CN110999109B - 信道状态信息相关反馈上报和信道状态信息获取 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于上报相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)估计的反馈消息的装置。装置用于：确定在第一天线和第二天线之间的信道的预定带宽内的频率响应；对确定的频率响应的相位进行取样，以获得确定的频率响应的相位的样本数目；以及向另一个装置发送至少第一反馈消息，第一反馈消息包括获得的样本的至少一个子集的信息。

Description

信道状态信息相关反馈上报和信道状态信息获取
技术领域
本发明涉及无线通信领域，并且更具体地，涉及多天线系统中信道状态信息的获取和上报。
背景技术
为提升蜂窝系统的性能，使用大规模多输入多输出(multiple input multipleoutput，MIMO)系统等大型天线阵列是极有前景的技术。
当前许多网络由多天线设备(如在MIMO系统中)构成。所述收发器范例可在(例如)WiFi或LTE网络中实现。在此类情形下，MIMO能够利用足够多的自由度，从而使用相同的无线资源向多个用户传输多个数据流。通常，这可通过发射机预先将传输信号适应于信道脉冲响应的方法即预编码技术来实现。预编码在发射机侧也称为均衡器或预均衡器，是如空间多路复用、波束成形或多用户MIMO等方法的基础。因此，预编码对于充分利用MIMO系统在复用能力方面的潜力起到至关重要的作用。实际上，MIMO基站(base station，BS)可减少多用户MIMO(multi-user MIMO，MU MIMO)系统中的流间/多用户干扰和小尺度衰落所造成的不利影响，并在很大程度上改进其性能。预编码策略的常见示例为匹配滤波器(matchedfilter，MF)、信道反转或迫零(zero-forcing，ZF)和正则化迫零(RZF)。
然而，为了预编码信号，发射机需要获知对一个或多个用户的信道响应，该信道响应也称为发射机侧的信道状态信息(channel state information at the transmitterside，CSIT)。
当天线阵列较小时，可向发射机提供来自接收机的CSI的直接反馈。然而，当天线阵列越来越大时，直接的CSI反馈在大规模MIMO系统中变得几乎不可行。在这些情况下，可通过两种方式获得CSIT：
1、利用信道互易性—其可在(例如)时分双工(time division duplex，TDD)系统中实现；
2、从用户设备(user equipment，UE)接收反馈—其在频分双工(frequencydivision duplexing，FDD)系统中的(例如)传统的MIMO设置中完成。
在第二种情况下，CSIT获取问题尤其棘手。然而，就此而言，需要说明的是，FDD系统与TDD系统相反，FDD系统的优势在于只要能得到准确的CSIT，就不需要精确校准来产生正面结果。另外，许多提供多用户MIMO支持(例如，根据LTE/LTE-A标准)的现代蜂窝系统在FDD中运行。
因此，为让蜂窝和无线网络跟上市场发展的步伐，确定一种在FDD MIMO系统中获取准确且及时的CSIT的有效解决方案被广泛认为是需要有效解决的基本问题。
在基于反馈的系统(例如FDD)中获取CSIT的传统技术通常划分为两个主要阶段：
1、在下行链路中传输导频序列，从而每个用户可估计相应的下行链路信道；
2、调度用户在上行链路中反馈该信道估计，以在下一时隙进行传输。
实际上，如果需要满足非常严格的时间约束，则很难保证通过上行链路(uplink，UL)反馈消息获取的CSIT的可靠性。下行链路训练序列的长度和每个用户反馈的数据的大小随着通信两端的天线阵列大小的增长而线性增长。因此，对于大阵列而言，实现反馈过程需要的时间更长。CSI获取开销随系统中天线的总数的增加而线性增加。在实际系统中，信道仅在固定的时间量即其相干时间内保持(大致)相同，其持续时间很大程度上取决于周围环境变化的频率或UE设备移动的速度。因此，为使CSIT及时且准确，需要周期性地重新估计信道。因此，如果在CSI获取上花费较长时间，则在信道改变之前几乎没有时间向用户传输数据。这既降低了预编码策略的可行性，也降低了从具有大阵列的特征导出的可实现增益。因此，CSI反馈实际上是FDD大型MIMO系统(例如，大规模MIMO系统)的现有技术实施方式在性能方面的大瓶颈。
已知几种用于FDD MU MIMO系统中的预编码和CSIT获取的传统解决方案，并于下文呈现。
对于基于码本的预编码，BS从预配置的码本中选择预编码码字。一个或多个UE设备向BS提供反馈信道质量指示符(例如，秩、信噪比(signal-to-noise ratio，SNR))。文献US 2015/0373736A1公开了一种用于传输信道状态信息参考信号以应用基于码本的预编码的设备。文献WO 2014/163451A1公开了一种用于在同样应用基于码本的预编码的FDD环境中使用大规模MIMO技术以支持多个用户的方法和装置。
对于使用信道统计的预编码，进行预编码码字选择，其中假设信道相关性于发射机而言是完全已知的，且码字适当选自预先构成的码本。信道相关性用于选择天线的子集，以便与一个或多个用于RF预处理的UE设备进行传输。例如，Z.Jiang、A.F.Molisch、G.Caire和Z.Niu于2015年5月的《美国电气与电子工程师学会无线通信汇刊》(IEEETrans.Wirel.Commun.)第14卷、第5期、第2868-2882页发表的《具有空间信道相关性的FDD大规模MIMO系统的可达速率》(Achievable Rates of FDD Massive MIMO Systems WithSpatial Channel Correlation)，或P.Sudarshan、N.B.Mehta、A.F.Molisch和J.Zhang于2006年12月的《美国电气与电子工程师学会无线通信汇刊(IEEE Trans.Wirel.Commun.)》第5卷、第12期、第3501-3511页发表的《基于信道统计的天线选择的RF预处理(Channelstatistics-based RF pre-processing with antenna selection)》公开了使用信道统计的预编码。
