CN105453471A - 用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及用于三维多输入多输出(3D-MIMO)系统中的信道估计和反馈的方法和装置。一种方法可以包括：针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号；接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中，该指示信息基于对所述多个参考信号的测量；以及基于所述指示信息来调整预编码信息反馈的配置，使得多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用。特别地，所述多垂直预编码信息反馈可以表示针对天线阵列中的所述多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。在本公开的实施例中，提供了一种用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的新解决方案，并且其可以实现更准确的波束赋形和/或更高阶的空间复用，从而改善3D-MIMO系统的性能。

Description

用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的方法和装置
技术领域
本公开的实施例一般地涉及无线通信技术，并且更特别地涉及用于三维多输入多输出(3D-MIMO)系统中的信道估计和反馈的方法和装置。
背景技术
随着移动数据服务的不断增长和新类型应用程序的出现，第3代合作伙伴计划(3GPP)组织已经开发了长期演进(LTE)规范和高级LTE(LTE-A)规范。作为下一代蜂窝通信标准，LTE或高级LTE系统可以在频分双工(FDD)模式和时分双工(TDD)模式两者下操作。
为了满足对于数据速率和频谱效率的不断增加的要求，提出了多输入多输出(MIMO)技术以改善网络性能。MIMO技术意指在发射机和接收机两者处使用多个天线以改善通信性能。最近，MIMO技术在无线通信中已经引起了很大关注，因为其可以在没有附加带宽或增加的传输功率的情况下，提供数据吞吐量和链路范围两者的显著增加。此外，MIMO技术已变成LTE/LTE-A系统的关键技术。
目前，众所周知的是一维天线阵列可以在在垂直域中施加向下倾斜时通过水平预编码过程在水平平面中提供灵活的波束自适应。然而，最近已经发现还可以通过利用二维天线平面来利用全MIMO能力，使得垂直域上的用户特定的波束赋形和空间复用成为可能。
为了帮助改善传输和/或接收增益并减少干扰，已经提出用2D天线阵列(有源天线系统AAS)来研究用户特定的波束赋形和全维度MIMO(即，3DMIMO)。
然而，在仰角域中尚未提供UE特定的波束赋形和空间复用，即还不存在垂直预编码过程。3DMIMO可以用垂直预编码过程来解决此问题。可以分别地用水平和垂直预编码过程针对水平域和垂直域两者提供灵活的波束自适应。
在WO2013/024351中公开了一种设计用于3D天线配置的码本的方法。公开的解决方案主要涉及码本设计，并且在此公开中，设计了两个码本，即水平码本和垂直码本，其分别地对应于水平域和垂直域。针对天线阵列中的每个行/列，可以使用相同码字来将相应水平/垂直信道状态信息量化。用户设备(UE)反馈分别地来自水平和垂直码本的预编码矩阵指示符(PMI)，并且在演进型节点B(eNB)处，3D预编码矩阵将由两个PMI构成。
在中国专利申请公开号CN102938688A中，公开了用于多维天线阵列的信道测量和反馈的解决方案，其中，eNB将在同一子帧中或在不同子帧中发送对应于水平参考信号和垂直参考信号的两个类型的参考信号，并且UE从eNB接收两个类型的参考信号，并测量且向eNB反馈对应于水平CSI和垂直CSI的两个类别CSI。
此外，在题为“ConsiderationsonCSIfeedbackenhancementsforhigh-priorityantennaconfigurations”的3GPP文献R1-112420中，也指定了如何用水平预编码矩阵和垂直预编码矩阵来形成3D预编码矩阵。出于举例说明的目的，图1图示出在文献中公开的解决方案的示意图。如图1中所示，垂直CSI-RS和水平CSI-RS在子帧1中被传输到UE，并且将分别地从UE接收到用于水平CSI和垂直CSI的两个4TxPMI选择和反馈。然后，eNB可借助于外推法基于水平和垂直PMI来重构CSI。
发明内容
然而，现有技术中的解决方案具有其自身的缺点。特别是这些解决方案可能引入性能损失。因此，需要一种用于针对3D-MIMO系统的信道估计和反馈的改善方案。
鉴于上述情况，本公开提供了一种用于3DMIMO系统中的信道估计和反馈的新解决方案，从而解决或至少部分地缓解现有技术中的问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于3DMIMO系统中的信道估计和反馈的方法。该方法可以包括：针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号；接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中所述指示信息是基于对所述多个参考信号的测量；以及基于所述指示信息来调整所述预编码信息反馈的配置，使得多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用，其中所述多垂直预编码信息反馈表示针对所述天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
根据本公开的第二方面，还提供了一种用于3DMIMO系统中的信道估计和反馈的方法。该方法可以包括：接收用于天线阵列中的多个列的多个参考信号；对所述多个参考信号执行测量；以及基于该测量而传输关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息。
