专利名称：无线通信系统中的用户设备和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，具体涉及一种无线通信系统中的信道方向信息和相位信息的联合量化方法和用户设备。
背景技术：
多输入多输出(MIMO)技术通过在接收端和发射端安装多天线的方法，提高了分集增益，增加了系统吞吐量，并已经成为下一代GG)移动通信的核心技术。在MIMO下行系统中，为了获得复用增益并同时抑制用户间干扰，发射端需要知道用户的信道状态信息 (Channel state information，CSI)。考虑到系统上行带宽有限，用户无法完全将CSI反馈给发射端，因此往往采用有限反馈技术，即通过反馈码本中的码字序号的方式，使基站获得部分信道状态信息，从而较大程度上减少系统的反馈开销。在单发射站点服务的MIMO系统中，传统的有限反馈技术通过反馈量化后的信道方向信息(Channel direction information, CDI)禾口信道质量信息(Channel quality informatiomCQI)，可以获得良好的系统性能。而当多个发射站点(中继，基站等)同时为用户服务时，由于量化的⑶I并不包含相位信息(Phase information, PI)，因此用户在接收多个站点的信号时，可能发生信号相消的效果，从而造成系统性能的下降。在 Erlin Zeng 的文章"Impact of limited feedback on multiple relay zero-forcing precoding systems，，中(参见"IEEE Int. Conf. on Commun.，May 2008， PP. 4992-4997)，作者提出应当在量化CDI后，量化相应的相位信息，并反馈给中继端。其仿真结果表明，仅仅增加1比特的相位反馈开销，就能显著地提高系统性能。
发明内容
在此基础上，本发明对现有技术中的上述反馈方式做出改进，通过合理分配CDI 反馈比特(Bi)和相位信息反馈比特(B2)，进一步提高了无线通信系统的性能。本发明的一个方面提供了一种用户设备，包括接收单元，从无线通信系统中的发射站点接收系统信息和导频信号；估计单元，根据接收的导频信号，估计当前信道的状态； 以及量化单元，基于系统信息和估计得到的信道状态信息，以第一数目的比特对信道方向进行量化，以第二数目的比特对量化的信道方向与实际的信道方向之间的相位差进行量化。优选地，系统信息包括统计信息和模式信息。优选地，当模式信息指示第一模式时，量化单元将第一数目和所第二数目设置为默认值。优选地，当模式信息指示第二模式时，量化单元根据统计信息和估计得到的信道状态信息，分配第一数目和第二数目。优选地，量化单元根据使用户设备的信号与干扰加噪声比最大化来分配第一数目和第二数目。
优选地，用户设备还包括发射单元，将量化的信道方向和量化的相位差反馈至发射站点。优选地，用户设备还包括发射单元，将量化的信道方向、量化的相位差以及第二数目反馈至发射站点。优选地，无线通信系统包括多输入多输出无线通信系统。本发明的另一方面提供了一种由用户设备执行的量化方法，包括从无线通信系统中的发射站点接收系统信息和导频信号；根据接收的导频信号，估计当前信道的状态； 以及基于系统信息和估计得到的信道状态信息，以第一数目的比特对信道方向进行量化， 以第二数目的比特对量化的信道方向与实际的信道方向之间的相位差进行量化。优选地，系统信息包括统计信息和模式信息。优选地，当模式信息指示第一模式时，将第一数目和第二数目设置为默认值。优选地，当模式信息指示第二模式时，根据统计信息和估计得到的信道状态信息， 分配第一数目和第二数目。优选地，根据使用户设备的信号与干扰加噪声比最大化来分配第一数目和第二数目。优选地，该量化方法还包括将量化的信道方向和量化的相位差反馈至发射站点。优选地，该量化方法还包括将量化的信道方向、量化的相位差以及第二数目反馈至发射站点。优选地，无线通信系统包括多输入多输出无线通信系统。本发明根据系统统计信息并结合用户设备的实时信道信息，合理分配CDI与相位信息反馈开销，从而减小了用户接收多路信号时因相位模糊而造成的相消影响，同时提高了反馈比特的效率。本发明无需改变现有的系统结构，只需在用户设备处进行相位量化并反馈量化索引，因而能够较好的与第四代GG)蜂窝移动通信等系统相兼容。
通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其他特征将会变得更加明显，其中图1是示出了根据本发明实施例的无线通信系统的系统示意图。图2是示出了根据本发明实施例的无线通信系统的框图；图3是示出了根据本发明实施例的用户设备的框图；图4是示出了根据本发明实施例的多种反馈方案下的系统吞吐量的示意图；图5是示出了根据本发明实施例的多种反馈方案下的系统吞吐量的另一示意图； 以及图6是示出了根据本发明实施例的量化方法的流程图。
具体实施例方式下面，通过结合附图对本发明的具体实施例的描述，本发明的原理和实现将会变得明显。应当注意的是，本发明不应局限于下文所述的具体实施例。另外需要说明，为了简便起见，附图中没有示出与本发明相关的公知组件。
