大规模天线系统中的多输入和多输出通信方法
【专利摘要】本发明涉及大规模天线系统中的多输入和多输出通信方法。根据本发明的MIMO传送方法包括：获得关于至少一个终端的统计信道信息；基于该统计信道信息将终端划分为多个类别和多个组，其中所述组从属于所述类别；确定用于每一划分的组的组波束形成矩阵；基于所述组波束形成矩阵通过组执行组波束形成传送，以获得瞬时信道信息；和基于该瞬时信道信息调度终端。由此，可能降低调度和预编码计算的复杂性，而不增加用于提供参考信号和信道状态信息的反馈所需的无线资源的数量。
【专利说明】大规模天线系统中的多输入和多输出通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及大规模天线系统中的多输入多输出（ΜΙΜΟ)通信方法，并更具体地，涉 及这样的ΜΜ0通信方法，其使得相关大规模ΜΜ0信道环境中的上下行链路频率效率最大 化，同时需要少量信道状态信息（CSI)的反馈。
【背景技术】
[0002] 由于数据业务量的剧烈增加，超四代（B4G)移动通信系统与诸如第三代伙伴项目 (3GPP)长期演进（LTE)的4G系统相比需要将频率效率增加10倍或更多。作为如上所述将 频率效率增加10倍或更多所必需的物理层技术，当前正提及网络ΜΜ0、干扰对齐、中继网 络、异构网络、大规模Μ頂0技术等。
[0003] 本发明涉及作为改进频率效率的技术的能够获得非常强的效果的大ΜΙΜΟ(或大 规模天线）系统。现有大规模天线系统已被限于时分双工（TDD)方案。这是因为频分双工 (FDD)方案具有的问题在于，大规模天线发射机需要基本不可能那么多的用于CSI反馈的 参考信号（RS)和无线电资源，以获得CSI。
[0004] 另外，由于大规模传送天线能同时容纳的用户的数目显著增加，因此存在的实际 问题在于，调度和预编码计算的复杂性变得比现有系统高很多。
【发明内容】
[0005] 【技术问题】
[0006] 本发明针对提供多输入多输出（ΜΙΜΟ)传送方法，其能够降低调度和预编码计算 的复杂性，甚至不增加参考信号（RS)和信道状态信息（CSI)的反馈所必需的、并且适用于 大规模天线系统的无线电资源的数量，。
[0007] 本发明还针对提供ΜΜ0接收方法，其能够降低调度和预编码计算的复杂性，甚至 不增加 RS和CSI的反馈所必需的、并且适用于大规模天线系统的无线电资源的数量。
[0008] 【技术方案】
[0009] 本发明的一个方面提供了一种无线通信系统中的基站的多输入多输出（ΜΙΜΟ)传 送方法，该方法包括：获得关于一台或多台用户设备（UE)的统计信道信息；基于该统计信 道信息将所述一台或多台UE分类为一个或多个类别以及从属于所述类别的一个或多个 组；确定用于各个划分的组的组波束形成矩阵；根据这些组执行向属于这些组的多台UE的 基于所述组波束形成矩阵的组波束形成传送，并获得瞬时信道信息；和基于该瞬时信道信 息调度所述多台UE，并基于该调度向所述多台UE传送数据。
[0010] 这里，所述获得统计信道信息的步骤可包括：向所述一台或多台UE传送信道状态 信息（CSI)-参考信号（RS);和从所述一台或多台UE接收基于该CSI-RS测量的统计信道 信息的反馈。
[0011] 这里，所述获得统计信道信息的步骤可包括基于从所述一台或多台UE接收的探 测参考信号（SRS)来测量该统计信道信息。
[0012] 这里，该统计信道特性可包括传送相关矩阵、传送相关矩阵的特征值、传送相关矩 阵的特征向量、扩展角（AS)、离开角（AoD)、以及意味着统计信道信息并从固定码本中选择 的一个或多个长期预编码矩阵指示符（PMI)中的至少一个。
[0013] 这里，所述分类一台或多台UE的步骤可包括将具有彼此类似的传送相关矩阵的 UE分类为一组。这里，所述分类一台或多台UE的步骤包括将具有彼此类似的传送相关矩阵 的有效特征向量的UE分类为一组，并将具有传送相关矩阵的有效特征向量之间的高正交 性的组分类为一个类别。
[0014] 这里，所述确定组波束形成矩阵的步骤可包括基于统计信道信息和单环信道模型 而确定所述组特定组波束形成矩阵彼此准正交。这时，可通过块对角化（BD)确定所述组波 束形成矩阵彼此准正交。
[0015] 这里，所述获得瞬时信道信息的步骤可包括：向所述多台UE传送已向其施加组特 定波束形成矩阵的信道状态信息（CSI)-参考信号（RS)或还没有向其施加组特定波束形成 矩阵的CSI-RS ;和从所述多台UE接收基于已向其施加组特定波束形成矩阵的CSI-RS或还 没有向其施加组特定波束形成矩阵的CSI-RS而测量的瞬时信道信息的反馈。
