WO2014190452A1 - 大规模天线系统中的csi反馈方法和装置 - Google Patents

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WO2014190452A1
WO2014190452A1 PCT/CN2013/000633 CN2013000633W WO2014190452A1 WO 2014190452 A1 WO2014190452 A1 WO 2014190452A1 CN 2013000633 W CN2013000633 W CN 2013000633W WO 2014190452 A1 WO2014190452 A1 WO 2014190452A1
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path
propagation paths
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吴克颖
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阿尔卡特朗讯
上海贝尔股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0626—Channel coefficients, e.g. channel state information [CSI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic

Definitions

  • the present invention relates generally to mobile communication technologies and, more particularly, to a Multiple User Multiple Input Multiple Output (MU MIMO) transmission technique.
  • MU MIMO Multiple User Multiple Input Multiple Output
  • CSI channel state information
  • UE user equipment
  • CSI feedback overhead As the number of base station antennas increases, the feedback overhead also increases, making CSI feedback overhead more difficult to meet the needs of practical applications.
  • a base station device In a large-scale antenna system, a base station device may be equipped with and use 100 or more antennas. In this case, traditional short-term CSI feedback is unacceptable for practical applications.
  • the benefits of large-scale antenna systems in reducing total transmit power are highly dependent on accurate channel state information, which also makes CSI feedback very important in large-scale antenna systems. Summary of the invention
  • Recent multi-antenna measurements and surveys have shown that the wireless channel of a large-scale antenna system is sparse in many cases, and its channel capacity is dominated by only a few degrees of freedom (far less than the number of antennas).
  • a method in a user equipment for a large-scale antenna system comprising: detecting a downlink channel; determining a channel response of a first number of strong propagation paths according to a multipath propagation model, wherein each propagation path The channel response is determined as a matrix form associated with the following time varying parameters: arrival direction, arrival time, path amplitude; feedback of the first quantity, and indication information of the time varying parameter of the first number of strong propagation paths .
  • the feedback of the indication information of the arrival direction and the arrival time is performed in a first averaging period
  • the feedback of the indication information of the path amplitude is performed in a second averaging period, the first averaging period Longer than the second average period.
  • the downlink channel includes a sub-band
  • the indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths includes: indication information of an arrival direction, the sub-band An indication of the joint mean of the inner arrival time and the path magnitude.
  • the feedback of the indication information of the direction of arrival is performed in a first averaging period
  • the feedback of the indication information of the joint mean of the arrival time and the path amplitude in the sub-band is performed in a second averaging period
  • the first average period is longer than the second average period.
  • a method in a base station apparatus for a large-scale antenna system comprising: receiving an indication of a first number of feedbacks by a user equipment, and a time varying parameter of the first number of strong propagation paths
  • the time-varying parameter includes: an arrival direction, an arrival time, and a path amplitude; and determining a downlink channel response according to the received indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths.
  • the downlink channel includes a sub-band
  • the indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths includes: indication information of an arrival direction, the sub-band An indication of the joint mean of the inner arrival time and the path magnitude.
  • an apparatus in a user equipment for a large-scale antenna system comprising: a detecting module configured to detect a downlink channel; and a calculating module configured to determine the first quantity according to the multipath propagation model Channel response of a strong propagation path, wherein the channel response of each propagation path is determined as a matrix form associated with the following time varying parameters: arrival direction, arrival time, path amplitude; a feedback module configured to feed back the first quantity, and the The indication information of the time varying parameter of the first number of strong propagation paths.
  • the feedback module is configured to feed back indication information of the arrival direction and the arrival time in a first average period, and feedback information of the path amplitude in a second average period, where the first The average period is longer than the second average period.
  • the downlink channel includes a sub-band
  • the indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths includes: indication information of an arrival direction, the sub-band An indication of the joint mean of the inner arrival time and the path magnitude.
  • the feedback module is configured to feed back indication information of the arrival direction with a first average period, and feed back an indication of a joint mean of arrival time and path amplitude in the sub-band with a second average period.
  • Information, the first average period is longer than the second average period.
  • a user equipment includes the above described apparatus.
  • an apparatus for a base station device for a large-scale antenna system comprising: a receiving module, configured to receive a first quantity fed back by a user equipment, and a first number of strong propagation paths
  • the indication information of the time-varying parameter, the time-varying parameter includes: an arrival direction, an arrival time, and a path amplitude; and a calculation module configured to determine, according to the received indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths, Downstream channel response.
  • the downlink channel includes a sub-band, wherein the first quantity
  • the indication information of the time varying parameter of the strong propagation path includes: indication information of the arrival direction, indication information of a joint mean of the arrival time and the path amplitude in the sub-band.