对不具有信道统计的预编码进行酉预编码，其中将BS处采用的预编码矩阵设定为某个酉矩阵，以选用该酉矩阵用优化性能标准。例如，Z.Hong、K.Liu、R.W.Heath和A.M.Sayeed于2003年6月的《美国电气与电子工程师学会通信选域期刊(IEEE JSAC)》第21卷、第5期、第856-866页发表的《通过虚拟信道表示的相关衰落中的空间复用(Spatialmultiplexing in correlated fading via the virtual channel representation)》公开了该方法。
对于低CSI反馈率的预编码，采用两级预编码。采用的预编码矩阵由两个分量组成。外部分量提供空间划分和用户分组属性，而内部分量用于减轻传统多用户干扰，例如，迫零(zero-forcing，ZF)。A.Adhikary、J.Nam、J.Y.Ahn和G.Caire于2013年10月的《美国电气与电子工程师学会信息论汇刊(IEEE Trans.Inf.Theory)》第59卷、第10期、第6441-6463页发表的《联合空分和复用—大规模阵列方法(Joint spatial division andmultiplexing-the large-scale array regime)》或J.Chen和V.K.N.Lau于2014年6月的《美国电气与电子工程师学会通信选域期刊(IEEE JSAC)》第32卷、第6期、第1230-1238页发表的《FDD多小区大规模MIMO时变干扰网络的双层预编码(Two-tier precoding for FDDmulti-cell massive MIMO time-varying interference networks)》描述了低CSI反馈率的预编码。
由此可见，所有预编码方法都需要CSI反馈。因此，需要一种仅需少量待传输数据的增强型且有效的CSI确定、上报和获取方法。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种增强型信令和信道状态信息获取。
此目的可以通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求，说明书和附图，本发明的其它实施例是显而易见的。
第一方面，本发明涉及一种用于上报相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)估计的反馈消息的装置。所述装置用于：确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应；对所述确定的频率响应的相位进行取样，以获得所述确定的频率响应的所述相位的样本数目；以及向另一个装置发送至少第一反馈消息，所述第一反馈消息包括所述获得的样本的至少一个子集的信息。
由此，所述装置可以有效的方式提供与通信信道的信道状态信息(channel stateinformation，CSI)相关的反馈消息。具体地，本发明考虑可根据相位信息进行预编码。因此，提供包括频率响应的相位信息的CSI便已足够。这样，可减少与CSI相关的反馈消息中的细节。另外，可通过仅传输预定数目的样本进一步限制频率响应的相位信息。因此，可进一步减少待传输至CSI的细节。可将样本的预定数目设置为固定数目，或可动态地调整样本的数目。
在第一方面的另一实现形式中，根据第一方面的装置用于接收至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求上报用于所述CSI估计的反馈消息，其中根据所述至少一个接收的信令消息，确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的所述预定带宽内的所述频率响应，和/或对所述确定的频率响应的所述相位进行取样。
反馈消息仅于响应接收的信令消息时提供，从而按需确定和传输CSI相关信息即可。这样，可进一步减轻通信信道的负载。此外，可减轻用于确定CSI的计算负载。
在第一方面的另一种实施形式中，所述装置用于根据信道状态的变化，动态地调整所述确定的频率响应的所述相位的所述样本数目。
通过将样本数目限制到子集，可进一步减少待传输的数据量。另外，通过动态地调整样本数目，可根据当前系统要求调整CSI。
在第一方面的另一种实施形式中，所述装置用于根据静态或时变误差要求、质量指示符或性能约束中的至少一者，动态地调整所述确定的频率响应的所述相位的所述样本数目。
由此，可以根据当前系统要求调整用于CSI的样本数目以及因而待传输的数据量。
在第一方面的另一种实施形式中，所述装置用于发送第二反馈消息，所述第二反馈消息包括与所述确定的频率响应的所述相位的所述样本相关联的频率的信息。
由此，可实现可靠且高质量的CSI构造。
在第一方面的另一种实施形式中，所述装置用于：如果所述确定的频率响应和先前确定的频率响应之间的差小于预定阈值，则发送包括1比特消息的第三反馈消息。
由此，在信道状态没有发生变化或仅发生微小变化的情况下，可进一步减小反馈消息的大小。
在第一方面的另一种实施形式中，所述装置为第一设备，或位于第一设备中。优选地，第一设备为用户设备(user equipment，UE)。
由此，用户设备(user equipment，UE)可以有效的方式提供有关指示信道的CSI。
还根据第二方面来解决上述目的。
