在无线通信系统中报告用于三维波束形成的信道状态信息的方法及其设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无线通信系统，并且更加具体地，涉及一种在无线通信系统中报 告用于三维（3D)波束形成的信道状态信息（CSI)的方法及其设备。
【背景技术】
[0002] 将会参考图1描述作为本发明可以应用到的无线通信系统的示例的LTE系统的结 构。
[0003] 图1图示演进的通用移动电信系统（E-UMTS)的网络结构的简略结构。E-UMTS系 统是UMTS系统的演进版本，并且在第三代合作项目（3GPP)之下其基本标准化正在进行 中。E-UMTS也称为长期演进（LTE)系统。对于UMTS和E-UMTS的技术规范的细节，涉及 "3rd Generation Partnership Project !Technical Specification Group Radio Access Network (第三代合作项目；技术规范组无线电接入网络）"的版本7和版本8。
[0004] 参考图1，E-UMTS包括用户设备（UE)、基站（或者eNB或者e节点B)和接入网关 (AG)，其位于网络（E-UTRAN)的一端，并且连接到外部网络。通常，eNB可以同时地发送用 于广播服务、多播服务和/或单播服务的多个数据流。
[0005] 对于一个BS可以存在一个或多个小区。小区使用1.4、3、5、10、15和20MHz带宽 的任何一个对几个UE提供下行链路或者上行链路传输服务。不同的小区可以被设置为提 供不同的带宽。BS控制往或者来于多个UE的数据传输或者接收。BS将相对于下行链路 (DL)数据的下行链路调度信息发送给UE，以便通知UE时间/频率域、编码、数据大小、要发 送的数据的混合自动重复和请求（HARQ)相关的信息等等。BS将相对于上行链路（UL)数据 的上行链路调度信息发送给UE，以便通知UE时间/频率域、编码、数据大小、由UE使用的 HARQ相关的信息等等。用于传送用户业务或者控制业务的接口可以在BS之间使用。核心 网（CN)可以包括AG、用于UE的用户注册的网络节点等等。AG在跟踪区（TA)基础上管理 UE的移动。一个TA包括多个小区。
[0006] 无线通信技术已经基于宽带码分多址（WCDMA)开发到达LTE，但是，用户和提供者 的需求和期望已经连续地增长。此外，由于无线接入技术的其它的方面继续演进，需要新的 改进去保持在未来具有竞争性。存在对于减少每比特成本、服务可利用性增长、灵活的频带 使用、简单结构和开放型接口、UE适宜的功耗等等的需要。
[0007] 多输入多输出（MIMO)技术是能够使用多个发射（Tx)天线和多个接收（Rx)天线， 而不是使用单个Tx天线和单个Rx天线改善数据传输/接收效率的技术。使用单个天线的 接收器经由单个天线路径接收数据，但是，使用多个天线的接收器经由多个路径接收数据。 因此，可以改善数据传送速率和数据吞吐率，并且覆盖范围可以被扩展。
[0008] 为了提高M頂0操作的多路复用增益，M頂0发射器可以接收和使用从M頂0接收器 反馈的信道状态信息（CSI)。
【发明内容】
[0009] 技术问题
[0010] 设计以解决该问题的本发明的一个目的在于在无线通信系统中报告用于3维 (3D)波束形成的信道状态信息（CSI)的方法及其装置。
[0011] 本发明的技术人员将会理解，本发明将实现的目的不受到在上文已经具体描述的 目的并且从下面详细的描述中，本领域的技术人员将会更加清楚地理解本发明要实现的以 上和其它目的。
[0012] 技术方案
[0013] 通过提供一种在无线通信系统中通过用户设备（UE)发送信道状态信息（CSI)的 方法能够实现本发明的目的，该方法包括：从支持2维（2D)天线阵列的基站接收参考信 号；使用参考信号确定CSI ;以及将确定的CSI发送给基站。CSI可以包括信道质量指示符 (CQI)，并且可以使用码字到层映射规则确定CQI。用于第一维度的码字到层映射规则可以 不同于用于第二维度的码字到层映射规则。
[0014] 在本发明的另一方面中，在此提供一种用户设备（UE)，该用户设备（UE)用于在无 线通信系统中发送信道状态信息（CSI)，该UE包括传输模块、接收模块、以及处理器。该处 理器可以被配置成使用接收模块从支持2维（2D)天线阵列的基站接收参考信号，以使用参 考信号确定CSI，并且使用传输模块将确定的CSI发送到基站。CSI可以包括信道质量指示 符（CQI)，并且可以使用码字到层映射规则确定CQI。用于第一维度的码字到层映射规则可 以不同于用于第二维度的码字到层映射规则。
