专利名称：一种多输入多输出下行传输控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多输入多输出(MIMO，Multiple-input Multiple-output)下行传输控制方法及装置。
背景技术：
多输入多输出MIMO技术已广泛应用于当前的高速通信和下一代无线通信系统 中。目前，MIMO技术已成为最新通信标准重要的物理层部分。如果要求反馈信道状态信息， 该MIMO技术称为闭环；反之称为开环。一般来说，利用反馈的信道状态信息，闭环技术比开 环技术优势体现在支持预编码，获取更好的链路的可靠性，更高的系统吞吐量和更简单的 接收器结构。但闭环系统的性能受各种误差的影响较大，例如，反馈延迟、用户移动性、CSI量 化误差等，而目前对于闭环系统的研究主要集中在有限反馈条件下设计有效的量化算法和 指出信道状态信息量化误差对下行吞吐量影响的特征，从而得到各种基于码字的预编码算 法。发明人在实现本发明过程中，发现现有技术至少存在如下缺点现有基数大多数多用户MIMO的下行调度算法只考虑用户的信道状态信息(CSI， Channel State Information)，不能很好的反映移动性并且现有ΜΙΜΟ方案无法实现开环和 闭环混合模式。
发明内容
本发明实施例提供一种多输入多输出下行传输控制方法及装置，实现了下行传输 控制中考虑反馈延迟和移动性，并支持开环与闭环混合模式。本发明实施例提供一种多输入多输出MIMO下行传输控制方法，包括获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算得到闭环MIMO吞吐量增益；根据所述闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输模式包括闭环 模式或开环模式。同时本发明实施例提供一种多输入多输出MIMO下行传输控制装置，包括获取单元，用于获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；计算单元，用于根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算闭环MIMO吞吐量增益；模式切换控制单元，根据闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输 模式包括闭环模式或开环模式。由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例基于用户的信道衰 落变化率(即移动性)和反馈延迟选择下行传输模式，本实施例实现了同时支持不同的运 行模式(开环和闭环)，便于多用户联合传输。进一步实现移动性的不同来增加下行的吞吐量。
图1为本发明实施例MIMO下行传输控制方法流程图；图2为本发明一种实施例MIMO下行传输控制装置结构示意图；图3为图2所示MIMO下行传输控制装置中模式选择切换控制单元一种实施例结 构示意4为图2所示MIMO下行传输控制装置中获取单元一种实施例结构示意图；图5为图2所示MIMO下行传输控制装置中获取单元又一种实施例结构示意图；图6为本发明又一种实施例MIMO下行传输控制装置结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种MIMO下行传输控制方法，下行传输指从基站设备到终端 设备方向的数据传输。本例中MIMO下行传输控制方法包括获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算闭环MIMO吞吐量增益；根据所述闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输模式包括闭环 模式或开环模式。本发明实施例根据用户的信道衰落变化率(即移动性)和反馈延迟选择下行传输 模式，实现了同时支持不同的运行模式(开环和闭环)，便于多用户联合传输，并进一步实 现利用多用户移动性的不同来增加下行的吞吐量。本发明实施例提供一种多输入多输出MIMO下行传输控制方法，以图1中所示为 例，包括如下步骤步骤10 获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟。用户的信道衰落变化率可以根据导频信号携带的参数信息计算得到。获取用户的 信道衰落变化率的第一种实施方式为基站接收到所述用户发送的导频信号；根据导频信号携带的参数信息(例如信道 估计)得到信道状态信息CSI ；根据所述CSI计算得到用户的信道衰落变化率，也就是基站 本身根据用户发送的导频信号来计算信道衰落变化率。本实施例中根据CSI计算得到用户 的信道衰落变化率方法可以为根据导频信号携带的参数信息得到CSI后，按一定频率对 导频信号进行采样估计出信道系数，根据信道系数计算出相关函数，对该相关函数做傅利
叶转换即得到归一化的信道衰落变化率，例如按频率‘(Ts表示采样周期)对导频信号进
1 s
行采样，估计出信道系数序列hi. h2，... hx，计算出相关函数5M =…，通过对该函
