下行数据的传输方法及系统与流程

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种下行数据的传输方法及系统。

背景技术：

lte(longtermevolution，长期演进)是由3gpp(the3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴计划)组织制定的umts(universalmobiletelecommunicationssystem，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，于2004年12月在3gpp多伦多会议上正式立项并启动。lte系统引入了ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用)和mimo(multi-input&multi-output，多输入多输出)等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率。

在lte标准中，基站和终端之间的数据传输需通过预编码矩阵来进行编码，选择预编码矩阵的方式大多采用以下方式：终端通过接收基站发送的下行信道状态信息参考信号，对下行信道进行测量，并根据测量结果向基站上报所选用的预编码矩阵指示(pmi)信息，秩指示(ri)信息和信道质量信息(cqi)，以便基站选取合适的下行传输参数。

当用户处于高速移动等场景时，由于较高的多普勒频移或其他原因，上报的pmi等信息不够精确，从而使得降低下行传输链路的性能。为了对抗高速移动场景下pmi信息不准确的情况，lte在版本8中引入了两种开环传输模式：发分集和大时延循环延迟分集(largedelaycdd)。其中发分集仅仅能够提高单个用户的误码性能，无法提高用户和系统的吞吐量。大时延cdd基于小区参考信号(crs)能够最高支持4层传输，但是只能采用固定的预编码，降低了预编码的灵活性，限制了性能的进一步提升。因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明提供一种下行数据的传输方法及系统，以解决用户在高速移动场景下，基站无法获取精确信道状态信息时，如何对下行数据进行预编码的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种下行数据的传输方法，包括：获取自终端的信道状态信息；基于所述信道状态信息，从波束集合中选取与天线端口数量相关的多个候选波束组；按照预设的各候选波束组的循环方式，用每个候选波束组所构成的预编码矩阵对下行数据进行编码；将编码后的数据和利用所述预编码矩阵编码的下行解调专用参考信号通过各自的天线端口发送给所述终端。

第二方面，本发明实施例还提供了一种下行数据的传输系统，包括：获取模块，用于获取自终端的信道状态信息；选取模块，用于基于所述信道状态信息，从波束集合中选取与天线端口数量相关的多个候选波束组；编码模块，用于按照预设的各候选波束组的循环方式，用每个候选波束组所构成的预编码矩阵对下行数据进行编码；发送模块，用于将编码后的数据和利用所述预编码矩阵编码的下行解调专用参考信号通过各自的天线端口发送给所述终端。

本发明按照终端所提供的信道状态信息来选取多个候选波束组，并按照所选取的各候选波束组所构成的预编码矩阵来对所要发送的数据进行编码，如此解决了高速移动的终端无法准确检测信道质量，进而导致基站无法提供抗干扰性更优的编码方案的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一中的下行数据的传输方法的流程图；

图2是本发明实施例三中的下行数据的传输系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的下行数据的传输方法的流程图，本实施例可适用于基站为所要发送的数据选取与网络环境相匹配的预编码矩阵，进而将数据进行编码发送的情况，该方法可以由基站中的传输系统来执行，其中，所述 基站可以安装于任意位置，特别适用于高速公路/高铁线路附近，以供高速移动的终端服务。所述传输方法具体包括如下步骤：

步骤s110、获取自终端的信道状态信息。

具体地，传输系统与所在基站所覆盖范围内的终端进行周期/非周期的信道质量检测，并获取终端的信道状态信息。其中，所述信道状态信息包括以下至少一种：pmi(预编码矩阵指示)、ri(传输层数)、和cqi(信道质量)等。所述传输系统根据所接收的信道状态信息执行步骤s120。

一种可选方案为，在执行步骤s110之前，先执行步骤s100。

步骤s100、向终端发送非预编码的下行信道状态信息参考信号(csi-rs)，以便所述终端基于对下行信道的检测，反馈所述信道状态信息。

具体地，所述传输系统向基站所覆盖的小区发送非预编码的csi-rs序列，各终端基于所接收的csi-rs序列对下行信道进行信道质量测量，并根据信道质量选择合适的预编码矩阵、传输层数等信息，再将所得到的cqi、以及pmi和ri等信道状态信息反馈给所述传输系统，则所述传输系统执行步骤s110。

