Способ передачи информации о канале, терминал, базовая станция и усовершенствованная система долгосрочной эволюции

Способ передачи информации о канале, терминал, базовая станция и усовершенствованная система долгосрочной эволюции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к области связи, в частности к способу передачи информации о канале, терминалу, базовой станции и усовершенствованной системе долгосрочной эволюции (long term evolution advanced, LTE-A).

Уровень техники

В системе беспроводной связи передающий терминал и приемный терминал используют множество антенн для получения более высокой скорости посредством пространственного мультиплексирования. По сравнению с общим способом пространственного мультиплексирования в усовершенствованной технологии приемный терминал передает информацию о канале обратно в передающий терминал, который использует несколько технологий предварительного кодирования передачи согласно получаемой информации о канале, что значительно улучшает рабочие характеристики передачи. Для однопользовательского режима с множеством входов и множеством выходов (multiple-input-multiple-output, MIMO) предварительное кодирование выполняется путем непосредственного использования информации собственного вектора канала, в то время как для многопользовательского режима MIMO требуется более точная информация о канале.

В системе долгосрочной эволюции (long term evolution, LTE) информация о канале передается обратно главным образом с помощью простого способа обратной связи с одной кодовой книгой, в то время как рабочие характеристики технологии предварительного кодирования передачи в режиме MIMO больше зависят от точности обратной связи для используемой кодовой книги.

В данной области техники используется следующий основной принцип обратной связи с квантованием для информации о канале на основе кодовой книги.

Предположим, что ограниченная пропускная способность канала обратной связи равна B бит в секунду/Гц, тогда число доступных кодовых слов равно N=2^B % Пространство собственных векторов канальной матрицы образует пространство ℜ={F₁,F₂…F_N} кодовой книги посредством квантования. Передающий и приемный терминалы вместе хранят эту кодовую книгу или генерируют кодовую книгу в реальном времени (передающий и приемный терминалы используют одну и ту же кодовую книгу). Для значения H оценки канала, реализуемой для канала каждый раз, приемный терминал выбирает из ℜ кодовое слово , наиболее соответствующее каналу согласно некоторым правилам, и передает порядковый номер i кодового слова обратно в передающий терминал. Порядковый номер кодового слова здесь называется индикатором матрицы предварительного кодирования (precoding matrix indicator, PMI). Передающий терминал находит соответствующее кодовое слово предварительного кодирования согласно порядковому номеру i кодового слова, таким образом получая соответствующую информацию о канале, где представляет информацию собственного вектора канала.

Вообще, пространство ℜ кодовой книги может быть далее разделено на кодовую книгу, соответствующую множеству рангов (числу уровней), причем каждый ранг соответствует множеству кодовых слов для квантования матрицы предварительного кодирования, включающей собственные векторы канала с этим рангом. Так как ранг канала равен числу ненулевых собственных векторов, будет N столбцов кодовых слов, когда ранг равен N.

Следовательно, пространство ℜ кодовой книги может быть разделено на множество кодовых подкниг согласно рангу, как показано в таблице 1.

Таблица 1:
Схематическая таблица разделения кодовой книги на множество кодовых подкниг согласно рангу
ℜ
Число уровней υ (ранг)
1	2	…	N
ℜ1	ℜ2	…	ℜN
набор векторов кодовых слов с 1 столбцом	набор матриц кодовых слов с 2 столбцами		набор матриц кодовых слов с N столбцами

Когда ранг >1, все кодовые слова, требующие сохранения, представлены в виде матрицы. Кодовая книга в протоколе LTE использует данный способ обратной связи с квантованием кодовой книги. Кодовая книга для нисходящей линии связи с 4 передающими антеннами в системе LTE показана в таблице 2. Фактически, кодовая книга предварительного кодирования в системе LTE имеет одинаковое смысловое значение с кодовой книгой квантования информации о канале. Для единообразия в данной заявке вектор может рассматриваться как матрица размерности 1.

Таблица 2.
Схематическая таблица кодовой книги для нисходящей линии связи с 4 передающими антеннами в системе LTE
Индекс кодовой книги	un	Общее число уровней υ
1	2	3	4
0	u0=[1-1-1-1]T
1	u1=[1-j 1 j]T
2	u2=[l 1 -1 1]T
3	u3=[1 j 1 -j]T
4
5
6
7
8	u8=[1 -1 1 1]T
9	u9=[1-j -1 -j]T
10	u10=[1 1 1 -1]T
11	u11=[1 j -1 j]T
12	u12=[1 -1 -1 1]T
13	u13=[1 -1 1 -1]T
14	u14=[1 1 -1 -1]T
15	u15=[1 1 1 1]T

В вышеприведенном , I - единичная матрица, представляет вектор j-го столбца матрицы W_k и представляет матрицу, состоящую из j₁, j₂, …, j_n столбцов матрицы W_k.