  • a base station apparatus includes the above apparatus.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method in a user equipment for a large-scale antenna system in accordance with one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method in a base station device for a large-scale antenna system in accordance with one embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a block diagram showing the arrangement of devices in a user equipment for a large-scale antenna system in accordance with one embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a block diagram showing the arrangement of devices in a base station apparatus for a large-scale antenna system according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • the base station or base station device referred to herein is, for example but not limited to, the LTE system.
  • the Node B or the evolved Node B (eNB) in the LTE-A system and the technical solution of the present invention is not limited to the applicable LTE system or the LTE-A system.
  • a base station is configured with a linear antenna array of N transmit antennas, and an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system with a number of sub-carriers of N FFT is used.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the wireless multipath channel consists of K propagation paths, and the arrival time of each propagation path
  • H is an NxN FFT dimensional matrix
  • the (n, j)th element represents the fading coefficient of the nth transmit antenna on the jth subcarrier (subcarrier)
  • h ⁇ [h(l, j) A h(N, j)] T is the jth column of H.
  • a(0 k ) [1, & ⁇ ( ⁇ 2 ⁇ ,), ⁇ , exp(i(N - ⁇ )2 ⁇ ,)] ⁇ (2), and
  • FIG. 1 shows a flow diagram of a method 10 in a user equipment for a large-scale antenna system in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 illustrates a method for a large-scale antenna system in accordance with one embodiment of the present invention.
  • Flowchart of method 20 in a base station device As shown, method 10 includes steps 11, 12, and 13, and method 20 includes steps 21, and 22.
  • step 11 the user equipment detects the downlink channel.
  • step 12 the user equipment determines a channel response of the first number of strong propagation paths from the detected downlink channel (matrix) according to the multipath propagation model, where the channel response of each propagation path is determined to be related to the following time varying parameter.
  • Matrix form arrival direction, arrival time, path amplitude.
  • the channel response of each propagation path is, for example but not limited to, the expression on the right side of the equation (1).
  • the first number of strong propagation paths are usually selected in the following ways.
  • the "first quantity" is not determined in advance. First, determine the propagation path with the highest amplitude, that is, the propagation path with the largest modulus value of the corresponding p k . It is determined that the ratio of the amplitude to the amplitude of the highest propagation path is not lower than (or higher than) a predetermined value, such as but not limited to any value between 0.1 and 0.2. These magnitudes and the highest spread The propagation path of the path amplitude not lower than the predetermined value (including the highest amplitude propagation path) is the first number of strong propagation paths. In extreme cases, the "first quantity" may be 1, that is, only the strongest propagation path of the highest amplitude propagation path.
  • the "first quantity” is predetermined.
  • the “first number” of propagation paths with the largest amplitude is the strong propagation path. This method can control the amount of calculation and the amount of feedback information in advance.
  • step 13 the user equipment feeds back the indication information of the first quantity and the time varying parameter of the first quantity of strong propagation paths.
  • the "first quantity" (the number of strong propagation paths) is expressed as K d , and all propagation paths are arranged in descending order of magnitude, ie IA
  • User equipment The indication information of the time-varying parameter of the K d strong propagation paths is fed back. Since the number of strong propagation paths K d is less than the total number of multipath channel propagation paths K, feedback overhead is reduced.
  • Such different periodic feedback modes are adapted to the time-varying characteristics of the channel parameters, further saving feedback overhead.
  • the base station device receives the first quantity that is fed back by the user equipment, and the indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths, where the time-varying parameter includes: an arrival direction, an arrival time, and a path amplitude.
  • the base station device determines the downlink channel response according to the received indication information of the time-varying parameter of the first number of strong propagation paths.
  • the reconstruction of the downlink channel can be represented by, for example, but not limited to, the following equation (4)
  • H ⁇ a( ⁇ )Af H ( ⁇ ) (4).
  • the user equipment is only assigned a few or even one sub-band.
  • the channel response on one sub-band can be considered flat, and only the channel coefficients assigned to the user equipment need to be reported back, without reporting the channel coefficients over the entire bandwidth.
  • Channel vector of the j-th subcarrier It can be expressed as (6).
  • the complete bandwidth is divided into multiple sub-bands, and the channel response within each sub-band can be considered flat.
  • the average channel vector of the Sth sub-band is expressed as fi s , and fi s can be calculated by the following formula
  • J S represents the number of subcarriers within a subband
  • J(S) represents a set of subcarriers within the S subband
  • b S ⁇ represents the joint mean of the arrival time and path amplitude within the subband. If the user equipment is only allocated the Sth sub-band, the user equipment only feeds back the report fi s to the base station equipment without reporting the complete channel matrix H.
