CN107431514B - 无线通信系统中报告用于3d mimo的信道质量信息的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种在无线通信系统中在用户设备(UE)处向基站报告用于三维(3D)多输入多输出(MIMO)传输的信道质量信息的方法。该方法包括：从基站接收用于垂直循环波束形成的信息；在以预先确定的资源单位循环地应用不同的垂直波束形成以接收下行链路信号的假设下，使用用于垂直循环波束形成的信息计算信道质量信息；以及将计算的信道质量信息报告给基站。

Description

无线通信系统中报告用于3D MIMO的信道质量信息的方法和 装置
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，并且更具体地说，涉及在无线通信系统中报告用于三维(3D)多输入多输出(MIMO)的信道质量信息的方法和装置。
背景技术
作为本发明可适用于的移动通信系统的示例，简要地描述第三代合作伙伴计划长期演进(在下文中，被称为“LTE”)通信系统。
图1是示意性地示出作为示例性的无线电通信系统的E-UMTS的网络结构的图。演进的通用移动电信系统(E-UMTS)是传统通用移动电信系统(UMTS)的高级版本，并且其基本的标准化当前正在3GPP进行。E-UMTS通常可以称为LTE系统。对于UMTS和E-UMTS的技术规范的细节，可以参考“3rd Generation Partnership Project；Technical SpecificationGroup Radio Access Network(第三代合作伙伴计划：技术规范组无线电接入网络)”的版本7和版本8。
参考图1，E-UMTS包括用户设备(UE)、演进的节点B(e节点B或者eNB)、和接入网关(AG)，该接入网关(AG)位于演进的UMTS陆地无线电接入网络(E-UTRAN)的末端并且被连接到外部网络。eNB可以同时传送用于广播服务、多播服务和/或单播服务的多个数据流。
每个eNB存在一个或多个小区。小区被配置成使用1.25、2.5、5、10、15和20MHz带宽中的一个，以向多个UE提供下行链路或者上行链路传输服务。不同的小区可以被配置成提供不同的带宽。eNB控制到多个UE的数据发送和来自于多个UE的数据接收。关于下行链路(DL)数据，eNB发送DL调度信息以通过将DL调度信息发送到UE来通知相对应的UE要在其内发送数据的时间/频率域、编码、数据大小和混合自动重传请求(HARQ)相关的信息。另外，关于上行链路(UL)数据，eNB将UL调度信息发送到相对应的UE以通知UE可用的时间/频率域、编码、数据大小、以及HARQ相关的信息。可以使用用于发送用户业务或者控制业务的接口。核心网(CN)可以包括AG和用于UE的用户注册的网络节点。AG在跟踪区(TA)基础上管理UE的可移动性，每个TA包括多个小区。
虽然已经基于宽带码分多址(WCDMA)将无线电通信技术发展成LTE，但是用户和提供商的需求和期望持续增长。另外，因为其它的无线电接入技术持续被开发，所以要求新的技术进步以保证未来的竞争力。例如，要求每比特成本的降低、服务可用性的提高、频带灵活的使用、简化的结构、开放接口、UE的适当的功耗等等。
发明内容
技术问题
被设计以解决问题的本发明的目的在于在无线通信系统中报告用于三维(3D)多输入多输出(MIMO)的信道质量信息的方法和装置。
技术方案
能够通过提供一种在无线通信系统中在用户设备(UE)处向基站报告用于三维(3D)多输入多输出(MIMO)传输的信道质量信息的方法来实现本发明的目的，该方法包括：从基站接收用于垂直循环波束形成的信息；在以预先确定的资源单位循环应用不同的垂直波束形成以接收下行链路信号的假设下，使用用于垂直循环波束形成的信息计算信道质量信息；以及将计算的信道质量信息报告给基站。
在本发明的另一方面，在此提供一种无线通信系统中的用户设备(UE)，其包括：无线通信模块，该无线通信模块被配置为向基站发送信号和从基站接收信号；和处理器，该处理器被配置成处理信号，其中处理器控制无线通信模块，在以预先确定的资源单位循环地应用不同的垂直波束形成以接收下行链路信号的假设下，使用从基站接收的用于垂直循环波束成形的信息来计算信道质量信息，并且将计算的信道质量信息报告给基站。
在本发明的实施例中，用于垂直循环波束形成的信息可以包括两个或更多个垂直预编码矩阵索引，或两条或更多条应用不同的垂直波束形成的参考信号配置信息。
用于垂直循环波束成形的信息可以包括关于预先确定的资源单位的信息。预先确定的资源单位可以是一个或多个资源元素单位
计算信道质量信息可以包括：在以预先确定的资源单位循环地应用不同的垂直波束形成并且不同的水平波束形成被循环地应用以接收下行链路信号的假设下，计算信道质量信息。
有益效果
根据本发明的实施例，能够在无线通信系统中有效地计算用于3D MIMO的信道质量信息。
本领域技术人员将会理解，能够通过本发明实现的效果不限于上面特别描述的效果，并且根据下面的详细描述，将更清楚地理解本发明的其他优点。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解的附图，图示本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示意性地图示作为示例性无线电通信系统的E-UMTS的网络结构的图。