步骤s120、基于所述信道状态信息，从波束集合中选取与天线端口数量相关的多个候选波束组。

在此，所述传输系统根据基于所述信道状态信息中的传输层数和预编码矩阵指示信息所构建的规则，在可选的预编码矩阵集合中选择一定数量的预编码矩阵组成候选波束组。

在此，所述传输系统并非按照终端所提供的预编码矩阵指示来选取一个预编码矩阵，而是参考所述信道状态信息来选取多个最优的预编码矩阵组成候选波束组。所述传输系统选取候选波束组的策略可根据实际基站的应用环境而定。例如，所述基站位于高速线路旁，其中的传输系统所设置的选取策略应针对高速移动的终端而定。

步骤s130、按照预设的各候选波束组的循环方式，用每个候选波束组所包含的预编码矩阵对下行数据进行编码。

在此，基站会调度多个物理资源块(prb)用于所述终端进行下行数据传输，所述传输系统会对基站调度的prb循环使用候选波束组中的预编码矩阵对下行数据进行预编码，所述循环方式可以按照候选波束组中预编码编号由小到大或由大到小进行循环。

本实施例中，所述编码操作包括：

步骤s131、基于所述信道状态信息中的传输层数，对调制后的数据进行层映射，得到数据向量。

步骤s132、基于所述传输层数，将所述数据向量进循环延时预编码。

在此，所述传输系统先将层映射之后的数据向量与一个υ×υ的dft矩阵相乘，对数据信号在不同层之间进行平均。层数为υ的dft矩阵的表达式为：

接着，所述传输系统将数据向量与一个υ×υ的对角循环延时矩阵相乘，其中，所述对角循环延时矩阵的表达式为：

式中，i＝0,1,…,表示每个天线端口上传输的数据符号个数。

步骤s133、按照预设的各候选波束组的循环方式，循环使用各候选波束组所构成的预编码矩阵对经过循环延时预编码的各数据向量进行编码。

在此，假设所述传输系统调度了k个prb(物理资源块)，所有prb按照lsb的顺序排列为p，p+1，…，p+k-1。所述传输系统为不同的prb循环分配各候选波束组作为预编码。具体分配方式为：第q个prb对应的预编码应该为wk，其中k为预编码索引，具体计算方式为

其中，4为候选波束组数量的一个示例。

再将数据向量与当前选定的预编码矩阵wk相乘，并执行步骤s140。

步骤s140、将编码后的数据和利用所述预编码矩阵编码的下行解调专用参考信号通过各自的天线端口发送给所述终端。

在此，所述传输系统将编码后的数据先映射到相应的资源上，再经过 ofdm调制，最后通过对应的天线端口发送给所述终端。

与此同时，所述传输系统还根据预编码矩阵的数量选择下行参考信号dmrs端口，生成对应端口的下行解调专用参考信号(dmrs信号)；并对各个dmrs端口的下行解调专用参考信号分别乘以对应的预编码矩阵wk，通过相应的dmrs端口发送给终端，以供终端对所接收的信号进行解调。

本实施例的技术方案，按照终端所提供的信道状态信息来选取多个候选波束组，并按照所选取的各候选波束组所构成的预编码矩阵来对所要发送的数据进行编码，如此解决了基站无法准确获取高速移动场景下用户的准确信道状态信息，无法选择最优的编码方案的问题。本实施例为终端提供了更高抗干扰性的数据传输。

另外，选择与天线端口数一致的候选波束组数，有利于匹配数据的传输速率等其他因素。

实施例二

为了更具普适性，每个基站中的传输系统均可按照如下方式来选取候选波束组。即步骤s120包括：步骤s121、s122和s123。(均未予图示)

