CN112544046B

CN112544046B - 用于发送解调参考信号的装置和方法

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Publication number: CN112544046B
Application number: CN201880095977.2A
Authority: CN
Inventors: 宋暖
Original assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: CN112544046A; WO2020019336A1

Abstract

本公开的实施例提供了用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中传输解调参考信号的装置、方法和计算机可读存储介质。一种发送装置包括：第一预编码器，被配置为对寻址到多个接收装置的多个数据信号流执行非线性预编码操作；以及第二预编码器，被配置为对用于所述多个数据信号流的相应解调参考信号执行线性预编码操作。所述第二预编码器被配置为利用与所述第一预编码器相同的反馈滤波器来执行反馈滤波操作，并且利用与所述第一预编码器相同的前馈滤波器来执行前馈滤波操作。所述第二预编码器还被配置为在反馈滤波操作中对所述相应解调参考信号添加倾斜相位。

Description

用于发送解调参考信号的装置和方法

技术领域

本公开的非限制性和示例性实施例大致上涉及多用户多输入多输出(MIMO)系统中的信号传输，并且具体地涉及用于解调参考信号(DMRS)的预编码过程的方法、装置和计算机可读存储介质。

背景技术

非线性预编码已被认为是一种用于新无线电(NR)系统的有前途的干扰消除技术。例如，在发射机端处利用完整的信道状态信息(CSI)的情况下，依靠对非因果已知干扰进行预减法的“脏纸”编码(DPC)技术可以实现系统的最大和速率并且提供最大的分集阶数。Tomlinson-Harashima预编码(THP)是一种简化且高效的DPC版本，对计算的要求较低，因此对实际实施更具吸引力。与线性预编码相比，诸如THP之类的非线性预编码能够提供显着增强的系统性能，特别是对于其中用户设备(UE)子空间重叠的相关信道而言。

然而，实现非线性预编码的关键技术挑战之一是设计特定的DMRS，以便于在UE处进行适当接收组合。以传统的方式，使用相同的预编码将DMRS序列与数据一起发送，从而使得DMRS序列将通过与数据相同的信道，并且UE能够使用此类DMRS估计和恢复该信道，以进行设计接收组合以及解调数据。但是，它不再适用于非线性预编码，因为发射机处的非线性处理会导致DMRS损坏，并且接收器无法直接估计信道。此外，在NR MIMO系统中，gNB总是安装有大的天线阵列，并试图支持大量UE。具有正交资源的DMRS可能导致较大的开销。因此，具有低开销的特定DMRS是针对非线性预编码要解决的关键问题。

发明内容

本公开将通过针对NR MIMO系统中的非线性预编码过程提出倾斜的非正交DMRS方案来解决上述问题，以便减少DMRS开销并增强用于数据解调的信道估计性能。当结合以示例方式示出本公开的实施例的原理的附图阅读时，从下面的具体实施例的描述中可以理解本公开的实施例的其他特征和优点。

在本公开的第一方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中发送解调参考信号(DMRS)的装置。所述装置包括第一预编码器，其被配置为对寻址到多个接收装置的多个数据信号流执行非线性预编码操作。所述装置还包括第二预编码器，其配置为对用于所述多个数据信号流的相应解调参考信号执行线性预编码操作。所述第二预编码器被配置为利用与所述第一预编码器相同的反馈滤波器来执行反馈滤波操作，并且利用与所述第一预编码器相同的前馈滤波器来执行前馈滤波操作。所述第二预编码器还被配置为在所述反馈滤波操作中向所述相应解调参考信号添加倾斜相位。

在一个实施例中，所述装置可以进一步包括发射机，该发射机被配置为将预编码的相应解调参考信号与预编码的多个数据信号流进行复用，并将复用的解调参考信号和数据信号流发送给所述多个接收装置。

在一个实施例中，所述第一预编码器可以被配置为根据Tomlinson-Harashima(THP)方案执行所述非线性预编码操作。

在一个实施例中，所述装置可以进一步包括倾斜相位确定单元，其被配置为通过迭代算法来确定相应解调参考信号的倾斜相位，以最小化相应解调参考信号的功率增加。

在一个实施例中，该装置可以进一步包括发送单元，所述发送单元被配置为发送对所述相应解调参考信号应用相位倾斜操作的指示。

在一个实施例中，所述装置可以进一步包括发送单元，所述发送单元被配置为发送所述相应解调参考信号的接收权重的符号的指示。

在一个实施例中，所属装置可以进一步包括确定单元，所述确定单元被配置为根据来自所述接收装置的信道状态信息来确定所述反馈滤波器和所述前馈滤波器的参数。

在本公开的第二方面，提供了一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中接收解调参考信号的装置。所述装置包括被配置为从发送装置接收解调参考信号的接收器。该装置还包括估计器，所述估计器被配置为基于所接收的解调参考信号和对应的原始解调参考信号来导出信道估计。所述估计器还被配置为基于所述所接收的解调参考信号的倾斜相位，从所述信道估计中恢复与所述所接收的解调参考信号复用的数据信号的接收权重。

