模式的切换方法、系统及所适用的基站与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种模式的切换方法、系统及所适用的基站。

背景技术：

SUMIMO(Single User Multi Input and Multi Output)和MUMIMO(Multi User Multi Input and Multi Output)的动态切换在目前较为流行的LTE系统中得到支持，它可以带来更高的系统效率，以及更灵活的资源调度。同时也带来了资源调度的挑战性，使得基站能够根据移动终端的上报信息较为准确的判断资源调度策略。

在LTE系统中虽然支持SUMIMO和MUMIMO的动态切换，但是对移动终端来说却是不可感知的，即移动终端不知道自己是处于SUMIMO还是MUMIMO状态。因此移动终端的所有的信息都是基于SUMIMO的情况上报的。当基站根据移动终端根据SUMIMO上报的CSI(Channel State Information)，进行MUMIMO调度的时候，需要对移动终端的CQI(Channel Qulity Indication)信息进行调整，以进行更好的速率匹配。其中CSI包含CQI、PMI、RI等。

目前基站调度MUMIMO时所采用的CQI采用的方法有：需要终端配合，终端总是假定MUMIMO状态传输，进行反馈CQI；基站进行简单的CQI回退，即MUMIMO调度时对移动终端的CQI固定的降低若干阶作为MUMIMO损失

需要移动终端支持的方案在协议中的支持不足，同时基站端简单的进行CQI回退没有充分利用移动终端的信道信息，使得系统容量有损失。

技术实现要素：

本发明提供一种模式的切换方法、系统及所适用的基站，用于解决现有技术中基站在确定切换模式期间的交互步骤过于冗余的问题。

基于上述目的，本发明提供一种模式切换方法，包括：基于获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息，计算所述移动终端在第一模式下对应各层信号的第一信噪比；根据所述第一信噪比和所述CSI信息，估计所述移 动终端在第二模式下接收相应层信号的CQI信息；根据各所述CSI信息和所对应层的第二模式的CQI信息，确定各层的信号传输速度，并根据所确定的第一模式和第二模式下同一层信号传输速度的比较结果，选择相应层的数据传输采用第一模式或第二模式。

优选地，所述基于获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息，估计所述移动终端在第一模式下对应各层信号的第一信噪比的方式包括：根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息所对应的各第一信噪比。

优选地，所述根据第一信噪比和所对应的CSI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的CQI信息的方式包括：基于预设的最小流间干扰和各层所述第一信噪比，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比；根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算各层第二信噪比所对应的CQI信息。

优选地，所述基于预设的最小流间干扰、各层所述第一信噪比和所对应的CSI信息中的PMI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比的方式包括：根据公式估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比；其中，为第k层的第二信噪比，K为移动终端；传输数据的层数，为第k层的第一信噪比，G为均衡矩阵，i为移动终端i的编号，H_i第i个移动终端的信道，M_i为第i个移动终端的预编码，V_i为第i个移动终端在第一模式下反馈的PMI所对应的向量，kk为第一模式第k层和第二模式第k层。

优选地，所述根据公式估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比的方式包括：基于预设的均衡后各层信号功率是归一化的，将所述公式简化成：并采用简化后的公式估计各层的第二信噪比。

优选地，所述根据各CSI信息和所对应的第二模式的各CQI信息，确定各层的信号传输速度的方式包括：根据预设的CQI-传输速度的映射关系式确定各模式下各层的信号传输速度。

基于上述目的，本发明还提供一种模式的切换系统，包括：发射接收模块，用于获取移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息；计算模块，用于基于所述CSI信息计算所述移动终端在第一模式下对应各层信号的第一信噪比；用于根据所述第一信噪比和所述CSI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的CQI信息；以及用于根据各所述CSI信息和所对应的各CQI信息，确定各层的信号传输速度；模式切换模块，用于根据所确定的第一模式和第二模式下同一层信号传输速度的比较结果，选择另所述发射接收模块在相应层的数据传输采用第一模式或第二模式。

优选地，所述计算模块包括：第一计算子模块，用于根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息所对应的各第一信噪比。