Выше был приведен основной принцип технологии обратной связи с использованием кодовой книги. При практическом применении системы могут использоваться некоторые конкретные параметры. В стандарте LTE наименьшим блоком обратной связи с информацией о канале является поддиапазон; один поддиапазон включает несколько блоков ресурсов (resource blocks, RB), каждый из которых содержит множество элементов ресурсов (resource elements, RE), причем элемент RE является наименьшей единицей частотно-временных ресурсов в системе LTE. В системе LTE-A продолжают использовать способ представления ресурсов, применяемый в системе LTE. Объектом обратной связи с информацией о канале оборудования пользователя может быть любое из следующего: поддиапазон, множество поддиапазонов (мультиподдиапазон) и широкая полоса частот.

Обратная связь с информацией о состоянии канала включает индикатор качества канала (channel quality indicator, CQI), индикатор матрицы предварительного кодирования (precoding matrix indicator, PMI) и индикатор ранга (rank indicator, RI).

Индикатор PMI представляет информацию собственного вектора, при этом его передают в базовую станцию для использования в технологии предварительного кодирования нисходящей линии связи.

Индикатор RI используется для описания числа независимых пространственных каналов и соответствует рангу канальной матрицы. В режимах пространственного мультиплексирования без обратной связи и с обратной связью информация RI должна передаваться обратно оборудованием пользователя, в то время как в других режимах информацию RI не требуется передавать обратно. Ранг канальной матрицы соответствует числу уровней.

Индикатор CQI служит для оценки качества канала нисходящей линии связи. В протоколе 36.213 Проекта сотрудничества по разработке сетей связи третьего поколения (third generation partnership project, 3GPP) индикатор CQI выражается целочисленными значениями в диапазоне 0~15, соответственно представляющими различные уровни CQI, причем различные индикаторы CQI соответствуют их собственным кодам модуляции и скоростям кодирования (набору форматов кода модуляции (modulate code format set, MCS)). Индикатор CQI может передаваться обратно вместе с индикатором PMI.

С развитием технологий связи система LTE-A предъявляет более высокое требование к эффективности использования частотного спектра. Поэтому число антенн увеличивается до 8. В настоящее время кодовая книга для 4 антенн в системе LTE не может реализовать обратную связь с информацией о канале в системе LTE-A, использующей 8 антенн.

Сущность изобретения

Данное изобретение главным образом обеспечивает способ передачи информации о канале, терминал, базовую станцию и систему LTE-A для решения по меньшей мере указанной выше проблемы того, что кодовая книга для 4 антенн в система LTE не может реализовать обратную связь с информацией о канале в системе LTE-A, использующей 8 антенн.

Согласно одному аспекту данного изобретения предлагается способ передачи информации о канале.

Способ передачи информации о канале согласно данному изобретению включает получение информации о канале мобильным терминалом, определение в пространстве кодовой книги, согласно информации о канале, индикатора ранга (RI) и индикатора матрицы предварительного кодирования (PMI), соответствующих информации о канале, и передачу индикаторов RI и PMI в базовую станцию.

После шага передачи индикаторов RI и PMI в базовую станцию способ также включает получение базовой станцией индикаторов RI и PMI и выполнение операции предварительного кодирования нисходящей линии связи согласно индикаторам RI и PMI.

Пространство кодовой книги сохраняют как в мобильном терминале, так и в базовой станции.

Когда индикатор RI равен 8, пространство ℜ₈ кодовой книги создают посредством выбора любых 2, 4, 8 или 16 матриц из следующего набора:

[ X 3 X 3 j X 3 − j X 3 ] ,   [ X 4 X 4 − j X 4 j X 4 ] , U m = 1, m ≠ n 4 U n = 1 4 [ X m X n X m − X n ] , U m = 1, m ≠ n 4 U n = 1 4 [ X m X n j X m − j X n ] } ,  

где X 1 = [ 1 1 1 1 1 j − 1 − j 1 − 1 1 − 1 1 − j − 1 j ] ,  X 2 = [ 1 1 1 1 q 1 q 2 q 3 q 4 i − i i − i q 2 q 1 q 4 q 3 ] ,

X 3 = [ 1 1 1 1 e j π 8 e j 5 π 8 e j − 7 π 8 e j − 3 π 8 e j 2 π 8 e j 10 π 8 e j − 14 π 8 e j − 6 π 8 e j 3 π 8 e j 15 π 8 e j − 21 π 8 e j − 9 π 8 ] ,  X 4 = [ 1 1 1 1 e j 3 π 8 e j 7 π 8 e j -5 π 8 e j - π 8 e j 6 π 8 e j 14 π 8 e j − 10 π 8 e j − 2 π 8 e j 9 π 8 e j 21 π 8 e j − 15 π 8 e j − 3 π 8 ] ,

q 1 = 1 + i 2 ,   q 2 = − 1 + i 2 ,   q 3 = − 1 − i 2 ,   q 4 = 1 − i 2 .

