專利名稱：利用信道時(shí)間相關(guān)性來(lái)降低信道狀態(tài)信息反饋比特率的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，以及具體來(lái)說(shuō)，涉及用于通過(guò)利用信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性(corr e I at i on )向網(wǎng)絡(luò)傳送信道狀態(tài)信息的高效系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在下行鏈路中通過(guò)射頻信道從稱作基站的固定收發(fā)器向地理區(qū)域或小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶設(shè)備(UE)傳送通信信號(hào)。UE在上行鏈路中向一個(gè)或多個(gè)基站傳送信號(hào)。在兩種情況下，接收信號(hào)可表征為通過(guò)信道效應(yīng)所改變的傳送信號(hào)加上噪聲和干擾。為了從接收信號(hào)來(lái)恢復(fù)傳送信號(hào)，接收器因而要求信道的估計(jì)以及噪聲/干擾的估計(jì)。信 道的表征已知為信道狀態(tài)信息(CSI)。估計(jì)信道的一種已知方式是定期傳送又稱作導(dǎo)頻符號(hào)的已知參考符號(hào)。由于參考符號(hào)是接收器已知的，所以接收符號(hào)與參考符號(hào)的任何偏差(一旦去除估計(jì)的噪聲/干擾)由信道效應(yīng)引起。CSI的準(zhǔn)確估計(jì)允許接收器更準(zhǔn)確地從接收信號(hào)來(lái)恢復(fù)傳送信號(hào)。另外，通過(guò)從接收器向傳送器傳送CSI，傳送器可選擇最佳地適合于當(dāng)前信道狀態(tài)的傳送特性-例如編碼、調(diào)制等等。這已知為信道相關(guān)鏈路自適應(yīng)?，F(xiàn)代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是干擾受限的。網(wǎng)絡(luò)通常分別處理針對(duì)小區(qū)中的各UE的傳送。對(duì)相同小區(qū)中的其它UE的傳送在給定UE被看作干擾-從而產(chǎn)生術(shù)語(yǔ)“相互干擾”。減輕相互干擾的一種方式是多用戶多輸入/多輸出(MU-MMO)。通過(guò)MU-MM0，聯(lián)合形成待傳送給多個(gè)用戶的信號(hào)，并且考慮對(duì)一個(gè)用戶的傳送在所有其它用戶處創(chuàng)建的干擾來(lái)形成這些傳送。為了最高效地進(jìn)行操作，MU-MMO傳送器要求與到各UE的傳送信道有關(guān)的信息。也就是說(shuō)，傳送器要求CSI。注意，單小區(qū)MU-MMO技術(shù)和多小區(qū)MU-MMO技術(shù)均能夠獲益于傳送器處的CSI的可用性。甚至在沒(méi)有MU-MMO傳送的情況下，網(wǎng)絡(luò)處的CSI也能夠解決困擾當(dāng)前無(wú)線系統(tǒng)的最基本問(wèn)題之一-因網(wǎng)絡(luò)不能預(yù)測(cè)UE所遭遇的干擾而引起的信道相關(guān)鏈路自適應(yīng)的不準(zhǔn)確性(與眾所周知的閃光效應(yīng)密切相關(guān)的問(wèn)題)。一旦網(wǎng)絡(luò)知道各UE附近的基地(base)的CSI，網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)各UE處的SNRI，從而引起明顯更準(zhǔn)確的鏈路自適應(yīng)。即使直接CSI反饋的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，但是直接CSI反饋的主要問(wèn)題是開(kāi)銷。完全CSI反饋要求高比特率來(lái)將CSI從各UE傳送給網(wǎng)絡(luò)。時(shí)頻上行鏈路信道資源必須用于在上行鏈路信道上攜帶CSI反饋，從而使這些資源不可用于在上行鏈路上傳送用戶數(shù)據(jù)-CSI反饋傳送因而是純開(kāi)銷，從而直接降低上行鏈路數(shù)據(jù)傳送的效率。在沒(méi)有消耗過(guò)多上行鏈路資源的情況下將直接CSI反饋傳達(dá)給網(wǎng)絡(luò)代表現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要難題。近來(lái)提出數(shù)字環(huán)回(loopback)，作為以合理開(kāi)銷并且以相當(dāng)?shù)偷膹?fù)雜度將CSI傳遞給網(wǎng)絡(luò)的高效手段。見(jiàn)例如轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的2009年9月9日提交的名稱為“Efficient Uplink Transmission of Channel State Information，，的共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)(序號(hào)12/555966)，該申請(qǐng)通過(guò)引用以其整體被結(jié)合到本文中。在數(shù)字環(huán)回中，UE在沒(méi)有實(shí)質(zhì)上增加上行鏈路開(kāi)銷的情況下向網(wǎng)絡(luò)傳送簡(jiǎn)潔的直接信道狀態(tài)信息。UE通過(guò)按照與網(wǎng)絡(luò)同步的方案所選擇的非均勻間隔的副載波的集合來(lái)接收和處理參考符號(hào)。按照常規(guī)，估計(jì)每個(gè)選擇的副載波的頻率響應(yīng)，并且結(jié)果被定期地量化并且在上行鏈路控制信道上被傳送給網(wǎng)絡(luò)。這在本文中稱作持久數(shù)字環(huán)回?；赨E在上行鏈路信道上所傳送的信息，網(wǎng)絡(luò)能夠以對(duì)于CSI的給定比特率的某種保真度來(lái)構(gòu)成在所有副載波的信道的頻率響應(yīng)的估計(jì)。自然，CSI的比特率越高，則網(wǎng)絡(luò)處的信道估計(jì)的保真度將越高。

發(fā)明內(nèi)容
按照本文所公開(kāi)和要求保護(hù) 的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，通過(guò)利用先前的信道估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，CSI報(bào)告比特率顯著降低，同時(shí)維護(hù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)的信道估計(jì)的保真度。對(duì)于副載波的選擇的集合，網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器從導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)估計(jì)信道頻率響應(yīng)，如同數(shù)字環(huán)回的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)中那樣。收發(fā)器還通過(guò)相乘包含先前頻率響應(yīng)估計(jì)的狀態(tài)矢量和包含線性預(yù)測(cè)系數(shù)的系數(shù)矢量來(lái)預(yù)測(cè)對(duì)于每個(gè)選擇的副載波的頻率響應(yīng)。從估計(jì)的頻率響應(yīng)減去預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，并且預(yù)測(cè)誤差被量化并且傳送給網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于每個(gè)選擇的副載波，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)矢量和預(yù)測(cè)系數(shù)矢量并且還預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)。