[0015] 下述可共同地应用于本发明的上述方面。
[0016] 用于第一维度的码字到层映射规则可以被定义以将第一维度的多个层映射到多 个码字以尽可能均匀地分布。用于第二维度的码字到层映射规则可以被定义以将第二维度 的多个层的全部映射到一个码字。
[0017] 用于第一维度的码字到层映射规则可以被定义以将第一维度的多个层映射到多 个码字以尽可能被均匀地分布。用于第二维度的码字到层映射规则可以被定义以包括用于 将第二维度的多个层的全部映射到一个码字的第一映射类型，和用于将第二维度的多个层 映射到多个码字以尽可能被均匀地分布的第二映射类型。
[0018] 第一映射类型的情形的数目可能大于第二映射类型的情形的数目。第一映射类型 的情形的数目和第二映射类型的情形的数目的总和可以等于第一维度的多个层的数目。
[0019] 第二映射类型的情形的数目可以是1。
[0020] 第一维度可以对应于2D天线阵列的水平方向，并且第二维度可以对应于2D天线 阵列的垂直方向。
[0021] 第一维度可以对应于2D天线阵列的垂直方向，并且第二维度可以对应于2D天线 阵列的水平方向。
[0022] 根据用于第一维度的码字到层映射规则和用于第二维度的码字到层映射规则，使 用与码字相对应的多个层的信号与干扰加噪声比（SINR)值的平均值可以计算用于一个码 字的CQI。
[0023] 可以基于码字到层映射规则的多个候选确定多个CQI，并且包括多个CQI的CSI可 以被发送。
[0024] 当应用周期性的CSI反馈时，可以在不同的传输时序处发送多个CQI。
[0025] 可以基于码字到层映射规则的多个候选确定一个CQI，并且包括CQI的CSI可以被 发送。
[0026] 可以通过较高层信令或者动态信令将指示码字到层映射规则的信息从基站提供 给UE。
[0027] 动态信令可以包括用于触发非周期性的CSI传输的信息。
[0028] 应该明白，本发明的前述的概述和后面的详细说明两者是示例性的和说明性的， 并且旨在提供如所要求的对本发明的进一步的解释。
[0029] 有益效果
[0030] 根据本发明的实施例，在无线通信系统中可以精确地和有效地报告用于3维（3D) 波束形成的信道状态信息（CSI)。
[0031] 本发明的效果不局限于以上描述的效果，并且从以下的描述中在此处没有描述的 其它的效果对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
【附图说明】
[0032] 该伴随的附图被包括以提供对本发明进一步的理解，附图图示本发明的实施例， 并且与该说明书一起可以起解释本发明原理的作用。
[0033] 图1是示出作为移动通信系统的一个例子的演进的通用移动电信系统（E-UMTS) 的网络结构的示意图。
[0034] 图2是示出基于3GPP无线电接入网络标准，在用户设备（UE)和E-UTRAN之间的 无线电接口协议的控制面和用户面的结构的示意图。
[0035] 图3是图示在3GPP系统中使用的物理信道和使用该物理信道的一般信号发送方 法的示意图。
[0036] 图4图示在LTE系统中示例性无线电帧结构。
[0037] 图5图示在LTE系统中的DL (下行链路）子帧的结构。
[0038] 图6图示在LTE系统中的UL (上行链路）子帧的结构。
[0039] 图7是一般的多输入多输出（MHTO)通信系统的结构图。
[0040] 图8和9是示出在支持使用4个天线的下行链路传输的LTE系统中的下行链路参 考信号的结构的示意图。
[0041] 图10示例性地图示当前由3GPP规范定义的下行链路解调-参考信号（DM-RS)分 配。
[0042] 图11示例性地图示当前在3GPP规范中定义的下行链路CSI-RS配置之中，在正常 循环前缀（CP)的情形下的信道状态信息-参考信号（CSI-RS)配置#0。
[0043] 图12是示出大规模MMO技术概念的示意图。
[0044] 图13是示出天线虚拟化概念的示意图。
[0045] 图14是示出根据本发明的3维（3D)MM)波束形成概念的示意图。
[0046] 图15是用于描述基于多个码字的M頂0传输的框图。
