一种有限反馈信息的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种有限反馈信息的方法和设备，涉及通信领域，解决了由于现有技术向水平和垂直维度分配相同反馈比特数，导致反馈性能低的问题，该方法包括：根据基站的天线阵列配置信息以及水平和垂直两个维度的信道状态信息确定满足预设条件的反馈比特分配组合，根据该反馈比特分配组合生成该水平维度的第一码本和该垂直维度的第二码本，根据该第一码本和该第二码本分别确定该水平维度的预编码矩阵指示PMIh和该垂直维度的预编码矩阵指示PMIv，将该反馈比特分配组合、该预编码矩阵指示PMIh和该预编码矩阵指示PMIv发送至该基站。本发明实施例用于在3D-MIMO系统中用户设备有限反馈信息至基站。
【专利说明】一种有限反馈信息的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，尤其涉及三维多用户3D-MM0系统的一种有限反馈信息的 方法和设备。
【背景技术】
[0002] 在 LTE (Long Term Evolution，长期演进）和 LTE-A (Long Term Evolution-Advanced，长期演进-高级）系统中，ΜΙΜΟ (Multiple-Input Multiple-Output, 多输入多输出）技术能利用基站端的多个天线各自独立发送信号，同时在用户端用多个天 线接收并恢复该信号中的原信息。其中，该ΜΜ0包括二维的ΜΜ0 (简称2D-MM0)以及3维 的ΜΜ0(简称3D-MM0)，其中，2D-MM0的天线如图1所示，包括水平维度的1，2,3,4四个 天线振子，基站使用如图1所示的天线向用户发送信号能够区分不同水平角度的用户，但 是不能区分同一水平，不同距离的用户，而3D-MM0的天线如图2所示，在原有的水平维度 的天线振子的基础上，增添了垂直维度的天线振子，形成了如图2所示的4X3的天线阵列， 基站使用如图2所示的天线向用户发送信号能够在水平维度和垂直维度同时区分用户。
[0003] 预编码技术能够解决ΜΜ0系统中信道间的相关性问题，以及用户间的干扰问题， 具体地，基站根据当前的信道状况对各个天线发送的信号进行预编码处理，使之有效匹配 当前的信道，消除或减小信道相关性和用户间的干扰的影响，从而达到提高系统性能的目 的。为了使基站获知当前的信道状况，需要用户将其信道状态信息反馈给基站，在实际系统 中，通常会把某个用户的信道状态信息量化为码本中的一个序号值，并将该序号值反馈给 基站。
[0004] 针对3D-MM0系统，理想的反馈方式（即将所有用户的信道状态信息反馈至基站） 因反馈信息量大、量化方式复杂等缺陷而不被使用。现有技术中针对3D-MIM0系统的有限 反馈信息的方法包括：基站端和用户端均存储一垂直维度的码本和一水平维度的码本，用 户端根据垂直维度和水平维度的信道信息，分别从预存的码本中选出最优的垂直维度与水 平维度的预编码矩阵，并将对应的索引号反馈回基站，基站端根据索引号选择对应的预编 码矩阵，并对水平维度和垂直维度的预编码矩阵利用张量积得到3D预编码矩阵，并利用该 3D预编码矩阵对各个天线发送信号进行预编码处理。其中，码本越大对信道状态信息的量 化精度越高，反馈比特数反映了码本的大小，也就是说，某一维度在反馈信道状态信息时占 用的反馈比特数越多，对该维度的信道信息量化得越精确。
[0005] 由上可知，现有技术对水平和垂直两个维度采用码本均匀分组的方式，即两个维 度反馈的比特数相同，这样，对于信道增益不同的水平信道和垂直信道采用相同的量化精 度，使得有限反馈的信息对信道状况的反映不是最优，降低了反馈性能。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种有限反馈信息的方法和设备，通过优化反馈比特在两个维度的分 配机制，解决了由于现有技术向水平和垂直维度分配相同反馈比特数，导致反馈性能低的 问题。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0008] 第一方面，提供一种有限反馈的方法，包括：
[0009] 根据基站的天线阵列配置信息以及水平和垂直两个维度的信道状态信息确定满 足预设条件的反馈比特分配组合，所述预设条件为有限反馈与理想反馈的信号与干扰加噪 声比SINR的差异在预定的范围之内；
[0010] 根据所述反馈比特分配组合生成所述水平维度的第一码本和所述垂直维度的第 二码本，并根据所述第一码本和所述第二码本分别确定所述水平维度的预编码矩阵指示 PMIh和所述垂直维度的预编码矩阵指示PMIV ;
[0011] 将所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述预编码矩阵指示PMI V 发送至所述基站。
[0012] 第二方面，提供一种用户设备，包括：