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虽然下面的具体实施例以MIMO无线通信网络为例描述本发明，然而可以理解的是，本发明并不限于MIMO网络，而是可普遍应用于具有多个发射站点的无线通信网络。图1是示出了根据本发明实施例的无线通信系统10的示意图。无线通信系统10 包括若干个基站100、中继110以及用户设备120。每个基站100与其服务小区中的中继 110传递信号，进而为该服务小区中的用户设备120提供服务。应当理解，图1中示出的基站、中继以及用户设备的数目仅仅是无线通信系统的组成的一个示例。图2是示出了根据本发明实施例的无线通信系统的框图。在图2所示的例子中， 假定基站的个数为1，中继的个数为R，基站和中继的发射天线的个数为M，用户设备的接收天线的个数为N，用户设备的个数为K，信道建模为相互独立且同分布的高斯信道，噪声方差为1。基站和中继的发射功率均为10dB，用户的反馈比特数B= {6,8} 0接下来，结合附图3详细描述根据本发明实施例的用于在无线通信系统中实现 CDI和PI联合反馈的用户设备。图3是示出了根据本发明实施例的用户设备30的框图。在该实施例中，用户设备 30包括发射单元302、接收单元304、估计单元306以及量化单元308。以下对各个单元的具体操作分别进行描述。假设发射站点的发射天线数为M，发射站点的个数为R，发射功率为P1。用户设备的接收天线的个数为1，用户设备的个数为K。首先，需要在用户设备中设置初始参数，包括系统码本、用户反馈比特数B以及Bl和B2的分配策略，其中系统码本包括CDI码本和
相位码本。在此实施例中，⑶I码本表示为O 柄，丨而广今丨,} c., I ￡^.相位码本表示为
2π
Cpi = {θ,...θ2Βι+χ}，其中。Bl和Β2的分配策略包括模式0和模式1。模式0为
默认模式，在该模式下，Bl和Β2根据系统的统计特性设成默认值；模式1为自适应量化模式，在该模式下，Bl和Β2的分配原则为max SINRks. t. B^B2 = B (1)其中k表式用户设备的序号。接收单元304接收来自发射站点的导频信号，该导频信号用于用户信道的估计。在接收到导频信号和系统信息之后，估计单元306对当前的信道状态进行估计， 以获得信道的状态信息hkl，hyhkK，1 < k < K，其中hki为MX 1矩阵。假设用户端获得的信道信息是完整准确的。^kH Λ = 表示归一化的⑶I信息。接下来，量化单元308根据预设模式信息和对应的分配原则，计算Bl与Β2的取值，然后对、Λ2.··‘以Bl进行量化^=arg ^Siflj(2)其中、为量化后的⑶I信息。然后，量化单元308计算量化后的CDI与实际CDI之间的相位夹角(相位差)Φ^ = ^((KikS)(β)然后，量化单元308对Φ 以B2比特进行量化
权利要求
1.一种用户设备，包括接收单元，从无线通信系统中的发射站点接收系统信息和导频信号；估计单元，根据接收的导频信号，估计当前信道的状态；以及量化单元，基于系统信息和估计得到的信道状态信息，以第一数目的比特对信道方向进行量化，以第二数目的比特对量化的信道方向与实际的信道方向之间的相位差进行量化。
2.如权利要求1所述的用户设备，其中，所述系统信息包括统计信息和模式信息。
3.如权利要求2所述的用户设备，其中，当模式信息指示第一模式时，所述量化单元将所述第一数目和所述第二数目设置为默认值。
4.如权利要求2所述的用户设备，其中，当模式信息指示第二模式时，所述量化单元根据统计信息和估计得到的信道状态信息，分配所述第一数目和所述第二数目。
5.如权利要求4所述的用户设备，其中，所述量化单元根据使用户设备的信号与干扰加噪声比最大化来分配所述第一数目和所述第二数目。
6.如权利要求3所述的用户设备，还包括发射单元，将量化的信道方向和量化的相位差反馈至发射站点。
7.如权利要求4所述的用户设备，还包括发射单元，将量化的信道方向、量化的相位差以及所述第二数目反馈至发射站点。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的用户设备，其中，所述无线通信系统包括多输入多输出无线通信系统。
9.一种由用户设备执行的量化方法，包括从无线通信系统中的发射站点接收系统信息和导频信号；根据接收的导频信号，估计当前信道的状态；以及基于系统信息和估计得到的信道状态信息，以第一数目的比特对信道方向进行量化， 以第二数目的比特对量化的信道方向与实际的信道方向之间的相位差进行量化。
10.如权利要求9所述的量化方法，其中，所述系统信息包括统计信息和模式信息。
11.如权利要求10所述的量化方法，其中，当模式信息指示第一模式时，将所述第一数目和所述第二数目设置为默认值。
12.如权利要求10所述的量化方法，其中，当模式信息指示第二模式时，根据统计信息和估计得到的信道状态信息，分配所述第一数目和所述第二数目。
13.如权利要求12所述的量化方法，其中，根据使用户设备的信号与干扰加噪声比最大化来分配所述第一数目和所述第二数目。
14.如权利要求11所述的量化方法，还包括将量化的信道方向和量化的相位差反馈至发射站点。
15.如权利要求12所述的量化方法，还包括将量化的信道方向、量化的相位差以及所述第二数目反馈至发射站点。
16.如权利要求9-15中任意一项所述的量化方法，其中，所述无线通信系统包括多输入多输出无线通信系统。
全文摘要
本发明提供了一种用户设备，包括接收单元，从无线通信系统中的发射站点接收系统信息和导频信号；估计单元，根据接收的导频信号，估计当前信道的状态；以及量化单元，基于系统信息和估计得到的信道状态信息，以第一数目的比特对信道方向进行量化，以第二数目的比特对量化的信道方向与实际的信道方向之间的相位差进行量化。本发明还提供了一种由用户设备执行的量化方法。
文档编号H04L1/06GK102377533SQ201010262949
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者丁铭, 吴幼龙, 李秀娜, 林意如, 王俊涛, 罗汉文 申请人:上海交通大学, 夏普株式会社