图2是图示基于3GPP无线电接入网络规范的UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制面和用户面的结构的图。
图3是图示在3GPP系统中使用的物理信道和使用其的一般信号传输方法的图。
图4是图示在LTE系统中使用的无线电帧结构的图。
图5是图示在LTE系统中使用的DL无线电帧的结构的图。
图6是图示在LTE系统中的UL子帧的结构的图。
图7是图示一般的MIMO通信系统的配置的图。
图8图示2D-AAS的实现的示例；
图9是其中具有二维(2D)有源天线系统(AAS)的eNB经由两个垂直波束管理下行链路通信的示例的图；
图10是示出根据本发明的第一实施例的在计算CQI时循环应用垂直PMI的示例的图；
图11是示出根据本发明的第二实施例的在计算CQI时使用波束形成的CSI-RS的示例的图；
图12是示出其中UE向eNB执行反馈以用于垂直预编码器循环的示例的图；
图13是示出根据本发明的第四实施例的在计算CQI时循环应用垂直PMI的示例的图；以及
图14是根据本发明实施例的通信装置的框图。
具体实施方式
在下文中，从本发明的实施例中将容易地理解本发明的结构、操作和其它的特征，在附图中图示其示例。在下文中将会描述的实施例是其中本发明的技术特征被应用于3GPP系统的示例。
虽然将基于LTE系统和LTE高级(LTE-A)系统描述本发明的实施例，但是LTE系统和LTE-A系统仅是示例性的，并且本发明的实施例能够被应用于与前面提到的定义相对应的任何通信系统。另外，虽然将基于频分双工(FDD)描述本发明的实施例，但是FDD模式仅是示例性的，并且通过一些修改，本发明的实施例能够被容易地应用于半FDD(H-FDD)或者时分双工(TDD)。
在本公开中，基站(eNB)可以被用作包括远程无线电头端(RRH)、eNB、发送点(TP)、接收点(RP)、中继站等的广泛意义。
图2是图示基于3GPP无线电接入网络规范的UE和E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制面和用户面的结构的示意图。控制面指的是用于传输控制消息的路径，该控制消息由UE和网络使用以管理呼叫。用户面指的是在其中发送在应用层中生成的数据，例如，语音数据或者互联网分组数据的路径。
第一层物理层使用物理信道向上层提供信息传送服务。物理层经由传输信道被连接到上层的媒体接入控制(MAC)层。经由传输信道在MAC层和物理层之间传输数据。也经由物理信道在发射器的物理层和接收器的物理层之间传输数据。物理信道使用时间和频率作为无线电资源。具体地，在DL中使用正交频分多址(OFDMA)方案调制物理信道，并且在UL中使用单载波频分多址(SC-FDMA)方案调制。
第二层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。通过MAC层内的功能块可以实现RLC层的功能。第二层的分组数据汇聚协议(PDCP)层执行报头压缩功能，以在具有相对窄带宽的无线电接口中减少对于诸如IPv4或者IPv6分组的互联网协议(IP)分组的有效传输不必要的控制信息。
仅在控制面中定义位于第三层的最下面部分中的无线电资源控制(RRC)层。RRC层关于无线电承载的配置、重新配置和释放控制逻辑信道、传输信道和物理信道。无线电承载指的是由第二层提供以在UE和网络之间传输数据的服务。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层之间已经建立RRC连接，则UE处于RRC连接模式中。否则，UE处于RRC空闲模式中。位于RRC层的上层的非接入层(NAS)执行诸如会话管理和移动性管理的功能。
用于从网络到UE的数据传输的DL传输信道包括用于发送系统信息的广播信道(BCH)、用于发送寻呼消息的寻呼信道(PCH)，和用于发送用户业务或者控制消息的DL共享信道(SCH)。可以通过DL SCH发送DL多播或者广播服务的业务或者控制消息，或者可以通过附加的DL多播信道(MCH)发送。同时，用于从UE到网络的数据传输的UL传输信道包括用于发送初始控制消息的随机接入信道(RACH)和用于发送用户业务或者控制消息的UL SCH。位于传输信道的上层并且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是图示在3GPP系统中使用的物理信道和使用其的一般信号传输方法的图。
当电源被接通或者UE进入新的小区时，UE执行初始小区搜索过程，诸如与eNB同步的获取(S301)。为此，UE可以通过从eNB接收主同步信道(P-SCH)和辅同步信道(S-SCH)调节与eNB的同步，并且获取信息，诸如小区标识(ID)。其后，UE可以通过从eNB接收物理广播信道获得小区内的广播信息。在初始小区搜索过程中，UE可以通过接收下行链路参考信号(DLRS)监测DL信道状态。
一旦完成初始小区的搜索过程，UE可以通过接收物理下行链路控制信道(PDCCH)以及基于在PDCCH上携带的信息接收物理下行链路共享信道(PDSCH)来获得更加详细的系统信息(S302)。
同时，如果UE初始接入eNB或者如果用于到eNB的信号传输的无线电资源不存在，则UE可以执行与eNB的随机接入过程(S303至S306)。为此，UE可以通过物理随机接入信道(PRACH)发送特定序列作为前导(S303和S305)并且通过PDCCH和与PDCCH相关联的PDSCH接收对前导的响应消息(S304和S306)。在基于竞争的随机接入过程的情况下，UE可以另外执行竞争解决过程。
