CN101595670B - 基于mimo的无线通信系统中的sinr反馈方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高无线通信系统中的通信性能的方法和装置。本发明的方法提供了对基于MIMO和PARC-MIMO的通信系统中所报告的SINR的更优调节。根据该方法，与信号与干扰加噪声比相关的信息由用户设备确定并被报告给基站。基站利用SINR对功率和码分配的相关性的模型来调节所报告的SINR。通过包括仅与功率分配相关的第一参数和仅与码分配相关的第二参数的函数来对该相关性进行建模。第一参数具有功率分配指数，而第二参数具有码分配指数。功率分配指数和码分配指数都与数据流相关。

Description

基于MIMO的无线通信系统中的SINR反馈方法和装置

技术领域

本发明涉及信道质量反馈的方法和装置。具体地说，本发明涉及基于MIMO的通信系统中的信号与干扰加噪声比(SINR：signal-to-interference-plus-noise-ratio)反馈。

背景技术

对无线通信系统中的流量能力(traffic capacity)、覆盖度和可靠性的需要似乎是不断增长的。流量能力的一个瓶颈是只有有限的频谱可用于通信目的，这种有限性既体现在物理上-只有部分频谱适于通信并且单位频率和时间上的信息内容是有限的，又体现在组织上-频谱的有用部分要用于很多目的，这些目的包括：电视和无线电广播、诸如飞行器通信和军事通信之类的非公共通信以及用于公共无线通信的诸如GSM、第三代网络(3G)、无线局域网(WLAN)等的既定系统。用于无线通信系统的无线电传输技术领域中的最新发展展示出的有前景的结果在于流量能力能够显著增加，并且在同时处理不同且有波动的能力需要方面提供了更高的灵活性。有前景的技术建立在多输入多输出(MIMO)概念的基础之上，例如参见A.Goldsmith et al.“Capacity Limits of MIMO Channels”，IEEE Journal on Selected Areas of Comm.，VOL.21，NO.5，JUNE 2003。与目前使用的诸如TDMA(用于GSM中)和WCDMA(用于UMTS)之类的传输技术相比，上述示范技术给出了对于可用射频频谱的好得多的利用。作为这种新传输技术的能力(同时也是它所提出的要求)的例子，将参照图1(现有技术)来简要描述MIMO无线系统。可以在上面提到的A.Goldsmith等人的文章中找到MIMO的基本原理以及研究的最新进展和领域的综合描述。

MIMO系统中的无线电链路的特征是：发射端和接收端可以配备有多个天线单元。MIMO背后的思想是：按照能够提高各MIMO用户的通信质量(比特误码率，BER)或数据速率(比特/秒)的方式来“合并”一端的发射(TX)天线和另一端的接收(RX)天线上的信号。可以使用该优势来显著提高网络的服务质量和运营商的收益。MIMO系统的核心思想是空间-时间信号处理，其中时间(数字通信数据的自然维度)与在使用多个空间分布式天线时固有的空间维度互补。MIMO系统的一个关键特征是能够将多路径传播(通常被认为是无线传输中的限制因素)转变为对用户有益。MIMO有效地利用了随机衰落(random fading)，并且可用时有效地利用了多路径延迟扩展，从而提高了传送速率。不消耗(at nocost)额外频谱(仅添加了硬件和复杂度)而显著提高无线通信性能的前景自然吸引了广泛的关注。由于这种有前景的可能性，MIMO被考虑用来提高第三代蜂窝系统，特别是高速下行链路共享信道(HS-DSCH)中的数据速率。

二进制数据流105形式的压缩数字源被馈送给发射块110，发射块110具有差错控制编码和(可能结合了)映射到复调制符号(四相移键控(QPSK)、M-QAM等)的功能。后者产生范围从独立到部分冗余到全冗余的几个分离的符号流。然后各符号流被映射到多个TX天线115中的一个上。映射可以包括天线单元的线性空间加权或线性天线空间-时间预编码。在经过上变频、滤波和放大之后，信号被发送到无线电信道。使用N个TX天线115，并且发射块110通常可以包括用于N个同时发送的手段(means)。在这N个TX天线上发送的符号流被统称为天线流。在接收机处，信号优选地被多个天线(M)120捕获，并在接收块125中执行解调和解映射操作，以恢复出消息。在选择编码和天线映射算法时使用的智能等级、复杂度和在先信道知识会根据应用而明显不同。这决定了所实现的多天线解决方案的类别和性能。MIMO通信例如可以发生在基站(BS)和用户设备(UE)之间，二者均设置有所需的多天线。

