CN106160820A - 一种基于信道互易性获取下行信道信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于信道互易性获取下行信道信息的方法，包括：UE向基站发送探测导频SRS，以及反馈下行信道的CQI；基站根据UE发送的SRS得到UE的上行信道信息矩阵，然后利用UE反馈的CQI对UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵。本发明可以在上下行传输条件不对称的情况下，很好的修正上下行的信道传输条件的不同对信道信息造成的影响。

Description

一种基于信道互易性获取下行信道信息的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于信道互易性获取下行信道信息的方法。

背景技术

在LTE/LTE-A系统中，一方面，为了进行上行调度，需要获取上行信道相关信息，UE向基站发送探测导频SRS(Sounding Reference Signal，探测参考信号)，基站根据SRS进行上行信道测量，获得上行信道信息。另一方面，为了进行下行调度，基站需要获得下行信道信息，包含预编码指示PMI、信道质量CQI和秩指示RI。为此UE根据下行导频测量得到下行信道信息，然后通过上行控制信道PUCCH或上行共享信道PUSCH向基站反馈上述信息。但是PMI、CQI等信息对下行信道信息进行了一定的压缩，并不能完全准确的反映下行信道信息。

TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统中，上下行链路使用同一频点，上下行链路信道特性一致，称为信道互易性。一种理想的获取下行信道信息的方法是：在天线理想校准的情况下，基站端利用信道互易性，根据上行SRS测量得到的上行信道信息矩阵，进行转置操作得到下行信道信息矩阵，用于下行调度。即下行链路信道状态矩阵H_d可由上行链路信道状态矩阵H_u进行转置得到，H_d用于基站侧调度。这样不仅节省了对下行信道的反馈开销，还避免了反馈过程中的量化和反馈误差，以补充上行反馈PMI、CQI等信息的不准确性，以获得最大系统容量。

但是在现实情况中，由于收端和发端发射机本身因素或外部环境对通信链路的影响，会导致TDD系统中的上下行信道相差较大。尤其是在多UE MIMO或CoMP的场景下，UE端干扰及基站侧干扰的情况非常不同，此时若仍采用上述理想方法，不但不能提高系统容量，还会导致收端数据产生较大的误差。所以需要对上述基于信道互易性的理想方法进行修正或改进，使信道互易性适用于实际情形。

发明内容

本发明提出一种基于信道互易性获取下行信道信息的方法，该方法包括：

UE向基站发送探测导频SRS，以及反馈下行信道的CQI；

基站根据UE发送的SRS得到UE的上行信道信息矩阵，然后利用UE反馈的CQI对UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵。

优选的，基站按照以下步骤对UE的上行信道信息矩阵进行修正：

a，基站计算基站端的信噪干比SINR：

其中，H_SRS是UE的上行信道信息矩阵，N₀是噪声，I_eNB是基站端的干扰功率；

b，基站根据UE反馈的CQI，按照预定映射规则得到UE端的信噪干比的区间SINR_CQI，根据SINR_CQI得到所述CQI对应的UE端的信噪干比估计SINR_CQI,eff；

c，基站计算修正因子

d，基站根据修正因子α，对UE的上行信道信息矩阵H_SRS进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵H_DL：H_DL＝αH_SRS。

进一步的，在修正前可以先判断是否需要进行修正：如果SINR∈SINR_CQI，则不进行修正，将UE的上行信道信息矩阵作为UE的下行信道信息矩阵，否则进行修正。

优选的，UE还反馈下行信道的PMI、RI以及修正下行信道信息，所述修正下行信道信息是UE根据下行信道信息矩阵与当前下行数据共享信道信息矩阵计算出的下行信道信息矩阵的修正值；基站根据UE反馈的PMI和RI判断是否需要对UE的上行信道信息矩阵进行修正，如果需要，则利用UE反馈的CQI和修正下行信道信息对UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵。

此时，基站可以仍按照上述步骤对UE的上行信道信息矩阵进行修正，不同之处仅在于步骤d：基站根据修正因子α和UE反馈的修正下行信道信息矩阵，对UE的上行信道信息矩阵H_SRS进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵H_DL：H_DL＝β(αH_SRS+I)，其中I是基站根据UE反馈的修正下行信道信息得到的修正矩阵，β是归一化系数。

对于上述修正下行信道信息，可以采用以下三种计算方式。

方式1：

UE对下行信道信息矩阵进行SVD分解得到V矩阵，结合当前下行数据共享信道的预编码矩阵，将两个矩阵的相关系数的对角元素作为修正下行信道信息Δ，并反馈给基站；基站构造修正矩阵I为对角元素为Δ，其它元素为0的对角矩阵。

