI为UE配置了QCL模式参数集#1，则UE可假设CSI-RS资源#1是与DM-RS准协同定位的，并且如果为UE配置了QCL模式参数集#2，则UE可假设CSI-RS资源#2是与DM-RS准协同定位的。

将在下面描述有源天线系统(AAS)和三维波束成形。

在传统的蜂窝系统中，eNB通过机械倾斜或电倾斜(将在下面更详细地描述)来减小ICI并且增加小区内的UE的吞吐量(例如，SINR)。

图12是示出天线倾斜方案的示图。具体地讲，图12(a)示出了未应用天线倾斜的天线结构，图12(b)示出了应用机械倾斜的天线结构，图12(c)示出了应用机械倾斜和电倾斜两者的天线结构。

在与图12(a)比较时，图12(b)的机械倾斜导致波束方向被固定在初始天线安装处。由于小区固定的倾斜，图12(c)的电倾斜仅允许非常有限的垂直波束成形，尽管有通过内部相移模块改变倾斜角度的优点。

图13是将传统的天线系统与AAS进行比较的示图。具体地讲，图13(a)示出了现有技术的天线系统，并且图13(b)示出了AAS。

参照图13，与传统的天线系统相比，AAS包括多个天线模块，各个天线模块包括诸如功率放大器(PA)的射频(RF)模块(即，有源装置)，以使得AAS可控制各个天线模块的功率和相位。

通常，诸如ULA的线性阵列天线(即，一维阵列天线)被认为是MIMO天线结构。在一维阵列结构中，可通过波束成形形成的波束存在于二维(2D)平面上。同样的情况适用于传统eNB的基于无源天线系统(PAS)的MIMO结构。尽管基于PAS的eNB具有垂直天线和水平天线，但是垂直天线在垂直方向上可不形成波束，并且可仅允许上述机械倾斜，因为垂直天线在一个RF模块中。

然而，随着eNB的天线结构演进到AAS，即使在垂直天线中也独立地配置RF模块。因此，垂直波束成形以及水平波束成形是可能的。这被称为垂直波束成形或仰角波束成形。

垂直波束成形也可被称为三维(3D)波束成形，因为可在3D空间中沿着垂直方向和水平方向形成可根据垂直波束成形生成的波束。即，一维阵列天线结构到2D阵列天线结构的演进实现了3D波束成形。当天线阵列是平面时，没有必要形成3D波束成形。相反，即使在环形3D阵列结构中，也可形成3D波束成形。鉴于现有一维天线结构以外的各种天线布局，3D波束成形的特征在于，MIMO处理在3D空间上实现。

图14示出了基于AAS的示例性UE特定波束成形。参照图14，即使UE相对于eNB向前或向后移动以及向eNB的左和右移动，可通过3D波束成形朝着UE形成波束。因此，给予UE特定波束成形较高的自由度。

另外，作为使用基于AAS的2D阵列天线结构的传输环境，可不仅考虑室外eNB将信号发送到室外UE的室外到室外环境，而且考虑室外eNB将信号发送到室内UE的室外到室内(O2I)环境以及室内eNB将信号发送到室内UE的室内热点。

图15示出了基于AAS的3D波束传输场景。

参照图15，在小区中存在多个建筑物的真实小区环境中，eNB需要考虑基于相对于建筑物高度的各种UE高度的垂直波束定向以及UE特定水平波束定向。考虑该小区环境，需要反映与现有的无线信道环境显著不同的信道特性(例如，阴影/路径损耗根据不同的高度而变化、衰落特性变化等)。

换言之，3D波束成形是基于现有的线性一维天线阵列结构的仅水平方向上的波束成形的演进。3D波束成形是指通过基于多维阵列天线结构(例如，平面阵列)或大规模天线阵列将水平波束成形扩展至仰角波束成形或垂直波束成形或者将水平波束成形与仰角波束成形或垂直波束成形组合来执行的MIMO处理方案。

大规模天线阵列可具有以下特性中的至少一个。即，i)大规模天线阵列位于2D平面或3D空间上，ii)大规模天线阵列包括8个或更多个逻辑或物理天线(逻辑天线可被表示成天线端口)，iii)大规模天线阵列的各个天线可通过AAS来配置。然而，大规模天线阵列的定义不限于此。