  • the first number of strong propagation paths are determined as the modulus of the joint mean ks or the K d propagation paths with the highest norm. Without loss of generality, all propagation paths are arranged in descending order of the combined mean of the arrival time and the path amplitude, ie I 3 ⁇ 4, s 1>1 b s ⁇ > ⁇ > lb Ks I.
  • the user equipment may feed back the indication information of the time-varying parameter of the K d strong propagation paths. Since the number of strong propagation paths K d is less than the total number of multipath channel propagation paths K, feedback overhead is reduced.
  • Such different periodic feedback modes are adapted to the time-varying characteristics of the channel parameters, further saving feedback overhead.
  • Figure 3 shows a block diagram of an apparatus 30 in a user equipment for a large scale antenna system of one embodiment.
  • Fig. 4 shows a block diagram of an apparatus 40 in a base station apparatus for a large-scale antenna system of an embodiment.
  • Device 30 is usually configured in the user equipment. As shown in FIG. 3, the device 30 includes a detection module 31, a calculation module 32, and a feedback module 33.
  • the device 40 is typically configured in a base station device. As shown in FIG. 4, the device 40 includes a receiving module 41 and a computing module 42.
  • the detection module 31 is configured to detect a downlink channel.
  • the calculation module 32 is configured to determine a channel response of the first number of strong propagation paths from the detected downlink channel (matrix) according to the multipath propagation model, wherein the channel response of each propagation path is determined to be a matrix form related to the following time varying parameters: Direction of arrival, arrival time, path range.
  • the channel response of each propagation path is, for example but not limited to, the expression on the right side of the equation (1).
  • the feedback module 33 is configured to feed back the first number, and the indication information of the time varying parameter of the first number of strong propagation paths.
  • the "first quantity" (the number of strong propagation paths) is expressed as K d , and all propagation paths are arranged in descending order of magnitude, ie IA
  • User equipment The indication information of the time-varying parameter of the K d strong propagation paths is fed back. Since the number of strong propagation paths K d is less than the total number of multipath channel propagation paths K, feedback overhead is reduced.
  • Such different periodic feedback modes are adapted to the time-varying characteristics of the channel parameters, further saving feedback overhead.
  • the receiving module 41 is configured to receive indication information of a first quantity and a time varying parameter of the first quantity of strong propagation paths fed back by the user equipment, where the time varying parameter comprises: an arrival direction, an arrival time, and a path amplitude.
  • the calculating module 42 is configured to determine a downlink channel response according to the received indication information of the time varying parameter of the first number of strong propagation paths.
  • the reconstruction of the downlink channel can be represented by, for example, but not limited to, the former equation (4).
  • the user equipment is only assigned a few or even one sub-band.
  • a channel on a sub-band The response can be considered flat, and only the feedback reports the channel coefficients assigned to the user equipment, and there is no need to report the channel coefficients over the entire bandwidth.
  • the former formula (1) can be rewritten as the former formula (5).
  • the channel vector of the j-th sub-carrier can be expressed as the above equation (6).
  • the complete bandwidth is divided into multiple sub-bands, and the channel response within each sub-band can be considered flat.
  • the average channel vector of the sth sub-band is expressed as fi s , and fi s can be calculated by the above equation (7), where J s represents the number of sub-carriers in one sub-band, and J(s) represents the s-th sub-band A set of subcarriers within, and 5 represents a joint mean of arrival time and path amplitude within the subband. If the user equipment is allocated only the s-th subbands, the user device is only 3 ⁇ 4 feedback report to the base station apparatus [5 can, instead of reporting the complete channel matrix H.
  • the first number of strong propagation paths are determined as the joint mean i k , the modulus of s or the K d propagation paths with the highest norm. Without loss of generality, all propagation paths are arranged in descending order of the combined mean of the arrival time and the path amplitude, ie I 1>1 b 2 s ⁇ ⁇ >lb K s I.
  • the user equipment may feed back the indication information of the time-varying parameter of the K d strong propagation paths. Since the number of strong propagation paths K d is less than the total number of multipath channel propagation paths K, feedback overhead is reduced.
  • Such different periodic feedback modes are adapted to the time-varying characteristics of the channel parameters, further saving feedback overhead.
  • the reconstruction of the downlink channel by the calculation module 42 can be represented by, for example, but not limited to, the former equation (8).

