预编码矩阵指示的发送、接收方法及设备与流程

本申请涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种预编码矩阵指示的发送和接收方法及设备。

背景技术：

在移动通信多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统中，无线衰落信道具有时变性的特征，为了有效发送信号，需要获取信道信息，以实现用户调度、空间预编码以及调制编码方案(Modulation and Coding Scheme,MCS)选择等。为了获取信道信息，基站端(eNB)发送控制信令，指示终端(用户设备，User Equipment,UE)反馈相应的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。

eNB控制UE用来上报(report)信道状态信息的时间和频率资源。其中，在长期演进系统(Long-Term Evolution,LTE)中，信道状态信息包括：

秩指示(RI,rank indication)，用来指示物理下行共享信道(PDSCH)的有效数据层数，信道质量越好，则能支持的有效数据层数越多；

信道质量指示(CQI,channel quality indicator)，代表当前信道质量的好坏，和信道信噪比大小相对应；

预编码矩阵指示(PMI,precoding matrix indicator)，用来指示预编码矩阵在码本中的索引；

预编码类型指示(PTI,precoding type indicator)，用来指示预编码反馈的类型。

其中，PMI用于向eNB推荐预编码矩阵，所推荐的预编码矩阵来自码本，码本由预先定义的一些预编码矩阵组成，并且每个预编码矩阵与一个或一组索引对应。通过PMI反馈，eNB可以从预先定义的码本中找到唯一的预编码矩阵。

尽管通过下行信道测量，UE可以估计eNB到UE的下行信道，通过下行信道确定匹配于下行信道的RI和PMI，但是UE无法估计eNB到其他UE的下行信道，所以UE所推荐的RI和PMI也许对于eNB到本UE的下行传输可以获得较高的接收信号强度，但与此同时，可能对同区或邻区的用户产生较大的干扰，因此从系统的角度来看，UE所推荐的RI和PMI可能并不合适。

为了解决这一问题，LTE系统中引入了码本子集约束(Codebook Subset Restriction,CSR)的机制。CSR中包含多个比特，每个比特与码本中的一个预编码矩阵或一组预编码矩阵相对应，通过对CSR中比特置0的方式可以禁用码本中的一个预编码矩阵或一组预编码矩阵，从而仅允许UE上报CSR允许的预编码矩阵所对应的PMI。表1列出了可用传输模式中码本子集约束所需比特数目与传输模式的对应关系。

表1：可用传输模式中码本子集约束所需比特数目

在LTE系统中，eNB通过无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)信令下发CSR。尽管CSR允许码本中预编码矩阵集合的一个子集可以在PMI反馈中被使用，但是在PMI反馈中，PMI仍然使用码本中预编码矩阵集合中预编码矩阵与预编码矩阵索引的对应关系，因此PMI反馈所需要的比特数不受CSR取值的影响。

随着天线技术尤其是有源天线阵列技术的发展，物理天线元不仅在水平方维度分布，而且在垂直和水平两个维度分布，形成2-D天线阵列，如图1和图2所示，其中N代表水平单极化方向的天线个数，M表示垂直维天线的个数。图1为交叉极化2-D天线阵列，图2为单极化2-D天线阵列。

一方面，2-D天线阵列的出现使得垂直维波束赋形、更高阶的多用户(Multi-user,MU)传输成为可能。所谓MU传输是指在相同时频资源上同时为多个UE发送信号。然而，垂直维波束赋形、更高阶的MU传输也使得系统内的干扰变化更频繁。

另一方面，2-D天线阵列使得eNB天线数大幅度增加，这将带来码本大小(所 包含预编码矩阵的个数)也随之大幅度增加，CSR中的开销也随之大幅度增加。

随着2-D天线阵列的使用，全维度MIMO(Full Dimension MIMO，FD-MIMO)成为可能。由于FD-MIMO系统相比MIMO系统的天线数大幅度增加，码本大小大幅度增加，MU传输的阶数增加，原有RRC信令下发CSR的机制可能会面临一些新问题：

1)现有半静态的RRC信令下发CSR的机制不适应FD-MIMO系统中干扰快变的干扰协调需求。

2)简单通过下行控制信息(Downlink Control Information,DCI)的方式改进CSR下发机制，由于CSR的开销随eNB天线数增大而大幅度增大后，变得不可行。

