专利名称：反馈cqi信息及信道质量估计的方法、用户终端及基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)协同调度技术，尤其涉及一 种反馈CQI信息及信道质量估计的方法、用户终端及基站。
背景技术：
协同多点(CoordinativeMultiple Point, CoMP)传输是 LTE_A(Long TermEvolution-Advanced)的一项重要特性，其中协同波束赋形(Coordinative BeamForming, CBF)技术由于其避免和降低干扰的优势，受到越来越多的重视。协同波束赋形CBF技术是通过多个协作小区之间交互信息，进行空间、时间以及 频率资源的协同调度，达到降低协作小区间干扰的目的。协同波束赋形CBF的基本思想是 一个用户设备(User Equipment,UE)接收的数据只从UE的服务小区发出，通过协作小区集 合内的多个小区协同调度来控制干扰。如图1所示，在使用了协同波束赋形的通信系统中， 协作小区集合内的小区分别为CELL1、CELL2、CELL3。小区CELLl的归属用户包括UEll和 UE12,小区CELL2的归属用户包括UE21和UE22，小区CELL3的归属用户包括UE31和UE32。 因此，CELLl只向UEll或UE12下行发送数据，CELL2只向UE21或UE22下行发送数据，CELL3 只向UE31或UE32下行发送数据。通过协同调度，让相邻的小区尽量避免同时在同一时频 资源上调度同一方向的用户。如相邻的小区CELLl和CELL3在同时调度UEll和UE32时， 利用不同的资源模块RB 1和RB2实现同一方向上同时调度。相邻的小区CELL2和CELL3在 同时调度UE22和UE31时，利用相同的资源模块RB2进行不同方向上波束赋形，这样，通过 形成窄的波束以及波束方向之间的协调，即使相邻小区采用同一时频资源调度不同用户， 也能有效降低小区间干扰。为了达到图1所示协同调度的目的，协作小区集合内的小区间需要共享一些其归 属用户的调度信息和方向信息，其中调度信息包括小区调度的归属用户及调度归属用户时 所使用的时频资源。相邻小区在采用不同时频资源调度其归属用户时，不需要考虑方向信 息，但是对于相邻小区采用同一时频资源同时调度其归属用户的情况，服务小区需要结合 协作小区调度其归属用户时的方向信息。目前服务小区主要根据其与归属用户间的信道质 量估计结果进行调制编码方式选择确定波束赋形方向，具体是利用其归属用户上报的信道 信息和方向信息进行信道质量估计。预编码矩阵指示PMI反馈是一种常用的方向信息隐式 反馈方式，即UE将选中的预编码矩阵在一个码本集合中的索引值上报给基站。终端需要上 报的方向信息一般为两类1)对于服务小区信道，UE选择与其信道最匹配的，即使得UE的接收功率最大的预 编码矩阵指示PMI并向服务小区基站上报。2)对于协作集合内的其他小区，UE则应选择对UE产生干扰最小的预编码矩阵PMI 并向服务小区基站上报，并期望协作小区会使用该预编码矩阵。或者，UE也可以上报与协 作小区信道最匹配的预编码矩阵PMI并向服务小区基站上报，并预期该小区不会使用该预 编码矩阵指示(Worst Precoding matrixlndicator, WPI)。
终端上报信道信息的一种常用的方式是隐式反馈，即根据终端到服务小区的信道 矩阵及上述获得的与服务小区信道最匹配的预编码矩阵PMI信息进行处理，转化成特定的 量化数值-信道质量指示(Channel Quality Indicator, CQI)反馈给基站。服务小区通过终端反馈的CQI信息，进行服务小区的调制编码方式MCS选择，降 低小区间干扰，由于需要不断协同调度，所以在降低干扰的同时，也带了干扰变化较快和信 道质量估计不准的问题服务小区只是期望并不能强制协作小区使用何种预编码矩阵。这 样，对于服务小区来说，在未知协作小区调度时所使用的预编码矩阵情况下，来自协作小区 的干扰信息是未知的。即使得到协作小区反馈的方向信息，目前也没有给出一种结合协作 小区干扰准确估计信道质量的方法。因此，服务小区不能准确估计信道质量，导致调制编码 方式选择不当使波束方向协调不当，造成小区间干扰。采用协同波束赋形CBF方式造成的 干扰与不采用协同波束赋形CBF相比，如果信道质量估计不准确，该干扰信息可能变化更 为剧烈，在信道质量估计准确而波束方向协调成功的情况，干扰信息降低甚至为0，但是一 旦信道估计不准确造成波束方向协调不成功，干扰较高。
发明内容
