用于多輸入多輸出（mimo）的空間信道狀態(tài)信息反饋的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】用于連接用戶設(shè)備的接收天線和多個發(fā)射天線的整個空間信道的空間CSI的反饋的方法和系統(tǒng)。連接用戶設(shè)備和小區(qū)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的空間判別信息被作為反饋來提供。利用用戶設(shè)備提供發(fā)射機(jī)和接收機(jī)側(cè)的每個子信道的空間判別信息作為反饋，可以確定發(fā)射天線多個部分上的合成空間CSI。用戶設(shè)備可能具有一個或多個接收天線，并且所述空間判別信息可以是子帶的短期信息。在一些實(shí)施方式中，接收機(jī)側(cè)的空間判別信息是根據(jù)實(shí)際的空間信道并同時考慮接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)推導(dǎo)出的。通過使用MIMO預(yù)編碼的碼本，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的空間判別信息可以作為反饋提供。
【專利說明】用于多輸入多輸出(ΜΙΜΟ)的空間信道狀態(tài)信息反饋的方法和系統(tǒng)
[0001]背景
1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域涉及提供用于MMO技術(shù)的下行通信的空間信道狀態(tài)信息(CSI)，特別是當(dāng)發(fā)射天線的數(shù)目是四個或更多時的空間信道狀態(tài)信息(CSI)。具體地，本發(fā)明的領(lǐng)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(dāng)?shù)拇a本中的碼字表示。
[0003]2.發(fā)明背景
[0004]依賴于發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、或發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的多個天線，MIMO技術(shù)可以顯著提高數(shù)據(jù)吞吐量和傳輸可靠性。數(shù)據(jù)吞吐量可以在鏈路級、在系統(tǒng)級、或在鏈路級和系統(tǒng)級提高?？臻g復(fù)用和波束成形已經(jīng)被用來提高頻譜效率和數(shù)據(jù)吞吐量。因?yàn)槎鄠€數(shù)據(jù)流通過并行信道被同時傳送給同一用戶，所以空間復(fù)用直接提高了鏈路級吞吐量和峰值速率。對于發(fā)射天線和接收電線，當(dāng)天線之間的空間相關(guān)性低時，空間復(fù)用是最有用的。波束成形或預(yù)編碼提高了信道的信干噪比(SINR)，并且從而提高了信道速率。預(yù)編碼是指在多個發(fā)射天線上運(yùn)用適當(dāng)?shù)臋?quán)重。權(quán)重的計(jì)算基于來自信道的互易性或反饋的空間CSI。
[0005]當(dāng)發(fā)射天線的數(shù)目大于接收天線的數(shù)目時，發(fā)射器處的多余的空間維度允許更有效地執(zhí)行預(yù)編碼。例如，在信道互易性通常不能保持的頻分復(fù)用(FDD)系統(tǒng)中，預(yù)編碼需要空間CSI反饋。出于開銷的考慮，CSI反饋不能使用太多的比特。通常，隨著比特?cái)?shù)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(shè)計(jì)能導(dǎo)致有效的量化，同時減少所用的比特?cái)?shù)。
[0006]預(yù)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(fù)用流被發(fā)送給一個用戶，并且預(yù)編碼主要用來提高接收機(jī)的SINR。在MU-MMO中，多個用戶的數(shù)據(jù)流在相同的時頻資源上共享同一組發(fā)射天線。通過適當(dāng)?shù)念A(yù)編碼和接收機(jī)處理可以獲得數(shù)據(jù)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。對于SU-MM0，當(dāng)預(yù)編碼不能完美地匹配MMO信道的空間特性時，有限的碼本分辨率引起一定的SINR損失。這種SINR損失在不同的信噪比(SNR)工作點(diǎn)，在低信噪比或高信噪比區(qū)域是幾乎一致的。換句話說，因?yàn)榻怦钔粋€用戶的多個流完全在接收機(jī)完成，這與發(fā)射機(jī)的預(yù)編碼無關(guān)，所以在空間復(fù)用時沒有損失。然而，如從圖1看到的，并在中興公司于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，對于MU-MMO，量化誤差直接引起了交叉用戶干擾的提高，所述交叉用戶干擾隨著SNR的提高迅速飽和MMO的信道速率。
[0007]當(dāng)發(fā)射機(jī)天線是相關(guān)的(例如，波束成形天線)，因?yàn)镸IMO信道特性退化為線性相位旋轉(zhuǎn)，所以碼本設(shè)計(jì)問題能被顯著減少。然而，如果受限于CSI反饋可以承受的比特?cái)?shù)目，不相關(guān)信道的碼本設(shè)計(jì)通常是困難的。不相關(guān)天線的一種典型結(jié)構(gòu)是大間距交叉極化。在散射環(huán)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(guān)性。正交極化(+45/-45度)導(dǎo)致每個極化方向上的相當(dāng)獨(dú)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(fā)表的文章 “ΜΙΜΟ broadcast channels with f inite-ratefeedback”證明了，為了獲得MU-MMO的全部復(fù)用增益，每個用戶的CSI量化需要的比特?cái)?shù)應(yīng)該隨著以dB為單位的工作SNR線性增加，表示如下:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種用于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(qū)，所述方法包括: 把多個發(fā)射天線分割成多個子集，每個子集對應(yīng)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(chǎn)生至少兩個成員CSI，每個子信道的第一成員CSI表征相應(yīng)的發(fā)射天線子集的空間判別信息，并且每個子信道的第二成員CSI表征相應(yīng)的接收機(jī)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(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其中所述分解包括矩陣乘法。
4.如權(quán)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(quán)利要求4所述的方法，其中至少兩個相應(yīng)的索引是短期子帶。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在考慮相應(yīng)的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的同 時推導(dǎo)每個子信道的空間CSI。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述推導(dǎo)包括奇異值分解。
8.如權(quán)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(yù)編碼的一個或多個碼本。
9.如權(quán)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。
10.一種用于連接UE和多個發(fā)射天線的空間信道的空間信道狀態(tài)信息的反饋系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 一個或多個UE以及發(fā)射機(jī)的多個發(fā)射天線的一個或多個部分，所述發(fā)射機(jī)被配置成建立所述一個或多個UE和所述多個發(fā)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(yīng)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表征所述發(fā)射機(jī)的空間判別信息，并且第二成員CSI表征接收機(jī)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(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括用來確定對應(yīng)所述多個天線的合成的空間CSI的裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，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(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中用于分解的裝置被配置成用于矩陣乘法。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，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(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中每個子信道的至少兩個相應(yīng)的索引是短期子帶。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括用于考慮接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的同時推導(dǎo)每個子信道的空間CSI的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中用于推導(dǎo)的裝置被配置成用于奇異值分解。
18.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中用于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(yù)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(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】袁弋非, 霍大衛(wèi) 申請人:中興通訊股份有限公司, 中興通訊美國公司