用于大规模MIMO中D2D适用的预编码的自适应CSI共享机制制造技术

本发明专利技术涉及一种用户设备装置以及通过设备到设备通信在多输入多输出系统中自适应地共享信道状态信息和设置分布式的预编码的方法。多个用户设备装置彼此共享所述信道状态信息统计并且为设备到设备信道状态信息交换合作地设计单独的信道码本和预编码器码本。各自的预编码器可以随后从所述各自的预编码器码本中被计算和选择以使最大化所述信号泄漏噪声比。只有存在于所述重叠信号子空间的信道状态信息的部分被每个用户设备装置共享并且信道状态信息所共享的部分被量化至适于所述全局信道状态信息统计和设备到设备之间信令容量的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于大规模MIMO中D2D适用的预编码的自适应CSI共享机制
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种设备到设备(device-to-device，D2D)通信中的多输入多输出(multi-inputmulti-output，MIMO)系统。
技术介绍
在大规模多输入多输出(multi-inputmulti-output，MIMO)系统中，收发器可以通过利用大量的天线获得接收信号上的高功率增益以及为大量用户并行传输的大空间复用增益。然而，这样的增益的获得需要在MIMO预编码的设计上的许多额外努力。最困难的挑战之一是信道状态信息(channelstateinformation，CSI)的获取，尤其是在频分多路复用(frequency-divisionmultiplexing，FDD)系统中，它仍然主导着市场尽管在时分双工(time-divisionduplexing，TDD)系统中关注预编码策略的浓厚文献的日益发展。虽然下行链路CSI可以在TDD系统中通过信道互异性从上行链路传输中获得，信道互异性并不在FDD系统。因此，为获得FDD系统中的下行链路CSI，基站(basestation，BS)首先为每个天线发送导频符号序列，然后用户评估信道并为每个天线向BS反馈信道评估。这样的闭环反馈程序引起了大量信道训练和反馈的开销，这限制了大规模MIMO系统的吞吐量。例如，对于CSI的量化和反馈使用传统的技术，所需的比特数量根据天线数量(Nt)和用户(K)呈线性关系，这样，反馈负载可能超过大规模MIMO系统的容限。由于在BS的CSI质量对系统性能产生了很大的影响，对于大规模MIMO预编码的CSI获取的新策略应该被发展。在传统的MIMO系统中，其中天线的数量并不大，信道量化是减少CSI反馈的有效途径。众多基于技术的量化，如格拉斯曼(Grassmannian)量化和随机矢量量化(randomvectorquantization，RVQ)，已经被发展。然而，它们依靠根据天线的数量呈指数增长的预先计算的码本，这样，它们不能直接地扩展到大规模的MIMO系统。在另一种方法中，CSI反馈的减少利用了大规模MIMO系统中发送协方差矩阵的低阶特性。然而，这种途径导致信号具有非常小的角度的传播和天线数量从Nt到M的减少，其中M仍然非常大。设备到设备(device-to-device，D2D)通信适用的预编码技术已经由H.Yin,L.Cottatellucci和D.Gesbert在信号、系统和计算机的阿西洛玛(Asilomar)会议的进程中提出，帕西菲克格罗夫，CA，2014年11月，656-660页，在“由于D2D通信在FDD模式下使能大规模MIMO系统”中提出。其中，大规模MIMOBS服务于一群用户，其中一个用户被选作带头者，其通过D2D通信链路收集来自所有其他用户的完整CSI。一旦获得全局CSI，该带头者计算预编码并将该套被选择的预编码指数回馈给BS。仿真结果表明这样的技术可以显著减少从用户到BS的反馈负载，同时仍然实现了良好的总速率性能。然而，两个主要的问题仍然存在。第一，该方法需要在用户间的中心协调，这在多用户网络中可能不是一个鲁棒的设计。第二，该技术假设完美的全局CSI被带头者用户获知，这需要非常高用户间信令的数据速率。因此，由此产生的对于D2DCSI交换所需的容量可能对于D2D网络来说太大，这样，D2D适用的大规模MIMO预编码很难在用户之间对于CSI交换没有智能设计的现有系统中被实现。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供方法和一种用户设备装置，其通过减少码本和反馈开销来改善现有技术。特别地，本专利技术的方法和装置允许通过设备到设备通信的多输入多输出系统中的多个用户之间的自适应地共享或交换信道状态信息并设置分布式的预编码。该目标通过独立权利要求的特征实现。本专利技术的进一步实施例在从属权利要求、描述和附图中可见。根据第一方面，本专利技术涉及一种通过设备到设备(device-to-device，D2D)通信在多输入多输出系统中自适应地共享信道状态信息(channelstateinformation，CSI)的方法，在第一发送装置上执行的该方法包括第一发送装置确定各自的信号子空间；在所述第一发送装置上确定所述第一发送装置的所述信号子空间是否与至少一个第二发送装置的信号子空间重叠，以形成重叠信号子空间；量化存在于重叠信号子空间的CSI部分；以及通过D2D通信将所述量化的CSI部分共享给至少一个第二发送装置的步骤。