下行數據傳輸方法、基站和用戶設備的製作方法

2023-06-03 00:52:11 3

專利名稱：下行數據傳輸方法、基站和用戶設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩移動通信系統，更具體地，涉及一種多輸入多輸出/多點協作(MIMO/CoMP)下行數據傳輸方法，適用於使用多天線移動通信系統，以及適於實現上述 MIMO/CoMP下行數據傳輸方法的基站和用戶設備。
背景技術：
隨著信息技術的發展，移動終端對接入速率的需求越來越高，這使得未來移動 通信系統要具有更高的傳輸速率，由此導致系統需要具有更高的頻譜利用效率。多輸入 多輸出(MIMO-Multiple Inputs MultipleOutputs)的多天線傳輸技術在蜂窩移動通信 系統中的使用使得用戶在獲取更好的無線接入的同時，實現了接入速率的極大提高。對 於小區邊界的用戶而言，由於傳輸損耗以及小區間的同頻幹擾，邊界用戶通常具有較低 的無線接入質量，同時具有較低的接入速率。作為一種協作通信技術，協作多點傳輸 (CoMP-Coordinated Multiple Point transmission)通過多個小區的協作,使得多個小區 共同服務於某一用戶設備(UE)，有效地改善了小區邊界用戶的無線接入質量與傳輸速率。傳統意義上，MIMO技術是一種點對點的傳輸，用戶設備(UE)與基站(eNB)之間可 以以發射分集、空間復用等形式實現，而CoMP的引入則將原有的點對點傳輸機制拓展到多 基站協作與用戶通信這一更廣意義上的MIMO方式。在此情況下，每個基站可以看作一個虛 擬的天線，從而傳統意義上的MIMO的傳輸方式可以應用在CoMP場景中。從這個意義上來 說，MIMO與CoMP在內涵上十分相近。在未來移動通信(LTE-A=LTE-Advanced)等標準的制 訂過程中，都引入了 MIMO和CoMP，並考慮了應用中所存在的問題。

發明內容
本發明針對採用多天線技術的蜂窩系統，提出了一種關於下行鏈路中MIMO/CoMP 的解決方案。在LTE-Advanced等標準的制定過程中，CoMP/MIMO的實現需要考慮一些性能上 的折中。這種折中體現在用戶解調所需的參考信號開銷與吞吐量的增加之間的折中。天 線數的增加帶來的是頻譜利用率的提高，隨之而來的是需要更多數量的參考信號實現對於 信道的可靠估計。本發明在充分利用現有LTE系統中的參考信號設計的基礎上，實現在 LTE-Advanced系統中對於MIMO/CoMP等傳輸技術的支持。在LTE系統中，參考信號既可以用來進行信道估計和符號檢測，又可以用來估計 信道質量指示符(CQI-Channel Quality Indicator)、預編碼矩陣索引(PMI-Precoding Matrixlndex)、秩指示符(RI-Ranklndicator)等信道狀態測量。為了實現更高的頻譜利用 效率(或者峰值速率)，LTE-Advanced系統中的基站(eNB)和終端(UE)都採用更多數數目 的天線。天線數目的增加導致參考信號開銷加大。為了充分利用的現有的參考信號，減少 參考信號的開銷，提高頻譜利用率，在LTE-Advanced系統設計中，可以沿用LTE系統中的小 區參考信號(CRSO)，同時，基站根據當前信道空間狀態的秩數，增加用戶參考信號天線埠數至與當前信道空間狀態的秩數相同的數量(包括LTE系統中原有的用戶參考信號天線埠)，LTE-Advanced中所有的用戶參考信號標識為URS。基站使用小區參考信號執行下行 數據傳輸無需預編碼處理，使用用戶參考信號執行下行數據傳輸需要預編碼處理。在LTE和LTE-Advanced系統中，用戶設備通過小區參考信號(CRS)進行信道質量 和空間特性的測量。由於LTE-Advanced系統中，基站採用了更多的天線數，因此，為了實現 用戶設備對於信道空間特性的測量，需要增加測量參考信號(CRS)的埠數，使得新增CRS 和原有CRStl的總天線埠數與基站的天線數相同。這樣，利用新增的測量參考信號(CRS) 和沿用的LTE系統中的參考信號(CRStl)實現對於信道的測量，如CQI、PMI和RI等參數的估 計等；利用用戶參考信號(URS)和沿用的LTE系統中的參考信號(CRStl)實現對於接收符號 的檢測。在本說明書中，為了簡單起見，當涉及信道測量時，縮寫「CRS」用於表示新增的測 量參考信號(CRS)和沿用的LTE系統中的參考信號(CRStl)；當涉及符號檢測時，縮寫「CRS」 僅用於表示沿用的LTE系統中的參考信號(CRStl)。縮寫「URS」用於表示所有的用戶參考信 號。在LTE-Advanced系統中，重用的小區參考信號和新增的測量參考信號均不做預 編碼，新增的用戶參考信號進行預編碼(該參考信號的設計方案適用於FDD和/或TDD 系統)，在上述參考信號的設計方案下，URS與CRS的混合使用將信道分解為兩個子信道 Subchannel-I和Subchannel_2，這兩個子信道分別為今URS天線埠(antenna ports)與用戶接收天線所形成的子信道subchanel-1 ；令CRS天線埠(antenna ports)與用戶接收天線所形成的子信道 Subchannel-2；根據應用場景的不同，按照一定分配策略將傳輸層(layer)分配到這兩個子信道 中，今SU-MIMO 單個用戶空間復用，單層或者多層傳輸；(1)單用戶的傳輸層分配策略1 所有的傳輸層優先在Subcharmel-I中傳輸，以最 大程度地獲取賦形增益；(2)單用戶的傳輸層分配策略2 所有的傳輸層優先在Subcharmel-2中傳輸，減少 URS的開銷，提高頻譜利用率；今MU-MIMO 多個用戶空間復用，且每一用戶處於單層或者多層傳輸模式；(3)多用戶復用的傳輸層分配策略1 空間復用的用戶的各傳輸層優先在 Subchannel-I 中傳輸；(4)多用戶復用的傳輸層分配策略2:空間復用的用戶的各傳輸層優先在 Subchannel-2中傳輸，減少參考信號的開銷，提高頻譜利用率。為了支持上述的傳輸層分配策略以及對應的用戶接收機算法，用戶設備(UE)需 要通過控制信道獲取的控制參數。在MU-MIMO模式下，根據用戶設備所獲取的控制信息是 否包含其他用戶的控制信息，可以分為兩類，一類是僅包含用戶設備自身的控制信息，其他 用戶設備的信號在用戶設備的處理過程中視為噪聲，另外一類是包含其他用戶設備的控制 信息，用戶設備在處理的過程中可以加以利用。下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息的情形適用於SU-MIMO和MU-MIMO 模式，具體包括