在传统MIMO系统中，针对闭环MIMO传输执行eNB的整个天线阵列的PMI反馈。这可被理解为UE反馈能够通过以PMI码书的形式表示的eNB的所有天线生成的多个波束方向当中的最优选的波束方向。

下面所列的表6示出通过4行×4列形式的16个天线发送的波束与通过8行×8列形式的64个天线发送的波束之间的比较。参照表6，随着eNB的天线的数量增加，eNB所生成的波束的宽度减小并且波束的形状变得尖锐，从而导致波束增益的增加。在闭环MIMO传输期间，随着波束变得更尖锐，尽管信道轻微改变，UE所测量的定时处的PMI与eNB实际发送的定时处的PMI不一致。结果，性能显著变差。换言之，反馈的性能灵敏度可极大地增加。

[表6]

因此，本发明提出一种在包括多个Tx天线的系统中eNB根据与UE的信道情况自适应地控制波束形状(例如，波束宽度、波束增益、波束方向等)的方法以及支持该方法的UE的反馈方法。

首先，当eNB向UE发送信号时，提出eNB自适应地选择适合于与各个UE的信道情况的有效Tx天线端口集合。

有效Tx天线端口集合是用于执行对UE的数据传输的eNB的所有Tx天线端口集合的子集，可根据与UE的信道情况被限制为用于数据传输的所有天线的一部分。

参照图16，在8TxULA的情况下，由于波束相对尖锐，所以在UE极少移动，周围环境静态，并且确保视线(LoS)的环境中可获得可观的增益。然而，如果UE移动很多或者在UE附近存在造成信道的动态改变的许多因素，则相对于显著反馈开销，由分组错误导致的重传可能性增加，并且即使没有发生重传，在非LoS(NLoS)环境中波束成形增益也可能极大地降低。

传统上，在这种环境中已将开环MIMO技术应用于UE。然而，由于开环MIMO技术无法获得波束增益，所以随着天线数量增加，性能劣化相对于闭环MIMO增大。因此，本发明提出了一种当预期eNB在UE的信道环境中无法获得给定水平的波束成形增益时，如图16所示，即使波束增益减小也发送通过扩展波束宽度而形成的波束的方法。即，图16中示出了降低有效天线端口的数量和有效天线阵列的大小以便扩展波束宽度的示例。

有效天线端口(即，有效天线阵列)并不总是如图16中一样相邻地配置。

图17示出所有天线端口当中的有效天线端口集合的另一示例性选择。如果假设由于NLoS环境并且同时由于UE与NB相邻而导致SINR较高，所以UE可执行秩2或更高的空间复用，则如图17所示，可考虑相对于反馈开销的性能，在整个有效阵列的大小没有极大地减小的同时减少有效天线的数量。

作为类似的实施方式，当两个相邻天线被联合地映射至一个逻辑天线时，在相似地维持整个有效天线阵列的大小的同时，有效天线的数量(或者逻辑天线的数量)可减少至所有天线的数量的一半。

当本发明被应用于2D天线阵列时，尽管可同时确定所有天线的有效天线端口集合，可针对垂直区域和水平区域中的每一个控制有效天线的数量和/或有效天线阵列的大小。换言之，可分别确定垂直区域的有效天线端口集合和水平区域的有效天线端口集合。这里，在LTE系统中，本发明的有效Tx天线端口集合所应用于的物理信号/信道的范围可被限制为诸如DM-RS(UE特定RS)和PDSCH的UE特定信号/信道。

根据本发明，在形成UE特定波束时，可通过向预期具有严重信道错误的UE或者需要数据重传的UE(回退模式)发送锐度减小的波束来降低分组错误概率，并且针对预期信道错误严重的环境中的UE以及具有低SINR的UE，反馈开销可降低或者反馈精度可增加。