在一个实施例中，所述估计器可以被配置为将所述信道估计的幅度抽象为所述接收权重。

在一个实施例中，所述装置可以进一步包括解调器，其被配置为根据所述接收权重解调所述数据信号。

在一个实施例中，所述装置可以进一步包括接收单元，其被配置为接收在发送装置处对所述解调参考信号应用的相位倾斜操作的指示。

在一个实施例中，所述接收单元可以进一步被配置为接收对所述接收权重的符号的指示，并且所述估计器还被配置为基于所述接收权重的符号来恢复所述接收权重。

在一个实施例中，所述估计器可以进一步被配置为估计对所述解调参考信号应用的倾斜相位，并且基于所估计的倾斜相位来恢复所述接收权重。

在一个实施例中，该装置可以进一步包括发射机单元，其被配置为将信道状态信息发送给所述接收装置。

在本公开的第三方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中发送解调参考信号的方法。所述方法包括对寻址到多个接收装置的多个数据信号流执行所述非线性预编码操作。所述方法还包括对用于所述多个数据信号流的相应解调参考信号执行线性预编码操作。执行所述线性预编码操作包括：利用与所述非线性预编码操作相同的反馈滤波器来执行反馈滤波操作；以及利用与所述非线性预编码操作相同的前馈滤波器来执行前馈滤波操作。执行所述线性预编码操作还包括在所述反馈滤波操作中对所述相应解调参考信号执行相位倾斜操作。

在本公开的第四方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中接收解调参考信号的方法。所述方法包括从发送装置接收解调参考信号。所述方法还包括基于所接收的解调参考信号和对应的原始解调参考信号来导出信道估计。所述方法还包括基于所述所接收的解调参考信号的倾斜相位，从所述信道估计中恢复与所述所接收的解调参考信号复用的数据信号的接收权重。

在本公开的第五方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中发送解调参考信号的装置。所述装置可以包括处理器和与所述处理器通信地相关联的存储器。存储器可以具有存储在其中的计算机编码指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述装置执行根据本公开的第三方面的所述方法。

在本公开的第六方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中接收解调参考信号的装置。所述装置可以包括处理器和与所述处理器通信地相关联的存储器。存储器可以具有存储在其中的计算机编码指令，所述指令在由所述处理器执行时使装置执行根据本公开的第四方面的所述方法。

在本公开的第七方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中发送解调参考信号的装置。所述装置可以包括适于执行根据所述公开的第三方面的任何方法的处理装置。

在本公开的第八方面，提供了一种用于在多用户多输入多输出(MIMO)系统中接收解调参考信号的装置。所述装置可以包括适于执行根据本公开的第四方面的任何方法的处理装置。

在本公开的第九方面，提供了一种计算机可读存储介质，在其上存储了计算机代码指令。当所述计算机代码指令在至少一个处理器上执行时，使至少一个处理器执行根据本公开的第三方面的所述方法。

在本公开的第十方面，提供了一种计算机可读存储介质，在其上存储了计算机代码指令。当在至少一个处理器上执行所述计算机代码指令时，使至少一个处理器执行根据本公开的第四方面的所述方法。

根据如上所述的各个方面和实施例，可以解决MIMO系统中的DMRS传输的问题。

附图说明

通过示例的方式，从下面参考附图的详细描述中，本公开的各个实施例的上述和其他方面、特征和益处将变得更加明显，其中，相同的附图标记或字母用于表示相似或等同的元素。图示附图是为了便于更好地理解本公开的实施例，并且不一定按比例绘制，其中：

图1示出了正交DMRS方案的框图；

图2示出了空间复用DMRS方案的框图；

图3示出了具有功率回退(backoff)的DMRS方案的框图；

图4示出了根据本公开的至少部分实施例的倾斜的非正交DMRS方案的框图；

图5示出了非线性预编码的另一模型的框图；

图6示出了根据本公开的至少部分实施例的具有倾斜的非正交DMRS方案的信号传输过程的流程图；

图7示出了根据本公开的至少部分实施例的用于找到用于要发送的DMRS的倾斜相位的过程的流程图；

图8-10描绘了与现有解决方案相比所提出的方案的模拟结果；

图11示出了与现有解决方案相比所提出的方案的模拟的DMRS模式；

图12-13描绘了与现有解决方案相比，所提出的方案的另一模拟的结果；

图14示出了根据本公开的提议方案的，所提出的支持多于8个端口吞吐量的非正交DMRS模式；

图15示出了根据本公开的至少部分实施例的方法的流程图；

图16示出了根据本公开的至少部分实施例的方法的流程图；和

图17示出了根据本公开的至少部分实施例的装置的简化框图。

具体实施方式

在下文中，将参照说明性实施例描述本公开的原理和精神。应该理解的是，所有这些实施例仅是为了使本领域的技术人员更好地理解和进一步实践本发明而给出的，而不是为了限制本发明的范围。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。

在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用表示所描述的实施例可以包括具体的特征、结构或特性，但是并非每个实施例都必须包括具体的特征、结构或特性。而且这样的短语不一定指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，无论是否明确描述，都可以认为结合其他实施例来影响这种特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。

在以下描述和权利要求中，除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。例如，本文使用的术语“接收装置”可以指具有无线通信能力的任何终端设备或用户设备(UE)，包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话或个人数字助理(PDA)、便携式计算机等。此外，非移动的用户设备也可以容易地采用本发明的实施例。在下面的描述中，术语“用户设备”、“UE”和“终端设备”可以互换使用。类似地，术语“基站装置”可以表示基站(BS)、节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、gNodeB(gNB)和中继节点(RN)等等。

