WO2014169873A1

WO2014169873A1 - 一种预编码矩阵反馈方法和终端

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Publication number: WO2014169873A1
Application number: PCT/CN2014/077714
Authority: WO
Inventors: 肖华华; 陈宪明; 陈艺戬; 鲁照华
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2014-10-23
Also published as: CN104348575A

Abstract

本发明公开了一种预编码矩阵反馈方法和终端，终端测量信道矩阵H，并根据信道矩阵H确定第一矩阵U _i信息和第二矩阵P _j ^v信息（301）；终端上报指示第一矩阵U _i的索引信息和指示第二矩阵P _j ^v的索引信息（302）；或者，终端上报构造第一矩阵U _i的参数信息和构造第二矩阵P _j ^v的参数信息。

Description

一种预编码矩阵反馈方法和终端技术领域

本发明涉及无线数字通信领域，尤其涉及一种预编码矩阵反馈方法和终端。背景技术

在长期演进 ( Long Term Evolution, LTE )系统中，协议为 Release 8 (简称 R8 )版本的协议规定信道状态信息（ Channel State Information, CSI )有三种形式：信道质量指示（Channels Quality Indication, CQI )、预编码矩阵指示 ( Pre-coding Matrix Indicator, PMI )、秩指示 ( ank Indicator, RI )。其中， CQI为衡量下行信道质量好坏的一个指标。 PMI是指仅在闭环空间复用这种发射模式下，终端（User Equipment, UE )根据测得的信道质量告诉基站（eNode B， eNB )应使用什么样的预编码矩阵来给发给该 UE的物理下行共享信道 ( Physical Downlink Shared Channel, PDSCH )进行预编码。 PMI的反馈粒度可以是整个带宽反馈一个 PMI，也可以根据子带（ subband ) 来反馈 PMI。 RI用于描述空间独立信道的个数，对应信道响应矩阵的秩。在开环空间复用和闭环空间复用模式下，需要 UE反馈 RI信息，其他模式下不需要反馈 RI信息。

作为 LTE的演进标准的高级长期演进 ( Long Term Evolution Advanced, LTE-A )系统引入了很多新技术：（1 )下行最多支持 8天线的传输；（2 )协作多点传输 ( Coordinated Multiple Point transmission, CoMP ), 这些技术的引入较大地提高了小区平均频谱效率以及边缘频谱效率。

即便如此，随着智能时代的到来，人们发现使用 4或者 8个天线的多输入多输出（ Multiple-Input Multiple-Out-put, MIMO )技术对系统容量的提升已经不足以满足流量的爆炸式增长， MIMO技术的进一步增强迫在眉睫。在这种背景下，三维（Three Dimensions, 3D ) MIMO和大规模（ Massive ) MIMO被提了出来。其中 3D MIMO是在现有 2D MIMO的基础上进一步开拓了垂直维度的空间，可以同时调整波束在垂直和水平方向的方向，从而使得 MIMO有了更大的自由度。而 Massive MIMO是对现有 MIMO或者 3D MIMO进一步发展和革新，在基站侧引入几十甚至上百个天线（或者振子），从而使得基站侧有更大的空间自由度，能进一步的抑制同频干扰，从而复用更多的用户以提高系统的频谱效率和边缘频谱效率。考虑到天线的大小，以及占地和安装，一般将这些大规模的天线在基站侧以平面或者类似于平面的形式放置，即把天线放置成 N fN_h列，形成如图 1所示的平面电极化阵列或如图 2所示的平面双极化阵列。图 1和图 2中的平面天线阵列中，每个位置上的天线可以是单极化天线（振子），正负 45度的双极化天线（振子），水平垂直的双极化天线（振子），左右圓旋转的双圓极化天线（振子），其中 N N_h为大于等于 1的正整数，且不能同时为 1。

虽然 3D MIMO或者 Massive MIMO比现有技术有更大的空间自由度，从而更好地抑制同频干扰并且复用更多的用户以提高系统的性能，但有一个重要前提就是：基站必须准确的获取基站与每个用户之间的下行信道矩阵信息。在 FDD系统中，终端利用信道状态信息参考符号（Channel State Information-Reference Signal, CSI-RS ) 测量下行信道矩阵信息，然后将之量化成为码本（Code Book ) 中的一个码字，并将码字对应的信息通过上行控制信道或者共享信道反馈给基站，基站基于此信息为终端传输数据等，所以信道信息的准确度完全取决于码本的设计。这里，码本是指预先定义的多个矩阵或者向量的集合，在基站和终端侧各保存一份相同的副本，每一个矩阵或者向量称为一个码字。一方面，现有标准的码本只支持线性阵列天线，且天线端口数目不大于 8 个的情况，不能满足 3D MIMO 或者 Massive MIMO这些新技术所要求的平面天线阵列和 /或者端口数目超过 8 的要求；另一方面，设计码本的时候需要考虑开销和性能之间的折中，因为开销也是实际系统面对的问题。对于这种大规模天线阵列，其信道系数矩阵的维度非常大，此时想要比较准确的量化这些系数矩阵，其开销非常大。发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例主要提供一种预编码矩阵反馈方法和终端。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种预编码矩阵反馈方法，所述方法包括：终端测量信道矩阵 H，并根据信道矩阵 H确定第一矩阵信息和第二矩阵信息；