■如果有傳輸層在Subcharmel-2中傳輸，則控制參數應包括預編碼的相關參數■傳輸層的數目，根據傳輸層分配策略，確定傳輸層在各子信道的分配；■如果有傳輸層在Subcharmel-I中傳輸，則控制參數應包括URS的相關參數，如 用戶設備自身的URS所佔用信道資源和參考信號參數；■資源分配信息，各傳輸層所復用的信道資源。下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的所有用戶的控制信息的情形僅適用 於MU-MIMO模式以及基站協助用戶設備抑制鄰小區幹擾，具體包括■如果有傳輸層在Subcharmel-2中傳輸，則控制參數應包括所有用戶設備的預 編碼的相關參數■所有用戶設備總的傳輸層的數目，以及目標用戶設備自身的傳輸層數，根據傳 輸層分配策略，確定傳輸層在各子信道的分配；■如果有傳輸層在Subcharmel-I中傳輸，則控制參數應包括URS的相關參數，如 目標用戶設備自身的URS所佔用信道資源和參考信號參數，其他所有用戶設備所佔用的信 道資源和參考信號參數；■資源分配信息，各傳輸層所復用的信道資源。根據本發明的第一方案，提出了一種下行數據傳輸方法，包括在信道空間狀態的 秩不大於預定閾值時，基站僅使用CRS，執行下行數據的傳輸，用戶設備僅使用CRS進行信 道估計和數據解調；或者，基站僅使用經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸，用戶設備 僅使用URS進行信道估計和數據解調；以及在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，基站聯 合使用CRS和經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸，用戶設備聯合使用CRS和URS進行 信道估計和數據解調。優選地，下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息。所述控制信息包括所述 目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一項。
優選地，下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。 所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一 項。優選地，多個基站協同合作對用戶設備執行下行數據的傳輸，用戶設備使用URS 進行信道估計和數據解調。優選地，多個基站協同以空分復用方式向目標用戶設備傳輸多個數據流，每個數 據流對應一個URS，所述目標用戶設備的多個URS相互正交。優選地，多個基站協同向多個用戶設備傳輸數據流，各用戶設備以空分復用的復 用方式使用相同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的URS相互正交。更優選地，參與 空分復用的各用戶設備屬於同一小區或者屬於不同的小區。更優選地，在用戶設備受到鄰 小區信號幹擾時，各小區內被配置為使用相同資源的各用戶設備根據各自服務基站所通知 的鄰小區幹擾信號的相關信息，採用相應的接收機算法，抑制幹擾信號。所述接收機算法包 括以下接收機算法中的至少一種聯合檢測，串行幹擾消除、並行幹擾消除和球形解碼。根據本發明第二方案的一個方面，提出了一種基站，包括秩獲取單元，用於獲得 信道空間狀態的秩；下行數據傳輸單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使 用CRS，執行下行數據的傳輸，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用CRS和經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸。優選地，所述基站還包括控制信息傳輸單元，用於在下行控制信道上傳輸針對用戶設備的控制信息。優選地，下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息。所述控制信息包括所述 目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一項。優選地，下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。 所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一 項。根據本發明第二方案的另一方面，提出了一種用戶設備，包括秩獲取單元，用於 獲得信道空間狀態的秩；下行數據接收單元，用於從基站接收下行數據；信道估計和數據 解調單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使用CRS進行信道估計和數據 解調，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用CRS和URS進行信道估計和數據解調。優選地，所述用戶設備還包括控制信息接收單元，用於在下行控制信道上接收針 對用戶設備的控制信息。優選地，下行控制信道僅攜帶所述用戶設備的控制信息。所述控制信息包括所述 用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一項。優選地，下行控制信道攜帶包含所述用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。 所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一 項。