为了说明的目的，将在NR MU MIMO系统的背景下描述本公开的几个实施例。然而，本领域技术人员将理解，本公开的几个实施例的概念和原理可以更普遍地适用于其他无线网络，例如第三代长期演进(3G-LTE)网络、第三代长期演进(3G-LTE)网络、第四代(4G)网络、4.5G LTE或未来的网络(例如5G网络)。

本公开的非限制性和示例性实施例涉及MU-MIMO系统中的DMRS预编码。如上所述，与数据一起预编码的传统DMRS将被破坏，无法直接用于恢复接收权重。现有几种解决该问题的方案。一种方案提出设计具有线性预编码的DMRS。但是在此方案中，DMRS应该使用正交资源(RS)，这会给系统带来很大的开销。图1示出了这种正交DMRS方案的示例性框。如图1所示，数据信号110经过非线性预编码过程，其包括前馈滤波器150和反馈回路，所述反馈回路包括用于干扰消除的反馈滤波器130和用于功率增加的取模器140。DMRS序列120不经过反馈回路，而是经过与数据信号110相同的前馈滤波器150。用于DMRS的RS与用于数据信号的RS正交。

另一方案被设计以减少开销。提出空间多路复用DMRS(可以在与数据信号相同的资源中传输)与数据信号一起经过相同的非线性预编码。图2示出了空间复用DMRS方案的示例性框图。如图2所示，DMRS共享与数据信号相同的前馈滤波器250和反馈回路。但是在该方案中，基站和UE各自需要DMRS校正器和扰动向量加法器，这在两端都增加了实现的复杂性。

另一种方案提出，DMRS经历与数据信号的非线性预编码中的反馈类似的反馈回路，以用于干扰消除，而无需通过模运算来处理。图3示出了这种方案的示例性框图。在此方案中，非正交DMRS是可能的。然而，反馈回路导致DMRS的功率显著增加，因此需要功率回退。使用具有降低的发射功率的DMRS会导致信道估计和数据解调性能下降。

有一些方案在DMRS和数据信号上应用相位旋转来控制DMRS的功率。提出了一种快速相位搜索方法，但是该方法不能确保收敛。相位旋转是为DMRS设计的，但不适用于数据。因此，由于旋转的星座，在数据信号上实现的相位旋转可能导致功率不平衡。如何在UE处恢复相位还没有讨论过，并且在这些方案中尚不清楚。

还有一些其他方案建议gNB关于接收合并或加权直接指示UE，从而将不需要特定的DMRS。然而，这需要大量的开销来传输这样的指示符，尤其是对于具有许多UE的大规模MIMO系统而言。

本公开的非限制性和示例性实施例提出了用于非线性预编码的倾斜的非正交DMRS方案。本发明的主要概念在图4中示出。gNB产生倾斜的非正交DMRS，以降低传输功率并减轻由于功率回退而导致的性能损失。倾斜的DMRS是通过将倾斜相位(在图4中表示为倾斜矩阵T)添加到原始DMRS符号而生成的。由于倾斜的DMRS将经过作为干扰消除部分的反馈回路，因此原始DMRS可能与数据信号不正交。

为了确保最佳估计性能，gNB可以部分地向UE指示接收权重D_k,k＝1,...K，即，接收权重的符号。此过程可以称为部分重量指示。例如，由于THP预编码方案的性质，用于数据流的接收权重始终为实数。接收权重符号的指示不会占用太多资源。

另外，所述gNB可以在倾斜的DMRS的传输上在下行链路控制信道中指示UE，使得所述UE能够执行用于数据解调的特定估计处理。所述UE可以具有简单的估计框，以基于所接收的DMRS符号序列的倾斜相位，经由原始的DMRS符号序列来恢复接收权重。可选地，所述UE可以恢复所述倾斜相位。

系统模型

图4示出了用于非线性THP预编码器的倾斜DMRS方案的收发器框图。假设在MUMIMO系统400中有K个UE，并且每个UE具有

个天线480、482。在gNB处具有M_T个天线470，并且总共

个流经由天线470多路复用，其中，所述gNB将数据信号流r_k发送到UE k。矩阵

(M_T行和r列)对应于前馈滤波器450，并且矩阵

(r行和r列)对应于用于干扰预处理的反馈滤波器430。

根据本公开的提议，用于各个数据信号的DRMS可以经历与用于其各自的数据信号的DRMS不同的预编码过程。在示例性实施例中，r个流(表示为

)的数据信号410可以经历非线性预编码操作，诸如常规THP过程。例如，如图4所示，THP过程可以包括反馈回路以及利用前馈滤波器450的前馈滤波操作，该反馈回路包括利用反馈滤波器430的反馈滤波操作和利用取模器440的模运算。用于相应的r个数据信号流的r个DMRS符号序列420(表示为

)可以经受线性预编码操作。例如，如图4所示，DMRS 420可以经过包含相同反馈滤波器430的反馈环路，但不会被模运算440处理。相反，DMRS 420在反馈回路中经历相位倾斜操作，以便减少DMRS的功率增加。例如，反馈回路可以包括的相位倾斜功能实体460和T^-1的逆相位倾斜功能实体462。