优选地，所述计算模块包括：第二计算子模块，用于基于预设的最小流间干扰、各层所述第一信噪比和所对应的CSI信息中的PMI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比；根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算各层第二信噪比所对应的CQI信息。

优选地，所述第二计算子模块用于根据公式估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比；其中，为第k层的第二信噪比，K为移动终端；传输数据的层数，为第k层的第一信噪比，G为均衡矩阵，i为移动终端i的编号，H_i第i个移动终端的信道，M_i为第i个移动终端的预编码，V_i为第i个移动终端在第一模式下反馈的PMI所对应的向量，kk为第一模式第k层和第二模式第k层。

优选地，所述第二计算子模块用于基于预设的均衡后各层信号功率是归一 化的，将所述公式简化成：并采用简化后的公式估计各层的第二信噪比。

优选地，所述计算模块包括第三计算子模块，用于根据预设的CQI-传输速度的映射关系式确定各模式下各层的信号传输速度。

基于上述目的，本发明还提供一种基站，包括：如上任一所述的切换系统。

如上所述，本发明的模式的切换方法、系统及所适用的基站，具有以下有益效果：通过利用第一模式下的第一信噪比来估计第二模式下的第二信噪比，进而确定是否切换模式来为移动终端传输数据，能够避免在切换期间的与移动终端的数据交互，有效减少信道的占用率；另外，利用估计移动终端的最小流间干扰能够避免通过与移动终端的交互来获取相关参数的步骤，减少了基站确定是否切换模式的冗余步骤；还有，预设各层信号功率是归一化的，能极好的减少基站的运算量，降低基站的系统负担，并高效的估计到第二信噪比的结果，以便快速进行模式选择。

附图说明

图1是本发明的模式的切换方法的一个实施例的方法流程图。

图2是本发明的基站的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

如图1所示，本发明提供一种模式切换方法。所述切换方法主要用于基站。其中，所述基站同时与多个移动终端通信，且在与每个移动终端传输数据时了采用空间复用的方式。每个信道被复用的传输多个移动终端的多路数据，和/或传输一个移动终端的多路数据，每路传输数据的空隙对应移动终端的一个层。

在此，所述基站能够利用第一模式或第二模式与移动终端进行数据传输。其中，第一模式可以指SUMIMO(Single User Multi Input and Multi Output)，即单用户多入多出模式。第二模式可以指Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，即多用户多入多出模式。所述基站通过执行以下步骤来切换与移动终端的数据传输模式，以实现基站更好地配置调度资源。

在步骤S1中，所述基站基于获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息，估计所述移动终端在第一模式下对应各层信号的第一信噪比。

在此，移动终端在统计了接收信号的信道质量后，向基站发送包含CSI信息的信号。其中，所述移动终端默认在第一模式下发送该信号。所述基站基于所获取的信号所在空间复用层，确定所述CSI信息-移动终端-层的对应关系。以此类推，移动终端根据业务数据传输的层，定时发送对应各层的CSI信息。对应的，所述基站能够获得同一移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息。在此，所述CSI信息包括：CQI信息(信道质量信息)、PMI信息(预编码矩阵指示符)、RI信息(RANK指示信息)等。

所述基站基于所得到的CSI信息估计所述移动终端在第一模式下接收各层信号时的第一信噪比。

具体地，所述基站根据预设的第一模式下各层CQI与SINR(信噪比)的对应关系，估计所述移动终端在第一模式下接收各层信号时的第一信噪比。

例如，所述基站中预设有第一模式下各层CQI区间和SINR的对应关系。当所述基站接收到的CSI信息中的CQI信息落入预设的相应层的CQI区间，则按照所述对应关系，得到相应的第一信噪比。

优选地，所述基站根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息所对应的各第一信噪比。

具体地，以所述基站所能通信的第i个移动终端为例，所述基站中预设有CQI-SINR的映射函数：其中，为第一模式下与所述基站通信的第i个移动终端的第k层的CQI信息，所述为SU模式下第i个移动终端的第k层的第一信噪比，Q^-1(·)为映射函数。