接收的預(yù)測(cè)誤差經(jīng)過(guò)逆量化并且從預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)被減去，以產(chǎn)生在收發(fā)器所估計(jì)的頻率響應(yīng)。一個(gè)實(shí)施例涉及一種由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中操作的UE來(lái)報(bào)告CSI的高效方法，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上。在每次迭代，多個(gè)已知參考符號(hào)通過(guò)所述多個(gè)副載波的子集來(lái)接收。使用與網(wǎng)絡(luò)同步的選擇方案來(lái)選擇副載波的集合。對(duì)于每個(gè)選擇的副載波，估計(jì)頻率響應(yīng)；基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，在與網(wǎng)絡(luò)同步的方式中預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)；從估計(jì)的頻率響應(yīng)減去預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差；以及量化預(yù)測(cè)誤差。對(duì)于所有選擇的副載波的量化預(yù)測(cè)誤差經(jīng)由上行鏈路控制信道被傳送給網(wǎng)絡(luò)。另一個(gè)實(shí)施例涉及一種由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中操作的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)解釋CSI的方法，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上。在每次迭代，從網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器接收對(duì)于選擇的副載波的量化預(yù)測(cè)誤差。對(duì)于每個(gè)選擇的副載波，量化預(yù)測(cè)誤差被逆量化；基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，在與網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器同步的方式中預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)；以及將預(yù)測(cè)誤差加到預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生當(dāng)前的量化頻率響應(yīng)估計(jì)。對(duì)于所有選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)用于表征到網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的下行鏈路信道。


圖I是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的功能框圖。圖2是在網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器生成信道狀態(tài)信息(CSI)的功能框圖。圖3是在網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器生成CSI的方法的流程圖。圖4是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)解釋CSI的功能框圖。圖5是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)解釋CSI的方法的流程圖。圖6是按照相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)CSI報(bào)告的發(fā)明CSI報(bào)告的比特率的函數(shù)來(lái)比較性能的圖。
具體實(shí)施例方式為了清楚的公開(kāi)和全面的能夠?qū)崿F(xiàn)的目的，本發(fā)明在本文中描述為在基于正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中來(lái)實(shí)施。更具體來(lái)說(shuō)，本文的實(shí)施例基于演進(jìn)的通用陸地?zé)o線電接入(E-UTRA)系統(tǒng)，它又通常稱作廣泛部署的WCDMA系統(tǒng)的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于領(lǐng)會(huì)，這些系統(tǒng)只是代表性的而不是限制性的，并且將能夠在給定本公開(kāi)的教導(dǎo)時(shí)，將本發(fā)明的原理和技術(shù)應(yīng)用于基于不同接入和調(diào)制方法的廣泛的無(wú)線通信系統(tǒng)。圖I示出無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)10。網(wǎng)絡(luò)10包括核心網(wǎng)絡(luò)(CN) 12，CN 12在通信上連接到一個(gè)或多個(gè)其它網(wǎng)絡(luò)14，例如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、因特網(wǎng)等等。在通信上連接到CN12的是一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)B站18。又稱作基站的節(jié)點(diǎn)B 18包括實(shí)現(xiàn)與地理區(qū)域或小區(qū)22內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)用戶設(shè)備(UE) 20的無(wú)線無(wú)線電通信所必需的射頻(RF)設(shè)備和天線。如所描繪的，節(jié)點(diǎn)B 18在一個(gè)或多個(gè)下行鏈路信道上向UE 20傳送數(shù)據(jù)和控制信號(hào)，并且UE類似地在上行鏈路上向節(jié)點(diǎn)B 18傳送數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。如上所述，在持久數(shù)字環(huán)回中，選擇的副載波的頻率響應(yīng)估計(jì)定期地被量化并且 在上行鏈路控制信道被傳送給網(wǎng)絡(luò)。CSI反饋的這種方法沒(méi)有在報(bào)告間隔利用信道的時(shí)間相關(guān)性。利用這種時(shí)間相關(guān)性，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種CSI反饋方案，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)持久數(shù)字環(huán)回的相同保真度，但帶有更低的上行鏈路比特率(即，更低的開(kāi)銷并且因此更高的譜效率)。假定UE 20每T[秒]、即在下列時(shí)間在M個(gè)副載波報(bào)告信道的頻率響應(yīng)
1-0, Τ. 2T, 3T, - _,
并且將在第η個(gè)報(bào)告實(shí)例在第m個(gè)報(bào)告的副載波的頻率響應(yīng)表示為H(Ivn)。此外，給定副載波處的頻率響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性表不為
Ph (k:I)= EiH(k:n) H*(k:n-l))(!)