在接收器处，每个UE k接收为其数据信号s_k应用特定的DMRS d_k，以估计接收权重D_k，从而可以正确地解调非线性预编码的数据信号。

在此示例中，相位倾斜之后的DMRS符号的每个序列可以写为

其中

和θ_k∈[0,2π)是针对特定的倾斜阶段。发射机侧的相位倾斜操作可以构造为倾斜矩阵T(具有r行和r列)，该矩阵是对角的，可以表示为

然后，在涉及相位倾斜的反馈环路之后，用于每个DMRS符号序列的数据模型可以表示为矩阵形式，如下

由于前馈滤波器P是(半)归一的，并且不强加任何功率增加，因此要解决的关键问题是设计中的倾斜相位，使得每个发送的DMRS符号序列x_k具有最小的功率增加。这个设计稍后将详细讨论。

应当注意，尽管在图4的系统中应用了THP预编码器，但是系统可以应用其他等效的预编码模型。例如，如图5所示的另一种非线性预编码模型可以用于数据信号的预编码。如图5所示，THP可重新构建为等效线性化模型，其中v是被加扰的矢量及其第k个元素定义如下：

图6示出了倾斜DMRS方案的示例性过程。如图6所示，在步骤610，UE 602可以将CSI信息报告给gNB 601。在步骤620，在gNB 601从UE 602获取CSI之后，gNB 601可以基于CSI设计非线性预编码矩阵B和P。使用CSI，gNB 601可以获知对于在UE 602和gNB 601之间的信道的当前信道状态。应当理解，除了CSI之外或作为CSI的替代，可以基于诸如系统信息之类的其他信息，来设计非线性预编码矩阵B和P。

然后，gNB 601可以在步骤630为UE 602生成倾斜的DMRS，在步骤640将倾斜DMRS与数据复用，然后在步骤660将复用的DMRS与数据发送给UE 602。在一些实施例中，如步骤650所示，gNB 601还可以向UE 602发送指示，以通知UE倾斜DMRS的传输。在一些实施例中，gNB601还可以将接收处理的部分权重的指示发送给用户设备602。

在UE 602在步骤660处接收到与从gNB 601发送的数据复用的倾斜DMRS之后，在步骤670处，UE可以估计信道功能，并借助接收到的DMRS从信道估计中恢复接收权重。在一些实施例中，UE 602可以接收倾斜DMRS的传输的指示，并且结合所传输的DMRS的相位倾斜来执行该估计和恢复。在一些实施例中，UE 602可以接收部分权重的指示，并且进一步基于部分权重的指示执行该估计和恢复。在步骤680，UE 602可以进一步恢复所发送的DMRS的倾斜相位以校正所恢复的接收权重。然后，如步骤690所示，UE 602根据恢复的接收权重对接收到的数据信号进行加权和解调。

现在，将关于一些特定实施例描述这些步骤的细节。在gNB 601生成倾斜的DMRS时，一个目标是设计以最小的功率增加来通过THP的反馈回路的倾斜的非正交DMRS。如上所述，可以将gNB配置为设计T中的倾斜相位，以使用于各个数据信号流的每个发送的DMRS符号序列x_k具有最小的功率增加。在一些实施例中，gNB 601可以针对经由其天线(例如470)复用的所有流的DMRS符号序列x_k联合确定倾斜相位。关于联合最小化DMRS层的最大传输功率的优化问题可以定义为：

其中x(m)表示向量x的第m个元素。DMRS层对应于所发送数据信号流的DMRS符号序列。例如，第n层DMRS指的是用于第n个数据信号流的第n个DMRS符号序列。

这是一个非线性最小二乘问题。这样的问题是非凸的，并且具有多个局部最小值。因此，本公开提出通过在每次迭代中固定其他DMRS符号序列，来应用具有快速收敛的迭代算法以获得期望的倾斜相位。

图7示出了用于利用迭代算法找到这种用于发送的DMRS的倾斜相位的过程。如框730所示，在gNB在710处设计了反馈滤波器B之后，该过程将DMRS序列的所有相位初始化为0。在由p定义的外部迭代中，对于q＝1,...,r，等式5)中的优化问题可以通过首先制定下式来解决：

其中

是矩阵

的第k行

对于由p定义的当前迭代处的倾斜相位T，可以在框750处获得最大化g_k的DMRS符号的层，该层由n表示。换句话说，在框750处，该过程可以利用等式6)计算每个g_k,k＝1,...,r，并且找到在g_k中的最大值。最大可以表示为g_n。然后，可以应用拉格朗日乘数来求解g_n的最小值，并获得θ_q为：

其中x(m)表示向量x的第m个元素，而^*是复共轭

如框760、770和780所示，可以利用具有最大g_k,k＝1,...,r(实际上是g_n)的第n层DMRS的更新的θ_q，对于所有q＝1,...,r迭代地执行等式7)的计算。在这种内部迭代中，可以首先通过固定DMRS其他层的倾斜相位来计算第n层DMRS的倾斜相位。然后，通过固定第n层DMRS和其他DMRS层的倾斜相位，可以迭代地计算和更新DMRS的每个其他q层((q＝1,...,rand q≠n)和q≠n)的倾斜相位θ_q。