在步骤S2中，所述基站根据所述第一信噪比和所述CSI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的CQI信息。

具体地，所述基站利用预设的各移动终端采用最小流间干扰的预编码方式 和公式(1)也估计所述移动终端i的第一信噪比：

公式(1)

通过前面的映射关系、CSI信息和公式(1)的运算，得到所述移动终端i的小区外干扰I_inter。其中，所述第一信噪比的最终取值，可根据精度而定，和/或根据预设的取舍原则来定。其中，i＝1、2、…、K，K为所述基站所通信的移动终端的个数，G为预设的各移动终端的均衡矩阵，H_i为在第一模式下第i个移动终端接收信号的信道。

优选地，所述基站获取所述移动终端的PMI信息(预编码矩阵指示符)，并将包含所述PMI信息对应的向量V_i代入公式(2)：

公式(2)

进一步地，根据预设的移动终端i采用最小流间干扰的预编码方式，确定再估计得到所述公式(1)。

接着，所述基站利用公式(3)得到所述移动终端i在MU模式下第k层的第二信噪比：公式(3)其中，为第k层的第二信噪比，K为移动终端；传输数据的层数，为第k层的第一信噪比，G为均衡矩阵，i为移动终端i的编号，H_i第i个移动终端的信道，M_i为第i个移动终端的预编码，V_i为第i个移动终端在第一模式下反馈的PMI所对应的向量，kk为第一模式第k层和第二模式第k层。

再利用CQI-SINR的映射函数，得到所述移动终端i在MU模式下第k层的CQI信息。

优选地，所述步骤S2包括：步骤S21和S22。(均未予图示)

在步骤S21中，所述基站基于预设的最小流间干扰、各层所述第一信噪比和所对应的CSI信息中的PMI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比。

仍以第i个移动终端的第k层为例，所述基站预设的第二信噪比公式(4)为：

公式(4)

所述基站估计移动终端i选用的终端间干扰以及移动终端i的各层间干扰为0的预编码，简化所述公式(4)得到公式(3)。

优选地，为了简化运算，所述基站将公式(3)进一步简化。即：假定移动终端i在均衡的时候能够很好的消除掉流间干扰，因此所述基站预设GH_iV_i＝Λ，其中Λ为对角阵。为了方便起见，所述基站进一步假定均衡后各层信号功率是归一化的，得到Λ＝I，GH_i＝(V_i^HV_i)^-1V_i^H，因此将所述公式(3)进一步简化为：并采用简化后的公式估计各层的第二信噪比。

在步骤S22中，所述基站根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算各层第二信噪比所对应的CQI信息。

具体地，所述基站利用公式(5)：得到MU模式下，移动终端i在第k层的CQI信息。其中，CQI'_k为移动设备i在第k层的CQI信息，为所述移动设备i在第k层的第二信噪比。

需要说明的是，所述基站可以通过所述步骤S2的执行过程估计到移动终端i在第二模式下的各层CQI信息。同理可得，所述基站通过执行步骤S2估计所能通信的其他移动终端在第二模式下的各层CQI信息。

在步骤S3中，所述基站根据各所述CSI信息和所对应第二模式的各CQI信息，确定各层的信号传输速度，并根据所确定的第一模式和第二模式下同一层信号传输速度的比较结果，选择相应层的数据传输采用第一模式或第二模式。

具体地，所述基站可以预先设定各CQI信息区间与传输速度的对应关系，并根据所得到的各层的CSI信息中的CQI信息和对应第二模式的CQI信息各自落入的CQI区间，得到各自对应的传输速度。

优选地，所述基站预先设有CQI-传输速度的映射关系式，并根据该映射关系式确定各模式下各层的信号传输速度。

在此，所述CQI-传输速度的映射关系式可与前述公式CQI-SINR的应设函数相同或类似。也可以根据不同的模式，设定相应的映射关系式。

所述基站按照预设的CQI-传输速度的映射关系式确定各模式下各层的信号传输速度。再通过比较各模式下同一层的传输速度，选择传输速度高的模式来与移动设备i进行数据传输。

