CN107733481B - 信道获取方法、基站、用户终端和大规模天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种信道获取方法、基站、用户终端和大规模天线系统。该方法包括：对下行天线进行分组；根据用户终端针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。本发明有效地控制了多天线系统中获取信道信息的系统开销，降低了实现的复杂度，解决了大规模天线系统的信道信息获取问题。

Description

信道获取方法、基站、用户终端和大规模天线系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种信道获取方法、基站、用户终端和大规模天线系统。

背景技术

多天线空间资源的多输入多输出(MIMO)技术，由于其在无线通信传输的可靠性和速率提升上的巨大潜力，已经成为了如3GPP LTE-A等主流无线通信标准的核心技术。在不显著增加用户移动终端设备复杂度的限制下，如何充分利用空间维度的资源，是当前学术界和工业界共同的研究热点。一般来说，为了使得下行发送的数据流匹配到空间信道特性较好的方向，基站(eNB)需要根据下行的信道信息进行预编码。除此之外，下行的信道状态信息还用于用户终端(UE)的调度以及调制编码方式的选择等。

eNB获取下行信道信息的方法根据系统的双工方式可以分为两类。

对于TDD系统，由于上下行工作在相同的频段，信道具有互易性，因此eNB可以通过对上行信道的估计，获得下行信道信息。

对于FDD系统，上下行工作在不同的频段，并且上下行的双工间隔通常大于100MHz，一般认为信道瞬时特性不具备互易性。因此，在FDD系统中，通常终端利用eNB发送的下行参考信号对信道状态(CSI)进行估计，再通过上行反馈给eNB。在实际系统中，由于上行带宽的限制和信令传输延时的要求，在CSI反馈时UE需要首先将CSI进行量化，然后将量化后的若干比特通过反馈信道反馈给eNB。如何合理高效的获取下行信道状态信息将直接影响MIMO通信系统的性能。

针对MIMO信道，目前LTE中基于下行参考信号，利用码本(codebook)对MIMIO信道进行量化，即UE根据下行参考信号接收到的信号，以及所存储的codebook集合，计算获取最匹配的codebook矩阵，并将量化结果进行反馈。

表1

目前LTE中已定义了三种参考信号图样和codebook集合，分别支持2/4/8个发送天线端口。以4发天线为例，其下行参考信号的图样由图1给出。可以看出，4天线端口的CRS信号(Cell Reference Signal，小区参考信号)在每个PRB(Physical Resource Block，物理资源块)中占用的资源数目为24。

当秩(rank)为υ时，4天线的codebook矩阵集合的计算方法为

其对应的矩阵如表1所示。不难看出，LTE的天线codebook具有恒模的特性，即codebook不能体现信号的幅度，只能表征信号的到达角度。

近年来随着互联网产业的飞速发展，数据需求的进一步激增给无线接入网络带来巨大的挑战。为了能够更加高效地利用带宽资源，大幅度提升频谱效率，大规模天线(Massive MIMO)技术成为提升网络频谱效率最具潜力的第五代移动通信(5G)关键技术之一。目前的LTE/LTE-A系统最多支持8个发送天线端口，当采用Massive MIMO后系统天线端口数目将更大且多样，比如可以支持16至128、256甚至更多天线端口数目。

大规模天线技术的应用，将导致下行参考信号占用的资源数目以及上行反馈量随天线端口数目的增加而增加，从而增加了系统的负载，降低系统传输效率。当天线端口数目超过128甚至更高时，负载的增加将会导致大规模天线系统无法工作。此外，码本的设计同样面临挑战，如果针对大规模天线系统中不同的天线端口数目，逐个去设计codebook并基于此进行反馈的方法将过于复杂和不切实际。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种信道获取方法、基站、用户终端和大规模天线系统，适应于不同天线端口数目且能够降低反馈量。

根据本发明的一个方面，提供一种信道获取方法，包括：

对下行天线进行分组；

根据用户终端针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；

根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；

根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

在本发明的一个实施例中，所述对下行天线进行分组包括：

将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组；

将需要反馈的天线子组序号以及每个天线子组的天线端口数目发送给用户终端。

在本发明的一个实施例中，每个天线子组的天线端口数目与已有码本支持的天线端口数目对应。

在本发明的一个实施例中，所述根据用户终端针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息包括：

通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端发送下行参考信号，以便用户终端根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