一旦在步骤780完成了q的所有内部迭代(“是”)，就从框750找到最大化g_k的层开始，继续进行外部迭代p＝p+1。通常外部迭代的数量N可以预先定义。然后，可以确定优化的倾斜相位矩阵T。通过使用此过程，可以提供一种有效的方案来解决非线性最小二乘问题，从而确保快速收敛，迭代地提供封闭形式的解决方案，并且不需要针对倾斜相位的任何搜索过程。

当原始DMRS倾斜时，UE需要知道在gNB处的这种行为，并相应地进行适当的接收处理。在一些实施例中，gNB可以例如在DCI(下行链路控制信息)中形成一个指示，以通知UE发送了倾斜的DMRS。根据应用本公开的实施例的网络，不同的信道或信令可以用于该目的。例如，所述指示可以寻址到特定UE的其他消息携带。在一些其他示例中，所述指示可以由eNB在系统消息中广播，或者被多播到一组UE。在任何情况下，本公开的倾斜的DMRS方案绕过了向UE直接指示接收权重，这降低了对控制信道的利用。

另外，为了避免在UE侧经由DMRS的信道估计期间的相位模糊，还可以向UE指示用于数据信号流的接收权重的符号。在根据THP方案为数据信号配置了非线性预编码的实施例中，接收权重将是实数。这样，它将占用很少的资源来通知接收权重的符号，特别是与直接向UE指示接收权重相比。

在UE侧，UE的接收机可以接收与特定于该UE的数据信号复用的DMRS信号。DMRS可以被解复用以用于信道估计。在采用THP方案对数据信号的非线性预编码的实施例中，总的所接收DMRS(表示为y_d)可以表示为：

其中d是原始DMRS，H是信道响应，n_d是加性高斯白噪声(AWGN)。

根据THP的设计理论，接收权重D的倒数可以从信道响应、前馈滤波器的滤波函数和反馈滤波器的滤波函数导出为HPB^-1＝D^-1，其中，D^-1的对角元素是实数，对应于接收权重D的倒数。由于原始DMRS d是已知的，因此可以根据等价表达式首先估计D^-1T：

其中D^-1T定义为Λ。

然后，可以应用最小二乘(LS)信道估计，并且可以获得Λ的每个对角元素λ_k。每个DMRS层的数据模型可以重写为

其中

是特定于第k个数据信号流的总接收DMRS序列，d^(k)是具有长度N_RS的第k个数据信号流的原始DMRS符号序列，并且

是第k个数据信号流的AWGN。LS解决方案是

由于λ_k由第k个流的接收权重和倾斜相位组成，因此UE需要正确恢复接收权重以进行数据解调。可以基于DMRS的倾斜相位来恢复接收权重，以避免相位模糊。

根据等式9)中Λ的定义，其每个元素λ_k的估计可以写成

对于一般的复变量，λ_k也可以以相位和幅度的形式写为

其中|λ_k|表示幅度，

是λ_k的角度。因此，λ_k的振幅可以被直接抽象为接收权重。

在一些实施例中，为了将估计λ_k链接到接收权重

(是实数的)和θ_k，并且避免相位模糊，可以如上所述将接收权重sign(D_k)的符号指示给UE。然后，基于接收权重sign(D_k)的接收符号，UE可以通过导出

并将估计的相位

映射到范围[0,2π)内的θ_k来恢复接收权重。

通过应用本公开中提出的倾斜DMRS方案，倾斜DMRS所使用的资源可以与相应的数据信号所使用的资源不正交。这减少了DMRS的开销，尤其是与传统的正交DMRS方案相比。同时，它通过相位倾斜操作降低了来自DMRS的传输功率。可以简化gNB侧和UE侧的收发器实现。

可以使用蒙特卡洛(Monte-Carlo)仿真来评估所提出的用于MU-MIMO的倾斜DMRS方案的性能，并将其与现有解决方案进行比较。仿真设置如表1所示。所提出的方案被称为“倾斜DMRS”。“正交DMRS”方案是指图1中所示的方案，“带有功率回退的DMRS”方案是指图3中所示的方案。对于“倾斜DMRS”和“带有功率回退的DMRS”的情况，将非正交(随机)序列应用于DMRS。“非正交DMRS”方案对应于在图1的结构中应用非正交DMRS的情况，该情况对应于最坏的情况，以便显示以性能下降为代价的DMRS资源减少带来的影响。

表1：仿真设置

图8描绘了与“带有功率回退的DMRS”相比，使用“倾斜DMRS”方案的功率降低百分比的累积分布函数(CDF)。“倾斜DMRS”方案的功率计算如下：

其中，N_RS是DMRS序列的长度，d_n对应于所有DMRS层的DMRS符号的第n层。类似地，经典“带有功率回退的DMRS”的功率可以写成：

然后通过以下方式获得功率降低百分比：

从图8中可以看出，倾斜DMRS方案有效地降低了原始DMRS的传输功率。

图9示出了对于不同方案，根据SNR的所估计接收权重的归一化均方误差(NMSE)。可以看出，“正交DMRS”方案显示出最佳性能。但是如上所述，“正交DMRS”方案需要正交资源和DMRS序列以确保零干扰，这可能会给系统中的大量用户带来较大的开销。提出的应用非正交DMRS的“倾斜DMRS”方案不如“正交DMRS”方案，但大大降低了开销。对于发射天线数量为32的“正交DMRS”方案，必须应用至少32个DMRS序列长度，以确保全秩信道估计。所提出的具有减小的DMRS序列长度(与32相比，为16)的“倾斜DMRS”方案表现得与在“正交DMRS”方案中使用长度为32的DMRS几乎相同。如果图1中所示的方案应用了与建议的“倾斜DMRS”方案中相同的长度为32的非正交DMRS，则会观察到较大的性能下降。如果要发送的DMRS符号序列没有倾斜，即方案“带有功率回退的DMRS”，则可以观察到由于增加的DMRS功率而导致的性能下降。

