CN107980209B - 大规模mimo通信系统中报告信道状态信息(csi)的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在大规模多输入/多输出(MIMO)通信系统中获取信道状态信息(CSI)的基站(BS)方法。方法包括BS处的步骤：向用户设备(UE)发送一组波束成形的参考信号(RS)，从UE接收该组波束成形RS的一个子集的指示，和UE获取的选中子集波束成形RS的CSI。本发明还提供了获取CSI的另一种方法和用户设备(UE)。进一步的方法包括UE处的步骤：从BS接收一组波束成形RS；估计该组波束成形RS中每个RS的信道；选择该组波束成形RS的一个子集；获取选中子集波束成形RS的CSI；向BS发送选中子集波束成形RS的指示，并报告获取的选中子集波束成形RS的CSI。

Description

大规模MIMO通信系统中报告信道状态信息(CSI)的方法和 装置
技术领域
本发明涉及大规模多输入多输出(MIMO)无线通信系统中报告信道状态信息(CSI)的方法和装置。
背景技术
无线通信系统被广泛部署以提供各种电信服务，如电话、视频、数据、消息和广播。典型无线通信系统采用多址技术，其能够通过共享可用系统资源(如频率/时间资源)来支持与多个用户通信。这种多址技术的例子包括时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、码分多址(CDMA)系统、时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统和单载波频分多址(SC-FDMA)系统。
这些多址技术已被各种电信标准采纳，以提供一个公共协议，使得不同的无线设备能够在城市、国家、地区甚至全球进行通信。一个通信标准的例子是长期演进(LTE)。LTE是第三代合作伙伴计划(3GPP)颁布的、针对通用移动电信系统(UMTS)移动标准的一组增强。通过提高频谱效率、降低成本、改进服务、利用新频谱、以及优选地在下行链路(DL)上使用OFDMA、在上行链路(UL)上使用SC-FDMA以便更好地与其它开放标准集成，其被设计成能够更好地支持移动宽带上网，并且可以包括使用多输入多输出(MIMO)天线技术。
MIMO技术已经成熟用于无线通信系统，并已被并入无线宽带标准中，如LTE和Wi-Fi。基本上，发射机/接收机配备的天线越多，可能的信号路径就越多，在数据速率和链路可靠性方面的性能就越好。
大规模MIMO，也被称为大规模天线系统、非常大的MIMO、超MIMO和全维(FD)MIMO，通过使用非常大量的完全相干和自适应地运行的服务天线(如成百甚至数千)，与当前的MIMO实践完全不同。通过将信号能量的发射和接收聚焦到越来越小的空间区域中，非常大量的天线是可以协助的。这会给吞吐量和能量效率带来巨大改进，特别是在同时调度大量用户终端(如几十或几百)时。最初设想大规模MIMO用于时分双工(TDD)操作，但也可以用于频分双工(FDD)操作。大规模MIMO的其它优点包括大量使用廉价的低功率组件、减少等待时间、简化介质访问控制(MAC)层、以及抗干扰和人为干扰的稳健性。
US8855002披露了一种将信道信息反馈给基站(BS)的装置，其中基站连接到一个或多个用户设备(UE)。该装置产生并反馈CSI，所述CSI考虑了由于另一个UE接入而引起的UE间干扰。该反馈装置包括：CSI参考信号(CSI-RS)接收器，用于从BS接收CSI-RS；信道估计器，通过使用接收的CSI-RS来估计信道；解调RS(DM-RS)接收器，用于接收另一个UE的DM-RS；预编码器估计器，根据所接收的另一个UE的DM-RS和信道估计器的信道估计结果来估计相应另一个UE的预编码器(PC)类型；多接入干扰(MAI)确定器，根据由预编码器估计器估计的另一个UE的预编码器上的信息和信道估计器的信道估计结果来确定MAI；以及状态信息生成/发送单元，根据MAI生成和反馈CSI，该CSI反映了由另一个UE产生的干扰。
WO2008147121涉及无线通信系统中的MIMO反馈和传输。它披露了一种根据BS通信负载来选择子集码本或全码本、并将选择的码本广播给UE的方法。在高通信负载时，选择子集码本，在低通信负载时，选择全码本。UE计算空间码字向量的信道质量指示符(CQI)，该空间码字向量包含在所选择的码本里。最大CQI的信息与UE的预编码器一起被发送到BS。BS根据最大CQI的信息和预编码器来选择UE，并向UE发送优选的预编码器信号和数据信号。
US9485661披露了一种在无线通信系统中促进产生和使用可分离的分级信道状态反馈的方法。在多个网络节点(如接入点)协作以向UE进行DL传输的事件中，由UE报告的信道状态反馈可以被分离成(与每节点信道状况有关的)节点内反馈和(与相应各节点的信道之间的相对相位和/或幅度有关的)节点间反馈。此外，UE可以根据网络指令、各网络节点要使用的合作策略等来选择报告节点内反馈和/或节点间反馈。节点间和节点内信道反馈所基于的相应码本可以被设置以传达与部分信道描述有关的信息，和/或基于用于DL通信的资源单元(如子带、资源块等)而变化的信息。更具体地，所披露的方法涉及分析与UE(如手机)移动性和网络回传条件有关的参数。基于分析的参数，选择一个DL协作策略用于网络节点上与相关UE进行通信。基于所选择的DL协作策略，相关UE被指示提供每节点信道状态反馈和节点间信道状态反馈。这些反馈是从相关UE单元接收的。