如前所述，仅仅复用不足以实现增益的显著增长。高级编码/解码和映射方案(即空间-时间编码)是必不可少的。当今现有的无线系统(例如GSM和UMTS)中的解码需要无线电信道的知识，并且在多天线系统中，这种知识是绝对重要的。在最有前景的MIMO实现提议中的一些提议中，当系统采用自适应速率控制(adaptive rate control)时，信道知识不仅用于接收机侧执行的解调，而且用于发射侧的编码和调制。利用自适应速率控制，发射机确定适合于给定无线电信道状态的传输速率。当信道状态良好时，使用高传输速率，而当信道状态较差时，使用低传输速率。传输速率决定了发射侧的调制阶数(例如，QPSK相对于16QAM)和前向纠错码(FEC)的编码速率。非常需要精确的速率控制，因为它改善了系统和用户吞吐量。在WCDMA release 5中，通过移动台所提供的信道质量指示符(CQI)反馈来促成传输速率控制。CQI指示了在当前无线电条件下接收机的信号与干扰加噪声比(SINR)。实际上，CQI指示了在当前无线电条件下实现特定块差错率(例如10％)的最高传输数据速率。可能需要辅助控制信令来促成MIMO系统中的精确CQI估计和速率控制。例如，可以从基站向移动终端发送信号来通知瞬时功率和码分配以促成CQI估计。由于这种类型的信号被发送给系统中的所有移动终端，因此这可以被看作是广播控制信息。也可能需要其他的广播控制信息来促成精确CQI估计。在第三代合作伙伴计划(3GPP)中的技术规范组无线电接入网：物理信道以及传输信道到物理信道的映射(FDD)(3GPP TR25.211，版本5.5.0，2003年9月)以及第三代合作伙伴计划(3GPP)中的技术规范组无线电接入网：物理层过程(FDD)(3GPP TR 25.214，版本5.9.0，2003年6月)中描述了CQI的符合WCDMA release 5的使用。

在UMTS中，公共导频信道(CPICH)用于表征专用无线电信道。首先，接收机依赖于CPICH来获取对解调期间所需的信道脉冲响应的估计。利用自适应速率控制，接收机还可以使用CPICH来估计当前信道状态可以支持的最高传输速率，以满足目标块差错率要求。然后按照WCDMA RELEASE 5以信道质量指示符(CQI)的形式将该传输速率传回发射机。CPICH是载有用小区特有主扰码进行了加扰的已知调制符号的码道。UMTS还提供了多个副CPICH，它们可以具有特有的扰码，这些副CPICH通常用于旨在为流量密度高的地方提供服务的窄天线束操作。对基于MIMO的系统也提出了类似的方法。在MIMO中，与发射天线或天线流的数量相对应的多个公共导频信道(CPICH)被用来表征发射天线和接收天线之间的各个信道。与多个CPICH相结合的精确信道表征的要求可以使控制信令相对广泛，并会占用有价值的传输资源。

近来，已经有人提出一种有前景的被称为PARC(按天线速率控制)的新的MIMO技术用于HS-DSCH，参见S.T.Chung et al，“Approachingeigenmode BLAST channel capacity using V-BLAST with rate and powerfeedback”，Proc.IEEE VTC’01-Fall，Atlantic City，NJ，Oct.2001。该方案建立在组合发射/接收架构的基础上，该组合发射/接收架构以不同速率对天线流执行独立的编码，然后在接收机处应用串行干扰消除(SIC)和解码。它需要反馈每个天线的速率，每个天线的速率基于SIC的各阶段的信号与干扰加噪声比(SINR)。利用该方案，已经表明可以实现MIMO平坦衰落信道的全开环能力，因此提供了极高数据速率的潜力。SINR反馈已经被用于HS-DSCH所采用的链路自适应处理中，以提高频谱效率。利用链路自适应，基站选择适于给定信道状态的适当数据传输速率。因此，当信道处于深度衰落时，使用较低的数据传输速率，而当信道状态良好时，使用较高的数据传输速率。速率自适应还可以用来解释码可用性和功率可用性的变化。当基站具有许多可用码和可用功率时，使用较高的数据传输速率。另一方面，当基站仅有非常有限数量的未用码和未用功率时，使用较低的数据传输速率。在使用链路自适应的情况下，所有待机UE必须向基站报告信道质量指示符(CQI)。CQI通常是UE接收机SINR例如在接收机的输出端测得的量化形式。SINR可以是HS-DSCH的单个码上的符号SINR，或者可以是HS-DSCH的所有码上求和的总SINR。

在速率自适应处理中，在不知道服务基站处可用的瞬时码和功率的情况下，UE通常根据标称码和功率分配来估计输出符号SINR。在SISO操作中，在经3GPP标准化、用于速率自适应CQI表中定义了标称码分配，其中在一个下行链路控制信道中发送标称功率分配。建立这些标称码和功率分配是为了CQI测量和报告的目的，而不是要反映基站处的实际码可用性和功率可用性。实际上，承载了标称功率分配的控制信道具有非常慢的更新速率。基站接收SINR反馈，并根据将要分配给UE的瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR。这种调节是线性缩放(scaling)操作。基站使用调节后的SINR来选择适当的调制和编码方案(MCS)。

MIMO系统中的缩放处理将远比上述SISO系统复杂得多。复杂性是由多个在用(active)发射天线引起的，并且估计出的SINR将表现出对功率和码分配的复杂的相关性(dependence)。即使是SINR调节中很小的误差也会导致系统吞吐量的显著恶化。因此，SINR的正确调节是非常重要的。同时，它也对不增加控制信令量有意义。

发明内容

为了全面利用诸如MIMO和PARC-MIMO之类的新颖传输技术所提供的潜在高数据速率，迫切需要正确估计SINR值。现有技术的方法会导致发送站中SINR调节的误差，并且即使是很小的误差也会导致系统吞吐量的显著恶化。

本发明的目的是提供一种能够克服现有技术的缺点的方法和无线电节点。这个目的通过所附独立权利要求中限定的方法、基站和用户设备来实现。

根据本发明的方法可应用于MIMO场景中，其中基站利用多个(m个)天线流与至少一个用户设备进行通信。这里提供了一种调节方法，用于调节所报告的SINR，以便选择适当的传输参数，例如调制和编码速率。这种调节至少部分地建立在所报告的信道质量指示符(CQI)的基础上。根据该方法，CQI包括与所述用户设备针对标称功率和码分配而确定的信号与干扰加噪声比相关的信息。所述基站利用功率和码分配的SINR相关性的模型来调节所报告的SINR，其中，所述相关性通过包括仅与功率分配相关的第一参数和仅与码分配相关的第二参数的函数来建模。第一参数具有功率分配指数，而第二参数具有码分配指数。