终端上报指示第一矩阵的索引信息和指示第二矩阵的索引信息；或者，终端上报构造第一矩阵的参数信息和构造第二矩阵的参数信息。

本发明提供了一种终端，所述终端包括：

矩阵信息确定单元，配置为测量信道矩阵 Η，并根据信道矩阵 Η确定第一矩阵信息和第二矩阵信息；

索引信息上报单元，配置为上报指示第一矩阵的索引信息和指示第二矩阵的索引信息；或者，

参数信息上报单元，配置为上报构造第一矩阵的参数信息和构造第二矩阵的参数信息。

由上可知，本发明实施例的技术方案包括：终端上报第一矩阵信息和第二矩阵信息；由此，通常上报两个矩阵信息，本发明实施例既能满足大规模天线阵列系统天线端口数的要求，又能在节约反馈开销的同时比较准确的量化信道系数矩阵。附图说明

图 1为本发明实施例的平面单极化阵列示意图；

图 2为本发明实施例的平面双极化天线阵列示意图；

图 3为本发明实施例一种预编码矩阵反馈方法的流程示意图；图 4为本发明实施例一种预编码矩阵反馈方法的流程示意图；图 5为本发明实施例的终端的结构示意图；

图 6为本发明实施例的终端的结构示意图；

图 7 为本发明实施例的平面单极化阵列的天线索引示意图；

图 8 为本发明实施例的平面单极化阵列的天线索引示意图；

具体实施方式

为了获得更高的峰值频谱效率，在 LTE-A R11之后的系统中，下行需要支持 3D ΜΙΜΟ和 /或 Massive ΜΙΜΟ的传输，一方面，信道信息的反馈控制信令需要保持后向兼容性，以支持单用户 MIMO ( Single User MIMO, SU-MIMO ) 为优先原则，尽可能兼容现有 R11之前的 CQI/PMI/ I的反馈形式；另一方面，信道信息的反馈信道状态信息需要考虑前向兼容性，需要重新设计新的 R12或者之后的码本，一是为了适应平面天线阵列的天线排列形式，二是在降低码字反馈开销的同时提高码字反馈的精度，从而对 3D MIMO和 /或 Massive MIMO进行更好的支持，保证新技术具有可以接受的性能。

本发明实施例提供了一种预编码矩阵反馈方法，如图 3 所示，所述方法包括：

步骤 301、终端测量信道矩阵 H，并根据信道矩阵 H确定第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息；步骤 302、终端上 ^艮指示第一矩阵1^的索引信息和指示第二矩阵的索引信息。

本发明实施例提供了一种预编码矩阵反馈方法，如图 4 所示，所述方法包括：

步骤 401、终端测量信道矩阵 Η，并根据信道矩阵 Η确定第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息；步骤 402、终端上报构造第一矩阵1^的参数信息和构造第二矩阵的参数信息。

优选地，所述！^二 ^,…,!!^)，是 N_txN_m的复数矩阵， 1^表示第一类码本的第 i个码字，的第 k列 u_lk是归一化的 N_txl的复列向量， N_t为基站的天线或测量导频端口数目， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl， N_sl为第一类码本的码字个数， N_m为第一类码本码字的列数。

优选地，所述 11_{1 ]£}为 0_1]£,11_1]£)，其中， ί(_ν,1ι)为将 N_vxl向量 v_lk,h_lk和 N_hxl的向量 h映射成 N_txl的向量的函数， V表示只有 1列天线时，这列天线具有的预编码矩阵， h表示只有 1行天线时，这行天线具有的预编码矩阵， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl， N_v和 N_h为正整数，分别表示天线阵列的行数和列数。

优选地，所述 11_{1 ]£}为4(6_1]£, _1]£)，其中， ί"₂(θ,φ)为将 θ,φ映射成 N_txl的向量的函数， θ,φ是角度相关的变量，取值范围为 [0， 2π], k = l,---,N_m, i = l ,',N_sl。

优选地，所述是从 N_t X N_c的复数矩阵 U中选择 N_m列而得到。

优选地，所述复数矩阵 U的第 i列为

其中， f (v,h)为将 N_vxl 向量 v_lk,h_lk和 N_hxl的向量 h映射成 N_txl的向量的函数， k = l, .,N_m， ί = 1,···, N_c, N_e为矩阵 U的列数。

优选 , 或者， k个元素，

k = l,...,N_v， h_lk为向量的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和 N_h为正整数，分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且 N_t=N_vxN_h， ®表示 kronecker积。优选地，所述向量^的第 k个元素 v_lk=~^e^Kk-¹⁾ ， k = l,...,N_v，向量