此外，根据本发明，UE的信道情况可被分成三种或更多种类别以确定传输模式。例如，可利用有效天线端口集合(即，部分天线阵列)如下定义传输模式。

-类别1(低移动性、LoS和静态环境)→利用所有天线的专用波束成形

-类别2(中移动性、弱LoS和非静态环境)→利用天线的子集的专用波束成形

-类别3(高移动性、NLoS和动态环境)→开环波束成形

此外，在使用部分天线阵列的波束成形期间，有效Tx天线端口集合可通过至少eNB和UE的信道特性来确定，例如UE的移动性(速度、旋转、加速度等)、信道的多普勒级别(多普勒扩展、最大多普勒值等)、UE周围的散射环境(散射体的数量和分布、散射体的移动性等)、信道矩阵的特性参数(秩、特征值、条件数等)、LoS/NLoS因子(LoS增益与NLoS增益之比、NLoS集群数等)和SINR。上述信息中的一些可根据UE在eNB覆盖范围中的位置从无线电环境数据库获得，或者可由eNB利用UL信号直接测量。另选地，UE可提供上述信息中的一些。

另选地，在使用部分天线阵列的波束成形期间，UE可向eNB提供UE的移动性(速度、旋转、加速度等)、信道的多普勒级别(多普勒扩展、最大多普勒值等)、UE周围的散射环境(散射体的数量和分布、散射体的移动性等)、信道矩阵的特性参数(秩、特征值、条件数等)、LoS/NLoS因子(LoS增益与NLoS增益之比、NLoS集群数等)和SINR中的至少一个。为此，UE可利用诸如位置传感器、加速度传感器等的各种传感器来配置反馈信息。

现在，将描述基于UE的反馈信息使用部分天线阵列的波束成形方法。

首先，UE可将优选的有效Tx天线端口集合反馈给eNB。为此，UE判断eNB的所有Tx天线端口当中的哪些Tx天线端口要被选为有效天线端口集合并且反馈关于所选择的有效天线端口集合的信息。类似地，UE利用UE移动性、多普勒级别、UE周围的散射环境、LoS/NLoS、SINR等当中的可用信息来选择最佳有效天线集合。

UE所反馈的信息可如下不同地配置。

a)关于有效Tx天线端口集合的信息可通过一组天线端口索引(或者天线端口集合的索引)、导频图案索引和天线端口的数量中的至少一个来配置。

例如，如果关于有效Tx天线端口集合的信息通过天线端口的数量和天线端口集合的索引来配置，并且如果eNB包括总共8个Tx天线，则UE从2Tx、4Tx和8Tx天线当中选择天线的优选数量，从下面所示的表7选择与天线的数量对应的索引，并且将所选择的与天线的数量对应的索引与天线的数量一起反馈。

[表7]

索引	2Tx	4Tx18 -->
			0	端口{0,1}	端口{0,1,2,3}
1	端口{0,7}	端口{0,2,4,6}

此外，基于部分天线阵列的波束成形的一个目的是根据信道环境以及诸如UE的移动性的特性形成具有最佳波束宽度的波束。考虑到确定波束宽度的最关键要素是有效天线阵列的大小，所以基于部分天线阵列的波束成形是根据UE的信道情况自适应地形成有效天线阵列的大小的技术。

UE可利用多普勒、LoS等的信道统计特性或者利用通过其中的传感器测量的移动速度来确定适合于其的有效天线阵列的大小。因此，尽管有效天线阵列的大小对于UE而言是重要因素，但是部分天线阵列的具体位置可能不重要。

例如，当存在四个天线时，假设优选的波束宽度与通过两个相邻天线生成的波束宽度相同。UE的性能不会受eNB在向UE发送数据时所使用的天线集合{0,1}、{1,2}和{2,3}中的任一个的极大影响。因此，就UE而言，天线端口的优选数量或者有效天线阵列的大小是重要要素。

另一方面，由于eNB需要以码分多址(CDMA)/频分多址(FDMA)/时分多址(TDMA)/空分多址(SDMA)中的任一个的形式同时向多个UE发送数据，所以应该保持eNB天线的发送功率的平衡。即，如果需要，用于向UE发送信号的天线集合应该分散，以彼此不交叠。

例如，当存在四个天线时，如果UEA优选的有效天线阵列的大小为2，用户B优选的有效天线阵列的大小也为2，则考虑到天线的发送功率的平衡，使用天线集合{0,1}向UEA传输数据并且使用天线集合{2,3}向UEB传输数据是最有效的方法。