数做傅利叶转换即得到归一化的信道衰落变化率fDTs。获取用户的信道衰落变化率的第二种实施方式为基站接收所述用户发送的根据基站发送的导频信号携带的参数信息计算得到的用户的信道衰落变化率，也就是由用户设备根据基站发送的导频信号计算信道衰落变化 率，并发送给基站。用户设备计算信道衰落变化率的方法同基站计算信道衰落变化率的方 法。本实施例中反馈延迟可通过在基站计算用户侧设备发送的训练序列信号的传输 时延来估计。如采用Turin的离散时间模型来计算延迟。在本实施例中也可以不通过训练 序列信号估计反馈延迟，而是反馈延迟中变化量包含传输延迟，忽略传输延迟后，反馈延迟 是可以依据系统帧结构直接计算的。步骤11 根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算闭环MIMO吞吐量增益。所述闭环MIMO吞吐量增益可以认为闭环MIMO和开环MIMO的吞吐量之差；基站为 每个用户计算闭环MIMO吞吐量增益。一般在高散射的环境中，闭环MIMO吞吐量增益可以 表示成α λ11，其中α是一个常数，λ是衰落变化率相关的参数，D是用户的反馈延迟。步骤12 根据所述闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输模式包 括闭环模式或开环模式。若所述闭环MIMO吞吐量增益大于或等于第一阈值，则采用闭环模式进行下行传 输。若所述闭环MIMO吞吐量增益小于第二阈值，则采用开环模式进行下行传输。实践中该 第一阈值可以与第二阈值相同，也可以不同。在第一阈值与第二阈值不同的情况下可以认 为有一个灰色带，当闭环MIMO吞吐量增益在第一阈值与第二阈值之间时可以保持原来的 模式不变。由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例基于用户的信道衰 落变化率(即移动性)和反馈延迟选择下行的传输模式，本实施例实现了同时支持不同的 运行模式(开环和闭环)，便于多用户联合传输。进一步实现移动性的不同来增加下行的吞吐量。基站基于每个用户的闭环MIMO吞吐量增益选择不同操作模式。同时反馈控制器 可通过用户的移动性来调整用户反馈频率和反馈带宽，缓解由于移动性带来的性能退化。进一步，本实施例中反馈频率的控制过程为根据所述信道衰落变化率调整用户 反馈信道状态信息的频率，用户反馈信道状态信息的频率随信道衰落变化率的增加而增 加，理想的情况下用户反馈信道状态信息的频率随信道衰落变化率的增加呈线性增加，这 样可以利用信道时间相关性压缩多用户的CSI反馈，也就是通过一个用户的反馈信道状态 信息的频率利用时间相关性得到相关的其他用户的反馈信道状态信息的频率。本实施例中反馈带宽分配控制方法过程为判断所述信道衰落变化率是否低于预 定临界值；若低于所述预定临界值，则根据不同信道衰落变化率比例分配反馈带宽给所述 用户，否则不分配所述用户反馈带宽，即，将高速移动的用户切换到开环模式，本方案根据 用户的移动性来分配反馈带宽，缓解了由于移动性带来的性能退化。完成操作模式选择及完成用户反馈频率的和反馈带宽分配之后对用户进行调度， 调度用户时，可以先调度最大信道能量的闭环用户，然后在待调度的用户队列中调度最大 吞吐量的用户，直到调度完所有用户。在本例中讲的调度包含资源的分配，排列后续发送数 据的顺序等。调度完成后对用户的信号进行编码。本发明实施例提供如下两种编码方案作为编码方案的第一种实施方式，先对开环用户信号使用空时码编码方式编码，再选择与所述开环用户信号产生的干扰小于规定阈值的编码方式对闭环用户信号进行预 编码，具体包括先在空时编码矩阵中选择开环用户A的编码信号，在对闭环用户B信号编码前，对 开环用户A的信号采用空时码，同时存在B的一个预编码子集，满足对闭环用户B的信号进 行预编码后与所述开环用户A的信号产生的干扰小于规定阈值，即对闭环用户B的信号进 行预编码要确保从闭环用户B到开环用户A的信号的平均干扰功率小于规定阈值。所述预 编码子集可通过计算从开环用户A使用的空时码矩阵中的子空间距离来获得，利用反馈的 闭环用户B的CSI的信息，来选择一个可最大限度地提高闭环用户B吞吐量的预编码子集。作为编码方案的第二种实施方式，对开环用户的信道的直视部分进行预编码，然 后根据开环用户预编码的结果，基于与所述开环用户的信道的正交性对闭环用户进行预编 码。本发明实施例所述开环用户莱斯信道的直视部分，即长期信道状态信息，是指该 用户预定长时间内反馈的信道状态信息的平均值。目前，有限的流量使得开环用户不能充分利用给定的时频资源，导致正交接入效 率不高。本编码方案考虑复用一些闭环用户到开环用户上，以提高频谱效率，一般情况下开 环用户信道是莱斯信道，其变化缓慢的直视信道部分可通过反馈获得，则开环用户A的信 道矢量可表示成 其中hf 表示信道的直视部分，变化较慢；Il^表示信道多径部分，变化较快；K为莱斯因子，决定hlf 1；:功率比。如果用hB表示闭环用户B的信道矢量，假定是瑞利信道。在调度该开环用户A的 过程中从多个待调度闭环用户中选择一用户B，使其信道与to，正交且最能近似反映反馈的 CSI信道特征，编码如下在预编码处理时，对开环用户A使用匹配滤波器来传输波束成型，利用公式
表示A用户的预编码，对于闭环用户B，为减少与用户A干扰，用户的B
的预编码应该选择与hr正交且与用户B反馈的CSI信息相近的编码方案，具体算法可以如 下先求解
得到酉矩阵的零空间VB，再计算
获得用户B的选
