專利名稱：用于估計在lte系統(tǒng)里的信道時間相關(guān)性和mimo模式選擇的裝置和方法
用于估計在LTE系統(tǒng)里的信道時間相關(guān)性和MI MO模式選擇的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信，特別涉及使用多天線如MIMO (多輸入多輸出)系統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技木在MMO通信系統(tǒng)里，多天線使用在例如基站(BS)的發(fā)射器和接收器上。通過利用多天線收發(fā)器的空間維度(spatial dimension),能夠?qū)崿F(xiàn)通過多天線的信號并行傳輸，從而提高頻譜效率，并獲得高速數(shù)據(jù)傳輸率，而無需増加傳輸帶寬。通常，MMO通信系統(tǒng)可以被廣義地分成兩種類型開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。對于開 環(huán)系統(tǒng)，從用戶設(shè)備到基站沒有信道信息反饋。相反，對于閉環(huán)系統(tǒng)，用戶設(shè)備會提供信道信息反饋給基站，然后基站根據(jù)反饋信息來選取傳輸模式。因此有需要提供這種反饋，但也需要為此作出權(quán)衡。例如，有反饋的ー個優(yōu)點(diǎn)是使得系統(tǒng)能夠快速適應(yīng)變化的信道條件，從而有效地提高系統(tǒng)性能，如増加物理層吞吐量(Physical Layer Throughput)。然而,在信道系數(shù)量大、反饋控制信道帶寬小、以及反饋控制信道由同一系統(tǒng)里的不同用戶共享的情況下，很難有效地將信道信息反饋給基站。這就意味著當(dāng)完整的信道信息被持續(xù)提供到基站時，繁重的負(fù)荷將被施加到系統(tǒng)上，從而耗費(fèi)本來可以分配給其它功能的系統(tǒng)資源。已經(jīng)作出許多嘗試來最小化反饋的信道信息以便減輕重負(fù)荷，因此閉環(huán)系統(tǒng)可以再分成兩種類型有限反饋系統(tǒng)和完整反饋系統(tǒng)(rich feedback system)。有限反饋系統(tǒng)僅發(fā)送部分或有限的信道信息。但是，完整反饋系統(tǒng)則發(fā)送完整的信道信息如完整的信道狀態(tài)信息(CSI)。另外ー種嘗試去處理提供反饋的權(quán)衡是不持續(xù)提供反饋，而是在合適的情況下，系統(tǒng)在兩種運(yùn)作模式即開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。美國專利申請(公開號US2009/0003475A1)披露了在不同閉環(huán)、開環(huán)和混合技術(shù)之間的適應(yīng)性。適應(yīng)性是基于選擇以下任何一個基準(zhǔn)量的反饋信道信息(類似于完整反饋系統(tǒng))、減少數(shù)量的反饋信道信息(類似于有限反饋系統(tǒng))、或沒有反饋信道信息(類似于開環(huán)系統(tǒng))。然而，現(xiàn)有技術(shù)有諸多限制和缺點(diǎn)，其中有些將在以下進(jìn)行描述，并且，通過將現(xiàn)有系統(tǒng)和本發(fā)明的許多方面進(jìn)行比較，這些現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會很清晰。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，在LTE系統(tǒng)里，僅僅傳輸有限的反饋信息。特別地，用于下行鏈路適配的上行鏈路反饋信息包括預(yù)編碼矩陣指示(PMI)和秩指示(RI )。本發(fā)明的ー個方面是解決以下問題在何種條件下，ー個LTE下行鏈路發(fā)射器應(yīng)該自行適配到閉環(huán)模式，在何種情況下它又不應(yīng)該自行適配到閉環(huán)模式。從而研究特征化信道時間相關(guān)性，其估計是基于上行鏈路傳輸資源，例如特別是探測參考信號(SRS)，以及信道時間相關(guān)性的閾值和準(zhǔn)則的確定，以便LTE下行鏈路發(fā)射器能夠在開環(huán)和閉環(huán)模式之間進(jìn)行切換。本發(fā)明根據(jù)上行鏈路的多普勒估計(Doppler estimation)或信道時間相關(guān)性計算來控制下行鏈路模式轉(zhuǎn)換。在強(qiáng)散射的信道條件下，多普勒估計和信道時間相關(guān)性是數(shù)值相關(guān)的。為了有效地進(jìn)行下行鏈路模式切換，多普勒/信道時間相關(guān)性的估計需要達(dá)到一定的精度。信道時間相關(guān)性(或多普勒頻率)估計的粒度或精度很重要，因?yàn)槲覀冃枰_保估計值能夠有效地使算法在一定量級范圍內(nèi)運(yùn)作。例如，一個基于對多普勒頻率估計和ー些閾值進(jìn)行比較的MMO模式切換算法，，要求多普勒頻率估計必需準(zhǔn)確到多普勒頻率閾值的程度。對LTE系統(tǒng)，在室內(nèi)環(huán)境里，ー個用于MMO模式選擇的常用多普勒頻率閾值是5Hz左右。如果使用間隔Ims的參考符號來估計多普勒頻率或信道時間相關(guān)性，5Hz多普勒對 應(yīng)ー個0. 