根據本發明第三方案的一個方面，提出了一種基站，包括秩獲取單元，用於獲得 信道空間狀態的秩；下行數據傳輸單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使 用經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合 使用CRS和經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸。優選地，所述基站，還包括控制信息傳輸單元，用於在下行控制信道上傳輸針對 用戶設備的控制信息。優選地，下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息。所述控制信息包括所述 目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一項。優選地，下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。 所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一 項。優選地，所述基站與其他一個或多個基站協同合作對用戶設備執行下行數據的傳輸。優選地，所述基站與其他一個或多個基站協同以空分復用方式向目標用戶設備傳 輸多個數據流，每個數據流對應一個URS,所述目標用戶設備的多個URS相互正交。優選地，所述基站與其他一個或多個基站協同向多個用戶設備傳輸數據流，各用 戶設備以空分復用的復用方式使用相同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的URS相 互正交。根據本發明第三方案的另一方面，提出了一種用戶設備，包括秩獲取單元，用於獲得信道空間狀態的秩；下行數據接收單元，用於從基站接收下行數據；信道估計和數據解調單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使用URS進行信道估計和數據 解調，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用CRS和URS進行信道估計和數據解調。優選地，所述用戶設備還包括控制信息接收單元，用於在下行控制信道上接收針 對用戶設備的控制信息。優選地，下行控制信道僅攜帶所述用戶設備的控制信息。所述控制信息包括所述 用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一項。優選地，下行控制信道攜帶包含所述用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。所 述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、URS參數中的至少一項。優選地，下行數據接收單元接收多個基站協同合作傳輸的下行數據，以及信道估 計和數據解調單元使用URS進行信道估計和數據解調。優選地，下行數據接收單元接收多個基站協同以空分復用方式傳輸的多個數據 流，每個數據流對應一個URS，所述多個URS相互正交。優選地，下行數據接收單元接收多個基站協同向所述用戶設備和其他一個或多個 用戶設備傳輸的數據流，所述用戶設備和所述其他一個或多個用戶設備以空分復用的復用 方式使用相同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的URS相互正交。優選地，所述用戶設備與所述其他一個或多個用戶設備屬於同一小區或者屬於不 同的小區。優選地，所述用戶設備還包括幹擾信號抑制單元，用於在所述用戶設備受到鄰小 區信號幹擾時，根據所述用戶設備的服務基站所通知的鄰小區幹擾信號的相關信息，採用 相應的接收機算法，抑制幹擾信號。所述接收機算法包括以下接收機算法中的至少一種聯 合檢測，串行幹擾消除、並行幹擾消除和球形解碼。本發明可以通過選擇URS或CRS，實現參考信號開銷的減少，或者獲取較高的波束 賦形增益，以提高性能。


根據以下結合附圖對本發明非限制實施例的詳細描述，本發明的以上和其他目 的、特徵和優點將變得更加清楚，其中圖1是用於示出URS和CRS分別與用戶接收天線所形成的子信道Subcharmel-I 和Subchannel-2的示意圖；圖2是用於解釋參考信號與發射天線的映射方式一的示意圖；圖3是用於解釋參考信號與發射天線的映射方式二的示意圖；圖4是用於解釋MU-MIM0，非CoMP模式下傳輸層的分配策略的示意圖；圖5是示出了根據本發明實施例的基站(eNB)500的示意方框圖；以及圖6是示出了根據本發明實施例的用戶設備(UE)600的示意方框圖。
具體實施例方式下面，將根據附圖描述本發明。在以下描述中，一些具體的實施例只用於描述的目的，不應該將其理解為對於本發明的任何限制，而只是示例。當可能導致使本發明的理解發生模糊時，將省略傳統結構或構造。為了清楚詳細地闡述本發明的實現步驟，下面給出一些本發明的具體實施例，適 用於LTE-Advanced蜂窩通信系統。需要說明的是，本發明不限於實施例中所描述的應用， 而是可適用於其他通信系統。圖1是用於示出URS和CRS分別與用戶接收天線所形成的子信道Subcharmel-I 和Subchannel-2的示意圖。本發明的目標接收用戶為LTE-Advanced用戶，與LTE用戶相比，LTE-Advanced用 戶具有更多的接收天線和更強的處理性能。設定LTE系統中基站的收發天線數為K = 4， LTE-Advanced系統中基站的收發天線數為N = 8，用戶設備的接收天線數為M = 8。LTE系 統中原有的CRStl個數為K = 4個，可用於解調和信道測量。在本發明中，LTE-Advanced系統中用於解調的參考信號為重用部分的CRStl個數為 K個和新增的若干個URS，用於信道測量的參考信號為CRStl個數為K個和新增加的N-K個 CRS。