， ^Nv 的第 k个元素 1ι_1]£="^^^(ΐ£-^1)φ'， k = l,...,N_h，是来波方向的水平方位角相关的变量， ^是来波方向的垂直府仰角相关的变量， θ_ι7 ^取值范围为 [0， 2π], i = l,---,N 或者

相关

的变量，！^为^的第 j个元素， j = l,...， ^， ^为正整数，分别表示

2 2

平面天线阵列中天线的行数和列数，且 N_t = N_v X N_h， ®表示 kronecker积。优选地，所 , k = l,---,N , 向量的第 k个元素方向的水平方位角

相关的变量， ^是来波方向的垂直府仰角相关的变量， θ_ι7 ^取值范围为 [0，

2π], i = l,'-',N_c。形式之一:

优选地，所述复数矩阵 U的第 i列为 ί^θ^φ^, 其中， ί"₂(θ,φ)为将 θ,φ映射成 N_txl的向量的函数， θ,φ是角度相关的变量， θ_ι7 取值范围为 [0， 2 π]， ί = 1,···,Ν 优选地，所述 f₂为将映射成 N_txl的向量的第 1个元素为

的第 1个元素， i = l,...,N,

优选地，所述 I 是N_mxυ的复数矩阵，表示第二类码本的第 j个码字， j = l,...,N_s2， N_s2为第二类码本的码字个数， υ为所述终端的数据总层数信息， N_m为小于 N_t的正整数。

优选地，在确定第一矩阵 1^信息和第二矩阵 Ρ「信息之后，所述方法还包括：

终端根据第一矩阵信息和第二矩阵信息得到信道相关信息

W = F(U₁,I»^V) , 并根据 W计算得到信道质量指示 CQI; 其中， F是将矩阵 , 映射成 N_t X υ维矩阵的函数。

优选地，在终端上报第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息之后，所述方法还包括：

基站根据终端发来的第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息得到信道相关信息 X^^F l^I^) ;

根据 W对终端进行调度，并选择下行传输方式与终端进行通信。，其中下行传输方式包括但不限于以下传输方式中的一种或几种：

单用户多输入多输出传输模式、多用户多输入多输出传输模式、单用户 /多用户动态切换传输模式、多点协作传输模式。

基于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种终端，如图 5所示，所述终端包括：

矩阵信息确定单元 51，一般是终端的接收器，配置为测量信道矩阵 H，并才艮据信道矩阵 H确定第一矩阵信息和第二矩阵信息；

索引信息上报单元 52，一般是终端的发射器，配置为上报指示第一矩阵的索引信息和指示第二矩阵的索引信息。

本发明提供了一种终端，如图 6所示，所述终端包括：

矩阵信息确定单元 51，一般是终端的接收器，配置为测量信道矩阵 Η，并才艮据信道矩阵 Η确定第一矩阵信息和第二矩阵信息；

参数信息上报单元 53，一般是终端的发射器，配置为上报构造第一矩阵的参数信息和构造第二矩阵的参数信息。本发明实施例在终端向基站发送信道状态信息时，分成第一类码本索引和第二类码本索引，第一类码本索引主要指示该终端大的预编码方向，而第二类码本索引在第一类码本索引指示的大预编码方向上，进一步指示所述终端更细化的瞬时的预编码方向，从而提高了 3D MIMO和 /或 Massive MIMO预编码的精度。另外，第一类码本索引对应的码字矩阵维度大但反馈周期长，而第二类码本索引对应的码字矩阵的维度远小于第一类码本索引对应的码字维度，其需要量化的比特数目很小、反馈周期短，所以利用本发明实施例提供的方法，可以在不明显增加反馈量的基础上获得可以在满足量化误差的预编码信息，从而显著增强 3D MIMO或者 Massive MIMO 的性能，进而提高了系统的传输效率和传输质量。

需要说明的是，对所述 1^的各列顺序进行交换，或者对所述的各列顺序进行交换，都在本专利的保护范围之内。

下面结合实施例对本发明方法进行进一步说明。

实施例 1

在本实施例中，基站和终端都保存有两类码本：第一类码本 ^,1 = 1,···,^, 其中， U₁是N_txN_m的复数矩阵， N_sl为第一类码本的码字个数；第二类码本！^， j = l,---,N₂, υ为用户的数据总层数信息，其中，是N_mxυ的复数矩阵， Ν₂为第二类码本的码字个数， υ为不大于N_m的正整数。终端通过步骤（1.1)和（1.2) 完成预编码矩阵索引的反馈过程：

(1.1)终端测量所述基站到终端的下行信道矩阵信息 Η，根据信道矩阵信息 Η确定第一类码本索引 i，其对应的码字为 1^，并在周期 T1到来时将码本索引 i反馈给基站。

当然，也可以利用上行探测（Sounding)信息或者其它方式直接将 1^反馈给基站。

( 1.2)终端根据信道矩阵信息 H确定总的层数 υ和第二类码本索引 j，其对应的码字为 Ρ「，并在周期 T2到来时将码本索引 j反馈给基站。当然，也可以利用上行 Sounding信息或者其它方式直接将反馈给基站。