第二方面，本发明涉及一种用于确定相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)的装置。所述装置用于：接收反馈消息，所述反馈消息至少包括在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应的相位的样本的信息；以及根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本确定估计CSI。
由此，可根据包括少量数据的反馈消息确定估计CSI。这样，可减轻用于提供CSI数据的通信信道的负载。具体地，可根据频率响应的相位确定或估计信道的CSI。由于频率响应的相位足以用于估计CSI，因此反馈消息中待传输数据的量可限于相位，且因此，可减少数据和反馈消息的量。
在第二方面的另一种实施形式中，根据第二方面的装置用于：获取与所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道相关的至少一个信道参数；以及如果所述获取的信道参数满足至少一个预定控制条件，则发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求所述CSI。
通过提供用于请求CSI的信令消息，可进一步限制用于确定CSI估计的数据传输。这样，可进一步减轻用于提供CSI数据的通信信道的负载。
在第二方面的另一种实施形式中，所述装置用于：周期性地获取所述至少一个信道参数，以及如果连续获取的信道参数之间的差满足至少一个预定控制条件，则发送所述至少一个信令消息。
由此，可进一步限制用于请求和传输CSI数据的额外数据。具体地，可仅在期望改变CSI的情况下传输有关CSI的进一步细节。
在第二方面的另一种实施形式中，所述装置用于发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息包括至少一个频率的指示，其中所述CSI是针对所述至少一个频率来确定的。
由此，可仅请求一个或多个期望频率的CSI数据。因此，可进一步减小待传输的数据量。
在第二方面的另一种实施形式中，所述装置用于发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息包括用于上报用于CSI估计的反馈消息的设备的指示。
由此，可识别用于提供CSI数据的特定设备。
在第二方面的另一种实施形式中，所述装置用于根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本的线性或非线性插值，确定估计CSI。
由此，可以智能且有效的方式重构或估计频率响应的相位的接收的样本、以及期望频带上的频率响应。具体地，可通过少量样本在期望带宽内确定估计的频率响应。
在第二方面的另一种实施形式中，根据第二方面的装置用于根据所述确定的CSI，识别并执行信号处理策略，其中，所述信号处理策略用于处理将从所述第一天线向所述第二天线传输的信号。
由此，可易于根据确定的CSI调整信号处理。这样，可设置信号处理以对各个射频条件进行排序。
在第二方面的另一种实施形式中，所述装置为所述第二设备，或位于所述第二设备内。优选地，所述第二设备为基站(base station，BS)。
由此，基站(base station，BS)可以有效且可靠的方式获得确定的CSI。
还根据第三方面来解决上述目的。
第三方面，本发明涉及一种无线通信系统，至少包括根据第一方面所述的装置和根据第二方面所述的装置，其中所述第一设备为用户设备(user equipment，UE)，所述第二设备为基站(base station，BS)。
由此，仅需少量数据便可以有效的方式实现基站和用户设备之间用于获得CSI的数据交换。
还根据第四方面来解决上述目的。
第四方面，本发明涉及一种用于上报相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)估计的反馈消息的方法。所述方法包括：确定在第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的预定带宽内的频率响应；对所述确定的频率响应的相位进行取样，以获得所述确定的频率响应的所述相位的样本数目；以及发送至少第一反馈消息，所述第一反馈消息包括所述获得的样本的至少一个子集的信息。
在第四方面的另一种实施形式中，所述方法包括接收至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求上报所述CSI。
在第四方面的另一种实施形式中，确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应包括计算在所述预定带宽内的所述频率响应的估值或近似值。
由此，可以智能且有效的方式估计频率响应。可根据当前系统要求设置预定带宽。具体地，预定带宽可为固定带宽或动态调整的带宽。
还根据第五方面来解决上述目的。
第五方面，本发明涉及一种用于确定相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)的方法。所述方法包括：接收至少一个反馈消息，所述至少一个反馈消息包括在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应的相位的样本的信息；以及根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本确定估计CSI。
在第五方面的另一种实施形式中，所述方法包括：获取与所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道相关的至少一个信道参数；以及如果所述获取的信道参数满足至少一个预定控制条件，则发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求所述CSI。