Abstract

本发明涉及大数量天线系统中的CSI反馈方法和装置。在一个实施例中，提供了一种用于大规模天线系统的用户设备中的方法，包括：检测下行信道；根据多径传播模型确定第一数量个强壮传播路径的信道响应，其中各传播路径的信道响应确定为与以下时变参数相关的矩阵形式：到达方向、到达时间、路径幅度；反馈所述第一数量、以及所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息。利用大数量天线系统的信道的稀疏性，降低了反馈开销，并能保持至少同等的系统性能。

Description

大规模天线系统中的 CSI反馈方法和装置
技术领域
本发明大体上涉及移动通信技术， 更具体地， 涉及多用户多输入多输出 （Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU MIMO ) 传输技术。 背景技术
在频分双工 （FDD ) 系统中， 下行闭环多输入多输出处理需要来自用户设备（UE ) 的信道状态信息 （CSI ) 反馈。 随着基站天线数量的增加， 反馈开销也随之增加， 使得 CSI反馈开销越来越难以满足实际应用的需要。 在大规模天线系统中， 基站设备可能配 备并使用 100甚至更多个天线。 在此情况下， 传统的短时 CSI反馈是实际应用所难以承 受的。 另一方面， 大规模天线系统在降低总发射功率上的效益非常依赖于精确的信道状 态信息， 这也使得 CSI反馈在大规模天线系统中非常重要。 发明内容
本发明的一个主要目的在于提供新的用于 MIMO 系统的 CSI反馈方案， 并能够克 服现有技术中的上述缺陷。 近来的多天线测量和调查显示， 大规模天线系统的无线信道 在很多情况下都具有稀疏性， 其信道容量只由一些自由度 （远少于天线数量） 来主导。
在一个实施例中， 提供了一种用于大规模天线系统的用户设备中的方法， 包括： 检 测下行信道； 根据多径传播模型确定第一数量个强壮传播路径的信道响应， 其中各传播 路径的信道响应确定为与以下时变参数相关的矩阵形式： 到达方向、 到达时间、 路径幅 度；反馈所述第一数量、以及所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息。
在上述方法的一个实施例中，所述到达方向与到达时间的指示信息的反馈以第一平 均周期执行， 所述路径幅度的指示信息的反馈以第二平均周期执行， 所述第一平均周期 长于所述第二平均周期。
在上述方法的一个实施例中， 所述下行信道包括一个子频带， 其中， 所述第一数 量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的指示信息、 所述子频带 内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。 在上述方法的一个实施例中， 所述到达方向的指示信息的反馈以第一平均周期执 行， 所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息的反馈以第二平均周期执 行， 所述第一平均周期长于所述第二平均周期。
在另一个实施例中， 提供了一种用于大规模天线系统的基站设备中的方法， 包括： 接收用户设备所反馈的第一数量、 以及第一数量个强壮传播路径的时变参数的指示信 息， 所述时变参数包括： 到达方向、 到达时间、 路径幅度； 根据接收到的所述第一数量 个强壮传播路径的时变参数的指示信息， 确定下行信道响应。
在上述方法的一个实施例中， 所述下行信道包括一个子频带， 其中， 所述第一数量 个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的指示信息、 所述子频带内 到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。
在又一个实施例中， 提供了一种用于大规模天线系统的用户设备中的装置， 包括： 检测模块， 配置为检测下行信道； 计算模块， 配置为根据多径传播模型确定第一数量个 强壮传播路径的信道响应， 其中各传播路径的信道响应确定为与以下时变参数相关的矩 阵形式： 到达方向、 到达时间、 路径幅度； 反馈模块， 配置为反馈所述第一数量、 以及 所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息。
在上述装置的一个实施例中，所述反馈模块配置为以第一平均周期反馈所述到达方 向与到达时间的指示信息、 以第二平均周期反馈所述路径幅度的指示信息， 所述第一平 均周期长于所述第二平均周期。
在上述装置的一个实施例中， 所述下行信道包括一个子频带， 其中， 所述第一数量 个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的指示信息、 所述子频带内 到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。