在执行以上过程之后，UE可以接收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)，作为一般的UL/DL信号传输过程。特别地，UE通过PDCCH接收下行链路控制信息(DCI)。DCI包括控制信息，诸如用于UE的资源分配信息，并且根据其使用目的具有不同的格式。
同时，在UL上UE发送到eNB或者在DL上从eNB接收的控制信息包括DL/UL肯定应答/否定应答(ACK/NACK)信号、信道质量指示(CQI)、预编码矩阵索引(PMI)、秩指示(RI)等。在3GPP LTE系统中，UE可以通过PUSCH和/或PUCCH发送诸如CQI/PMI/RI的控制信息。
图4是图示在LTE系统中使用的无线电帧的结构的图。
参考图4，无线电帧具有10ms(327200×Ts)的长度，并且包括10个均等大小的子帧。子帧中的每一个具有1ms的长度，并且包括两个时隙。每一个时隙具有0.5ms(15360Ts)的长度。在这种情况下，Ts表示由Ts＝l/(15kHz×2048)＝3.2552×10-8(约33ns)表示的采样时间。每个时隙在时间域中包括多个OFDM符号，并且在频率域中包括多个资源块。在LTE系统中，一个RB包括12个子载波×7(或者6)个OFDM符号。传输时间间隔(TTI)是用于数据传输的单位时间，可以以一个或多个子帧为单位确定。以上描述的无线电帧的结构仅是示例性的，并且可以对被包括在无线电帧中的子帧的数目、被包括在子帧中的时隙的数目，或者被包括在时隙中的OFDM符号的数目进行各种修改。
图5是图示在DL无线电帧的一个子帧的控制区域中包含的控制信道的图。
参考图5，一个子帧包括14个OFDM符号。根据子帧配置，14个OFDM符号的第一至第三个符号可以被用作控制区并且剩余的11至13个OFDM符号可以被用作数据区。在图5中，R1至R4分别表示用于天线0至3的参考信号(RS)或者导频信号。RS被固定为子帧内的预定图案，不论控制区和数据区如何。控制信道被分配给在控制区中未被用于RS的资源。业务信道被分配给在数据区域中未被用于RS的资源。被分配给控制区域的控制信道包括物理控制格式指示信道(PCFICH)、物理混合ARQ指示信道(PHICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)等等。
PCFICH，物理控制格式指示信道，向UE通知在每个子帧中被用于PDCCH的OFDM符号的数目。PCFICH位于第一OFDM符号中并且被配置有优于PHICH和PDCCH的优先级。PCFICH是由4个资源元素组(REG)组成，并且REG中的每一个基于小区ID在控制区上分布。一个REG包括4个资源元素(REG)。RE指示被定义为一个子载波乘以一个OFDM符号的最小物理资源。PCFICH值根据带宽而指示1至3的值或者2至4的值，并且被使用正交相移键控(QPSK)调制。
PHICH，物理混合ARQ指示信道，被用于携带用于UL传输的HARQ ACK/NACK信号。即，PHICH指示用于UL HARQ的DL ACK/NACK信息通过其被发送的信道。PHICH包括一个REG并且被小区特定地加扰。通过1比特指示ACK/NACK信号，并且使用二进制相移键控(BPSK)调制。通过2或者4的扩展因子(SF)扩展被调制的ACK/NACK信号。被映射到相同资源的多个PHICH组成PHICH组。根据扩展码的数目确定被复用到PHICH组的PHICH的数目。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。在这样的情况下，n是等于或者大于1的整数，由PCFICH指示。PDCCH是由一个或者多个控制信道元素(CCE)组成。PDCCH向每个UE或者UE组通知与传输信道，即，寻呼信道(PCH)和下行链路共享信道(DL-SCH)的资源分配相关联的信息、UL调度许可、HARQ信息等等。通过PDSCH发送PCH和DL-SCH。因此，eNB和UE通过PDSCH发送和接收数据，特定控制信息或者服务数据除外。
在PDCCH上发送指示PDSCH数据要被发送到哪个UE或者哪些UE的信息和指示UE应如何接收和解码PDSCH数据的信息。例如，假定通过无线电网络临时标识(RNTI)“A”掩蔽特定PDCCH的循环冗余检验(CRC)并且在特定子帧中发送关于使用无线电资源“B”(例如，频率位置)和使用DCI格式“C”发送的数据的信息，即，传输格式信息(例如，传输块大小、调制方案、编码信息等等)，位于小区中的UE在搜索空间中使用其RNTI信息监测PDCCH，即，盲解码PDCCH。如果具有RNTI“A”的一个或者多个UE存在，则UE接收PDCCH并且基于接收到的PDCCH的信息接收通过“B”和“C”指示的PDSCH。
图6是图示LTE系统中的UL子帧的结构的图。
参考图6，上行链路子帧被划分成对其分配有PUCCH以发送控制信息的区，和对其分配有PUSCH以发送用户数据的区域。在频率域中，PUSCH被分配到子帧的中间，而PUCCH被分配到数据区的两端。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(CQI)、用于多输入多输出(MIMO)的RI、指示对UL资源分配的请求的调度请求(SR)等等。UE的PUCCH在子帧的每个时隙中使用占用不同频率的一个RB。即，被分配到PUCCH的两个RB在时隙边界处跳频。特别地，图6中m＝0、m＝1、m＝2和m＝3的PUCCH被分配给子帧。
