CN107346982A - 一种下行多天线传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下行多天线传输方法和装置。该方法包括发送参考信号至用户设备，并接收所述用户设备上报的信道状态信息，根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集，根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。本方案使得在下行传输过程中，预编码的精度和灵活性大幅提高，同时也提高了系统性能。

Description

一种下行多天线传输方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种下行多天线传输方法和装置。

背景技术

LTE(Long Term Evolution，长期演进)针对不同的场景定义了不同的多天线传输模式，从是否需要精确的下行信道状态信息可以分为两大类：闭环空分复用和开环传输。闭环空分复用主要用于基站能够精确获取下行信道状态信息的场景，例如小区中心低速用户。开环传输则主要用于基站无法精确获取下行信道信息的场景，例如小区边缘用户和高速移动场景。

当基站由于信道恶化和多普勒频移等原因，无法准确和及时获取下行信道状态信息时，可以采用开环传输方案。LTE在Release 8版本中引入了两种开环传输方案，分别是时频分组编码(SFBC或发分集)和大时延循环延时分集(Large delay CDD)。其中SFBC属于一种发分集方案，通过发送分集来提高单个用户的误码性能。Large delay CDD则通过循环延迟矩阵在不同层数据之间人为引入了时延，从而能提供额外的频率分集增益。而且CDD方案允许多层传输，与发分集相比可以提高用户和系统的吞吐量。

LTE和LTE-A(LTE-Advanced，LTE演进)中的发分集方案，仅仅能够改善单用户的误码性能，无法提高用户和系统的数据传输速率，而大时延CDD(Cyclic Delay Diversity，循环延迟分集)虽然能够支持多层传输，但是对于固定层的传输采用的是固定的预编码，降低了预编码的精度和灵活性。同时大时延CDD方案利用CRS(Cell Reference Signal，小区参考信号)进行测量和信道估计，最高仅能支持4层传输。

发明内容

本发明提供一种下行多天线传输方法和装置，增加了预编码的精度和灵活性，提高了系统性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种下行多天线传输方法，包括：

发送参考信号至用户设备，并接收所述用户设备上报的信道状态信息；

根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集；

根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。

第二方面，本发明实施例还提供了一种下行多天线传输装置，包括：

参考信号发送模块，用于发送参考信号至用户设备；

接收模块，用于接收用户设备上报的信道状态信息；

预编码集生成模块，用于根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集；

预编码模块，用于根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。

本发明通过发送参考信号至用户设备，并接收所述用户设备上报的信道状态信息，根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集，根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送，解决了LTE下行传输过程中预编码精度和灵活性较差的问题，使得预编码的精度和灵活性大幅提高，同时也提高了系统性能。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的下行多天线传输方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的下行多天线传输方法的流程图；

图3是本发明实施例二提供的当编码集大小为8时的资源粒子编号的示意图；

图4是本发明实施例三提供的下行多天线传输装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的下行多天线传输方法的流程图，本实施例可适用于在LTE网络中进行通信的情况，该方法可以由基站来执行，具体包括如下步骤：

步骤101、发送参考信号至用户设备，并接收所述用户设备上报的信道状态信息。

其中，参考信号即“导频”信号，是由基站提供给用户设备用于信道估计或信道探测的一种已知信号。在LTE网络中，基站通常分配系统带宽的一部分区域给特定的户设备，即在特定时间为用户设备分配特定的频率区域资源。通常，基站将特定频率区域质量较好的资源优先分配给用户设备使其业务质量更有保障，而参考信号就可为基站的调度资源提供参考。

本实施例的技术方案中，参考信号可以是覆盖全小区的非预编码的CSI-RS(Channel Status Information Reference Signal，信道状态信息参考信号)，也可以是覆盖一定范围的预编码的CSI-RS。示例性的，用户设备在接收到该参考信号后，可按照传输模式9的方式计算对应的秩指示、预编码矩阵指示、参考信号资源指示和信道质量指示，并将其中至少一种作为信道的状态信息进行上报。

其中，传输模式9是LTE-A新增的一种传输模式，可支持最大到8层的传输。秩指示(RI，Rank Indication)表示系统中传输信道的秩，可看作收发设备间传输通路上独立的并行信道的数目，RI信息可以表示发射端与接收端之间多条传输信道之间的相关性。信道质量指示(CQI，Channel Quality Indicator)用来反映下行PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道)的信道质量，用0～15来表示PDSCH的信道质量，0表示信道质量最差，15表示信道质量最好。预编码矩阵指示(PMI，Precoding Matrix Indicator)则用来指示码本集合的Index。

步骤102、根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集。

其中，基站根据用户设备上报的信道状态信息并结合当前的配置场景，按照某种准则选定一定数量的预编码矩阵组成一个预编码集。示例性的，当基站端配备8天线，且高层配置为版本12的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)，UE(User Equipment，用户设备)上报的信道状态信息为CQI、RI和i1(宽带PMI信息)。此时，基站根据当前配置场景和RI数值，可以选用以下方式构造波束集。