根据本公开的第三方面，还提供了一种用于3DMIMO系统中的信道估计和反馈的装置。该装置可以包括：信号传输单元，其被配置成针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号；信息接收单元，其被配置成接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中所述指示信息是基于对所述多个参考信号的测量；以及配置调整单元，其被配置成基于所述指示信息来调整预编码信息反馈的配置，使得所述多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用，其中所述多垂直预编码信息反馈表示针对所述天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
根据本公开的第四方面，还提供了一种用于3DMIMO系统中的信道估计和反馈的装置。该装置可以包括：参考信号接收单元，其被配置成接收用于所述天线阵列中的多个列的多个参考信号；信号测量执行单元，其被配置成对所述多个参考信号执行测量；以及指示信息传输单元，其被配置成基于所述测量而传输关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息。
根据本公开的第五方面，进一步提供了一种在其上面具有计算机程序代码的计算机可读存储介质，该计算机程序代码被配置成在被执行时促使装置执行根据第一方面中的实施例中的任何一个的方法中的动作。
根据本公开的第六方面，进一步提供了一种在其上面具有计算机程序代码的计算机可读存储介质，该计算机程序代码被配置成在被执行时促使装置执行根据第第二方面的实施例中的任何一个的方法中的动作。
根据本公开的第七方面，提供了一种包括根据第五方面的计算机可读存储介质的计算机程序产品。
根据本公开的第八方面，还提供了一种包括根据第六方面的计算机可读存储介质的计算机程序产品。
根据本公开的第九方面，提供了一种用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的设备，该设备包括处理器和其中存储有计算机代码的至少一个存储器，该计算机代码被配置成在被执行时促使所述处理器执行根据第一方面的实施例中的任何一个的方法中的操作。
根据本公开的第十方面，提供了一种用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的设备，该设备包括处理器和其中存储有计算机代码的至少一个存储器，该计算机代码被配置成在被执行时促使处理器执行根据第二方面的实施例中的任何一个的方法中的操作。
在本公开的实施例中，提供了一种用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的新解决方案，并且其可以实现更准确的波束赋形和/或更高阶的空间复用，从而改善3D-MIMO系统的性能。
附图说明
通过关于如参考附图在实施例中举例说明的实施例的详细说明，本公开的上述及其它特征将变得更加显而易金，遍及附图，相同的附图标记表示相同或类似部件，并且在所述附图中：
图1示意性地图示出现有技术中的3D预编码矩阵组成的图示；
图2示意性地图示出根据本公开的实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的示例性系统的图示；
图3示意性地图示出根据本公开的实施例的多垂直预编码信息反馈的图示；
图4示意性地图示出根据本公开的实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的方法的流程图；
图5示意性地图示出根据本公开的另一实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的方法的流程图；
图6示意性地图示出8个元素乘16DFT码本的垂直天线图案的图示；
图7示意性地图示出根据本公开的实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的信令流程图；
图8示意性地图示出根据本公开的实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的装置的框图；
图9示意性地图示出根据本公开的另一实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的装置的框图；
图10A至10D示意性地图示出差异情况下的UE的吞吐量累积分布函数(CDF)曲线；以及
图10E示意性地图示出用于天线阵列中的列的PMI偏移CDF。
具体实施方式
下面将参考附图通过实施例来详细地描述用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的方法和装置。应理解的是，这些实施例仅仅是为了使得本领域的技术人员能够更好地理解和实现本公开而给出的，并非意图以任何方式限制本公开的范围。
在附图中，以框图、流程图或其它图示的方式图示出本公开的各种实施例。流程图或框图中的每个方框可以表示模块、程序或代码的一部分，其包含用于执行指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。此外，虽然按照执行方法的步骤的特定序列图示出这些方框，但事实上，其可能并非必然要严格地根据所示顺序来执行。例如，其可能按照相反顺序或者同时地执行，这取决于各操作的性质。还应注意的是，可以由用于执行指定功能/操作的基于专用硬件的系统或者用专用硬件和计算机指令的组合来实现流程图中的框图和/或每个方框及其组合。
一般地，在权利要求中使用的所有术语应根据其在技术领域中的普通意义来解释，除非在本文中另外明确地定义。对“一/一个/该/所述【元件、设备、部件、装置、步骤等】”的所有参考将被开放地解释为参考所述元件、设备、部件、装置、单元、步骤等的至少一个实例，而不排除多个此类设备、部件、装置、单元、步骤等，除非另外明确地说明。此外，如本文所使用的不定冠词“一/一个”并不排除多个此类步骤、单元、模块、设备以及对象等。
另外，在本公开的场合下，用户设备(UE)可指代终端、移动终端(MT)、订户站(SS)、便携式订户站(PSS)、移动站(MS)或接入终端(AT)，并且可包括UE、终端、MT、SS、PSS、MS或AT的某些或所有终端。此外，在本公开的场合下，术语“BS”可以表示例如节点B(NodeB或NB)、演进NodeB(eNodeB或eNB)、无线电报头(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继器或诸如毫微微、微微等低功率节点。