由于0H(k;l)對(duì)于不等于零的7是非零的，所以在一個(gè)頻率和兩個(gè)不同報(bào)告時(shí)間的頻率響應(yīng)能夠是高度相關(guān)的。在持久數(shù)字環(huán)回方案中，與在第η個(gè)報(bào)告實(shí)例所報(bào)告的H(k; η)關(guān)聯(lián)的CSI比特獨(dú)立于信道的過(guò)去值來(lái)生成(即，與H(k;n-l)、H(k;n-2)、H(k;n-3)、…無(wú)關(guān))。這導(dǎo)致向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告的信息的冗余度。圖2是圖3中以流程圖形式描繪的、由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中操作的UE來(lái)報(bào)告CSI的高效方法100的功能框圖30，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上。在每次迭代或報(bào)告間隔，UE通過(guò)所述多個(gè)副載波的子集來(lái)接收多個(gè)已知參考符號(hào)(步驟102)。如本領(lǐng)域已知的，參考符號(hào)可在時(shí)間和頻率中按照分散的導(dǎo)頻模式來(lái)分散。UE使用與網(wǎng)絡(luò)同步的選擇方案來(lái)選擇副載波的子集(步驟104)。副載波可按照許多方式來(lái)選擇，如上述共同未決的申請(qǐng)12/555966中所述的。選擇的副載波表不為(Ii1, k2,…，kM)。然后對(duì)于每個(gè)選擇的副載波(在以下討論中表示為第m個(gè)選擇的副載波，表示為km)來(lái)估計(jì)和預(yù)測(cè)信道條件(步驟106)。UE 20使用已知技術(shù)來(lái)估計(jì)頻率響應(yīng)H (km;t) 32 (步驟108)。然后，UE 20基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性來(lái)預(yù)測(cè)km的頻率響應(yīng)值r (m; t) 34 (步驟110)。頻率響應(yīng)預(yù)測(cè)由線性預(yù)測(cè)器36來(lái)生成。各預(yù)測(cè)器36獲得大小LXl的狀態(tài)矢量sm(t)38和大小IXL的預(yù)測(cè)系數(shù)矢量Wm 40。狀態(tài)矢量sm(t) 38是< 的量化頻率響應(yīng)估計(jì)(如下面所述)的先前值的矢量。預(yù)測(cè)系數(shù)矢量Wm 40是基于 <的信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性的線性預(yù)測(cè)系數(shù)的矢量。狀態(tài)矢量Sm (t) 38和預(yù)測(cè)系數(shù)矢量Wm 40在線性預(yù)測(cè)器36中相乘，以產(chǎn)生<的頻率響應(yīng)預(yù)測(cè)r (m; t) 34，它是標(biāo)量復(fù)值數(shù)。UE 20隨后在加法器42從估計(jì)的頻率響應(yīng)H(km;t)32減去預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)r(m;t)34,從而產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差e(m;t) 44(步驟112)。e(km;t) 44的實(shí)部和虛部由量化器Qm(.，bm) 46分開(kāi)來(lái)量化(步驟114)。量化器Qm(.，bm) 46具有每實(shí)部和每虛部個(gè)量化等級(jí)，并且產(chǎn)生量化的比特1^(0 48。這個(gè)過(guò)程對(duì)于所有選擇的副載波G^k2，…，kM)重復(fù)進(jìn)行(步驟 116、106)。所有選擇的副載波的量化比特則經(jīng)由適當(dāng)控制信道從UE 20傳送給網(wǎng)絡(luò)10(步驟118)。如本領(lǐng)域已知的，該傳送過(guò)程可包括添加冗余度、例如循環(huán)冗余編碼(CRC)、前向糾錯(cuò)(FEC)編碼等等，以確保對(duì)網(wǎng)絡(luò)10的可靠傳送。表示每個(gè)選擇的副載波的預(yù)測(cè)誤差的量化比特包括比如果傳送整個(gè)估計(jì)的頻率響應(yīng)H(km;t) 32時(shí)顯著更少的數(shù)據(jù)(并且因此顯著更少的上行鏈路開(kāi)銷)，如同持久數(shù)字環(huán)回CSI報(bào)告中的情況。本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)重要方面是每個(gè)選擇的副載波的狀態(tài)矢量Sni(t) 38的更新。在每個(gè)報(bào)告間隔期間，向網(wǎng)絡(luò)10所報(bào)告的量化比特bm(t) 38在逆量化器50被逆量化，從而產(chǎn)生量化誤差eq(M;t) 52。將這個(gè)值加到預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)r(m;t) 34，從而產(chǎn)生量化頻率響應(yīng)估計(jì)Hq(M; t) 54。注意，量化頻率響應(yīng)估計(jì)Hq(M; t) 54僅取決于預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)r(m;t) 34和傳送給網(wǎng)絡(luò)10的量化比特bm(t) 48。將量化的頻率響應(yīng)估計(jì)H,(M; t) 54加到 狀態(tài)矢量81 (0 38，并且丟Ssm(t) 38中的最老值。狀態(tài)矢量8111(038的這種處理以及存儲(chǔ)在狀態(tài)矢量更新塊56中被執(zhí)行。類似地更新所有選擇的副載波的狀態(tài)矢量。方法100對(duì)于每個(gè)報(bào)告間隔重復(fù)進(jìn)行。