9998的信道時間相關(guān)性系數(shù)(假設(shè)是Clarke/Jakes信道模式，由Jtl (2p X 5 X 10_3)=0. 9998計算獲得，其中Jtl(X)是第一類的0階Bessel函數(shù))。其值很接近1，對應(yīng)為0多普勒頻率。因此，在這樣ー個低的多普勒頻率上，信道時間相關(guān)性的差異很小，為了獲得更精確的多普勒頻率估計，需要ー個信道時間相關(guān)性的高粒度的估計器。但是，實(shí)際上這種時間相關(guān)性估計工作很難成功，因?yàn)槠渲懈鞣N失真和噪聲能夠輕易地影響估計結(jié)果。所以，對這種估計工作，Ims間隔的參考應(yīng)該是不合適的。綜合而言，根據(jù)高粒度估計要求，本發(fā)明主要解決兩點(diǎn)，使得時間相關(guān)性估計和MIMO模式選擇可以適用在實(shí)際系統(tǒng)里。首先，提供ー種方法用來確定在閉環(huán)和開環(huán)模式之間切換的閾值。在本發(fā)明的一個實(shí)施例里，描述了ー種基于PMI變化概率的閾值確定方法。第二，描述了用于估計多普勒頻率到某個粒度某個精度的資源。對于低多普勒頻率，需要ー個高粒度的多普勒估計器，因?yàn)檫M(jìn)行模式切換的閾值是幾Hz左右。在本發(fā)明的一個實(shí)施例里，提出了一種基于探測參考信號(SRS)的多普勒計算方法，用于長期演進(jìn)技術(shù)(LTE)系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種實(shí)用的解決方案，其能夠高粒度地估計低多普勒頻率，并使用這些信息在閉環(huán)模式和開環(huán)模式之間進(jìn)行MIMO模式選擇。本發(fā)明的ー個方面是高粒度地估計多普勒頻率。從而，使得MIMO通信系統(tǒng)能夠被實(shí)施在使用LTE的室內(nèi)環(huán)境里。通常而言，解調(diào)參考信號(DMRS)被用于多普勒估計。但是，由于其ー些結(jié)構(gòu)屬性，DMRS的間隔少于1ms，因此不足以高粒度地估計低多普勒。在一個實(shí)施例里，本發(fā)明建議使用探測參考信號(SRS)進(jìn)行多普勒估計。通常而言，SRS被用于估計上行鏈路信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)。但是，在本發(fā)明里，利用SRS良好的結(jié)構(gòu)屬性，其被用來高粒度地估計低多普勒頻率。其良好的結(jié)構(gòu)屬性包括諸如周期性的時間域配置如5ms或IOms,以及恒定的頻率域配置。本發(fā)明涉及ー種裝置，用于在ー個MIMO通信系統(tǒng)里進(jìn)行開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間切換。本裝置包括一個或多個處理器，其被設(shè)置用來選擇多個反饋延遲Cl1到dm，其中m是反饋延遲數(shù)目，用來獲取ー個PMI變化概率；對每個多普勒頻率も到fn，確定多個PMI變化概率P1到Pm，其中n是用來獲取PMI變化概率的多普勒頻率數(shù)目；基于ー個期望的PMI變化概率，確定ー個多普勒頻率作為ー個多普勒頻率閾值；并基于多普勒閾值，控制開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間的切換。此外，每個多普勒頻率も到fn可以被選擇在5Hz左右。其中n是整數(shù)，可以等于或大于100。從ー個PMI參數(shù)和另ー個反饋延遲之后的PMI參數(shù)，能夠確定每個PMI變化概
率P1到P-。處理器還可以被設(shè)置以從用戶設(shè)備接收ー個或多個探測參考信號，并使用探測參考信號來進(jìn)行信道估計，從而獲得ー個基于SRS的信道估計。，處理器也可以被設(shè)置從兩個連續(xù)的基于SRS的信道估計確定ー個時間相關(guān)性數(shù)值，也可以通過將多普勒頻率的閾值映射到ー個信道時間相關(guān)性閾值。映射是依照ー個U型多普勒頻譜建立，假設(shè)是處于強(qiáng)散射的信道環(huán)境。通過將估計的信道時間相關(guān)性數(shù)值和從多普勒頻率閾值導(dǎo)出的信道時間相關(guān)性閾值進(jìn)行比較，能夠控制開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間的切換。本發(fā)明也涉及ー種在MIMO通信系統(tǒng)里開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間切換的方法。本 方法包括選擇多個反饋延遲Cl1到dm，其中m是反饋延遲數(shù)目，用來獲取ー個PMI變化概率；對每個多普勒頻率も到fn，計算多個PMI變化概率P1到Pm，其中n是用來獲取PMI變化概率的多普勒頻率數(shù)目；基于ー個期望的PMI變化概率，確定ー個多普勒頻率作為ー個多普勒頻率閾值；以及基于該多普勒頻率閾值，控制開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間的切換。此外，每個多普勒頻率も到fn可以選擇在5Hz左右。從ー個PMI參數(shù)和另ー個反饋延遲之后的PMI參數(shù)，可以確定每個PMI變化概率。本方法還包括從用戶設(shè)備接收ー個或多個探測參考信號。本方法還包括使用探測參考信號來進(jìn)行信道估計，從而獲取ー個基于SRS的信道估計。