为了每天线的这种功率平衡，本发明提出了eNB向UE提供天线端口重排信息。UE可利用重排信息执行关于天线端口的数量或有效天线阵列的大小的信息的反馈和CSI的反馈中的至少一个。CSI的反馈可不仅包括诸如PMI、CQI和RI的隐含信息的反馈，而且包括诸如协方差矩阵、信道系数和MIMO信道矩阵的明确信息的反馈。

天线端口重排信息是当UE确定天线的数量或者执行CSI反馈时所参考的指示天线集合的信息。每UE可用信号通知不同的重排信息。

在本发明中，可取的是eNB通过每UE按照不同的顺序映射天线端口来利用不同的天线集合支持UE。例如，当天线集合为{0,1,2,3}时，可指定不同的重排信息以使得按照{0,1,2,3}的顺序将天线映射至UEA，并且按照{2,3,1,0}的顺序将天线映射至UEB。在这种情况下，如果UEA和UEB期望利用两个天线执行传输，则eNB可将天线集合{0,1}分配给UEA，将天线集合{2,3}分配给UEB。

因此，所提出的天线端口重排信息可包括1)天线端口索引偏移值、2)反向天线端口索引开/关、以及3)天线端口索引排列值，或者可通过上述1)、2)和3)的组合来配置。这将更详细地描述。

1)天线端口索引偏移值

假设eNB向小区中的UE发送4TxCSI-RS资源(天线端口索引15、16、17和18)，eNB针对小区中的各个UE将天线端口索引偏移值配置为整数0至3中的一个。各个UE按照索引偏移值对天线端口索引进行循环移位。例如，如果天线端口索引偏移值为2，则eNB按照{17,18,15,16}的顺序重排天线端口索引并且基于重排的顺序确定天线端口的数量或者有效天线阵列的大小。更具体地讲，如果天线端口索引偏移值为2，则与一至三个天线端口对应的端口索引可被如下映射。

-lTx情况＝仅端口{17}

-2Tx情况＝端口{17,18}

-3Tx情况＝端口{17,18,15}

在上述示例中，为了防止如3Tx情况中一样天线端口索引不连续，当应用天线端口索引偏移值时可使用循环移位以外的方法。例如，在偏移值被应用一次之后，如果天线端口索引达到最大值，则可配置从最接近组合集合的天线端口索引的索引开始顺序地包括索引的规则。即，当天线端口索引偏移值为2时，与分配给UE的一至三个天线端口对应的端口索引被如下映射。

-1Tx情况＝仅端口{17}

-2Tx情况＝端口{17,18}

-3Tx情况＝端口{17,18,16}

特别是，在3Tx情况中，由于最接近索引集合{17,18}的索引是16，所以可以理解，天线端口索引16被包括在所配置的天线端口集合中。

这可通过如表8所示的算法来表示。

[表8]

在表8中，I_ini是最小天线端口索引，在上述示例中可对应于天线端口索引15，I_max是最大线端口索引，在上述示例中可对应于天线端口索引18。S表示天线端口索引偏移值，在上述示例中为2。作为表8的算法的结果，得到Pi(集合中所包括的第i天线端口的索引)。

2.反向天线端口索引开/关

天线端口索引偏移值指示每UE的天线端口索引的起始点，而反向天线端口索引开/关信息指示读取天线端口索引的方向。例如，如果反向天线端口索引为开状态，则反向读取天线端口索引。

在4TxCSI-RS资源中反向天线端口索引为开的UE反向(即，按照{18,17,16,15}的顺序)读取天线端口索引。该信息可单独使用，但是也可与天线端口索引偏移值一起使用以同时指定天线端口索引的起始点和方向。

3.天线端口索引排列值

天线端口索引排列值是直接指示当对天线端口索引重新排序时所使用的排列信息的信息。例如，可定义多个适用的排列规则。然后，可用信号通知指示对应排列规则的索引，或者可按照一行表示法、两行表示法或循环表示法的形式用信号通知索引排列。另选地，可按照排列矩阵的形式用信号通知排列矩阵索引。

尽管描述了利用天线重排信息确定天线的数量的示例，甚至在确定天线的数量之后在执行CSI反馈的处理中也可使用天线重排信息。例如，当UE在接收到4TxCSI-RS资源时通过天线重排信息确定2TxPMI时，PMI可被调节为基于天线端口{17,18}(而非天线端口{15,16})从2TxPMI码书选择。