圖3是圖5中以流程圖形式所描繪的、由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中操作的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)解釋接收的CSI的方法200的功能框圖60，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上。在每次迭代或者報(bào)告間隔，諸如節(jié)點(diǎn)B 18的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從諸如UE 20的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器接收多個(gè)選擇的副載波的量化的預(yù)測(cè)誤差bm(t) 61 (步驟202)。選擇的副載波表示為(!^!^…，!^。每個(gè)信道(與每個(gè)選擇的副載波對(duì)應(yīng))則由節(jié)點(diǎn)B 18來(lái)表征。這個(gè)過(guò)程對(duì)于表示為km的第m個(gè)選擇的副載波來(lái)描述，但是對(duì)于所有副載波重復(fù)進(jìn)行(步驟204)。節(jié)點(diǎn)B 18使用匹配于UE 20中使用的量化器46的逆量化器62來(lái)對(duì)接收的量化預(yù)測(cè)誤差\(0 61進(jìn)行逆量化(步驟206)。也就是說(shuō)，逆量化器62具有相同的量化等級(jí)，并且對(duì)接收的量化預(yù)測(cè)誤差的I和Q分量分開(kāi)進(jìn)行逆量化，以產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差64。然后，節(jié)點(diǎn)B 18基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性來(lái)預(yù)測(cè)km的頻率響應(yīng)值r(m;t) 66 (步驟208)。頻率響應(yīng)預(yù)測(cè)由線性預(yù)測(cè)器68來(lái)生成。每個(gè)預(yù)測(cè)器68獲得大小LX I的狀態(tài)矢量Sm(t) 70和大小IXL的預(yù)測(cè)系數(shù)矢量Wm 72。狀態(tài)矢量sffl(t) 70是 <的量化的頻率響應(yīng)估計(jì)(如下面所述)的先前值的矢量。預(yù)測(cè)系數(shù)矢量Wm72是基于 <的信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性的線性預(yù)測(cè)系數(shù)的矢量。狀態(tài)矢量8111(0 70和預(yù)測(cè)系數(shù)矢量wm 72在線性預(yù)測(cè)器68中相乘，以產(chǎn)生km的頻率響應(yīng)預(yù)測(cè)r(m;t) 66，它是標(biāo)量復(fù)值數(shù)。節(jié)點(diǎn)B 18隨后在加法器74將預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)r (m; t) 66加到預(yù)測(cè)誤差64，從而產(chǎn)生當(dāng)前量化的頻率響應(yīng)估計(jì)H,(m;t) 76(步驟210)。這個(gè)過(guò)程對(duì)于所有選擇的副載波G^k2，…，kM)重復(fù)進(jìn)行(步驟212、204)，從而生成矢量
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所有選擇的副載波的量化的頻率響應(yīng)估計(jì)的矢量V(t)則用于使用已知信號(hào)處理技術(shù)來(lái)表征到UE的下行鏈路信道(步驟214)。例如，節(jié)點(diǎn)B 18 可通過(guò)基于量化的頻率響應(yīng)估計(jì)而設(shè)置時(shí)域抽頭延遲信道模型來(lái)估計(jì)完整頻域信道系數(shù)，并且將快速傅立葉變換(FFT)應(yīng)用于估計(jì)的延遲系數(shù)，以產(chǎn)生信道的頻域響應(yīng)。信道表征則可用于已知過(guò)程，例如從自UE20所接收的通信信號(hào)去除信道效應(yīng)，和/或執(zhí)行到UE 20的傳送的鏈路自適應(yīng)。對(duì)于每個(gè)選擇的副載波來(lái)更新?tīng)顟B(tài)矢量Sm(t) 70。在每個(gè)報(bào)告間隔期間，將僅取決于預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)r(m;t) 66以及從UE 20所接收的預(yù)測(cè)誤差64的量化信道估計(jì)Hq(M;t) 76加到狀態(tài)矢量sm(t) 70，并且丟棄最老的值。狀態(tài)矢量\(0 70的這種處理以及存儲(chǔ)在狀態(tài)矢量更新塊78中被執(zhí)行。類似地更新所有選擇的副載波的狀態(tài)矢量。方法200對(duì)于每個(gè)報(bào)告間隔重復(fù)進(jìn)行。如所述的，分別在UE 20和節(jié)點(diǎn)B 18的量化信道估計(jì)Hq(M; t) 54、76僅取決于各節(jié)點(diǎn)的預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)以及由UE 20所生成并且傳送給節(jié)點(diǎn)B 18的預(yù)測(cè)誤差。各節(jié)點(diǎn)的頻率響應(yīng)預(yù)測(cè)r(m;t) 34、66又僅取決于狀態(tài)矢量sm(t) 38、70和預(yù)測(cè)系數(shù)矢量wm 40、72。只要狀態(tài)矢量sm (t) 38、70在UE 20和節(jié)點(diǎn)B 18按照協(xié)調(diào)方式來(lái)初始化和更新，則節(jié)點(diǎn)B 18能夠僅基于UE 20所傳送的接收的量化預(yù)測(cè)誤差\(0 48和節(jié)點(diǎn)B 18所接收的\(0 61來(lái)構(gòu)成由UE 20所測(cè)量的信道的準(zhǔn)確估計(jì)(假定不存在未檢測(cè)的傳送誤差)。