US2013/0163544披露了在大规模MIMO无线通信系统中波束形成和信息反馈的方法。生成要通过BS相应天线端口发送的信号波束。通过波束形成向量对信号进行预编码来形成波束。基于将被共享的资源，波束被分类为多个资源重用组。使用每组分配的资源，向UE发送波束。基于所接收的波束，在UE至少一个天线端口上生成反馈信息。反馈信息被发送给BS。BS使用反馈信息，选择具有最大增益的波束。传输资源被分配给选中的波束。
如上所述，从第四代(4G)或LTE到第五代(5G)大规模MIMO移动网络(无线)通信系统的主要变化之一是：每个BS或传输接收点(TRP)中的天线数量。用于4G/LTE的天线数量通常是少于16个天线/BS(到版本13)，而用于5G大规模MIMO的天线数量通常是多于100个天线/BS，并且可以多达数千个。由于在一个BS内有100个或更多个天线，每个天线的波束宽度可能更窄。尽管如此，由于窄波束宽度导致信道阻塞的概率将增加。因此，选择一个或多个天线子集以提供最佳吞吐量的方法是非常令人期待的。
发明目的
本发明的一个目的是在一定程度上减轻或消除与大规模MIMO通信系统相关的一个或多个问题。
上述目的通过独立权利要求的特征组合来实现；从属权利要求披露了本发明的其它有利实施例。
本发明的另一个目的是提供一种在大规模MIMO通信系统中选择一个或多个天线子集用于从BS到UE进行数据传输的方法和装置。
本发明的另一个目的是在某种程度上减轻或消除与已知通信系统相关的一个或多个问题。
本领域技术人员将从以下描述中得出本发明的其它目的。因此，前述目的的陈述不是穷尽性的，而是仅用于说明本发明许多目的中的一些目的。
发明内容
在第一方面，本发明提供了一种在大规模MIMO通信系统中获取CSI的方法和系统。本系统包括一个大规模MIMO BS和至少一个UE。BS有大量的天线，如100个或更多。UE也可以有大量的天线。本方法包括系统步骤：BS向UE发送一组波束成形RS；UE选择该组波束成形RS的一个子集；UE仅为选中子集波束成形RS获取CSI；UE向BS发送选中子集波束成形RS的指示，并报告获取的选中子集波束成形RS的CSI。优选地，选择该组波束成形RS的一个子集的步骤包括：估计该组波束成形RS中每个RS的信道。优选地，在BS向UE发送一组波束成形RS的步骤之前，本方法包括：确定要发送给UE的一组波束成形RS。这可以包括：确定要发送一组波束成形RS给一组具有相似方向属性的UE。优选地，BS根据从UE接收到的选中子集波束成形RS的CSI，向UE发送有效载荷数据。
在第二方面，本发明提供了一种在大规模MIMO通信系统中获取CSI的方法和BS。本方法包括BS步骤：向UE发送一组波束成形RS，从UE接收该组波束成形RS的一个子集的指示和UE获取的选中子集波束成形RS的CSI。优选地，在向UE发送一组波束成形RS的步骤之前，本方法包括：确定要发送给UE的一组波束成形RS。
在第三方面，本发明提供了一种在大规模MIMO通信系统中获取CSI的方法和UE。本方法包括UE步骤：从BS接收一组波束成形RS；选择该组波束成形RS的一个子集；仅为选中子集的波束成形RS获取CSI；向所述BS发送选中子集波束成形RS的指示，并报告获取的选中子集波束成形RS的CSI。优选地，选择该组波束成形RS的一个子集的步骤包括：估计该组波束成形RS中每个RS的信道。
在第四方面，本发明提供了一种存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，当该指令由处理器执行时，其配置处理器以实施本发明第一、第二或第三方面中的任一方面的方法步骤。
发明内容不一定公开限定本发明所必需的所有特征；本发明可以是所公开特征的子组合。
【附图说明】
以下结合附图通过实施例描述本发明的前述和进一步特征，其中：
图1显示一个例子的本发明实施例的网络构架；
图2显示一个例子的本发明实施例的接入网；
图3显示本发明实施例的BS；
图4显示本发明实施例的UE；
图5A显示一个MIMO通信系统中现有的波束成形RS和CSI获取方法；
图5B显示通过将所有功率分配给一个优选波束或均等地分配给所有波束来发送有效载荷数据；
图6显示BS和UE之间通信的天线端口的子集；
图7显示在不同UE上的每个BS天线端口的接收信号功率的一个图表；
图8显示根据本发明在一个系统中选择一个子集天线端口并将结果反馈到BS的方法流程图；
图9显示由BS实施的与图8流程图有关的方法步骤流程图；
图10显示由UE实施的与图8流程图有关的方法步骤流程图；
图11显示基于图6和7所示方法的码字结构的一个例子，其中从8个天线端口中选择4个天线；和
图12显示8个天线端口的SSIV值的一个表格。
具体实施方式
以下描述的优选实施例，仅作为示例，并不限制实现本发明所必需的特征组合。