本方法還包括從兩個連續(xù)的基于SRS的信道估計來計算ー個時間相關(guān)性數(shù)值。本方法還包括通過將多普勒頻率閾值映射到一個信道時間相關(guān)性數(shù)值來確定ー個信道時間相關(guān)性閾值。映射是依照ー個U型多普勒頻譜而建立。通過將時間相關(guān)性數(shù)值和由多普勒閾值導(dǎo)出的時間相關(guān)性閾值進(jìn)行比較，控制在開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間的變換。本發(fā)明的另ー個方面是使用一種基于上行鏈路(UL)上預(yù)編碼矩陣指示(PMI)反饋的方法以確定有關(guān)用于在開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間轉(zhuǎn)換的多普勒頻率的閾值?；赑MI變換速率的仿真結(jié)果，可以確定在ー個LTE系統(tǒng)用于在閉環(huán)和開環(huán)之間轉(zhuǎn)換的閾值。本發(fā)明的其它方面將同樣通過以下實(shí)施例的描述進(jìn)行披露。

本發(fā)明的其它目的、方面和實(shí)施例將其后參照以下附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖IA顯示ー個模式變換系統(tǒng)的典型實(shí)施例。圖IB顯示在ー個LTE系統(tǒng)的FDD模式下的ー個SRS配置的實(shí)施例。圖IC顯示在ー個LTE系統(tǒng)的TDD模式下的ー個SRS配置的實(shí)施例。圖2A顯示在一個實(shí)施例里對應(yīng)反饋延遲的PMI變化概率的仿真結(jié)果示意圖。圖2B顯示在ー個典型實(shí)施例里基站和用戶設(shè)備如何相互作用。圖2C顯示依照本發(fā)明ー個實(shí)施例ー個BS接收器和發(fā)射器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3描述ー個SRS結(jié)構(gòu)和DMRS結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例。圖4顯示在一個實(shí)施例里一種確定多普勒頻率閾值的方法的流程圖。
圖5顯示在一個實(shí)施例里估計多普勒頻率并進(jìn)行開環(huán)/閉環(huán)模式轉(zhuǎn)換的流程圖。圖6顯示在一個實(shí)施例里如何估計信道時間相關(guān)性的流程圖。
發(fā)明詳述為了進(jìn)一歩理解本發(fā)明，以下將簡要描述多普勒估計。多普勒估計是用來估計ー個多普勒頻率。對于移動射頻，通常是多路徑傳播，各個移動射頻之間的相位關(guān)系發(fā)生變化，因此接收器上的信號就被擴(kuò)頻了。這種擴(kuò)頻被稱為多普勒擴(kuò)頻(Doppler Spread)o當(dāng)沒有多路徑傳播情況下出現(xiàn)相對運(yùn)動時,僅有ー個接收到的信號，并且接收到的信號有ー個頻移，但接收到的信號不會擴(kuò)頻。這種現(xiàn)象被稱為多普勒頻移(Doppler Shift)。本發(fā)明適用于任何方式的信道時間變化，包括但不限于多普勒擴(kuò)頻和多普勒頻移。在本實(shí)施例里，將研究多普勒擴(kuò)頻的情形，而不是多普勒頻移。多普勒頻率被定義為多 普勒擴(kuò)頻的最高多普勒偏移，或多普勒頻譜的上邊緣。假定估計的多普勒頻率是fD，通過以下等式計算出多普勒擴(kuò)頻fSpMad f Spread = 2fD (I)圖IA描述ー個模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的典型實(shí)施例。在一個實(shí)施例里,接收器如用戶終端，其也被稱作用戶設(shè)備(UE) 110，接收ー個從發(fā)射器發(fā)射的下行鏈路信號。發(fā)射器的例子是基站(BS) 120 (也被稱作LTE系統(tǒng)里的e-nodeB)。在UE 110，接收到的下行鏈路信號被UE 110的ー個均衡器111進(jìn)行均衡。下行鏈路信號包含一個導(dǎo)頻(訓(xùn)練)信號。通過使用一個信道估計器112，導(dǎo)頻信號被UE 110用來估計信道特性。根據(jù)信道估計器112的信道估計結(jié)果，UE 110確定預(yù)編碼矩陣指示(PMI )，并通過一個專用上行鏈路反饋信道(例如在LTE系統(tǒng)里專用的物理上行鏈路控制信道(PUCCH))反饋PMI到BS 120。PMI是基于各種準(zhǔn)則得以確定。其中ー個準(zhǔn)則是選擇能最大化信道容量的預(yù)編碼矩陣。在BS 120，接收到ー個上行鏈路信號。上行鏈路信號包含一個導(dǎo)頻信號，其也被稱為參考信號或上行鏈路參考信號。導(dǎo)頻信號被BS 120的多普勒頻率估計器122用來估計多普勒頻率。SRS被用來作為導(dǎo)頻信號，并被多普勒頻率估計器122用來估計多普勒頻率。BS 120的傳輸模式控制器123確定ー個預(yù)編碼器121的傳輸模式，例如，是開環(huán)傳輸模式還是閉環(huán)傳輸模式。傳輸模式是根據(jù)兩個參數(shù)得以確定，即PMI反饋130和估計的多普勒頻率。