首先，将对图2进行参考以描述根据本公开的实施例的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的示例性系统的图示。
如图2中所示，该系统可以包括用于服务于小区中的UE的eNB以及两个示例性UE(例如，UE#1和UE#2)，其中使用了ASS。根据本公开，在初始化过程中，在资源映射之后，将向AAS传输参考信号。每个UE将执行信道质量测量，并且基于该测量，UE将反馈关于是否要执行多垂直预编码信息反馈的指示信息。在本公开中，多垂直预编码信息反馈表示针对天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。eNB将基于该指示信息来调整预编码信息反馈的配置。另外，在初始化过程中，可以基于eNB和UE两者已知的默认配置来从每个UE传输预编码信息反馈。或者替换地，eNB可以将预编码信息反馈的配置初始化，并且每个UE基于初始化的配置来传输预编码信息。因此，在初始化过程中，将根据基于默认或初始化的配置所传输的PMI反馈来执行3DCSI组成。在本文中，默认或初始化的配置可以是多垂直预编码信息反馈或单垂直预编码信息反馈，单垂直预编码信息反馈表示针对天线阵列中的多个列仅仅反馈单个垂直预编码矩阵指示符。
在后续过程中，将基于经过调整的配置来执行预编码信息反馈。例如，如果能够获得性能增益，则将执行多垂直预编码信息反馈；否则，将执行单垂直预编码信息反馈。
图3示意性地图示出根据本公开的实施例的多垂直预编码信息反馈的图示。针对2D天线阵列，如果多垂直预编码信息反馈被启用，则从UE传输的预编码信息反馈将包括分别地针对天线阵列中的多个列的多个垂直预编码矩阵指示符和一个水平预编码矩阵指示符。如图3中所示，图示出了包括四行和四列的2D天线阵列。就2D天线阵列而言，PMI反馈可以包括针对四列的四个垂直PMI(和)和用于四行的一个水平PMI(WH)。然而，如果多垂直预编码信息反馈被禁用，则将执行单垂直预编码信息反馈，即从UE传输的预编码信息反馈将包括仅一个垂直预编码矩阵指示符和一个水平预编码矩阵指示符。
接下来，将对图4进行参考，以描述如在本公开中提供的用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的方法。可以理解的是，可以在诸如eNB之类的服务节点处执行该方法。
如图4中所示，首先在步骤S401处，可以从eNB向UE传输针对天线阵列中的多个列的多个参考信号。
在现有技术中公开的所有3D预编码解决方案中，对应于天线阵列中的一个列的仅一列参考信号和对应于天线阵列中的一个行的一行参考信号被传输到UE。这意味着当UE计算垂直PMI时不考虑来自水平平面的影响。换言之，在不考虑任何水平预编码过程的情况下计算垂直CSI。因此，这可能导致针对3D信道测量的大估计误差。
此外，针对不同天线列的大的间隔，水平天线位置也将对垂直信道产生影响。因此，不同天线列的垂直信道特性可能是不同的。因而，可能就不再适合对所有列都应用同一垂直码字。
正是基于此类理解，在本公开中提出向UE传输针对天线阵列中的多个列的多个参考信号。
eNB可以向天线阵列中的每个列传输参考信号。然而，本公开不限于此，即不需要eNB向天线阵列中的每个列传输参考信号。它可仅针对天线阵列中的列的一部分传输参考信号，例如具有大间隔的那些列(具有大于预定阈值的间隔的列)。例如，可以仅为在天线平面的两侧的每个列分配参考信号，或者从天线阵列的左列向右侧间歇性地分配参考信号。
此外，参考信号可以是可以被用于下行链路中的信道测量的任何信号，例如CSI-RS、CRS等。可以在同一子帧中或不同子帧中传输被用于针对天线阵列的不同列的信道质量测量的参考信号。另一方面，针对对应于水平平面的天线阵列中的所有行，eNB可以传输一个相同参考信号。
然后，在步骤S402处，eNB可从UE接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中，该指示信息是基于对所述多个参考信号的测量。
在那些参考信号被传输到UE之后，UE将对参考信号执行测量，并反馈关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，这将在下文参考图5进行详述。
指示信息可以指示多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益。实际上，指示信息可以是显式的方式或隐式的方式。关于显式方式，可以在用户设备的信道质量反馈信息中提供附加比特，并且可以将指示信息包括在该附加比特中。关于隐式方式，存在至少两个候选：
1)可以使用秩指示符(RI)。这对于指示信息而言是相当好的选择。多垂直PMI可以影响垂直和水平信道特性两者，并且其可以增强3D空间复用粒度并为UE引入更多秩。此外，还可以为具有较高秩的UE引入更多增益。因此，这意味着可以使用较高秩(例如秩2)来指示多垂直PMI反馈以获得性能增益。
2)可以用是否针对天线阵列中的多个列传输相同垂直码字来指示该指示信息。针对其中默认或初始化的配置是多垂直预编码信息反馈的实施例而言，如果UE确定多垂直预编码信息反馈不能获得任何性能增益，则其可以针对天线阵列中的所述多个列，反馈具有相同指示符的多个垂直PMI，以告知eNB该多垂直预编码信息反馈不能获得性能增益。
另外，指示信息还可以是向eNB请求多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。如果UE确定多垂直预编码信息反馈能够获得性能增益，则其可以向UE发送资源请求以请求多垂直预编码信息反馈的上行链路资源。借助于该资源请求，UE可以将配置调整的指示信息告知eNB。
接下来，在步骤S403处，基于指示信息来调整预编码信息反馈的配置，使得多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用。
在其中指示信息指示多垂直预编码信息反馈能够获得性能增益且默认配置是单垂直预编码信息反馈的本公开的实施例中，可以响应于指示信息指示其能够获得性能增益而将配置改变为多垂直预编码信息反馈，并在指示信息指示其不能获得性能增益时保持配置不改变。另一方面，如果默认配置是多垂直预编码信息反馈，则其可以响应于指示信息指示其能够获得性能增益而保持其不改变，并且如果指示信息指示其不能获得性能增益，则将配置变为单垂直预编码信息反馈。