在下文中，将会描述MIMO系统。MIMO指的是使用多个发送天线和多个接收天线来增加数据发送和接收效率的方法。即，在无线通信系统的发射器或者接收器处使用多个天线，使得能够增加容量并且能够改进性能。在本公开中MIMO也可以被称为多天线。
为了接收整个消息，MIMO技术不依赖于单个天线路径。而是，MIMO技术通过组合由多个天线接收到的数据片段来完成数据。MIMO技术的使用能够增加特定大小的小区区域内的数据速率，或者以特定的数据传输速率扩展系统覆盖。MIMO技术能够在移动通信终端和中继节点中被广泛地使用。MIMO技术能够克服在移动通信中使用常规单天线技术遇到的有限传输容量的问题。
图7图示典型MIMO通信系统的配置。发射器具有NT个发送(TX)天线并且接收器具有NR个接收(RX)天线。与仅在发射器和接收器中的一个处使用多个天线相比，在发射器和接收器两者处使用多个天线提高了理论信道传输容量。信道传输容量与天线的数目成比例地提高。因此，增加了传输速率和频率效率。给定可以由单个天线实现的最大传输速率Ro，在多个天线的情况下可以将传输速率理论上提高至Ro与传输速率增长率Ri的乘积，如等式1所指示的，Ri是NT与NR之间的较小值。
[等式1]
Ri＝min(NT,NR)
例如，具有四个Tx天线和四个Rx天线的MIMO通信系统理论上可以实现单个天线系统的四倍传输速率。因为MIMO无线通信系统的理论容量增加在20世纪90年代中期被验证，所以许多技术已被积极地开发，以增加实际实现中的数据速率。这些技术中的一些已经被反映在包括第三代(3G)移动通信、下一代无线局域网(WLAN)等的标准的各种无线通信标准中。
到目前为止关于MIMO技术的积极研究，已经关注了很多不同方面，包括与在各种信道环境和多址环境中MIMO通信容量的计算有关的信息理论的研究、MIMO系统的无线信道测量和模型推导的研究、用于提高传输可靠性和传输速率的空-时信号处理技术的研究等。
将会通过数学建模详细地描述MIMO系统中的通信。假定如图7中所图示存在NT个Tx天线和NR个Rx天线。关于传输信号，多达NT个信息片段能够通过NT个TX天线来发送，如以下向量所表达的。
[等式2]
Figure BDA0001401240860000111
各段传输信息
Figure BDA0001401240860000112
可以具有不同的发送功率。如果用
Figure BDA0001401240860000113
表示单独的发送功率，则发送功率受控的传输信息可以被给出为
[等式3]
Figure BDA0001401240860000114
使用发送功率的对角矩阵P，发送功率受控的传输信息向量
Figure BDA0001401240860000115
可以被表达如下。
[等式4]
Figure BDA0001401240860000121
同时，通过将发送功率受控的信息向量
Figure BDA0001401240860000122
乘以加权矩阵W可以配置NT个实际上要发送的信号
Figure BDA0001401240860000123
加权矩阵W用作根据传输信道状态等向各个天线适当地分配传输信息。传输信号
Figure BDA0001401240860000124
被表示为向量X，其可以通过下述等式5确定。在此，wij表示第i个Tx天线和第j段信息的加权。W被称为加权矩阵或者预编码矩阵。
[等式5]
Figure BDA0001401240860000125
通常，信道矩阵的秩的物理意义是能够在给定信道上发送的不同段的信息的最大数目。因此，信道矩阵的秩被定义为信道矩阵中的独立行的数目与独立列的数目中的较小者。因此，信道矩阵的秩不大于信道矩阵的行或列的数目。信道矩阵H的秩(rank(H))被限制如下。
[等式6]
rank(H)≤min(NT，NR)
在MIMO中发送的不同段的信息被称为传输流或流。流还可以被称作层。因此推导出传输流的数目不大于信道的秩，即，不同段的可发送信息的最大数目。因此，通过下述等式7能够表达信道矩阵H。
[等式7]
流的#≤rank(H)≤min(NT，NR)
“流的#”表示流的数目。应注意的是，可以通过一个或多个天线来发送一个流。
一个或多个流可以以许多方式被映射到多个天线。根据MIMO方案如下地描述此方法。如果通过多个天线来发送一个流，则这可以被认为是空间分集。当通过多个天线来发送多个流时，这可以是空间复用。可以考虑空间分集和空间复用相组合的混合方案。
现在，将给出RS的详细描述。
通常，发射器将发射器和接收器两者已知的RS与数据一起发送到接收器使得接收器可以在RS中执行信道测量。RS用作通过指示调制方案执行解调以及执行信道测量。RS被分类成用于特定UE的专用RS(DRS)和用于小区内的所有UE的公共的RS(或者小区特定的RS(CRS))。CRS包括UE使用以测量要被报告给eNB的CQI/PMI/RI的RS。此RS被称为信道状态信息RS(CSI-RS)。
作为专用参考信号的DM-RS被支持用于PDSCH传输，并且在天线端口p＝5、p＝7、p＝8或p＝7、8、...、υ+6(其中，υ是用于PDSCH传输的层数)上被发送。当PDSCH传输与天线端口相关联时存在DM-RS，并且是仅用于PDSCH解调的有效参考。DM-RS仅在PDSCH被映射到的RB上被发送。