步骤s121、判断所述信道状态信息中的传输层数，若所述传输层数大于预设层数阈值，则执行步骤s122，反之，则执行步骤s123。

在此，所述传输系统预先定义：vm＝[1e^j2πm/32e^j4πm/32e^j6πm/32]。当获取到信道状态信息时，判断其中的传输层数ri，本实施例以最多8层传输层数为例，所述预设层数阈值为4。若所获取的传输层数大于预设层数阈值，则执行步骤s122，反之，则执行步骤s123。

步骤s122、选取对应所述传输层数的、且与天线端口数量相关的多个候选波束组。

具体地，所述传输系统基于所述传输层数，从波束集合：

或，中选取与天线端口数量相关的候选波束组；

其中，wm^(t)表示传输层数为t时所对应的预编码矩阵集合，m＝0,1,2,3，vm＝[1e^j2πm/32e^j4πm/32e^j6πm/32]。

本实施例以最大传输层数为8、层数阈值为4、候选波束组数为4举例。当所获取的传输层数ri＝5时，根据选取4个候选波束集合为

当ri＝6时，根据选取4个候选波束集合为

当ri＝7时，根据选取4个候选波束集合为

当ri＝8时，直接采用下面的波束组所构成的预编码矩阵

步骤s123、根据所述信道状态信息中的预编码矩阵指示，选取与天线端口数量相关的多个候选波束组。

在此，所述传输系统在确定传输层数小于等于所述层数阈后，根据信道状态信息中的传输层数来选择与天线端口数量一致的、与所述信道状态信息中pmi所对应的预编码矩阵的相位调整因子相同的候选波束组。

具体为，所述第二选取子模块根据所述预编码矩阵指示的相位特征，从对应传输层数的预编码集合：

或中选取与天线端口数量相关的多个候选波束组；

其中，wm,n^(t)、wm,m′,n^(t)、wm,m′,m″^(t)、或表示传输层数为t时所对应的预编码矩阵集合，m,m′,m″＝0,1,...,15，vm＝[1e^j2πm/32e^j4πm/32e^j6πm/32]，n＝0,1,2,3。

本实施例以双码本结构为例，pmi1指定了可能的若干个波束方向，pmi2用于在pmi指定的多个候选波束组中进行波束选择，并确定两个天线极化方向上的co-phasing因子(相位调整因子)。

当ri＝1时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时，所述传输系统根据选取4个候选波束组为

当ri＝2时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时，所述传输系统选择候选波束组分两种情况：

当i2<8时，根据选取的候选波束组为

当i2>7时，根据选取的候选波束组为

当ri＝3时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时，当i2∈{0,1,4,5,8,9,12,13}时，根据选取4个候选波束组为

当i2∈{2,3,6,7,10,11,14,15}时，根据选取4个候选波束组为

当ri＝4时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时所述传输系统根据选取的4个候选波束可以为

本实施例根据终端上报的传输层数以及预编码矩阵的相位调整因子，在所上报的预编码矩阵对应的波束周围选取若干个预编码矩阵组成候选波束组，如此，有效提高了所选择的波束组的准确性，并通过循环使用的方式进一步提高了数据传输的抗干扰性。

实施例三

图2为本发明实施例三提供的下行数据的传输系统的结构示意图，本实施例可适用于基站为所要发送的数据选取与网络环境相匹配的预编码矩阵，进而将数据进行编码发送的情况，该方法可以由基站中的传输系统来执行，其中，所述基站可以安装于任意位置，特别适用于高速公路/高铁线路附近，以供高速移动的终端服务。所述传输系统1具体包括获取模块11、选取模块12、编码模块13、发送模块14。

所述获取模块11用于获取自终端的信道状态信息。

具体地，获取模块11与所在基站所覆盖范围内的终端进行周期/非周期的信道质量测量，并获取终端上报的信道状态信息。其中，所述信道状态信息包括以下至少一种：pmi(预编码矩阵指示)、ri(传输层数)、和cqi(信道质量)等。所述获取模块11根据所接收的信道状态信息执行选取模块12。