另外，还可以在所获得性能大于预定阈值时调整所述配置。在某些情况下，所获得的性能增益可以如此小，以致于不值得执行多垂直预编码信息反馈。通过确定所获得性能是否高于预定阈值，可以避免这些情况。因此，在实施例中，指示信息可以指示由多垂直预编码信息反馈获得的性能增益是否高于预定阈值。
如前所述，指示信息可以是针对多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。然后，在其中默认配置是单垂直预编码信息反馈的情况下，如果接收到此类资源请求，则可以改变配置以使得多垂直预编码信息反馈被启用，并且同时，eNB可以为UE调度所需上行链路资源；并且如果eNB并未接收到此类资源请求，则eNB可以保持配置不动。另一方面，在其中默认配置是多垂直预编码信息反馈的实施例中，如果eNB接收到此类资源请求且因此多垂直预编码信息反馈被启用，则配置可以保持不改变，并且同时，eNB可以为UE调度所需上行链路资源；并且如果eNB并未接收到UE的资源请求，则可以将配置变为单垂直预编码信息反馈。
在下文中，将参考图5来详细地描述在UE处执行的3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的方法。
如图所示，在步骤S501处，UE接收到用于天线阵列中的多个列的多个参考信号。如前所述，为了将水平平面对垂直平面施加的影响考虑在内，eNB针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号。因此，UE将接收到用于天线阵列中的所述多个列的参考信号。然后在步骤S502处，执行关于这些参考信号的测量以获悉信道质量。信道质量测量在本领域中是众所周知的，并且为了不使本公开含糊难懂而省略对测量的详细操作。然而，为了获得关于配置调整的指示信息，可以获得不同配置中(即在单垂直预编码信息反馈中和在多垂直预编码信息反馈中)的信道质量(例如，SINR或吞吐量)，并确定当执行多垂直预编码信息反馈时是否能够实现更好的信道质量。
在步骤503处，UE基于该测量而传输关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息。
如前所述，指示信息可以是显式方式或隐式方式。例如，可以将指示信息包含在信道质量反馈中的附加比特中。另外，可以隐式地用秩指示符来指示该指示信息。在其中默认或初始化的配置是多垂直预编码信息反馈的情况下，还可以用是否针对天线阵列中的所述多个列传输相同垂直码字来指示该指示信息。另外，如果其确定多垂直预编码信息反馈能够获得性能增益，则UE还可以向eNB传输向eNB请求多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。
可以看到，与单垂直预编码信息反馈相比，多垂直预编码信息反馈要求UE反馈更多垂直PMI，并且因此增加相应开销。本发明人注意到，如果针对不同列/行的PMI彼此相关，则可以包括一些冗余。
为了减少冗余并降低开销，提出了多种设计。作为一种选项，其可以将垂直码本的大小限制在预定范围内。例如，可以将指向非优选方向的码字从垂直码本去除。
在本公开的实施例中，可以用例如DFT方法来构造垂直码本。可以将垂直码本构造成包含对应于不同垂直方向的不同码字。图6图示出8单元和16DFT码本的垂直天线图案。如图6中所示，实际上，UE不能位于eNB附近，并且UE的高度一般地也不能超过某个限制。因此，根据垂直域中的UE的分布和小ESD的特性，可以将垂直码字方向限制在小于180度的范围内，即可以针对所有UE将某些码字(其方向不能被使用或者通常不被使用的那些，这些码字对应于过高或过低方向)被从DFT码本去除。
可以用以下等式来表示基于DFT的码本：
P ( m , n ) = 1 n v exp ( j 2 π N m n ) , m = 0 , 1 , ... n v - 1 : n = 0 , 1 , ... N
其中，m表示单元数目；n表示码字数目，并且N表示DFT长度。
此外，应注意的是，还可以将垂直码本设计成使得一个PMI索引表示用于不同列的垂直PMI。
通常，可以针对天线阵列的不同列选择相同垂直码字，或者由于天线元件的相关性而选择附近垂直码字。也就是说，对应于天线阵列的不同列的不同码字常常选择具有附近方向或者不太远的方向的码字。
因此，UE可以反馈对应于天线阵列中的一个的PMI和对应于其余列相对于该PMI的PMI偏移。可以基于该PMI和相应PMI偏移而组成用于其余列的PMI。
另外，UE可以反馈宽带PMI和对应于天线阵列中的列的相对于该宽带的PMI偏移。同样地，可以基于宽带PMI和相应PMI偏移而组成用于这些列的PMI。
在本文中，术语“PMI偏移”表示码字索引偏移，其表示码字方向的偏移，即码字方向偏移。用于列的PMI水平可以由一个参考PMI和PMI偏移确定。鉴于每个偏移的比特低于PMI比特的数目这一事实，开销可以大大地得到减少。
下表示出了PMI偏移与码字方向偏移之间的示例性关系。
表1PMI偏移和码字方向偏移
事实上，当反馈配置已经被eNB配置为多垂直预编码信息反馈时，可以消除PMI偏移候选的索引0。
在下文中，为了使得本领域的技术人员完全且彻底地理解信道估计和反馈的整个过程，将对图7进行参考以描述示例性过程。
图7示意性地图示出根据本公开的实施例的3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的信令流程图。如图所示，在步骤S701处，eNB向UE传输参考信号。参考信号包括用于天线阵列中的多个列的多个信号，从而考虑水平平面对垂直平面的影响。这时，eNB不能获悉关于是否适合于执行多预编码信息反馈的任何信息。因此，eNB可以在步骤S702处将PMI反馈的配置初始化。例如，eNB可以将UE配置成反馈对应于天线阵列中的多个列的多个垂直PMI和用于天线阵列中的所有行的仅一个水平PMI。另外，如上文所述，也可以将其配置成单垂直预编码信息反馈。此外，还可以使用默认配置而不是执行初始化。因此，可以理解步骤S702是可选步骤。