根据用户终端反馈的部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息包括：

根据部分或全部天线子组中每个天线子组的信号到达角获取信号到达角矩阵；

根据所述信号到达角矩阵获取下行信道的相位信息矩阵；

根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息获取下行信道的幅度信息矩阵；

根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息矩阵重构下行信道信息矩阵。

根据本发明的另一方面，提供一种信道获取方法，包括：

接收基站发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站对下行天线进行分组后，通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道发送的；

根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

将部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站，以便基站获取下行信道的相位信息；

向基站发送上行参考信号，以便基站根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

根据本发明的另一方面，提供一种所述方法还包括：

按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，其中基站将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

根据本发明的另一方面，提供一种基站，包括天线分组模块、下行相位获取模块、下行幅度获取模块和下行信道信息重构模块，其中：

天线分组模块，用于对下行天线进行分组；

下行相位获取模块，用于根据用户终端针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；

下行幅度获取模块，用于根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；

下行信道信息重构模块，用于根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

在本发明的一个实施例中，所述天线分组模块包括天线分组单元和分组信息通知模块，其中：

天线分组单元，用于将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组；

分组信息通知模块，用于将需要反馈的天线子组序号以及每个天线子组的天线端口数目发送给用户终端。

在本发明的一个实施例中，每个天线子组的天线端口数目与已有码本支持的天线端口数目对应。

在本发明的一个实施例中，所述下行相位获取模块包括下行导频发送单元和信号到达角确定单元，其中：

下行导频发送单元，用于通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端发送下行参考信号，以便用户终端根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

信号到达角确定单元，根据用户终端反馈的部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

在本发明的一个实施例中，所述下行信道信息重构模块包括到达角获取单元、相位矩阵获取单元、幅度矩阵获取单元和下行信道重构单元，其中：

到达角获取单元，用于根据部分或全部天线子组中每个天线子组的信号到达角获取信号到达角矩阵；

相位矩阵获取单元，用于所述信号到达角矩阵获取下行信道的相位信息矩阵；

幅度矩阵获取单元，用于根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息获取下行信道的幅度信息矩阵；

下行信道重构单元，根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息矩阵重构下行信道信息矩阵。

根据本发明的另一方面，提供一种用户终端，包括下行导频接收模块、量化信息确定模块、量化信息反馈模块和上行导频发送模块，其中：

下行导频接收模块，用于接收基站发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站对下行天线进行分组后，通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道发送的；

量化信息确定模块，用于根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

量化信息反馈模块，用于将部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站，以便基站获取下行信道的相位信息；

上行导频发送模块，用于向基站发送上行参考信号，以便基站根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

在本发明的一个实施例中，所述用户终端还包括反馈周期配置模块，其中：

反馈周期配置模块，用于按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，其中基站将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

根据本发明的另一方面，提供一种大规模天线系统，包括如上述任一实施例中所述的基站、以及如上述任一实施例中用户终端。

本发明有效地控制了多天线系统中获取信道信息的系统开销，降低了实现的复杂度，解决了大规模天线系统的信道信息获取问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为4天线端口的下行参考信号示意图。

图2为本发明大规模天线系统一个实施例的示意图。

图3本发明信道获取方法第一实施例的示意图。

图4为本发明基站一个实施例的示意图。

图5为本发明一个实施例中天线分组模块的示意图。

图6为本发明一个实施例中下行相位获取模块的示意图。

图7为本发明一个实施例中下行相位获取模块的示意图。

图8为本发明信道获取方法第二实施例的示意图。

图9为本发明一个实施例中基站天线阵列的示意图。

图10为本发明一个实施例中对图9所示天线阵列进行分组后的示意图。

图11为本发明一个实施例中对水平和垂直子组的反馈周期灵活配置的示意图。

图12为本发明用户终端第一实施例的示意图。

图13为本发明用户终端第二实施例的示意图。

图14为本发明信道反馈和预编码方法第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为本发明大规模天线系统一个实施例的示意图。如图2所示，所述大规模天线系统包括基站1和用户终端2，其中：

基站1，用于对下行天线进行分组；通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端2发送下行参考信号(下行导频信号)；根据用户终端2针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；根据用户终端2发送的上行参考信号(上行导频信号)获得下行信道的幅度信息；根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