[0047] 图16是用于描述为传统LTE系统定义的码字到层映射规则的图。
[0048] 图17是用于描述根据本发明的码字到层映射规则的示例的图。
[0049] 图18是用于描述根据本发明的码字到层映射规则的附加示例的图。
[0050] 图19是用于描述根据本发明的码字到层映射规则的附加示例的图。
[0051] 图20是用于描述根据本发明的层索引映射方法的图。
[0052] 图21至23是图示当最多支持4个码字时的根据本发明的码字到层映射规则的示 例的图。
[0053] 图24是用于描述根据本发明的实施例的发送和接收信道状态信息（CSI)的方法 的图。
[0054] 图25是根据本发明的实施例的用户设备（UE)和基站的框图。
【具体实施方式】
[0055] 现在将详细地介绍本发明的优选实施例，其例子在伴随的附图中图示。以下的实 施例是本发明的技术特征适用于3GPP系统的示例。
[0056] 虽然本发明的实施例将基于LTE系统和高级LTE(LTE-A)系统描述，LTE系统和 LTE-A系统仅仅是示例性的，并且本发明的实施例可以适用于对应于前面提到的定义的任 何通信系统。此外，虽然本发明的实施例将基于频分双工（FDD)描述，FDD模式仅仅是示例 性的，并且本发明的实施例可以借助于某些改进容易地适用于半FDD(H-FDD)或者时分双 工（TDD)。
[0057] 在本说明书中，术语基站可以全面地用于包括远程无线电头（RRH)、演进的节点 B (eNB)、传输点（TP)、接收点（RP)、中继站等等。
[0058] 图2是示出基于3GPP无线电接入网络标准，在UE和E-UTRAN之间的无线电接口协 议的控制面和用户面结构的示意图。控制面指的是经由其由UE和E-UTRAN用于管理通话 的控制消息被发送的路径。用户面指的是经由其在应用层上产生的数据，例如，语音数据、 互联网分组数据等等被发送的路径。
[0059] 物理层（其是第一层）使用物理信道对高层提供信息传输服务。物理层经由传输 信道与位于高层的媒体访问控制（MAC)层连接，并且数据在MAC层和物理层之间经由传输 信道传送。数据被经由物理信道在传输侧和接收侧的物理层之间传输。该物理信道将时间 和频率作为无线电资源使用。详细地，该物理信道在下行链路中使用正交频分多址（OFDMA) 方案调制，并且在上行链路中使用单个载波频分多址（SC-FDMA)方案调制。
[0060] 第二层的MAC层经由逻辑信道对无线电链路控制（RLC)层（其是高层）提供服务。 第二层的RLC层允许可靠的数据传输。RLC层的功能被作为MAC层的功能块包括。第二层 的分组数据汇聚协议（PDCP)层执行头部压缩功能，其减小包含具有比较大的大小的不必 要的控制信息的网际协议（IP)分组头部的大小，以便经具有有限带宽的无线电接口有效 地发送IP分组，诸如IPv4或者IPv6分组。
[0061] 位于第三层的最低部分上的无线电资源控制（RRC)仅仅在控制面中定义。RRC层 操纵用于配置、重新配置和无线电载体（RB)解除的逻辑信道、传输信道和物理信道。在这 里，RB指的是由第二层提供用于在UE和网络之间数据传输的服务。UE和网络的RRC层互 相交换RRC消息。如果UE和网络的RRC层被RRC连接，则UE处于RRC连接模式之中，并且 如果不然，则处于RRC空闲模式之中。位于比RRC层更高的层的无接触层（NAS)层执行诸 如对话管理和移动管理的功能。
[0062] 配置基站（eNB)的一个小区使用L 4、3、5、10、15和20MHz带宽的任何一个对几个 UE提供下行链路或者上行链路传输服务。不同的小区可以被设置为提供不同的带宽。
[0063] 用于从网络到UE发送数据的下行链路传输信道的示例包括用于发送系统信息的 广播信道（BCH)、用于发送寻呼消息的寻呼信道（PCH)，或者用于发送用户业务或者控制消 息的下行链路共享信道（SCH)。广播服务的业务或者控制消息或者下行链路多播可以经由 下行链路SCH，或者单独的下行链路多播信道（MCH)发送。用于从UE到网络发送数据的上 行链路传输信道的示例包括用于发送初始控制消息的随机接入信道（RACH)，和用于发送用 户业务或者控制消息的上行链路SCH。位于传输信道以上的层上的逻辑信道和映射给传输 信道的示例包括广播控制信道（BCCH)、寻呼控制信道（PCCH)、公用控制信道（CCCH)、多播 控制信道（MCCH)、多播业务信道（MTCH)等等。