Когда индикатор RI равен 7, пространство 7 кодовой книги создают посредством выбора любых 2, 4, 8 или 16 матриц из следующего набора:

{ [ Z 1 X 1 Z 1 − X 1 ] ,   [ Z 1 X 1 − Z 1 X 1 ] ,   [ Z 2 X 2 Z 2 − X 2 ] ,   [ Z 2 X 2 − Z 2 X 2 ] , [ Z 1 X 1 j Z 1 − j X 1 ] ,   [ Z 1 X 1 − j Z 1 j X 1 ] , [ Z 2 X 2 j Z 2 − j X 2 ] ,   [ Z 2 X 2 − j Z 2 j X 2 ] ,   [ Z 3 X 3 Z 3 − X 3 ] ,   [ Z 3 X 3 − Z 3 X 3 ] , [ Z 4 X 4 Z 4 − X 4 ] ,   [ Z 4 X 4 − Z 4 X 4 ] ,   [ Z 3 X 3 j Z 3 − j X 3 ] ,   [ Z 3 X 3 − j Z 3 j X 3 ] , [ Z 4 X 4 j Z 4 − j X 4 ] ,   [ Z 2 X 2 − j Z 2 j X 2 ] , U m = 1, m ≠ n 4 U n = 1 4 [ Z m X n Z m − X n ] , U m = 1, m ≠ n 4 U n = 1 4 [ Z m X n − Z m X n ] , U m = 1, m ≠ n 4 U n = 1 4 [ Z m X n − j Z m j X n ] , U m = 1, m ≠ n 4 U n = 1 4 [ Z m X n j Z m − j X n ] } ,  

где Z₁ и Z₂ - матрицы 4×3, Z₁ составлена из любых 3 столбцов в X₁ и Z₂ составлена из любых 3 столбцов в X₂,

X 1 = [ 1 1 1 1 1 j − 1 − j 1 − 1 1 − 1 1 − j − 1 j ] ,  X 2 = [ 1 1 1 1 q 1 q 2 q 3 q 4 i − i i − i q 2 q 1 q 4 q 3 ] ,

q 1 = 1 + i 2 ,   q 2 = − 1 + i 2 ,   q 3 = − 1 − i 2 ,   q 4 = 1 − i 2 .

Когда индикатор RI равен 6, пространство ℜ₆ кодовой книги создают посредством выбора любых 2, 4, 8 или 16 матриц из следующего набора:

[ Z 3 Z 3 j Z 3 − j Z 3 ] ,   [ Z 4 Z 4 jZ 4 -jZ 4 ] ,   U m = 1 ,m ≠ n 4 U n = 1 4 [ Z m Z n Z m − Z n ] ,   U m = 1 ,m ≠ n 4 U n = 1 4 [ Z m Z n j Z m − j Z n ] } ,

где Z₁ и Z₂ - матрицы 4×3, Z₁, составлена из любых 3 столбцов в X₁ и Z₂ составлена из любых 3 столбцов в X₂,

X 1 = [ 1 1 1 1 1 j − 1 − j 1 − 1 1 − 1 1 − j − 1 j ] ,  X 2 = [ 1 1 1 1 q 1 q 2 q 3 q 4 i − i i − i q 2 q 1 q 4 q 3 ] ,

q 1 = 1 + i 2 ,   q 2 = − 1 + i 2 ,   q 3 = − 1 − i 2 ,   q 4 = 1 − i 2 ; X₃ составлена из любых 3 столбцов в X₃ и Z₄ составлена из любых 3 столбцов в X₄,

X 3 = [ 1 1 1 1 e j π 8 e j 5 π 8 e j − 7 π 8 e j − 3 π 8 e j 2 π 8 e j 10 π 8 e j − 14 π 8 e j − 6 π 8 e j 3 π 8 e j 15 π 8 e j − 21 π 8 e j − 9 π 8 ] ,  X 4 = [ 1 1 1 1 e j 3 π 8 e j 7 π 8 e j -5 π 8 e j - π 8 e j 6 π 8 e j 14 π 8 e j − 10 π 8 e j − 2 π 8 e j 9 π 8 e j 21 π 8 e j − 15 π 8 e j − 3 π 8 ] .

Когда индикатор RI равен 5, пространство ℜ₅ кодовой книги создают посредством выбора любых 2, 4, 8 или 16 матриц из следующего набора:

{ [ Z 1 M 1 Z 1 − M 1 ] ,   [ Z 1 M 1 − Z 1 M 1 ] ,   [ Z 2 M 2 Z 2 − M 2 ] ,   [ Z 2 M 2 − Z 2 M 2 ] , [ Z 1 M 1 j Z 1 − j M 1 ] ,   [ Z 1 M 1 − j Z 1 j M 1 ] , [ Z 2 M 2 j Z 2 − j M 2 ] ,   [ Z 2 M 2 − j Z 2 j M 2 ] ,   [ Z 3 M 3 Z 3 − M 3 ] ,   [ Z 3 M 3 − Z 3 M 3 ] , [ Z 4 M 4 Z 4 − M 4 ] ,   [ Z 4 M 4 − Z 4 M 4 ] ,   [ Z 3 M 3 j Z 3 − j M 3 ] ,   [ Z 3 M 3