在FDD系统中，以N个阵子组成的线性天线阵列为例，上下行信道的天线相位相应可以分别表示为：

其中，变量θ_UL和θ_DL分别表示上下行的到达角，该角度与信号的频段有关，当上下行使用相同频段(如TDD系统)或者FDD频段相差较小时α_UL≈α_DL，即信道存在互易性；当上下行频段相差较大时，信道不存在互易性。但不难发现，变量θ_UL和θ_DL之间相互关系相对静止。

用户终端2，用于接收基站1发送的下行参考信号；根据下行参考信号和预存码本(codebook)确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息；将部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站1，以便基站1获取下行信道的相位信息；向基站1发送上行参考信号，以便基站1根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

在本发明的一个实施例中，每个天线子组的天线端口数目与已有码本支持的天线端口数目对应。

基于本发明上述实施例提供的大规模天线系统，与现有技术针对系统天线端口数目进行反馈相比，本发明上述实施例可以有效降低系统下行导频开销和上行反馈量，解决了多天线系统的反馈问题；针对任意天线端口数目的新型发送天线，无需设计相应新型codebook而可以直接采用已有codebook进行量化反馈，提高了多天线系统信道信息获取的灵活性。

图3本发明信道获取方法第一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述实施例的大规模天线系统执行。如图3所示，本发明信道获取方法包括以下步骤：

步骤31，eNB针对发送天线进行分组。

在本发明的一个实施例中，每个子组内的天线端口数目与已有codebook支持天线端口数目对应，如可为2/4/8。

在本发明的一个实施例中，步骤31可以包括：

步骤311，eNB将全部N根发送天线端口(N＝N_r×N_c，N_r表示天线端口的行数、N_c表示天线端口的列数)，按照水平和垂直两个维度进行分组，其中在水平方向分为N_h(N_h≤N_r)个子组，每个子组的天线端口数目M_h；垂直方向分为N_v(N_v≤N_c)个子组，每个子组的天线端口数目M_v。

步骤312，eNB通过系统信息块(SIB)或无线资源控制(RRC)将需要反馈的水平子组和垂直子组的序号N_h和N_v，以及每个子组内的天线端口数目M_h和M_v通知给UE。

步骤32，UE利用已有codebook针对各天线子组信道进行量化反馈，基站根据所述量化反馈计算信号到达角。

在本发明的一个实施例中，UE可以根据eNB通知的信息，UE采用已有的codebook对全部水平和垂直子组内的对应信道进行量化反馈。

在本发明的另一实施例中，UE可以选择性地对水平和垂直子组进行反馈。具体地，UE可以根据eNB通知的信息，采用已有的codebook对部分水平和垂直子组内的对应信道进行量化反馈

在本发明的一个实施例中，UE可以对水平和垂直子组按照不同反馈周期进行灵活配置。

在本发明的一个实施例中，水平和垂直子组的反馈周期可以相同也可以不同。

步骤33，eNB针对以上不同的反馈方法，根据子组的反馈信息以及上行信道测量，重构下行信道。

在本发明的一个实施例中，基站可以根据全部水平和垂直子组反馈+上行信道测量，重构下行信道。

在本发明的另一实施例中，基站可以根据选择性的子组反馈+上行信道测量，重构下行信道。

在本发明的另一实施例中，当水平子组和垂直子组反馈的周期不同时，可以根据反馈信息和上行测量幅度信息重构下行信道。

基于本发明上述实施例提供的信道获取方法，通过对多天线系统的天线阵列进行分组，利用目前LTE中MIMO的codebook配置，每个子组的天线端口数目可以为2/4/8。UE通过对部分/全部天线子组中的下行参考信号估计，并将其反馈给eNB。eNB首先根据UE反馈的codebook信息，获得UE下行信道的相位信息；然后根据上行导频信号获得下行信道的幅值信息；最后eNB根据相位和幅值信息重构大规模天线下行信道信息。

与现有技术针对系统天线端口数目进行反馈相比，本发明上述实施例可以有效降低系统下行导频开销和上行反馈量，解决了多天线系统的反馈问题；针对任意天线端口数目的新型发送天线，无需设计相应新型codebook而可以直接采用已有codebook进行量化反馈，提高了多天线系统信道信息获取的灵活性。

下面通过具体示例对本发明大规模天线系统中的基站和用户终端的结构和功能、以及本发明信道获取方法进行说明：

图4为本发明基站一个实施例的示意图。如图4所示，图2实施例中的基站1可以包括天线分组模块11、下行相位获取模块12、下行幅度获取模块13和下行信道信息重构模块14，其中：