一种可选方案为，在获取模块11执行之前，先由发送模块14向终端发送非预编码的下行信道状态信息参考信号(csi-rs)，以便所述终端对下行信道进行测量和反馈。

具体地，所述发送模块14向所在基站所覆盖的小区发送非预编码的csi-rs序列，各终端基于所接收的csi-rs序列对下行信道进行测量，并根据测量得到的信道状态信息选择合适的预编码矩阵、传输层数等信息，再将所得到的cqi、pmi和ri等信道状态信息反馈给所述获取模块11，则所述获取模块11将所接收的信道状态信息提供给选取模块12。

所述选取模块12用于基于所述信道状态信息，从波束集合中选取与天线端口数量相关的多个候选波束组。

在此，所述选取模块12根据基于所述信道状态信息中的传输层数和预编码矩阵指示信息所构建的准则，在可选的预编码矩阵集合中选择一定数量的预编码矩阵组成候选波束组。

在此，所述选取模块12并非按照终端所提供的预编码矩阵指示来选取预编码矩阵，而是参考所述信道状态信息来选取多个最优的预编码矩阵组成候选波束组。所述选取模块12选取候选波束组的策略可根据实际基站的应用环境而定。例如，所述基站位于高速线路旁，其中的选取模块12所设置的选取策略应针对高速移动的终端而定。

所述编码模块13用于按照预设的各候选波束组的循环方式，用每个候选波束组所包含的预编码矩阵对下行数据进行编码。

在此，基站会调度多个物理资源块(prb)用于所述终端进行下行数据传输，所述传输系统会对基站调度的prb循环使用候选波束组中的预编码矩阵对下行数据进行预编码，所述循环方式可以按照候选波束组中预编码编号由小到大或由大到小进行循环。

本实施例中，所述编码模块13包括：层映射子模块、循环延时预编码子模块、编码子模块。

所述层映射子模块用于基于所述信道状态信息中的传输层数，对调制后的数据进行层映射，得到数据向量。

所述循环延时预编码子模块用于基于所述传输层数，对所述数据向量进行循环延时预编码。

在此，所述循环延时预编码子模块先将层映射之后的数据向量与一个υ×υ的dft矩阵相乘，对数据信号在不同层之间进行平均。层数为υ的dft矩阵的表达式为：

接着，所述循环延时预编码子模块将数据向量与一个υ×υ的对角循环延时矩阵相乘，其中，所述对角循环延时矩阵的表达式为：

式中，i＝0,1,…,表示每个天线端口上传输的数据符号个数。

所述编码子模块用于按照预设的各候选波束组的循环方式，循环使用各候选波束组所构成的预编码矩阵对经循环延时预编码的各数据向量进行编码。

在此，假设所述编码子模块调度了k个prb(物理资源块)，所有prb按照lsb的顺序排列为p，p+1，…，p+k-1。所述编码子模块为不同的prb循环分配各候选波束组作为预编码。具体分配方式为：第q个prb对应的预编码应该为wk，其中k为预编码索引，具体计算方式为

其中，4为候选波束组数量的一个示例。

再将数据向量与当前选定的预编码矩阵wk相乘，并执行发送模块14。

所述发送模块14用于将编码后的数据和利用所述预编码矩阵编码的下行解调专用参考信号通过各自的天线端口发送给所述终端。

在此，所述发送模块14将编码后的各数据进行资源映射，经过ofdm调制之后通过不同的天线端口发射出去。

与此同时，所述发送模块14还根据预编码矩阵的数量选择下行参考信号dmrs端口，生成对应端口的下行解调专用参考信号(dmrs信号)；并对各 个dmrs端口的下行解调专用参考信号分别乘以对应的预编码矩阵wk，通过相应的dmrs端口发送给终端，以供终端对接收的数据进行解调和解码。