也就是说，与配置成不论存在/不存在PDSCH在每个子帧中发送的CRS不同，DM-RS被配置成在PDSCH被调度的子帧中，仅在PDSCH被映射到的子帧上被发送。此外，与无论PDSCH的层数如何经由所有天线端口发送的CRS不同，DM-RS仅经由对应于PDSCH的层的天线端口被发送。因此，与CRS相比，RS的开销可能被降低。
在下文中，将会描述信道状态信息(CSI)报告。在当前的LTE标准中，存在两种传输方案，即，无需信道信息的开环MIMO方案和基于信道信息的闭环MIMO方案。特别地，在闭环MIMO方案中，为了获得MIMO天线的复用增益，eNB和UE可以基于信道状态信息来执行波束成形。eNB向UE发送参考信号，并且指示UE经由物理上行链路控制信道(PUCCH)或物理上行链路共享信道(PUSCH)反馈基于参考信号测量的信道状态信息，以便于从UE获得信道状态信息。
CSI大致被划分为秩指示(RI)、预编码矩阵索引(PMI)和信道质量指示(CQI)。首先，RI指示如上所述的信道的秩信息，并且意指UE可以经由相同的时间-频率资源接收的流的数量。此外，RI由信道的长期衰落确定，因此以比PMI或CQI的周期更长的周期被反馈给eNB。第二，PMI具有信道空间特性，并且基于诸如信干噪比(SINR)的度量指示UE首选的eNB的预编码索引。最后，CQI指示信道的强度，并且意指当eNB使用PMI时获得的接收SINR。
当前已经积极地研究了在下一代移动通信中引入有源天线系统(AAS)。AAS是一种能够更有效地被应用以通过根据情况改变天线方向图来执行波束成形或减少干扰的技术。
当AAS被配置为二维AAS(2D-AAS)时，能够通过在天线方向图方面更加有效地和三维地调节天线的主波瓣来根据接收端的位置更加积极地改变传输波束。
图8示出了2D-AAS的实现的示例。具体地，图8假设共极化天线阵列，其中每个天线单元具有相同的极化。参考图8，通过在垂直和水平方向上安装大量的天线来建立2D-AAS。
本发明涉及当基于DM-RS使用大的延迟循环延迟分集(LD-CDD)传输方案时的CSI反馈方法。在2D AAS中，随着eNB中发射天线的数量的增加，可以引入基于DM-RS的LD-CDD传输方案，使得LD-CDD方案也支持5或者更高的秩。在这种情况下，本发明提出了在应用基于DM-RS的LD-CDD传输方案时的CSI反馈方法，以及在应用基于DM-RS的LD-CDD传输方案时的UE的PRB捆绑方案。
在描述本发明之前，将描述当前LTE系统的LD-CDD方案。目前，在LTE系统中，LD-CDD方案被定义如下面等式8所示。
[等式8]
Figure BDA0001401240860000151
在等式8中，x(i)＝[x(0)(i) … x(ν-1)(i)]T表示未对其应用预编码的数据符号向量，并且y(i)＝[y(0)(i) … y(P-1)(i)]T表示对其应用了预编码的发送信号向量。此外，v和P分别表示传输层的数目和天线端口的数目。另外，在等式8中，W(i)表示用于调整信道的预编码矩阵。因此，可以根据信道变化从码本中选择和使用合适的码字。
然而，目前，在LTE系统的LD-CDD方案中，不是根据信道状态选择码字来使用。在LTE系统中使用的W(i)在下面等式9中示出。
[等式9]
Figure BDA0001401240860000152
在等式9中，Ck表示码字。以固定值或具有恒定样式的值，W(i)对应于被改变的信道。
相反，在等式8中，D(i)和U用于混合域中的所有传输层以相同的比率在所有虚拟天线中分配层域的信号。因此，所有层具有相同的信道质量。对层平均化用于减少信号开销。例如，当在接收器中使用线性最小均方误差(MMSE)方案时，可以仅反馈一个CQI，并且针对不同层不需要进行单独的HARQ重传，从而减少下行链路控制信令。目前，在LTE系统中使用的D(i)和U被定义为如下面的表4所示。
[表4]
Figure BDA0001401240860000161
现在将描述对LD-CDD系统的一般化。在等式8中，W(i)被定义为与信道相关的预编码器，U被一般化为酉矩阵，并且D(i)被一般化为对角矩阵，其中对角项具有与下面图10中所示的相同的幅度和相位差。
[等式10]
Figure BDA0001401240860000162
参考等式10，根据频率D(i)执行相移。当一般化的W(i)、D(i)以及U被带入到等式8中时，所有层经历根据频率由D(i)和U改变的波束形成。更具体地，如下面的等式11所示，计算传输向量y的协方差矩阵。
[等式11]
Figure BDA0001401240860000171
如果假设通过最大程度地使用信道的高特征值将W(i)用于预编码器，用于增加信道增益，则在等式11中，D(i)和U集中于在保留这样的信道增益的同时将所有层的信道质量平均化，因为D(i)和U不改变传输向量的协方差矩阵。
如上所述，当在eNB中建立2D-AAS时，也安装垂直天线。当现有LD-CDD方法在交换水平波束的同时获得分集增益时，2D-AAS eNB优选地改变垂直波束以便于获得大的分集增益。因此，最近，提出用于改变垂直波束的LD-CDD方法。