在上述装置的一个实施例中，所述反馈模块配置为以第一平均周期反馈所述到达方 向的指示信息、 以第二平均周期反馈所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指 示信息， 所述第一平均周期长于所述第二平均周期。
一种用户设备包括上述装置。
在另一个实施例中， 提供了一种用于大规模天线系统的基站设备中的装置， 包括： 接收模块， 配置为接收用户设备所反馈的第一数量、 以及第一数量个强壮传播路径的时 变参数的指示信息， 所述时变参数包括： 到达方向、 到达时间、 路径幅度； 计算模块， 配置为根据接收到的所述第一数量个强壮传播路径的时变参数的指示信息， 确定下行信 道响应。
在上述装置的一个实施例中， 所述下行信道包括一个子频带， 其中， 所述第一数量 个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的指示信息、 所述子频带内 到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。
一种基站设备包括上述装置。
以上概述了本发明的技术特征和优点以使得本发明以下的详细说明更易于理解。本 发明的其他特征和优点将在下文中描述， 其形成了本发明的权利要求的主题。 本领域技 术人员应能理解， 所揭示的概念和实施例可以容易地被用作修改或设计其他的用于实现 与本发明相同的目的的结构或流程的基础。 本领域技术人员还应理解， 这样的等同构造 并未背离所附权利要求书的精神和范围。 附图说明
结合附图， 以下关于本发明的优选实施例的详细说明将更易于理解。 本发明以举例 的方式予以说明， 并非受限于附图， 附图中类似的附图标记指示相似的元件。
图 1 示出了根据本发明的一个实施例的用于大规模天线系统的用户设备中的方法 的流程图；
图 2 示出了根据本发明的一个实施例的用于大规模天线系统的基站设备中的方法 的流程图；
图 3 示出了根据本发明的一个实施例的用于大规模天线系统的用户设备中的装置 的结构图；
图 4 示出了根据本发明的一个实施例的用于大规模天线系统的基站设备中的装置 的结构图。 具体实施方式
附图的详细说明意在作为本发明的当前优选实施例的说明，而非意在代表本发明能 够得以实现的仅有形式。 应理解的是， 相同或等同的功能可以由意在包含于本发明的精 神和范围之内的不同实施例完成。
本领域技术人员应能理解，此处描述的手段和功能可以使用结合程控^！处理器和通 用计算机的软件功能来实现， 和 /或使用特定应用集成电路 （ASIC ) 来实现。 还应理解 的是， 尽管本发明主要以方法和装置的形式进行说明， 本发明也可以具体化为计算机程 序产品以及包含计算机处理器和联接到处理器的存储器的系统， 其中存储器用可以完成 此处揭示的功能的一个或多个程序来编码。
本领域技术人员应能理解， 本文中所称的基站或基站设备例如但不限于 LTE 系统 或者 LTE-A系统中的节点 B ( Node B ) 或者进化节点 B ( evolved Node B, eNB ) , 本 发明的技术方案也不限于适用 LTE系统或者 LTE-A系统。
一个基站配置有 N发射天线的线性天线阵列， 釆用子载波数量为 NFFT的正交频分 复用 （OFDM) 系统。 无线多径信道由 K个传播路径组成， 每一个传播路径的到达时间
(τοΑ) 为 、 到达方向为 ek、 复数幅度为 pk (k = ι~κ)。 信道响应的频域表示于是可以 表示为
Η = [h, ,Λ ,hN ] =∑a(^ )Af H(Tk) ( 1 ) ,
& =1
其中， H是一个 NxNFFT维矩阵， 其中的第（n,j)个元素表示第 n个发射天线在第 j个子载 波 （ subcarrier ) 上的衰落系数， 而 h· = [h(l, j)A h(N, j)]T是 H的第 j列。 式 （ 1 ) 中， a(0k ) = [1, &χρ(ΐ2πθ,), Λ , exp(i(N -ϊ)2πθ,)]τ (2), 且
i(Tk) =[l,
Figure imgf000006_0001
A , &χρ(ι2π(ΝΡΡΤ -l)Wrk I NFFT ) (3), 其中， i = ^ [ , W表示系统带宽， 其中 =dsin(¾¾)/ i = sin(i¾) , 其中 ζ¾表示第 k个 路径的物理到达角度， d表示天线之间的距离， 表示传输的载波波长， (Χ = άΙλ 由于 大规模天线系统的无线信道的稀疏性， 仅有有限数量的主要传播路径 （ domain propagation path ) 或称强 4士传播路径 ( strong propagation path ) 对通信容量故出贡献。
图 1 示出了根据本发明的一个实施例的用于大规模天线系统的用户设备中的方法 10的流程图； 图 2示出了根据本发明的一个实施例的用于大规模天线系统的基站设备中 的方法 20的流程图。 如图所示， 方法 10包括步驟 11、 12和 13 , 方法 20包括步驟 21、 和 22。