在第五方面的另一种实施形式中，所述方法包括通过对所述频率响应的所述相位的所述接收的样本进行线性或非线性插值，根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本确定估计CSI。
通过对频率响应的相位的接收的样本进行线性或非线性插值，可以智能且有效的方式重构或估计期望频带上的频率响应。
还根据第六方面来解决上述目的。
第六方面，本发明涉及一种计算机程序，包括程序代码，其中，所述程序代码在计算机上执行时实现根据第四方面、第四方面的实施形式、第五方面以及第五方面的实施形式中的任一者所述的方法。
由此，可以自动且可重复的方式执行所述方法。
计算机程序可由上述装置中的任一者执行。
更具体地，应注意，所有上述装置可由具有分立硬件组件，集成芯片或设置有芯片模块的分立硬件电路来实现，或由软件程序或存储于存储器中、写入计算机可读介质或从如因特网的网络上下载的程序所控制的信号处理设备或芯片来实现。
还应当理解，本发明的优选实施例还可为从属权利要求或上述实施例与各个独立权利要求的任意组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面是显而易见的并予以阐明。
附图说明
在本公开内容的以下详述部分中，将参看附图中所展示的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：
图1示出本发明实施例提供的多输入多输出配置中的无线通信系统；
图2是本发明实施例提供的一种用于上报CSI的方法的流程图；
图3是本发明另一实施例提供的一种用于上报CSI的方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种用于获取CSI的方法的流程图；
图5a和图5b分别是本发明另一实施例提供的一种用于获取CSI的方法的流程图；
图6是本发明实施例提供的一种由BS和UE执行的操作的流程图；
图7是本发明实施例提供的一种用于上报CSI的设备的流程图；以及
图8是本发明实施例提供的一种用于获取CSI的设备的流程图。
具体实施方式
图1示出本发明实施例提供的多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)配置中的通信系统100。
通信系统100包括至少一个基站(base station，BS)110和至少一个用户设备(user equipment，UE)120。BS 110包括多个天线111。UE 120包括一个或多个天线121。因此，可在BS 110的天线111和UE 120的天线121的每个组合之间建立通信信道。
下文描述了通信系统100的下行链路，其中N天线的BS 110服务于K个UE 120。M是在所有UE 120上天线121的总数，H表示在所有UE 120上级联的(M x N)下行链路信道矩阵。P是预编码矩阵。从概念上看，当BS 110完全获知H时，则采用公认的迫零策略和正则化迫零策略获得预编码矩阵，如下：
迫零：
P＝HH(HHH)-1 (1)
正则化迫零：
P＝HH(HHH)-1 (2)
其中，ρ是正则化因子，通常给出如下：
Figure BDA0002281990990000061
Ptx定义为BS 110传输功率，σ2定义为每个UE 120处的平均噪声功率。
在实际FDD大规模MIMO系统中，在BS处获取关于全矩阵H的信息几乎是不可行的。本发明以此发现为出发点，设计了一种策略，在该策略中，BS获得关于H的有用信息，且与传统方法相比，该策略显著减少了获得该信息所需的冗余。
在相位矩阵Φ＝ej∠H和振幅矩阵A＝|H|中，∠H和|H|分别是返回H的每个元素的相位和振幅的逐元素算子，则信道矩阵H可以重写为：
H＝A⊙Φ (4)
其中，⊙为元素积(舒尔积)。
信道相位上的信息充分表征了在涉及单个用户和多用户的情况下用于信道路径的潜在相长/相消干涉。另外，信道相位比信道振幅更规则，更重要的是，变化比信道增益慢得多。因此，可使用相位矩阵Φ代替H来设计预编码矩阵P。
如果采用例如迫零(zero-forcing，ZF)或正则化迫零(regularized zero-forcing，RZF)等线性预编码策略作为参考，则相应的预编码矩阵P可以计算为：
基于相位的ZF：
P＝ΦH(ΦΦH)-1 (5)
基于相位的RZF：
P＝ΦH(ΦΦH+ρI)-1 (6)
可获取单个或多个路径信道的信道相位，以便利用基于相位的预编码的潜力。该信道相位是由路径延迟引起的相位斜坡。即信道相位负责在复平面中旋转传输的信号。信道路径的相位斜坡通常在频率上呈线性，即第l个子载波处的信道相位可以写为：
Figure BDA0002281990990000071
其中，φP为相位，τP为第p个路径的延迟，NFFT为系统中子载波的数目。在多径信道的特定情况下，信道相位由与每个路径相关联的各个线性相位斜坡组合给出。
在此处提出的解决方案中，可有效获取单个或多个路径信道的信道相位，以便利用基于相位的预编码的潜力。
在信道带宽内的信道相位的线性几乎完全保留，并且可由分段线性函数很好地进行拟合。这样，可定义用于向一个或多个设备上报频率响应的相位信息并获得如以下实施例中所描述的一个或多个信道的频率响应的相位信息的方法。
图2是本发明实施例提供的一种上报反馈消息的流程图。
可选的，在步骤S20中，可接收信令消息。接收的信令消息可模拟上报CSI的请求。然而，也可以任何其它方式上报CSI。
在步骤S21中，确定在第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的预定带宽内的频率响应。可通过任何传统的信道估计技术确定频率响应。
可根据与相应信道相关的测量数据，确定频率响应。或者，确定频率响应可包括计算在预定带宽内的频率响应的估值或近似值。这样，可仅以最小测量次数确定频率响应。
可将信道的预定带宽设置为固定带宽。或者，可根据当前系统要求动态地调整预定带宽。