然而，用于改变垂直波束的LD-CDD方法具有一个问题。基本上，在当前LTE系统的LD-CDD方法中，eNB和UE事先获知在等式8中所示的预编码器。另外，eNB经由用于水平天线端口的CRS通知UE从水平天线端口到UE的信道，并且UE将预编码器应用于使用CRS找到的信道以找到最终信道。这里，当已经安装2D-AAS的eNB改变和使用用于垂直波束的预编码器时，在数目上与eNB的天线端口总数对应的CRS端口是必需的。然而，目前，由于通过四个天线端口定义CRS，因此提出基于DM-RS的LD-CDD方案。目前，根据LTE标准，使用DM-RS，能够进行通过直至8层的LD-CDD传输。
更具体地，基于DM-RS的LD-CDD方案可以如下面的等式12和13所示被配置。
[等式12]
Figure BDA0001401240860000181
[等式13]
Figure BDA0001401240860000182
首先，如等式12所示，D(i)没有被应用于DM-RS序列向量r(i)＝[r(0)(i) … r(ν-1)(i)]T，并且W(iRB)被应用于每个RB或捆绑的RB。这里，W(iRB)可以根据RB或捆绑的RB被变成固定值或恒定样式。相比之下，在用于PDSCH的数据符号中，如等式13所示，W(iRB)、D(i)以及UE都被应用。
图9示出其中具有2D AAS的eNB经由两个垂直波束管理下行链路通信的示例。
特别地，在图9中，UE 1位于垂直扇区2处，并且从垂直波束2而不是垂直波束1接收具有高强度的信号。相比之下，UE 2位于两个垂直扇区之间的边界处，并且可以从垂直波束1和垂直波束2接收具有相似的强度的信号。当UE 1和UE 2的速度高时，取决于PMI反馈的现有闭环MIMO传输的性能可能由于信道过时而显著地劣化，并且因此无需PMI反馈的开环MIMO传输可以被适当地执行。
当应用作为开环MIMO方案的基于DM-RS的LD-CDD时，UE 1和UE 2的预编码器循环方法可能具有下述差异。在UE 1的PDSCH的情况下，由于垂直波束1的强度高，所以垂直波束可以不以RE/RB/PRG为单位循环，而是可以被固定到垂直波束1，并且水平波束可以以RE/RB/PRG为单位循环以获得分集增益。相比之下，在UE 2的PDSCH的情况下，因为垂直波束1和垂直波束2的强度相似，所以垂直波束可以以RE/RB/PRG为单位循环，并且水平波束也可以以RE/RB/PRG为单位循环以获得分集增益。
本发明提出当向位于垂直扇区之间的边界处的UE，诸如UE 2，应用LD CDD时UE的CQI计算方法。
<第一实施例>
图10是示出根据本发明的第一实施例的在计算CQI时循环地应用垂直PMI的示例的图。
在本发明的第一实施例中，eNB向UE通知将在LD-CDD传输中循环的垂直预编码器(例如，V-PMI)。经由诸如RRC信令的较高层信令发送V-PMI，或者经由DCI等动态地发送。UE经由CSI-RS估计信道，然后计算当按照每个RB交替应用V-PMI时获得的CQI，如在图10中所示。
在图10中，由于UE 2位于垂直扇区之间，所以eNB向UE通知两个PMI，即V-PMI1和V-PMI2。当用信号发送的V-PMI的数目是N时，以N个RB为单位从V-PMI1开始V-PMI循环。在此示例中，因为N＝2，所以V-PMI1和V-PMI2以2个RB为单位重复地循环。或者，V-PMI可以以配置子带的RB为单位循环。在这种情况下，V-PMI可以以配置一个子带的N个RB为单位循环。可替选地，V-PMI可以以作为PRB捆绑单位的PRG为单位循环。在这种情况下，V-PMI可以以N个PRG为单位从V-PMI1开始再次循环。
如果V-PMI的循环单位是RB并且仅向UE调度一个RB，则V-PMI不循环，因此使用垂直波束不能获得分集增益。因此，当只有一个RB被调度到UE时，V-PMI以n个RE为单位有效地循环，其中RE小于RB。UE计算当以n个RE为单位交替应用V-PMI时可以获得的CQI。
<第二实施例>
图11是示出根据本发明的第二实施例的在计算CQI时使用波束形成的CSI-RS的示例的图。
在本发明的第二实施例中，eNB可以不向UE直接通知将在LD-CDD传输中循环的垂直预编码器(例如，V-PMI)，而是可以使用波束形成的CSI-RS通知UE垂直预编码器。在图11中，eNB相对于UE2配置通过V-PMI1波束形成的CSI-RS1以及通过V-PMI2波束形成的CSI-RS2，并且在计算CQI时UE2使用每个RB不同的CSI-RS执行信道估计。也就是说，UE2计算使用CSI-RS1估计的信道H1和使用CSI-RS2估计的信道H2，假定信道H1与特定RB有关，假定信道H2与另一特定RB有关，并且计算CQI。
尽管在第一实施例中UE以RB为单位循环V-PMI，但是在第二实施例中，UE执行已经对其应用不同V-PMI的多个信道的循环，并且计算CQI。当用信号发送的CSI-RS的数目为N时，以N个RB为单位从H1开始执行循环。在本示例中，由于N＝2，因此H1和H2以2个RB为单位重复地循环。可替选地，信道可以以配置子带的RB为单位循环。在这种情况下，可以以配置一个子带的N个RB为单位从H1开始执行循环。可替选地，信道可以以作为PRB捆绑单位的PRG为单位循环。在这种情况下，以N个PRG为单位从H1开始执行循环。
如果信道循环单位是RB并且仅向UE调度一个RB，则不应用V-PMI循环，并且因此使用垂直波束不能获得分集增益。因此，当仅将一个RB调度到UE时，V-PMI以n个RE为单位有效地循环，其中RE小于RB。UE计算当以n个RE为单位交替地应用信道时可以获得的CQI。
<第三实施例>
在本发明的第三实施例中，UE可以将在LD-CDD传输中将会循环的垂直预编码器(例如，V-PMI)反馈给eNB，并且向eNB通知V-PMI的循环资源单位(RE/RB/子带/带宽)和循环图案。与现有的LD-CDD相似，将会循环的水平PMI和循环单位被固定。