本发明提供一种反馈CQI信息及信道质量估计的方法、用户终端及基站，通过用 户终端上报信道质量指示相关信息辅助基站进行CQI调整，达到尽可能准确的估计干扰， 降低误块率和提升吞吐量的目的。本发明提供一种反馈CQI信息的方法，包括用户终端确定预设码本中与服务小区基站到用户终端的信道矩阵最匹配的预编 码矩阵指示W1，所述码本包括波束赋形时确定不同波束方向的多个预编码矩阵指示；用户终端确定所述码本中与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设定匹配程 度的参考预编码矩阵指示W2,并将所述W1和W2上报给服务小区基站；用户终端根据所述W1及服务小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量指示 CQI1,及根据所述W2及协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量指示CQI2,并将 所述CQI1和CQI2上报给服务小区基站。本发明还提供一种上述反馈CQI信息方法的信道质量估计的方法，包括服务小区根据对协作小区反馈的调度信息和方向信息的接收情况，调整用户终端 上报的信道质量指示CQI2，使调整后得到的CQIf更接近服务小区与协作小区同时利用 同一时频资源在不同波束方向上调度时得到的干扰信息；服务小区利用调整后得到的CQI2uupdate及用户终端上报的信道质量指示CQI1进行 信道质量估计。本发明还提供一种用户终端，包括第一确定单元，用于确定预设码本中与服务小区基站到用户终端的信道矩阵最匹 配的预编码矩阵指示W1，所述码本包括波束赋形时确定不同波束方向的多个预编码矩阵指 示；第二确定单元，用于确定所述码本中与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设 定匹配程度的参考预编码矩阵指示W2 ；第三确定单元，用于根据所述W1及服务小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道
7质量指示CQI1 ；第四确定单元，用于根据所述W2及协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道 质量指示CQI2 ；上报单元，用于将所述W1和W2及所述CQI1和CQI2上报给服务小区基站。本发明还提供基于上述用户终端的一种基站，包括调整单元，用于根据对协作小区反馈的调度信息和方向信息的接收情况，调整用 户终端上报的信道质量指示CQI2，使调整后的CQI2update更接近服务小区与协作小区同时利 用同一时频资源在不同波束方向上调度时得到的干扰信息；估计单元，用于利用调整后得到的CQf及用户终端上报的信道质量指示CQI1 进行信道质量估计。本发明有益效果如下通过用户终端上报信道质量指示相关信息辅助基站进行 CQI调整，达到尽可能准确的估计干扰，降低误块率和提升吞吐量的目的。
图1为现有技术中协作小区集合内协同调度及波束赋形示意图；；图2为本发明实施例中反馈CQI信息的方法流程图；图3为本发明实施例中用户终端结构框图；图4为本发明实施例中信道质量估计方法流程图；图5为本发明实施例中基站的结构框图；图6为本发明实施例中用户终端UE、小区基站Nodel和小区基站Node2de的信息 交互流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明提出的反馈CQI信息及信道质量估计的方法、用 户终端及基站进行更详细的说明。为解决现有技术中未对信道干扰进行估计造成信道质量估计不准确的问题，本发 明提出了一种终端隐式反馈前提下可应用于联合调度的反馈信道质量指示符CQI信息及 信道质量估计的方法、用户终端及基站。依照本发明的实施例一中，提供一种反馈CQI信息的方法，如图2所示，该方法包 括步骤S201，用户终端确定预设码本中与服务小区基站到用户终端的信道矩阵最匹配的 预编码矩阵指示W1，所述码本包括波束赋形时确定不同波束方向的多个预编码矩阵指示；预设码本是协作小区集合内小区共用的码本，小区选择码本中不同预编码矩阵指 示PMI波束赋形时确定不同波束方向。所确定出的与服务小区基站到用户终端的信道矩阵 最匹配的预编码矩阵指示W1,服务小区基站使用该W1波束赋形确定的波束方向是用户终端 接收成功率最大的波束方向。S202，用户终端确定所述码本中与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设定匹 配程度的参考预编码矩阵指示W2 ；步骤S201和步骤S202中，用户终端UE通过服务小区基站发送的公共参考符号CRS(Common Reference String)可以得到服务小区基站到用户终端的信道矩阵和协作小 区集合内其它协作小区到该用户终端的信道矩阵。本实施例中以协作小区集合内的小区数 目为2为例进行说明，K为其它值的情况类似。UE根据服务小区基站到UE的信道矩阵确定预编码矩阵W1,具体按照公式(1)进 行计算W1 = argmaxWke{Wi)fV2,,||HlWk ||2(1)其中{w1;…，WJ是预先定义好的码本，Wk为码本中的第k个预编码矩阵指示，N 是码本中预编码矩阵指示的个数，H1是服务小区基站到用户终端的信道矩阵。