3)现有CSR机制对降低PMI反馈开销没有帮助，随着eNB天线数增大PMI反馈开销将大幅度增加，有必要采用有效的方式降低PMI反馈开销。

全向多天线的增益主要来自多用户多天线(MU-MIMO,multi-user MIMO)，而MU-MIMO相比单用户多天线系统，为了更好地消除用户间干扰，需要更高精度的PMI。现有LTE/LTE-A系统中，码本次级抽样(sub-sampling)可以减少PMI的开销，但是同时降低了PMI的准确性，这将极大地损失多用户多天线系统的性能，从而降低全向多天线的增益。因此，现有的码本次级抽样不适用于全向多天线系统。

技术实现要素：

本申请提供了预编码矩阵指示的发送和接收方法及设备，以解决多用户多天线系统中的PMI反馈问题。

本申请提供的一种预编码矩阵指示PMI接收方法，包括：

发送第一码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合；

发送第二码本子集约束信令；其中，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；

接收用户设备UE上报的信道状态信息CSI，其中包含：UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后得到的PMI。

较佳的，发送第二码本子集约束信令的频率大于或者等于发送第一码本子集约束信令的频率。

较佳的，发送第一码本子集约束信令后，还包括：

从UE接收第一码本子集约束信令的确认接收信号。

较佳的，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示可用的PMI集合包括：

第二码本子集约束信令直接指示第一码本子集约束信令中可用的PMI集合；

或者，第二码本子集约束信令指示第一码本子集约束信令中首个可用的PMI，所述首个可用的PMI及其之后的N-1个PMI为可用的PMI，其中，可用的PMI的总数N是预先定义的；

或者，第二码本子集约束信令指示第一码本子集约束信令允许的PMI集合的比特位偏移量。

较佳的，第二码本子集约束信令被用于接收第二码本子集约束信令的子帧之后的第N1个子帧，第一码本子集约束信令被用于从UE接收到第一码本子集约束信令的确认接收信号的子帧之后的第N2个子帧，其中，N1和N2是预先定义的。

较佳的，所述第一码本子集约束信令的确认接收信号为：一个约定比特位的约定取值或者第一次包含第一码本子集约束信令的资源的编号。

本申请还提供了一种PMI接收设备，包括：

发送模块，用于发送第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；

接收模块，用于接收UE上报的CSI，所述CSI中包含UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后得到的PMI。

本申请还提供了一种PMI发送方法，包括：

接收第一码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合；

接收第二码本子集约束信令；其中，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；

通过第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令获得完整的码本子集约束，参考所述完整的码本子集约束得到PMI，并将所述PMI包含在CSI中进行上报。

较佳的，第二码本子集约束信令的发送频率大于或者等于第一码本子集约束信令的发送频率。

较佳的，在接收第一码本子集约束信令，还包括：

上报第一码本子集约束信令的确认接收信号。

较佳的，通过第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令获得完整的码本子集约束包括：

根据第二码本子集约束信令:直接确定第一码本子集约束信令中可用的PMI集合；

或者，根据第二码本子集约束信令确定第一码本子集约束信令中首个可用的PMI，将所述首个可用的PMI及其之后的N-1个PMI确定为可用的PMI，其中，可用的PMI的总数N是预先定义的；

或者，根据第二码本子集约束信令确定第一码本子集约束信令允许的PMI集合的比特位偏移量，将第一码本子集约束信令允许的PMI集合按照所述比特位偏移量向右移位对应的比特得到可用的PMI集合。

较佳的，在接收第二码本子集约束信令的子帧之后的第N1个子帧使用所述第二码本子集约束信令，在发送第一码本子集约束信令的确认接收信号的子帧之后的第N2个子帧使用所述第一码本子集约束信令，其中，N1和N2是预先定义的。

较佳的，所述第一码本子集约束信令的确认接收信号为：一个约定比特位的约定取值或者第一次包含第一码本子集约束信令的资源的编号。

本申请还提供了一种PMI发送设备，包括：

接收模块，用于接收第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；

测量上报模块，用于将UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后得到的PMI包含在CSI中进行上报。

由上述技术方案可见，本申请提供的预编码矩阵指示的发送和接收方法及设备，eNB将CSR分成第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令下发，UE接收第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后，由第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令确定可用的PMI集合，并在可用PMI集合中确定PMI，并反馈给基站。通过本申请上述技术方案，能够获得以下有益效果：

