用於多輸入多輸出（mimo）的空間信道狀態信息反饋的方法和系統的製作方法
2023-11-07 07:31:52
用於多輸入多輸出（mimo）的空間信道狀態信息反饋的方法和系統的製作方法
【專利摘要】用於連接用戶設備的接收天線和多個發射天線的整個空間信道的空間CSI的反饋的方法和系統。連接用戶設備和小區的發射機和接收機處的空間判別信息被作為反饋來提供。利用用戶設備提供發射機和接收機側的每個子信道的空間判別信息作為反饋，可以確定發射天線多個部分上的合成空間CSI。用戶設備可能具有一個或多個接收天線，並且所述空間判別信息可以是子帶的短期信息。在一些實施方式中，接收機側的空間判別信息是根據實際的空間信道並同時考慮接收機的實現推導出的。通過使用MIMO預編碼的碼本，發射機和接收機的空間判別信息可以作為反饋提供。
【專利說明】用於多輸入多輸出(ΜΙΜΟ)的空間信道狀態信息反饋的方法和系統
[0001]背景
1.發明領域
[0002]本發明的領域涉及提供用於MMO技術的下行通信的空間信道狀態信息(CSI)，特別是當發射天線的數目是四個或更多時的空間信道狀態信息(CSI)。具體地，本發明的領域涉及使用多個成員CSI的空間CSI反饋，其中的每個成員CSI用適當的碼本中的碼字表示。
[0003]2.發明背景
[0004]依賴於發射機、接收機、或發射機和接收機處的多個天線，MIMO技術可以顯著提高數據吞吐量和傳輸可靠性。數據吞吐量可以在鏈路級、在系統級、或在鏈路級和系統級提高。空間復用和波束成形已經被用來提高頻譜效率和數據吞吐量。因為多個數據流通過並行信道被同時傳送給同一用戶，所以空間復用直接提高了鏈路級吞吐量和峰值速率。對於發射天線和接收電線，當天線之間的空間相關性低時，空間復用是最有用的。波束成形或預編碼提高了信道的信幹噪比(SINR)，並且從而提高了信道速率。預編碼是指在多個發射天線上運用適當的權重。權重的計算基於來自信道的互易性或反饋的空間CSI。
[0005]當發射天線的數目大於接收天線的數目時，發射器處的多餘的空間維度允許更有效地執行預編碼。例如，在信道互易性通常不能保持的頻分復用(FDD)系統中，預編碼需要空間CSI反饋。出於開銷的考慮，CSI反饋不能使用太多的比特。通常，隨著比特數目的增力口，量化誤差會降低。因此，通常使用碼本來量化空間CSI。有效的碼本設計能導致有效的量化，同時減少所用的比特數。
[0006]預編碼MMO可以在兩種情形中起作用:單用戶MMO (SU-MIMO)和多用戶MMO(MU-MIMO)0在SU-MMO中，空間復用流被發送給一個用戶，並且預編碼主要用來提高接收機的SINR。在MU-MMO中，多個用戶的數據流在相同的時頻資源上共享同一組發射天線。通過適當的預編碼和接收機處理可以獲得數據解耦。然而，空間CSI反饋中的量化誤差對SU-MIMO和MU-MMO性能的影響十分不同。對於SU-MM0，當預編碼不能完美地匹配MMO信道的空間特性時，有限的碼本解析度引起一定的SINR損失。這種SINR損失在不同的信噪比(SNR)工作點，在低信噪比或高信噪比區域是幾乎一致的。換句話說，因為解耦同一個用戶的多個流完全在接收機完成，這與發射機的預編碼無關，所以在空間復用時沒有損失。然而，如從圖1看到的，並在中興公司於2009年10月在日本宮崎縣召開的3GPPRAN1#58第二次會議上的提案號為 R1-093818 的名稱為 「Performance sensitivity to feedbacktypes」的提案中描述的，對於MU-MMO，量化誤差直接引起了交叉用戶幹擾的提高，所述交叉用戶幹擾隨著SNR的提高迅速飽和MMO的信道速率。
[0007]當發射機天線是相關的(例如，波束成形天線)，因為MIMO信道特性退化為線性相位旋轉，所以碼本設計問題能被顯著減少。然而，如果受限於CSI反饋可以承受的比特數目，不相關信道的碼本設計通常是困難的。不相關天線的一種典型結構是大間距交叉極化。在散射環境中，兩組之間的間隔(通常>4倍波長)保證了它們之間的低相關性。正交極化(+45/-45度)導致每個極化方向上的相當獨立的衰落。