本实施例中CQI2可以按照如下原则取W2 >选择与协作小区信道最不匹配的PMI，即选择对用户终端产生干扰最小的预编 码向量，即期望协作小区会使用该预编码向量。>选择与协作小区信道最匹配的PMI，即选择对用户终端产生干扰最大的预编码 向量，即预期协作小区不会使用该预编码向量。本实施中所述设定匹配程度为最匹配，步骤S202中确定的W2为协作小区使用码 本中预编码矩阵指示波束赋形时引起的对UE的干扰最大的预编码矩阵指示W2max，因此UE 最不期望协作小区使用该预编码矩阵指示W2max，所述W2max通过如下公式(2)确定Wlmwi ^argmaxfftew馬’馬} 丨丨琴Jl2 (2)或，所述设定匹配程度为最不匹配，所述确定的W2为协作小区使用码本中预编码 矩阵指示波束赋形时引起的对UE干扰最小的预编码矩阵指示W2min,因此UE最期望协作小 区使用该预编码矩阵指示W2min，W2min通过如下公式(3)确定W2min = argmin%e讽馬’馬} ||H2Wk ||2 (3)公式(ι)和O)中的符号含义同公式(1)，H2是协作小区到UE的信道矩阵。本 实施例中给出的是有一个协作小区的例子，在有多个协作小区时，协作小区集合内其它协 作小区到该用户终端的信道矩阵H2,应包括{H21，H22... H2(H)L其中K为协作小区集合内 的小区数目。因此所确定的W2max对应包括{W}，W2min对应包括Iff 2minl‘
in2· · · W2llIin (k-1)} °或，所述设定匹配程度为最匹配和最不匹配，所述确定的W2包括协作小区使用码 本中预编码矩阵指示波束赋形时引起的干扰最大的预编码矩阵指示W2max及引起的干扰最 小的预编码矩阵指示w2min。S203，用户终端将确定出的W1和W2上报给服务小区基站；S204，用户终端根据所述W1及服务小区基站到用户终端的信道矩阵H1确定信道质 量指示CQI1,及根据所述W2及协作小区基站到用户终端的信道矩阵吐确定信道质量指示 CQI2 ；用户终端具体按照如下公式确定CQI1和CQI2 CQI1 = U 聊I2 ,CQl2 二 U 哪2 ( 4 )
N0+I0N0+h上述公式中，Ntl为白噪声，Itl是协作小区之外的干扰功率，其中Ntl和Itl是用户终
端根据现有技术可以测算出来的，P1^1为用户终端接收到的服务小区功率，ΡΚμ为用户终端接收到的协作小区功率，H1是服务小区基站到用户终端的信道矩阵，H2是协作小区基站到 用户终端的信道矩阵。W2码本中与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设定匹配程度的 参考预编码矩阵指示。 CQI2根据W2的计算方法不同而有不同取值，例如，根据公式(2)计算W2可以得到 CQI2max，根据公式C3)计算W2可以得到CQI2min。所述CQI2min、CQI2min通过如下公式确定
权利要求
1.一种反馈CQI信息的方法，包括用户终端确定预设码本中与服务小区基站到用户终端的信道矩阵最匹配的预编码矩 阵指示W1，所述码本包括波束赋形时确定不同波束方向的多个预编码矩阵指示；用户终端确定所述码本中与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设定匹配程度的 参考预编码矩阵指示W2,并将所述W1和W2上报给服务小区基站；用户终端根据所述W1及服务小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量指示CQI1, 及根据所述W2及协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量指示CQI2,并将所述 CQI1和CQI2上报给服务小区基站。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定匹配程度为最匹配，所述确定的W2为协作小区使用码本中预编码矩阵指示波 束赋形时引起的干扰最大的预编码矩阵指示W2max ；所述上报的CQI2为根据所述W2max和协作 小区基站到用户终端的信道矩阵确定的指示信道干扰最大的CQI2max ；或，所述设定匹配程度为最不匹配，所述确定的W2为协作小区使用码本中预编码矩阵 指示波束赋形时引起的干扰最小的预编码矩阵指示W2min ；所述上报的CQI2为根据所述W2min 和协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定的指示信道干扰最小的CQI2mint5
