无线通信设备和无线通信方法_3

文档序号:9711211阅读:来源:国知局
信设备800的示例)通过广播信息通知用户设备(无线通信设备700 的示例)其天线阵列配置。用户设备通过基站的广播信息获知基站的天线阵列配置,并选 择与基站天线阵列配置相对应的码本用于信道反馈。用户设备对下行信道进行信道估计, 使用下行信道信息从与基站天线阵列配置相对应的码本中选择码字。用户设备将所选择码 字的检索号作为PMI发送给基站。基站收到PMI后在与其天线阵列配置相对应的码本中进 行检索,抽取出所对应的码字作为用户设备发送的预编码矩阵信息。
[0060] 假设针对每种天线阵列配置有2n个码字使用本发明。如果使用现有信道反馈技 术中包括了针对所有4种配置的码字的码本,每次信道反馈量为n+2比特。而使用本发明, 每次信道反馈量为η比特。可见,使用本发明可以大大降低信道反馈开销。
[0061] 在上述实施例中,针对图2中的(a)至(d)四种天线阵列配置预存了四个码本。 可选择地,也可以仅根据几何信息中的某一项或多项来预存码本。例如,可以为单极化元素 的天线阵列(配置(a)和(C))预存一个码本,而为正交极化元素的天线阵列(配置(b)和 (d))预存另一个码本。
[0062] 返回图6。如上文中描述的,由信道估计单元603所估计的、目标通信设备到无线 通信设备600的信道特性包括瞬时信道特性与信道统计特性中的至少之一。信道估计单元 603可以使用本领域已知的各种方法对瞬时信道特性与信道统计特性进行估计。在现有多 天线系统中,对信道特性统计值进行估计的技术主要是基于时间平均。相比于瞬时信道特 性,这样的信道统计特性由于属于长期特性而不易受波动因素的影响。发明人认识到,在天 线阵列中,如果不同天线对的每个天线对的天线间的相对位置关系相同或相似,则每个天 线对的天线间的信道相关也相同或相似。如果对这样的天线对的天线间瞬时信道相关求平 均,则也能达到消除或减弱波动因素的影响的目的。可以根据涉及天线阵列中天线元素的 几何分布的天线阵列配置(天线阵列几何信息)来识别这样的天线对。通过这样的方式, 由于增加了样本,能够在不需要较长的时间开销的情况下获得足够的估计精度。
[0063] 在根据本公开的一个实施例中,信道估计单元603可以被配置为基于训练序列信 号估计目标通信设备到无线通信设备600的瞬时信道特性,并且基于估计出的瞬时信道特 性与目标通信设备的天线阵列几何配置来估计目标通信设备到无线通信设备600的信道 统计特性。
[0064] 信道估计单元603可以利用本领域已知的各种方法基于训练序列信号来估计目 标通信设备到无线通信设备600的信道特性。训练序列信号可以例如是诸如CRS、CSI-RS 的下行参考信号或者诸如DM-RS的上行参考信号等。
[0065] 在一个实施例中,信道估计单元603可以基于天线阵列中多个天线对的反映天线 间相关的瞬时信道估计值,来确定其中至少一个天线对的反映天线间相关的信道统计信息 估计值,从而估计目标通信设备到无线通信设备600的信道统计特性。上述多个天线对是 相对几何关系基本相同的天线对。可以这样理解天线对的相对几何关系基本相同:在每一 天线对中,包含第一天线元素与第二天线元素,而天线阵列中相对几何关系基本相同的多 个天线对各自包含的第一天线元素相对于第二天线元素的几何关系基本相同。
[0066] 在本文中,第一天线元素相对于第二天线元素的几何关系可以包括空间位置偏离 以及极化方向偏离。图9示意性例示出同类天线对最简单的例子。在图9的例子中,各天 线元素的极化方向相同,同类天线对是空间位置基本相同的天线对。这里,空间位置可以包 括第一和第二天线元素之间的距离及二维相对坐标等。在考虑极化方向偏离的情况下,例 如,当第一和第二天线元素的极化角之差的绝对值小于等于预定阈值即可认为两个天线元 素极化方向相同。这里,该阈值可以例如是45°。
[0067] 在一个实施例中,通信单元601可以在不同时间点多次接收来自目标通信设备的 训练序列信号。信道估计单元603可以基于每一次接收到的训练序列信号,计算几何关系 基本相同的多个天线对的基于瞬时信道估计值的平均值,并且对该平均值进一步进行时间 平均以确定其中至少一个天线对的信道统计信息估计值。作为计算基于瞬时信道估计值的 平均值的例子,例如但不限于,可以计算天线间天线系数的相关的平均值或者协方差等。例 如,假设天线i和j的对应瞬时信道系数为Ii 1和h,,则基于天线i和j的瞬时信道估计值 的平均值例如可以被计算为Ii1XhfK平均值。符号表示共轭运算。可选择地,也可以 被计算为E(Q ll-EQll)) O^-EQ1,)*)。其中,EO表示期望值。
[0068] 此外,基于天线阵列几何信息来估计信道统计特性的方法不仅适用于接收目标通 信设备的天线阵列几何信息的无线通信设备600/700,同样也适用于本身配置有天线阵列 并基于本身的天线阵列的几何配置生成天线阵列几何信息的无线通信设备800。
[0069] 回到图8。通信单元802还可以被配置为接收来自目标通信设备的训练序列信号。 例如,在无线通信设备800被实现为基站时,训练序列信号可以例如是诸如SRS (探测参考 信号,sounding reference signal)的上行参考信号。
[0070] 无线通信设备800还可以包括信道估计单元(未示出),用于基于训练序列信号估 计目标通信设备到无线通信设备800的瞬时信道特性,并且基于所估计的瞬时信道特性与 天线阵列800X的天线阵列几何配置估计目标通信设备到无线通信设备800的信道统计特 性。