优选地，终端根据步骤（1.3 )反馈 CQI给基站。

( 1.3 )终端根据码字！^和！^计算获得信道相关信息 W : ?!:!^,!^) , 再根据 W计算得到 CQI并反馈给基站。

其中， F(A,B)是将 N_t X N_m的矩阵 Α,Β X υ的矩阵 Β映射成 N_t χ υ 矩阵 C的一个函数，对于 υ大于 1 的情况， C的各列保持正交。比如，对 C = A x B，或者其等价实现形式 ^ ，_^! Σ^^， χ Ι), 1,J .，这里， c_u，」为矩阵 C第 i行 j列元素， a_u为矩阵 Α,Β的第 i行 1列元素， b_u为矩阵 B的第 1行 j列元素。对于 C是多列的情况，需要对 C的各列进行正交化处理。

基站通过步骤（2.1 )和（2.2 )获得预编码矩阵。

( 2.1 )基站收到 UE发送的第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息。

其中，基站可以通过码本索引的方式并结合查找码本集合的方式获取第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息，比如，通过 UE反馈的第一类码本索引 ι，并用第一类码本索引 1查找第一类码本对应的码字获得其对应的码字为通过 UE反馈的第二类码本索引 j，并结合当前用户所能达到的最大数据层数 υ，查找第二类码本对应的码字获得其对应的码字为 ΐ 。

当然，如果终端反馈的不是码本索引，基站也可以通过上行 Sounding 等对应的终端反馈技术从中获得第一矩阵信息和第二矩阵信息。

( 2.2 ) 根据第一矩阵信息和第二矩阵信息得到信道相关信息 W = F(U₁,I^)。

其中， F(A,B)是将 N_t X N_m的矩阵 Α,Β X υ的矩阵 Β映射成 N_t χ υ 矩阵 C的一个函数，对于 υ大于 1的情况， C的各列保持正交。其处理过程与终端的处理过程一致。

优选地，基站执行步骤（2.3)以完成用信道相关信息 W对用户调度和传输数据的过程。

( 2.3 )基站根据 W对 UE进行调度，并选择下行传输方式与 UE进行通信。所述下行传输方式可以为以下一种： SU-MIMO传输模式、多用户多输入多输出（ Multiple User, MU-MIMO )传输模式、单用户 /多用户动态切换传输模式以及多点协作传输模式。

实施例 2

在本实施例中，具体说明第一类码本的构造方法，即函数表示为两个向量的 kronecker积的形式。基站和终端都保存有两类码本，其中，第一类码本 U₁是N_txN_m的复数矩阵， i = l,...,N_sl,N_sl为第一类码本的码字个数。

第一类码本的第 i个码字的第 k列 u_lk，为 f (v_lk,h_lk)，其中， f (_V,h) 为将 N_v X 1向量 v_ik,h_ik和 N_h X 1的向量 h映射成 N_t x 1的向量的函数，即 f (v,h)表示 N_vxl向量 v_ik,h_ik和 N_hxl的向量 h的 kronecker 积的形式， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。其中， kronecker积的具体形式跟天线阵列中天线的索引方式有关。

在本实施例中，有一些更加具体的例子。

例子 a: 在基站侧配置有如图 7所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一根单极化的天线，天线的索引以行为主序，即先排完第一行，再排第二行直到排完最后一行为止。对于这种天线索引方式， f (v,h) = v®h，

N_h X 1的向量 h表示只有 1行天线时，这行天线具有的预编码矩阵，比如 _{Vl k}， N_vxl向量 V表示只有 1列天线时，这列天线具有的预编码矩阵，比如 h_lk， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。 N_h表示天线的列数， N_v表示天线的行数。一个具体的天线配置，如，对于基站侧有 32根天线，排列成 4行 8列的形式，那么 h是一个 N_hxl的向量，那么 v_lk,h_lk是一个 4x1的向量。 f (v,h)的结果是一个 32x1的向量。

当然，向量 _{Vi k} , h_{i k}和 h可以进一步表示成 DFT矢量的形式，如向量 _Vl的 1

第 k e j(k-l)9, k = l. ,Ν. 向量的第 k个元素

h i,k .,N_h。是来波方向的水平方位角相关的变量， i

是来波方向的垂直府仰角相关的变量， i = l, .,N_sl。例子 b: 在基站侧配置有如图 8所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一根单极化的天线，天线的索引以列为主序，即先排完第一列，再排第二列直到排完最后一列为止。对于这种天线索引方式， f (v,h) = h®v，其中， h和 V的含义与例子 a的完全一样。