在接收到参考信号和初始化的配置之后，UE对接收到的参考信号执行测量从而获悉信道条件。基于测量结果，UE可以确定多垂直预编码信息反馈能够获得性能增益。具体地，UE可以获得不同配置中(即在单垂直预编码信息反馈中和在多垂直预编码信息反馈中)的信道质量(例如，SINR或吞吐量)，并确定当执行多垂直预编码信息反馈时其是否能够实现更好的信道质量。
然后，在步骤S703处，将基于初始化的配置从UE向eNB传输信道质量反馈。UE可以向eNB反馈多个垂直PMI、一个水平PMI和另一CSI。此外，也可以向eNB传输关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息。例如，UE可以以显式方式、例如通过包含在信道质量反馈中的额外比特，将指示信息告知eNB。或者替换地，UE可以以隐式方式向eNB提供指示信息。例如，可以使用秩指示符来告知指示信息，或者可以用是否针对多个列反馈相同垂直码字来表示指示信息。例如，如果反馈相同垂直码字，则其表示不能获得性能增益，否则其表示其能够获得性能增益。作为另一选择，如果能够获得性能增益的话，UE可以向eNB发送资源请求以请求多垂直预编码信息反馈的上行链路资源。
在接收到水平和垂直PMI之后，可以基于WH和WV而组成3D预编码矩阵。在本公开中，可以用WH和WV来表示水平和垂直PMI，其可以用下式来表示：
其中，nH表示天线阵列中的传输列的总数；nV表示天线阵列中的传输行的总数；并且rH表示水平信道的秩。在本文中，垂直信道的秩被设定为1。
例如,可以如下获得3D预编码矩阵：
其中3D预编码矩阵中的每个列与其余列中的任何一个正交。在基于3D预编码矩阵来执行3D预编码之后，eNB可以在步骤S704处将预编码数据传输到UE。
在其中仅针对天线阵列中的列的一部分传输参考信号的本公开的一些实施例中，不存在对应于其余列的PMI指示符。在这种情况下，eNB可以通过邻近PMI的内插来确定PMI方向，或者替换地，eNB可以直接地使用邻近列的PMI方向。
另一方面，eNB将在步骤S705处基于指示信息来重配置PMI反馈的机制。例如，如果多垂直预编码信息反馈能够获得性能增益，则可以将UE配置成执行多垂直预编码信息反馈，即针对天线阵列中的多个列，反馈多个垂直PMI。
然后，UE可以在步骤S706处基于新的配置来执行测量并反馈信道质量信息。同样地，eNB将基于该反馈来执行3D预编码矩阵组成，并基于组成的3D预编码矩阵在数据已被预编码之后在步骤S707处向UE传输数据。
除如上所述的这些方法之外，还提供了用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的相应装置，这将参考图8和9来描述。
图8图示出可以被用于eNB的用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的装置。该装置可以包括：信号传输单元810、信息接收单元820和配置调整单元830。信号传输单元810可以被配置成针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号。信息接收单元820可以被配置成接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中该指示信息是基于对所述多个参考信号的测量。配置调整单元830可以被配置成基于所述指示信息来调整预编码信息反馈的配置，使得多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用，其中该多垂直预编码信息反馈表示针对天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
在本公开的实施例中，指示信息可以指示多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益。在本公开的另一实施例中，指示信息可以是针对多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。指示信息被包含在来自用户设备的信道质量反馈信息的附加比特中。还可以通过秩指示符来指示该指示信息，或者替换地，通过是否针对天线阵列中的所述多个列反馈相同垂直码字来指示该指示信息。
在本公开的实施例中，可以针对天线阵列中的部分列传输所述多个参考信号。例如，天线阵列中的部分列包括天线阵列中具有大于预定值的间隔的列。
装置800还可以包括配置初始化单元840，其可以被配置成将预编码信息反馈的配置初始化。可以基于预编码信息反馈的初始化的配置来传输最初接收到的预编码信息反馈。预编码信息反馈的初始化的配置可以指示UE针对天线阵列中的所述多个列，反馈仅仅一个垂直预编码矩阵指示符；或者指示UE针对天线阵列中的所述多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
装置800还可以包括反馈接收单元850、矩阵组成单元860和数据传输单元870。可以将反馈接收单元850配置成接收预编码信息反馈，其包含多个垂直预编码矩阵指示符和水平预编码矩阵指示符。矩阵组成单元860可以被配置成基于包含在接收的预编码信息反馈中的所述多个垂直预编码矩阵指示符和水平预编码矩阵指示符，而组成三维预编码矩阵。数据传输单元870可以被配置成基于三维预编码矩阵而传输被预编码之后的数据。
在装置800中，可以将矩阵组成单元860配置成针对天线阵列中不具有相应垂直预编码矩阵指示符的列，通过对在接近该列的列的预编码矩阵指示符进行内插，来确定用于该列的垂直预编码矩阵指示符的方向。或者替换地，矩阵组成单元860可以被配置成将用于该列的垂直预编码矩阵指示符的方向确定为在接近该列的列的预编码矩阵指示符。
此外，为了减少开销，用于三维预编码的垂直码本具有被限制在预定范围内的大小。此外，预编码信息反馈可以包括相对于预定预编码矩阵指示符的垂直预编码矩阵指示符偏移。
图9图示出可以被用于UE的用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的装置。如图所示，装置900可以包括信号接收单元910、测量执行单元920和信息传输单元930。信号接收单元910可以被配置成接收用于天线阵列中的多个列的多个参考信号。测量执行单元920可以被配置成对所述多个参考信号执行测量。信息传输单元930可以被配置成基于该测量而传输关于预编码信息反馈的配置调整的信息。