[0016] 这里，所述获得瞬时信道信息的步骤可包括基于从所述多台UE接收的SRS来测量 该瞬时信道信息。
[0017] 这里，该瞬时信道信息可包括关于传送相关矩阵的占优特征向量矩阵的信息、自 适应码本索引、固定码本索引、单用户信道质量指示符（SU-CQI)、和多用户CQI(MU-CQI)中 的至少一个、以及组干扰测量信息和秩信息（RI)中的至少一个。这里，该ΜΙΜΟ传送方法可 进一步包括在基站处向所述多台UE通知按照SU-MM0模式还是按照MU-MM0模式操作，其 中，当基站和多台UE按照SU-MM0模式操作时，该信道信息包括SU-CQI，并且当基站和多台 UE按照MU-MM0模式操作时，该信道信息包括根据多台UE的MU-CQI中的至少一个。
[0018] 这里，所述基于瞬时信道信息调度多台UE的步骤可包括在基站处根据组和类别 来独立调度属于相应组和相应类别的UE。
[0019] 本发明的另一方面提供了一种无线通信系统中的用户设备（UE)的多输入多输出 (ΜΜ0)接收方法，该方法包括：接收已向其施加用于包括该UE的组的组波束形成矩阵的信 号；使用已向其施加组波束形成矩阵的参考信号（RS)或还没有向其施加组波束形成矩阵 的RS,来生成瞬时信道信息；和向基站反馈该瞬时信道信息。
[0020] 这里，该ΜΙΜΟ接收方法可进一步包括在UE处向基站反馈基于从基站接收的 CSI-RS而测量的统计信道信息，其中可通过使用该统计信道信息来确定该组波束形成矩 阵。
[0021] 这里，可基于该UE传送的SRS来确定该组波束形成矩阵。
[0022] 这里，该瞬时信道特性可包括关于传送相关矩阵的占优特征向量矩阵的信息、自 适应码本索引、固定码本索引、SU-CQI和MU-CQI中的至少一个、以及组干扰测量信息和RI 中的至少一个。
[0023] 这里，该ΜΜ0接收方法可进一步包括在基站处向所述多台UE通知按照SU-MM0 模式还是按照MU-MM0模式操作，其中，当基站和多台UE按照SU-MM0模式操作时，该瞬时 信道信息包括SU-CQI，并且当基站和多台UE按照MU-MM0模式操作时，该瞬时信道信息包 括根据UE的至少一个MU-CQI。
[0024] 这里，可以将具有彼此类似的基于统计信道信息的传送相关矩阵的UE分类到一 组。这里，可以将具有彼此类似的传送相关矩阵的有效特征向量的UE分类到一组，并且可 以将具有传送相关矩阵的有效特征向量之间的高正交性的组分类为一个类别。
[0025] 【有利效果】
[0026] 在根据本发明的多输入多输出（ΜΙΜΟ)传送和接收方法中，使用多台用户设备 (UE)的传送相关矩阵（或信道协方差矩阵）之间的相似度，而将多台UE分类为它们自己之 间具有准正交性的组，并且促使这些组操作为虚拟扇区，使得能根据这些组独立执行调度。
[0027] 在本发明中，由于能根据虚拟扇区的前述概念来独立调度并非所有UE而是一些 UE (即，组特定独立调度），所以可能显著降低用于执行多用户（MU)-ΜΜ0的系统复杂性。
[0028] 而且，在本发明中，引入组特定参考信号（GRS)，并且实际上，可能通过GRS引入 MU-信道质量指示符（CQI)，使得能有效执行MU-MM0。
[0029] 另外，当使用本发明的ΜΙΜΟ传送和接收方法时，可使用特定自适应码本而不是固 定码本用于UE (或UE组），并由此可能确保比固定码本更好的性能，诸如长期演进（LTE)。
[0030] 此外，在本发明中，由于GRS和自适应码本，所以可能将基于频分双工（FDD)的大 规模天线系统的RS和UE反馈资源的负荷降低到行得通的水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是根据本发明的多输入多输出（ΜΙΜΟ)传送和接收方法中的用户组之间的空 间划分的概念图。
[0032] 图2是示出了 3扇区基站的一个扇区中的多台用户设备（UE)的地点的分布和散 射体的半径的分布的示例的概念图。
[0033] 图3是图示了根据本发明的基于频分双工（FDD)的下行链路ΜΜ0传送和接收方 法的流程图。
[0034] 图4是示出了根据本发明的ΜΜ0传送和接收方法中的UE分组的示例的概念图。
[0035] 图5是根据本发明的ΜΜ0传送和接收方法中的块对角化（BD)的概念图。
[0036] 图6是根据本发明的信道状态信息（CSI)测量资源或调度资源候选的分配的示例 的概念图。
[0037] 图7是三维（3D)波束形成技术的概念图。
[0038] *上图中主要附图标记的描述
[0039] 10 :大规模天线阵列
[0040] 10 - 1到10 - Μ :天线元件