例子 c: 在基站侧配置有如图 9所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以行为主序，即先排完第一行，再排第二行直到排完最后一行为止，对于同一行的天线，先排完一个极化方向的天线，比如正 45° 极化的天线，再排另外一个极化方向的天线，比如正 45。极化的天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) = v®h， N_hxl的向量 h 表示只有 1行天线时，这行天线具有的预编码矩阵，比如 h_lk。且 h可以进一步表示为 1ι = χ®ή，其中， X表示极化方向相关的变量，包括但不限于如下形式之一: ， ή表示同一行同一极化

方向天线的预编码向量，比如 fi_1;k。 N_vxl向量 V表示只有 1列天线时，这列天线具有的预编码矩阵，比如 v_lk， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。 N_h表示天线的列数， N_v表示天线的行数。当然，向量 v_lk,h_lk和 ή可以进一步表示成 DFT矢量的形式，如向量 ^的 , k = l,...,N_v ，向量的第 k个元素是来波方向的水平方位角相关的变量， _t

是来波方向的垂直府仰角相关的变量， i = l, .,N_sl。

例子 d: 在基站侧配置有如图 10所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以行为主序，即先排完第一行，再排第二行直到排完最后一行为止，对于同一行的天线，先排位置相同的一对双极化天线，比如先 45° 极化的天线再负 45° 极化的天线，再排同一行下一个位置的一对双极化天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) = v®h， h 可以进一步表示为 h = fi®x，其中参数 h， V, X , ή的含义与例子 c 的完全一样。

例子 e: 在基站侧配置有如图 11所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以列为主序，即先排完第一列，再排第二列直到排完最后一列为止，对于同一行的天线，先排完一个极化方向的天线，比如正 45° 极化的天线，再排另外一个极化方向的天线，比如正 45° 极化的天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) = h®v，且 h可以进一步表示为 h = x®fi，其中参数 h， V , X , h的含义与例子 c的冗全一样。

例子 f: 在基站侧配置有如图 12所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以列为主序，即先排完第一列，再排第二列直到排完最后一列为止，对于同一行的天线，先排位置相同的一对双极化天线，比如先 45° 极化的天线再负 45° 极化的天线，再排同一行下一个位置的一对双极化天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) = v®h， h 可以进一步表示为 h = x®fi，其中参数 h， V, X , ή的含义与例子 c 的完全一样。当然，对于不同的天线索引或者排列方式， f (v,h)的形式有些变化，但只要是将两个向量生成一个更大的向量形式都是在本专利的保护范围之内。

容易知道的是，本发明第 i个码字里的每个列的次序可以相互交换， i = l ,',N_sl。

终端通过跟实施例 1完全一样的步骤（ 1.1 )和（ 1.2 )完成预编码矩阵索引的反馈过程，并用步骤（1.3)完成对 CQI的计算和反馈过程，这里不再累述。

基站通过跟实施例 1完全一样的步骤（2.1 )和（2.2)完成预编码矩阵获取过程，并用步骤（2.3) 完成对用户的调度，和传输数据的过程，这里不再累述。

实施例 3

在本实施例中，具体说明第一类码本的构造方法，即函数表示为两个向量的展开形式。基站和终端都保存有两类码本，其中，第一类码本 1^是 N_t X N_m的复数矩阵， i = 1,… , N_sl , N_sl为第一类码本的码字个数。

第一类码本的第₁个码字的第 k列 u_lk，为 ί(ν_ιΐ£,1ι_ιΐ£)， k = l,---,N_m, ί = 1,···, N_sl, 其中， f (v,h)为将 N_vxl向量 v_lk,h_lk和 N_hxl的向量 h映射成 N_t xl的向量的函数， f (v,h)的具体形式跟天线阵列中天线的索引方式有关。

在本实施例中，有一些更加具体的例子。

例子 a: 在基站侧配置有如图 7所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一根单极化的天线，天线的索引以行为主序，即先排完第一行，再排

_Vlh 第二行直到排完最后一行为止。对于这种天线索引方式， f (v,h) =

v_Nvh v_k为向量 v的第 k个元素， k = l,...,N_v， h_k为向量 h的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和N_h分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且 N_t=N_vxN_h， N_hxl的向量 h表示只有 1 行天线时，这行天线具有的预编码矩阵，比如 v_lk， N_vxl向量 V表示只有 1列天线时，这列天线具有的预编码矩阵，比如 h_lk， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。 N_h表示天线的列数， N_v表示天线的行数。一个具体的天线配置，如，对于基站侧有 32根天线，排列成 4行 8列的形式，那么 h是一个 N_hxl的向量，那么 v_lk,h_lk是一个 4x1的向量。 ί^ν,ΐι)的结果是一个 32x1的向量。

当然，向量 _{Vi k} , h_{i k}和 h可以进一步表示成 DFT矢量的形式，如向量 _Vl的 , k = l,...,N_v ，向量的第 k个元素是来波方向的水平方位角相关的变量， i

是来波方向的垂直府仰角相关的变量， i = l, .,N_sl。

例子 b: 在基站侧配置有如图 8所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一根单极化的天线，天线的索引以列为主序，即先排完第一列，再排第二列直到排完最后一列为止。对于这种天线索引方式，

v_k为向量 V的第 k个元素， k = l,...,N_v， h_k为向量 h的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和N_h分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且 N_t=N_vxN_h，其中， h和 V的含义与例子 a的完全一样。