[0013] 比特分配单元，用于根据基站的天线阵列配置信息以及水平和垂直两个维度的信 道状态信息确定满足预设条件的反馈比特分配组合，所述预设条件为有限反馈与理想反馈 的信号与干扰加噪声比SINR的差异在预定的范围之内；
[0014] 码本生成单元，用于根据所述反馈比特分配组合生成所述水平维度的第一码本和 所述垂直维度的第二码本；
[0015] 量化单元，用于根据所述第一码本和所述第二码本分别确定所述水平维度的预编 码矩阵指示PMI h和所述垂直维度的预编码矩阵指示PMIV ;
[0016] 反馈单元，用于将所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述预编 码矩阵指示PMI V发送至所述基站。
[0017] 采用上述方案，选取能够使有限反馈与理想反馈之间的SINR差异在预定的范围 之内的反馈比特分配组合分配给水平和垂直两个维度，该反馈比特组合将更多的反馈比特 分配至增益较大的维度，将较少的反馈比特分配至增益较少的维度，使得有限反馈的信息 对信道状况的反映最优，提高了有限反馈的反馈性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。
[0019] 图1为现有技术提供的一种2D-MM0的天线的示意图；
[0020] 图2为现有技术提供的一种3D-MM0的天线的示意图；
[0021] 图3为本发明实施例提供的一种有限反馈信息的方法的流程示意图；
[0022] 图4为本发明实施例提供的另一种有限反馈信息的方法的流程示意图；
[0023] 图5为本发明实施例提供的一种用户设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 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，显然，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。
[0025] 本发明实施例提供一种有限反馈的方法，如图3所示，该方法包括：
[0026] S301、用户设备根据基站的天线阵列配置信息以及水平和垂直两个维度的信道状 态信息确定满足预设条件的反馈比特分配组合。
[0027] 其中，该预设条件为有限反馈与理想反馈的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio,信号与干扰加噪声比）差异在预定的范围之内。
[0028] 值的说明的是，该SINR表示接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强 度的比值，有限反馈与理想反馈的SINR差异越小，表明该有限反馈越接近该理想反馈，反 馈的信道状态信息越准确。
[0029] 可选地，在用户设备根据水平维度的信道状态信息和垂直维度的信道状态信息 确定满足预设条件的反馈比特分配组合之前，用户设备接收基站发送的CSI-RS(Channel State Indication-Reference Signal,信道状态指示参考信息）和该天线阵列配置信息， 该CSI-RS包括该水平维度的CSI-RS和该垂直维度的CSI-RS，该天线阵列配置信息包括水 平维度的天线振子数目N和垂直维度的天线振子数目Μ ;则该用户设备根据该水平维度的 CSI-RS和该垂直维度的CSI-RS确定该水平维度的信道状态信息hk, h(TTIt)和该垂直维度 的信道状态信息hk,v(TTI t)。
[0030] 其中，该CSI-RS用于信道测量，TTI为传输时间间隔，hk,h(TTI t)表示t个TTI时 刻下用户K在水平维度的信道状态信息，hk,v (TTIt)表示t个TTI时刻下用户K在垂直维度 的信道状态信息。
[0031] 具体地，该用户设备获取反馈比特在该水平维度和该垂直维度全部的可选分配组 合，并利用每一组可选分配组合求取有限反馈与理想反馈之间的SINR差异，在满足该SINR 的差异在该预定范围之内的至少一组可选分配组合中确定该反馈比特组合，该反馈比特组 合包括为该水平维度分配的第一反馈比特数b h和为该垂直维度分配的第二反馈比特数bv。
[0032] 可选地，该用户设备获取反馈比特在该水平维度和该垂直维度全部的可选分配组 合包括以下两种方式：
[0033] 方式一、该用户设备通过公式一：
[0034]
【权利要求】