在步骤S22中，对在步骤S21中确定的频率响应的相位进行取样。这样，即可获得确定的频率响应的相位的样本数目。
在步骤S23中，发送第一反馈消息。反馈消息包括频率响应的相位的全部样本或样本的至少一个子集的信息。在步骤S23中发送的反馈消息不仅仅限于单个反馈消息。此外，还可向多个接收机发送多个反馈消息或向多个接收机发送统一反馈消息。
图3是本发明另一实施例提供的一种用于上报与信道状态信息(channel stateinformation，CSI)相关的反馈消息的流程图。
在步骤S30中，设备(即，装置)(例如，用户设备(user equipment，UE))估计一个或多个下行链路信道的频率响应。可通过任何传统的信道估计技术确定频率响应。
在步骤S31，设备随后估计或近似计算在带宽内获得的频率响应的相位的至少一部分。可通过(例如)分段线性函数来进行估计或近似计算。
在步骤S32中，设备对估计或近似计算的信道频率响应进行取样，以产生在带宽内估计或近似计算的信道频率响应的相位的样本数目S≥0。
在步骤S33中，设备向一个或多个其它设备发送一个或多个反馈消息。其它设备可为(例如)基站(base station，BS)。每个反馈消息携带在预定带宽内估计或近似计算的信道频率响应的相位的至少S′≤S个样本的信息。
具体地，为在减少CSI上报开销的冗余的同时优化系统性能，步骤S30至步骤S33可用于更具体的过程中，该过程描述了设备之间的干扰。
图4是本发明实施例提供的一种获取信道状态信息(channel stateinformation，CSI)的流程图。
在步骤S42中，接收一个或多个反馈消息。每个反馈消息包括在第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的预定带宽内的频率响应的相位的样本的信息。
在步骤S43中，在频率响应的相位的接收的样本中确定的估计CSI。
确定估计CSI可包括对频率响应的相位的接收的样本进行线性或非线性插值。
可选的，该方法可包括用于获取一个或多个信道参数的步骤S40。获取的信道参数与第一天线和第二天线之间的信道相关。在步骤S41中，如果获取的信道参数满足一个或多个预定控制条件，则可发送一个或多个用于请求CSI的信令消息。
图5a和图5b分别是本发明另一实施例提供的由第一设备和第二设备执行获取信道状态信息(channel state information，CSI)的步骤的流程图。图5b中用(.')表示的附图标记对应于图5a中的附图标记(.)，并且描述了相同的方法步骤。
在步骤S50(S50')中，第一设备(例如基站(base station，BS))估计或近似计算一个或多个参数。这些参数可包括(例如)功率延迟分布(power delay profile，PDP)，其表征一个或多个第二设备之间(例如，在UE和第一设备之间)的上行链路信道。以至少一个传输时隙的周期来进行估计或近似计算。
在步骤S51(S51')中，第一设备检查是否应估计信道脉冲响应，即，该设备验证上述信道参数的两个连续的估值或近似值之间的差是否满足一个或多个预先存在的控制条件。控制条件可包括(例如)将和先前获取的参数进行比较的一个或多个预定阈值进行比较。
根据步骤S51(S51')的验证，第一设备执行以下两个操作之一：
如果一个或多个信道参数的两个连续的估值或近似值之间的差不满足任何预先存在的控制条件(S51'-1)，则第一设备等待至下一个传输时隙，并返回步骤S50。
如果一个或多个信道参数的两个连续的估值或近似值之间的差满足一个或多个预先存在的控制条件(S51'-2)，则在步骤S52中，第一设备向一个或多个第二设备(例如UE)发送一个或多个信令符号。
由第一设备发送的一个或多个信令符号可通知第二设备上行链路信道中相对于先前估计发生的至少一个改变。在这种情况下，在步骤S53(S53')中，第二设备估计或近似计算第一设备的一个或多个天线和第二设备的至少一个天线之间的信号路径的一个或多个下行链路信道结果的频率响应或其在带宽内的近似版本。
在步骤S54中，第二设备随后通过分段线性函数近似计算在预定带宽内的一个或多个下行链路信道的频率响应的相位的至少一部分。
在步骤S55(S55')中，第二设备确定在(例如)先前传输时隙期间信道状态相对于至少一个先前信道状态信息(channel state information，CSI)是否发生变化。根据该确定步骤，第二设备执行以下三个操作之一：
如果未发生改变(S55'-1)，则第二设备执行步骤S56(S56')，并且直至下一时隙(S50')才对估计或近似计算的信道频率响应执行操作。
如果发生重大变化(图5b中的分支S55'-a)，则第二设备执行步骤S57(S57')，并且对估计或近似计算的信道频率响应进行取样，以产生信道频率响应的相位的样本数目S≥0或其在带宽内的近似版本。
如果发生微小变化(S55'-b)，则第二设备执行步骤S58(S58')，对估计或近似计算的信道频率响应进行取样，以产生信道频率响应的相位的样本数目S'≤S或其在带宽内的近似版本。
在步骤S59(S59')中，第二设备向第一设备发送一个或多个反馈消息。反馈消息的性质取决于步骤S55(S55')中做的决定。具体地，该消息可包括以下信息：
如果在信道频率响应中相对于先前时隙没有发生改变，则反馈消息可包括1比特消息S56'，或包括通知第一设备在信道频率响应中相对于先前时隙没有发生改变的任何其他类型的信息。
或者，如果发生重大变化，则反馈消息可至少包括信道频率响应的相位的S个样本的原始或量化版本。附加信息可为：与S个样本中的一个或多个样本相关联的一个或多个频率的I≤S个指数的集合I，或与一个或多个频率的I≤S个指数中的一个或多个指数相关联的V≤S个值的集合V，该一个或多个频率的I≤S个指数中的一个或多个指数对应于信道频率响应的相位的S个样本中的一个或多个样本，并且附加信息可作为指数的线性或非线性函数值，即f：I→V。