根据本发明的方法中所使用的建模函数具有以下基本形式：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}\left(m\right)=a^{q_{\mathrm{\α}}\left(m\right)}{b}^{q_K\left(m\right)}{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}\left(m\right),$

其中，SINR_inst(m)是要用于调节第m数据流的传输参数的调节后的SINR值，SINR_ref(m)是第m数据流的基于先前广播的关于基准功率和/或码分配的信息的估计值，a是仅与功率分配相关的第一参数，而b是仅与码分配相关的第二参数。q_a(m)是与第一参数相关联的功率分配指数，而q_K(m)是与第二参数相关联的码分配指数。符号q_a(m)和q_K(m)暗示了这些指数可以是数据流相关的。q_a(m)和q_K(m)中的这种数据流相关性是由于传输中的信道化码重用和/或MIMO接收机中使用串行干扰消除而引起的。

根据本发明的方法可以有益地在MIMO系统中实现，是否利用串行干扰消除SIC均可。无论在哪种情况下，对于各数据流而言，都可以关联一个输出SINR(m)，而功率分配指数q_a(m)和码分配指数q_K(m)可以利用针对各m而输出的SINR(m)来进行估计。

该方法包括下述基本步骤：

-从BS广播功率和/或码分配的第一表示。

-UE接收所广播的功率和/或码分配的第一表示。

-UE利用所接收的功率和/或码分配的第一表示来估计SINR。

-UE在反馈过程中向BS提供CQI，CQI包括与所估计的SINR相关的信息。

-BS利用UE接收机的输出SINR能够被建模为上述函数的假设，根据瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR估计值。

-BS基于调节后的SINR来选择传输参数，例如调制和编码方案(MCS)。

本发明的一个优点在于可以进行更加准确的SINR调节，从而更好地选择调制和编码方案。这进而得到了更高的系统吞吐量和/或更高的通信质量。

本发明的另一个优点在于对SINR(m)进行建模仅需要两个参数(功率分配指数和码分配指数)，从而有助于准确地选择调制和编码方案。因此，利用本发明的方法，可以引入PARC-MIMO而无需控制信令的量上的任何显著增加。

另一优点在于，根据本发明的方法使得能够在下述实施方式中示范给出的系统中灵活地实现。这种灵活性表现在例如，UE能够反馈SINR或分配指数、反馈中所报告的分配指数和BS中存储的预定(通常是近似的)值的组合使用上，并表现在所广播的多个功率和码分配基准值的使用上。

本发明的实施方式在所附权利要求中做了限定。根据结合附图和权利要求来考虑本发明的以下详细说明，本发明的其它目的、优点及新颖特征将变得明了。

附图说明

下面将参照附图来详细描述本发明，附图中：

图1是MIMO系统(现有技术)的示意图；

图2是可以实现根据本发明的方法和装置的无线通信系统的示意图；

图3是例示了根据本发明的方法的流程图；

图4是例示了根据本发明的方法的一个实施方式的流程图；

图5是例示了根据本发明的方法的一个实施方式的流程图；

图6是例示了根据本发明的方法的一个实施方式的流程图；

图7是例示了根据本发明的方法的一个实施方式的流程图；

图8a和8b示意性地例示了根据本发明的无线电基站(a)和用户设备(b)。

具体实施方式

下面将参照附图更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的优选实施方式。然而，本发明可以按照许多不同形式来实施，不应当解释为局限于这里阐述的实施方式；而且，提供这些实施方式是为了使本公开充分完全，并向本领域的技术人员全面传达本发明的范围。在附图中，相同标号表示相同的要素。

图2中示意性例示了可以实现根据本发明的方法和装置的一种可能通信场景。无线通信网络200包括无线电基站BS 210(有时在本领域中也称为节点B)和多个用户设备UE 220：1-5。一些UE 220：1-4正在与BS210进行通信(active communication)，图中用实线箭头表示，而其他UE220：5-6处于待机(standby)模式，然而也与BS 210保持一些控制信令(虚线箭头)。BS 210和至少一些UE(UE 220：3-5)配备有通过多个链路进行通信的装置，例如适于进行基于MIMO的通信的多天线装置。信道特征化依赖于公共导频信道(CPICH信道)上的导频信令。各发射天线或者天线流都与一个CPICH相关联。

术语“无线电基站”应当予以宽泛解释，包括BS的含义，因为它是在诸如GSM和UMTS的当前无线系统中构想的，而且包括不必是固定的和/或例如对等网络(Ad-hoc network)中仅偶然扮演BS的角色的无线电节点的含义。

UE例如可以是移动电话、各种各样的用户设备：例如膝上型计算机、PDA、摄像机、具备无线电通信能力的视频/音频播放器和游戏手柄、具备无线电通信能力的车辆或固定机器。

在根据本发明的通信系统中，利用MIMO-PARC(按天线速率控制)来提供高速下行链路共享信道(HS-DSCH)。如背景技术部分中所指出的，在PARC-MIMO中，对保持高吞吐非常重要的是BS 210能够向UE 220广播功率和/或码分配信息的更新。该信息促成了在UE中进行准确的SINR估计。PARC-MIMO要求反馈每个天线的速率，而每个天线的速率基于UE接收机的SIC的各阶段的信号与干扰加噪声比(SINR)。