一般來(lái)說(shuō)，在狀態(tài)矢量更新塊56和78，狀態(tài)矢量Sni(t) 38、70的更新可通過(guò)將8111(1;0 (第m個(gè)預(yù)測(cè)器的狀態(tài)的第i個(gè)元素)設(shè)置成在第m個(gè)副載波和報(bào)告時(shí)間間隔t-i的信道的估計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果第m個(gè)副載波在預(yù)測(cè)器的最大存儲(chǔ)空間(memory)上保持相同，則這個(gè)值簡(jiǎn)單地是Hq(m;t-i)。如果第m個(gè)副載波在預(yù)測(cè)器的最大存儲(chǔ)空間上改變-即，UE 20對(duì)于信道估計(jì)所選擇的副載波的集合改變，-能夠通過(guò)從[Hq (I; t-i),…，[Hq (M;t-i)]的元素內(nèi)插來(lái)獲得。這例如可包括線性內(nèi)插或者按照上述申請(qǐng)(序號(hào)12/555966)中概述的用于在網(wǎng)絡(luò)從先前報(bào)告的CSI比特來(lái)重構(gòu)信道的方法之一的內(nèi)插。當(dāng)新的副載波添加到用于信道估計(jì)的選擇的副載波的集合時(shí)，UE 20和節(jié)點(diǎn)B18(或其它網(wǎng)絡(luò)10節(jié)點(diǎn))處的這個(gè)副載波的預(yù)測(cè)器的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)同步。該同步能夠通過(guò)如上公開(kāi)的在UE 20和節(jié)點(diǎn)B 18應(yīng)用相同的更新規(guī)則來(lái)完成。這具有不消耗附加無(wú)線電資源以在UE 20與節(jié)點(diǎn)B 18之間交換信息的優(yōu)點(diǎn)。備選的是，在UE 20和節(jié)點(diǎn)B 18實(shí)現(xiàn)不同更新方法時(shí)，在兩個(gè)實(shí)體之間交換輔助信息，以同步預(yù)測(cè)器狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)B 18(或其它網(wǎng)絡(luò)10節(jié)點(diǎn))可命令UE 20從對(duì)于CSI反饋的選擇的副載波的其集合去除或添加副載波。節(jié)點(diǎn)B 18可例如基于反向鏈路中所測(cè)量的信道延遲分布(delay profile)中的改變(以便正確填裝(populate)選擇的副載波)或者基于預(yù)定義的偽隨機(jī)選擇做出關(guān)于副載波的添加或去除的判定。在上述申請(qǐng)(序號(hào)12/555966)中教導(dǎo)了用于這類同步報(bào)告副載波集合的方法和裝備。一旦新副載波被添加到選擇的集合，并且在UE 20和節(jié)點(diǎn)B 18對(duì)于該新副載波的預(yù)測(cè)器的狀態(tài)的同步之后，UE 20優(yōu)選地在每一個(gè)后續(xù)報(bào)告實(shí)例繼續(xù)報(bào)告這個(gè)副載波上的CSI，直到從副載波的選擇的集合丟棄這個(gè)副載波。在一個(gè)實(shí)施例中，所有選擇的副載波的量化器46具有相同參數(shù)(即，相同的比特?cái)?shù)量和相同的量化等級(jí))。這從如下重要觀察得出如下再現(xiàn)的等式(I)
Ph (k:i)= E{H(kin) H*(k;n~l)\(ι)
對(duì)于所有副載波“k”是相同的。這意味著，H(k，n)的時(shí)間相關(guān)性對(duì)于所有副載波“k”是相同的。通過(guò)這個(gè)觀察，量化器參數(shù)的僅一個(gè)集合需要在UE 20與節(jié)點(diǎn)B 18之間被交換。這還對(duì)預(yù)測(cè)器有含義，如下面更詳細(xì)討論的。在一個(gè)實(shí)施例中，由UE 20用于每個(gè)選擇的副載波的量化器46的量化等級(jí)是與對(duì)具有零平均高斯概率分布函數(shù)并且具有與圖2中的預(yù)測(cè)誤差e(m;t) 44的實(shí)部的方差相等的方差的量化器的輸入對(duì)應(yīng)的最佳(即，最小失真)量化器。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)圖2中的量化器46的輸入的實(shí)部(或虛部)的方差從UE 20在緩慢的基礎(chǔ)上傳遞給節(jié)點(diǎn)B 18。 在一個(gè)實(shí)施例中，在UE 20所使用的量化器46的量化等級(jí)按照UE 20和節(jié)點(diǎn)B18均已知的算法從e(m;t)44的實(shí)部(或虛部)的方差來(lái)得出。例如，一種適當(dāng)算法是
S.P. Lloyd 的標(biāo)題為 “Least Squares Quantization in PCM”(作為 Bell LaboratoriesTechnical Note發(fā)表，1957年)的論文中描述的Lloyd-Max算法,其公開(kāi)通過(guò)引用以其整體被結(jié)合到本文中。這樣，節(jié)點(diǎn)B 18能夠單獨(dú)從e(m;t) 44的實(shí)部(或虛部)的方差的知識(shí)來(lái)形成與UE 20所使用的量化器46關(guān)聯(lián)的逆量化器62。這避免了需要UE 20向節(jié)點(diǎn)B18傳遞多個(gè)量化等級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，包含所有選擇的副載波的預(yù)測(cè)系數(shù)矢量Wm 40,72的預(yù)測(cè)系數(shù)是相同的。這再次從以上重要觀察得出H(k;n)的時(shí)間相關(guān)性(見(jiàn)等式(I))對(duì)于所有副載波“k”是相同的。通過(guò)這個(gè)觀察，預(yù)測(cè)器系數(shù)的僅一個(gè)集合需要在UE 20與節(jié)點(diǎn)B 18之間被交換。在一個(gè)實(shí)施例中，在UE 20所使用的預(yù)測(cè)器系數(shù)從UE 20在緩慢的基礎(chǔ)上傳遞給節(jié)點(diǎn) B 18。