在本说明书中的“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中不同位置出现的短语“在一个实施例中”不一定全部是指同一实施例，也不是与其它实施例相互排斥的单独或替代实施例。描述了可由一些实施例展现出而不由其它实施例展现出的各种特征。类似地，描述了可能是一些实施例要求的但不是其它实施例要求的各种要求。
应当理解，图中所示的元件可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实现。这些元件可以在一个或多个适当编程的通用设备上以硬件和软件的组合来实现，通用设备可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。
本说明书描述了本发明的原理。因此，应当理解，虽然这里没有明确说明或显示，但本领域技术人员将能够设计出体现本发明原理并包含在其精神和范围内的各种配置。
此外，在此记载本发明原理、方面、和实施例、以及具体示例的所有陈述，旨在包括其结构和功能等同物。另外，这些等同物旨在包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，即开发能够执行相同功能的任何元件，而不管其结构如何。
因此，本领域技术人员将理解，本文呈现的框图表示体现本发明原理的系统和设备的概念视图。
可以通过使用专用硬件以及能够执行适当相关软件的硬件，提供图中所示各种元件的功能。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或多个单独处理器提供，其中一些可以是共享的。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被排他地解释为能够执行软件的硬件，可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。
在权利要求中，表达为执行特定功能的装置的任何元素旨在包括执行该功能的任何方式，包括诸如a)执行该功能的电路元件的组合，或b)任何形式的软件，包括固件、微代码等，与运行该软件以实现该功能的适当电路结合。由权利要求限定的本发明符合以下事实：由各种列举装置提供的功能，以权利要求所要求的方式组合在一起。因此，可以提供那些功能的任何装置都等同于本文所示的那些装置。
图1描述能够执行本发明方法的一个示例的LTE网络架构10，但本领域技术人员将理解，本方法也可以在其它网络架构上执行。图1的LTE网络架构10可以是指一个演进分组系统(EPS)10。EPS 10可以包括一个或多个用户设备(UE)12、演进UMTS陆地无线电接入网络(E-UTRAN)14、演进分组核心(EPC)16、归属订户服务器(HSS)18、和运营商的因特网协议(IP)服务20。EPS 16可以与其它接入网络互连，但为了简单起见，没有显示这些实体/接口。如图所示，EPS提供分组交换服务，然而，如本领域技术人员将容易理解的，贯穿本披露呈现的各种概念可以被扩展到提供电路交换服务的网络。
E-UTRAN 14包括eNB 142和其它eNB 144。eNB 142向UE 12提供用户和控制平面协议终止。eNB 142可以经由回传(如X2接口)146连接到其它eNB 144。eNB 142也可以被称为基站、Node B、接入点、TP、基站收发机、无线基站、无线收发机、收发机功能、基本服务集合(BSS)、扩展服务集合(ESS)、或一些其它合适的术语。eNB 142为UE 12提供一个接入点到EPC 16。UE 12的例子包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(如MP3播放器)、相机、游戏控制台、平板或任何其它类似的功能装置。UE 12还可以被本领域技术人员称为移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手机、用户代理、移动客户端、客户端或一些其它合适的术语。
eNB 142连接到EPC 16。EPC 16可以包括移动性管理实体(MME)162、其它MME 164、服务网关166、多媒体广播多播服务(MBMS)网关168、广播多播服务中心(BM-SC)170和分组数据网络(PDN)网关172。MME 162是处理UE 12和EPC 16之间信令的控制节点。通常，MME162提供承载和连接管理。所有用户IP分组是通过服务网关166传送，服务网关166本身连接到PDN网关172。PDN网关172给UE提供IP地址分配以及其它功能。PDN网关172连接到运营商的IP服务20。运营商的IP服务20可以包括因特网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)和PS流服务(PSS)。BM-SC 170可以提供功能给MBMS用户服务供应和传递。BM-SC 170可以充当内容提供商MBMS传输的入口点，可以用于授权和发起在PLMN内的MBMS承载服务，并且可以用于调度和传递MBMS传输。MBMS网关168可以用于向属于广播特定服务的多播广播单频网(MBSFN)区域的eNB(如142,144)分配MBMS业务，且可以负责会话管理(开始/停止)，收集eMBMS相关计费信息。