例子 c: 在基站侧配置有如图 9所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以行为主序，即先排完第一行，再排第二行直到排完最后一行为止，对于同一行的天线，先排完一个极化方向的天线，比如正 45° 极化的天线，再排另外一个极化方向的天线，比如正

_V1h

45。极化的天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) v_t为向量 V的

v_Nvh 第 k个元素， k = l,...,N_v， h_k为向量 h的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v^N_h 分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且 N_t=N_vxN_h， N_hxl的向量 h表示只有 1行天线时，这行天线具有的预编码矩阵，比如 h_lk。且 h可以进一步表示为 1ι = χ®ή，或者 h = ，其中， X表

示极化方向相关的变量，包括但不限于如下形式之一：

， ή表示同一行同一极化方向天线的预

编码向量，比如 ii_lk。 N_vxl向量 V表示只有 1列天线时，这列天线具有的预编码矩阵，比如 k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。 N_h表示天线的列数， N_v表示天线的行数。

当然，向量 _{Vi k} , h_{i k}和 ή可以进一步表示成 DFT矢量的形式，如向量 _Vl的第 k , k = l,...,N_v ，向量的第 k个元素是来波方向的水平方位角相关的变量， i

是来波方向的垂直府仰角相关的变量， i = l, .,N_sl。例子 d: 在基站侧配置有如图 10所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以行为主序，即先排完第一行，再排第二行直到排完最后一行为止，对于同一行的天线，先排位置相同的一对双极化天线，比如先 45° 极化的天线再负 45° 极化的天线，再排同一行 _Vlh 下一个位置的一对双极化天线。对于这种天线索引方式， f (v,h)

v_Nvh v_k为向量 v的第 k个元素， k = l,...,N_v， h_k为向量 h的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和N_h分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且

N_t=N_vxN_h， h可以进一步表示为 1ι = ή®χ或者 h = ，其中参数 h

V, X , ή的含义与例子 c的完全一样。

例子 e: 在基站侧配置有如图 11所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以列为主序，即先排完第一列，再排第二列直到排完最后一列为止，对于同一行的天线，先排完一个极化方向的天线，比如正 45° 极化的天线，再排另外一个极化方向的天线，比如正 45。极化的天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) = ，为向量 V

hN V 的第 k个元素， k = l,...,N_v， h_k为向量 h的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和

N_h分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且 N_t=N_vxN_h，且 h可以进一步表示为 1ι = χ®ή，或者 h = ，其中参数 h，

V, X , ή的含义与例子 c的完全一样。

例子 f: 在基站侧配置有如图 12所示的平面天线阵列，其中，每个位置包含一对双极化的天线，天线的索引以列为主序，即先排完第一列，再排第二列直到排完最后一列为止，对于同一行的天线，先排位置相同的一对双极化天线，比如先 45° 极化的天线再负 45° 极化的天线，再排同一行下一个位置的一对双极化天线。对于这种天线索引方式， f (v,h) =

v_k为向量 v的第 k个元素， k = l,...,N_v， h_k为向量 h的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和N_h分别表示平面天线阵列中天线的行数和列数，且

N_t=N_vxN_h， h可以进一步表示为 1ι = χ®ή或者 h ，其中参数 h，

V, X , ή的含义与例子 c的完全一样。

当然，对于不同的天线索引或者排列方式， f (v,h)的形式有些变化，但只要是将两个向量生成一个更大的向量形式都是在本专利的保护范围之内。

容易知道的是，本发明第 i个码字里的每个列的次序可以相互交换， i = l ,···,Ν si

实施例 4

在本实施例中，具体说明第一类码本的构造方法，即函数表示为两个角度形成的向量。基站和终端都保存有两类码本，其中，第一类码本 1^是 N_txN_m的复数矩阵， i = l,...,N_sl,N_sl为第一类码本的码字个数。第一类码本的第 i个码字的第 k列 u_lk，是为 f₂(e_lk, _lk)，其中， ί·₂(θ,φ) 为将 θ,φ映射成 N_txl的向量的函数， θ,φ是角度相关的变量，比如 Θ表示水平方向位角相关的变量，比如 e_lk， ψ表示垂直俯仰相关的变量，比如 ^_k， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。其中， ί"₂(θ,φ)的第 1个元素与实施例 2或者实施例 3的 f (v,h)在 v,h具有 DFT矢量形式时的第 1个元素完全一样。这里不再累述。

实施例 5

在本实施例中，具体说明第一类码本的构造方法，从一个大的矩阵中选择多列构成，且函数表示为两个向量的 kronecker积的形式。基站和终端都保存有两类码本，其中，第一类码本 U₁是N_txN_m的复数矩阵，它是从 N_t X N_c的复数矩阵 U中选择 N_m列而得到， i = 1,… , N_sl , N_sl为第一类码本的码字个数。