天线分组模块11，用于对下行天线进行分组。

在本发明的一个实施例中，每个天线子组的天线端口数目与已有码本支持的天线端口数目对应。

图5为本发明一个实施例中天线分组模块的示意图。如图5所示，图4实施例中的天线分组模块11可以包括天线分组单元111和分组信息通知模块112，其中：

天线分组单元111，用于将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

分组信息通知模块112，用于将需要反馈的天线子组序号以及每个天线子组的天线端口数目发送给用户终端2。

下行相位获取模块12，用于根据用户终端2针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息。

图6为本发明一个实施例中下行相位获取模块的示意图。如图6所示，图4实施例中的下行相位获取模块12可以包括下行导频发送单元121和信号到达角确定单元122，其中：

下行导频发送单元121，用于通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端2发送下行参考信号，以便用户终端2根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息。

信号到达角确定单元122，根据用户终端2反馈的部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

下行幅度获取模块13，用于根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息。

下行信道信息重构模块14，用于根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

图7为本发明一个实施例中下行相位获取模块的示意图。如图7所示，图4实施例中的下行信道信息重构模块14可以包括到达角获取单元141、相位矩阵获取单元142、幅度矩阵获取单元143和下行信道重构单元144，其中：

到达角获取单元141，用于根据部分或全部天线子组中每个天线子组的信号到达角获取信号到达角矩阵。

相位矩阵获取单元142，用于所述信号到达角矩阵获取下行信道的相位信息矩阵。

幅度矩阵获取单元143，用于根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息获取下行信道的幅度信息矩阵。

下行信道重构单元144，根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息矩阵重构下行信道信息矩阵。

基于本发明上述实施例提供的基站，通过对多天线系统的天线阵列进行分组，利用目前LTE中MIMO的codebook配置，每个子组的天线端口数目可以为2/4/8，以便UE通过对部分/全部天线子组中的下行参考信号估计，并将其反馈给eNB。eNB首先根据UE反馈的codebook信息，获得UE下行信道的相位信息；然后根据上行导频信号获得下行信道的幅值信息；最后eNB根据相位和幅值信息重构大规模天线下行信道信息。

由此本发明上述实施例可以有效降低系统下行导频开销和上行反馈量，解决了多天线系统的反馈问题；针对任意天线端口数目的新型发送天线，无需设计相应新型codebook而可以直接采用已有codebook进行量化反馈，提高了多天线系统信道信息获取的灵活性。

图8为本发明信道获取方法第二实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述实施例的基站执行。

下面结合一个具体实施例，对图8实施例进行介绍。假设eNB有N＝64(8行8列)根发送天线端口，其天线排列如图9所示。其中包含两个极化方向，同一灰度极化方向相同。同时，假设UE端有一根接收天线，则总信道H为1×64的向量。

如图8所示的信道获取方法可以包括以下步骤：

步骤81，基站1对下行天线进行分组。

在本发明的一个实施例中，步骤81可以包括：

步骤811，基站1将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行均匀分组。

对于图9所示的天线阵列，通过步骤811，可以将64根天线分成如图10所示的8个水平子组和8个垂直子组。由于每个子组内的天线端口数目为8天线，因此可以使用已有的8天线码本。

步骤812，基站1通过SIB(或RRC)将需要反馈的天线子组序号以及每个天线子组的天线端口数目M_h和M_v发送给用户终端2。

步骤82，基站1根据用户终端2针对部分或全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息。

在本发明的一个实施例中，步骤82可以包括：

步骤821，基站1通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端2发送下行参考信号，以便用户终端2根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息。

步骤822，基站1根据用户终端2反馈的部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

下面结合图9所示的天线阵列，对步骤82的三种情形进行具体介绍：

方式一：eNB通知UE反馈所有水平和垂直子组的量化信息。

1、水平子组反馈

根据eNB通知的信息，UE采用已有的8天线codebook，反馈所有水平子组的量化信息G_1,H...G_8,H(G_j,H为8行1列的向量，其中j表示水平子组的序号，即第j个水平子组)。