图2是如图1所示的LTE网络架构中的一个接入网200的例子。在该例子中，接入网200被划分为多个蜂窝区域(小区)202。在该例子的接入网200中没有集中式控制器，但在一些配置中可以使用集中式控制器。eNB 204可以被配置以提供所有无线相关功能，包括无线承载控制、准入控制、移动性控制、调度、安全性、和到服务网关166的连接性。eNB可以支持一个或多个小区(也称为扇区)。术语“小区”可以是指服务一个特定覆盖区域的eNB和/或eNB子系统的最小覆盖区域。此外，术语“eNB”、“基站”和“小区”在本文中可以互换使用。
接入网200采用的调制和多址方案可以根据正在部署的特定电信标准的不同而不同。在LTE应用中，优选地在DL上使用OFDM，并在UL上使用SC-FDMA以支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。如本领域的技术人员将从随后的详细描述容易地了解，在此呈现的各种概念非常适合于LTE应用。然而，这些概念可以容易地扩展到采用其它调制和多址技术的其它电信标准。举个例子，这些概念可以扩展到演进数据优化(EV-DO)或超移动宽带(UMB)。EV-DO和UMB是由第三代合作伙伴计划2(3GPP2)颁布作为CDMA2000标准族一部分的空中接口标准，并使用CDMA来向移动站提供宽带因特网接入。这些概念还可以扩展到采用宽带CDMA(W-CDMA)和其它变体CDMA的通用陆地无线接入(UTRA)，如TD-SCDMA；使用TDMA的全球移动通信系统(GSM)；和演进UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE802.20和使用OFDMA的Flash-OFDM。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM是在来自3GPP组织的文献中描述。CDMA2000和UMB是在来自3GPP2组织的文献中描述。实际的无线通信标准和采用的多址技术将取决于具体应用和施加在系统上的总体设计约束。
图3显示了实施本发明方法的BS(eNB)300的基本结构。BS 300包括大量的100个或更多个天线元件302(为了清楚地显示，图中仅显示了少量的天线元件)，通信模块304，用于与UE进行无线通信并与无线通信系统中其它组件进行通信。BS 300还设置有非暂时性存储器306，其存储由处理器308执行的机器可读指令。当执行机器指令时，处理器308设置BS300以实施本发明方法。
图4显示了实施本发明方法的UE 400的基本结构。UE 400包括至少一个天线402，但可以包括多个天线302或者甚至大量的100个或更多个天线元件402。它还有一个通信模块404，用于与一个或多个BS 300进行无线通信。UE 400还有一个非暂时性存储器406，其存储由处理器408执行的机器可读指令。当执行机器指令时，处理器408设置UE 400以实施本发明方法。
为了与以下所述的本发明方法相比，图5A显示了MIMO无线通信系统中现有的波束成形RS和DL CSI获取方法，而图5B显示了根据CSI反馈，通过将所有功率分配给BS 500天线端口中的一个优选天线端口或者在其所有天线端口上均等地分配功率，从BS 500发送有效载荷数据给UE 502。
图5A和5B所示的现有方法包括：在第一步骤，BS 500向UE 502发送波束成形RS。在第二步骤，UE 502以已知方式执行所有波束成形RS的DL信道估计，在第三步骤，UE 502将所有信道估计的波束成形RS的CSI反馈给BS 500。由UE 502反馈的CSI以与现有3GPP标准一致的已知方式还包括一个预编码矩阵。图5B所示的第四步骤包括：BS 500在DL上发送有效载荷数据给UE 502。BS 500使用来自UE 502报告的CSI，将所有DL信号功率分配给波束成形RS集合中的一个波束504，或者将信号功率平均分配给所有波束504。应当理解，将功率分配给一个优选单波束的第一选项，由于窄波束宽度，增加了信道阻塞风险，而分配功率给所有波束的第二选项并不能有效使用DL资源。
当与传统MIMO相比时，大规模MIMO可以被认为是无线通信系统的运行条件，其中多用户干扰和噪声与导频污染相比较小。这通常取决于几个因素：BS天线数目、由信道提供的每个自由度的UE数目(其中自由度包括可能小于BS天线数目的天线相关矩阵的秩)、信噪比(SNR)和路径损耗。然而，一般来说，大规模MIMO被认为可用于根据3GPP标准运行的无线通信系统，其中BS至少有100个或更多个天线，并且可能包括安装在BS上的数百或甚至数千个天线。还设想UE将有多个天线，并且可有超过100或更多的大量天线或天线元件。大规模MIMO承诺显著改善无线网络容量、频谱效率、以及有大大降低能耗的可能性，从而增强可靠性和减少延迟。