在考虑了DMRS的不同SNR的情况下，进一步评估了使用倾斜DMRS方案并与带有功率回退的情况相比的吞吐量性能。从图10可以看出，通过使用“倾斜DMRS”方案控制发射功率，由于UE侧的估计精度更高，因此可以获得比“带有功率回退的DMRS”方案更好的吞吐性能。该性能可以非常接近理想的DMRS情况，即“正交DMRS”方案。

为了说明所提出的“倾斜DMRS”方案的DMRS开销减少，可以将LTE-A(高级长期演进)DMRS设计作为基线。在LTE-A中，每个RB(资源块)由12个子载波和14个符号组成，即168个Res(资源元素)。它能够支持8个端口，因此传输等级为8。为了达到8层的数量，需要24个RE，这将导致14.28％的开销。具体来说，相应的RE具有混合CDM(码分复用)+FDM(频分复用)DMRS模式，包括2个频隙(形成2个CDM组)和4个长度-4的OCC(正交覆盖码)序列，它们跨越3个子载波和4个符号。OCC由Walsh码生成，即对于长度4的[1 1 1 1；1 -1 1 -1；1 1 -1 -1；1 -1 -1 1]，即(OCC-4a)。从图11的上部DMRS模式图中可以看出，CDM组1的频率与CDM组2的频率正交。

根据提出的“倾斜DMRS”方案，支持非正交码序列，并且通过反馈回路滤波器可以极大地减轻DMRS层之间引起的干扰。在一个支持8个端口的示例中，可以应用两组OCC-4码，即[1 1 1 1；1 -1 1 -1；1 1 -1 -1；1 -1 -1 1]，即(OCC-4a))和[1 -1 -1 -1；-1 1 -1 -1；-1 -1 1 -1；-1 -1 -1 -1 1]，即(OCC-4b))。OCC-4a)和OCC-4b)在相同的时间和频率资源中应用，它们之间不是正交的。可以在图10的下部DMRS模式图中显示此类DMRS模式的示例，其中OCC-4a)对应于LTE情况，OCC-4b)涉及所提出的非正交情况。由于CDM组1和CDM组2占用相同的时间和频率资源，即彼此不正交，因此上述提出的DMRS设计也可以支持8层，但开销为7.14％(减少50％)。

利用不同于先前部分的模拟设置进一步评估了两种方案(“正交DMRS”和提出的“倾斜DMRS”)。图12示出了使用“正交DMRS”和“倾斜DMRS”的信道估计的NMSE性能。图12示出了所提出的“倾斜DMRS”方案的吞吐量性能。可以看出，开销降低了50％的情况下，性能略有下降。

表2：在8个端口的示例中测试DMRS的仿真设置

如果在不牺牲密度的情况下支持8个以上的端口，则需要更多的RE。如图14所示，通过使用建议的“倾斜DMRS”方案，可以将24个RE用于支持16个端口。两个频隙用于支持其他层。具体来说，可能有4个CDM组使用两个OCC-4代码。CDM组1和CDM组2的频率上是正交的，并重复使用OCC-4a)。CDM组3和CDM组4是正交的，并应用OCC-4b)。CDM组3和4使用与CDM组1和2相同的时间和频率资源，即，彼此不正交。在这种情况下，可以保持与LTE-A相同的密度和开销，但是支持更多端口。

因此，可以得出结论，提出的“倾斜DMRS”方案不仅提供强大的信道估计性能，而且减少了传输开销。

现在参考图15，其示出了根据本公开的一些实施方式的用于将DMRS发送给多个接收装置的方法的流程图。可以在配备有多个天线或天线阵列(例如gNB 401)的基站处执行方法1500。多个接收装置可以是多个UE，例如UE₁，…，UE_K，其在图4中共同表示为402。如图15所示，在框1510，方法1500包括对寻址到多个接收装置的多个数据信号流执行非线性预编码操作。方法1500还包括在框1520处，针对用于多个数据信号流的相应DMRS执行线性预编码操作。该线性预编码操作包括利用与所述非线性预编码操作相同的反馈滤波器的反馈滤波操作，以及利用与所述非线性预编码操作相同的前馈滤波器的前馈滤波操作。该线性预编码操作中的反馈滤波操作包括对相应DMRS的相位倾斜操作。应当理解，方法1500的步骤不必以所公开的确切顺序执行。例如，可以同时执行对数据信号的预编码操作和对DMRS的预编码操作。如图4所示，在实施例中，非线性预编码操作可以被实现为用于r个流的数据信号410的非线性预编码操作。如图4所示，在实施例中，线性预编码操作可以被实现为用于r个DMRS符号序列420的线性预编码操作。