在基于MIMO的系统中，基站中执行的缩放处理通常是很重要的(non-trivial)。通常，以dB为单位的输出符号SINR可以被近似建模为码和功率分配的线性函数。然而，线性缩放斜率取决于I_or/I_oc、多路径延迟分布(profile)以及码和功率分配。I_or是从服务基站接收到的总功率，而I_oc是从所有其他基站接收到的总功率加热噪声。基站处的SINR缩放如果没有正确完成就会导致调节后的SINR与真正的SINR显著不同。如果调节后的SINR太高，则选择的传输数据速率高于无线电信道能够支持的速率。这通常会导致传输数据中的差错。如果调节后的SINR太低，则选择的传输数据速率低于无线电信道能够支持的速率。无论在哪种情况下，都会劣化系统的吞吐量。

G-RAKE输出符号SINR可以描述为：

$\mathrm{SINR}=\frac{\mathrm{\α}}{K}{h}^H{R}^{-1}h---\left(1\right)$

其中，α和K分别是分配给HS-DSCH的总功率和扩频码的数量，而h和R分别是净响应和噪声协方差。比值α/K可以解释为分配给各HS-DSCH码的功率。在SISO系统中，噪声协方差矩阵R可以直接从CPICH测得。可以看出，在SISO的情况下，R不依赖于下行链路码道(codeChannel)上的功率分配。结果，以dB为单位的SINR线性缩放，相对于功率分配(α)和码分配(K)的斜率分别为1或-1。

为了在SISO系统中进行速率自适应，UE分别基于基准功率和码分配α_ref和K_ref来估计SINR。因子α_ref和K_ref被建立为用于SINR估计目的的公共基准，并且通常分别与用α_inst和K_inst表示的实际瞬时功率和码分配不同。因此在该配置中，在UE中估计出的SINR为：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ref}}}{K_{\mathrm{ref}}}{h}^H{R}^{-1}h---\left(2\right)$

然后通过CQI反馈将估计出的SINR报告给节点B，而节点B需要缩放瞬时功率和码分配的SINR_ref。注意，瞬时SINR为

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{inst}}}{K_{\mathrm{inst}}}{h}^H{R}^{-1}h=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{inst}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ref}}}{\left(\frac{K_{\mathrm{inst}}}{K_{\mathrm{ref}}}\right)}^{-1}{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}---\left(3\right)$

将公式(3)转换成dB为单位，得到：

${\left({\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}\right)}_{\mathrm{dB}}={\left(\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{inst}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ref}}}\right)}_{\mathrm{dB}}-{\left(\frac{K_{\mathrm{inst}}}{K_{\mathrm{ref}}}\right)}_{\mathrm{dB}}+{\left({\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}\right)}_{\mathrm{dB}}---\left(4\right)$

因此，以dB为单位的瞬时SINR随着功率调节和码调节两者而线性缩放，并且缩放斜率分别为1和-1。

在MIMO-PARC情况下，第m流的SIC-GRAKE输出SINR可以表示为：

$\mathrm{SINR}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\α}\left(m\right)}{K}{h}^H\left(m\right)R^{-1}\left(m\right)h\left(m\right)---\left(5\right)$

其中，α(m)是在天线(或数据流)m上分配给MIMO信道的功率，K是MIMO信道化码的数量，而h(m)和R(m)分别是第m流的净响应和噪声协方差。第m解码流的噪声协方差可以表示为[3]：

R(m)＝R_cpich+R_CR(m)-R_SIC(m)    (6)

其中，R_cpich是从CPICH测得的噪声协方差，R_cr是由码重用干扰造成的，而R_sic(m)表示在SIC处理期间在第m解码阶段之前移除的干扰。码重用项R_cr被给出为[3]：

$R_{\mathrm{CR}}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\α}}{K}\underset{n=m+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(n\right)h^H\left(n\right)---\left(7\right)$

其中，假设MIMO功率均匀分布于在用发射天线上，α(1)＝α(2)＝...＝α(M)＝α，其中M为天线流的数量，Ma为分配给关注MIMO用户的总基站功率，而α/K是每在用发射天线、每MIMO码的功率。应当注意到，R_cr(m)取决于功率和码分配。而且，R_sic(m)项也取决于MIMO功率分配α，因为SIC仅应用于自己的MIMO信号。这两个因子严重影响了SINR缩放结果(issue)，因为在这种情况下，SINR(m)以更加复杂的方式取决于K和α，

$\mathrm{SINR}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\α}}{K}{h}^H\left(m\right)R^{-1}(m,\mathrm{\α},K)h\left(m\right)---\left(8\right)$

注意到，当没有应用SIC时，(6)的右边最后一项可以丢弃(dropped)，而码重用项变成：

$R_{\mathrm{CR}}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\α}}{K}\underset{n\≠m}{\overset{M}{\underset{n=1}{\mathrm{\Σ}}}}h\left(n\right)h^H\left(n\right).$

在这种情况下，SINR(m)由于R_cr对m的相关性而仍然以更复杂的方式取决于K和α。根据本发明，SINR(m)有效地被建模为与功率分配指数或功率缩放斜率以及码分配指数或码缩放斜率相关的函数，因此，可以看出，(SINR(m))_dB还是功率分配和码分配的线性函数，