如果发生微小变化，则反馈消息可至少包括信道频率响应的相位的S'个样本的原始或量化版本。附加信息可为：与S'个样本中的一个或多个样本相关联的一个或多个频率的I≤S'个指数的集合I，或与一个或多个频率的I≤S'个指数中的一个或多个指数相关联的V≤S'个值的集合V，该一个或多个频率的I≤S'个指数中的一个或多个指数对应于信道频率响应的相位的S'个样本中的一个或多个样本，并且附加信息可作为指数的线性或非线性函数值，即f：I→V。
最后，第一设备通过一组符号进行操作，该些符号由至少一个第二设备接收，并且至少携带相对于第一设备的一个或多个天线和一个或多个第二设备的至少一个天线之间的信号路径的信道频率响应的相位的信息，或其在带宽内的近似版本，从而确定相关的近似信道状态信息(channel state information，CSI)。此信息可用于设计适当的信号处理策略，以处理待传输至第二设备(例如，预编码器)的信号。
图6是本发明实施例提供的一种由BS 110和UE 120执行的操作的流程图。
在步骤S60中，BS 110接收上行链路(uplink，UL)信号。UL信号可由BS 120发送。例如，UL信号可为传统数据传输的UL信号。
在步骤S61中，BS 120验证功率延迟分布(power delay profile，PDP)与先前迭代相比是否发生改变。例如，可将PDP和先前时隙中确定的PDP进行比较。除PDP之外，还可分析表征BS 110和UE 120之间的上行链路信道的一个或多个其它参数。
如果PDP或另一个表征参数没有发生改变或发生的改变小于预定阈值，则该过程可跳至步骤S65。
如果PDP或另一个表征参数没有发生改变，则BS 110向UE 120发送一个或多个下行链路(downlink，DL)导频，以便在步骤S62中进行CSI估计并触发UE 120中的相应操作。
为对BS 110发送的导频进行回应，在步骤S63中，UE 120估计信道的相位，并对其进行取样。这产生了包括与CSI相关的信息的反馈消息，其中与CSI相比，减小了反馈消息中的信息的维度。向BS 110反馈由UE 120生成的反馈消息。
在步骤S64中，BS 110从反馈消息包括的接收的样本中重构(确定)CSI。因此，BS110更新其存储器中的相应信息。
在步骤S65中，可在BS 110的存储器中获得发射机侧的CSI(CSI at thetransmitter side，CSIT)。因此，BS 110可接入当前CSIT。
在步骤S66中，BS 110根据当前CSIT，设计用于对数据进行预编码的预编码器。
图7示出本发明实施例提供的一种用于上报反馈的装置200。
例如，装置200可包括在如图1所示的通信系统的UE 120等设备中。这样，可相对于第一设备110的第一天线111和第二设备120的第二天线121之间的信道上报与信道状态信息(CSI)相关的反馈消息。
装置200至少包括确定模块210、取样模块220和发送模块230。
确定模块210确定在第一设备110的第一天线111和第二设备120的第二天线121之间的信道的预定带宽内的频率响应。可(例如)通过任何传统技术确定频率响应。用于确定频率响应的带宽可为固定带宽。或者，可根据当前通信设置动态地调整带宽。
取样模块220对确定的频率响应的相位进行取样。这样，即可获得确定的频率响应的相位的样本数目。取样模块220取样的样本数目可为固定值。然而，也可动态地调整样本数目。例如，可根据其它通信参数调整样本数目。
发送模块230向另一个设备发送至少一个反馈消息。反馈消息包括确定的频率响应的相位的样本的至少一个子集的信息。
另外，设备200还可包括接收模块240。接收模块240接收用于请求上报CSI的至少一个信令消息。因此，确定模块210根据接收的信令消息确定在第一天线111和第二天线121之间的信道的预定带宽内的频率响应，和/或确定对确定的频率响应的相位进行取样。
具体地，可根据如上述实施例结合图5所描述的改变程度，使用不同的确定方案。
具体地，反馈消息可包括样本的至少一个子集的信息。根据信道状态的变化动态地调整样本的子集。具体地，发送模块230可发送至少一个反馈消息，该至少一个反馈消息包括样本的至少一个子集的信息。发送模块230可根据信道状态的变化动态地调整样本的子集。
此外，确定的频率响应的相位的样本数目可为动态确定的。例如，可根据静态误差要求、时变误差要求、质量指示符或性能约束，调整样本数目。具体地，取样模块240可根据静态或时变误差要求、质量指示符或性能约束中的至少一者，动态地调整确定的频率响应的相位的样本数目。
反馈消息还可包括与确定的频率响应的相位的样本相关联的频率的信息。因此，接收反馈消息的每个设备可根据反馈消息中包括的数据，很容易重构(确定)CSI。具体地，发送模块230可发送至少一个反馈消息，该至少一个反馈消息包括与确定的频率响应的相位的样本相关联的频率的信息。
此外，如果当前频率响应对应于先前频率响应或确定的频率响应和先前所确定的频率响应之间的差小于预定阈值，则发送模块230可发送包括1比特消息的至少一个反馈消息。例如，先前频率响应可为先前时隙中，特别是在当前时隙之前的时隙中确定的频率响应。
用于评估频率响应变化的预定阈值可为预先设置的固定阈值。或者，可动态地调适阈值。例如，可根据当前操作模式或其它参数调整阈值。
图7示出本发明实施例提供的一种用于获取信道状态信息(channel stateinformation，CSI)的装置300。
例如，装置300可包括在如图1所示的通信系统的BS 110等设备中。这样，可相对于第一设备110的第一天线111和第二设备120的第二天线121之间的信道获取信道状态信息(channel state information，CSI)。
装置300至少包括接收机310和重建(确定)模块320。