尽管大规模MIMO被看作是下一代无线通信(所谓5G)的启动器，但它也适用于当前这一代的LTE标准。事实上，第三代合作伙伴计划(3GPP)已经对于LTE中MIMO的不同使用定义了“传输模式”(TM)的概念，其可以被分类为发射分集、空间复用和波束形成。TM 7在3GPP版本8中定义，其中BS上任意数目的物理天线可以被用作一个逻辑天线端口(端口5)，以建立一个朝向目标UE的窄波束。版本9将TM 7扩展到TM 8，提供了将双流发送到单个或两个UE的可能性，而在版本10中，进一步被扩展到TM 9，其中支持对单个用户传输多达8个层、对多用户传输高达4层。版本11增加了TM 10，类似于高达8层传输的TM 9，但发射天线可以物理地位于不同BS上。在版本13中，没有定义新的传输模式，但CSI RS已经被扩展到16个端口。此外，针对LTE的增强全尺寸MIMO(在3GPP中被认为是大规模MIMO的特殊情况)的版本14已经将CSI RS扩展到32个端口，有增强的CSI报告和支持提供抗CSI减损(impairment)的更高稳健性。本发明方法适用于未来的5G通信系统，也适用于如图1和2例子的现有LTE通信系统。
在大规模MIMO无线通信系统中，在图5A和5B所示现有系统里，我们看到，将DL数据传输的功率分配给一个优选波束或在所有波束上均等地分配，并不能提供最佳数据吞吐量。因此，选择一个或多个天线子集以提供最佳吞吐量的方法是非常令人期望的。
对于根据本发明的大规模MIMO无线通信系统，包含大量天线在BS中使得波束成形RS的波束宽度非常窄，但这增加了任何一个窄波束的信道阻塞的概率，并且任何一个UE上不同波束成形RS的接收功率或某个其他信号参数可能显着地变化。本发明认识到，对于BS服务的任何一个UE以及BS服务的大量UE，只有少数“强”波束是有用的，可以在多个UE之间共享一组波束成形RS。
对于根据本发明的大规模MIMO无线通信系统，图6显示了一个例子的连接在BS600与UE1 602和UE2 603之间的多个天线端口或波束604。BS 600配置有大量天线606。
图7通过例子显示了对于图6系统中的每个天线端口或波束604，由每个UE1 602和UE2 603测量的接收信号功率的图表。每个天线端口可以被认为是一个波束。图表曲线702包括由UE1 602进行的接收信号功率测量，图表曲线704包括由UE2 603测量的接收信号功率。在图7的图表里，可以看出，8个天线端口(标记为端口0到7)可以被分组为包括天线端口0(图6中最左边的波束604)的第一子集705、包括天线端口1到4(图6中的中心波束附近)的第二子集706、以及包括天线端口5至7(图6中最右侧的波束组)的第三子集707。结果，从图曲线702可以看出，UE1 602在第二子集706的天线端口上检测到高的天线功率，而UE2在第三子集707的天线端口上检测到高的天线功率。因此，UE1 602会通过天线端口1至4的DL数据传输得到更好的服务，而UE2 603会通过天线端口5至7的DL数据传输得到更好的服务；天线端口0对于UE1 602或UE2 603的DL数据传输几乎没有用。
图8提供了本发明的在大规模MIMO无线通信系统中选择一个或多个天线子集以提供DL数据传输的最佳吞吐量的方法流程图800。本方法包括第一步骤802：利用，BS 600将一组波束成形RS发送到一组由BS 600服务的具有相似方向属性的UE 602。然后，在步骤804，接收该组波束成形RS的这组UE中的每个UE 602选择这组波束成形RS(波束/天线端口)的一个子集。接着，在步骤806，每个UE 602仅对其选中子集的波束成形RS获取CSI。在步骤808，每个UE 602向BS 600发送其选中的波束成形RS子集的指示和获取的选中子集波束成形RS的CSI。本方法可以包括步骤801，在步骤802(发送一组波束成形RS给UE 602)之前，确定要发送给具有相似方向属性的一组UE 602的一组波束成形RS。步骤804(每个UE 602选择这组波束成形RS的一个子集)可以包括步骤803：这组UE 602中的每个UE 602首先估计该组波束成形RS中每个RS的信道。最后步骤809可以包括：BS 600根据其从每个UE 602接收的对于选中子集的波束成形RS的各个CSI，向每个UE 602发送有效载荷数据。
图9显示了从BS 600角度的本发明方法的流程图900。在这种情况下，将仅仅参考一个UE 602，但BS 600能够对一组UE 602同时执行这些步骤。本方法包括第一步骤902：BS600向UE 602发送一组波束成形RS。第二步骤904包括：BS 600从UE 602接收选中的波束成形RS的一个子集的指示，以及该UE获取的选中子集波束成形RS的CSI。本方法可以包括步骤901，在步骤902(向UE 602发送一组波束成形RS)之前，确定要发送给UE 602的一组波束成形RS。最后步骤905可以包括：BS 600根据其从UE 602接收的对于选中子集的波束成形RS的各个CSI，向UE 602发送有效载荷数据。