定义其表示不同极化方向天线之间的相位调整因子，以及v_m＝[1 e^j2πm/32 e^j4πm/32 e^j6πm/32],m＝0,1,2,…,31，其表示32个基本预编码向量。当RI＝1时，UE上报的宽带PMI参数为i₁，其最多包含如下的16个可用的预编码矩阵，基站可以根据当前场景和车速，从中选择若干预编码矩阵组成预编码集。具体的预编码矩阵为：

当带宽较小，且处于中低速场景时，可以随机选择或或或中的四个预编码组成预编码集。

当带宽较大，且处于中低速场景时，可以随机选择中的连续两组中的8个预编码组成预编码集。

当带宽较小，且处于中高速场景时，可以先从中随机选择两个连续的预编码组，例如或或或 其次再从选定的两个预编码组的8个可用预编码中。间隔选出4个预编码矩阵组成预编码集。例如，当选择时，可选的预编码集包括{W_1,1,W_1,3,W_2,1,W_2,3}或{W_1,2,W_1,4,W_2,2,W_2,4}。

当带宽较大，且处于中高速场景时，可以直接从16个可用的预编码矩阵中间隔选取8个预编码组成预编码集合。例如{W_1,1,W_1,3,W_2,1,W_2,3,W_3,1,W_3,3,W_4,1,W_4,3}或{W_1,2,W_1,4,W_2,2,W_2,4,W_3,2,W_3,4,W_4,2,W_4,4}。

类似的，当RI＝2时，用户上报宽带PMI参数i₁。最多包含以下16个可用的预编码矩阵，基站可以根据当前场景和车速，从中选择若干预编码矩阵组成预编码集。具体的预编码矩阵为：

当带宽较小，且处于中低速场景时，可以随机选择或或或中的四个预编码组成预编码集。

当带宽较大，且处于中低速场景时，可以随机选择中的连续两组中的8个预编码组成预编码集。

当带宽较小，且处于中高速场景时，可以先从中随机选择两个连续的预编码组，例如或或或 其次再从选定的两个预编码组的8个可用预编码中。间隔选出4个预编码矩阵组成预编码集。例如，当选择时，可选的预编码集包括{W_1,1,W_1,3,W_2,1,W_2,3}或{W_1,2,W_1,4,W_2,2,W_2,4}。

当带宽较大，且处于中高速场景时，可以直接从16个可用的预编码矩阵中间隔选取8个预编码组成预编码集合。例如{W_1,1,W_1,3,W_2,1,W_2,3,W_3,1,W_3,3,W_4,1,W_4,3}或{W_1,2,W_1,4,W_2,2,W_2,4,W_3,2,W_3,4,W_4,2,W_4,4}。

步骤103、根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。

本实施例的技术方案，基站通过发送参考信号至用户设备后接收用户设备上报的信道状态信息，再结合该信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集，使得在下行传输过程中，预编码的精度和灵活性大幅提高。

在上述技术方案的基础上，接收所述用户设备上报的信道状态信息包括：所述用户设备根据所述参考信号计算相应的秩指示、预编码指示、参考信号资源指示和信道质量指示，并将所述秩指示、预编码指示、参考信号资源指示和信道质量指示中的至少一种进行上报。本方案中，用户设备上报信息的方式为将部分信道状态信息进行上报的开环传输方式，降低了反馈开销，提高了预编码的精度和灵活性。

示例性的，当高层配置为版本12的MIMO时，为了降低反馈开销，基站同时配置UE仅仅上报CQI、RI和宽带PMI信息，而不反馈窄带PMI信息，且可以配置较长的PMI反馈周期；当高层配置为版本13的MIMO，且为ClassA类型上报时，为了降低反馈开销，基站同时配置UE仅仅反馈CQI、RI和宽带PMI信息，而不反馈窄带PMI信息；当高层配置为版本13的MIMO，且为Class B K＝1类型上报时，为了降低反馈开销，基站同时配置UE仅仅反馈CQI和RI，不反馈PMI；当高层配置为版本13的MIMO，且为Class B K>1类型上报时，为了降低反馈开销，基站同时配置UE仅仅反馈CQI、RI、CRI和宽带PMI信息，而不反馈窄带PMI信息，且可以配置较长的PMI反馈周期。

