[发明专利]用于大规模MIMO中D2D适用的预编码的自适应CSI共享机制

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，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-input multi-output，MIMO)系统。

背景技术

在大规模多输入多输出(multi-input multi-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(channel state information，CSI)的获取，尤其是在频分多路复用(frequency-division multiplexing，FDM)系统中，它仍然主导着市场尽管在时分双工(time-division duplexing，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FDM系统。因此，为获得FDM系统中的下行链路CSI，基站(base station，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(random vector quantization，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MIMO BS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D2D CSI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。

发明内容

因此，本发明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。