圖IB顯示LTE系統(tǒng)的FDD模式下ー個SRS結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在該典型實(shí)施例里，每個無線巾貞(radio frame) 161是IOms長,并由子巾貞162組成,其中姆個子巾貞162的長度是lms。每5ms提供ー個SRS 163作為ー個子巾貞162的最后ー個符號。圖IC顯示LTE系統(tǒng)的TDD模式里ー個SRS結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在該典型實(shí)施例里，每個無線巾貞164是IOms長,并由子巾貞165組成,其中姆個子巾貞165的長度是lms。每5ms提供ー個特定子幀166，其包含ー個SRS 167作為最后ー個符號。圖2A顯示在一個實(shí)施例里對應(yīng)反饋延遲的PMI變化概率的仿真結(jié)果示意圖。從UE反饋PMI信號到BS有一個時間延遲。圖2A示意圖的X軸是以ms為單位的時間延遲。圖2A示意圖的y軸是當(dāng)前PMI反饋不同于之前PMI反饋的概率，其由以下等式確定y_axis = Pr {PMI (n)デ PMI(n_l)} (2)其中指數(shù)n是當(dāng)前反饋指數(shù)。
PMI是根據(jù)估計的下行鏈路信道響應(yīng)由UE計算出來的。一種可行的計算PMI的方法可以是通過尋找所有可能的PMI來最大化信道容量。仿真是在各種信道條件下進(jìn)行的，包括EPA5、EVA5和ETU18. 5。EPA5表示5Hz多普勒頻率的擴(kuò)展步行A信道，其被用來仿真LTE的ー個室內(nèi)情景。EVA5表示5Hz多普勒頻率的擴(kuò)展車載A信道，其被用來仿真ー個室外情景。ETU 18. 5表示18. 5Hz多普勒頻率的擴(kuò)展典型城市，其被用來仿真ー個室外信道。曲線所示的信噪比(SNR)包括10dB、14dB和18dB。在本發(fā)明的典型仿真里，假設(shè)發(fā)射天線的數(shù)目是2，接收天線的數(shù)目是2，并且使用的資源區(qū)塊(resource block)數(shù)目等于50。如圖2A示意圖所示,對ー個IOms的反饋延遲,ー個EPA5信道的PMI變化概率大約是0. 2，ー個EVA5信道的大約是0. 3，而ー個ETU18. 5信道的大約是0. 65。對于閉環(huán)MMO運(yùn)作，需要一個穩(wěn)定的信道條件，所以需要一個低的PMI變化概率。根據(jù)本仿真，可以觀察至IJ，需要一個低的多普勒頻率，以便能夠提供一個低的PMI變化概率和一個穩(wěn)定的信道條 件用于閉環(huán)MIMO運(yùn)作。因此，當(dāng)多普勒頻率被采納作為閾值用在開環(huán)和閉環(huán)運(yùn)作之間切換時，那么閾值被設(shè)置為幾個Hz,如5Hz。圖2B顯示在ー個典型實(shí)施例里基站如何與用戶設(shè)備相互作用?；?BS) 251在下行鏈路共享信道傳輸期間發(fā)送信息到ー個或多個用戶設(shè)備(UE)252。一旦接收到來自基站251的信息，用戶設(shè)備252進(jìn)行下行鏈路信道估計，并產(chǎn)生參數(shù)如預(yù)編碼矩陣指示(PMI)和秩指示(RI )。用戶設(shè)備252在ー個或多個特定子幀里發(fā)送SRS以及在上行鏈路控制信道內(nèi)發(fā)送PMI和RI到基站251?；?51使用接收到的SRS進(jìn)行SRS信道估計，并用此信道估計進(jìn)行時間相關(guān)性估計，其實(shí)際上是信道時間相關(guān)性的估計。在通過下行鏈路共享信道傳輸發(fā)送信息到ー個或多個用戶設(shè)備252之前，根據(jù)IIR濾波信道時間相關(guān)性估計以及PMI和RI反饋，基站251的上層確定下行鏈路的傳輸模式。圖2C顯示本發(fā)明ー個實(shí)施例的ー個BS接收器和發(fā)射器結(jié)構(gòu)的示意圖。在基站，接收器模塊261能夠執(zhí)行射頻前端接收。為了從射頻前端接收的信號獲取信息，信號處理模塊262執(zhí)行多個功能，如SC-FDMA符號解調(diào)和資源粒子逆映射(resource elementdemapping)。估計模塊263進(jìn)行SRS的信道估計。根據(jù)信道估計的結(jié)果，多普勒估計器功能模塊264進(jìn)行SRS信道估計的時間相關(guān)性計算。換言之，多普勒估計器功能模塊264接收上行鏈路SRS的信道估計，并輸出時間域相關(guān)性以便傳輸模式控制模塊能夠控制下行鏈路傳輸。基站(BS)的上層模塊265執(zhí)行IIR濾波，并決定下行鏈路傳輸模式，例如下行鏈路傳輸模式是開環(huán)模式還是閉環(huán)模式。在經(jīng)由ー個或多個發(fā)射器268的射頻前端傳輸而發(fā)送模式選擇結(jié)果到一個或多個用戶設(shè)備之前，信號處理模塊266進(jìn)行層映射和預(yù)編碼，信號處理模塊267進(jìn)行資源粒子映射和OFDM符號產(chǎn)生。圖3描述了ー個SRS結(jié)構(gòu)和ー個DMRS結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例。舉個例子，有兩個用戶。對于SRS，每個用戶有ー個SRS導(dǎo)頻信號，第一 SRS導(dǎo)頻信號310給第一用戶，第二 SRS導(dǎo)頻信號315給第二用戶。SRS導(dǎo)頻信號是時域周期性的，并有恒定的頻率分配。