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定匹配程度为最匹配和最不匹配，所述确定的W2包括协作小区使用码本中预编 码矩阵指示波束赋形时引起的干扰最大的预编码矩阵指示W2max及引起的干扰最小的预编 码矩阵指示W2min;所述上报的CQI2包括根据所述W2max和协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定的指 示信道干扰最大的CQI2max,及根据所述W2min和协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定的 指示信道干扰最小的CQI2min ；或所述上报的CQI2为CQI2max和CQI2min的均值CQI2average。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 所述W1通过如下公式确定
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 所述CQI1通过如下公式确定
6.一种基于权利要求1所述方法的信道质量估计的方法，其特征在于，包括服务小区根据对协作小区反馈的调度信息和方向信息的接收情况，调整用户终端上报 的信道质量指示CQI2，使调整后得到的CQI2-更接近服务小区与协作小区同时利用同一 时频资源在不同波束方向上调度时得到的干扰信息；服务小区利用调整后得到的CQI2update及用户终端上报的信道质量指示CQI1进行信道 质量估计。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在未接收到协作小区反馈的调度信息和方向信息时，调整CQI2具体包括 确定用户终端上报的CQI2为指示信道干扰最大的CQI2max时，将所述CQI2max下调第一预 定幅度得到CQI2update ；确定用户终端上报的CQI2为指示信道干扰最小的CQI2min时，将所述CQI2min上调第二预 定幅度得到CQI2update ；确定用户终端上报的CQI2包括CQI2max和CQI2min时，将所述CQI2调整在所述CQI2max和 CQI2min 之间得到 CQI2UP■；确定用户终端上报的CQI2为CQI2max和CQI2min的均值CQI2average时，所述CQI2update等于
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据接收情况确定协作小区在同一时频资源上预调度使用的多个预编码矩阵指示，调 整CQI2具体包括分别将所述预调度使用的多个预编码矩阵指示与用户终端上报的W2进行比较； 根据比较分别得到的多个差值对所述CQI2进行调整得到的CQI2update。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据分别比较得到的差值对所述CQI2进行调整具体包括根据每个差值及用户终端上报的CQI2的确定方式，确定将W2更新为所述预调度使用的 预编码矩阵指示时对应得到的CQI2-'；取多个CQI2update'中的最大值或平均值作为更新后的CQI2update。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据接收情况确定协作小区在同一时频资源上调度时所使用的预编码矩阵指示W2-时，调整所述CQI2具体包括将所述调度时预编码矩阵指示W2update与用户终端上报的W2进行比较；根据比较得到的差值对所述CQI2进行调整得到的CQI2update。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，根据比较得到的差值对所述CQI2进行调 整具体包括根据比较得到的差值及用户终端上报的CQI2的确定方式，确定将W2更新为所述调度使 用的预编码矩阵指示W2update时对应得到的CQI2update。
12.如权利要求6 10任一所述的方法，其特征在于，利用调整后得到的CQI2update及所述CQI1进行信道质量估计
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括利用信道质量估计的结果CQI进行调制编码方式选择的步骤。
14.一种用户终端，其特征在于，包括第一确定单元，用于确定预设码本中与服务小区基站到用户终端的信道矩阵最匹配的 预编码矩阵指示W1，所述码本包括波束赋形时确定不同波束方向的多个预编码矩阵指示；第二确定单元，用于确定所述码本中与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设定匹 配程度的参考预编码矩阵指示W2 ；第三确定单元，用于根据所述W1及服务小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量 指示CQI1 ；第四确定单元，用于根据所述W2及协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量 指示CQI2 ；上报单元，用于将所述W1和W2及所述CQI1和CQI2上报给服务小区基站。