基站基于接收到的量化信息获得水平方向的信号到达角θ₁...θ₈，获取方法可以通过公式1给出：

其中,

d_h表示天线水平间距，α为到达角变量，V_α表示向量(1行8列)，向量中的每个元素是

m是该水平子组内天线的索引。

2、垂直子组反馈

根据eNB通知的信息，UE采用已有的8天线codebook，反馈所有垂直子组的量化信息G_1,V...G_8,V(G_j,V为8行1列的向量)。

基站基于接收到的量化信息获得垂直方向的信号到达角

获取方法可以通过公式2给出：

其中,

d_v表示天线垂直间距，β为到达角变量，V_β表示向量(1行8列)，向量中的每个元素是

n是该垂直子组内天线的索引。

方式二：eNB通知UE反馈选择性的反馈水平子组和垂直子组的量化信息。

为了减少用户的反馈信息，可以对其中一个或者部分子组进行反馈。下面以选择反馈第二个水平子组和第二个垂直子组为例，对该步骤进行描述。

1、水平子组反馈

根据eNB通知的信息，UE采用已有的8天线codebook，反馈某水平子组量化信息(如第二个水平子组的量化信息G_2,H)。

基站基于接收到的量化信息获得水平方向的信号到达角θ，获取方法可以通过公式3给出：

其中,

2、垂直子组反馈

根据eNB通知的信息，UE采用已有的8天线codebook，反馈某一个垂直子组的量化信息(如第二垂直子组的量化信息G_2,V)。

基站基于接收到的量化信息获得垂直方向的信号到达角

获取方法可以通过如公式3给出：

其中,

方式三：按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置。

具体流程与方法一/方法二流程类似，但可以将水平和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，如图11所示。

例如，可以设置如图11所示，将垂直子组的反馈周期设置为更大，而水平子组可以设置为反馈周期较小。

步骤83，基站1根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息。

步骤84，基站1根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

在本发明的一个实施例中，步骤84可以包括：

步骤841，基站1根据部分或全部天线子组中每个天线子组的信号到达角获取信号到达角矩阵。

对于UE反馈所有水平和垂直子组量化信息的情形，步骤841可以包括：获得所有天线的水平和垂直信号到达角的矩阵，如公式5所示。

对于UE反馈所有水平和垂直子组量化信息的情形，步骤841可以包括：获得部分天线的水平和垂直信号到达角的矩阵。公式6是以反馈第二个水平子组和第二个垂直子组为例时获取的水平和垂直信号到达角的矩阵。

步骤842，基站1根据所述信号到达角矩阵获取下行信道的相位信息矩阵。

在本发明的一个实施例中，步骤841具体可以包括：根据Φ_8×8，可以计算得到如公式7所示的下行信道的相位信息矩阵W_8×8。

相位信息的矩阵中的元素为：

其中，m＝1,2,...8；n＝1,2,...8，m表示水平子组的序号、n表示垂直子组的序号，N_r表示天线端口的行数、N_c表示天线端口的列数，d_h表示天线水平间距、d_v表示天线垂直间距，θ_n、

可以取至公式5或6。

步骤843，基站1根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息获取下行信道的幅度信息矩阵。

获得天线阵子上的幅度信息：由于FDD系统上行与下行频段之间存在间隔，因此，频选衰落会造成上行与下行信道幅度的不同。为了能够通过上行信道幅度信息获得下行信道信息，需要采用公式8对上行的幅度的功率进行平均。

其中，w(:,n)表示相位信息矩阵的第n列，A(:,n)为幅度信息矩阵的第n列，E表示计算期望值，H_UL表示通过上行参考信号估计出来的上行信道矩阵，

为H_UL的共轭转置矩阵。

步骤844，基站1根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息矩阵重构下行信道信息矩阵。

因此，如公式9所示，下行信道矩阵可以表示为：

基于本发明上述实施例提供的信道获取方法，与现有技术针对系统天线端口数目进行反馈相比，本发明上述实施例可以有效降低系统下行导频开销和上行反馈量，解决了多天线系统的反馈问题；针对任意天线端口数目的新型发送天线，无需设计相应新型codebook而可以直接采用已有codebook进行量化反馈，提高了多天线系统信道信息获取的灵活性。

图12为本发明用户终端第一实施例的示意图。如图12所示，图1实施例中的用户终端2可以包括下行导频接收模块21、量化信息确定模块22、量化信息反馈模块23和上行导频发送模块24，其中：

下行导频接收模块21，用于接收基站1发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站1对下行天线进行分组后，通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道发送的。