图10显示了从UE 602角度的本发明方法的流程图1000。本方法包括第一步骤1002：UE 602从BS 600接收一组波束成形RS。在步骤1004，UE 602在接收到该组波束成形RS之后，选择该组波束成形RS的一个子集。然后再步骤1006，UE 602仅对其选中子集的波束成形RS获取CSI。在步骤1008，UE 602向BS 600发送其选中的波束成形RS子集的指示和获取的选中子集波束成形RS的CSI。步骤1004(选择该组波束成形RS的一个子集)可以包括步骤1003：首先估计该组波束成形RS中每个RS的信道。最后步骤1009可以包括：根据UE 602报告给BS 600的对于选中子集的波束成形RS的各个CSI，UE 602从BS 600接收有效载荷数据。
选择一个子集的天线端口用于DL数据传输的好处是：从BS 600到UE 602的DL信号是在“强”波束上实施的，而不是在“弱”波束上浪费资源，这会提高性能。优选地，所选子集包括两个或更多个天线端口/波束/波束成形RS。
尽管估计该组波束成形RS中每个RS的信道的步骤，可以是基于上述的测量接收信号功率，但也可以，单独地或合并地，使用RS波束604的其它参数用于估计过程中。例如，要测量的每个波束604的参数可以包括以下任何一项或其任何组合：接收功率、信噪比、信号干扰比、每比特能量和噪声功率谱密度比等。信道估计过程可以包括：通过选择其测量参数高于一个预定阈值(如高于一个阈值接收功率电平)的RS 604，选择该组波束成形RS 604的一个子集。然而，优选的是，选中子集的RS 604包括一个如图6和7所示的连续组。在这种情况下，选择可以是基于以下方式：选中子集的波束成形RS 604包括，其测量信号参数落在由测量信号参数最大的RS确定的一个范围内的那些RS 604。例如，如图6和7所示，对UE1 602的第二子集706，由UE1 602测量的最大接收信号功率的天线端口是天线端口3，天线端口2紧跟在其后。虽然天线端口1和4的测量接收信号功率远小于天线端口3的接收信号功率，但它们被认为是在低于天线端口3的测量接收信号功率的可接受范围内，以便构成部分选中连续天线端口用于从BS 600到UE1 602的DL数据传输。因此，UE 602可以确定哪个天线具有最高接收功率，根据最高接收功率的预定百分比计算一个可接受范围，并选择在可接受范围内的天线。
为了减少当UE 602向BS 600发送指示(告知BS 600其选中的波束成形RS 604子集以及获取的选中子集的CSI)时的信号开销，优选使用选中子集指示值(SSIV)，所述选中子集指示值(SSIV)是从选中RS 604中一个RS 604的标识和多个连续RS 604导出的，其中选中RS 604包括部分选中子集，连续RS 604形成选中子集。优选选择连续RS组中的起始RS 604的标识。因此，SSIV值可以由下式获得：
Figure BDA0001250398590000141
其中Nbeam是从BS向UE发送的该组波束成形RS中的RS数目；
L＝连续选中波束的长度；和
Bstart是形成选中子集的连续RS中的起始RS的天线端口数。
基于图6所示的例子，有8个天线端口。第一个天线端口是天线0，最后一个天线端口是天线7。所示UE1 602的所选天线端口是端口1到4。因此，Bstart等于1，L等于4，Nbeam等于8。图12显示当Nbeam等于8时SSIV表的一个例子。图6的例子中SSIV是25。
根据图6的例子，UE1 602选择第二子集天线端口706，获得对应于第二子集天线端口706的CSI，使用相应的SSIV将选中子集和相应CSI反馈回BS 600。UE2 603选择第三子集天线端口707，获得仅对应于第三子集天线端口707的CSI，使用相应的SSIV将选中子集和相应CSI反馈回BS 600。
为了实现有效的数据传输，UE 602仅将选中子集天线端口的CSI报告回BS 600。如图11所示，8个天线的传统码本可以减少到4个天线的传统码本。利用选中RS子集，新码本将用于PMI确定。在新码本中，每个码字有M个元素(选中子集的基数，每个元素对应的权重要添加到其中一个选中RS上)，并且是基于现有码本的相应码字生成的(参见图11)。这样的好处是最大程度地重用了现有标准码本，通过避免为不同数目的选中天线而引入额外码本，相当于是对现有标准的一个简单扩展。另外，根据报告回BS的选中天线数目而改变归一化因子。因此，获取的选中子集波束成形RS/天线的CSI包括：从现有码本中找到预编码矩阵指示符(PMI)，其中该码本的每个码字在每个层包含适用于所有RS的码本码字的M个元素，其中M是选中子集RS的基数。
除了PMI之外，获取选中子集波束成形RS的CSI的步骤还包括：获取秩指示符(RI)和信道质量指示符(CQI)中的至少一个。
优选地，UE 602从BS 600接收的那组波束成形RS 604共享类似的信道特性。
本发明的其它特征包括：从BS发送的那组波束成形RS优选地是基于特定UE或特定UE组信道统计而确定的，所接收的波束成形RS优选地是由UE的接收波束成形矩阵进一步确定的。
选择波束成形RS的一个子集可以是基于所有波束成形RS的接收功率和一个预定阈值(β)，如果一个波束成形RS的接收功率大于所有RS的最大功率乘以β，那么选择该波束成形RS。
用于反馈选中子集RS的指示的时间段是相应CSI时间段的倍数。