[0064] 图3是图示在3GPP系统中使用的物理信道和使用其的一般信号发送方法的示意 图。
[0065] 如果UE被通电，或者新近地进入小区，则UE执行初始小区搜索操作，诸如与基站 同步（S301)。UE从基站接收主同步信道（P-SCH)和辅同步信道（S-SCH)，以便与基站同步， 并且获取信息，诸如小区ID。此后，UE可以从基站接收物理广播信道以便获得在该小区中 的广播信号。UE可以在初始小区搜索步骤中接收下行链路参考信号（DL RS)，以便检查下 行链路信道状态。
[0066] 一旦完成初始小区搜索，UE可以根据在HXXH中携带的信息接收物理下行链路控 制信道（PDCCH)和物理下行链路共享信道（PDSCH)，以便获得更加详细的系统信息（S302)。 [0067] 当UE最初地接入基站时，或者当用于信号传输的无线电资源不存在时，UE可以相 对于基站执行随机接入过程（RACH)(步骤S303至S306)。UE可以经由物理随机接入信道 (PRACH)使用前同步发送特定的序列（S303和S305)，并且经由PDCCH和对应于其的H)SCH 接收前同步的响应消息（S304和S306)。在基于冲突的RACH下，可以另外执行冲突解决过 程。
[0068] 执行以上描述的过程的UE可以作为一般上行链路/下行链路信号传输过程接 收roCCH/PDSCH (S307)，并且发送物理上行链路共享信道（PUSCH) /物理上行链路控制信道 (PUCCH) (S308)。特别地，UE可以经由HXXH接收下行链路控制信息（DCI)。在这里，DCI 包括控制信息，诸如用于UE的资源分配信息，并且取决于其用途具有不同的格式。
[0069] 同时，在上行链路中从UE到基站发送的和从基站到UE发送的信息可以包括下行 链路/上行链路ACK/NACK信号、信道质量指标（CQI)、预编译矩阵索引（PMI)、秩指标（RI) 等等。在3GPP LTE系统中，UE可以经由PUSCH和/或PUCCH发送以上描述的信息，诸如 CQI/PMI/RI。
[0070] 图4图示在LTE系统中示例性无线电帧结构。
[0071] 参考图4,无线电帧是10ms (307200TS)，并且划分为10个均等大小的子帧。无线 电帧的10个子帧可以被标引。在此处，T s表示采样时间，并且Ts= V(2048*15kHz)(大约 33ns)。每个子帧是Ims长，包括二个时隙。每个时隙是0.5ms (15360TS)长。一个时隙在时 间域中包括多个正交频分多路复用（OFDM)符号，并且在频率时间中包括多个资源块（RB)。 在LTE系统中，单个资源块包括12个（子载波）*7个（或者6个）0FDM符号。TTI(传输时 间间隔）是用于数据传输的单位时间，其可以由一个或多个子帧定义。无线电帧的前面提 到的结构仅仅是为了示例性的目的示出。因此，包括在无线电帧中子帧的数目，或者包括在 子帧中时隙的数目，或者包括在该时隙中OFDM符号的数目可以以不同的方式改变。
[0072] 图5图示在下行链路无线电帧中包括在一个子帧的控制区中的控制信道。
[0073] 参考图5,该子帧由14个OFDM符号组成。取决于子帧配置，起始的1至3个OFDM 符号用作控制区，并且其它的13至11个OFDM符号用作数据区。在这个图中，Rl至R4表 示用于天线0至3的参考信号（RS)(或者导频信号）。不考虑控制区和数据区，RS在该子 帧中被固定为某个模式。控制信道被分配给RS没有分配给其的控制区的资源，并且业务信 道被分配给RS没有分配给其的数据区的资源。分配给控制区的控制信道包括物理控制格 式指标信道（PCFICH)、物理HARQ (混合自动重复和请求）指标信道（PHICH)、物理下行链路 控制信道（PDCCH)等等。
[0074] PCFICH将在每个子帧中用于HXXH的OFDM符号的数目示意给UE。PCFICH位于第 一 OFDM符号中，并且被配置在PHICH和HXXH之前。PCFICH基于小区标识（ID)由每个分 布在控制区上的4个资源元素组（REG)组成。一个REG由4个资源元素（RE)组成。RE指 的是限定为一个子载波X -个OFDM符号的最小物理资源。PCFICH的值取决于带宽表示值 1至3或者2至4的一个，并且被经由四相移相键控（QPSK)调制。
[0075] PHI