在上述技术方案的基础上，用户设备根据所述参考信号计算信道质量指示包括：用户设备根据每个子载波的信道矩阵和预编码矩阵计算得到每个子载波的信干燥比，在每个资源块内对所有子载波上的信干燥比取平均值，并计算上报的子带上的信干燥比的平均值，根据所述子带上的信干燥比的平均值得到对应的信道质量指示；或用户设备根据每个子载波的信道矩阵和预编码矩阵计算得到每个子载波的信干燥比，在每个资源块内取所有子载波上的信干燥比的最大值，取上报的子带上的信干燥比的最大值，根据所述子带上的信干燥比的最大值得到对应的信道质量指示；或用户设备根据每个子载波的信道矩阵和预编码矩阵计算得到每个子载波的信干燥比，在每个资源块内取所有子载波上的信干燥比的最小值，取上报的子带上的信干燥比的最小值，根据所述子带上的信干燥比的最小值得到对应的信道质量指示。

具体的，每个子载波的信干燥比可通过下述方式计算：

用户设备首先根据CSI-RS获得有用参考信号的功率P及每个子载波上的信道矩阵H，并根据配置的CSI-IM(Channel Status Information InterferenceMeasurement，信道状态信息干扰测量)或CSI-RS测量得到干扰信号功率I，估计得到的噪声信号功率为N。由此可计算得到每个子载波上的信干燥比为

在上述技术方案的基础上，根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集包括：根据秩指示、预编码矩阵指示和信道质量指示及当前带宽大小和终端移动速度选择至少一个预编码矩阵组成预编码集。如前所述，本方案中根据用户设备反馈的不同信道状态信息参量和所处的运动场景来选择预编码矩阵组成预编码集，编码适应性更强，通信效率更高。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的下行多天线传输方法的流程图，本实施例在实施例一的基础上，给出了一种具体的根据预编码集对下行数据进行预编码的方案，包括以下步骤。

步骤201、根据用户设备上报的秩指示对数据符号进行层映射。

其中，基站首先根据用户设备上报的秩指示对调制映射之后的数据符号进行层映射。

步骤202、将所述层映射后得到的结果和酉矩阵相乘并在不同层之间进行平均，再将得到的结果和对角循环延时矩阵相乘得到数据向量。

示例性的，用一个v×v的DFT酉矩阵与层映射之后的数据结果相乘，再在不同层之间进行平均。层数为v的DFT酉矩阵的表达式为：

再将得到的结果和v×v的对角循环延时矩阵相乘，循环延时矩阵的表达式为：

其中， 表示每个天线端口上传输的数据符号个数。

步骤203、对资源粒子进行编号，将所述资源粒子的编号对应的预编码矩阵和所述数据向量相乘以实现对下行数据的预编码。

示例性的，对基站为该用户设备调度的每个PRB(Physical Resource Block，物理资源块)对内除去参考信号之外的资源粒子进行循环编号。优选的，具体编号规则为先频域后时域，编号的最大数值与预编码集的大小有关。示例性的，如图3所示，图3为本发明实施例二提供的当编码集大小为8时的资源粒子编号的示意图。编号完毕后，将每个资源粒子编号对应的预编码矩阵与步骤202输出的数据向量相乘，以实现对下行数据的预编码。

本实施例的技术方案，下行数据的预编码中考虑了用户设备上报的秩指示，精确性更高，灵活性更强，同时采用将所述层映射后得到的结果和酉矩阵相乘用于在不同层之间进行平均，再将得到的结果和对角循环延时矩阵相乘得到数据向量，接着对资源粒子进行编号，将所述资源粒子的编号对应的预编码矩阵和所述数据向量相乘以实现对下行数据的预编码，预编码方式效率更高。

在上述各个实施例的基础上，还包括：根据用户设备的传输层数，对解调参考信号的端口进行选择，并生成对应的参考信号序列；将所述对应的参考信号序列插入到对应的资源粒子上和数据一同进行调制并通过对应的天线端口进行发送。

示例性的，基站根据当前用户设备的传输层数v，选择DMRS((Demodulation Reference Signal，解调参考信号)端口7、8、…、6+v。并生成对应端口的参考信号序列。之后将对应的参考信号序列插入到对应的资源粒子上与数据一起进行OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制并通过对应的天线端口进行发送。

由于基站没有对DMRS进行预编码，故基站可通过RRC(Radio ResourceControl，无线资源控制)信令中的码本子集限制参数告知用户设备PDSCH采用的预编码码本。用户设备利用DMRS进行信道估计之后，根据接收到的RRC信令就可以确认当前传输采用的预编码方案，从而实现对PDSCH的解码。本方案中，利用信道状态信息参考信号和解调参考信号进行信道测量和信道估计，可以支持大于4层的传输。