[0071] 例如,无线通信设备800的信道估计单元基于天线阵列800X中相对几何关系基本 相同的多个天线对的瞬时信道估计值,确定其中至少一个天线对的信道统计信息估计值, 从而估计目标通信设备到无线通信设备800的信道统计特性。如上所述,天线对的相对几 何关系基本相同可以理解为:每一天线对包含第一天线元素与第二天线元素,天线阵列中 相对几何关系基本相同的多个天线对各自包含的第一天线元素相对于第二天线元素的几 何关系基本相同。相似地,第一天线元素相对于第二天线元素的几何关系可以包括空间位 置偏离以及极化方向偏离。
[0072] 通信单元802可以在不同时间点多次接收来自目标通信设备的训练序列信号。无 线通信设备800的信道估计单元可以基于每一次接收到的训练序列信号,计算相对几何关 系基本相同的多个天线对的基于瞬时信道估计值的平均值,并且对该平均值进一步进行时 间平均以确定其中至少一个天线对的信道统计信息估计值。
[0073] 捎带说明,通信单元802可以被配置为向其目标通信设备发送天线阵列800X的天 线数量信息。天线数量信息和/或天线阵列几何信息都属于天线配置信息。可以理解,通 信单元802也可以被配置为从其目标通信设备接收其目标通信设备配置的天线阵列的配 置信息。在一些例子中,例如,通信双方可以根据自身和对方的天线配置信息选择码本。
[0074] 与传统信道统计特性估计基于时间平均相比,基于天线阵列几何信息能够更加快 速地估计信道统计特性(信道统计信息估计值),大大降低了时间开销。此外,假设在相同 的时间开销下,基于天线阵列几何信息的快速估计比传统方法的准确率明显增高。
[0075] 下文中,以一个具体实施例为例详细描述基于天线阵列几何信息的信道统计特性 快速估计方法。
[0076] 作为一个具体实施例,在一个无线通信蜂窝系统中,基站与UE进行通信。基站侧 部署了大规模天线阵列,所有基站的天线配置信息记录在某核心网设备的数据库中。该核 心网设备通知基站其天线配置的几何信息(作为基于天线阵列几何配置生成天线阵列几 何信息的一种实现形式)。可选择地,UE发送诸如SRS的训练序列信号,并且,基站使用根据 本公开的信道统计信息快速估计方法对其与UE之间的上行信道进行信道统计信息估计。 估计得到的信道统计信息可以用于利用该信道统计信息的用户调度、导频分配、预编码等。 或者,可选择地,基站将获得的天线阵列几何信息通过例如广播控制信道发送给UE,并且向 UE发送诸如CRS的训练序列信号;并且UE使用根据本公开的信道统计信息快速估计方法 对其与基站之间的下行信道进行信道统计信息估计。估计得到的信道统计信息可以用于利 用该信道统计信息的小区切换、预编码等。为了方便起见,下面以在UE中进行快速估计为 例进行描述。
[0077] 具体地,参考图10和图11。图10是例示根据本公开实施例的平面天线阵的示意 图。图11是例示图10所示平面阵的天线元素编号方式的示意图。假设基站安装了如图10 所示的由MyXMxA同极天线元素组成的平面天线阵列,并且基站与一个单天线的用户设备 通信。如图11所示,天线阵列的天线元素按顺序标为0,1,一,MxMy-K所要估计的统计参 数为如下式(1)所示的相关矩阵R :
[0078] R = E (hHh) (1)
[0079] 其中,信道向量h为长度为MxMy的行向量。
[0080] 在UE获得基站的天线阵列几何信息之后,建立一个天线对相对位置表。该天线对 相对位置表记录MjMt2对天线对的相对位置信息。对于一个由天线序号分别为"!和n的天 线组成的以天线m为主的天线对,标记为(m, η)。记录天线元素 m的二维坐标为(ym, xm)。 天线对(m, η)对应的相对位置pmn在表内记录为(ym_yn, xm-xn),即pmn = (ym_yn, xm-xn)。
[0081] 然后,UE可以进行如下统计预处理:
[0082] 如式⑵所示比较每两对天线的相对位置,以得到系数
[0084] 然后,如式(3)所示对每个天线对(m,η)生成如下矩阵Anin :
[0086] 其中,矩阵Anin为天线对(m,n)的同类天线库。
[0087] 接下来,UE可以进行统计信息快速估计处理。具体地,根据同类天线库Anin以及信 道的当前瞬时估计值&估计相关矩阵R,得到估计值&式(4)示出第(m,η)个矩阵元素 的 .·
[0089] 其中,"。"为Hadamard乘积,
为将矩阵X内的所有矩阵元素加和。
[0090] 接下来,UE可以使用第t次得到的快速估计结果ftp与上一次得到的放?:_,进行平 均,以得到这次信道估计的结果,如式(5)所示:
[0092] 在初次做快速估计时,UE不需进行时间平均。
[0093] 以上参照按照本发明实施例的方法、设备的流程图和/或框图描述本发明。应当 注意,为了清楚的目的,附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的 部件和处理的表示和描述。流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框 的组合,都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用 计算机或其它可编程数据处理装置的处理器,从而生产出一种机器,使得通过计算机或其 它可编程数据处理装置执行的这些指令,产生实现流程图和/或框图中的方框中规定的功 能/操作的装置。
[0094] 也可以把这些计算机程序指令存储在能指令计算机或其它可编程数据处理装置 以特定方式工作的计算机可读介质中,这样,存储在计算机可读介质中的指令产生一个包 括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instruction mean
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