[0008]N.Jindal 在 2OO6 年 11 月的 IEEE Transaction on Information Theory 的第 52卷，第 11 期，第 5045-5060 頁發表的文章 「ΜΙΜΟ broadcast channels with f inite-ratefeedback」證明了，為了獲得MU-MMO的全部復用增益，每個用戶的CSI量化需要的比特數應該隨著以dB為單位的工作SNR線性增加，表示如下:
[0009]
【權利要求】
1.一種用於一個或多個空間信道的空間CSI的反饋方法，所述空間信道連接UE和一個或多個小區，所述方法包括: 把多個發射天線分割成多個子集，每個子集對應一個子信道； 測量每個子信道的空間CSI ； 分解每個子信道的空間CSI，每個子信道產生至少兩個成員CSI，每個子信道的第一成員CSI表徵相應的發射天線子集的空間判別信息，並且每個子信道的第二成員CSI表徵相應的接收機的空間判別信息；以及 將每個子信道的成員CSI作為反饋來提供。
2.如權利要求1所述的方法，其中每個子信道的成員CSI被表示成矢量或矩陣中的一個。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述分解包括矩陣乘法。
4.如權利要求1所述的方法，還包括: 使用至少一個碼本量化每個子信道的至少兩個成員CSI ;以及 將每個子信道的量化成員CSI作為所述反饋提供。
5.如權利要求4所述的方法，其中至少兩個相應的索引是短期子帶。
6.如權利要求1所述的方法，還包括: 在考慮相應的接收機實現的同 時推導每個子信道的空間CSI。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述推導包括奇異值分解。
8.如權利要求1所述的方法，其中將每個子信道的成員CSI作為反饋提供包括使用MIMO預編碼的一個或多個碼本。
9.如權利要求1所述的方法，還包括通過使用每個子信道的成員CSI來確定合成的空間 CSI。
10.一種用於連接UE和多個發射天線的空間信道的空間信道狀態信息的反饋系統，所述系統包括: 一個或多個UE以及發射機的多個發射天線的一個或多個部分，所述發射機被配置成建立所述一個或多個UE和所述多個發射天線的一個或多個部分之間的一個或多個空間子信道連接，其中每個子信道的空間CSI對應空間子信道連接； 用來將每個子信道的空間CSI分解成每個子信道的至少兩個成員CSI的裝置，其中第一成員CSI表徵所述發射機的空間判別信息，並且第二成員CSI表徵接收機的空間判別信息；以及 用來將每個子信道的至少兩個成員CSI作為反饋提供的裝置。
11.如權利要求10所述的系統，還包括用來確定對應所述多個天線的合成的空間CSI的裝置。
12.如權利要求10所述的系統，還包括將每個子信道的成員CSI表示成矢量或矩陣的>j-U ρ?α裝直。
13.如權利要求10所述的系統，其中用於分解的裝置被配置成用於矩陣乘法。
14.如權利要求10所述的系統，還包括: 使用至少一個碼本來量化每個子信道的至少兩個成員CSI的裝置；以及 將每個子信道的量化的成員CSI作為所述反饋提供的裝置。
15.如權利要求14所述的系統，其中每個子信道的至少兩個相應的索引是短期子帶。
16.如權利要求10所述的系統，還包括用於考慮接收機實現的同時推導每個子信道的空間CSI的裝置。
17.如權利要求16所述的系統，其中用於推導的裝置被配置成用於奇異值分解。
18.如權利要求10所述的系統，其中用於將每個子信道的量化的成員CSI作為反饋提供的裝置被配置成使用MIMO預編碼的一個或多個碼本。
【文檔編號】H04L1/06GK103493393SQ201280018046
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月18日 優先權日:2011年4月21日
【發明者】袁弋非, 霍大衛 申請人:中興通訊股份有限公司, 中興通訊美國公司