與上述申請(qǐng)(序號(hào)12/555966)中所述的持久數(shù)字環(huán)回的現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所述的實(shí)施例顯著降低CSI反饋開(kāi)銷，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的高度準(zhǔn)確的CSI可用性。進(jìn)行仿真以比較和量化這種性能改進(jìn)。所仿真的環(huán)境是3GPP SCM Case 3信道(見(jiàn)3GPP技術(shù)規(guī)范TR 25. 996，通過(guò)引用以其整體被結(jié)合到本文中)，其具有在節(jié)點(diǎn)B 18的兩個(gè)傳送天線以及在UE 20的一個(gè)接收天線。選擇3 kmph的UE 20速度以及2 GHz的載波頻率。圖6示出在網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)SNR相對(duì)CSI反饋所要求的比特率方面的本發(fā)明的實(shí)施例和持久數(shù)字環(huán)回的性能。注意，在兩種情況下，當(dāng)專用于CSI的比特率增加時(shí)，重構(gòu)精度得到改進(jìn)(更高的SNR)。但是，在本發(fā)明的實(shí)施例中以比使用持久數(shù)字環(huán)回的相當(dāng)性能所要求的比特率完全更低的比特率始終如一地達(dá)到重構(gòu)SNR的給定等級(jí)。例如，對(duì)于19 dB的重構(gòu)精度，現(xiàn)有數(shù)字環(huán)回方案要求3. 3 kbps反饋。使用本發(fā)明的實(shí)施例的相同性能僅要求
I.8 kbps的CSI反饋。這個(gè)示例表明，本發(fā)明的實(shí)施例能夠使CSI比特率降低大約45%。在更高重構(gòu)SNR的改進(jìn)甚至更為驚人。本發(fā)明當(dāng)然可在不背離本發(fā)明的本質(zhì)特性的情況下在與本文具體陳述的那些方式不同的其它方式中來(lái)執(zhí)行。提出的實(shí)施例在所有方面要被認(rèn)為是說(shuō)明性而不是限制性的，并且落入所附權(quán)利要求的意義和等同范圍之內(nèi)的所有改變旨在被涵蓋于其中。
權(quán)利要求
1.一種由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中操作的收發(fā)器報(bào)告信道狀態(tài)信息(CSI)的高效方法，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上，所述方法包括，在每次迭代 通過(guò)所述多個(gè)副載波的子集來(lái)接收多個(gè)已知參考符號(hào)； 使用與所述網(wǎng)絡(luò)同步的選擇方案來(lái)選擇副載波的集合； 對(duì)于每個(gè)選擇的副載波， 估計(jì)頻率響應(yīng)； 基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，在與所述網(wǎng)絡(luò)同步的方式中預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)； 從所估計(jì)的頻率響應(yīng)減去所預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差； 量化所述預(yù)測(cè)誤差；以及 經(jīng)由上行鏈路控制信道向所述網(wǎng)絡(luò)傳送對(duì)于所有選擇的副載波的所量化的預(yù)測(cè)誤差。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所選擇的集合中的副載波在頻率中是非均勻間隔的。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)來(lái)預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)包括 維護(hù)包含所述選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)的先前值的狀態(tài)矢量； 基于信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性來(lái)生成包含線性預(yù)測(cè)系數(shù)的系數(shù)矢量；以及 將所述狀態(tài)矢量與所述系數(shù)矢量相乘，以產(chǎn)生標(biāo)量復(fù)值的頻率響應(yīng)預(yù)測(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對(duì)于選擇的副載波的所述集合中的所有副載波的預(yù)測(cè)系數(shù)都是相同的。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中副載波在前面的CSI報(bào)告間隔期間處于選擇的副載波的所述集合中，并且還包括通過(guò)下列步驟來(lái)更新所述狀態(tài)矢量 將所量化的預(yù)測(cè)誤差加到所預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生當(dāng)前的量化頻率響應(yīng)估計(jì)； 將所述當(dāng)前的量化頻率響應(yīng)估計(jì)附加到所述狀態(tài)矢量；以及 從所述狀態(tài)矢量去除最老的量化頻率響應(yīng)估計(jì)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中對(duì)于當(dāng)前CSI報(bào)告間隔將副載波新添加到選擇的副載波的所述集合，并且其中維護(hù)包含所述選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)的先前值的狀態(tài)矢量包括 在與對(duì)于前面CSI報(bào)告間隔處于選擇的副載波的所述集合中的最近的側(cè)向相接的副載波關(guān)聯(lián)的狀態(tài)矢量的當(dāng)前CSI報(bào)告間隔的值之間進(jìn)行內(nèi)插； 創(chuàng)建對(duì)于該子帶的新?tīng)顟B(tài)矢量；以及 通過(guò)所內(nèi)插的值來(lái)初始化所述新?tīng)顟B(tài)矢量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括去除與對(duì)于當(dāng)前CSI報(bào)告間隔從選擇的副載波的所述集合所去除的副載波關(guān)聯(lián)的狀態(tài)矢量。