在步驟 11中， 用户设备检测下行信道。
在步驟 12中， 用户设备根据多径传播模型由检测到的下行信道 （矩阵） 来确定第 一数量个强壮传播路径的信道响应， 其中各传播路径的信道响应确定为与以下时变参数 相关的矩阵形式： 到达方向、 到达时间、 路径幅度。 各传播路径的信道响应例如但不限 于式 （ 1 ) 中等式右边的表达形式。
第一数量个强壮传播路径通常釆用以下几种方式来选取。
第一种方式， "第一数量" 预先不确定。 首先确定幅度最高的传播路径， 即相应 pk 的模值最大的传播路径。 再确定幅度与最高传播路径幅度的比值不低于 （或高于） 一预 定值， 例如但不限于 0.1至 0.2之间的任何值， 的所有传播路径。 这些幅度与最高传播 路径幅度的比值不低于该预定值的传播路径（包括最高幅值传播路径） 即为第一数量个 强壮传播路径。 极端情况下， "第一数量" 可能为 1, 即只有最高幅值传播路径这一个 强壮传播路径。
第二种方式， 预先确定 "第一数量" 。 幅度最大的 "第一数量" 个传播路径即为强 壮传播路径。 该方式能够预先控制运算量和反馈信息量。
在步驟 13中， 用户设备反馈所述第一数量、 以及所述第一数量个强壮传播路径的 所述时变参数的指示信息。
不失一般性地， 将 "第一数量" （强壮传播路径的数量）表示为 Kd, 所有传播路 径按照幅度降序排列， 即 I A |>| β2\≥Α >\βκ\. 用户设备反馈 Kd个强壮传播路径的时变 参数的指示信息。 由于强壮传播路径的数量 Kd小于多径信道的传播路径总数 K, 反馈 开销得以降低。
在一个实施例中， 用户设备反馈 λ, ，Α 1 = 1~ }。 由于路径幅度随时间的变化 相较于到达方向与到达时间随时间的变化更快， 用户设备以较长的第一平均周期来反馈
{Tk,0k\k=l~ K , 并以较短的第二平均周期来反馈 {A 1 =1~ }。 这样不同周期的反 馈模式适应于信道参数的时变特性， 进一步节约了反馈开销。
在另一个实施例中， 用户设备以较长的第一平均周期来反馈 { lfc=l~ ^}, 并以 较短的第二平均周期来反馈 1 =1~ }。 在又一个实施例中， 用户设备以三个不 同的平均周期来分别反馈 { = ι~ }、 λ = ι~ }以及 = ι~ }。
在步驟 21中， 基站设备接收用户设备所反馈的第一数量、 以及第一数量个强壮传 播路径的时变参数的指示信息， 所述时变参数包括： 到达方向、 到达时间、 路径幅度。 例如但不限于， 基站设备接收用户设备所反馈的 { ifc = i~^}、 λ ifc=i~^}以及
{fik\k=l~Kd}.
在步驟 22中， 基站设备根据接收到的所述第一数量个强壮传播路径的时变参数的 指示信息， 确定下行信道响应。 下行信道的重构可以釆用例如但不限于下式 (4)来表示
H =∑a(^)AfH(^) (4)。 在某些情况下， 用户设备仅被分配几个甚或一个子频带。 而在一个子频带上的信道 响应可以视为平坦， 仅需要反馈报告分配给该用户设备的信道系数即可， 无需报告整个 带宽上的信道系数。 前面的式子 （1)可以重写为 H =∑a(^ )β,ΐΗ (rk ) =∑a½ ) (5), 其中 ={ }≡ AfH( 是一个 lxNFFT维向量。 第 j个子载波 （sub-carrier) 的信道向 量可以表示为
Figure imgf000008_0001
(6)。 完整的带宽被划分为多个子频带， 每一个子频带内的信道响应可以被视为平坦。 将第 S 个子频带的平均信道向量表示为 fis, fis可以釆用下式计算
K =^∑a(0k) ∑bk =∑a(0k)bk^ (7),
J
其中， JS表示一个子频带内的子载波数量， J(S)表示第 S个子频带内的子载波的集合， 且 b S =— 表示该子频带内到达时间与路径幅度的联合均值。 如果用户设备仅被分 配了第 S个子频带， 则该用户设备仅向基站设备反馈报告 fis即可， 而无需报告完整的信 道矩阵 H。
与前面类似地， 第一数量个强壮传播路径被确定为联合均值 ks的模值或范数最高 的 Kd个传播路径。 不失一般性地， 所有传播路径按照到达时间与路径幅度的联合均值 的模值降序排列， 即 I ¾,s 1>1 b s Ι> Λ >l bK-s I。 用户设备反馈 Kd个强壮传播路径的时变参 数的指示信息即可。 由于强壮传播路径的数量 Kd小于多径信道的传播路径总数 K, 反 馈开销得以降低。
在一个实施例中， 用户设备反馈 { , ,s lfc=l~ ^}。 由于涉及路径幅度的联合均值 随时间的变化相较于到达方向随时间的变化更快， 用户设备以较长的第一平均周期来反 馈 { lfc=l~ ^}, 并以较短的第二平均周期来反馈 { ,s lfc=l~ ^}。 这样不同周期的反 馈模式适应于信道参数的时变特性， 进一步节约了反馈开销。