圖2和圖3給出了不考慮用戶設備(UE)測量所需的參考序列時，混合使用URS和 重用CRStl的兩種天線埠到物理天線的對應映射方式天線埠映射方式一在圖2中，URS及相應的傳輸層的波束賦形採用N天線碼本 或者N維的波束賦形向量，每一個URS天線埠都映射到基站所有的N個發射天線，CRS天 線埠對應於實際基站物理天線中的K個，具體位置可以不局限於圖2中所示出的位置，在 此配置方式下，利用URS最多可以有N個傳輸層同時進行傳輸(空分復用)；天線埠映射方式二 在圖3中，URS及相應的傳輸層的波束賦形採用K天線碼本 或者K維的波束賦形向量，CRS天線埠對應於實際基站物理天線中的K個，具體位置可以 不局限於圖3中所示出的位置，CRS天線埠與其相應的物理天線是一一對應的關係，在此 配置方式下，利用URS最多可以有K個傳輸層同時進行傳輸(空分復用)。所有的傳輸層在Subchannel-I和Subchannel-2兩個子信道進行分配，設定由CRS 所形成的Subcharme 1-2中能夠允許的最大傳輸層數為ρ (0 < ρ < K)，在天線埠映射方式 一下，則相應在Subcharmel-I中所允許的最大傳輸層數為Ν_ρ，ρ = 0為傳輸層分配的一種 特殊情形，此時的分配方案意味著在LTE-A系統中，僅使用URS做數據的解調，CRS僅用來 做信道的測量工作；在天線埠映射方式二下，則相應在Subcharmel-I中所允許的最大傳 輸層數為K層。在LTE-Advanced系統的下行傳輸模式中，依據服務於用戶設備(UE)的基站(eNB) 的數量，可以分為兩種模式，即CoMP模式和非CoMP模式。在CoMP模式下，用戶設備接收來 自多個基站的信號，用戶設備的下行信號通過多個基站協作傳輸給用戶，提高了用戶設備 接收信號的質量以及吞吐量。在CoMP模式下，用戶設備的傳輸層在Subcharmel-I中進行 傳輸，信號的來源對於用戶設備來說是透明的；在非CoMP模式下，用戶設備僅接收到來自 其隸屬小區基站的信號。用戶設備的傳輸層既可以在Subcharmel-I中進行傳輸，也可以在 Subchannel-2中進行傳輸。天線埠映射方式一設在Subchannel-I和Subchannel-2兩個子信道中所傳輸的層數分別為m和n，則LTE-A用戶設備所接收的信號y可以表示為
(1)這裡，0≤ m ≤ p，0 ≤ η ≤ N-p，。S1 和 S2 分別為在 Subchannel-2 和 Subchannel-I 中的傳輸信號。若用戶設備處於非CoMP工作模式，即接收到的S2信號來自用戶設備的隸屬 小區基站，為用戶設備的隸屬小區基站URS天線埠與用戶設備之間的預編碼信道， 用戶設備通過使用用戶解調參考信號做信道估計獲取；Hmxk為用戶設備的隸屬小區基站 CRS天線埠與該用戶設備所形成的信道，用戶設備通過使用小區解調參考信號做信道估 計獲取；PKXm為用戶設備的隸屬小區基站對應於CRS天線埠的預編碼矩陣，用戶設備通過 讀取下行控制信道獲取。。若用戶設備處於CoMP工作模式，所有的傳輸層在Subcharmel-I 中傳輸，接收到的S2信號來自多個基站，各基站採用相同的URS，同時， .為多個基站與用 戶設備之間的信道在用戶設備處的疊加；具體地，設參與合作傳輸的各基站與用戶設備所 形成的信道集合為{tf，i = 1,2, ···〗}，各基站對該用戶設備的預編碼矩陣為{PS i = 1， 2,-1},設當前信道空間狀態具有的秩為r (r彡min (M，N)，通常情況下M彡N，因而r彡M)。 η表示噪聲信號。下面分別針對不同的應用場景，闡述本發明的具體應用。SU-MIM0,非 CoMP 樽式根據傳輸層分配策略(1)，所有的傳輸層優先在Subcharmel-I中傳輸，以最大程 度地獲取賦形增益y = HMxrs2+nr<M-p 其中，高階情況下重用CRStl進行解調的傳輸層的層數為r-M+p。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f·和fUKS分別為fCES = Or ^ M-p ；fUES = r或者fCRS = KM-p < r < Μ。fUES = r-M+p或者，根據傳輸層分配策略(2)，所有的傳輸層優先在Subcharmel-2中傳輸，以減 少URS的開銷，提高頻譜利用率y = Hm×Kpk×rS1+n r ≤ρ 此時，URS參考信號的開銷較小。其中，高階情況下重用CRStl進行解調的傳輸層的 層數為P。
數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為 根據傳輸層分配策略(1)，所有的傳輸層優先在Subcharmel-I中傳輸，以最大程 度地獲取賦形增益y = HWxrs2+n r<M-p其中，高階情況下重用CRStl進行解調的傳輸層的層數為r-M+p，Ha^是多個信道的 疊加^xr = YjHiPi。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fURS分別為fCES = 0r;^M-p。fUES = rMU-MIMO,非 CoMP 模式LTE用戶設備的傳輸層可以在兩個子信道Subchannel-I和Subchannel_2中傳 輸，但不同時在這兩個子信道中傳輸。LTE-A用戶設備的傳輸層可以同時在兩個子信道 Subchannel-I 禾口 Subcharmle_2 中傳輸。根據傳輸層分配策略(3)，LTE-A用戶設備的各傳輸層優先在Subcharmel-I中傳 輸，用戶的預編碼或者波束可以相互正交，以獲取更優的性能為目的；若空分復用的用戶中 存在LTE用戶，則LTE用戶設備的各傳輸層優先在Subcharmel-2中傳輸。具體的傳輸層的 分配方案為(1)若空分復用的多用戶中存在LTE用戶，且LTE用戶的總數為α，則將LTE用戶 的α個傳輸層在Subcharmel-2中傳輸；(2) LTE-A用戶的傳輸層優先在Subcharmel-I中傳輸，若LTE-A用戶的總的傳輸層 數β滿足β Μ-ρ，將仍未分配的傳輸層分配在Subchannel-2中，如圖4中的(b) 所示 式中，r = α +β。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fURS分別為f CES = Kβ ^ M-P ；fUES = β或者fCES = Kβ >M_p。fUES = M-p根據傳輸層分配策略(4)，多用戶復用的各傳輸層優先在Sbcharmel-2中傳輸，以 控制參考信號的開銷為目的，同時兼顧兼容LTE用戶的傳輸方式；具體的傳輸層的分配方 案為(1)若空分復用的多用戶中存在LTE用戶，且LTE用戶的總數為α，則將LTE用戶 的α個傳輸層在Subcharmel-2中傳輸；(2) LTE-A用戶傳輸層優先在Subcharmel-2中傳輸，若LTE-A用戶的總的傳輸層數 β滿足β彡ρ-α，則分配結束；(3)若β > ρ- α，將仍未分配的LTE-A用戶的傳輸層分配在Subchannel-I中y = HMXKPKXrSl+n r ^ ρy = (HwxifP^S' +η p<r<M