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，量化所述預(yù)測(cè)誤差包括使用具有預(yù)定量化等級(jí)的量化器來(lái)分開(kāi)量化所述預(yù)測(cè)誤差的實(shí)部和虛部。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，使所述量化器和量化等級(jí)與所述網(wǎng)絡(luò)同步。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述量化器的量化等級(jí)是與對(duì)具有零平均高斯概率分布函數(shù)并且具有與所述預(yù)測(cè)誤差的實(shí)部或虛部之一的方差相等的方差的量化器的輸入對(duì)應(yīng)的最小失真量化器。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述量化器的量化等級(jí)按照在所述UE和所述網(wǎng)絡(luò)所使用的算法從所述預(yù)測(cè)誤差的實(shí)部或虛部之一的方差來(lái)得出。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述算法是Lloyd-Max算法。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，使用與所述網(wǎng)絡(luò)同步的選擇方案來(lái)選擇副載波的集合包括響應(yīng)來(lái)自所述網(wǎng)絡(luò)的指導(dǎo)而從選擇的副載波的集合去除或添加副載波。
14.一種在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中操作的收發(fā)器，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上，所述收發(fā)器包括 一個(gè)或多個(gè)天線； 收發(fā)器，在操作上連接到所述天線，并且操作以通過(guò)所述多個(gè)副載波的子集來(lái)接收多個(gè)已知參考符號(hào)； 控制器，操作以使用與所述網(wǎng)絡(luò)同步的選擇方案來(lái)選擇副載波的集合； 對(duì)于一個(gè)或多個(gè)選擇的副載波， 頻率響應(yīng)估計(jì)器，操作以估計(jì)頻率響應(yīng)； 線性預(yù)測(cè)器，操作以基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，在與所述網(wǎng)絡(luò)同步的方式中來(lái)預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)； 加法器，操作以從所估計(jì)的頻率響應(yīng)減去所預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生預(yù)測(cè)誤差；以及 量化器，操作以量化所述預(yù)測(cè)誤差；以及 其中所述傳送器還操作以經(jīng)由上行鏈路控制信道向所述網(wǎng)絡(luò)傳送對(duì)于所有選擇的副載波的量化預(yù)測(cè)誤差的形式中的信道狀態(tài)信息(CSI)。
15.如權(quán)利要求14所述的收發(fā)器，還包括 逆量化器，匹配所述量化器，操作以對(duì)所述量化預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行逆量化；以及 加法器，操作以將逆量化的預(yù)測(cè)誤差加到所預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生量化頻率響應(yīng)估計(jì)。
16.如權(quán)利要求15所述的收發(fā)器，還包括操作以存儲(chǔ)和維護(hù)包含對(duì)于每個(gè)選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)的先前值的狀態(tài)矢量的狀態(tài)矢量更新塊。
17.一種由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中操作的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)解釋信道狀態(tài)信息(CSI)的方法，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上，所述方法包括在每次迭代 從網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器接收對(duì)于選擇的副載波的量化預(yù)測(cè)誤差； 對(duì)于每個(gè)選擇的副載波， 對(duì)所述量化預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行逆量化； 基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，在與所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器同步的方式中來(lái)預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)； 將所述預(yù)測(cè)誤差加到所預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生當(dāng)前的量化頻率響應(yīng)估計(jì)；以及使用對(duì)于所有選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)來(lái)表征到所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的下行鏈路信道。