下行链路信道状态信息测量和报告的方法及用户设备

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求于2021年1月18日提交的题为“Method for FR1FDD CSI”、申请号为IN202121002253的印度申请的优先权，其主题通过引用并入本申请。

技术领域

所公开的实施例一般涉及移动通信网络，并且更具体地，涉及用于提高FR1频分双工(kequency division duplex，FDD)系统中的信道状态信息(channel stateinformation，CSI)估计性能的方法。

背景技术

第五代新无线电(Fifth generation new radio，5G NR)是一种改进的无线电接入技术(radio access technology，RAT)，其提供更高的数据速率、更高的可靠性、更低的时延和改进的系统容量。在NR系统中，地面无线电接入网络包括多个基站(base station，BS)，称为下一代节点B(next generationNode-B，gNB)，与多个移动站(称为用户设备(userequipment，UE))进行通信。UE可以通过下行链路(downlink，DL)和上行链路(uplink，UL)与基站或gNB通信。DL是指从基站到UE的通信。UL是指从UE到基站的通信。5GNR标准由3GPP制定。

在频分双工(Frequency division duplex，FDD)系统中，下行链路信道状态信息(channel state information，CSI)反馈开销通常随着发射天线单元(空间域(spatialdomain，SD))和信道带宽(频域(frequency domain，FD))的数量而增加。为了减轻开销，需要一种下行链路信道测量和报告方法，其中可以将CSI参考信号(CSI reference signal，CSI-RS)指向传播环境中的主要SD和FD分量。抽象地说，SD基向量表示(到达/离开)角度，而FD基向量表示时延抽头。从物理上讲，上述过程相当于将CSI-RS波束形成到环境中的散射体(scatterer)，其中散射体与角度和时延相关联。通过部分信道互易性，DL信道中的角度和时延可以通过UL信道测量获得。一旦完成，UE只需要测量和反馈与主导角度和时延对应的下行链路CSI。

为了良好的吞吐量性能，需要捕获大量的主导角度和时延，这导致用于信道估计的大量波束成形的CSI-RS端口。大量的主导角度，增加了信道的空间域分辨率，进而提高了MIMO性能。大量的主导时延增加了信道的频域分辨率，进而提高了频域资源分配性能。然而，大量波束成形的CSI-RS端口会增加CSI-RS开销。新的CSI机制需要在SD和FD中具有良好的分辨率，同时保持合理的CSI-RS开销和CSI反馈开销。

发明内容

在FR1(频率范围1，如5G NR中规定的)FDD系统中提出了下行链路信道状态信息(downlink channel state information，DL CSI)测量和报告的方法。CSI-RS指向传播环境中的主要空间域(SD/波束)和频域(FD/时延)分量。通过部分信道互易性，DL信道中的角度和时延可以通过UL信道测量获得。UE只需要测量和反馈与主导角度和时延对应的DLCSI。反馈是以波束时延域中的预编码器矩阵(预编码矩阵指示符(precoding matrixindicator，PMI))的形式。BS使用波束时延域中的CSI反馈重构天线频域中的预编码器。BS使用此重构的预编码器通过物理下行链路共享信道(Physical downlink sharedchannel，PDSCH)进行传输。为了提高频域分辨率，UE使用在几个波束成形的CSI-RS端口上估计的DL信道和从网络用信号发送的时延抽头索引在多个时延上重构DL信道。此外，为了减少CSI-RS开销，UE针对DL信道的信令带宽的子集测量并报告CSI(例如PMI，信道质量指示符(channel quality indicator，CQI))。

在一个实施例中，UE在FDD网络中通过UL信道向基站(base station，BS)发送探测参考信号(sounding reference signal，SRS)。UE通过DL信道接收CSI-RS。用于CSI-RS传输的CSI-RS端口通过从SRS导出的预编码矩阵W

根据本发明所提供的下行链路信道状态信息(DL CSI)测量和报告的方法及用户设备，可以在保持合理的CSI-RS开销和CSI反馈开销的同时，实现在SD和FD中均具有良好分辨率的CSI估计和报告机制。

在下面的详细描述中描述了其他实施例和优点。该发明内容部分并不旨在定义本发明。本发明由权利要求限定。

附图说明

图1示出了根据一个新颖方面的移动通信网络，其具有用于开销减少的CSI获取和报告的CSI-RS波束成形。还示出了根据一个新颖方面在完成CSI获取之后用于数据传输的预编码器。

图2是执行本发明的某些实施例的基站和用户设备的简化框图。

图3图示了根据一个新颖方面的用于CSI获取和报告的整个过程的序列流。

图4图示了根据一个新颖方面的具有主导波束和时延的上行链路信道估计以及波束时延域中的对应下行链路估计。

图5图示了使用在几个波束成形的CSI-RS上估计的信道和用信号发送的时延抽头索引的信道重构的第一实施例。

图6图示了测量和报告信令带宽的信道状态信息(PMI，CQI)子集的第二实施例。

图7是根据一个新颖的方面，从UE的角度看CSI获取和报告的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的一些实施例，其示例在附图中示出。