方式2：

UE根据当前下行数据共享信道的预编码矩阵构造预编码信道信息矩阵，结合下行信道信息矩阵，将两个矩阵的相关系数的对角元素作为所述修正下行信道信息Δ，并反馈给基站；基站构造修正矩阵I为对角元素为Δ，其它元素为0的对角矩阵。

方式3：

UE根据当前下行数据共享信道的预编码矩阵构造预编码信道信息矩阵，结合下行信道信息矩阵，将两个矩阵的差值且归一化矩阵作为所述修正下行信道信息Δ；基站构造修正矩阵I为Δ。

上述方法中，基站根据UE反馈的PMI和RI判断是否需要对UE的上行信道信息矩阵进行修正，判断方法可以如下：

基站根据UE的上行信道信息矩阵按照最大容量准则得到使容量最大的PMI和RI，如果得到的PMI和RI均与UE反馈的MI和RI相同，则不进行修正，将UE的上行信道信息矩阵作为UE的下行信道信息矩阵，否则进行修正。

上述方法的步骤b，所述预定映射规则可以为：

首先，通过链路仿真，在不同环境下，固定所述CQI，得到信噪干比与误块率的关系曲线；然后，选取一个固定的误块率，将所有关系曲线中该固定误块率对应的信噪干比组成一个区间，该区间即为SINR_CQI。SINR_CQI,eff可以是区间SINR_CQI的线性中值。

上述所有方法中，基站可以将多个UE的下行信道信息矩阵结合在一起，用于下行调度。

本发明在现有协议的基础上，通过基站及UE之间的简单信息交互，对基站侧获得的上行信道信息进行修正以获得下行信道信息。本发明可以在上下行传输条件不对称的情况下，很好的修正上下行的信道传输条件的不同对信道信息造成的影响，修正后得到的下行信道信息可以应用于下行调度中的配对UE选择、配对UE预编码选择等，能够有效的提高多UE MIMO及CoMP的系统性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的基站和UE之间的信息交互图；

图2为实施例2的基站和UE之间的信息交互图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，每个UE向基站发送探测导频SRS，以及反馈下行信道的CQI；基站根据各UE发送的SRS得到各UE的上行信道信息矩阵，然后利用各UE反馈的CQI对各UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到各UE的下行信道信息矩阵。下面以第k个UE为例，具体说明基站获取第k个UE的下行信道信息矩阵的过程。

步骤1：基站发送下行参考信号(可以为CRS，也可以为CSI-RS)。

步骤2：小区内UE监听下行参考信号。第k个UE通过信道估计得到下行信道信息矩阵H_k，根据H_k，第k个UE计算并反馈CQI_k。

步骤3：小区内UE按照配置发送探测导频SRS。

步骤4：基站接收第k个UE的SRS后，通过信道估计得到第k个UE的上行信道信息矩阵H_SRS,k，然后计算基站端的信噪干比SINR：

其中，N₀是噪声，I_eNB是基站端的干扰功率；

步骤5：基站接收CQI_k，按照预定的映射规则映射得到UE端接收时的信噪干比的区间SINR_CQI,SINR_CQI为一范围。若SINR∈SINR_CQI，则不做H_SRS,k的功率修正，否则计算下行信道信息矩阵的修正因子α，计算方法如下：

$\mathrm{\α}=\frac{P_{\mathrm{UE},k}}{{\left|\right|H_{\mathrm{SRS},k}\left|\right|}^2}=\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{UE}}*(N_0+I_{\mathrm{UE},k})}{\mathrm{SINR}*(N_0+I_{\mathrm{eNB},k})}\≈\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{UE}}}{\mathrm{SINR}}\≈\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{CQI},\mathrm{eff}}}{\mathrm{SENR}}$

其中，P_UE,k为第k个UE的接收有用信号的功率；SINR_UE为第k个UE端的信噪干比；I_UE,k为第k个UE端的干扰功率，I_UE,k和I_eNB,k近似相等；SINR_CQI,eff为SINR_UE的估计值。

此处预定的映射规则可以采用现有技术中的常用方法，例如：通过链路仿真，在不同环境下，固定CQI为CQI_k后，给出SINR(信噪干比，Signal Interferenceand Noise Ratio)与BLER(误块率，Block Error Ratio)的关系曲线，在所有关系曲线中选取一个合适的BLER点，该误块率点对应的信噪干比将组成一个区间，此区间即是CQI_k对应的SINR区间SINR_CQI。SINR_CQI,eff可取为SINR_CQI的线性中值。