本发明还提供了一种BS，其具有存储器，以及连接到该存储器的处理器，该处理器被设置成：向UE发送一组波束成形RS；从所述UE接收一个指示，该指示表明选中子集的波束成形RS，还接收UE获取的仅针对选中子集波束成形RS的CSI。
本发明还提供了一种UE，其具有存储器，以及连接到该存储器的处理器，该处理器被设置成：从BS接收一组波束成形RS；选择该组波束成形RS的一个子集；仅针对选中子集的波束成形RS获取CSI；向所述BS发送选中子集波束成形RS的一个指示和获取的选中子集波束成形RS的CSI。
上述装置可以至少部分地以软件实施。本领域技术人员将理解，上述装置可以至少部分地使用通用计算机设备或使用定制设备来实施。
这里，本文所述方法和装置可以在包括通信系统的任何装置上执行。本技术的程序方面可以认为是通常以可执行代码和/或相关数据的形式的“产品”或“制品”，该可执行代码和/或相关数据是由一类的机器可读介质上运行或体现。“存储”类型的介质包括移动台、计算机、处理器等的任何或全部的存储器或其相关模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可以提供任何时间的存储用于软件编程。全部或部分软件有时可以通过因特网或各种其它电信网络来传送。这种通信能够将软件从一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器中。因此，可以承载软件元件的另一种类型的介质包括光、电和电磁波，例如跨越本地设备之间的物理接口、通过有线和光学陆线网络、以及通过各种空中链路。承载这种波的物理元件，如有线或无线链路、光学链路等，也可以被认为是承载软件的介质。如本文所使用的，除非限于有形的非暂时性“存储”介质，诸如计算机或机器“可读介质”的术语是指参与提供指令供处理器执行的任何介质。
尽管在附图和前述中已经详细显示和叙述了本发明，但是本发明应当被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅仅显示和描述了典型实施例，并不是以任何方式限制本发明的范围。可以理解，本文所述的任何特征可以与任何实施例一起使用。这些说明性实施例并不排除彼此或本文未记载的其它实施例。因此，本发明还提供包括上述一个或多个说明性实施例组合的实施例。在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对在此阐述的本发明进行修改和变化，因此，本发明的限制应由所附权利要求所示。
在权利要求和本发明的前述中，除非上下文由于表达语言或必要含义另有要求，否则词语“包括”或“包含”是开放式的包含词义，即指定所述特征的存在，但不排除在本发明的各种实施例中存在或添加其它特征。
应当理解，如果在此引用任何现有技术公开，则该引用并不构成该公开形成一部分本领域公知常识的承认。

Claims (25)

1.一种在多输入/多输出(MIMO)通信系统中获取信道状态信息(CSI)的方法，在用户设备(UE)上包括以下步骤：
从基站(BS)接收一组波束成形参考信号(RS)；
选择所述组波束成形RS的一个子集；
仅针对选中子集的波束成形RS获取CSI；和
向所述BS发送所述选中子集波束成形RS的指示，和获取的所述选中子集波束成形RS的CSI；
其中“仅针对所述选中子集的波束成形RS获取CSI”的步骤包括：从一个码本中找到预编码矩阵指示符(PMI)，其中该码本的每个码字在每个层包含适用于所有RS的码本码字的M个元素，其中M是选中子集RS的基数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述MIMO通信系统是大规模MIMO通信系统、大规模天线通信系统、非常大MIMO通信系统、超MIMO通信系统或全维(FD)MIMO通信系统中的任何一种通信系统。
3.根据权利要求2所述的方法，其中“选择所述组波束成形RS的一个子集”的步骤包括：估计所述组波束成形RS中每个RS。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述UE根据其向所述BS发送的所述选中子集波束成形RS的CSI，从所述BS接收有效载荷数据。
5.根据权利要求3所述的方法，其中“估计所述组波束成形RS中每个RS”的步骤包括：测量所述组波束成形RS中每个RS的一个参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中要被测量的每个RS的所述参数包括以下任何一个或其任何组合：接收功率、信噪比、信号干扰比、每比特能量和噪声功率谱密度比。
7.根据权利要求5所述的方法，其中“选择所述组波束成形RS的一个子集”的步骤包括：选择其测量参数高于一个预定阈值的RS的一个子集。
8.根据权利要求5所述的方法，其中“选择所述组波束成形RS的一个子集”的步骤包括：选择RS的一个连续子集，其中每个RS的测量参数落在由RS的最大测量信号参数确定的一个范围内。