1)通过将第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令分别采用不同的发送频率下发的方式(例如：分别通过半静态信令和动态信令下发的方式)，提高了CSR下发的动态性，从而使得CSR能满足未来多天线系统中干扰更高时变性的需求；

2)PMI反馈在UE可用的PMI集合内编码而不是在原有码本集合内编码，从而降低了PMI反馈开销，同时避免码了本次级抽样带来的PMI精度损失；

3)通过用户终端对第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令的合并操作，实现了动态的码本子集约束，从而减少了码本子集约束半静态特性导致的高重构延迟；

4)通过第一码本子集约束信令的确认接收信号，基站可以获知UE在进行PMI选择时是否获得了码本子集约束信令，从而解决了RRC信令的模糊问题。

附图说明

图1为交叉极化2-D天线阵列；

图2为单极化2-D天线阵列；

图3为本申请一较佳PMI接收方法的流程示意图；

图4为本申请一较佳PMI发送方法的流程示意图；

图5为本申请一较佳PMI接收设备的组成结构示意图；

图6为本申请一较佳PMI发送设备的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。

为解决现有技术所存在的问题，本申请提供了一种PMI接收方法，该方法应用于基站侧，首先分别发送第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；然后，接收UE上报的CSI，其中包含：UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后得到的PMI。较佳地，所述PMI是UE在第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示的UE可用的PMI集合中选择的PMI。

较佳地，发送第二码本子集约束信令的频率可以大于或者等于发送第一码本子集约束信令的频率。此外，发送第一码本子集约束信令后，还可以包括：从UE接收第一码本子集约束信令的确认接收信号。

在收到CSI后，可以按照现有技术调度用户，并基于上报的CSI计算预编码向量，然后在PDCCH/E-PDCCH发送下行授权(DL grant,Downlink assignment)，并在PDSCH发送预编码后的数据。

相应的，本申请还提供了一种PMI发送方法，该方法应用于UE侧，首先，接收第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；然后，通过第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令获得完整的码本子集约束，参考所述完整的码本子集约束 得到PMI，最后将所述PMI包含在CSI中进行上报。

其中，UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令获得完整的码本子集约束后，从该完整的码本子集约束所指示的可用的PMI结合中选择PMI。

现有的PMI反馈是在原有的码本集合内编码，例如，假设码本数为16，则需要4个比特来传输PMI，而本申请中UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令得到的UE可用的PMI集合比原有的码本集合小，相应的，可以采用更少的比特进行PMI反馈。

在上报CSI后，可以按照现有技术在PDCCH/E-PDCCH获得DL grant，并在PDSCH接收预编码后的数据信号。

下面通过几个较佳实施例对本申请技术方案进行进一步详细说明。

实施例一：

图3为本申请一较佳PMI接收方法的流程示意图，该方法适用于基站侧，参见图3，该流程包括：

步骤1：将码本子集约束分成：第一码本子集约束集合和第二码本子集约束集合，并分别构成对应的第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令。其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合，第二码本子集约束信令不能更改RI限制，并且，发送第二码本子集约束信令的频率大于或者等于发送第一码本子集约束信令的频率。也就是说，第一码本子集约束信令用于指示初步可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示最终可用的PMI集合。

较佳的，第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令可以通过位图比特的方式进行相应的指示。具体地，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示可用的PMI集合的方式有以下几种：

1)第二码本子集约束信令的位图比特直接指示第一码本子集约束信令中可用的PMI集合。

2)第二码本子集约束信令的位图比特指示第一码本子集约束信令中首个可用的PMI，所述首个可用的PMI及其之后的(N-1)个PMI为可用的PMI，其中，可用的PMI的总数N是预先定义的。

3)第二码本子集约束信令的位图比特指示第一码本子集约束信令允许的PMI集合的比特位偏移量，例如：假设第二码本子集约束信令的位图比特为N，则最 终可用的PMI集合为第一码本子集约束信令允许的PMI向右移位N个比特所对应的PMI集合。