步骤6：基站对第k个UE的上行信道信息矩阵H_SRS,k进行修正得到下行信道信息矩阵H_DL,k：H_DL,k＝αH_SRS,k。

步骤7：基站将所有配对UE的下行信道信息矩阵组合在一起，用于下行调度，如选择配对UE，确定配对UE的下行预编码、块长、调制方式等。假设选择的配对UE为第k个UE，及第h个UE，则基站可按照下式构造联合下行信道矩阵H_DL：

$H_{\mathrm{DL}}=\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{DL},k}\\ H_{\mathrm{DL},h}\end{array}\right]$

基站依据此联合下行信道矩阵进行下行调度，决定第k个UE及第h个UE各自的下行预编码、块长、调制方式等。

实施例2

如图2所示，本实施例中每个UE除了发送探测导频SRS及反馈CQI外，还反馈下行信道的PMI、RI以及修正下行信道信息；基站根据各UE发送的SRS得到各UE的上行信道信息矩阵，根据各UE反馈的PMI和RI判断是否需要对各UE的上行信道信息矩阵进行修正，如果需要，则利用各UE反馈的CQI和修正下行信道信息对各UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到各UE的下行信道信息矩阵。下面以第k个UE为例，具体说明基站获取第k个UE的下行信道信息矩阵的过程。

步骤1：基站发送下行参考信号(可以为CRS，也可以为CSI-RS)。

步骤2：小区内UE监听下行参考信号。第k个UE通过信道估计得到下行信道信息矩阵H_k，根据H_k，第k个UE计算并反馈CQI_k，PMI_k，RI_k。

步骤3：小区内UE获得下行数据共享信道的预编码矩阵W_k。第k个UE根据下行信道信息矩阵H_k与当前下行数据共享信道的预编码矩阵W_k，反馈下行信道信息矩阵的修正值，称为修正下行信道信息Δ_k。Δ_k可以为以下三种中的任意一种：

a，UE根据W_k，及H_k进行SVD分解得到的V矩阵，反馈两矩阵的相关系数的对角元素做为修正下行信道信息矩阵Δ_k：

$\begin{array}{c}{H}_k={\mathrm{U\ΣV}}_k^T\\ {\mathrm{\Δ}}_k=R_{\mathrm{SRS},k}=E\left\{W_k{V}_k^H\right\}\end{array}$

b，UE根据W_k构造预编码信道信息H_wk，结合H_k，反馈两矩阵的相关系数的对角元素做为修正下行信道信息Δ_k：

${\mathrm{\Δ}}_k=R_{\mathrm{SRS},k}=E\left\{H_{\mathrm{wk}}{H}_k^H\right\}$

c，UE根据W_k构造预编码信道信息H_wk，结合H_k，反馈两矩阵的差值且归一化矩阵做为修正下行信道信息Δ_k：

Δ_k＝norm(H_wk-H_k)

步骤4：小区内UE按照配置发送SRS；

步骤5：基站接收第k个UE的SRS后，通过信道估计得到第k个UE的上行信道信息矩阵H_SRS,k。

步骤6：基站接收第k个UE的PMI_k及RI_k后，根据此UE的H_SRS,k按照一定的准则得到一个PMI_SRS及一个RI_SRS,上述准则可以为：

最大容量准则，即遍历所有的码字得到使容量最大的码字。

${\mathrm{PMI}}_{{\mathrm{SRS},\mathrm{RI}}_{\mathrm{SRS}}}=\underset{v_i\∈C_r}{\arg \max }\left(\mathrm{capacity}(v_i,H_{\mathrm{SRS},k},c)\right)$

若PMI_SRS及RI_SRS与第k个UE反馈的PMI_k与RI_k相同，则不对上行信道信息矩阵进行修正；否则，按步骤7修正。

步骤7：基站接收CQI_k及修正下行信道信息矩阵，对第k个UE的上行信道信息矩阵H_SRS,k进行修正得到下行信道信息矩阵H_DL,k:

H_DL,k＝β(αH_SRS,k+I)，其中α根据CQI_k和上行信道信息矩阵H_SRS,k计算得出，其计算方法与实施例1相同，I是基站根据UE反馈的修正下行信道信息Δ_k得到的修正矩阵，β是归一化系数，使H_DL,k的系数归一。对应步骤3中的三种Δ_k，修正矩阵I依次为：

a，构造修正矩阵I为对角元素为Δ_k，其它元素为0的对角矩阵。

b，构造修正矩阵I为对角元素为Δ_k，其它元素为0的对角矩阵。

c，构造修正矩阵I为Δ_k。

步骤8：基站将所有配对UE的下行信道信息矩阵组合在一起，构成联合下行信道矩阵，用于下行调度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种基于信道互易性获取下行信道信息的方法，该方法包括：