择结果，和近似的信道特征νΒ*Χ，最后，通过公式人获得B用户的预编码。本发明实施例根据导频信号携带的参数信息获得用户的信道衰落变化率(即移 动性)和反馈延迟，从而可利用多用户移动性的不同来增加下行的吞吐量，另外，本实施例 根据信道衰落变化率(即移动性)和反馈延迟计算闭环MIMO吞吐量增益，根据闭环MIMO吞吐量增益作为确定开环和闭环模式的根据，实现了同时支持不同的运行模式(开环和闭 环)的同时，便于多用户联合传输。本发明实施例提供一种MIMO下行传输控制装置，以图2中所示为例，该装置包 括获取单元20，用于获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；计算单元21，用于根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算闭环MIMO吞吐量增
■、Λ
M ；模式切换控制单元22，根据闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传 输模式包括闭环模式或开环模式。如图3所示，模式选择切换控制单元22包括第一选择单元221，用于当所述闭环MIMO吞吐量增益大于或等于第一阈值时，选 择采用闭环模式进行下行传输。第二选择单元223，用于当所述闭环MIMO吞吐量增益小于第二阈值时，选择采用 开环模式进行下行传输。如图4所示，所述获取单元20进一步包括第一接收子单元201，用于接收导频信号；第一计算子单元202，用于根据导频信号携带的参数信息计算信道状态信息；第二计算子单元203，用于根据所述信道状态信息计算得到用户的信道衰落变化 率和反馈延迟。或者，如图5所示，所述获取单元20进一步包括第二接收子单元204，用于接收所述用户发送的根据导频信号携带的参数信息计 算得到的用户的信道衰落变化率和反馈延迟。如图6所示，该MIMO下行传输控制装置还可以包括下述单元反馈控制单元23，用于获取所述信道衰落变化率后根据所述信道衰落变化率调整 用户反馈信道状态信息的频率，以及判断所述信道衰落变化率是否低于预定临界值，若低 于所述预定临界值，则根据不同信道衰落变化率比例分配反馈带宽给所述用户，否则不分 配反馈带宽；调度单元24，用于对用户进行调度，先调度最大信道能量的闭环用户，然后在待调 度的用户队列中调度最大吞吐量的用户。第一编码单元25，用于区分用户的环模式采用不同的编码方式，包括对开环用 户信号使用空时码编码方式编码，选择与所述开环用户信号产生干扰小于规定阈值的编码 方式对闭环用户信号进行预编码。，第二编码单元26，用于区分用户的模式采用不同的编码方式，对开环用户的信道 的直视部分进行预编码，然后根据开环用户预编码的结果，基于与所述开环用户的信道的 正交性对闭环用户进行预编码实际的应用中根据情况可以设置多个第一编码单元或多个第二编码单元。由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例用户的信道衰落变 化率(即移动性)和反馈延迟选择下行的传输模式，本实施例实现了同时支持不同的运行 模式(开环和闭环)，便于多用户联合传输。进一步实现移动性的不同来增加下行的吞吐
8量。综上所述，本发明实施例根据用户的信道衰落变化率(即移动性)和反馈延迟，从 而可利用多用户移动性的不同来增加下行的吞吐量，另外，本实施例实现了同时支持不同 的运行模式(开环和闭环)的同时，便于多用户联合传输。本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该可 读存储介质例如只读存储器(简称ROM)、随机存取存储器(简称RAM)、磁盘、光盘等。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
一种多输入多输出MIMO下行传输控制方法，其特征在于，包括获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算得到闭环MIMO吞吐量增益；根据所述闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输模式包括闭环模式或开环模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据闭环MIM0吞吐量增益确定下行传输模 式包括若所述闭环MIM0吞吐量增益大于或等于第一阈值，则采用闭环模式进行下行传输。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据闭环MIM0吞吐量增益确定下行传输模 式包括若所述闭环MIM0吞吐量增益小于第二阈值，则采用开环模式进行下行传输。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括获取所述信道衰落变化率后根据所述信道衰落变化率调整用户反馈信道状态信息的 频率，所述用户反馈信道状态信息的频率随信道衰落变化率的增加而增加。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 判断所述信道衰落变化率是否低于预定临界值；若低于所述预定临界值，则根据信道衰落变化率分配反馈带宽给所述用户，否则不分 配反馈带宽。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括对用户进行调度，先调度最大信道能量的闭环用户，然后在待调度的用户队列中调度 最大吞吐量的用户。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括 对开环用户信号使用空时码编码方式编码；选择与所述开环用户信号产生干扰小于规定阈值的编码方式对闭环用户信号进行预 编码。