相应地， 基站设备接收用户设备所反馈的 { lfc=l~ ^}、 以及 { ,s lfc=l~ ^}。 在步驟 22中， 基站设备对下行信道的重构可以釆用例如但不限于下式 (8)来表示 hs =∑a(^)¾,s (8)。 图 3示出了一个实施例的用于大规模天线系统的用户设备中的装置 30的结构图。 图 4示出了一个实施例的用于大规模天线系统的基站设备中的装置 40的结构图。 装置 30通常配置于用户设备中， 如图 3所示， 装置 30包括检测模块 31、 计算模块 32和反 馈模块 33。 装置 40通常配置于基站设备中， 如图 4所示， 装置 40包括接收模块 41和 计算模块 42。
检测模块 31配置为检测下行信道。
计算模块 32配置为根据多径传播模型由检测到的下行信道 （矩阵） 确定第一数量 个强壮传播路径的信道响应， 其中各传播路径的信道响应确定为与以下时变参数相关的 矩阵形式： 到达方向、到达时间、路径幅度。各传播路径的信道响应例如但不限于式（ 1 ) 中等式右边的表达形式。
前文已经描述了第一数量个强壮传播路径的两种确定方式， 在此不再赘述。
反馈模块 33配置为反馈所述第一数量、 以及所述第一数量个强壮传播路径的所述 时变参数的指示信息。
不失一般性地， 将 "第一数量" （强壮传播路径的数量）表示为 Kd, 所有传播路 径按照幅度降序排列， 即 I A |>| β2\≥Α >\βκ \. 用户设备反馈 Kd个强壮传播路径的时变 参数的指示信息。 由于强壮传播路径的数量 Kd小于多径信道的传播路径总数 K, 反馈 开销得以降低。
在一个实施例中， 反馈模块 33反馈、Tk,ek,fik \k=l~ K 。 由于路径幅度随时间的 变化相较于到达方向与到达时间随时间的变化更快， 反馈模块 33 以较长的第一平均周 期来反馈{^, lfc=l~ }, 并以较短的第二平均周期来反馈 1 =1~ }。 这样不同 周期的反馈模式适应于信道参数的时变特性， 进一步节约了反馈开销。
在另一个实施例中， 反馈模块 33以较长的第一平均周期来反馈 { lfc=l~ }, 并 以较短的第二平均周期来反馈{^, l =l~ d}。 在又一个实施例中， 反馈模块 33以三 个不同的平均周期来分别反馈 { lfc=l~ }、 λ lfc=l~ }以及 1 =1~ }。
接收模块 41配置为接收用户设备所反馈的第一数量、 以及第一数量个强壮传播路 径的时变参数的指示信息， 所述时变参数包括： 到达方向、 到达时间、 路径幅度。 例如 但不限于， 接收模块 41 接收用户设备所反馈的 { lfc=l~ ^}、 λ lfc=l~ ^}以及 {fik \k=l~Kd}.
计算模块 42配置为根据接收到的所述第一数量个强壮传播路径的时变参数的指示 信息， 确定下行信道响应。 下行信道的重构可以釆用例如但不限于前式 (4)来表示。
在某些情况下， 用户设备仅被分配几个甚或一个子频带。 而在一个子频带上的信道 响应可以视为平坦， 仅需要反馈报告分配给该用户设备的信道系数即可， 无需报告整个 带宽上的信道系数。 前式（ 1 )可以重写为前式 （5) 。 第 j个子载波（sub-carrier) 的信 道向量可以表示为前式 （6) 。 完整的带宽被划分为多个子频带， 每一个子频带内的信 道响应可以被视为平坦。将第 s个子频带的平均信道向量表示为 fis, fis可以釆用前式（7) 来计算， 其中， Js表示一个子频带内的子载波数量， J(s)表示第 s个子频带内的子载波的 集合， 且 , 5表示该子频带内到达时间与路径幅度的联合均值。 如果用户设备仅被分配 了第 s个子频带， 则该用户设备仅向基站设备反馈报告¾[5即可， 而无需报告完整的信道 矩阵 H。
与前面类似地， 第一数量个强壮传播路径被确定为联合均值 ik,s的模值或范数最高 的 Kd个传播路径。 不失一般性地， 所有传播路径按照到达时间与路径幅度的联合均值 的模值降序排列， 即 I 1>1 b2 s \≥ Λ >l bK s I。 用户设备反馈 Kd个强壮传播路径的时变参 数的指示信息即可。 由于强壮传播路径的数量 Kd小于多径信道的传播路径总数 K, 反 馈开销得以降低。
在一个实施例中， 反馈模块 33反馈{ , ,5 ^=1~^^}。 由于涉及路径幅度的联合 均值随时间的变化相较于到达方向随时间的变化更快， 反馈模块 33 以较长的第一平均 周期来反馈 { lfc=l~ ^}, 并以较短的第二平均周期来反馈 { ,s lfc=l~ ^}。 这样不同 周期的反馈模式适应于信道参数的时变特性， 进一步节约了反馈开销。
相应地，接收模块 41接收用户设备所反馈的 {0k \k=\~Kd}, 以及 { ,s lk=l~Kd}。 计算模块 42对下行信道的重构可以釆用例如但不限于前式 (8)来表示。
本领域技术人员应能理解，上述任一模块的功能可以分由多个实体模块或功能模块 来执行， 上述多个模块的功能也可以集成于一个实体模块或者功能模块来执行。 尽管已经阐明和描述了本发明的不同实施例， 本发明并不限于这些实施例。 权利要 求中出现的 "第一" 、 "第二" 等序数词仅仅起到区别的作用， 而并不意味着相应部件 之间存在任何特定的顺序或连接关系。 仅在某些权利要求或实施例中出现的技术特征也 并不意味着不能与其他权利要求或实施例中的其他特征相结合以实现有益的新的技术 方案。 在不背离如权利要求书所描述的本发明的精神和范围的情况下， 许多修改、 改变、 变形、 替代以及等同对于本领域技术人员而言是明显的。