如图2所示，本发明提供一种模式切换系统。所述切换系统安装在基站中，并利用所述基站中的如天线、发射接收模块、处理器等硬件来执行。其中，所述基站同时与多个移动终端通信，且在与每个移动终端传输数据时了采用空间复用的方式。每个信道被复用的传输多个移动终端的多路数据，和/或传输一个移动终端的多路数据，每路传输数据的空隙对应移动终端的一个层。

在此，所述基站能够利用第一模式或第二模式与移动终端进行数据传输。其中，第一模式可以指SUMIMO(Single User Multi Input and Multi Output)，即单用户多入多出模式。第二模式可以指Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，即多用户多入多出模式。所述基站通过执行以下模块来切换与移动终端的数据传输模式，以实现基站更好地配置调度资源。

具体地，所述基站1包括：发射接收模块11、计算模块12、模式切换模块13。

所述发射接收模块11用于获取移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息。

在此，移动终端在统计了接收信号的信道质量后，向所述发射接收模块11发送包含CSI信息的信号。其中，所述移动终端默认在第一模式下发送该信号。则所述发射接收模块11基于所获取的信号所在空间复用层，确定所述CSI信息-移动终端-层的对应关系。以此类推，移动终端根据业务数据传输的层，定时发送对应各层的CSI信息。对应的，所述发射接收模块11能够获得同一移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息。在此，所述CSI信息包括：CQI信息(信道质量信息)、PMI信息(预编码矩阵指示符)、RI信息(RANK指示信息)等。

在此，所述发射接收模块11硬件上包括：天线、调制解调装置等。

所述计算模块12与所述发射接收模块11相连，用于基于所得到的CSI信息估计所述移动终端在第一模式下接收各层信号时的第一信噪比；根据所述第一信噪比和所对应的CSI信息，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的CQI信息；以及根据各所述CSI信息和所对应的各CQI信息，确定各层的信号传输速度。在此，所述计算模块12硬件上包括：处理器、内存等与运行程序相关的电路和芯片。

具体地，按照所述计算模块12的运算顺序，所述计算模块12包括：第一计算子模块、第二计算子模块和第三计算子模块。(均未予图示)

所述第一计算子模块用于根据预设的第一模式下各层CQI与SINR(信噪比)的对应关系，估计所述移动终端在第一模式下接收各层信号时的第一信噪比。

例如，所述第一计算子模块中预设有第一模式下各层CQI区间和SINR的对应关系。当所述第一计算子模块接收到的CSI信息中的CQI信息落入预设的相应层的CQI区间，则按照所述对应关系，得到相应的第一信噪比。

优选地，所述第一计算子模块用于根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算获取自移动终端在第一模式下接收各层信号的CSI信息所对应的各第一信噪比。

具体地，以所述第一计算子模块所能通信的第i个移动终端为例，所述第一计算子模块中预设有CQI-SINR的映射函数：其中，为与所述第一计算子模块通信的第i个移动终端的第k层的CSI信息，所述为SU模式下第i个移动终端的第k层的第一信噪比，Q^-1(·)为映射函数。

所述第二计算子模块用于根据所述第一信噪比，估计所述移动终端在MU模式下接收相应层信号的CQI信息。

具体地，所述第二计算子模块利用预设的各移动终端采用最小流间干扰的预编码方式和公式(6)也估计所述移动终端i的第一信噪比为：

公式(6)

通过前面的映射关系、CSI信息和公式(6)的运算，得到所述移动终端i的小区外干扰I_inter。其中，所述第一信噪比的最终取值，可根据精度而定，和/或根据预设的取舍原则来定。其中，i＝1、2、…、K，K为所述基站1所通信 的移动终端的个数，G为预设的各移动终端的均衡矩阵，H_i为在第一模式下第i个移动终端接收信号的信道。

优选地，所述第二计算子模块还可以获取所述移动终端的PMI信息(预编码矩阵指示符)，并将包含所述PMI信息对应的向量V_i代入公式(7)：

公式(7)