尽管eNB可将天线重排信息用信号通知给UE，天线重排也可按照通过网络确定的规则来执行。例如，要使用的天线重排规则可通过UE的标识符来确定。另选地，天线重排规则可每UE随机地选择。

以下，将描述当应用天线重排时的eNB至UE信令的示例。

A)第一实施方式

eNB向UE发送天线重排信息和导频信号，UE向eNB反馈天线端口的优选数量以及基于天线端口的所述优选数量的CSI。

B)第二实施方式

首先，eNB向UE发送导频信号，UE向eNB反馈天线端口的优选数量。接下来，eNB基于天线端口的所述优选数量将天线重排信息用信号通知给UE，UE基于天线端口的所述优选数量和重排信息向eNB反馈CSI。

C)第三实施方式

首先，eNB向UE发送第一天线重排信息和导频信号，接收到第一天线重排信息和导频信号的UE发送天线端口的优选数量。eNB基于天线端口的所述优选数量将第二天线重排信息用信号通知给UE，UE基于用信号通知的第二天线重排信息向eNB反馈CSI。

以下第四实施方式和第五实施方式是eNB确定并指定要应用于各个UE的天线的数量的示例。

D)第四实施方式

eNB将导频信号用信号通知给UE，同时用信号通知应用于对应UE的天线端口的数量和天线重排信息。UE利用天线端口的数量和天线重排信息计算CSI并且反馈该CSI。

E)第五实施方式

首先，UE向eNB发送其移动性信息和信道的统计信息(例如，LoS、多普勒等)，接收到移动性信息和统计信息的eNB向UE发送导频信号，并且用信号通知应用于对应UE的天线端口的数量和天线重排信息。UE基于导频信号、天线端口的数量和天线重排信息计算CSI并且反馈该CSI。

此外，如果本发明被应用于3D波束成形环境，则可针对2D天线阵列的垂直方向和水平方向二者提供天线重排信息。另外，如果在垂直方向和水平方向中的任一个中配置多个图案，则天线重排信息可按照用于天线端口重排信息的计算/报告的导频图案重排信息和导频图案中的链接系数的形式来配置。链接系数表示指示所配置的导频图案的特定天线端口之间的相位和/或大小差异的系数值。

即，当多个QCL导频图案被分配给UE时，天线端口重排信息可包括属于导频图案的天线端口的重排信息和/或导频图案的重排信息。

所述多个QCL导频图案指示在相同的传输点发送的一组导频图案，并且可包括相同数量的天线端口。在LTE系统中导频图案可以是NZPCSI-RS资源或者CSI-RS进程。

天线端口的重排信息可以是每导频图案的独立信息，或者可以是共同应用于所有QCL导频图案的单条信息。如果针对垂直方向和水平方向二者配置导频图案，则天线重排信息可仅由导频图案中的天线端口重排信息来表示。

图18是根据本发明的实施方式的通信设备的框图。

参照图18，通信装置1800包括处理器1810、存储器1820、射频(RF)模块1830、显示模块1840以及用户接口(UI)模块1850。

为了描述方便，示出通信装置1800，一些模块可被省略。通信装置1800还可包括必要的模块。通信装置1800的一些模块可被进一步分成子模块。处理器1800被配置成执行参照附图示例性地描述的根据本发明的实施方式的操作。具体地讲，对于处理器1800的操作的详细描述，可参考参照图1至图23所描述的描述。

存储器1820连接到处理器1810，并且存储操作系统、应用、程序代码、数据等。RF模块1830连接到处理器1810并且执行将基带信号转换为无线电信号或者将无线电信号转换为基带信号的功能。为此，RF模块1830执行模拟转换、放大、滤波以及上变频，或者执行其逆处理。显示模块1840连接到处理器1810，并且显示各种类型的信息。显示模块1840可包括(但不限于)诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)或者有机发光二极管(OLED)的熟知元件。UI模块1850连接到处理器1810，并且可包括诸如键区和触摸屏的熟知UI的组合。