这里，复数矩阵 U的第 i列为

, 其中， f (v,h)为将 N_vxl向量 v_{i k},h_{i k}和 N_h x 1的向量 h映射成 N_t x 1的向量的函数，即 f ( ,h)表示 N_v χ 1 向量 ^vi，k , h_{i k}和 N_h x 1的向量 h的 kronecker积的形式， h表示只有 1行天线时，这行天线具有的预编码矩阵， V表示只有 1 列天线时，这列天线具有的预编码矩阵， k = l,...,N_m ， ί = 1,· · ·, N_c , N_e为矩阵 U的列数。 k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl。其中， kronecker 积的具体形式跟天线阵列中天线的索引方式有关。更加具体的例子与实施例 2里的完全一致，这里不再累述。

容易知道的是，本发明第 i个码字 1^里的每个列的次序可以相互交换， i = l,' N_sl。终端通过跟实施例 1完全一样的步骤（ 1.1 )和（ 1.2 )完成预编码矩阵索引的反馈过程，并用步骤（1.3 )完成对 CQI的计算和反馈过程，这里不再累述。

基站通过跟实施例 1完全一样的步骤（2.1 )和（2.2 )完成预编码矩阵获取过程，并用步骤（2.3 ) 完成对用户的调度，和传输数据的过程，这里不再累述。

实施例 6

在本实施例中，具体说明第一类码本的构造方法，它从一个大的矩阵中选择多列构成，且函数表示将两个向量扩展成一个维度更大的向量形式。基站和终端都保存有两类码本，其中，第一类码本 U₁是N_t x N_m的复数矩阵，它是从 N_t x N_e的复数矩阵 U中选择 N_m列而得到， i = l,...,N_sl,N_sl 为第一类码本的码字个数。这里，复数矩阵 U的第 i列为

, 其中， f (v,h)为将 N_vxl向量 v_ik,h_ik和 N_hxl的向量 h映射成 N_txl的向量的函数， h表示只有 1 行天线时，这行天线具有的预编码矩阵， V表示只有 1 列天线时，这列天线具有的预编码矩阵， k = l,"',N_m， ί = 1,···, N_c, N_e为矩阵 U的列数。 f (v,h)的具体形式跟天线阵列中天线的索引方式有关，具体的实施方式与实施例的例子 a〜例子 f完全一致，这里不再累述。

容易知道的是，本发明第 i个码字 1^里的每个列的次序可以相互交换， i = l,' N_sl。终端通过跟实施例 1完全一样的步骤 ( 1.1 )和 ( 1.2)完成了预编码矩阵索引的反馈过程，并用步骤（1.3)完成对 CQI的计算和反馈过程，这里不再累述。

实施例 7

在本实施例中，具体说明第一类码本的构造方法，从一个大的矩阵中选择多列构成，且函数 f₂表示将两个角度生成一个向量。基站和终端都保存有两类码本，其中，第一类码本 U₁是N_txN_m的复数矩阵，它是从 N_t X N_c的复数矩阵 U中选择 N_m列而得到， i = 1,.·. ,N_sl , N_sl为第一类码本的码字个数。

这里，复数矩阵 U的第 i列为 ί^θ^φ^, 其中， ί"₂(θ,φ)为将 θ,φ映射成 N_t x l的向量的函数， θ,φ是角度相关的变量，比如 Θ表示水平方向位角相关的变量，比如 Θ φ表示垂直俯仰相关的变量，比如， i = l,...,N_e。其中， ί"₂(θ,φ)的第 1个元素与实施例 5或者实施例 6的 f (v,h)在 v,h具有 DFT 矢量形式时的第 1个元素完全一样。这里不再累述。

实施例 8

下面对釆用本发明实施例的预编码矩阵反馈方法实现 eNB和 UE通信的过程进行介绍：

步骤 001， eNB向 UE发送 CSI-RS;

步骤 002， UE根据接收到的 CSI-RS进行下行信道估计，得到预编码矩阵 ( Pre-coding Matrix );

步骤 003， UE确定 CSI，其中 PMI包括第一类码本的索引和第二类码本的索引；

步骤 004， UE将所 CSI上报给 eNB; 步骤 005， eNB根据 CSI中的第一类码本索引得到第一类码本的码字，根据第二类码本索引得到第二类码本的码字，并根据第一类码本的码字和第二类码本的码字确定信道相关信息；

步骤 006， eNB根据信道相关信息调度 UE，并选择传输方式与 UE进行通信

釆用本发明能够实现为 Massive MIMO传输提供高精度的信道状态信息。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、一种预编码矩阵反馈方法，所述方法包括：