UE向基站发送探测导频SRS，以及反馈下行信道的CQI；

基站根据UE发送的SRS得到UE的上行信道信息矩阵，然后利用UE反馈的CQI对UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基站按照以下步骤对UE的上行信道信息矩阵进行修正：

a，基站计算基站端的信噪干比SINR：

其中，H_SRS是UE的上行信道信息矩阵，N₀是噪声，I_eNB是基站端的干扰功率；

b，基站根据UE反馈的CQI，按照预定映射规则得到UE端的信噪干比的区间SINR_CQI，根据SINR_CQI得到所述CQI对应的UE端的信噪干比估计SINR_CQI,eff；

c，基站计算修正因子

d，基站根据修正因子α，对UE的上行信道信息矩阵H_SRS进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵H_DL：H_DL＝αH_SRS。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

在修正前先判断是否需要进行修正：如果SINR∈SINR_CQI，则不进行修正，将UE的上行信道信息矩阵作为UE的下行信道信息矩阵，否则进行修正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

UE还反馈下行信道的PMI、RI以及修正下行信道信息，所述修正下行信道信息是UE根据下行信道信息矩阵与当前下行数据共享信道信息矩阵计算出的下行信道信息矩阵的修正值；

基站根据UE反馈的PMI和RI判断是否需要对UE的上行信道信息矩阵进行修正，如果需要，则利用UE反馈的CQI和修正下行信道信息对UE的上行信道信息矩阵进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基站按照以下步骤对UE的上行信道信息矩阵进行修正：

a，基站计算基站端的信噪干比SINR：

其中，H_SRS是UE的上行信道信息矩阵，N₀是噪声，I_eNB是基站端的干扰功率；

b，基站根据UE反馈的CQI，按照预定映射规则得到UE端的信噪干比的区间SINR_CQI，根据SINR_CQI得到CQI对应的UE端的信噪干比估计SINR_CQI,eff；

c，基站计算修正因子

d，基站根据修正因子α和UE反馈的修正下行信道信息矩阵，对UE的上行信道信息矩阵H_SRS进行修正，得到UE的下行信道信息矩阵H_DL：

H_DL＝β(αH_SRS+I)，其中I是基站根据UE反馈的修正下行信道信息得到的修正矩阵，β是归一化系数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

UE对下行信道信息矩阵进行SVD分解得到V矩阵，结合当前下行数据共享信道的预编码矩阵，将两个矩阵的相关系数的对角元素作为修正下行信道信息Δ，并反馈给基站；

基站构造修正矩阵I为对角元素为Δ，其它元素为0的对角矩阵。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

UE根据当前下行数据共享信道的预编码矩阵构造预编码信道信息矩阵，结合下行信道信息矩阵，将两个矩阵的相关系数的对角元素作为所述修正下行信道信息Δ，并反馈给基站；

基站构造修正矩阵I为对角元素为Δ，其它元素为0的对角矩阵。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

UE根据当前下行数据共享信道的预编码矩阵构造预编码信道信息矩阵，结合下行信道信息矩阵，将两个矩阵的差值且归一化矩阵作为所述修正下行信道信息Δ；

基站构造修正矩阵I为Δ。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：基站根据UE反馈的PMI和RI判断是否需要对UE的上行信道信息矩阵进行修正，判断方法如下：

基站根据UE的上行信道信息矩阵按照最大容量准则得到使容量最大的PMI和RI，如果得到的PMI和RI均与UE反馈的MI和RI相同，则不进行修正，将UE的上行信道信息矩阵作为UE的下行信道信息矩阵，否则进行修正。

10.根据权利要求2～3、5～9任意一项所述的方法，其特征在于步骤b，所述预定映射规则为：

首先，通过链路仿真，在不同环境下，固定所述CQI，得到信噪干比与误块率的关系曲线；然后，选取一个固定的误块率，将所有关系曲线中该固定误块率对应的信噪干比组成一个区间，该区间即为SINR_CQI。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于步骤b：

SINR_CQI,eff是区间SINR_CQI的线性中值。

12.根据权利要求1～9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基站将多个UE的下行信道信息矩阵结合在一起，用于下行调度。