图1图示了根据一个新颖方面的具有用于CSI获取和报告的CSI-RS波束成形且开销减少的移动通信网络。移动通信网络100是OFDM网络，包括服务基站gNB 101、第一用户设备102(UE#1)和第二用户设备103(UE#2)。在基于OFDMA下行链路的3GPPNR系统中，无线资源在时域被划分为子帧，每个子帧由多个OFDM符号组成。每个OFDMA符号还由频域中的多个OFDMA子载波组成，具体取决于系统带宽。资源网格的基本单元称为资源元素(ResourceElement，RE)，其跨越一个OFDMA符号上的OFDMA子载波。RE被分组为资源块(resourceblock，RB)，其中每个RB由一个时隙中的十二个连续子载波组成。

几个物理下行链路信道和参考信号被定义为使用一组资源元素携带源自更高层的信息。对于下行链路信道，PDSCH是NR中主要承载数据的下行链路信道，而物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)用于携带下行控制信息(downlinkcontrol information，DCI)。控制信息可以包括调度决策、与参考信号信息相关的信息、形成由PDSCH携带的相应传输块(transport block，TB)的规则以及功率控制命令。对于参考信号，UE利用CSI-RS来测量和反馈无线电信道的特性，以便BS可以使用正确的调制、码率、波束成形等进行DL数据传输。

在具有N

在FDD系统中，下行链路CSI反馈开销通常随着发射天线单元(空间域，SD)的数量和信道带宽(频域，FD)而增加。为了减轻开销，需要一种下行链路信道测量和报告方法，其中可以将CSI-RS指向传播环境中的主要SD和FD分量。抽象地说，SD基向量表示(到达/离开)角度，而FD基向量表示时延抽头。从物理上讲，上述进程相当于将CSI-RS波束形成到环境中的散射体，其中散射与角度和时延相关联。通过部分信道互易性，DL信道中的角度和时延可以通过UL信道测量获得。一旦完成，UE只需要测量和反馈与主导角度和时延对应的下行链路CSI。

为了获得良好的吞吐量性能，需要捕获大量的主导角度和时延，这导致用于信道估计的大量波束成形的CSI-RS端口。大量的主导角度，增加了信道的空间域分辨率，进而提高了MIMO性能。大量的主导时延增加了信道的频域分辨率，进而提高了频域资源分配性能。然而，大量波束成形的CSI-RS端口会增加CSI-RS开销。根据一个新颖的方面，如图1中的110所示，在保持合理的CSI-RS开销和CSI反馈开销的同时，在SD和FD中都以良好的分辨率提出了CSI测量和报告。在一个实施例中，UE使用在几个波束成形的CSI-RS端口上估计的DL信道和从网络用信号发送的时延抽头索引在多个时延上重构DL信道。在另一实施例中，UE针对DL信道的信令带宽的子集测量并报告CSI(PMI，CQI)。

图2是在移动通信网络200中执行本发明的某些实施例的基站201和用户设备211的简化框图。对于基站201，天线221发送和接收无线电信号。RF收发器模块208与天线耦接，接收来自天线的RF信号，将其转换为基带信号并将基带信号发送给处理器203。RF收发器208还将从处理器接收到的基带信号转换为RF信号，并将RF信号发送到天线221。处理器203处理接收的基带信号并调用不同的功能模块来执行基站201中的特征。存储器202包括非易失性计算机可读存储介质或易失性计算机可读存储介质，存储程序指令和数据209以控制基站的操作。

UE 211中存在类似的配置，其中天线231发送和接收RF信号。RF收发器模块218与天线耦接，接收来自天线的RF信号，将其转换为基带信号，并将基带信号发送给处理器213。RF收发器218还将接收到的来自处理器的基带信号转换为RF信号，并将RF信号发送到天线231。处理器213处理接收的基带信号并调用不同的功能模块来执行UE 211中的特征。存储器212包括非易失性计算机可读存储介质或易失性计算机可读存储介质，存储程序指令和数据219以控制UE的操作。

基站201和UE 211还包括若干功能模块和电路以执行本发明的一些实施例。不同的功能模块是可以由软件、固件、硬件或其任意组合配置和实现的电路。功能模块和电路在由处理器203和213执行时(例如，通过执行程序代码209和219)，例如，允许基站201调度(经由调度器204)、预编码(经由预编码器205)、编码(经由MIMO编码电路206)，并将控制/配置信息和数据(经由控制/配置电路207)发送到UE 211，并且允许UE 211接收、解码(经由MIMO电路216)和波束成形(经由波束成形电路215)控制/配置信息和数据(经由控制/配置电路217)并相应地执行信道估计(经由测量/估计电路220)。在保持合理的CSI-RS开销和CSI反馈开销的同时，在SD和FD中都提出了具有良好分辨率的CSI估计和报告机制。在一个示例中，UE使用在几个波束成形的CSI-RS上估计的DL信道和从网络用信号发送的时延抽头索引在多个时延上重构DL信道。在另一示例中，UE针对DL信道的信令带宽的子集测量并报告CSI(PMI，CQI)。