现在参考图16，其示出了根据本公开的一些实施方式的用于接收DMRS的方法的流程图。方法1600可以在提供有多个天线或天线阵列的UE处执行，例如如图4所示的一个UE402。如图14所示，方法1600包括在框1610处从发送装置接收解调参考信号。该发送装置可以是基站，如图4所示的gNB 401。然后，在框1620，可以基于所接收的DMRS和对应的原始DMRS来导出信道估计。在框1630处，可以基于所接收的DMRS的倾斜相位，来从所导出的信道估计中恢复与所接收的DMRS复用的数据信号的接收权重。

现在参考图17，其示出了根据本公开的一些实施例的装置1700的简化框图。该装置可以被体现在MIMO系统中/中作为基站，该MIMO系统可以同时与同一信道中的多个UE进行通信。例如，基站可以是如图4所示在MU-MIMO系统中运行的gNB。在另一实施例中，装置1700可以在用户侧的另一实体中/作为另一实体，例如可以通信地连接到基站的UE。装置1700可操作以执行参考图15和/或图16描述的示例性方法1500和/或1600，并且可能执行任何其他过程或方法。还应理解，方法1500和1600中的任何一种不一定由装置1700完全执行。方法1500和1600的一些步骤可以由一个或多个其他实体执行。

装置1700可以包括至少一个处理器1701(例如数据处理器)和耦合到处理器1701的至少一个存储器(MEM)1702。装置1700可以进一步包括耦合到处理器1701的发射机TX和接收机RX 1703。MEM 1702存储程序(PROG)1704。PROG 1704可以包括指令，当在相关联的处理器1701上执行时，该指令使得装置1700能够根据本公开的实施例进行操作，例如执行方法1500或1600。该至少一个处理器1701和至少一个MEM 1702的组合可以形成适于实现本公开的各种实施例的处理装置1705。

本公开的各种实施例可以由处理器1701可执行的计算机程序、软件、固件、硬件或其组合来实现。作为非限制性示例，处理器1701可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器DSPs和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。作为非限制性示例，MEMs 1702可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何适当的数据存储技术来实现，例如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器。

发射机TX和接收机RX 1703可以有多个天线，这些天线利用各种传输分集方案来支持MU-MIMO技术。例如，如图4所示，装置1700可以包括支持波束成形的两个发射天线或四个发射天线。

另外，本公开还可以提供一种包含如上所述的计算机程序的载体，其中所述载体是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。所述计算机可读存储介质可以是例如光盘或诸如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、闪存、磁带、CD-ROM、DVD、蓝光光盘，等等。

这里描述的技术可以通过各种手段来实现，使得实现用实施例描述的相应装置的一个或多个功能的装置不仅包括现有技术手段，而且还包括用于实现用描述的对应装置的一个或多个功能的元件。该实施例可以包括用于每个单独功能的单独元件，或者可以被配置为执行两个或更多个功能的元件。例如，这些技术可以以硬件(一个或多个装置)、固件(一个或多个装置)、软件(一个或多个模块)或其组合来实现。对于固件或软件，可以通过执行本文描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来实现。

上面已经参考方法和装置的框图和流程图图示描述了本文的示例性实施例。将理解，框图和流程图的每个方框以及框图和流程图的各个方框的组合可以分别通过包括计算机程序指令在内的各种方式来实现。这些计算机程序指令可以被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备上以产生机器，从而使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令创建用于实现流程图框中或多个框指定的功能的装置。

此外，尽管以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求以所示的特定顺序或以连续的顺序执行这样的操作，或者要求执行所有示出的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样，尽管以上讨论中包含几个特定的实现细节，但是这些不应该被解释为对本文所述主题的范围的限制，而应被解释为特定于特定实施例的特征的描述。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，随着技术的进步，本发明构思可以以各种方式来实现。给出上述实施例是为了描述而不是限制本公开，并且应当理解，如本领域技术人员容易理解的那样，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行修改和变型。这样的修改和变化被认为在本公开和所附权利要求的范围内。本公开的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种在多用户多输入多输出MIMO系统中发送解调参考信号的装置，所述装置包括：

第一预编码器，被配置为对寻址到多个接收装置的多个数据信号流执行非线性预编码操作，其中所述第一预编码器包括具有第一反馈滤波器的第一反馈回路；和

第二预编码器，被配置为对用于所述多个数据信号流的相应解调参考信号执行线性预编码操作，其中所述第二预编码器包括具有第二反馈滤波器的第二反馈回路，所述第二反馈滤波器与所述第一反馈滤波器相同；

其中，所述第二预编码器被配置利用与所述第一预编码器相同的前馈滤波器执行前馈滤波操作，以及

其中，所述第二预编码器还被配置为在所述第二反馈回路中向所述相应解调参考信号添加倾斜相位，其中所述相应解调参考信号与所述多个数据信号流中的各自的数据信号不正交。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

发射机，其被配置为将预编码的相应解调参考信号与预编码的多个数据信号流进行复用，并将多路复用的解调参考信号和数据信号流发送给所述多个接收装置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一预编码器被配置为根据Tomlinson-Harashima，THP，方案执行所述非线性预编码操作。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