上述的实施方式是本发明的元件和特征按照预定方式的组合。除非另外说明，这些元件或特征中的每一个可被认为是选择性的。各个元件或特征可以被实现而不需要与其它元件或特征组合。此外，可以通过将部分元件和/或特征组合来构造本发明的实施方式。可以重新布置本发明的实施方式中描述的操作顺序。任一个实施方式的一些构造可被包括在另一实施方式中，并且可以用另一实施方式的对应构造来代替。在所附权利要求书中，彼此未明确引用的权利要求当然可被组合以提供实施方式，或者可通过在提交申请之后的修改增加新的权利要求。

在本申请中，被描述为由eNB执行的特定操作可以由eNB的上级节点执行。即，显而易见的是，在由包括eNB的多个网络节点组成的网络中，可以由eNB或者eNB以外的网络节点执行为了与UE通信而执行的各种操作。术语eNB可以替换为术语固定站、节点B、eNodeB(eNB)、接入点等。

可通过各种方式(例如，硬件、固件、软件或它们的组合)实现根据本发明的实施方式。在硬件配置的情况下，本发明的实施方式可通过一个或更多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现。

在固件或软件配置的情况下，可通过执行上述功能或操作的模块、过程或函数来实现根据本发明的实施方式的方法。例如，软件代码可被存储在存储器单元中，然后可由处理器执行。存储器单元可位于处理器的内部或外部，以通过各种熟知的手段向处理器发送数据以及从处理器接收数据。

本发明的模式

各种实施方式已在具体实施方式中进行了描述。

工业实用性

尽管在3GPPLTE系统的背景下描述了在无线通信系统中报告部分天线阵列的CSI的方法和设备，除了3GPPLTE以外，本发明也适用于许多其它无线通信系统。另外，所述方法和设备可被应用于大规模天线结构以外的天线结构。

在不脱离本发明的精神和基本特性的情况下，本发明可按照这里阐述的特定方式以外的其它特定方式来执行。上述实施方式因此在所有方面都应理解为说明性的而不是限制性的。应该通过所附权利要求和它们的法定等同物来确定本发明的范围，并且在所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化旨在被包括于其中。

Claims

1.一种在无线通信系统中由用户设备利用基站的基于大规模天线阵列的波束成形来从所述基站接收信号的方法，该方法包括以下步骤：

从所述基站接收与包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口当中的优选天线端口集合对应的天线重排信息；

根据所述天线重排信息来测量信道状态信息并且将所述信道状态信息报告给所述基站；以及

基于所述信道状态信息来利用所述优选天线端口集合从所述基站接收波束成形的信号，

其中，所述天线重排信息包括关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的起始索引的信息以及关于分配天线端口索引的方向的信息中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，关于分配天线端口索引的方向的所述信息是指示与所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量对应的天线端口索引是在相对于所述天线端口的所述起始索引的向前方向还是向后方向上分配的信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线重排信息还包括指示用于对包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口进行重新排序的规则的信息。

4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：将关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量的信息发送给所述基站。

5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：从所述基站接收关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量的信息。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：通过所述优选天线端口集合来从所述基站接收参考信号，其中，所述信道状态信息是基于所述参考信号来测量的。

7.一种在无线通信系统中由基站利用所述基站的基于大规模天线阵列的波束成形来向用户设备发送信号的方法，该方法包括以下步骤：

向所述用户设备发送与包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口当中的优选天线端口集合对应的天线重排信息；

根据所述天线重排信息来从所述用户设备接收信道状态信息；以及

基于所述信道状态信息来利用所述优选天线端口集合向所述用户设备发送波束成形的信号，

8.根据权利要求7所述的方法，其中，关于分配天线端口索引的方向的所述信息是指示与所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量对应的天线端口索引是在相对于所述天线端口的所述起始索引的向前方向还是向后方向上分配的信息。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述天线重排信息还包括指示用于对包括在所述大规模天线阵列中的多个天线端口进行重新排序的规则的信息。

10.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：从所述用户设备接收关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量的信息。

11.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：向所述用户设备发送关于所述优选天线端口集合中所包括的天线端口的数量的信息。

12.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：通过所述优选天线端口集合向所述用户设备发送参考信号，其中，所述信道状态信息是由所述用户设备基于所述参考信号来测量的。