在兩個連續(xù)SRS導(dǎo)頻信號之間有ー個時間間隔，如IOms或20ms。如果采用IOms的時間間隔，假設(shè)多普勒頻率是5Hz，相應(yīng)的時間域相關(guān)性是0. 98。如果時間間隔是20ms并且多普勒頻率是5Hz，對應(yīng)的時間域相關(guān)性是0.90。為了估計低多普勒頻率，兩個連續(xù)的SRS符號已經(jīng)足夠。多普勒估計器估計在兩個連續(xù)SRS符號之間的信道時間相關(guān)性。然后將這個相關(guān)性與閾值進(jìn)行比較以確定多普勒范圍。只要相關(guān)性數(shù)值是已知的，并不需要確切的多普勒數(shù)值，因此無需進(jìn)行估計。對于DMRS,姆個用戶有ー個導(dǎo)頻信號,第一導(dǎo)頻信號320給第一用戶，第二導(dǎo)頻信號325給第二用戶。在兩個連續(xù)導(dǎo)頻信號之間有ー個時間間隔，如0.5ms。如果多普勒頻率是5Hz，對應(yīng)的信道時間相關(guān)性大于0. 99。對每個用戶，導(dǎo)頻信號的時間位置是非周期性的，并且頻率分配是變化的。因此，DMRS僅適用于中和高多普勒頻率估計，而不適用于低多普勒頻率估計。圖4是ー個實(shí)施例的確定多普勒頻率閾值的方法流程圖。在一個實(shí)施例里，在初始化410期間，系統(tǒng)仿真參數(shù)首先被初始化。系統(tǒng)仿真參數(shù)包括信道模式參數(shù)和收發(fā)器參數(shù)(即頻率-吋間域資源區(qū)塊配置、發(fā)射天線的數(shù)目和接收天線的數(shù)目等)。在設(shè)置412期間，預(yù)先選擇不同的多普勒頻率和反饋延遲。多普勒頻率和反饋延遲的各個數(shù)值是根據(jù)LTE系統(tǒng)說明書的限制和系統(tǒng)實(shí)施的物理信道條件而進(jìn)行選擇。對于 多普勒頻率，5Hz多普勒是ー個室內(nèi)信道的參數(shù)，從而選擇在5Hz左右的頻率も到fn，其中n是用來獲取PMI變化概率的多普勒頻率的數(shù)目。對于每個多普勒頻率，選擇反饋延遲Cl1到dm，其中m是反饋延遲的數(shù)目。對于每個反饋延遲，計算ー個PMI變化概率。在選擇反饋延遲時，在一個實(shí)施例里使用一個高達(dá)80ms的反饋延遲進(jìn)行仿真，因?yàn)閹L度是10ms，并且PMI反饋可以延遲數(shù)幀。對于n個多普勒頻率中的每個多普勒頻率，在計算415和418期間確定m個PMI變化概率。給定反饋延遲和多普勒頻率，根據(jù)來自UE的多個PMI估計，而計算PMI變化概率。PMI估計是通過窮舉法，也就是用所有可行的PMI矩陣來計算每個PMI矩陣所對應(yīng)的信道容量，選取能達(dá)到最大信道容量的PMI。通過反復(fù)計算415和418直到有足夠的PMI估計，即m個PMI估計。根據(jù)連續(xù)PMI估計的變化統(tǒng)計，計算PMI變化概率Pc，如以下等式
I m-\Pc=^-a difAPMI, P Mし)
W-I -I^ 3、
其中當(dāng)兩個參數(shù)不同吋，Cliff(PMlDPMI^1)=I,否則等于O。對數(shù)目m，如果期望PMI變化概率是0. I左右，那么至少應(yīng)該估計100個PMI參數(shù)以獲取穩(wěn)定的統(tǒng)計結(jié)果。在再次計算422期間，對從n個多普勒頻率中選擇的其他多普勒頻率，重復(fù)計算415和418。如果期望更多的多普勒頻率候選或反饋延遲候選，將重復(fù)計算415和418以獲得其它結(jié)果。如果多普勒頻率或反饋延遲不再有候選，在繪圖步驟425，對多個多普勒頻率，獲取PMI變化概率對應(yīng)反饋延遲的曲線。在閾值確定步驟428，給定ー個可接受的PMI變化概率，通過檢查在曲線上對應(yīng)可接收PMI變化概率的多普勒頻率，確定用于開環(huán)/閉切換的多普勒頻率閾值。本發(fā)明實(shí)際上將直觀估計確定多普勒頻率閾值的問題變成一種根據(jù)什么樣的PMI變化概率適用于開環(huán)/閉環(huán)模式切換的分析工程技木。例如，如果選擇的PMI變化概率閾值大約是20-30%，從曲線圖可以確定閾值。因此，能夠分析確定用于模式切換的多普勒頻率閾值。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是基于分析工程實(shí)踐將確定多普勒頻率閾值的問題變得更加可行，并且更加容易理解。圖5顯示ー個實(shí)施例的估計多普勒頻率并進(jìn)行開環(huán)/閉環(huán)模式切換的流程圖。在信道估計510，信道估計是根據(jù)當(dāng)前SRS估計信道響應(yīng)以獲取基于SRS的信道估計。根據(jù)隨后時間上的其他隨后的SRS進(jìn)行信道估計，獲取更多的基于SRS的信道估計。然后在存儲512，信道估計被存儲在存儲器里以便下一次計算使用?？蛇x地，可以簡化存儲512。系統(tǒng)可以僅存儲信道響應(yīng)系數(shù)估計的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號，而不是存儲信道系數(shù)估計本身。這種簡化能夠有效地降低硬件復(fù)雜性，而不會大幅降低其性能。在時間相關(guān)性515，時間相關(guān)性數(shù)值是根據(jù)任何兩個連續(xù)的基于SRS的信道估計而確定。