\S2j這裡r 二 Σ7〗，S1和S2是空間復用各用戶分別在Subchannel-I和Subchannel-2中
傳輸的各層的數據。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為f CRS = Kr ^ ρ ；fUES = 0或者fCES = Kρ < r < Μ。fUES = r-pMU-MIMO, CoMP 模式這裡的CoMP模式意味著空間復用的所有用戶中存在處於CoMP模式的用戶，且處 於CoMP模式的用戶為LTE-A用戶。若空間復用的多用戶的空間特徵相互不正交，導致相 互之間幹擾比較大，此時，LTE-A用戶可以採用較為先進的接收機技術，即通過獲取幹擾用 戶的相關參數以在接收機處理過程中抑制幹擾，例如聯合檢測，串行幹擾消除，並行幹擾消 除，球形解碼(sphere decoding)等。根據傳輸層分配策略(3)，多用戶復用的各傳輸層只能在Subcharmel-I中傳輸
其中，每個用戶傳輸層的數目為ri; U為參與空間復用的多用戶的總數，用戶i的 信道 〗—是來自多個基站的信道疊加，即 「 =JjHiPi。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為fCES = 0r<M-p。fUES = r天線埠映射方式二設在Subchannel-I和Subchannel_2兩個子信道中所傳輸的層數分別為m和n，則 LTE-A用戶設備所接收的信號y可以表示為 這裡，0≤ m ≤ K，0 ≤ η ≤ K，Sl 和 S2 分別為在 Subchannel-2 和 Subchannel-I 中 的傳輸信號。若用戶設備處於非CoMP工作模式，即接收到的S2信號來自用戶設備的隸屬 小區基站， .為用戶設備的隸屬小區基站URS天線埠與用戶設備之間的信道，用戶設 備通過使用用戶解調參考信號做信道估計獲取；Hmxk為用戶設備的隸屬小區基站CRS天線 埠與該用戶設備所形成的信道；用戶設備通過使用小區解調參考信號做信道估計獲取； PKXm為用戶設備的隸屬小區基站對應於CRS天線埠的預編碼矩陣，用戶設備通過讀取下 行控制信道獲取。若用戶設備處於CoMP工作模式，用戶的傳輸層在Subcharmel-I中傳輸， 接收到的S2信號來自多個基站，各基站採用相同的URS，同時， 8χ 為多個基站與用戶設備 之間的信道在用戶設備處的疊加。設當前信道空間狀態具有的秩為r，l<r<M。η表示 噪聲信號。與上述天線埠映射方式一相比，上述條件O < m彡Κ，0 < η彡K相當於滿足 O 彡 m 彡 p，O 彡 η 彡 Μ-ρ，ρ = K，M = 2Κ。下面分別針對不同的應用場景，闡述本發明的具體應用。SU-MIMO,非 CoMP 模式根據傳輸層分配策略(1)，所有的傳輸層優先在Subcharmel-I中傳輸，以最大程 度地獲取賦形增益 其中，高階情況下重用CRStl進行解調的傳輸層的層數為r-K。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為fCES = Or ^ K ；fUES = r
或者f CES = KK < r < Μ。fUES = K或者，根據傳輸層分配策略(2)，所有的傳輸層優先在Subcharmel-2中傳輸，以減 少URS的開銷，提高頻譜利用率y = HMXKPKXrSl+n r ≤ K 此時，URS參考信號的開銷較小。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為f CES = Kr ≤ K ；fUES = 0或者f CES = KK < r < Μ。fUES = r-KSU-MIMO, CoMP 模式根據傳輸層分配策略(1)，所有的傳輸層優先在Subcharmel-I中傳輸，以最大程 度地獲取賦形增益y = H8xrS2+n r<4其中，是多個信道的疊加 數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為fCES = 0r < K。fUES = rMU-MIMO,非 CoMP 模式LTE用戶設備的傳輸層可以在兩個子信道Subchannel-I和Subchannel_2中傳 輸，但不同時在這兩個子信道中傳輸。LTE-A用戶設備的傳輸層可以同時在兩個子信道 Subchannel-I 禾口 Subcharml e-2 中傳輸。根據傳輸層分配策略(3)，LTE-A用戶設備的各傳輸層優先在Subcharmel-I中傳 輸，用戶的預編碼或者波束可以相互正交，以獲取更優的性能為目的；若空分復用的用戶中 存在LTE用戶，則LTE用戶設備的各傳輸層優先在Subcharmel-2中傳輸。具體的傳輸層的 分配方案為(1)若空分復用的多用戶中存在LTE用戶，且LTE用戶的總數為α，則將LTE用戶 的α個傳輸層在Subcharmel-2中傳輸；
(2)LTE-A用戶傳輸層優先在SubChannel-l中傳輸，若LTE-A用戶的總的傳輸層數 β滿足β K，將仍未分配的傳輸層分配在Subcharmel-2中。