在本公开的实施例中，指示信息指示多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益。多垂直预编码信息反馈可以表示针对天线阵列中的所述多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。指示信息还可以是针对多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。
在本公开的实施例中，指示信息传输单元被配置成：将指示信息包含在信道质量反馈信息的附加比特中；或者用秩指示符来指示该指示信息；或者通过是否针对天线阵列中的所述多个列传输相同垂直码字来指示该指示信息。
此外，装置900还可以包括配置接收单元940和反馈传输单元950。配置接收单元940可以被配置成接收预编码信息反馈的初始化的配置。反馈传输单元950可以被配置成最初基于预编码信息反馈的初始化的配置来传输预编码信息反馈。另外，配置接收单元940可以被进一步配置成接收预编码信息反馈的经过调整的配置。反馈传输单元950可以被进一步配置成基于预编码信息反馈的经过调整的配置而传输预编码信息反馈，所述预编码信息反馈包含用于天线阵列中的所述多个列的多个垂直预编码矩阵指示符。
另外，用于三维预编码的垂直码本可以具有被限制在预定范围内的大小。此外，预编码信息反馈可以包括相对于预定预编码矩阵指示符的垂直预编码矩阵指示符偏移。
图10A至10E进一步图示出对本发明的实施例和现有技术中的现有解决方案进行仿真的结果。在表2中列出了在仿真中使用的参数。
表2在仿真中使用的参数
在这些仿真中，如在本公开中提出的方案，在WO2013/024351中公开的解决方案和在R1-112420中公开的解决方案在这些图中分别地用Sch1、Art1和Art2来表示。
图10A和10B图示出在0.5λ秩1的情况下的具有0.5λ间隔和4λ间隔的吞吐量CDF，并且在表3中给出由Sch1获得的平均增益。
表3相比于现有技术的平均增益
0.5λ间隔 4λ间隔
相对于Art 1 0.27％ 1.3％
相对于Art 2 2.8％ 8.5％
根据两个图和表3，可以看到，在本公开中提出的解决方案与现有技术中的Art1和Art2相比可以实现轻微的性能改善，并且天线阵列具有的间隔越大，其可以实现的性能改善越大。
图10C和10D图示出在0.5λ秩2的情况下的具有0.5λ间隔和4λ间隔的吞吐量CDF，并且在表4中给出由Sch1获得的平均增益。
表4相比于现有技术的平均增益
0.5λ间隔 4λ间隔
相对于Art 1 11％ 6％
相对于Art 2 19％ 15％
根据图10C和10D，可以看到在本公开中提出的解决方案与Art1和Art2相比可以实现显著的改善。这意味着对于较高秩、诸如秩2而言，更适合于采用多垂直预编码信息反馈。
图10E图示出用于天线阵列中的不同列的PMI偏移CDF。根据仿真结果，大多数PMI具有从-5至5的偏移，这意味着其中大多数PMI是相关的。因此，很明显PMI偏移的使用可以显著地降低开销。
因此，在本公开的实施例中，提供了一种用于3D-MIMO系统中的信道估计和反馈的新解决方案，并且其可以实现更准确的波束赋形和/或更高阶的空间复用，从而改善3D-MIMO系统的性能。
应理解的是，上文已参考示例性系统描述了本公开的实施例。然而，基于本文中的教导内容，本领域的技术人员还可以在具有不同于示例性系统的结构的系统中应用在本公开中提出的解决方案。
应理解的是虽然在单个步骤、单元或模块中描述了某些操作，但其也可能用单独步骤、单元或模块来执行。另一方面，已经用单独步骤、单元或模块描述的某些操作也可以在单个步骤、单元和模块中执行。
另外，基于以上描述，本领域的技术人员将理解的是可以用装置、方法或计算机程序产品来体现本公开。一般地，可以用硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现各种示例性实施例。例如，某些方面可用硬件来实现，而其它方面可以用可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行的固件或软件实现，但本公开不限于此。虽然已经作为框图、流程图或者使用某个其它图示表示来示出并描述了本公开的示例性实施例的各种方面，但应很好地理解的是，作为非限制性示例，可以用硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其某种组合来实现本文所述的这些方框、装置、系统、技术或方法。
可以将附图中所示的各种方框视为方法步骤和/或作为由计算机程序代码的操作得到的操作和/或作为被构造成执行(一个或多个)关联功能的多个耦合逻辑电路元件。可以用诸如集成电路芯片和模块之类的各种部件来实施本公开的示例性实施例的至少某些方面，并且可以在被实现为可被配置成根据本公开的示例性实施例操作的集成电路、FPGA或ASIC的装置中实现本公开的示例性实施例。
虽然本说明书包含许多特定实施方式细节，但不应将这些细节为对任何公开或可要求保护的范围的限制，而是作为可以为特定公开的特定实施例所特有的特征描述。在本说明书中在单独实施例的背景下描述的某些特征也可以组合地在单个实施例中实现。相反地，在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以单独地或以任何适当的子组合在多个实施例中实现。此外，虽然上文将特征描述为以某些组合的方式作用甚至最初同样地要求保护，但在某些情况下可以从该组合去除来自要求保护的组合的一个或多个特征，并且要求保护的组合可以是对子组合或子组合的变化。
同样地，虽然在图中按照特定顺序描绘了各操作，但不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或按照连续顺序来执行此类操作，或者执行所有的所示操作以实现期望的结果。在某些情况下，多重任务和并行处理可以是有利的。此外，不应将上述实施例中的各种系统部件的分离理解为在所有实施例中都要求此类分离，并且应理解的是所述程序部件和系统一般地可以在单个软件产品中被集成在一起或者封装到多个软件产品中。