步骤2：在PDSCH信道中发送RRC信令，其中包含第一码本子集约束信令、CQI上报配置、CSI-RS配置等。

步骤3：在物理下行控制信道(PDCCH)发送DCI，其中包含第二码本子集约束信令。

根据步骤2和步骤3，本实施例中，第一码本子集约束信令通过RRC信令采用半静态的方式发送，第二码本子集约束信令通过DCI采用动态的方式发送，这种方式下，利用DCI的灵活性，第二码本子集约束信令可以根据CSI的变化而快速变化。

步骤4：接收UE上报的第一码本子集约束信令的确认接收信号和CSI，其中CSI中包括PMI，该PMI是UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令之后得到的PMI。

具体地，对于接收上报信号的方式：

在周期性CSI上报中，先在PDCCH通过DCI发送周期反馈触发信号，然后通过PUSCH检测来接收周期性CSI上报；

或者，在非周期性CSI上报中，通过PUCCH或PUSCH检测来接收非周期性CSI上报。

由于第二码本子集约束信令在PDCCH发送，那么可以认为该子帧中第二码本子集约束信令被成功接收，并被用于接收第二码本子集约束信令的子帧之后的第N1个子帧，其中N1是预先定义的。第一码本子集约束信令被用于从UE接收到第一码本子集约束信令的确认接收信号的子帧之后的第N2个子帧，其中N2是预先定义的。第一码本子集约束信令的确认接收信号可以有以下几种形式：

UE上报一个比特，作为第一码本子集约束信令的确认接收信号，来通知码本子集约束的变化，如该比特为1表示成功接收第一码本子集约束信令；

或者，UE可以上报第一次包含第一码本子集约束信令的资源的编号，作为用于第一码本子集约束信令的确认接收信号。例如：假设第一码本子集约束信令通过RRC信令发送，那么，可以将第一次包含第一码本子集约束信令的子帧编号作为第一码本子集约束信令的确认接收信号。

步骤5：调度用户，基于上报的CSI计算预编码向量。

步骤6：在PDCCH/E-PDCCH发送下行授权(DL grant,Downlink assignment)，在PDSCH发送预编码后的数据。

实施例二：

图4为本申请一较佳PMI发送方法的流程示意图，该方法适用于UE侧，参见图4，该流程包括：

步骤1：通过PDSCH检测接收RRC信令，其中包含第一码本子集约束信令、CQI上报配置和CSI-RS配置等。

步骤2：通过PDCCH检测获取DCI，从而获得第二码本子集约束信令。

步骤3：按照实施例一步骤1中的方法，通过第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令逆向获得完整的码本子集约束，然后通过信道状态信息参考信号(CSI-RS)和信道状态信息干扰测量(CSI-IM)计算出要上报的CSI，其中包含PMI。

步骤4：发送第一码本子集约束信令的确认接收信号并上报CSI，其中CSI中包含参考码本子集约束之后的PMI。其中，按照实施例一的步骤4生成第一码本子集约束信令的确认接收信号。对于发送上报信号的方式，具体地：

在周期性CSI上报中，先在PDCCH接收到DCI，获得周期反馈触发信号，然后在PUSCH发送周期性CSI上报信号；

或在非周期性CSI上报中，在PUCCH或PUSCH来发送非周期性CSI上报。

步骤5：在PDCCH/E-PDCCH获得下行授权(DL grant,Downlink assignment)，在PDSCH接收预编码后的数据信号。

实施例三：

对应于上述PMI接收方法，本实施例提供一种PMI接收设备，其较佳组成结构如图5所示，该PMI接收设备包括：

发送模块，用于发送第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；

接收模块，用于接收UE上报的CSI，所述CSI中包含UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后得到的PMI。

较佳地，图5所示PMI接收设备中还可以包括调度模块和预编码模块，其中：

所述调度模块，用于进行调度，基于UE上报的PMI计算预编码向量；

所述预编码模块，用于在PDCCH/E-PDCCH发送DL grant，并在PDSCH发送预编码后的数据。

实施例四：

对应于上述PMI发送方法，本实施例提供一种PMI发送设备，其较佳组成结构如图6所示，该PMI发送设备包括：

接收模块，用于接收第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令；其中，第一码本子集约束信令指示所有PMI中可用的PMI集合，第二码本子集约束信令在第一码本子集约束信令的基础上指示UE可用的PMI集合；

测量上报模块，用于将UE参考第一码本子集约束信令和第二码本子集约束信令后得到的PMI包含在CSI中进行上报。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。