[0041] 20 - 1 到 20 - Κ :多台 UE
[0042] 30 - 1 到 30 - G :组
【具体实施方式】
[0043] 尽管本发明能按照各种方式修改并呈现各种替换形式，但是其特定实施例在图中 示出并在下面作为示例详细描述。
[0044] 然而，不存在将本发明限于公开的特定形式的意图。相反，本发明要覆盖落入所附 权利要求的精神和范围内的所有修改、等效和替换。
[0045] 这里用来描述本发明实施例的术语不意欲限制本发明的范围。单数形式包括复数 形式，除非上下文按照别的方式进行了清楚指示。将进一步理解的是，术语"包括"、"包括"、 "包含"或"包含"当在这里使用时，指定所阐明的特征、整数、步骤、操作、元件、组件、或其组 的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、或其组的存在或添 加。
[0046] 除非按照别的方式定义，否则这里使用的包括技术和科学术语的所有术语应被解 释为本发明所属领域中的惯用含义。将进一步理解的是，一般使用的字典中定义的术语应 被解释为具有根据相关领域的上下文中的含义的含义，并不被按照理想化或过分正式的意 义来解释，除非这里进行了清楚定义。
[0047] 这里使用的术语"用户设备（UE) "可被称为移动站（MS)、用户终端（UT)、无线终 端、接入终端（AT)、终端、订户单元、订户站（SS)、无线装置、无线通信装置、无线传送/接收 单元（WTRU)、移动节点、移动台、或其他术语。UE的各个实施例可包括蜂窝电话、具有无线 通信功能的智能电话、具有无线通信功能的个人数字助理（PDA)、无线调制解调器、具有无 线通信功能的便携式计算机、诸如具有无线通信功能的数字相机的拍摄设备、具有无线通 信功能的游戏设备、具有无线通信功能的音乐存储和播放器具、能够进行无线因特网接入 和浏览的因特网家用器具、以及具有这样的功能的组合的便携式单元或UE，但是不限于这 些。
[0048] 这里使用的术语"基站"一般表示与UE通信的固定或移动点，并可以是用于节点 B、演进节点B (e节点B)、基本收发信机系统（BTS)、接入点、中继站、毫微微小区等的普通名 称。
[0049] 其后，将参考附图来详细描述本发明的示范实施例。为了帮助理解本发明，相同的 附图标记在图的描述中始终表示相同元件，并且将不重复相同元件的描述。
[0050] 根据本发明的1\ΠΜ0传送和接收方法的概沭
[0051] 根据本发明的多输入多输出（ΜΜ0)传送和接收方法被应用到蜂窝通信的上行链 路和下行链路。
[0052] 在以下描述中，假设一个小区包括具有Μ个天线的基站和其每一个具有Ν个天线 的Κ个用户（多台UE)，并且每一台UE的传送天线相关性高（即，扩展角（AS)小）。例如， 在其中下行链路城市宏小区和视线（L0S)分量强的信道环境中，传送天线相关性高。
[0053] 为了方便，假设可根据传送天线相关性的相似度，来将K个用户分类为能在空间 上分离的G个组，并且每一组包括Γ个用户。为了方便，假设所有组包括相同数目用户。
[0054] 本发明中考虑的信道模型是下面等式1。
[0055]【等式1】
[0056]
【权利要求】
1. 一种无线通信系统中的基站的多输入多输出（ΜΙΜΟ)传送方法，该方法包括： 获得关于一台或多台用户设备（UE)的统计信道信息； 基于该统计信道信息将所述一台或多台UE分类为一个或多个类别以及从属于所述类 别的一个或多个组； 确定用于各个划分的组的组波束形成矩阵； 根据这些组执行向属于这些组的多台UE的基于所述组波束形成矩阵的组波束形成传 送，并获得瞬时信道信息；和 基于该瞬时信道信息调度所述多台UE，并基于该调度向所述多台UE传送数据。
2. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，其中所述获得统计信道信息的步骤包括： 向所述一台或多台UE传送信道状态信息（CSI)-参考信号（RS);和 从所述一台或多台UE接收基于该CSI-RS测量的统计信道信息的反馈。
3. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，其中所述获得统计信道信息的步骤包括基于从所 述一台或多台UE接收的探测参考信号（SRS)来测量该统计信道信息。
4. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，其中该统计信道信息包括传送相关矩阵、传送相 关矩阵的特征值、传送相关矩阵的特征向量、扩展角（AS)、离开角（AoD)、以及意味着统计 信道信息并从固定码本中选择的一个或多个长期预编码矩阵指示符（PMI)中的至少一个。