当结合附图来阅读时，鉴于前文的描述，对本公开的前述示例性实施例的各种修改、适应可以变得对于本领域的技术人员而言显而易见。任何和所有修改仍落在本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。此外，已受益于在前文描述和关联附图中提出的讲授内容的本公开的这些实施例所属领域的技术人员将会想到在本文中阐述的本公开的其它实施例。
因此，将理解的是，本公开的实施例不限于公开的特定实施例，并且修改及其它实施例意图被包括在所附权利要求的范围内。虽然在本文中使用特定术语，但其仅仅是在一般且描述性意义上使用而不是用于限制目的。

Claims (50)

1.一种用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的方法，包括：
针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号；
接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中所述指示信息基于对所述多个参考信号的测量；以及
基于所述指示信息来调整预编码信息反馈的配置，使得多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用，其中所述多垂直预编码信息反馈表示针对所述天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示信息指示所述多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述指示信息指示通过所述多垂直预编码信息反馈获得的性能增益是否高于预定阈值。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述指示信息是针对所述多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述指示信息被包含在来自用户设备的信道质量反馈信息的附加比特中。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中通过秩指示符来指示所述指示信息。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中通过是否针对所述天线阵列中的多个列反馈相同垂直码字来指示所述指示信息。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中针对天线阵列中的部分列传输所述多个参考信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述天线阵列中的所述部分列包括所述天线阵列中具有大于预定值的间隔的列。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述天线阵列中的所述部分列包括位于所述天线阵列的两侧的列。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，还包括：
初始化所述预编码信息反馈的配置；
其中，基于预编码信息反馈的初始化的配置来传输最初接收到的预编码信息反馈。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述预编码信息反馈的初始化的配置指示UE：
针对所述天线阵列中的所述多个列，反馈仅仅一个垂直预编码矩阵指示符；或者
针对所述天线阵列中的所述多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，还包括：
接收预编码信息反馈，所述预编码信息反馈包含多个垂直预编码矩阵指示符和水平预编码矩阵指示符；
基于包含在接收到的所述预编码信息反馈中的所述多个垂直预编码矩阵指示符和所述水平预编码矩阵指示符而组成三维预编码矩阵；以及
基于所述三维预编码矩阵而在数据被预编码之后传输所述数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其中针对所述天线阵列中不具有相应垂直预编码矩阵指示符的列，将用于所述列的垂直预编码矩阵指示符的方向：
通过对与所述列接近的列的预编码矩阵指示符进行内插来确定；或
确定为与所述列接近的列的预编码矩阵指示符。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其中用于三维预编码的垂直码本具有被限制在预定范围内的大小。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法，其中所述预编码信息反馈包括相对于预定预编码矩阵指示符的垂直预编码矩阵指示符偏移。
17.一种用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的方法，包括：
接收用于天线阵列中的多个列的多个参考信号；
对所述多个参考信号执行测量；以及
基于所述测量而传输关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述指示信息指示多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益，其中所述多垂直预编码信息反馈表示针对所述天线阵列中的所述多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述指示信息指示通过所述多垂直预编码信息反馈获得的性能增益是否高于预定阈值。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中所述指示信息是针对所述多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其中所述指示信息被包含在信道质量反馈信息的附加比特中。
22.根据权利要求17至21中的任一项所述的方法，其中通过秩指示符来指示所述指示信息。
23.根据权利要求17至22中的任一项所述的方法，其中通过是否针对所述天线阵列中的多个列传输相同垂直码字来指示所述指示信息。
24.根据权利要求17至23中的任一项所述的方法，还包括：
接收所述预编码信息反馈的初始化的配置；