量化信息确定模块22，用于根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息。

量化信息反馈模块23，用于将部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站1，以便基站1获取下行信道的相位信息。

上行导频发送模块24，用于向基站1发送上行参考信号，以便基站1根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

基于本发明上述实施例提供的用户终端，与现有技术针对系统天线端口数目进行反馈相比，本发明上述实施例可以有效降低系统下行导频开销和上行反馈量，解决了多天线系统的反馈问题；针对任意天线端口数目的新型发送天线，无需设计相应新型codebook而可以直接采用已有codebook进行量化反馈，提高了多天线系统信道信息获取的灵活性。

图13为本发明用户终端第二实施例的示意图。与图12所示实施例相比，在图13所示实施例中，用户终端还可以包括反馈周期配置模块25，其中：

反馈周期配置模块25，用于按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，其中基站1将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

本发明上述实施例可以对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置。

图14为本发明信道反馈和预编码方法第三实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述实施例的用户终端执行。如图14所示，该方法包括以下步骤：

步骤1401，用户终端2接收基站1发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站1对下行天线进行分组后，通过部分或全部天线子组中每个天线子组的信道发送的。

步骤1403，用户终端2根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息。

步骤1403，用户终端2将部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站1，以便基站1获取下行信道的相位信息。

在本发明的一个实施例中，在步骤1403之前，所述方法还可以包括：按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，其中基站1将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

步骤1404，用户终端2向基站1发送上行参考信号，以便基站1根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

基于本发明上述实施例提供的信道获取方法，与现有技术针对系统天线端口数目进行反馈相比，本发明上述实施例可以有效降低系统下行导频开销和上行反馈量，解决了多天线系统的反馈问题；针对任意天线端口数目的新型发送天线，无需设计相应新型codebook而可以直接采用已有codebook进行量化反馈，提高了多天线系统信道信息获取的灵活性；本发明上述实施例还可以对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置。

在上面所描述的天线分组模块11、下行相位获取模块12、下行幅度获取模块13、下行信道信息重构模块14、下行导频接收模块21、量化信息确定模块22、量化信息反馈模块23、上行导频发送模块24、反馈周期配置模块25等功能单元可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (17)

1.一种信道获取方法，其特征在于，包括：

对下行天线进行分组；

根据用户终端针对部分天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；

根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；

根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息；

其中，所述根据用户终端针对部分天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息包括：

通过部分天线子组中每个天线子组的信道向用户终端发送下行参考信号，以便用户终端根据下行参考信号和预存码本确定部分天线子组中每个天线子组的量化信息；

根据用户终端反馈的部分天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对下行天线进行分组包括：

将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组；

将需要反馈的天线子组序号以及每个天线子组的天线端口数目发送给用户终端。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

每个天线子组的天线端口数目与已有码本支持的天线端口数目对应。

4.一种信道获取方法，其特征在于，包括：

对下行天线进行分组；

根据用户终端针对全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；

根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；

根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息；

其中，所述根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息包括：

根据全部天线子组中每个天线子组的信号到达角获取信号到达角矩阵；

根据所述信号到达角矩阵获取下行信道的相位信息矩阵；

根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息获取下行信道的幅度信息矩阵；

根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息矩阵重构下行信道信息矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据用户终端针对全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息包括：

通过全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端发送下行参考信号，以便用户终端根据下行参考信号和预存码本确定全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

根据用户终端反馈的全部天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

6.一种信道获取方法，其特征在于，包括：

接收基站发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站对下行天线进行分组后，通过部分天线子组中每个天线子组的信道发送的；

根据下行参考信号和预存码本确定部分天线子组中每个天线子组的量化信息；

将部分天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站，以便基站获取下行信道的相位信息；

向基站发送上行参考信号，以便基站根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，其中基站将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

8.一种信道获取方法，其特征在于，包括：

接收基站发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站对下行天线进行分组后，通过全部天线子组中每个天线子组的信道发送的；

根据下行参考信号和预存码本确定部分或全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

将全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站，以便基站获取下行信道的相位信息；

向基站发送上行参考信号，以便基站根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息；

其中，所述信道获取方法还包括：

将垂直子组的反馈周期设置为大于水平子组的反馈周期，其中基站将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