1. 一种有限反馈的方法，其特征在于，包括： 根据基站的天线阵列配置信息以及水平和垂直两个维度的信道状态信息确定满足预 设条件的反馈比特分配组合，所述预设条件为有限反馈与理想反馈的信号与干扰加噪声比 SINR的差异在预定的范围之内； 根据所述反馈比特分配组合生成所述水平维度的第一码本和所述垂直维度的第二码 本，并根据所述第一码本和所述第二码本分别确定所述水平维度的预编码矩阵指示PMIh和 所述垂直维度的预编码矩阵指示PMI V ; 将所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述预编码矩阵指示PMIV发送 至所述基站。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据基站的天线阵列配置信息以 及水平和垂直两个维度的信道状态信息确定满足预设条件的反馈比特分配组合之前，包 括： 接收基站发送的信道状态指示参考信息CSI-RS和所述天线阵列配置信息；所述 CSI-RS包括所述水平维度的CSI-RS和所述垂直维度的CSI-RS ;所述天线阵列配置信息包 括水平维度的天线振子数目N和垂直维度的天线振子数目Μ ; 根据所述水平维度的CSI-RS和所述垂直维度的CSI-RS确定所述水平维度的信道状态 信息hk,h(TTIt)和所述垂直维度的信道状态信息hk, v(TTIt)。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据基站的天线阵列配置信息 以及水平和垂直两个维度的信道状态信息确定满足预设条件的反馈比特分配组合具体包 括： 获取反馈比特在所述水平维度和所述垂直维度全部的可选分配组合； 利用每一组所述可选分配组合求取有限反馈与理想反馈的所述SINR的差异； 在满足所述SINR的差异在所述预定范围之内的至少一组可选分配组合中确定所述反 馈比特组合，所述反馈比特组合包括为所述水平维度分配的第一反馈比特数bh和为所述垂 直维度分配的第二反馈比特数b v。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取反馈比特在所述水平维度和所 述垂直维度全部的可选分配组合包括： 采用闭式求解方式： Γ hjArn,)f 1 h= (^:)(^) \ο§^ΛΤΤΙι，? + .. ，（Ν>1，Μ>1)求取所述第一反馈比 Ν - I f M -1 ' (N - 1)(/1/ - 1) 特数bh ; 由bv = B_bh,得到所述第二反馈比特数bv, B为总的反馈比特的数目。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取反馈比特在所述水平维度和所 述垂直维度全部的可选分配组合包括： 查询预设的反馈比特分配列表，获取反馈比特在所述水平维度和所述垂直维度全部的 可选分配组合。
6. 根据权利要求3至5任一项所述的方法，其特征在于，所述利用每一组所述可选分配 组合求取有限反馈与理想反馈的所述SINR的差异包括： αγ_ι bh Μ _ 1 bv 由/ΗΙ/^ΟΤΟΙΙ2--2 N-l + \\hkv{TTIt)\f-2 财―1 求取所述 SINR 的差异； ' ' N ' Μ 其中，f表示有限反馈和理想反馈的信号与干扰加噪声比SINR的差异； 所述将所述SINR的差异在预定范围之内的至少一组可选分配组合确定为所述反馈比 特分配组合包括： 在满足所述SINR的差异在所述预定范围之内的至少一组可选分配组合中，确定所述 SINR的差异最小的一组可选分配组合为所述反馈比特分配组合。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 按照更新周期T更新所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述预编码 矩阵指示PMIV ; 将更新后的所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述预编码矩阵指示 PMIV发送至所述基站。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述更新周期T包括t个传输时间间隔 TTI，t为大于或等于1的正整数。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 由= ￡彳+ i f，得到所述水平维度的信道在 L，=o，=0 J 更新前与更新后的信道相关性P ; 由A.,.r ，得到所述垂直维度的信道 1/=0 i=0 J 在更新前与更新后的信道相关性P k，v，T; 其中，所述L为水平维度总的信道数目，所述R为垂直维度总的信道数目，所述 i (nT)为水平维度第1条信道在第η个周期T内的信道状态信息，所述i ((n+1) T) 为所述htha(nT)的共轭，所述htva(nT)为垂直维度第1条信道在第η个周期T内的信道 状态信息，所述匕0((11+1)1')为所述hk^OiT)的共轭，^和 Ti分别表示第1条信道和 第i条信道的时延大小； 根据所述PthiT和所述PtViT调整所述更新周期T。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述Pth，T和所述Ptv， T调整 所述更新周期T包括： 在所述Pth，T和所述Ptv，T均满足预设的相关性上限阈值时，增大所述更新周期T; 在所述Pth，dP/或所述足预设的相关性下限阈值时，减小所述更新周期T。