5. 根据权利要求4的MM0传送方法，其中所述分类一台或多台UE的步骤包括将具有 彼此类似的传送相关矩阵的多台UE分类为一组。
6. 根据权利要求5的MM0传送方法，其中所述分类一台或多台UE的步骤包括将具有 彼此类似的传送相关矩阵的有效特征向量的多台UE分类为一组，并将具有传送相关矩阵 的有效特征向量之间的高正交性的组分类为一个类别。
7. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，其中所述确定组波束形成矩阵的步骤包括基于统 计信道信息和单环信道模型而确定所述组特定组波束形成矩阵彼此准正交。
8. 根据权利要求7的ΜΙΜΟ传送方法，其中通过块对角化（BD)确定所述组波束形成矩 阵彼此准正交。
9. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，所述获得瞬时信道信息的步骤包括： 向所述多台UE传送已向其施加组特定波束形成矩阵的信道状态信息（CSI)-参考信号 (RS)或还没有向其施加组特定波束形成矩阵的CSI-RS ;和 从所述多台UE接收基于已向其施加组特定波束形成矩阵的CSI-RS或还没有向其施加 组特定波束形成矩阵的CSI-RS而测量的瞬时信道信息的反馈。
10. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，所述获得瞬时信道信息的步骤包括基于从所述 多台UE接收的探测参考信号（SRS)来测量该瞬时信道信息。
11. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，该瞬时信道信息包括关于传送相关矩阵的占优 特征向量矩阵的信息、自适应码本索引、固定码本索引、单用户信道质量指示符（SU-CQI)、 和多用户CQI(MU-CQI)中的至少一个、以及组干扰测量信息和秩信息（RI)中的至少一个。
12. 根据权利要求11的MM0传送方法，进一步包括在基站处向所述多台UE通知按照 SU-MM0模式还是按照MU-MM0模式操作， 其中，当基站和多台UE按照SU-MM0模式操作时，该信道信息包括SU-CQI，并且 当基站和多台UE按照MU-MM0模式操作时，该信道信息包括根据多台UE的MU-CQI中 的至少一个。
13. 根据权利要求1的ΜΙΜΟ传送方法，其中所述基于瞬时信道信息调度多台UE的步骤 包括：在基站处根据组和类别来独立调度属于相应组和相应类别的UE。
14. 一种无线通信系统中的用户设备（UE)的多输入多输出（ΜΜ0)接收方法，该方法包 括： 接收已向其施加用于包括该UE的组的组波束形成矩阵的信号； 使用已向其施加组波束形成矩阵的参考信号（RS)或还没有向其施加组波束形成矩阵 的RS，来生成瞬时信道信息；和 向基站反馈该瞬时信道信息。
15. 根据权利要求14的ΜΙΜΟ接收方法，进一步包括在UE处向基站反馈基于从基站接 收的信道状态信息（CSI)-RS而测量的统计信道信息， 其中使用该统计信道信息来确定该组波束形成矩阵。
16. 根据权利要求14的MM0接收方法，其中基于该UE传送的探测RS (SRS)来确定该 组波束形成矩阵。
17. 根据权利要求14的ΜΙΜΟ接收方法，其中该瞬时信道信息包括关于传送相关矩 阵的占优特征向量矩阵的信息、自适应码本索引、固定码本索引、单用户信道质量指示符 (SU-CQI)和多用户（MU)-CQI中的至少一个、以及组干扰测量信息和秩信息（RI)中的至少 一个。
18. 根据权利要求17的MM0接收方法，进一步包括在基站处向所述UE通知按照 SU-MM0模式还是按照MU-MM0模式操作， 其中，当基站和UE按照SU-MM0模式操作时，该瞬时信道信息包括SU-CQI，并且当基站 和UE按照MU-MM0模式操作时，该瞬时信道信息包括根据UE的至少一个MU-CQI。
19. 根据权利要求15的MM0接收方法，其中将具有彼此类似的基于统计信道信息的传 送相关矩阵的多台UE分类到一组。
20. 根据权利要求19的MM0接收方法，其中将具有彼此类似的传送相关矩阵的有效特 征向量的多台UE分类到一组，以及 将具有传送相关矩阵的有效特征向量之间的高正交性的组分类为一个类别。
【文档编号】H04B7/04GK104247289SQ201380019355
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年2月23日
【发明者】南俊永, 安载泳 申请人:韩国电子通信研究院