9.根据权利要求8所述的方法，其中“向所述BS发送所述选中子集波束成形RS的指示”的步骤包括：发送一个选中子集指示值(SSIV)，其从形成所述选中子集的多个连续RS和一个起始RS的身份标识所导出，所述起始RS的身份标识是在所述连续子集起始边缘的那个RS的有关天线端口数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述SSIV是由下式获得：
Figure FDA0003052257560000021
其中Nbeam是从所述BS向所述UE发送的所述组波束成形RS中RS的数量；
L＝连续的选中波束的长度；和
Bstart是形成所述选中子集的所述连续RS中的一个起始RS的天线端口数。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述选中子集RS的码字被归一化。
12.根据权利要求1所述的方法，其中“仅针对所述选中子集的波束成形RS获取CSI”的步骤还包括：获取秩指示符(RI)和信道质量指示符(CQI)中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述UE从所述BS接收的该组波束成形RS包括波束成形CSI-RS。
14.一种用于多输入/多输出(MIMO)通信系统的用户设备(UE)，所述UE包括：
存储器；和
处理器，其连接到所述存储器，所述处理器被设置成：
从基站(BS)接收一组波束成形参考信号(RS)；
估计所述组波束成形RS中每个RS的信道；
选择所述组波束成形RS的一个子集；
仅针对选中子集的波束成形RS获取CSI；和
向所述BS发送所述选中子集波束成形RS的指示，和获取的所述选中子集波束成形RS的CSI；
其中“仅针对所述选中子集的波束成形RS获取CSI”的步骤包括：从一个码本中找到预编码矩阵指示符(PMI)，其中该码本的每个码字在每个层包含适用于所有RS的码本码字的M个元素，其中M是选中子集RS的基数。
15.一种在多输入/多输出(MIMO)通信系统中获取信道状态信息(CSI)的方法，在基站(BS)包括以下步骤：
向用户设备(UE)发送一组波束成形参考信号(RS)；和
从所述UE接收所述组波束成形RS的一个子集的指示，和所述UE获取的选中子集波束成形RS的CSI；
其中BS接收获取的所述选中子集波束成形RS的CSI，包括：从一个码本中找到预编码矩阵指示符(PMI)，其中该码本的每个码字在每个层包含适用于所有RS的码本码字的M个元素，其中M是选中子集RS的基数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述MIMO通信系统是大规模MIMO通信系统、大规模天线通信系统、非常大MIMO通信系统、超MIMO通信系统或全维(FD)MIMO通信系统中的任何一种通信系统。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：在“向UE发送一组波束成形RS”步骤之前，确定要被发送给所述UE的所述组波束成形RS。
18.根据权利要求15所述的方法，其中至少所述BS有100或者更多的天线数目。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述BS根据其从所述UE接收的所述选中子集波束成形RS的CSI，向所述UE发送有效载荷数据。
20.根据权利要求15所述的方法，其中“从所述UE接收所述组波束成形RS的一个子集的指示”的步骤包括：接收一个选中子集指示值(SSIV)，其从形成所述选中子集的多个连续RS和一个起始RS的身份标识所导出，所述起始RS的身份标识是在所述选中子集起始边缘的那个RS的有关天线端口数。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述SSIV是由下式获得：
Figure FDA0003052257560000041
其中Nbeam是从所述BS向所述UE发送的所述组波束成形RS中RS的数量；
L＝连续的选中波束的长度；和
Bstart是形成所述选中子集的所述连续RS中的一个起始RS的天线端口数。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述选中子集RS的码字被归一化。
23.根据权利要求15所述的方法，其中“所述BS接收获取的所述选中子集波束成形RS的CSI”的步骤还包括：接收秩指示符(RI)和信道质量指示符(CQI)中的至少一个。
24.根据权利要求15所述的方法，其中从所述BS向所述UE发送的所述组波束成形RS包括波束成形CSI-RS。
25.一种用于多输入/多输出(MIMO)通信系统的基站(BS)，所述BS包括：
存储器；和
处理器，其连接到所述存储器，所述处理器被设置成：
向用户设备(UE)发送一组波束成形参考信号(RS)；和
从所述UE接收所述组波束成形RS的一个子集的指示，和所述UE获取的选中子集波束成形RS的CSI；
其中，从一个码本中找到预编码矩阵指示符(PMI)，其中该码本的每个码字在每个层包含适用于所有RS的码本码字的M个元素，其中M是选中子集RS的基数。
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