[发明专利]利用信道时间相关性来降低信道状态信息反馈比特率

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及无线通信网络，以及具体来说，涉及用于通过利用信道响应的时间相关性（correlation）向网络传送信道状态信息的高效系统和方法。

背景技术

无线通信网络在下行链路中通过射频信道从称作基站的固定收发器向地理区域或小区内的移动用户设备(UE)传送通信信号。UE在上行链路中向一个或多个基站传送信号。在两种情况下，接收信号可表征为通过信道效应所改变的传送信号加上噪声和干扰。为了从接收信号来恢复传送信号，接收器因而要求信道的估计以及噪声/干扰的估计。信道的表征已知为信道状态信息(CSI)。估计信道的一种已知方式是定期传送又称作导频符号的已知参考符号。由于参考符号是接收器已知的，所以接收符号与参考符号的任何偏差(一旦去除估计的噪声/干扰)由信道效应引起。CSI的准确估计允许接收器更准确地从接收信号来恢复传送信号。另外，通过从接收器向传送器传送CSI，传送器可选择最佳地适合于当前信道状态的传送特性 – 例如编码、调制等等。这已知为信道相关链路自适应。

现代无线通信网络是干扰受限的。网络通常分别处理针对小区中的各UE的传送。对相同小区中的其它UE的传送在给定UE被看作干扰 – 从而产生术语“相互干扰”。减轻相互干扰的一种方式是多用户多输入/多输出(MU-MIMO)。通过MU-MIMO，联合形成待传送给多个用户的信号，并且考虑对一个用户的传送在所有其它用户处创建的干扰来形成这些传送。为了最高效地进行操作，MU-MIMO传送器要求与到各UE的传送信道有关的信息。也就是说，传送器要求CSI。注意，单小区MU-MIMO技术和多小区MU-MIMO技术均能够获益于传送器处的CSI的可用性。

甚至在没有MU-MIMO传送的情况下，网络处的CSI也能够解决困扰当前无线系统的最基本问题之一 – 因网络不能预测UE所遭遇的干扰而引起的信道相关链路自适应的不准确性(与众所周知的闪光效应密切相关的问题)。一旦网络知道各UE附近的基地（base）的CSI，网络能够准确地预测各UE处的SNRI，从而引起明显更准确的链路自适应。

即使直接CSI反馈的优点是显而易见的，但是直接CSI反馈的主要问题是开销。完全CSI反馈要求高比特率来将CSI从各UE传送给网络。时频上行链路信道资源必须用于在上行链路信道上携带CSI反馈，从而使这些资源不可用于在上行链路上传送用户数据 – CSI反馈传送因而是纯开销，从而直接降低上行链路数据传送的效率。在没有消耗过多上行链路资源的情况下将直接CSI反馈传达给网络代表现代通信系统设计的一个主要难题。

近来提出数字环回（loopback），作为以合理开销并且以相当低的复杂度将CSI传递给网络的高效手段。见例如转让给本申请的受让人的2009年9月9日提交的名称为“Efficient Uplink Transmission of Channel State Information”的共同未决的美国专利申请（序号12/555966），该申请通过引用以其整体被结合到本文中。在数字环回中，UE在没有实质上增加上行链路开销的情况下向网络传送简洁的直接信道状态信息。UE通过按照与网络同步的方案所选择的非均匀间隔的副载波的集合来接收和处理参考符号。按照常规，估计每个选择的副载波的频率响应，并且结果被定期地量化并且在上行链路控制信道上被传送给网络。这在本文中称作持久数字环回。基于UE在上行链路信道上所传送的信息，网络能够以对于CSI的给定比特率的某种保真度来构成在所有副载波的信道的频率响应的估计。自然，CSI的比特率越高，则网络处的信道估计的保真度将越高。

发明内容

按照本文所公开和要求保护的一个或多个实施例，通过利用先前的信道估计以及信道响应的时间相关性，CSI报告比特率显著降低，同时维护传递给网络的信道估计的保真度。对于副载波的选择的集合，网络收发器从导频信号来估计信道频率响应，如同数字环回的现有技术实现中那样。收发器还通过相乘包含先前频率响应估计的状态矢量和包含线性预测系数的系数矢量来预测对于每个选择的副载波的频率响应。从估计的频率响应减去预测的频率响应，并且预测误差被量化并且传送给网络。对于每个选择的副载波，网络维护对应状态矢量和预测系数矢量并且还预测频率响应。接收的预测误差经过逆量化并且从预测的频率响应被减去，以产生在收发器所估计的频率响应。