式中，r = α + β。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為fCES = Kr ^ K ；fUES = β或者f CES = KK K- α且α≤1，將仍未分配的LTE-A用戶的傳輸層分配在 Subchannel-I 中。y = HMXKPKXrSl+n r ≤K 這裡，r= α +β，S1和S2是空間復用各用戶分別在Subchannel-1和Subchannel-2 中傳輸的各層的數據。數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fUKS分別為fCES = Kr ^ K ；fUES = 0或者fCES = KK < r < Μ。fUES = r-KMU-MIMO, CoMP 模式
這裡的CoMP模式意味著空間復用的所有用戶中存在處於CoMP模式的用戶，且處 於CoMP模式的用戶必為LTE-A用戶。若空間復用的多用戶的空間特徵相互不正交，導致相 互之間幹擾比較大，此時，LTE-A用戶可以採用較為先進的接收機技術，即通過獲取幹擾用 戶的相關參數以在接收機處理過程中抑制幹擾，例如聯合檢測，串行幹擾消除，並行幹擾消 除，球形解碼(sphere decoding)等。根據傳輸層分配策略(3)，多用戶復用的各傳輸層只能在Subcharmel-I中傳輸 其中，每個用戶傳輸層的數目為ri; U為參與空間復用的多用戶的總數，用戶i的 信道是來自多個基站的信道疊加，即 數據解調所需的CRS和URS的天線埠數f^和fURS分別為fCES = Or ≤ K。fUES = r硬體實現圖5是示出了根據本發明實施例的基站(eNB)500的示意方框圖。如圖5所示，根據本發明的基站500包括秩獲取單元510，用於獲得信道空間狀 態的秩r;下行數據傳輸單元520，用於在信道空間狀態的秩r不大於預定閾值時，僅使用 CRS,或者僅使用經過預編碼的URS,執行下行數據的傳輸，而在信道空間狀態的秩r大於預 定閾值時，聯合使用CRS和經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸。此外，基站500還可以包括控制信息傳輸單元530，用於在下行控制信道上傳輸 針對用戶設備的控制信息。根據本發明的一個方案，下行控制信道可以僅攜帶目標用戶設 備的控制信息，所述控制信息至少可以包括所述目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數 目、URS參數中的任意一項。根據本發明的另一方案，下行控制信道攜帶包含目標用戶設備 在內的多個用戶設備的控制信息，所述控制信息至少可以包括所述多個用戶設備的預編碼 參數、傳輸層的數目、URS參數中的任意一項。如果在信道空間狀態的秩r不大於預定閾值時，下行數據傳輸單元520僅使用經 過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸，而在信道空間狀態的秩r大於預定閾值時，下行數 據傳輸單元520聯合使用CRS和經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸，則基站500可以 與其他一個或多個基站協同合作對用戶設備執行下行數據的傳輸。根據本發明的一個方 案，基站500可以與其他一個或多個基站協同以空分復用方式向目標用戶設備傳輸多個數 據流，每個數據流對應一個URS，所述目標用戶設備的多個URS相互正交。根據本發明的另 一方案，基站500可以與其他一個或多個基站協同向多個用戶設備傳輸數據流，各用戶設
備以空分復用的復用方式使用相同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的URS相互正 、-交。圖6是示出了根據本發明實施例的用戶設備(UE)600的示意方框圖。如圖6所示，根據本發明的用戶設備600包括秩獲取單元610，用於獲得信道空間狀態的秩r ；下行數據接收單元615，用於從基站接收下行數據；信道估計和數據解調單元620，用於在信道空間狀態的秩r不大於預定閾值時，僅使用CRS進行信道估計和數據解 調，或者僅使用URS進行信道估計和數據解調，而在信道空間狀態的秩r大於預定閾值時， 聯合使用CRS和URS進行信道估計和數據解調。此外，用戶設備600還可以包括控制信息接收單元630，用於在下行控制信道上 接收針對用戶設備的控制信息。根據本發明的一個方案，下行控制信道僅攜帶用戶設備600 的控制信息，所述控制信息至少可以包括用戶設備600的預編碼參數、傳輸層的數目、URS 參數中的任意一項。根據本發明的另一方案，下行控制信道攜帶包含用戶設備600在內的 多個用戶設備的控制信息，所述控制信息至少可以包括所述多個用戶設備的預編碼參數、 傳輸層的數目、URS參數中的任意一項。如果用於在信道空間狀態的秩r不大於預定閾值時，信道估計和數據解調單元 620僅使用URS進行信道估計和數據解調，而在信道空間狀態的秩r大於預定閾值時，信 道估計和數據解調單元620聯合使用CRS和URS進行信道估計和數據解調，下行數據接收 單元615可以接收多個基站協同合作傳輸的下行數據，以及信道估計和數據解調單元620 使用URS進行信道估計和數據解調。根據本發明的一個方案，下行數據接收單元615接收 多個基站協同以空分復用方式傳輸的多個數據流，每個數據流對應一個URS，所述多個URS 相互正交。根據本發明的另一方案，下行數據接收單元615接收多個基站協同向用戶設備 600和其他一個或多個用戶設備傳輸的數據流，用戶設備600和所述其他一個或多個用戶 設備以空分復用的復用方式使用相同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的URS相互 正交。在這種情況下，用戶設備600與所述其他一個或多個用戶設備可以屬於同一小區，或 者屬於不同的小區；此外，用戶設備600還可以包括幹擾信號抑制單元640，用於在用戶設 備600受到鄰小區信號幹擾時，根據用戶設備600的服務基站所通知的鄰小區幹擾信號的 相關信息，採用相應的接收機算法，抑制幹擾信號。所述接收機算法至少可以包括以下接收 機算法中的任意一種聯合檢測，串行幹擾消除、並行幹擾消除和球形解碼。儘管以上描述涉及多個單元，但是通過將一個單元劃分為多個單元或將多個單元 組合為一個單元，只要其仍能執行相應的功能，也可以實現本發明。此外，應當注意的是，在以上的描述中，僅以示例的方式，示出了本發明的技術方 案，但並不意味著本發明局限於上述步驟和單元結構。在可能的情形下，可以根據需要對步 驟和單元結構進行調整和取捨。因此，某些步驟和單元並非實施本發明的總體發明思想所 必需的元素，本發明所必需的技術特徵僅受限於能夠實現本發明的總體發明思想的最低要 求，而不受以上具體實例的限制。以上實施例只是用於示例目的，並不傾向於限制本發明。本領域普通技術人員應 該理解的是，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，可以存在對該實施例的各種修改和 代替，並且這些修改和代替落在所附權利要求所限定的範圍中。