接收机310从另一个设备(例如，如上文结合图7所描述的装置200)接收反馈消息。反馈消息至少包括在第一设备110的第一天线111和第二设备120的第二天线121之间的信道的预定带宽内的频率响应的相位的样本的信息。
重建(确定)模块320根据频率响应的相位的接收的样本，确定估计CSI。具体地，确定模块320可根据频率响应的相位的接收的样本的线性或非线性插值，确定估计CSI。
此外，装置300可包括获取模块330和发射机340。
获取模块330可获取与第一天线111和第二天线121之间的信道相关的至少一个信道参数。这些参数可包括(例如)功率延迟分布(power delay profile，PDP)，其表征一个或多个第二设备之间(例如，在UE和第一设备之间)的上行链路信道。以至少一个传输时隙的周期来进行估计或近似计算。
如果获取的信道参数满足至少一个预定控制条件，则发射机340可发送用于请求CSI的至少一个信令消息。
具体地，获取模块330周期性地获取至少一个信道参数。在这种情况下，仅当连续获取的信道参数之间的差满足至少一个预定控制条件时，发射机340才可发送至少一个信令消息。例如，该控制条件可与结合图5的实施例所描述的控制条件相同。
具体地，信令消息可包括待获取CSI的至少一个频率的指示。因此，用于获取CSI的装置200可获取相对于指示的频率相应的频率响应。
此外，信令消息包括用于上报CSI的设备的指示。因此，装置300可选择适当的设备(例如UE)，用于获取CSI数据并提供相应的反馈消息。
可选的，装置330还可包括计算模块350。计算模块350可根据确定的CSI识别信号处理策略，并执行识别的处理策略。例如，装置300的存储器可存储一个或多个适当的处理策略。计算模块350可基于确定的CSI，选择并执行其中一个存储的处理策略。具体地，信号处理策略用于处理将从第一天线111向第二天线121传输的信号。
综上所述，本发明涉及获取和上报用于估计信道状态信息的数据。(例如用户设备等)设备确定在带宽内的信道的频率响应，并生成包括确定的频率响应的相位的样本的至少一个反馈消息。因此，(例如基站等)另一个设备可接收反馈消息，并根据反馈消息中包括的样本，确定信道的信道状态信息。这样，可减少为获得信道状态信息而待传输的数据量。
虽然本发明已在附图和上述描述中详细进行了说明和描述，但是此类说明和描述为说明性的或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过阅读本公开，其它修改对于本领域技术人员是显而易见的。此类修改可包括本领域中已知的其他特征，并且可用于代替或补充此处已描述的特征。
在此结合各种实施例描述了本发明。但本领域技术人员通过实践本发明，研究附图、本发明以及所附的权利要求，能够理解并获得公开实施例的其他变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，不定冠词“一”不排除多个。单个处理器或其它单元可满足权利要求中描述的几项的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。计算机程序可存储或分发到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信系统分发。
尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明，但是明显在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以制定本发明的各种修改和组合。说明书和附图仅被视为所附权利要求书所定义的本发明的说明并且考虑落于本说明书的范围内的任何和所有修改、变体、组合或均等物。

Claims (17)

1.一种用于上报相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)估计的反馈消息的装置，其特征在于，所述装置用于：
确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应；
对所述确定的频率响应的相位进行取样，以获得所述确定的频率响应的所述相位的样本数目；以及
向另一个装置发送至少第一反馈消息，所述第一反馈消息包括获得的样本的至少一个子集的信息；
所述装置还用于根据信道状态的变化，根据静态或时变误差要求、质量指示符或性能约束中的至少一者，动态地调整所述确定的频率响应的所述相位的所述样本数目；以及
接收至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求上报用于所述CSI估计的反馈消息，其中根据所述至少一个接收的信令消息，确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的所述预定带宽内的所述频率响应，和/或对所述确定的频率响应的所述相位进行取样。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还用于发送第二反馈消息，所述第二反馈消息包括与所述确定的频率响应的所述相位的所述样本相关联的频率的信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还用于：如果所述确定的频率响应和先前确定的频率响应之间的差小于预定阈值，则发送包括1比特消息的第三反馈消息。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置位于所述第一设备内。
5.一种用于确定相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)的装置，其特征在于，所述装置用于：