在一個實(shí)施例里，使用當(dāng)前的信道估計和之前的在上一 SRS時間內(nèi)存儲的信道估計，能夠計算出時間相關(guān)性。如上所述根據(jù)對不同多普勒頻率的反饋延遲對應(yīng)PMI變化概 率的示意圖而確定的多普勒520的閾值，通過映射522被轉(zhuǎn)換成ー個信道時間相關(guān)性閾值。使用Clarke/Jakes自相關(guān)函數(shù)，按照以下等式(4)，多普勒閾值被映射到信道時間相關(guān)性閾值R = J0(2pfdt) (4)其中Jtl(X)是第一類0階貝塞爾Bessel函數(shù)，fd是多普勒數(shù)值，而t是延遲。Clarke/Jakes模型假設(shè)一個強(qiáng)散射環(huán)境(rich-scattering environment)。換言之，接收器是由散射器包圍，使得信號被接收器全向接收。通常而言，室內(nèi)環(huán)境和城市環(huán)境是強(qiáng)散射環(huán)境的示例。因此，依照以下等式，信道時間相關(guān)性也可以被映射到ー個多普勒頻率，使得多普勒頻率是基于強(qiáng)散射環(huán)境的假設(shè)進(jìn)行估計P (Tses) = J0 (2 JifdTSES) (4a)其中Tsks是在兩個基于SRS的信道估計之間的時間差。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是信道時間相關(guān)性閾值是通過分析確定，而不是通過簡單的估計。如果信道時間相關(guān)性高于閾值，系統(tǒng)慢慢變化，就應(yīng)該使用閉環(huán)模式。如果時間相關(guān)性低于時間相關(guān)性閾值，那么使用開環(huán)模式。通過將由時間相關(guān)性步驟515上基于連續(xù)SRS的信道估計獲取的信道時間相關(guān)性數(shù)值與信道時間相關(guān)性閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，在控制518上執(zhí)行開環(huán)/閉環(huán)模式的模式切換。所以，根據(jù)多普勒頻率閾值，可以控制開環(huán)模式和閉環(huán)模式之間的變換。圖6顯示ー個實(shí)施例的如何計算信道時間相關(guān)性的流程圖。通常情況下，信道變化速率越大，信道時間相關(guān)性將越低。因此，根據(jù)信道變化速率和信道時間相關(guān)性之間的逆比例關(guān)系(inversely proportional relationship),能夠根據(jù)信道時間相關(guān)性來估計信道變化速率，反之亦然。為了確定信道時間相關(guān)性，多普勒估計器功能模塊600使用ー對或多對信道估計。每個信道估計是ー組信道響應(yīng)系數(shù)的估計。多普勒估計器功能模塊600檢查在每對信道估計之間的時間周期以計算相關(guān)性。在本發(fā)明的典型實(shí)施例里，使用基于SRS的信道估計，其是通過LTE系統(tǒng)里多個SRS符號進(jìn)行估計。用戶設(shè)備的SRS配置可以被動態(tài)設(shè)置，以便于估計信道時間相關(guān)性。例如，參照其對應(yīng)描述，可以使用如圖IB和圖IC所示的配置。
多普勒估計器功能模塊600使用在不同時期的基于SRS的信道估計，例如在第Isks和第Isks-ISRS周期之間，其中戍U>(WSRS)表示在第Isks SRS期間第j個用戶、第i個天線、第k個子載波的基于SRS的信道估計；而H^(Usm _1)表示在第Isks-I SRS期間第j個用戶、第i個天線、第k個子載波的基于SRS的信道估計，在相關(guān)系數(shù)計算610期間，計算第i個天線的估計總接收功率Piu，以及第i個天線和第j個用戶的估計信道相關(guān)性PnSRS、。接著，通過補(bǔ)償估計620，多普勒估計器功能模塊600結(jié)合Pr和對第j
個用戶在第Isks SRS期間計算ー個補(bǔ)償估計夕W(Zsrs)。隨后，通過ー個長期IIR濾波630，利用ー個具有可設(shè)置遺忘因子(forgetting factor) y的IIR濾波器(無限脈沖響應(yīng)濾波器)，將每個用戶j的3U>(/srs)平均，以在第Isks SRS期間獲取第j個用戶的ー個信道時間
相關(guān)性的平均估計。從以下列出的推導(dǎo)公式，能夠清楚地知道計算過程從每個用戶的當(dāng)前和之前接收到的SRS符號，估計當(dāng)前SRS周期(大約在第IsksSRS周期的時間)的相關(guān)性系數(shù)。由于每個用戶的多普勒估計是獨(dú)立執(zhí)行的，為簡化起見，用戶標(biāo)記j將被忽略。數(shù)量Yi* :
權(quán)利要求