本实施例的技术方案，按照终端所提供的信道状态信息来选取多个候选波束组，并按照所选取的各候选波束组所包含的预编码矩阵来对所要发送的数据进行编码，如此解决了基站无法获取高速移动终端准确信道信息，进而导致基站无法提供抗干扰性更优的编码方案的问题。本实施例为终端提供了更高抗干扰性的数据传输。

另外，选择与天线端口数一致的候选波束组数，有利于匹配数据的传输速率等其他因素。

实施例四

为了更具普适性，每个基站中的传输系统均可按照如下方式来选取候选波束组。即所述选取模块12包括：判断子模块、第一选取子模块和第二选取子模块。(均未予图示)

所述判断子模块用于判断所述信道状态信息中的传输层数，若所述传输层数大于预设层数阈值，则执行第一选取子模块，反之，则执行第二选取子模块。

在此，所述判断子模块预先定义：vm＝[1e^j2πm/32e^j4πm/32e^j6πm/32]。当获取到信道状态信息时，判断其中的传输层数ri，本实施例以最多8层传输层数为例，所述预设层数阈值为4。若所获取的传输层数大于预设层数阈值，则执行第一选取子模块，反之，则执行第二选取子模块。

所述第一选取子模块用于选取对应所述传输层数的、且与天线端口数量相关的多个候选波束组。

具体地，所述第一选取子模块基于所述传输层数，从波束集合：

或，中选取与天线端口数量相关的候选波束组；

其中，wm^(t)表示传输层数为t时所对应的预编码矩阵集合，m＝0,1,2,3，vm＝[1e^j2πm/32e^j4πm/32e^j6πm/32]。

本实施例以最大传输层数为8、层数阈值为4、候选波束组数为4举例。当所获取的传输层数ri＝5时，根据选取4个候选波束集合为

当ri＝6时，根据选取4个候选波束集合为

当ri＝7时，根据选取4个候选波束集合为

当ri＝8时，直接采用下面的波束组所构成的预编码矩阵

所述第二选取子模块用于根据所述信道状态信息中的预编码矩阵指示，选取与天线端口数量相关的多个候选波束组。

在此，所述第二选取子模块在确定传输层数小于等于所述层数阈后，根据信道状态信息中的传输层数来选择与天线端口数量一致的、与所述信道状态信息中pmi所对应的预编码矩阵的相位调整因子相同的候选波束组。

具体为，所述第二选取子模块根据所述预编码矩阵指示的相位特征，从对应传输层数的预编码集合：

或中选取与天线端口数量相关的多个候选波束组；

其中，wm,n^(t)、wm,m′,n^(t)、wm,m′,m″^(t)、或表示传输层数为t时所对应的预编码矩阵集合，m,m′,m″＝0,1,...,15，vm＝[1e^j2πm/32e^j4πm/32e^j6πm/32]，n＝0,1,2,3。

本实施例以双码本结构为例，pmi1指定了可能的若干个波束方向，pmi2用于在pmi指定的多个候选波束组中进行波束选择，并确定两个天线极化方向上的co-phasing因子(相位调整因子)。

当ri＝1时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时，所述第二选取子模块根据选取4个候选波束组为

当ri＝2时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时，所述第二选取子模块选择候选波束组分两种情况：

当i2<8时，根据选取的候选波束组为

当i2>7时，根据选取的候选波束组为

当ri＝3时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时，当 i2∈{0,1,4,5,8,9,12,13}时，根据选取4个候选波束组为

当i2∈{2,3,6,7,10,11,14,15}时，根据选取4个候选波束组为

当ri＝4时，终端上报的两个pmi参数分别为i1和i2。此时所述第二选取子模块根据选取的4个候选波束可以为

本实施例根据终端上报的传输层数以及预编码矩阵的相位调整因子，在所上报的预编码矩阵对应的波束组周围选取候选波束组，如此，有效提高了所选择的波束组的准确性，并通过循环使用的方式进一步提高了数据传输的抗干扰性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。