图12是示出其中UE执行到eNB的反馈以用于垂直预编码器循环的示例的图。
参考图12，UE2向eNB报告将循环的VPMI1和V-PMI2、RB单位的循环资源和循环图案，其中交替地选择V-PMI1和V-PMI2。其后，eNB根据循环资源单位和循环图案应用被报告的V-PMI1和V-PMI2并且发送数据。此外，UE经由CSI-RS估计信道，并且计算当每个RB交替地应用V-PMI时获得的CQI，如图12中所示。eNB可以经由DCI向UE通知是否由UE报告的V-PMI1和V-PMI2、循环资源单位和循环图案被应用于实际传输。
<第四实施例>
本发明的实施例可适用于基于CRS的LD-CDD传输。图13是示出根据本发明的第四实施例的在计算CQI时循环地应用垂直PMI的示例的图。
参考图13，UE使用CRS执行信道估计，并且然后将诸如V-PMI1和V-PMI2的具有高信噪比(SNR)的多个垂直PMI反馈给eNB。PMI可以是具有数百ms的间隔的长期反馈信息。eNB通过参考所接收的垂直PMI来设置要由UE使用的用于LD-CDD接收的多个垂直PMI，例如V-PMI1和V-PMI2，并且这可以是数百ms的间隔的半静态信令。UE使用CRS估计信道，并且然后使用从eNB接收的垂直PMI来计算基于LD-CDD的CQI和RI。
在基于CRS的LD CDD传输中，类似地，当用信号发送的V-PMI的数目为N时，以N个RB为单位从V-PMI1开始再次执行循环。例如，如图13中，由于N＝2，所以V-PMI1和V-PMI2以2个RB为单位重复地循环。或者，V-PMI以配置子带的RB为单位循环。在这种情况下，V-PMIs可以以配置一个子带的N个RB为单位循环。当V-PMI循环单位是RB或子带并且仅向UE调度一个RB时，不应用V-PMI循环并且因此使用垂直波束不能获得分集增益。因此，V-PMI可以以n个RE为单位循环，其中RE小于RB。UE计算以n个RE为单位交替地应用V-PMI时可以获得的CQI。
虽然在图10至图13中，为了方便描述H-PMI或水平信道在计算CQI时没有循环，但是H-PMI或水平信道可以循环。将循环的H-PMI(或将循环的水平信道)在eNB和UE之间被预先配置，并且是固定的，无需单独的信令或反馈。例如，当H-PMI1、H-PMI2、H-PMI3和H-PMI4循环时，循环可以以RE/RB/PRG/子带为单位被执行，并且H-PMI的循环单位独立于V-PMI的循环单位。当以RE为单位执行循环时，H-PMI以每个RB中的n个RE为单位循环，并且如等式8所示，层置换可以按照n个RE中的每个RE通过D矩阵和U矩阵执行。
当然，H-PMI和V-PMI的循环单位可以根据彼此被确定。例如，当H-PMI的循环单位是N个RE(即，将H-PMI1应用于前N个RE，将H-PMI2应用于接下来的N个RE，并且将H-PMI3应用于再接下来的N个RE)时，V-PMI以作为N的倍数的N*P个RE为单位循环。此外，当循环H-PMI的数目为K时，V-PMI可以以作为N*K的倍数的N*K*P个RE为单位循环。
虽然在本发明的实施例中假设V-PMI的秩为1，但是本发明可应用于2或更高的秩。在这种情况下，eNB或UE用信号发送V-PMI和V-PMI的秩信息。
此外，尽管在本发明的实施例中，UE或eNB通过自适应地确定和共享V-PMI执行循环，但是考虑到系统复杂度和增益，可以类似于H-PMI而固定V-PMI。V-PMI循环是否被固定还是自适应的由eNB确定，并且用信号发送到UE，或者通过UE确定并且用信号发送到eNB。
此外，尽管UE在本发明的实施例中通知eNB循环资源单位(RE/RB/PRG/子带/带宽)和循环图案，特别是在第三实施例中，但是eNB可以通知UE该信息。
图14是根据本发明的一个实施例的通信装置的框图。
参考图14，通信装置1400包括处理器1410、存储器1420、RF模块1430、显示模块1440、以及用户接口(UI)模块1450。
为了描述方便起见，通信装置1400被示出为具有在图14中所图示的配置。可以从通信装置1400中添加或者省略一些模块。另外，该通信装置1400的模块可以被划分为更多的模块。处理器1410被配置成根据前面参考附图描述的本发明的实施例来执行操作。具体地，对于处理器1410的详细操作，可以参考图1至图13的描述。
存储器1420被连接到处理器1410，并且存储操作系统(OS)、应用、程序代码、数据等等。被连接到处理器1410的RF模块1430将基带信号上变频为RF信号或者将RF信号下变频为基带信号。为此，RF模块1430执行数字-模拟转换、放大、滤波和上变频，或者反向地执行这些处理。显示模块1440被连接到处理器1410，并且显示各种类型的信息。显示模块1440可以被配置成，但不限于，诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、以及有机发光二极管(OLED)显示器的已知组件。UI模块1450被连接到处理器1410，并且可以被配置有诸如键盘、触摸屏等等的公知用户接口的组合。
