[发明专利]用于估计在LTE系统里的信道时间相关性和MIMO模式选择的装置和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及通信，特别涉及使用多天线如MIMO（多输入多输出）系统的无线通信网络。 

【背景技术】

在MIMO通信系统里，多天线使用在例如基站（BS）的发射器和接收器上。通过利用多天线收发器的空间维度（spatial dimension），能够实现通过多天线的信号并行传输，从而提高频谱效率，并获得高速数据传输率，而无需增加传输带宽。 

通常，MIMO通信系统可以被广义地分成两种类型：开环系统和闭环系统。对于开环系统，从用户设备到基站没有信道信息反馈。相反，对于闭环系统，用户设备会提供信道信息反馈给基站，然后基站根据反馈信息来选取传输模式。 

因此有需要提供这种反馈，但也需要为此作出权衡。例如，有反馈的一个优点是使得系统能够快速适应变化的信道条件，从而有效地提高系统性能，如增加物理层吞吐量（Physical Layer Throughput）。然而，在信道系数量大、反馈控制信道带宽小、以及反馈控制信道由同一系统里的不同用户共享的情况下，很难有效地将信道信息反馈给基站。这就意味着当完整的信道信息被持续提供到基站时，繁重的负荷将被施加到系统上，从而耗费本来可以分配给其它功能的系统资源。 

已经作出许多尝试来最小化反馈的信道信息以便减轻重负荷，因此闭环系统可以再分成两种类型：有限反馈系统和完整反馈系统（rich feedback system）。有限反馈系统仅发送部分或有限的信道信息。但是，完整反馈系统则发送完整的信道信息如完整的信道状态信息（CSI）。 

另外一种尝试去处理提供反馈的权衡是不持续提供反馈，而是在合适的情况下，系统在两种运作模式即开环模式和闭环模式之间进行转换。 

美国专利申请（公开号：US2009/0003475A1）披露了在不同闭环、开环和混合技术之间的适应性。适应性是基于选择以下任何一个：基准量的反馈信道信息（类似于完整反馈系统）、减少数量的反馈信道信息（类似于有限反馈系统）、或没有反馈信道信息（类似于开环系统）。 

然而，现有技术有诸多限制和缺点，其中有些将在以下进行描述，并且，通过将现有系统和本发明的许多方面进行比较，这些现有技术的限制和缺点，对于本领域普通技术人员将会很清晰。 

【发明概述】

根据本发明一个实施例，在LTE系统里，仅仅传输有限的反馈信息。特别地，用于下行链路适配的上行链路反馈信息包括预编码矩阵指示（PMI）和秩指示（RI）。 

本发明的一个方面是解决以下问题：在何种条件下，一个LTE下行链路发射器应该自行适配到闭环模式，在何种情况下它又不应该自行适配到闭环模式。从而研究特征化信道时间相关性，其估计是基于上行链路传输资源，例如特别是探测参考信号（SRS），以及信道时间相关性的阈值和准则的确定，以便LTE下行链路发射器能够在开环和闭环模式之间进行切换。 

本发明根据上行链路的多普勒估计（Doppler estimation）或信道时间相关性计算来控制下行链路模式转换。在强散射的信道条件下，多普勒估计和信道时间相关性是数值相关的。为了有效地进行下行链路模式切换，多普勒/信道时间相关性的估计需要达到一定的精度。信道时间相关性（或多普勒频率）估计的粒度或精度很重要，因为我们需要确保估计值能够有效地使算法在一定量级范围内运作。例如，一个基于对多普勒频率 估计和一些阈值进行比较的MIMO模式切换算法，，要求多普勒频率估计必需准确到多普勒频率阈值的程度。 

对LTE系统，在室内环境里，一个用于MIMO模式选择的常用多普勒频率阈值是5Hz左右。如果使用间隔1ms的参考符号来估计多普勒频率或信道时间相关性，5Hz多普勒对应一个0.9998的信道时间相关性系数（假设是Clarke/Jakes信道模式，由J₀(2p×5×10^-3)＝0.9998计算获得，其中J₀(x)是第一类的0阶Bessel函数）。其值很接近1，对应为0多普勒频率。因此，在这样一个低的多普勒频率上，信道时间相关性的差异很小，为了获得更精确的多普勒频率估计，需要一个信道时间相关性的高粒度的估计器。但是，实际上这种时间相关性估计工作很难成功，因为其中各种失真和噪声能够轻易地影响估计结果。所以，对这种估计工作，1ms间隔的参考应该是不合适的。 

综合而言，根据高粒度估计要求，本发明主要解决两点，使得时间相关性估计和MIMO模式选择可以适用在实际系统里。