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}\left(m\right)={\left(\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{inst}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ref}}}\right)}^{q_{\mathrm{\α}}\left(m\right)}{\left(\frac{K_{\mathrm{inst}}}{K_{\mathrm{ref}}}\right)}^{q_K\left(m\right)}{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}\left(m\right)$

${\left(({\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}\left(m\right)\right)}_{\mathrm{dB}}={\left({\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}\left(m\right)\right)}_{\mathrm{dB}}+q_{\mathrm{\α}}\left(m\right){\left(\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{inst}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ref}}}\right)}_{\mathrm{dB}}+q_K\left(m\right){\left(\frac{K_{\mathrm{inst}}}{K_{\mathrm{ref}}}\right)}_{\mathrm{dB}}---\left(9\right)$

然而，指数/斜率q_α(m)和q_K(m)并不总是1或-1。更确切来讲，在实际情况下，功率缩放斜率q_α(m)是m、I_or/I_oc、多路径分布和码分配K_inst的函数。功率缩放指数/斜率的范围是0＜q_α(m)≤1。另外，0＜q_α(1)＜q_α(2)＜...＜q_α(M)＝1。码缩放斜率q_K(m)是m、I_or/I_oc、多路径分布和功率分配α_inst的函数。码缩放指数/斜率的范围是-1≤q_K(m)＜0。另外，-1＝q_K(M)＜q_K(M-1)＜...＜q_k(1)＜0。针对q_α(m)和q_K(m)两者分别利用标称缩放斜率1和-1会导致较大的速率自适应误差。这种数据流相关性是由传输中的信道化码重用和/或在MIMO接收机中使用串行干扰消除而引起的。

本发明的方法利用了将第m流的输出SINR，SINR(m)，建模为与功率分配指数和码分配指数具有相关性的函数，以及服务基站在调节所报告的SINR时使用该假设以便选择调制和编码方案(MCS)。与公式(9)对应的模型具有以下基本形式：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}\left(m\right)=a^{q_{\mathrm{\α}}\left(m\right)}{b}^{q_K\left(m\right)}{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}\left(m\right)---\left(10\right)$

其中，SINR_inst(m)是要用于调节传输参数的调节后的SINR，SINR_ref(m)是基于先前广播的关于基准功率和/或码分配的信息的估计值，a是仅与功率分配相关的第一参数，而b是仅与码分配相关的第二参数，q_α(m)是功率分配指数，而q_K(m)是码分配指数。措辞“基本形式”应当解释为(10)描述了调节后的SINR与估计出的SINR之间的特征关系。如本领域技术人员所理解的，例如可以添加常数、缩放所包含的常数和反映了除所包含的功率和码分配以外的其他因素的参数，以便使该模型适应特定的实现。该方法通过图3的流程图进行了例示并包括以下步骤：

305：从BS广播功率和/或码分配的第一表示。

310：UE接收所广播的功率和/或码分配的第一表示。

315：UE利用所接收的功率和/或码分配的第一表示来估计SINR。

320：UE在反馈过程中向BS提供CQI，CQI包括与所估计的SINR相关的信息。

325：BS利用UE接收机的输出SINR能够被建模为与功率分配指数和码分配指数具有相关性的函数的假设、根据瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR估计值。

330：BS基于调节后的SINR来选择传输参数，例如调制和编码方案(MCS)。传输参数还可以包括MIMO流的数量。

应当注意的是，上述步骤并不一定必须采用以上顺序。

针对各天线流独立执行所述SINR估计和调节。

根据本发明的第一实施方式，在UE处估计功率分配指数q_α(m)和码分配指数q_K(m)，并在反馈过程中将它们发回到基站。根据第一实施方式的方法在图4的流程中进行了例示，并包括以下步骤：

405：BS广播关于基准功率分配α_ref和/或码分配K_ref的信息。

410：UE接收功率分配α_ref和/或码分配K_ref。

415：UE根据功率分配α_ref和码分配K_ref来估计SINR。

416：UE针对基准功率分配α_ref来估计SINR功率分配指数q_α(m)。

417：UE针对基准码分配K_ref来估计SINR码分配指数q_K(m)。针对各m反复进行步骤415-417。

420：UE将功率分配指数q_α(m)和码分配指数q_K(m)报告回BS。

425：BS利用所报告的功率分配指数和码分配指数、根据瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR估计值。

430：BS基于调节后的SINR来选择调制和编码方案(MCS)。

在这种情况下，仅需要报告回与前m-1个解码流相关的指数。最后一个解码流的指数将与相应SISO情况的相同，即q_α(m)＝1且q_K(m)＝-1。

根据本发明的方法的第二实施方式，基站利用标称的预定缩放斜率q_α(m)和q_K(m)，其中，这些预定的缩放斜率是m(解码阶数)的函数，并且会偏离SISO情况下所使用的那些缩放斜率。根据第二实施方式的方法在图5的流程中进行了例示，并包括以下步骤：

505：BS广播关于基准功率分配α_ref和/或码分配K_ref的信息。

510：UE接收功率分配α_ref和码分配K_ref。

515：UE根据功率分配α_ref和码分配K_ref针对各m来估计SINR。

520：UE将所估计的SINR报告回BS。

525：BS利用预定的功率分配指数和码分配指数、根据瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR估计值。