对于具有N

H

其中

假设发射机知道两个波束——即s

该公式是术语“预编码/波束成形CSI-RS”的起源，因为时/频/码域中的原始双端口CSI-RS由N

对于5G NR的未来标准，除了波束域之外，还打算利用信道时延域来进一步减少DLCSI计算和开销。这是基于这样一个事实，即信道在时延域中可能是紧凑的，即使它在频域中可能很丰富。频域和时延域通过DFT变换相关联。通过将UE配置为仅在主要时延抽头中测量和报告DL信道，可以避免大量计算和报告。基于在时延域中存在UL/DL互易性的事实，BS可以从UL信道获得主要DL时延抽头的知识。

图3图示了根据一个新颖方面的用于CSI获取和报告的整个过程的序列流。在步骤311中，UE 302向其服务基站BS 301发送上行链路探测参考信号(uplink soundingreference signal，UL SRS)。在步骤312中，BS 301估计UL信道H

在步骤321中，UE 302测量预编码的CSI-RS并估计有效DL信道H。利用使用W

其中每个V

UE 302以RI、PMI、CQI的形式计算信道状态信息。在步骤322中，UE 302将波束时延域中的信道状态信息报告回至BS 301。每个频率子带n＝0，1，…N

在步骤331中，BS 301通过UE反馈获得波束时延域中的信道状态信息，并应用变换向量以获得天线频域中的预编码器。BS 301得到波束时延域中的预编码器V

在步骤341中，BS 301使用预编码器通过PDSCH向UE 302传输数据。对于子带n中的PDSCH传输，BS可以使用N

图4图示了根据一个新颖方面的具有主导波束和时延的上行链路信道估计以及波束时延域中的对应下行链路估计。在上行链路中，BS从UE接收SRS并根据UL信道估计确定主导SD-FD对。在图4的示例中，我们假设BS进一步从LM波束时延对(或SD-FD对)中选择了八个波束时延对(或SD-FD对)，如前所述。八对(SD，FD)是(1，2)，(3，3)，(3，6)，(4，1)，(5，1)，(5，5)，(6，1)和(6，2)。网络使用主导SD-FD对用于至UE的波束成形的CSI-RS传输。UE然后测量波束时延域信道：

其中

N

单个宽带预编码器W是根据前面描述的信道H

图5图示了根据一个新颖方面的使用在几个波束成形的CSI-RS上估计的信道和用信号发送的时延抽头索引的信道重构的一个实施例。索引为m的FD基(时延抽头)可以由DFT向量

在图5的示例中，P＝8个CSI-RS端口→从UL信道确定的8个主导SD-FD基(basis)。除了FD基0之外，还为UE配置了一个额外的FD基(例如，FD基2)。UE通过P＝8个CSI-RS端口和2个FD基，0和2测量有效16个SD-FD对。除f

不失一般性考虑单层传输，UE报告2P×1的线性组合系数向量，以将2P个端口合并为一个传输层

v＝[v

在子带n中用于单层传输的N

这相当于

UE报告的部分是

并且N

上述实施例可以应用于5G NR标准支持的基于码本的预编码。在5G NR标准中已经同意，对于利用角度和/或时延的DL/UL互易性的端口选择(port selection，PS)码本增强，支持码本结构

图6图示了根据一个新颖方面的测量和报告信令带宽的信道状态信息(例如PMI，CQI)子集的一个实施例。CSI-RS预编码中使用的FD基对应于整个带宽。UE从

例如，考虑N

对于这4个子带信道，BS找到主导DFT FD基

并且每个

对于这4个子带信道，BS找到主导DFT FD基

在UE处，前4个子带和后4个子带对应的DL波束时延信道分别估计为：

这等效于UE将前4个子带和后4个子带分别近似为宽带信道。前4个子带和后4个子带对应的P×R预编码器W

UE向BS报告上面发现的预编码器W

通过这种方法，CSI-RS开销在每个频率单元中减少到P。

图7是根据一个新颖方面的从UE的角度看CSI获取和报告方法的流程图。在步骤701中，UE在FDD网络中通过UL信道向BS发送SRS。在步骤702中，UE通过DL信道接收CSI-RS。用于CSI-RS传输的CSI-RS端口通过从SRS导出的预编码矩阵W

尽管出于教学目的已经结合某些特定实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，在不脱离如权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以实践所描述的实施例的各种特征的各种修改、修正和组合。