Claims

1. 一种用于大规模天线系统的用户设备中的方法， 包括：
检测下行信道；
根据多径传播模型确定第一数量个强壮传播路径的信道响应， 其中各传播路径的信 道响应确定为与以下时变参数相关的矩阵形式： 到达方向、 到达时间、 路径幅度；
反馈所述第一数量、 以及所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息。
2. 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述到达方向与到达时间的指示信息的反 馈以第一平均周期执行， 所述路径幅度的指示信息的反馈以第二平均周期执行， 所述第 一平均周期长于所述第二平均周期。
3. 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述下行信道包括一个子频带，
其中， 所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的 指示信息、 所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。
4. 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述到达方向的指示信息的反馈以第一平 均周期执行， 所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息的反馈以第二平 均周期执行， 所述第一平均周期长于所述第二平均周期。
5. 一种用于大规模天线系统的基站设备中的方法， 包括：
接收用户设备所反馈的第一数量、 以及第一数量个强壮传播路径的时变参数的指示 信息， 所述时变参数包括： 到达方向、 到达时间、 路径幅度；
根据接收到的所述第一数量个强壮传播路径的时变参数的指示信息， 确定下行信道 响应。
6. 如权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述下行信道包括一个子频带，
其中， 所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的 指示信息、 所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。
7. 一种用于大规模天线系统的用户设备中的装置， 包括： 检测模块， 配置为检测下行信道；
计算模块， 配置为根据多径传播模型确定第一数量个强壮传播路径的信道响应， 其 中各传播路径的信道响应确定为与以下时变参数相关的矩阵形式：到达方向、到达时间、 路径幅度；
反馈模块， 配置为反馈所述第一数量、 以及所述第一数量个强壮传播路径的所述时 变参数的指示信息。
8. 如权利要求 7所述的装置， 其特征在于， 所述反馈模块配置为以第一平均周期反馈 所述到达方向与到达时间的指示信息、 以第二平均周期反馈所述路径幅度的指示信息， 所述第一平均周期长于所述第二平均周期。
9. 如权利要求 7所述的装置， 其特征在于， 所述下行信道包括一个子频带，
其中， 所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的 指示信息、 所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。
10. 如权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述反馈模块配置为以第一平均周期反馈 所述到达方向的指示信息、 以第二平均周期反馈所述子频带内到达时间与路径幅度的联 合均值的指示信息， 所述第一平均周期长于所述第二平均周期。
11. 一种用于大规模天线系统的基站设备中的装置， 包括：
接收模块， 配置为接收用户设备所反馈的第一数量、 以及第一数量个强壮传播路径 的时变参数的指示信息， 所述时变参数包括： 到达方向、 到达时间、 路径幅度；
计算模块， 配置为根据接收到的所述第一数量个强壮传播路径的时变参数的指示信 息， 确定下行信道响应。
12. 如权利要求 11所述的装置， 其特征在于， 所述下行信道包括一个子频带，
其中， 所述第一数量个强壮传播路径的所述时变参数的指示信息包括： 到达方向的 指示信息、 所述子频带内到达时间与路径幅度的联合均值的指示信息。 一种用户设备， 包括权利要求 7-10中任一项所述的装置。 一种基站设备， 包括权利要求 11-12中任一项所述的装置。
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