9.一种基站，其特征在于，包括天线分组模块、下行相位获取模块、下行幅度获取模块和下行信道信息重构模块，其中：

天线分组模块，用于对下行天线进行分组；

下行相位获取模块，用于根据用户终端针对部分天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；

下行幅度获取模块，用于根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；

下行信道信息重构模块，用于根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息；

其中，所述下行相位获取模块包括下行导频发送单元和信号到达角确定单元，其中：

下行导频发送单元，用于通过部分天线子组中每个天线子组的信道向用户终端发送下行参考信号，以便用户终端根据下行参考信号和预存码本确定部分天线子组中每个天线子组的量化信息；

信号到达角确定单元，根据用户终端反馈的部分天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，所述天线分组模块包括天线分组单元和分组信息通知模块，其中：

天线分组单元，用于将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组；

分组信息通知模块，用于将需要反馈的天线子组序号以及每个天线子组的天线端口数目发送给用户终端。

11.根据权利要求9或10所述的基站，其特征在于，

每个天线子组的天线端口数目与已有码本支持的天线端口数目对应。

12.一种基站，其特征在于，包括天线分组模块、下行相位获取模块、下行幅度获取模块和下行信道信息重构模块，其中：

天线分组模块，用于对下行天线进行分组；

下行相位获取模块，用于根据用户终端针对全部天线子组信道的量化反馈，获取下行信道的相位信息；

下行幅度获取模块，用于根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息；

下行信道信息重构模块，用于根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息；

其中,所述下行信道信息重构模块包括到达角获取单元、相位矩阵获取单元、幅度矩阵获取单元和下行信道重构单元，其中：

到达角获取单元，用于根据全部天线子组中每个天线子组的信号到达角获取信号到达角矩阵；

相位矩阵获取单元，用于所述信号到达角矩阵获取下行信道的相位信息矩阵；

幅度矩阵获取单元，用于根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息获取下行信道的幅度信息矩阵；

下行信道重构单元，根据所述相位信息矩阵和所述幅度信息矩阵重构下行信道信息矩阵。

13.根据权利要求12所述的基站，其特征在于，所述下行相位获取模块包括下行导频发送单元和信号到达角确定单元，其中：

下行导频发送单元，用于通过全部天线子组中每个天线子组的信道向用户终端发送下行参考信号，以便用户终端根据下行参考信号和预存码本确定全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

信号到达角确定单元，根据用户终端反馈的全部天线子组中每个天线子组的量化信息，确定所述每个天线子组的信号到达角。

14.一种用户终端，其特征在于，包括下行导频接收模块、量化信息确定模块、量化信息反馈模块和上行导频发送模块，其中：

下行导频接收模块，用于接收基站发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站对下行天线进行分组后，通过部分天线子组中每个天线子组的信道发送的；

量化信息确定模块，用于根据下行参考信号和预存码本确定部分天线子组中每个天线子组的量化信息；

量化信息反馈模块，用于将部分天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站，以便基站获取下行信道的相位信息；

上行导频发送模块，用于向基站发送上行参考信号，以便基站根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息。

15.根据权利要求14所述的用户终端，其特征在于，还包括反馈周期配置模块，其中：

反馈周期配置模块，用于按照相同或不同反馈周期，对水平子组和垂直子组的反馈周期进行灵活配置，其中基站将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

16.一种用户终端，其特征在于，包括下行导频接收模块、量化信息确定模块、量化信息反馈模块和上行导频发送模块，其中：

下行导频接收模块，用于接收基站发送的下行参考信号，其中所述下行参考信号是基站对下行天线进行分组后，通过全部天线子组中每个天线子组的信道发送的；

量化信息确定模块，用于根据下行参考信号和预存码本确定全部天线子组中每个天线子组的量化信息；

量化信息反馈模块，用于将全部天线子组中每个天线子组的量化信息反馈给基站，以便基站获取下行信道的相位信息；

上行导频发送模块，用于向基站发送上行参考信号，以便基站根据上行参考信号获得下行信道的幅度信息，并根据所述相位信息和所述幅度信息重构下行信道信息；

其中，用户终端，用于将垂直子组的反馈周期设置为大于水平子组的反馈周期，其中基站将全部下行天线在按照水平和垂直两个维度进行分组。

17.一种大规模天线系统，其特征在于，包括如权利要求9-11中任一项所述的基站、以及如权利要求14或15所述的用户终端；或者，包括如权利要求12或13所述的基站、以及如权利要求16所述的用户终端。

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