1.一種估計信道時間相關(guān)性或信道變化速率以確定MIMO通信系統(tǒng)里通信模式的方法，包括 通過一個或多個處理器，對多個快照(snapshot)中的每個快照，計算一對信道響應(yīng)快照的信道響應(yīng)系數(shù)之間的相關(guān)性；其中每個快照是一組信道響應(yīng)系數(shù)；以及處理在每對快照之間的時間差的信息。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括； 將估計的信道時間相關(guān)性和信道時間相關(guān)性閾值進(jìn)行比較，或?qū)⒐烙嫷男诺雷兓俾屎托诺雷兓俾书撝颠M(jìn)行比較，從而當(dāng)所述估計的信道時間相關(guān)性高于所述信道時間相關(guān)性閾值時，或當(dāng)所述估計的信道變化速率低于所述信道變化速率閾值時，確定通信模式為閉環(huán)MIMO傳輸模式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括； 在LTE系統(tǒng)里使用一個或多個SRS符號，估計信道響應(yīng)快照。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括 設(shè)置LTE系統(tǒng)里來自一個或多個用戶設(shè)備的SRS符號以便于估計所述信道時間相關(guān)性。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中 所述信道時間相關(guān)性閾值或所述信道變化速率閾值是由以下確定 選擇多個反饋延遲Cl1到dm，其中m是反饋延遲的數(shù)目，用來獲得一個多普勒頻率數(shù)值所對應(yīng)的一個預(yù)編碼矩陣指示(PMI)變化概率集合； 確定多個多普勒頻率到fn所對應(yīng)的多個PMI變化概率集合，其中η是用來獲得PMI變化概率集合的多普勒頻率的數(shù)目； 基于所述PMI變化概率集合,確定一個多普勒頻率和一個信道時間相關(guān)性閾值；以及 基于假設(shè)的強(qiáng)散射環(huán)境，將所述多普勒頻率映射到一個信道時間相關(guān)性，使得 P (Tsrs) - Jo (2 π fd^sEs) 其中J0是第一類的O階Bessel函數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括 在計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，將一個較早信道響應(yīng)快照的信道響應(yīng)系數(shù)更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號；以及 存儲一個當(dāng)前快照的信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號，而不是信道響應(yīng)系數(shù)本身，用來計算一個將來快照的信道時間相關(guān)性，從而降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，將一對信道響應(yīng)快照內(nèi)一個或兩個快照的信道響應(yīng)系數(shù)更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 基于假設(shè)的強(qiáng)散射環(huán)境，通過將一個信道時間相關(guān)性映射到一個多普勒頻率以估計一個多普勒頻率，即 P (Tsrs) - Jo (2 π fd^sEs) 其中J0是第一類的O階Bessel函數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括基于假設(shè)的強(qiáng)散射環(huán)境，通過將一個信道時間相關(guān)性映射到一個多普勒頻率以估計一個多普勒頻率，即 P (Tsrs) - Jo (2 π fd^sEs) 其中J0是第一類的O階Bessel函數(shù)。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括 當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，將在該信道響應(yīng)快照對里一個或兩個快照的信道響應(yīng)系數(shù)更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號； 其中當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，一個較早的信道響應(yīng)快照的信道響應(yīng)系數(shù)被更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號；以及 存儲一個當(dāng)前快照的信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號，而不是信道響應(yīng)系數(shù)本身，以便計算一個將來快照的信道時間相關(guān)性，從而降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