530：BS基于调节后的SINR来选择调制和编码方案(MCS)。

根据第三实施方式，基站在一个下行链路控制信道中广播更新后的码分配信息。UE基于更新后的码分配信息和标称功率分配因子来估计输出SINR。UE还估计关于功率分配的功率分配指数。所估计的SINR和功率分配指数q_α(m)被发送给基站，基站利用以下步骤来计算调节后的SINR：(1)以q_α(m)作为缩放斜率来表示瞬时功率分配因子与标称功率分配因子之间的差，以及(2)利用SISO缩放斜率(即，斜率1)来表示瞬时码分配与该下行链路控制信道中所广播的码分配之间的任何偏差。由于人们希望码分配上的偏差较小，所以对码分配缩放使用SISO缩放斜率不会对SINR缩放误差构成太大影响。根据第三实施方式的方法在图6的流程中进行了例示，并包括以下步骤：

605：BS广播关于基准功率分配α_ref和更新后的码分配K_ref的信息。

610：UE接收功率分配α_ref和更新后的码分配K_ref。

615：UE根据功率分配α_ref和更新后的码分配K_ref来估计SINR。

616：UE针对基准功率分配α_ref和标称码分配K_ref来估计SINR功率分配指数q_α(m)。针对各m反复进行步骤615-616。

620：UE将所有m个流的估计SINR和前m-1个流的功率分配指数q_α(m)报告回BS。

625：BS利用所报告的功率分配指数、根据瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR估计值。

630：BS基于调节后的SINR来选择调制和编码方案(MCS)。

根据本发明的方法的第四实施方式，UE利用第一基准编码和功率分配来估计并报告第一传输时间间隔(TTI)中的SINR，而利用第二基准编码和功率分配来估计并报告第二传输时间间隔(TTI)中的SINR。在这种情况下，基站能够通过SINR报告得出缩放斜率。根据第四实施方式的方法在图7的流程中进行了例示，并包括以下步骤：

705.a：BS广播关于第一基准功率分配α_ref1和码分配K_ref1的信息。

710.a：UE接收功率分配α_ref1和码分配K_ref1。

715.a：UE根据功率分配α_ref1和码分配K_ref1针对各m来估计SINR。

720.a：UE将所有m个流的估计SINR报告回BS。

705.b：BS广播关于第二基准功率分配α_ref2和码分配K_ref2的信息。

710.b：UE接收功率分配α_ref2和码分配K_ref2。

715.b：UE根据功率分配α_ref2和码分配K_ref2针对各m来估计SINR。

720.b：UE将所有m个流的估计SINR报告回BS。

722：假设所报告的UE接收机的SINR能够被建模为与功率分配指数和码分配指数具有相关性的函数，BS利用所报告的与第一基准功率和码分配因子以及第二基准功率和码分配因子相关联的SINR估计值来得出功率和码分配指数。

725：BS根据瞬时功率和码分配来调节所报告的SINR估计值。

730：BS基于调节后的SINR来选择调制和编码方案(MCS)。

上述实施方式可以以各种方式进行组合。以上面的描述为基础，这种变型对于本领域的技术人员是显而易见的。

图8a和8b中示意性地例示了本发明分别适于实施上述实施方式的无线基站和用户设备的装置。根据本发明的模块和块应当被看作通信系统中的基站和/或用户设备的功能部件，而不必被看作它们本身的物理客体。模块和块优选的至少部分被实现为软件代码方式，以适于实施根据本发明的方法。然而，取决于所选择的实现方式，特定模块可以实现为接收或发送节点中的物理上独特的客体。措辞“包括”主要是指逻辑结构，而措辞“连接”应当在这里解释为功能部件之间的链路，而不一定是物理连接。如本领域中所公知的，可以根据当前实现使特定功能驻留在通信系统中的不同节点中。因此，下面归于发送接收节点(基站或用户设备)的装置可以至少部分地在系统中的另一节点(例如无线电网络控制器(RNC))中实现，但要实现来自发送/接收节点的信令。

基站805包括无线电通信装置810，无线电通信装置810提供了执行无线电信号的实际接收和发送的必要功能，并且是本领域技术人员所公知的。基站通常是接入网的一部分。无线电通信装置810优选地适于通过多个天线815进行通信。天线流m与各天线相关联。无线电通信装置810连接到功率和码分配模块820。根据本发明，功率和码分配模块820包括适于向UE广播功率和/或码分配的表示的广播模块825。功率和码分配模块820还包括适于从UE接收与估计SINR相关的反馈信息的反馈接收模块830，以及SINR调节模块835。反馈接收模块825可以适于接收SINR估计值，或者功率分配指数，和/或码分配指数或它们的表示。SINR调节模块830适于利用UE接收机的输出SINR能够被建模为两个参数的函数的假设来调节所报告的SINR，其中一个参数与功率分配指数具有指数相关性，另一个参数与码分配指数具有指数相关性。与SINR调节模块835和无线电传输装置810相连接的传输参数模块840适于基于调节后的SINR来选择传输参数，例如调制和编码方案。取决于UE是否反馈了SINR值或者分配指数，SINR调节模块835被配置为首先从所报告的SINR得出分配指数，或者直接确定瞬时SINR(调节后的SINR)。