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括基于所述下行鏈路信道表征從自所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器所接收的一個(gè)或多個(gè)通信信號(hào)去除信道效應(yīng)。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括基于所述下行鏈路信道表征來(lái)執(zhí)行對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的傳送的鏈路自適應(yīng)。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，使用對(duì)于所有選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)來(lái)表征所述下行鏈路信道包括 通過(guò)基于所述量化頻率響應(yīng)估計(jì)而設(shè)置時(shí)域抽頭延遲信道模型來(lái)估計(jì)完整頻域信道系數(shù)；以及 將快速傅立葉變換應(yīng)用于所估計(jì)的延遲系數(shù)，以產(chǎn)生所述信道的頻域響應(yīng)。
21.一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在所述網(wǎng)絡(luò)中將下行鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制到各具有不同頻率的多個(gè)副載波上，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括 一個(gè)或多個(gè)天線； 接收器，在操作上連接到所述天線，并且操作以從網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器接收對(duì)于選擇的副載波的量化預(yù)測(cè)誤差； 對(duì)于一個(gè)或多個(gè)選擇的副載波， 逆量化器，匹配所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器中的對(duì)應(yīng)量化器，并且操作以對(duì)所接收的量化預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行逆量化； 線性預(yù)測(cè)器，操作以基于先前的頻率響應(yīng)估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，在與所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器同步的方式中來(lái)預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)；以及 加法器，操作以將逆量化的預(yù)測(cè)誤差加到所預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，以產(chǎn)生量化頻率響應(yīng)估計(jì)。
22.如權(quán)利要求21所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，還包括操作以存儲(chǔ)和維護(hù)包含對(duì)于每個(gè)選擇的副載波的量化頻率響應(yīng)估計(jì)的先前值的狀態(tài)矢量的狀態(tài)矢量更新塊。
全文摘要
通過(guò)利用先前的信道估計(jì)以及信道響應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性，用于從網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告信道狀態(tài)信息的要求比特率顯著降低，同時(shí)維護(hù)信道估計(jì)的保真度。對(duì)于副載波的選擇的集合，所述收發(fā)器從導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)估計(jì)信道頻率響應(yīng)。收發(fā)器還通過(guò)相乘包含先前頻率響應(yīng)估計(jì)的狀態(tài)矢量和包含線性預(yù)測(cè)系數(shù)的系數(shù)矢量來(lái)預(yù)測(cè)對(duì)于每個(gè)選擇的副載波的頻率響應(yīng)。從估計(jì)的頻率響應(yīng)減去預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)，并且預(yù)測(cè)誤差被量化并且傳送給網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于每個(gè)選擇的副載波，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)矢量和預(yù)測(cè)系數(shù)矢量并且還預(yù)測(cè)頻率響應(yīng)。接收的預(yù)測(cè)誤差經(jīng)過(guò)逆量化并且從預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng)被減去，以產(chǎn)生與在收發(fā)器所估計(jì)的頻率響應(yīng)對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)。
文檔編號(hào)H04B7/06GK102884745SQ201180023849
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者鄭榮富, D.許, K.贊吉, L.克拉斯尼 申請(qǐng)人:瑞典愛(ài)立信有限公司