进一步地，根据预设的移动终端i采用最小流间干扰的预编码方式，确定再估计得到所述公式(6)。

接着，所述第二计算子模块利用公式(8)得到所述移动终端i在MU模式下第k层的第二信噪比：公式(8)；其中，为第k层的第二信噪比，K为移动终端；传输数据的层数，为第k层的第一信噪比，G为均衡矩阵，i为移动终端i的编号，H_i第i个移动终端的信道，M_i为第i个移动终端的预编码，V_i为第i个移动终端在第一模式下反馈的PMI所对应的向量，kk为第一模式第k层和第二模式第k层。

再利用CQI-SINR的映射函数，得到所述移动终端i在MU模式下第k层的CQI信息。

优选地，所述第二计算子模块用于基于预设的最小流间干扰和各层所述第一信噪比，估计所述移动终端在第二模式下接收相应层信号的第二信噪比。

仍以第i个移动终端的第k层为例，所述第二计算子模块预设的第二信噪比公式(9)为：

公式(9)

所述第二计算子模块估计移动终端i选用的终端间干扰以及移动终端i的各层间干扰为0的预编码，简化所述公式(9)得到公式(8)。

优选地，为了简化运算，所述第二计算子模块将公式(8)进一步简化。 即：假定移动终端i在均衡的时候能够很好的消除掉流间干扰，因此所述第二计算子模块预设GH_iV_i＝Λ，其中Λ为对角阵。为了方便起见，所述第二计算子模块进一步假定均衡后各层信号功率是归一化的，得到Λ＝I，GH_i＝(V_i^HV_i)^-1V_i^H，因此将所述公式(8)进一步简化为：并采用简化后的公式估计各层的第二信噪比。

继续的，所述第二计算子模块用于根据预设的CQI-SINR的映射关系，计算各层第二信噪比所对应的CQI信息。

具体地，所述第二计算子模块利用公式(10)：得到第二模式下，移动终端i在第k层的CQI信息。其中，CQI'_k为移动设备i在第k层的CQI信息，为所述移动设备i在第k层的第二信噪比。

需要说明的是，所述第二计算子模块可以通过前述的执行过程估计到移动终端i在第二模式下的各层CQI信息。同理可得，所述第二计算子模块通过前述的执行过程估计所能通信的其他移动终端在第二模式下的各层CQI信息。

所述第三计算子模块用于根据各所述CSI信息和所对应第二模式的各CQI信息，确定各层的信号传输速度。

具体地，所述第三计算子模块可以预先设定各CQI信息区间与传输速度的对应关系，并根据所得到的各层的CSI信息中的CQI信息和对应第二模式的CQI信息各自落入的CQI区间，得到各自对应的传输速度。

优选地，所述第三计算子模块预先设有CQI-传输速度的映射关系式，并根据该映射关系式确定各模式下各层的信号传输速度。

在此，所述CQI-传输速度的映射关系式可与前述公式CQI-SINR的应设函数相同或类似。也可以根据不同的模式，设定相应的映射关系式。

所述模式切换模块13用于根据所确定的第一模式和第二模式下同一层信号传输速度的比较结果，选择另所述发射接收模块11在相应层的数据传输采用第一模式或第二模式。在此，所述模式切换模块13在硬件上可与计算模块12全部共用或部分共用。

所述模式切换模块13按照预设的CQI-传输速度的映射关系式确定各模式下各层的信号传输速度。再通过比较各模式下同一层的传输速度，选择所述发 射接收模块11传输速度高的模式来与移动设备i进行数据传输。

综上所述，本发明通过利用第一模式下的第一信噪比来估计第二模式下的第二信噪比，进而确定是否切换模式来为移动终端传输数据，能够避免在切换期间的与移动终端的数据交互，有效减少信道的占用率；另外，利用估计移动终端的最小流间干扰能够避免通过与移动终端的交互来获取相关参数的步骤，减少了基站确定是否切换模式的冗余步骤；还有，预设各层信号功率是归一化的，能极好的减少基站的运算量，降低基站的系统负担，并高效的估计到第二信噪比的结果，以便快速进行模式选择。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。