權利要求
一種下行數據傳輸方法，包括在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，基站僅使用小區參考信號，執行下行數據的傳輸，用戶設備僅使用小區參考信號進行信道估計和數據解調；或者，基站僅使用經過預編碼的用戶參考信號，執行下行數據的傳輸，用戶設備僅使用用戶參考信號進行信道估計和數據解調；以及在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，基站聯合使用小區參考信號和經過預編碼的用戶參考信號，執行下行數據的傳輸，用戶設備聯合使用小區參考信號和用戶參考信號進行信道估計和數據解調。
2.根據權利要求1所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息。
3.根據權利要求1所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。
4.根據權利要求2所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於所述控制信息包括所述目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
5.根據權利要求3所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
6.根據權利要求1 5之一所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於多個基站協同合作對用戶設備執行下行數據的傳輸，用戶設備使用用戶參考信號進行 信道估計和數據解調。
7.根據權利要求1 5之一所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於多個基站協同以空分復用方式向目標用戶設備傳輸多個數據流，每個數據流對應一個 用戶參考信號，所述目標用戶設備的多個用戶參考信號相互正交。
8.根據權利要求1 5之一所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於多個基站協同向多個用戶設備傳輸數據流，各用戶設備以空分復用的復用方式使用相 同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的用戶參考信號相互正交。
9.根據權利要求8所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於參與空分復用的各用戶設備屬於同一小區或者屬於不同的小區。
10.根據權利要求8所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於在用戶設備受到鄰小區信號幹擾時，各小區內被配置為使用相同資源的各用戶設備根 據各自服務基站所通知的鄰小區幹擾信號的相關信息，採用相應的接收機算法，抑制幹擾信號。
11.根據權利要求10所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於所述接收機算法包括以下接收機算法中的至少一種聯合檢測，串行幹擾消除、並行幹 擾消除和球形解碼。
12.—種基站，包括秩獲取單元，用於獲得信道空間狀態的秩；下行數據傳輸單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使用小區參考信號，執行下行數據的傳輸，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用小區參考信號 和經過預編碼的用戶參考信號，執行下行數據的傳輸。
13.根據權利要求12所述的基站，還包括控制信息傳輸單元，用於在下行控制信道上傳輸針對用戶設備的控制信息。
14.根據權利要求13所述的基站，其特徵在於下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息。
15.根據權利要求13所述的基站，其特徵在於下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。
16.根據權利要求14所述的基站，其特徵在於所述控制信息包括所述目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
17.根據權利要求15所述的基站，其特徵在於所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
18.一種用戶設備，包括秩獲取單元，用於獲得信道空間狀態的秩；下行數據接收單元，用於從基站接收下行數據；信道估計和數據解調單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使用小區 參考信號進行信道估計和數據解調，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用小 區參考信號和用戶參考信號進行信道估計和數據解調。
19.根據權利要求18所述的用戶設備，還包括控制信息接收單元，用於在下行控制信道上接收針對用戶設備的控制信息。
20.根據權利要求19所述的用戶設備，其特徵在於下行控制信道僅攜帶所述用戶設備的控制信息。
21.根據權利要求19所述的用戶設備，其特徵在於下行控制信道攜帶包含所述用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。