15.如权利要求14所述的用户终端，其特征在于，所述第二确定单元确定的W2为协作小区使用码本中预编码矩阵指示波束赋形时引起 的干扰最大的预编码矩阵指示W2max ；所述上报单元上报的CQI2为第四确定单元根据所述 W2fflax和协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定的指示信道干扰最大的CQI2max ；或所述第二确定单元确定的W2为协作小区使用码本中预编码矩阵指示波束赋形时引起 的干扰最小的预编码矩阵指示W2min;所述上报单元上报的CQI2为第四确定单元根据所述 W2fflin和协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定的指示信道干扰最小的CQI2mint5
16.如权利要求14所述的用户终端，其特征在于，所述第二确定单元确定的W2包括协作小区使用码本中预编码矩阵指示波束赋形时引 起的干扰最大的预编码矩阵指示W2max及引起的干扰最小的预编码矩阵指示W2min ；所述上报单元上报的CQI2包括第四确定单元根据所述W2max和协作小区基站到用户终 端的信道矩阵确定的指示信道干扰最大的CQI2max,及根据所述W2min和协作小区基站到用户 终端的信道矩阵确定的指示信道干扰最小的CQI2min ；或所述上报单元上报的CQI2为第四确定单元确定的CQI2max和CQI2min的均值CQI2avCTage。
17.一种基于权利要求1所述用户终端的基站，包括调整单元，用于根据对协作小区反馈的调度信息和方向信息的接收情况，调整用户终 端上报的信道质量指示CQI2，使调整后的CQI2-更接近服务小区与协作小区同时利用同 一时频资源在不同波束方向上调度时得到的干扰信息；估计单元，用于利用调整后得到的CQI2update及用户终端上报的信道质量指示CQI1进行信道质量估计。
18.如权利要求17所述的基站，其特征在于， 所述调整单元包括第一接收情况确定单元，用于确定未接收到协作小区反馈的调度信息和方向信息的第 一接收情况；第一调整单元，用于确定用户终端上报的CQI2为指示信道干扰最大的CQI2max时，在第 一接收情况下将所述CQI2max下调第一预定幅度得到CQI2update ；第二调整单元，用于确定用户终端上报的CQI2为指示信道干扰最小的CQI2min时，在第 一接收情况下将所述CQI2min上调第二预定幅度得到CQI2update ；第三调整单元，用于确定用户终端上报的CQI2包括CQI2max和CQI2min时，在第一接收情 况下将所述CQI2调整在所述CQI2max和CQI2min之间得到CQI2update ；第四调整单元，用于确定用户终端上报的CQI2为CQI2max和CQI2min的均值CQI2arerage时， 在第一接收情况下使所述CQf等于所述CQI2avCTage。
19.如权利要求17所述的基站，其特征在于， 所述调整单元包括第二接收情况确定单元，用于确定根据接收的调度信息和方向信息得到协作小区在同 一时频资源上预调度使用的多个预编码矩阵指示的第二接收情况；第一比较单元，分别将所述预调度使用的多个预编码矩阵指示与用户终端上报的W2进 行比较；第五调整单元，用于根据所述比较单元进行比较分别得到的多个差值对所述CQI2进行 调整得到的CQI2update。
20.如权利要求17所述的基站，其特征在于， 所述调整单元包括第三接收情况确定单元，用于确定根据调度信息和方向信息得到协作小区在同一时频 资源上调度时使用的预编码矩阵指示W2update的第三接收情况；第二比较单元，用于将所述调度时预编码矩阵指示W2Update与用户终端上报的W2进行比较；第六调整单元，根据所述第二比较单元进行比较得到的差值对所述CQI2进行调整得到 的 CQI2update。
全文摘要
本发明公开了一种反馈CQI信息及信道质量估计的方法、用户终端及基站，用户终端反馈与服务小区基站到用户终端的信道矩阵最匹配的预编码矩阵指示W1及与协作小区基站到用户终端的信道矩阵有设定匹配程度的参考预编码矩阵指示W2给服务小区基站；用户终端根据W1及服务小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量指示CQI1，及根据所述W2及协作小区基站到用户终端的信道矩阵确定信道质量指示CQI2，并其上报给服务小区基站，基站根据用户终端反馈的信息结合协作小区反馈的调度信息和方向信息，对CQI2进行调整。本发明通过用户终端上报信道质量指示相关信息辅助基站进行CQI调整，达到尽可能准确的估计干扰，降低误块率和提升吞吐量的目的。
文档编号H04B7/04GK102122977SQ20101003378
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者缪德山, 贾保灵, 高秋彬 申请人:电信科学技术研究院