该发送装置可以是任何能够在MIMO系统中发送和接收数据的装置。共享信息的步骤，如CSI的量化部分，可以包括在MIMO系统中的发设装置之间交换信息。根据实施方案，通过设备到设备(device-to-device，D2D)通信在多输入多输出系统中的自适应地共享信道状态信息(channelstateinformation，CSI)的方法可以包括为多个用户设备装置中的每个确定各自的信号子空间的步骤，为多个用户设备装置中的每个确定用户设备装置的信号子空间是否覆盖另一UE装置的信号子空间以形成重叠信号子空间的步骤，量化存在于覆盖信号子空间的信道状态信息的部分的步骤，以及通过设备到设备通信将所述量化的信道状态信息部分共享给多个用户设备装置中的每个的步骤。因此，仅仅重叠信号子空间的信道信息在用户(即，用户设备装置)之间被共享或交换，从而用户间的部分CSI交换可以被实施。因此，不需要用于通过D2D共享CSI的大量的信令。如果两个用户具有正交的信号子空间，那么他们不需要向彼此交换CSI，因为他们任何一个都不会对对方造成干扰，并且如果两个用户具有相同的信号子空间，那么他们需要量化他们完整的CSI并在高分辨率中将其交还给彼此。根据所述第一方面的所述方法的第一实施方案，确定每个信号子空间的步骤包括将各自的CSI统计信息共享给至少一个第二发送装置。根据进一步的实施方案，确定各自的信号子空间的步骤可以包括将各自的信道状态信息统计信息共享给多个用户设备装置中的彼此的步骤。因此，特定的量化为每个用户设备装置单独设计，这需要考虑所有的用户的CSI统计。我们知道用户通信其CSI给另外一个用户仅仅需要传达存在于重叠信号子空间的CSI部分，如果重叠信号子空间具有秩1，CSI的“有用”部分减少到标量，以使其对于用户发送该标量至其它用户是充足的。根据所述第一方面的所述第一实施方案的所述方法的第二实施方案，共享各自的CSI统计信息的步骤包括将第一发送装置的信道协方差矩阵共享给至少一个第二发送装置。根据进一步实施方案，共享各自的CSI统计信息的步骤可以包括将每个用户设备装置或发送装置的信道协方差矩阵共享给多个用户设备装置或发送装置中的彼此。因此，对于CSI交换的需要取决于拓扑并且根据在两个用户的协方差矩阵之间的差异而变化(如，街道转角情况)。存在于和其他的用户重叠信号子空间的CSI部分，可以因此被量化到适于全局信道统计的特定分辨率。此外，每个用户的信号子空间可以与每个各自的信道协方差矩阵的主导特征向量相对应。根据所述第一方面的所述第二实施方案的方法的第三实施方案，确定重叠信号子空间的步骤包括将每个发送装置的信道协方差矩阵投影到其他发送装置各自的信号子空间以获得干扰协方差矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过设备到设备D2D通信在多输入多输出MIMO系统中自适应地共享信道状态信息CSI的方法，所述方法包括：在第一发送装置确定信号子空间；在所述第一发送装置确定所述第一发送装置的所述信号子空间是否与至少一个第二发送装置的所述信号子空间重叠以形成重叠信号子空间；量化存在于所述重叠信号子空间中的所述CSI部分；以及通过所述D2D通信将所述量化的CSI部分共享给至少一个第二发送装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过设备到设备D2D通信在多输入多输出MIMO系统中自适应地共享信道状态信息CSI的方法，所述方法包括：在第一发送装置确定信号子空间；在所述第一发送装置确定所述第一发送装置的所述信号子空间是否与至少一个第二发送装置的所述信号子空间重叠以形成重叠信号子空间；量化存在于所述重叠信号子空间中的所述CSI部分；以及通过所述D2D通信将所述量化的CSI部分共享给至少一个第二发送装置。2.如权利要求1所述的方法，其中所述确定各自的信号子空间的步骤包括：将装置各自的CSI统计信息共享给至少一个第二发送装置。3.如权利要求2所述的方法，其中所述将所述各自的CSI统计信息共享的步骤包括：将装置所述第一发送装置的信道协方差矩阵共享给所述至少一个第二发送装置。4.如权利要求3所述的方法，其中所述确定重叠信号子空间的步骤包括：将每个发送装置的所述信道协方差矩阵投影到所述其他发送装置的所述各自的信号子空间以获得干扰协方差矩阵。5.如权利要求4所述的方法，其中所述量化所述CSI部分的步骤包括：基于所述干扰协方差矩阵设计各自的信道码本以使所述信道码本适于所述重叠信号子空间中的每个。6.如权利要求5所述的方法，其中每个信道码本被设计具有就比特而言的适当的大小，所述大小受限于所述整体D2D通信的所述信令容量并且根据所述整体CSI统计信息是自适应的。7.如权利要求6所述的方法，其中所述大小适于最小化所述相应通信网络中的所述整体干扰泄漏。8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一发送装置将其自己的在其与基站BS之间的直接通信信道投影到与所述至少一个第二发送装置的其各自的重叠信号子空间装置，并且使用所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：何高宁，陈俊挺，劳拉·古塔泰卢奇，尹海帆，大卫·让斯贝尔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44