11. 一种用户设备，其特征在于，包括： 比特分配单元，用于根据基站的天线阵列配置信息以及水平和垂直两个维度的信道状 态信息确定满足预设条件的反馈比特分配组合，所述预设条件为有限反馈与理想反馈的信 号与干扰加噪声比SINR的差异在预定的范围之内； 码本生成单元，用于根据所述反馈比特分配组合生成所述水平维度的第一码本和所述 垂直维度的第二码本； 量化单元，用于根据所述第一码本和所述第二码本分别确定所述水平维度的预编码矩 阵指示PMIh和所述垂直维度的预编码矩阵指示PMIV ; 反馈单元，用于将所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述预编码矩 阵指示PMIV发送至所述基站。
12. 根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备还包括接收单元，用 于接收基站发送的信道状态指示参考信息CSI-RS和天线阵列配置信息；所述CSI-RS包括 所述水平维度的CSI-RS和所述垂直维度的CSI-RS ;所述天线阵列配置信息包括水平维度 的天线振子数目N和垂直维度的天线振子数目Μ ; 信道估计单元，用于根据所述水平维度的CSI-RS和所述垂直维度的CSI-RS确定所述 水平维度的信道状态信息hk,h(TTIt)和所述垂直维度的信道状态信息h k,v(TTIt)。
13. 根据权利要求11或12所述的用户设备，其特征在于，所述比特分配单元具体用 于： 获取反馈比特在所述水平维度和所述垂直维度全部的可选分配组合； 利用每一组所述可选分配组合求取有限反馈与理想反馈的所述SINR的差异； 在满足所述SINR的差异在所述预定范围之内的至少一组可选分配组合中确定所述反 馈比特组合，所述反馈比特组合包括为所述水平维度分配的第一反馈比特数bh和为所述垂 直维度分配的第二反馈比特数b v。
14. 根据权利要求13所述的用户设备，其特征在于，所述比特分配单元还用于： 采用闭式求解方式： Γ \h,H(TTIt)f ? m 1〇§^+ (/-1XM-1) '（N>1，M>1)求取所述第一反馈比 特数bh ; 由bv = B-bh，得到所述第二反馈比特数bv，B为总的反馈比特的数目，N为基站天线在 所述水平维度的天线振子数目，Μ为基站天线在所述垂直维度的天线振子数目。
15. 根据权利要求13所述的用户设备，其特征在于，所述比特分配单元还用于： 查询预设的反馈比特分配列表，获取反馈比特在所述水平维度和所述垂直维度全部的 可选分配组合。
16. 根据权利要求13至15任一项所述的用户设备，其特征在于，所述比特分配单元还 用于： at _] bh Λ/ - 1 bv Ν Μ 求取所述SINR的差异； 其中，f表示有限反馈和理想反馈的信号与干扰加噪声比SINR的差异； 在满足所述SINR的差异在所述预定范围之内的至少一组可选分配组合中，确定所述 SINR的差异最小的一组可选分配组合为所述反馈比特分配组合。
17. 根据权利要求11至16任一项所述的用户设备，其特征在于，用户设备还包括更新 单元：用于按照更新周期T更新所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh和所述 预编码矩阵指示PMIV ; 所述反馈单元还用于，将更新后的所述反馈比特分配组合、所述预编码矩阵指示PMIh 和所述预编码矩阵指示PMIV发送至所述基站。
18. 根据权利要求17所述的用户设备，其特征在于，所述更新周期T包括t个传输时间 间隔TTI，t为大于或等于1的正整数。
19. 根据权利要求17所述的用户设备，其特征在于，所述更新单元还用于： 由 Α-= E {?Χ/,,/Ο?ΥαΚΟ + ?，得到所述水平维度的信道在 ll=0 i=0 J 更新前与更新后的信道相关性p ; 由得到所述垂直维度的信道在 U=0 f=0 J 更新前与更新后的信道相关性P tViT; 其中，所述L为水平维度总的信道数目，所述R为垂直维度总的信道数目，所述 i (nT)为水平维度第1条信道在第η个周期T内的信道状态信息，所述i ((n+1) T) 为所述htha(nT)的共轭，所述htva(nT)为垂直维度第1条信道在第η个周期T内的信道 状态信息，所述匕0((11+1)1')为所述hk^OiT)的共轭，^和 Ti分别表示第1条信道和 第i条信道的时延大小； 根据所述PthiT和所述PtViT调整所述更新周期T。
20. 根据权利要求19所述的用户设备，其特征在于，所述更新单元具体用于： 在所述Pth，T和所述Ptv，T均满足预设的相关性上限阈值时，增大所述更新周期T; 在所述Pth，dP/或所述足预设的相关性下限阈值时，减小所述更新周期T。
【文档编号】H04B7/06GK104243008SQ201410514550
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】曹亘, 卢尧, 韩潇, 范斌, 孙雷, 于璐, 张天魁 申请人:中国联合网络通信集团有限公司