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括对开环用户的信道的直视部分进行预编码，然后根据开环用户预编码的结果，基于与 所述开环用户的信道的正交性对闭环用户进行预编码。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道衰落变化率根据导频信号携带的 参数信息计算获得；所述获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟包括接收到所述用户发送的导频信号；根据导频信号携带的参数信息得到信道状态信息；根据所述信道状态信息计算得到用户的信道衰落变化率和反馈延迟。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道衰落变化率和反馈延迟 计算闭环MIM0吞吐量增益过程包括所述闭环MIM0吞吐量增益为a XD，其中a为常数，A为根据所述信道衰落变化率获 得的信道衰落变化率参数，D为所述反馈延迟。
11.一种多输入多输出MIM0下行传输控制装置，其特征在于，包括获取单元，用于获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；计算单元，用于根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算闭环MIMO吞吐量增益；模式切换控制单元，根据闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输模式 包括闭环模式或开环模式。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述模式切换控制单元包括第一选择单 元，用于当所述闭环MIMO吞吐量增益大于或等于第一阈值时，选择采用闭环模式进行下行 传输。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述模式切换控制单元包括第二选择单 元，用于当所述闭环MIMO吞吐量增益小于第二阈值时，选择采用开环模式进行下行传输。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述获取单元进一步包括第一接收子单元，用于接收导频信号；第一计算子单元，用于根据导频信号携带的参数信息计算信道状态信息；第二计算子单元，用于根据所述信道状态信息计算得到用户的信道衰落变化率和反馈 延迟。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述获取单元进一步包括第二接收子单元，用于接收所述用户发送的根据导频信号携带的参数信息计算得到的 用户的信道衰落变化率和反馈延迟。
16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括反馈控制单元，用于获取所述信道衰落变化率后根据所述信道衰落变化率调整用户反 馈信道状态信息的频率，以及判断所述信道衰落变化率是否低于预定临界值，若低于所述 预定临界值，则根据不同信道衰落变化率比例分配反馈带宽给所述用户，否则不分配反馈 带宽。
17.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括调度单元，用于对用户进行调度，先调度最大信道能量的闭环用户，然后在待调度的用 户队列中调度最大吞吐量的用户。
18.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括第一编码单元，用于区分用户的模式采用不同的编码方式，对开环用户信号使用空时 码编码方式编码，选择与所述开环用户信号产生干扰小于规定阈值的编码方式对闭环用户 信号进行预编码。
19.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括第二编码单元，用于区分用户的模式采用不同的编码方式，对开环用户的信道的直视 部分进行预编码，然后根据开环用户预编码的结果，基于与所述开环用户的信道的正交性 对闭环用户进行预编码。
20.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算单元通过公式αλ D计算闭环 MIMO吞吐量增益，其中α是一个常数，λ为信道衰落变化率参数，D为所述反馈延迟。
全文摘要
本发明实施例涉及通信领域中一种多输入多输出MIMO下行传输控制方法，获取用户的信道衰落变化率和反馈延迟；根据所述信道衰落变化率和反馈延迟计算得到闭环MIMO吞吐量增益；根据所述闭环MIMO吞吐量增益确定下行传输模式，所述下行传输模式包括闭环模式或开环模式。本发明实施例还提供一种多输入多输出MIMO下行传输控制装置。本发明实施例基于用户的信道衰落变化率(即移动性)和反馈延迟选择下行传输模式，实现了同时支持不同的运行模式(开环和闭环)，便于多用户联合传输，进一步实现移动性的不同来增加下行的吞吐量。
文档编号H04B7/06GK101873159SQ20091013099
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月21日 优先权日2009年4月21日
发明者刘坚能, 张弓, 程勇, 黄凯斌, 龙毅 申请人:华为技术有限公司