实施例三

图4所示为本发明实施例三提供的下行多天线传输装置的结构图，如图所述，该装置包括：

参考信号发送模块1，用于发送参考信号至用户设备；

接收模块2，用于接收用户设备上报的信道状态信息；

预编码集生成模块3，用于根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集；

预编码模块4，用于根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。

在上述技术方案的基础上，所述接收模块具体用于：

接收所述用户设备上报的秩指示、预编码指示、参考信号资源指示和信道质量指示中的至少一种；

所述预编码集生成模块具体用于：

根据秩指示、预编码矩阵指示和信道质量指示及当前带宽大小和终端移动速度选择至少一个预编码矩阵组成预编码集。

在上述技术方案的基础上，所述预编码模块具体用于：

根据用户设备上报的秩指示对数据符号进行层映射；

将所述层映射后得到的结果和酉矩阵相乘用于在不同层之间进行平均，再将得到的结果和对角循环延时矩阵相乘得到数据向量；

对资源粒子进行编号，将所述资源粒子的编号对应的预编码矩阵和所述数据向量相乘以实现对下行数据的预编码。

在上述技术方案的基础上，还包括：

参考信号序列生成模块，用于根据用户设备的传输层数，对解调参考信号的端口进行选择，并生成对应的参考信号序列；

参考信号序列插入模块，用于将所述对应的参考信号序列插入到对应的资源粒子上和数据一同进行调制并通过对应的天线端口进行发送。

本实施例的技术方案，解决了LTE下行传输过程中预编码精度和灵活性较差的问题，使得预编码的精度和灵活性大幅提高，同时也提高了系统性能。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种下行多天线传输方法，其特征在于，包括：

发送参考信号至用户设备，并接收所述用户设备上报的信道状态信息；

根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集；

根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述用户设备上报的信道状态信息包括：

所述用户设备根据所述参考信号计算相应的秩指示、预编码指示、参考信号资源指示和信道质量指示，并将所述秩指示、预编码指示、参考信号资源指示和信道质量指示中的至少一种进行上报。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用户设备根据所述参考信号计算信道质量指示包括：

用户设备根据每个子载波的信道矩阵和预编码矩阵计算得到每个子载波的信干燥比，在每个资源块内对所有子载波上的信干燥比取平均值，并计算上报的子带上的信干燥比的平均值，根据所述子带上的信干燥比的平均值得到对应的信道质量指示；或

用户设备根据每个子载波的信道矩阵和预编码矩阵计算得到每个子载波的信干燥比，在每个资源块内取所有子载波上的信干燥比的最大值，取上报的子带上的信干燥比的最大值，根据所述子带上的信干燥比的最大值得到对应的信道质量指示；或

用户设备根据每个子载波的信道矩阵和预编码矩阵计算得到每个子载波的信干燥比，在每个资源块内取所有子载波上的信干燥比的最小值，取上报的子带上的信干燥比的最小值，根据所述子带上的信干燥比的最小值得到对应的信道质量指示。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集包括：

根据秩指示、预编码矩阵指示和信道质量指示及当前带宽大小和终端移动速度选择至少一个预编码矩阵组成预编码集。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预编码集对下行数据进行预编码包括：

根据用户设备上报的秩指示对数据符号进行层映射；

将所述层映射后得到的结果和酉矩阵相乘，再将得到的结果和对角循环延时矩阵相乘得到数据向量；

对资源粒子进行编号，将所述资源粒子的编号对应的预编码矩阵和所述数据向量相乘以实现对下行数据的预编码。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据用户设备的传输层数，对解调参考信号的端口进行选择，并生成对应的参考信号序列；

将所述对应的参考信号序列插入到对应的资源粒子上和数据一同进行调制并通过对应的天线端口进行发送。

7.一种下行多天线传输装置，其特征在于，包括：

参考信号发送模块，用于发送参考信号至用户设备；

接收模块，用于接收用户设备上报的信道状态信息；

预编码集生成模块，用于根据所述信道状态信息和当前的配置场景选择至少一个预编码矩阵组成预编码集；

预编码模块，用于根据所述预编码集对下行数据进行预编码，并对所述预编码后的数据进行资源映射和调制，通过不同的天线端口进行发送。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收模块具体用于：

接收所述用户设备上报的秩指示、预编码指示、参考信号资源指示和信道质量指示中的至少一种；

所述预编码集生成模块具体用于：

根据秩指示、预编码矩阵指示和信道质量指示及当前带宽大小和终端移动速度选择至少一个预编码矩阵组成预编码集。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预编码模块具体用于：

根据用户设备上报的秩指示对数据符号进行层映射；

将所述层映射后得到的结果和酉矩阵相乘，再将得到的结果和对角循环延时矩阵相乘得到数据向量；

对资源粒子进行编号，将所述资源粒子的编号对应的预编码矩阵和所述数据向量相乘以实现对下行数据的预编码。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

参考信号序列生成模块，用于根据用户设备的传输层数，对解调参考信号的端口进行选择，并生成对应的参考信号序列；

参考信号序列插入模块，用于将所述对应的参考信号序列插入到对应的资源粒子上和数据一同进行调制并通过对应的天线端口进行发送。