接收反馈消息，所述反馈消息至少包括在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应的相位的样本的信息，其中，根据信道状态的变化，根据静态或时变误差要求、质量指示符或性能约束中的至少一者，所述信道的预定带宽内的频率响应的所述相位的样本数目进行动态地调整；以及
根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本确定估计CSI；
获取与所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道相关的至少一个信道参数；以及
如果所述获取的信道参数满足至少一个预定控制条件，则发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求上报用于CSI估计的反馈消息。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还用于：周期性地获取所述至少一个信道参数，以及如果连续获取的信道参数之间的差满足至少一个预定控制条件，则发送所述至少一个信令消息。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置用于发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息包括至少一个频率的指示，其中所述CSI是针对所述至少一个频率来确定的。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还用于发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息包括用于上报用于CSI估计的反馈消息的设备的指示。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还用于根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本的线性或非线性插值，确定估计CSI。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还用于：
根据所述确定的CSI，识别并执行信号处理策略，其中所述信号处理策略用于处理将从所述第一天线向所述第二天线传输的信号。
11.根据权利要求5-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置位于所述第二设备内。
12.一种无线通信系统，其特征在于，包括根据权利要求1至4任一项所述的装置和根据权利要求5至11任一项所述的装置，其中所述第一设备为用户设备(user equipment，UE)，所述第二设备为基站(base station，BS)。
13.一种用于上报相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)估计的反馈消息的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应；
对所述确定的频率响应的相位进行取样，以获得所述确定的频率响应的所述相位的样本数目；以及
发送至少第一反馈消息，所述第一反馈消息包括所述确定的频率响应的所述相位的所述获得的样本的至少一个子集的信息；
所述方法还用于根据信道状态的变化，根据静态或时变误差要求、质量指示符或性能约束中的至少一者，动态地调整所述确定的频率响应的所述相位的所述样本数目；以及
接收至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求上报用于所述CSI估计的反馈消息，其中根据所述至少一个接收的信令消息，确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的所述预定带宽内的所述频率响应，和/或对所述确定的频率响应的所述相位进行取样。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述确定在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应包括计算在所述预定带宽内的所述频率响应的估值或近似值。
15.一种用于确定相对于第一设备的第一天线和第二设备的第二天线之间的信道的信道状态信息(channel state information，CSI)的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收至少一个反馈消息，所述至少一个反馈消息包括在所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道的预定带宽内的频率响应的相位的样本的信息，其中，根据信道状态的变化，根据静态或时变误差要求、质量指示符或性能约束中的至少一者，所述信道的预定带宽内的频率响应的所述相位的样本数目进行动态地调整；以及
根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本确定估计CSI；以及
获取与所述第一天线和所述第二天线之间的所述信道相关的至少一个信道参数；以及
如果所述获取的信道参数满足至少一个预定控制条件，则发送至少一个信令消息，所述至少一个信令消息用于请求上报用于CSI估计的反馈消。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，根据所述频率响应的所述相位的所述接收的样本确定估计CSI包括对所述频率响应的所述相位的所述接收的样本进行线性或非线性插值。
17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求13至14任一项所述的方法和/或15至16任意一项所述的方法。
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