22.根據權利要求20所述的用戶設備，其特徵在於所述控制信息包括所述用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參數中 的至少一項。
23.根據權利要求21所述的用戶設備，其特徵在於所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
24.—種基站，包括秩獲取單元，用於獲得信道空間狀態的秩；下行數據傳輸單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使用經過預編碼 的用戶參考信號，執行下行數據的傳輸，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用 小區參考信號和經過預編碼的用戶參考信號，執行下行數據的傳輸。
25.根據權利要求24所述的基站，還包括控制信息傳輸單元，用於在下行控制信道上傳輸針對用戶設備的控制信息。
26.根據權利要求25所述的基站，其特徵在於 下行控制信道僅攜帶目標用戶設備的控制信息。
27.根據權利要求25所述的基站，其特徵在於下行控制信道攜帶包含目標用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。
28.根據權利要求26所述的基站，其特徵在於所述控制信息包括所述目標用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
29.根據權利要求27所述的基站，其特徵在於所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
30.根據權利要求24 29之一所述的基站，其特徵在於所述基站與其他一個或多個基站協同合作對用戶設備執行下行數據的傳輸。
31.根據權利要求24 29之一所述的基站，其特徵在於所述基站與其他一個或多個基站協同以空分復用方式向目標用戶設備傳輸多個數據 流，每個數據流對應一個用戶參考信號，所述目標用戶設備的多個用戶參考信號相互正交。
32.根據權利要求24 29之一所述的基站，其特徵在於所述基站與其他一個或多個基站協同向多個用戶設備傳輸數據流，各用戶設備以空分復用的復用方式使用相同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的用戶參考信號相互正 交。
33.一種用戶設備，包括秩獲取單元，用於獲得信道空間狀態的秩； 下行數據接收單元，用於從基站接收下行數據；信道估計和數據解調單元，用於在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，僅使用用戶 參考信號進行信道估計和數據解調，而在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，聯合使用小 區參考信號和用戶參考信號進行信道估計和數據解調。
34.根據權利要求33所述的用戶設備，還包括控制信息接收單元，用於在下行控制信道上接收針對用戶設備的控制信息。
35.根據權利要求34所述的用戶設備，其特徵在於 下行控制信道僅攜帶所述用戶設備的控制信息。
36.根據權利要求34所述的下行數據傳輸方法，其特徵在於下行控制信道攜帶包含所述用戶設備在內的多個用戶設備的控制信息。
37.根據權利要求35所述的用戶設備，其特徵在於所述控制信息包括所述用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參數中 的至少一項。
38.根據權利要求36所述的用戶設備，其特徵在於所述控制信息包括所述多個用戶設備的預編碼參數、傳輸層的數目、用戶參考信號參 數中的至少一項。
39.根據權利要求33 38之一所述的用戶設備，其特徵在於 下行數據接收單元接收多個基站協同合作傳輸的下行數據，以及信道估計和數據解調單元使用用戶參考信號進行信道估計和數據解調。
40.根據權利要求33 38之一所述的用戶設備，其特徵在於下行數據接收單元接收多個基站協同以空分復用方式傳輸的多個數據流，每個數據流 對應一個用戶參考信號，所述多個用戶參考信號相互正交。
41.根據權利要求33 38之一所述的用戶設備，其特徵在於下行數據接收單元接收多個基站協同向所述用戶設備和其他一個或多個用戶設備傳 輸的數據流，所述用戶設備和所述其他一個或多個用戶設備以空分復用的復用方式使用相 同的物理信道資源，與各用戶設備分別對應的用戶參考信號相互正交。
42.根據權利要求41所述的用戶設備，其特徵在於所述用戶設備與所述其他一個或多個用戶設備屬於同一小區或者屬於不同的小區。
43.根據權利要求41所述的用戶設備，還包括幹擾信號抑制單元，用於在所述用戶設備受到鄰小區信號幹擾時，根據所述用戶設備 的服務基站所通知的鄰小區幹擾信號的相關信息，採用相應的接收機算法，抑制幹擾信號。
44.根據權利要求43所述的用戶設備，其特徵在於所述接收機算法包括以下接收機算法中的至少一種聯合檢測，串行幹擾消除、並行幹 擾消除和球形解碼。
全文摘要
本發明提出了一種多輸入多輸出/多點協作(MIMO/CoMP)下行數據傳輸方法。根據本發明，在信道空間狀態的秩不大於預定閾值時，基站(eNB)僅使用小區參考信號(CRS)，執行下行數據的傳輸，用戶設備(UE)僅使用CRS進行信道估計和數據解調；或者，eNB僅使用經過預編碼的用戶參考信號(URS)，執行下行數據的傳輸，UE僅使用URS進行信道估計和數據解調；以及在信道空間狀態的秩大於預定閾值時，eNB聯合使用CRS和經過預編碼的URS，執行下行數據的傳輸，UE聯合使用CRS和URS進行信道估計和數據解調。本發明還提出了適於實現上述MIMO/CoMP下行數據傳輸方法的eNB和UE。本發明可以通過選擇URS或CRS，實現參考信號開銷的減少，或者獲取較高的波束賦形增益，以提高性能。
文檔編號H04B7/02GK101841357SQ20091011946
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者丁銘, 劉仁茂, 張應餘, 陳晨, 黃磊 申請人:夏普株式會社