在上面描述的本发明的实施例是本发明的要素和特征的组合。可以选择性的考虑要素或者特征，除非另作说明。每个要素或者特征可以在无需与其他要素或者特征结合的情况下被实践。进一步地，可以通过结合要素和/或特征的部分而构成本发明的实施例。可以重新排列在本发明的实施例中所描述的操作顺序。任何一个实施例的某些结构可以被包括在另一个实施例中，并且可以以另一个实施例的对应结构来替换。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在所附权利要求书中未明确地相互引用的权利要求可以以组合的形式呈现作为本发明的实施例，或者在提交本申请之后，通过后续的修改而被包括作为新的权利要求。
所描述的由BS执行的特定操作可以由BS的上节点执行。即，显然的是，在由包括BS的多个网络节点组成的网络中，可以由BS或者由BS之外的网络节点来执行用于与UE通信而执行的各种操作。术语“BS”可以被替换成术语“固定站”、“节点B”、“演进的节点B(e节点B或者eNB)”、“接入点(AP)”等等。
本发明的实施例可以通过各种手段来实现，所述各种手段例如硬件、固件、软件或者其组合。在硬件配置中，可以通过一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSDP)、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、微处理器等来实现根据本发明的示例性实施例的方法。
在固件或者软件配置中，可以以模块、过程、函数等的形式实现本发明的实施例。软件代码可以被存储在存储器单元中，并且由处理器执行。存储器单元位于该处理器的内部或者外部，并且可以经由各种已知的手段将数据发送到处理器和从处理器接收数据。
根据本发明的实施例，能够在无线通信系统中有效地报告用于划分波束形成的反馈信息。
本领域技术人员将会理解，通过本发明能够实现的效果不限于上文特别描述的效果，并且从以下详细描述中将更清楚地理解本发明的其它优点。
本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，除了在本文中阐述的那些之外，本发明可以以其他特定方式来实现。以上所述的实施例因此在所有方面被解释为说明性的和非限制性的。本发明的范围应由所附权利要求及其合法等同物，而不由以上描述来确定，并且落在所附权利要求的含义和等效范围内的所有变化旨在被包含在其中。
工业实用性
虽然描述了将无线通信系统中报告用于三维(3D)多输入多输出(MIMO)的信道质量信息的方法和装置应用于3GPP LTE系统的示例，但是除3GPP LTE系统之外，本发明还可应用于各种无线通信系统。

Claims (10)

1.一种在无线通信系统中在用户设备UE处向基站报告用于三维(3D)多输入多输出(MIMO)传输的信道质量信息的方法，所述方法包括：
从所述基站接收用于垂直循环波束形成的信息；
在不同的垂直波束形成以每个预先确定的资源单位被循环地应用的假设下，使用用于所述垂直循环波束形成的信息计算所述信道质量信息；以及
将计算的信道质量信息报告给所述基站，
其中，当分配给所述UE的资源的大小等于或大于两个资源块时，所述预先确定的资源单元的大小为一个资源块，以及
其中，当分配给所述UE的资源大小等于一个资源块时，所述预先确定的资源单元的大小为特定数量的资源元素，
其中，资源元素的具体数量小于包括在一个资源块中的资源元素的数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述垂直循环波束形成的信息包括两个或更多个垂直预编码矩阵索引。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述垂直循环波束形成的信息包括两条或更多条应用不同垂直波束形成的参考信号配置信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述垂直循环波束形成的信息包括关于所述预先确定的资源单位的信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，计算信道质量信息包括：在以每个所述预先确定的资源单位循环地应用不同的水平波束形成的假设下，计算所述信道质量信息。
6.一种在无线通信系统中的用户设备UE，包括：
无线通信模块；和
处理器，所述处理器被连接到所述无线通信模块，
其中，所述处理器控制所述无线通信模块以进行：在不同的垂直波束形成以每个预先确定的资源单位被循环地应用的假设下，使用从基站接收到的用于垂直循环波束形成的信息计算信道质量信息，并且向所述基站报告计算的信道质量信息，
其中，当分配给所述UE的资源的大小等于或大于两个资源块时，所述预先确定的资源单元的大小为一个资源块，以及
其中，当分配给所述UE的资源大小等于一个资源块时，所述预先确定的资源单元的大小为特定数量的资源元素，
其中，资源元素的具体数量小于包括在一个资源块中的资源元素的数量。
7.根据权利要求6所述的UE，其中，用于所述垂直循环波束形成的信息包括两个或更多个垂直预编码矩阵索引。
8.根据权利要求6所述的UE，其中，用于所述垂直循环波束形成的信息包括两条或更多条应用不同垂直波束形成的参考信号配置信息。
9.根据权利要求6所述的UE，其中，用于所述垂直循环波束形成的信息包括关于所述预先确定的资源单位的信息。
10.根据权利要求6所述的UE，其中，在以每个所述预先确定的资源单位循环地应用不同的水平波束形成的假设下，所述处理器计算所述信道质量信息。
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