11.一種用來估計信道時間相關(guān)性或信道變化速率以確定MMO通信系統(tǒng)里通信模式的裝置，包括 一個或多個處理器，被設(shè)置用來 對多個快照中的每個快照，計算一對信道響應(yīng)快照的信道響應(yīng)系數(shù)之間的相關(guān)性；其中每個快照是一組信道響應(yīng)系數(shù)；以及處理每對快照之間的時間差的信息。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 將估計的信道時間相關(guān)性和信道時間相關(guān)性閾值進(jìn)行比較，或?qū)⒐烙嫷男诺雷兓俾屎托诺雷兓俾书撝颠M(jìn)行比較，從而當(dāng)估計的信道時間相關(guān)性高于信道時間相關(guān)性閾值時，或當(dāng)估計的信道變化速率低于信道變化速率閾值時，通信模式被確定為閉環(huán)MIMO傳輸模式。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述一個或多個處理器還被設(shè)置用來 使用在LTE系統(tǒng)里的一個或多個SRS符號，來估計信道響應(yīng)快照。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 設(shè)置LTE系統(tǒng)里來自一個或多個用戶設(shè)備的SRS符號，以便于估計信道時間相關(guān)性。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中 所述信道時間相關(guān)性閾值或信道變化速率閾值是通過以下確定 選擇多個反饋延遲Cl1到dm，其中m是反饋延遲的數(shù)目，用來獲得一個多普勒頻率數(shù)值所對應(yīng)的一個預(yù)編碼矩陣指示(PMI)變化概率集合； 確定多個多普勒頻率到fn所對應(yīng)的多個PMI變化概率集合，其中η是用來獲取PMI變化概率集合的多普勒頻率數(shù)目； 基于所述PMI變化概率集合,確定一個多普勒頻率和一個信道時間相關(guān)性閾值；以及 基于假設(shè)的強(qiáng)散射環(huán)境，將所述多普勒頻率映射到一個信道時間相關(guān)性，即 P (Tsrs) - Jo (2 π fd^sEs) 其中J0是第一類的O階Bessel函數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，將一個較早的信道響應(yīng)快照的信道響應(yīng)系數(shù)更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號；以及存儲一個當(dāng)前快照的信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號，而不是信道響應(yīng)系數(shù)本身，以便計算一個將來快照的信道時間相關(guān)性，從而降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，將信道響應(yīng)快照對里一個或兩個快照的信道響應(yīng)系數(shù)更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號。
18.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 基于假設(shè)的強(qiáng)散射環(huán)境，通過將一個信道時間相關(guān)性映射到一個多普勒頻率以估計一個多普勒頻率，即 P (Tsrs) — Jo (2 π fd^sEs) 其中J0是第一類的O階Bessel函數(shù)。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 基于假設(shè)的強(qiáng)散射環(huán)境，通過將一個信道時間相關(guān)性映射到一個多普勒頻率以估計一個多普勒頻率，即 P (Tsrs) - Jo (2 π fd^sEs) 其中J0是第一類的O階Bessel函數(shù)。
20.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中一個或多個處理器還被設(shè)置用來 當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，將在該信道響應(yīng)快照對里一個或兩個快照的信道響應(yīng)系數(shù)更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號； 其中當(dāng)計算每個快照的一對信道響應(yīng)快照之間的相關(guān)性時，一個較早的信道響應(yīng)快照的信道響應(yīng)系數(shù)被更換為該信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號；以及 存儲一個當(dāng)前快照的信道響應(yīng)系數(shù)的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分的符號，而不是信道響應(yīng)系數(shù)本身，以便計算一個將來快照的信道時間相關(guān)性，從而降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于信道時間相關(guān)性估計和MIMO模式選擇的方法和裝置。本發(fā)明的一個實(shí)施例，在LTE系統(tǒng)下利用SRS符號進(jìn)行時間相關(guān)性估計，并基于所述時間相關(guān)性估計進(jìn)行MIMO模式選擇。
文檔編號H04B7/04GK102833192SQ201210292528
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者趙學(xué)淵, 陳永洲, 王琤, 葉暉 申請人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司