用户设备855包括无线电通信装置860，无线电通信装置860提供了执行无线电信号的实际接收和发送的必要功能，并且是本领域技术人员所公知的。用户设备优选地设置有多个天线865。根据本发明，用户设备855设置有适于接收所广播的功率和/或码分配并反馈与功率和/或码分配有关的CQI的功率/码分配反馈模块870。反馈模块870与SINR估计模块875相连接，并适于利用所接收到的功率和/或码分配值来估计SINR值。根据本发明的一个实施方式，用户设备855适于反馈SINR估计值。根据本发明的另一实施方式，用户设备855包括分配指数估计模块880。分配指数估计模块880适于利用SINR能够被建模为与功率分配指数和码分配指数具有相关性的函数的假设、根据SINR估计模块875所提供的SINR估计值来估计功率和/或码分配指数。根据本实施方式，功率/码分配反馈模块870适于反馈分配指数。

用户设备例如可以是移动台、膝上型计算机、PDA、摄像机、具备无线电通信能力的视频/音频播放器和游戏柄。其他示例包括但不限于具备无线电通信能力的系统，例如车辆或固定机器。

功率或码指数/斜率的反馈可以建立在量化值，或者用于读取预存在基站中的表的索引的基础之上。另选的是，从用户终端仅告知最近估计的指数/斜率与先前估计的指数/斜率之差的意义来讲，功率或码指数/斜率的反馈可以建立在增量值的基础上。可以在每个子帧(TTI)中或者周期性地在几个子帧(TTI)中提供一次这些反馈。而且，可以由所有用户终端或者仅由那些正在接收下行链路传输的用户终端来提供这些反馈。

尽管已经结合当前认为是最实际和优选的实施方式的内容描述了本发明，但应该理解的是本发明并不限于所公开的实施方式，相反，本发明是要覆盖由所附权利要求书所限定的各种修改和等同方案。

Claims (23)

1.一种在基于多输入多输出MIMO的无线通信系统中调节传输参数的方法，其中，基站利用多个天线流m与至少一个用户设备进行通信，所述调节至少部分地基于所报告的信道质量指示符CQI，该方法的特征在于：

所述CQI包括与至少一个信号与干扰加噪声比SINR相关的信息，以及

所述传输参数的调节使用在来自所述基站的传输中，利用了功率和码分配的SINR相关性模型，其中所述相关性是通过包括第一参数和第二参数的函数来进行建模的，第一参数仅与功率分配相关且具有功率分配指数，而第二参数仅与码分配相关且具有码分配指数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功率分配指数q_α(m)取决于所述天线流m。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述功率分配指数q_α(m)中的至少一个落在0＜q_α(m)＜1的范围内。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述功率分配指数存在关系0＜q_α(1)＜q_α(2)＜...＜q_α(M)＝1，其中q_α(M)表示最后一个天线流的功率分配指数。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述码分配指数q_K(m)取决于所述天线流m。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述码分配指数q_K(m)中的至少一个落在-1＜q_K(m)＜0的范围内。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述码分配指数存在关系-1＝q_K(M)＜q_K(M-1)＜...＜q_K(1)＜0，其中q_K(M)表示最后一个天线流的码分配指数。

8.根据权利要求1到7中任何一项所述的方法，其中，利用串行干扰消除SIC来进行接收，并且在所述串行干扰消除的各阶段都能够关联输出SINR(m)，并且能够利用针对各m输出的SINR(m)来估计功率分配指数q_α(m)和码分配指数q_K(m)。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述进行建模的函数具有以下基本形式：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{inst}}\left(m\right)=a^{q_{\mathrm{\α}}\left(m\right)}{b}^{q_K\left(m\right)}{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ref}}\left(m\right)$

其中，SINR_inst(m)是要在调节传输参数时使用的调节后的SINR，SINR_ref(m)是基于先前广播的关于基准功率和/或码分配的信息的估计值，a是仅与功率分配相关的第一参数，而b是仅与码分配相关的第二参数，q_α(m)是与第一参数相关联的功率分配指数，而q_K(m)是与第二参数相关联的码分配指数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述功率分配指数q_α(m)和所述码分配指数q_K(m)中的至少一个由所述用户设备确定并被报告给所述基站。