终端测量信道矩阵 H，并根据信道矩阵 H确定第一矩阵信息和第二矩阵信息；

终端上报指示第一矩阵的索引信息和指示第二矩阵的索引信息；或者，

终端上报构造第一矩阵的参数信息和构造第二矩阵的参数信息。

2、根据权利要求 1所述的方法，其中，所述 = (_Ul ^ ,… , u_1;Nm )，是 N_t x N_m 的复数矩阵，表示第一类码本的第 i个码字，的第 k列 u_lk是归一化的 N_txl的复列向量， N_t为基站的天线或者测量导频端口数目， k = l,...,N_m， i = l,---,N_sl, N_sl为第一类码本的码字个数， N_m为第一类码本码字的列数。

3、根据权利要求 2所述的方法，其中，所述 u_lk为 f (v_lk,h_lk)，其中，

^(ν,ή)为将 Ν_ν X 1向量 ^ _k,hi _k和 N_h x 1的向量 h映射成 N_t x 1的向量的函数，

V表示只有 1列天线时，这列天线具有的预编码矩阵， h表示只有 1行天线时，这行天线具有的预编码矩阵， k = l,...,N_m， i = l,...,N_sl， N_v和 N_h为正整数。

4、根据权利要求 2所述的方法，其中，所述 11_1]£为4(6_1]£^_1]£)，其中， ί·₂(θ,φ)为将 θ,φ映射成 N_txl的向量的函数， θ_1]£,φ_1]£取值范围为 [0， 2π], k = l,...,N_m， i = l,-,N_slo

5、根据权利要求 1或 2所述的方法，其中，所述是从 N_txN_e的复数矩阵 U中选择 N_m列而得到。

6、根据权利要求 5 所述的方法，其中，所述复数矩阵 U的第 i列为 f^v^hj，其中， f (v,h)为将 N_vxl向量 v_lk,h_lk和 N_hxl的向量 h映射成 N_txl 的向量的函数， k = l,...,N_m， i = l,---,N_c, N_e为矩阵 U的列数。

7、根据权利要求 3或 6所述的方法，其中，所述 f ^,^):^®!^或者 v_lj£为

向量的第 k个元素， k = l,...,N_v， h_lk为向量的第 k个元素， k = l,...,N_h， N_v和 N_h为正整数， N_t=N_vxN_h， ®表示 kronecker积。

8、根据权利要求 7 所述的方法，其中，所述向量^的第 k个元素 eKk_i) ， k = l,...,N_v，向量的第 k个元素 e j(k_l)(h k = l,---,N_h, Θ i取值范围为 [0， 2π], i = l,...,N_c。

9、根据权利要求 7 所述的方法，其中，所述表示为

h. =h. ® , h. = ， a， β为复数，

1^为^的第」个元素， j = l,...,^， N_v和 ^为正整数，且 N_t=N_vxN_h， ®

2 2

表示 kronecker积。

10、根据权利要求 9 所述的方法，其中，所述向量^的第 k个元素 , k = l,...,N_v，向量的第 k个元素 fi_lk=~^e^Kk,，

k = l,---,^, Θ i取值范围为 [0， 2π], i = l,...,N_c。

11、根据权利要求 9所述的方法，其中，所述包括但不限于如下形

式之一:

12、根据权利要求 5 所述的方法，其中，所述复数矩阵 U的第 i列为 ^(θ^φ^, 其中， ί"₂(θ,φ)为将 θ,φ映射成 N_txl的向量的函数， ^， i取值范围为 [0， 2π], i = l,...,N_c。

13、根据权利要求 4或 12所述的方法，其中，所述 f₂为将 ^ 映射成

N_txl的向量的第 1个元素为

i = l,"',N_c。

14、根据权利要求 1所述的方法，其中，所述是 N_mx 3的复数矩阵，表示第二类码本的第 j个码字， j = l,...,N_s2， N_s2为第二类码本的码字个数， υ为所述终端的数据总层数信息， N_m为小于 N_t的正整数。

15、根据权利要求 1所述的方法，其中，在确定第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息之后，所述方法还包括：

终端根据第一矩阵信息和第二矩阵信息得到信道相关信息

W = F(U₁,I»^V), 并根据 W计算得到信道质量指示 CQI; 其中， F是将矩阵 Ui,!^映射成 N_tX 3维矩阵的函数。

16、根据权利要求 1所述的方法，其中，在终端上报第一矩阵信息和第二矩阵信息之后，所述方法还包括：

基站根据终端发来的第一矩阵 1^信息和第二矩阵信息得到信道相关信息 X^^Fl^I^);

根据 W对终端进行调度，并选择下行传输方式与终端进行通信，其中下行传输方式包括但不限于以下传输方式中的一种或几种：单用户多输入多输出传输模式、多用户多输入多输出传输模式、单用户 /多用户动态切换传输模式、多点协作传输模式。

17、一种终端，所述终端包括：

矩阵信息确定单元，配置为测量信道矩阵 H，并根据信道矩阵 H确定第一矩阵信息和第二矩阵 P信息；

索引信息上报单元，配置为上报指示第一矩阵的索引信息和指示第二矩阵 Pj^v的索引信息；或者，

参数信息上报单元，配置为上报构造第一矩阵的参数信息和构造第二矩阵 Ρ「的参数信息。