最初基于所述预编码信息反馈的初始化的配置来传输所述预编码信息反馈。
25.根据权利要求17至24中的任一项所述的方法，还包括：
接收预编码信息反馈的经过调整的配置；以及
基于所述预编码信息反馈的经过调整的配置而传输预编码信息反馈，所述预编码信息反馈包含用于所述天线阵列中的多个列的多个垂直预编码矩阵指示符。
26.根据权利要求17至25中的任一项所述的方法，其中用于三维预编码的垂直码本具有被限制在预定范围内的大小。
27.根据权利要求17至26中的任一项所述的方法，其中所述预编码信息反馈包括相对于预定预编码矩阵指示符的垂直预编码矩阵指示符偏移。
28.一种用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的装置，包括：
信号传输单元，其被配置成针对天线阵列中的多个列传输多个参考信号；
信息接收单元，其被配置成接收关于预编码信息反馈的配置调整的指示信息，其中所述指示信息基于对所述多个参考信号的测量；以及
配置调整单元，其被配置成基于所述指示信息来调整所述预编码信息反馈的配置，使得多垂直预编码信息反馈在其能够获得性能增益时被启用，其中所述多垂直预编码信息反馈表示针对所述天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
29.根据权利要求28所述的装置，其中所述指示信息指示所述多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益。
30.根据权利要求28或29所述的装置，其中所述指示信息指示通过所述多垂直预编码信息反馈获得的性能增益是否高于预定阈值。
31.根据权利要求28至30中的任一项所述的装置，其中所述指示信息是针对所述多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。
32.根据权利要求28至31中的任一项所述的装置，其中所述指示信息被包含在来自用户设备的信道质量反馈信息的附加比特中；或者
其中通过秩指示符来指示所述指示信息；或者
其中通过是否针对所述天线阵列中的多个列反馈相同垂直码字来指示所述指示信息。
33.根据权利要求28至32中的任一项所述的装置，其中针对所述天线阵列中的部分列传输所述多个参考信号。
34.根据权利要求33所述的装置，其中所述天线阵列中的所述部分列包括所述天线阵列中具有大于预定值的间隔的列。
35.根据权利要求34所述的装置，其中所述天线阵列中的所述部分列包括位于所述天线阵列的两侧的列。
36.根据权利要求28至35中的任一项所述的装置，还包括：
配置初始化单元，其被配置成初始化所述预编码信息反馈的配置；
其中，基于所述预编码信息反馈的初始化的配置来传输最初接收到的预编码信息反馈。
37.根据权利要求36所述的装置，其中所述预编码信息反馈的初始化的配置指示UE：
针对所述天线阵列中的多个列，反馈仅仅一个垂直预编码矩阵指示符；或者
针对所述天线阵列中的所述多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
38.根据权利要求28至37中的任一项所述的装置，还包括：
反馈接收单元，其被配置成接收预编码信息反馈，所述预编码信息反馈包含多个垂直预编码矩阵指示符和水平预编码矩阵指示符；
矩阵组成单元，其被配置成基于包含在接收到的所述预编码信息反馈中的所述多个垂直预编码矩阵指示符和所述水平预编码矩阵指示符而组成三维预编码矩阵；以及
数据传输单元，其被配置成基于所述三维预编码矩阵而在数据被预编码之后传输所述数据。
39.根据权利要求38所述的装置，其中所述矩阵组成单元被配置成针对所述天线阵列中不具有相应垂直预编码矩阵指示符的列，将用于所述列的垂直预编码矩阵指示符的方向：
通过对与所述列接近的列的预编码矩阵指示符进行内插来确定；或者
确定为与所述列接近的列的预编码矩阵指示符。
40.根据权利要求28至39中的任一项所述的装置，其中用于三维预编码的垂直码本具有被限制在预定范围内的大小。
41.根据权利要求28至40中的任一项所述的装置，其中所述预编码信息反馈包括相对于预定预编码矩阵指示符的垂直预编码矩阵指示符偏移。
42.一种用于三维多输入多输出系统中的信道估计和反馈的装置，包括：
参考信号接收单元，其被配置成接收用于天线阵列中的多个列的多个参考信号；
信号测量执行单元，其被配置成对所述多个参考信号执行测量；以及
信息传输单元，其被配置成基于所述测量而传输关于预编码信息反馈的配置调整的信息。
43.根据权利要求42所述的装置，其中所述指示信息指示多垂直预编码信息反馈是否能够获得性能增益，其中所述多垂直预编码信息反馈表示针对所述天线阵列中的多个列，反馈多个垂直预编码矩阵指示符。
44.根据权利要求42或43所述的装置，其中所述指示信息指示通过所述多垂直预编码信息反馈获得的性能增益是否高于预定阈值。
45.根据权利要求42至44中的任一项所述的装置，其中所述指示信息是针对所述多垂直预编码信息反馈的上行链路资源的资源请求。
46.根据权利要求42至45中的任一项所述的装置，其中所述指示信息传输单元被配置成：
将所述指示信息包含信道质量反馈信息的附加比特中；或者
通过秩指示符来指示所述指示信息；或者
通过是否针对所述天线阵列中的多个列传输相同垂直码字来指示所述指示信息。
47.根据权利要求42至46中的任一项所述的装置，还包括：
配置接收单元，其被配置成接收预编码信息反馈的初始化的配置；以及
反馈传输单元，其被配置成最初基于所述预编码信息反馈的初始化的配置来传输所述预编码信息反馈。
48.根据权利要求42至47中的任一项所述的装置，还包括：
配置接收单元，其被配置成接收预所述编码信息反馈的经过调整的配置；以及
反馈传输单元，其被配置成基于所述预编码信息反馈的经过调整的配置而传输所述预编码信息反馈，所述预编码信息反馈包含用于所述天线阵列中的多个列的多个垂直预编码矩阵指示符。
49.根据权利要求42至48中的任一项所述的装置，其中用于三维预编码的垂直码本具有被限制在预定范围内的大小。
50.根据权利要求42至49中的任一项所述的装置，其中所述预编码信息反馈包括相对于预定预编码矩阵指示符的垂直预编码矩阵指示符偏移。
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