11.根据权利要求8所述的方法，该方法的特征在于包括以下步骤：

-从所述基站广播(305)功率和/或码分配的第一表示；

-所述用户设备接收(310)功率和/或码分配的第一表示；

-所述用户设备利用接收到的功率和/或码分配的第一表示，来针对各m估计(315)SINR；

-所述用户设备向所述基站报告(320)与所估计的SINR相关的信息；

-所述基站利用SINR对功率分配指数和码分配指数的相关性的模型、根据瞬时功率和码分配来调节(325)所报告的SINR估计值；以及

-所述基站基于调节后的SINR来选择(330)调制和编码方案。

12.根据权利要求11所述的方法，该方法的特征在于包括以下步骤：

-所述基站广播(405)关于基准功率分配α_ref和/或码分配K_ref的信息；

-所述用户设备接收(410)功率分配α_ref和/或码分配K_ref；

-所述用户设备根据功率分配α_ref和/或码分配K_ref，来针对各m估计(415)SINR；

-所述用户设备针对基准功率分配α_ref，来针对各m估计(416)SINR功率分配指数q_α(m)；

-所述用户设备针对基准码分配K_ref，来针对各m估计(417)SINR码分配指数q_K(m)；

-所述用户设备将功率分配指数q_α(m)和码分配指数q_K(m)报告(420)回所述基站；

-所述基站利用所报告的功率分配指数和码分配指数、根据瞬时功率和码分配来调节(425)所报告的SINR估计值；以及

-所述基站基于调节后的SINR来选择(430)传输参数。

13.根据权利要求11所述的方法，该方法的特征在于包括以下步骤：

-所述基站广播(505)关于基准功率分配α_ref和/或码分配K_ref的信息，

-所述用户设备接收(510)功率分配α_ref和/或码分配K_ref；

-所述用户设备根据功率分配α_ref和/或码分配K_ref来针对各m估计(515)SINR；

-所述用户设备将所估计的SINR报告(520)回所述基站；

-所述基站利用预定的功率分配指数和码分配指数、根据瞬时功率和码分配来调节(525)所报告的SINR估计值；

-所述基站基于调节后的SINR来选择(530)调制和编码方案(MCS)。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基站广播更新后的码分配信息，所述用户设备基于所述更新后的码分配信息和标称功率分配因子来估计所述输出SINR，并估计关于功率分配的功率分配指数q_α(m)，并且所述基站利用q_α(m)作为缩放斜率来表示瞬时功率分配与标称功率分配因子之间的差，并利用预定缩放斜率来表示瞬时码分配与所广播的分配信息之间的任何偏差，由此来调节所述SINR估计值。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，用与SISO系统相关的码分配指数来近似预定码。

16.根据权利要求15所述的方法，该方法包括下述步骤：

-所述基站广播(605)关于基准功率分配α_ref和更新后的码分配K_ref的信息；

-所述用户设备接收(610)功率分配α_ref和更新后的码分配K_ref；

-所述用户设备根据功率分配α_ref和更新后的码分配K_ref来针对各m估计(615)SINR；

-所述用户设备针对基准功率分配α_ref和标称码分配K_ref，来针对各m估计(616)SINR功率分配指数q_α(m)；

-所述用户设备将所有m个流的估计SINR和前m-1个流的功率分配指数q_α(m)报告回(620)所述基站；

-所述基站利用所报告的功率分配指数、根据瞬时功率和码分配来调节(625)所报告的SINR估计值；以及

-所述基站基于调节后的SINR来选择(630)调制和编码方案MCS。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基站在第一时刻广播第一基准功率分配和第一码分配，并在第二时刻广播第二基准功率分配和第二码分配，所述基站利用所报告的与第一基准功率和第一码分配以及第二基准功率和第二码分配相关的SINR值来得出分配指数。

18.根据权利要求15所述的方法，该方法包括下述步骤：

-所述基站广播(705.a)关于第一基准功率分配α_ref1和码分配K_ref1的信息；

-所述用户设备接收(710.a)功率分配α_ref1和码分配K_ref1；

-所述用户设备根据功率分配α_ref1和码分配K_ref1来估计(715.a)SINR；

-所述用户设备将所有m个流的估计SINR报告(720.b)回所述基站；

-所述基站广播(705.b)关于第二基准功率分配α_ref2和码分配K_ref2的信息；

-所述用户设备接收(710.b)功率分配α_ref2和码分配K_ref2；

-所述用户设备根据功率分配α_ref2和码分配K_ref2来估计(720.b)SINR；

-所述用户设备将所有m个流的估计SINR报告(720.b)回所述基站；

-所述基站利用所报告的与第一基准功率分配因子和第一码分配因子以及第二基准功率分配因子和第二码分配因子相关联的SINR估计值来得出(722)所述功率和码分配指数；

-所述基站根据瞬时功率和码分配来调节(725)所报告的SINR估计值；

-所述基站基于调节后的SINR来选择(730)调制和编码方案(MCS)。

19.一种无线电基站(805)，该无线电基站适于作为无线通信系统的一部分并在与用户设备进行无线通信时利用多个天线流m，所述无线电基站设置有多个天线(815)和用于通过所述多个天线进行通信的无线电通信装置(810)，该无线电基站的特征在于包括：

-功率和码分配模块(820)，其包括：

广播模块(825)，其适于向用户设备广播功率和/或码分配的表示；

反馈接收模块(830)，其适于从用户设备接收与估计信号与干扰加噪声比SINR相关的反馈信息；

-SINR调节模块(835)，其适于利用用户设备接收机的输出SINR能够被建模为具有两个参数的函数的假设来调节从所述反馈接收模块(830)提供的所报告的SINR，其中一个参数相对于功率分配指数具有指数相关性，另一个参数相对于码分配指数具有指数相关性，以及

-传输参数模块(840)，其与所述SINR调节模块(835)和所述无线通信输装置(810)相连接，并且适于基于调节后的SINR来选择传输参数。

20.根据权利要求19所述的无线电基站，其中，所述反馈接收模块(825)适于接收SINR估计值。

21.根据权利要求20所述的无线电基站，其中，所述SINR调节模块(830)适于在调节所报告的SINR之前根据所报告的SINR得出分配指数。

22.根据权利要求19所述的无线电基站，其中，所述反馈接收模块(825)适于接收功率分配指数和/或码分配指数或者功率分配指数和/或码分配指数的表示。

23.一种用户设备(855)，该用户设备适于用在无线通信系统中并接收多个天线流m，该用户设备设置有多个天线(865)和用于通过所述多个天线进行通信的无线电通信装置(860)，该用户设备的特征在于包括：

-功率/码分配反馈模块870，其适于接收所广播的功率和/或码分配并反馈与功率和/或码分配相关的信道质量指示符CQI；

-分配指数估计模块880，所述分配指数估计模块880适于利用SINR能够被建模为相对于功率分配指数和码分配指数具有相关性的函数的假设，根据所述SINR估计模块875提供的信号与干扰加噪声比SINR估计值来估计功率和/或码分配指数，

其中，所述功率/码分配反馈模块870还适于反馈分配指数。

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