倾斜相位确定单元，其被配置为通过迭代算法来确定相应解调参考信号的倾斜相位，以最小化通过所述第二反馈回路的相应解调参考信号的功率增加。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

发送单元，其被配置为发送对所述相应解调参考信号应用相位倾斜操作的指示。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

发送单元，其被配置为发送所述相应解调参考信号的接收权重的符号的指示。

7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

确定单元，其被配置为根据来自所述接收装置的信道状态信息来确定所述反馈滤波器和所述前馈滤波器的参数。

8.一种用于在多输入多输出MIMO系统中接收解调参考信号的装置，所述装置包括：

接收器，其被配置为从发送装置接收解调参考信号；和

估计器，被配置为基于所接收的解调参考信号和对应的原始解调参考信号来导出信道估计，

其中，所述估计器还被配置为基于所述所接收的解调参考信号的倾斜相位，从所述信道估计中恢复与所述所接收的解调参考信号复用的数据信号的接收权重，其中所述所接收的解调参考信号与所复用的数据信号不正交。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述估计器被配置为将所述信道估计的幅度抽象为所述接收权重。

10.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

解调器，其被配置为根据所述接收权重对所述数据信号进行解调。

11.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

接收单元，其被配置为接收在所述发送装置处对所述解调参考信号应用的相位倾斜操作的指示。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述接收单元被进一步配置为接收所述接收权重的符号的指示，并且

所述估计器还被配置为基于所述接收权重的符号来恢复所述接收权重。

13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述估计器被进一步配置为：估计对所述解调参考信号应用的倾斜相位，并且基于所估计的倾斜相位来恢复所述接收权重。

14.根据权利要求8所述的装置，还包括：

发射机单元，其被配置为向所述发送装置发送信道状态信息。

15.一种在多用户多输入多输出MIMO系统中发送解调参考信号的方法，所述方法包括：

利用第一预编码器对寻址到多个接收装置的多个数据信号流执行非线性预编码操作，其中所述第一预编码器包括具有第一反馈滤波器的第一反馈回路；以及

利用第二预编码器对用于所述多个数据信号流的相应解调参考信号执行线性预编码操作，其中所述第二预编码器包括具有第二反馈滤波器的第二反馈回路，所述第二反馈滤波器与所述第一反馈滤波器相同；

其中，执行所述线性预编码操作包括利用与所述非线性预编码操作相同的前馈滤波器执行前馈滤波操作；以及

其中，执行所述线性预编码操作进一步包括在所述第二反馈回路中向所述相应解调参考信号添加倾斜相位，其中所述相应解调参考信号与所述多个数据信号流中的各自的数据信号不正交。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

将预编码的相应解调参考信号与预编码的多个数据信号流进行复用；以及

将与所述多个数据信号流复用的相应解调参考信号发送给所述多个接收装置。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非线性预编码操作根据Tomlinson-Harashima，THP，方案执行。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

通过迭代算法来确定相应解调参考信号的倾斜相位，以最小化通过所述第二反馈回路的相应解调参考信号的功率增加。

19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

发送对所述相应解调参考信号应用相位倾斜操作的指示。

20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

发送所述相应解调参考信号的接收权重的符号的指示。

21.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

根据来自所述接收装置的信道状态信息，确定所述反馈滤波器和所述前馈滤波器的参数。

22.一种在多用户多输入多输出MIMO系统中接收解调参考信号的方法，所述方法包括：

从发送装置接收解调参考信号；

基于所接收的解调参考信号和对应的原始解调参考信号，来导出信道估计；以及

基于所述所接收的解调参考信号的倾斜相位，从所述信道估计中恢复与所述所接收的解调参考信号复用的数据信号的接收权重，其中所述所接收的解调参考信号与所复用的数据信号不正交。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述恢复包括将所述信道估计的幅度抽象为所述接收权重。

24.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

根据所述接收权重解调所述数据信号。

25.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

接收在所述发送装置处对所述解调参考信号应用的相位倾斜操作的指示。

26.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

接收所述接收权重的符号的指示；以及

基于所述接收权重的符号来恢复所述接收权重。

27.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

估计对所述解调参考信号应用的倾斜相位；以及

恢复接收权重是基于所估计的倾斜相位的。

28.一种用于在多用户多输入多输出MIMO系统中发送解调参考信号的装置，所述装置包括：

至少一个处理器，以及

与所述处理器通信地相关联的存储器，其中存储有计算机编码指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述装置：

29.一种用于在多用户多输入多输出MIMO系统中接收解调参考信号的装置，所述装置包括：

至少一个处理器，以及

从发送装置接收解调参考信号；

30.一种用于在多用户多输入多输出MIMO系统中发送解调参考信号的装置，其包括用于执行根据权利要求15至21中的任一项所述的方法的模块。

31.一种用于在多用户多输入多输出MIMO系统中接收解调参考信号的装置，其包括用于执行根据权利要求22至27中的任一项所述的方法的模块。

32.一种计算机可读存储介质，其上存储了计算机编码指令，所述计算机编码指令在至少一个处理器上执行时使至少一个处理器执行根据权利要求15至21中任一项所述的方法。

33.一种计算机可读存储介质，在其上存储了计算机编码指令，所述计算机编码指令在至少一个处理器上执行时使至少一个处理器执行根据权利要求22至27中任一项所述的方法。