一种针对ABS机制实现信道质量反馈和预测的方法

摘要

本发明涉及在异构的无线通信系统中的服务基站中针对ABS机制实现信道质量反馈和预测的方法，异构的无线通信系统包括服务基站、用户设备和至少两个宏基站，包括服务基站向用户设备发送第一指令，以指示用户设备进行两组子帧子集的信道状态信息的限制性测量；服务基站从用户设备接收第一组子帧子集的信道状态信息的限制性测量结果并且根据限制性测量结果预测每个子帧的信道质量，从而进行链路适配、信道感知调度以及数据包传输并且接收HARQ反馈；服务基站根据HARQ反馈判断是否需要启用第二组子帧子集的信道状态信息的限制性测量结果。依据本发明的方法能够实现针对ABS机制的信道质量反馈以及更为准确的信道质量预测，从而提高整个无线通信系统的性能。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种在异构的无线 通信系统中的服务基站中针对ABS机制实现信道质量反馈和预测的 方法以及一种在异构的无线通信系统中的用户设备中针对ABS机制 辅助实现信道质量反馈和预测的方法。

背景技术

异构网络(Heterogeneous network：HetNet)由于其所特有的属 性而能够灵活地和低成本地部署，并且能够通过使用宏基站、微基站、 微微基站以及中继基站的组合，给在网络中的任何地方的用户提供统 一的宽带体验。为了提高这样的异构网络的性能，可进一步引入扩展 覆盖的增强技术，从而让更多的用户终端能够直接受益于低功率的基 站，诸如微基站、微微基站以及中继基站。然而，在存在具有较强的 下行信号强度的宏基站的情况下，为了能够让用户终端从低功耗的基 站获得服务，低功率基站需要同宏基站进行协调，实现对控制信道和 数据信道的干扰协调。因此，LTE-A提出了eICIC/ABS(Almost Blank  Subframe)的技术，将其作为异构网络中的一个重要干扰协调技术方 案。

由于存在ABS子帧和非ABS子帧，所以用户设备的信道条件 在不同的时隙上是不同的。因此，需要运用合适的机制来支持信道条 件的测量以及报告，这也是本发明所要讨论的重点内容。

为了解决上述的问题，如今，在现有技术中已经提出了基于两 组测量子帧模式的方法并且已经在LTE-A中加以定义。通常来说， 两组测量模式是根据主干扰基站的ABS模式来确定的，其中，一组 测量模式时用于普通子帧，而另一组测量模式则是用于ABS子帧。 这两组测量都能够定期地或者不定期地由用户设备报告给相应的基 站。

然而，上述方法依旧具有诸多缺点。实际上，在LTE-A中所定 义的该方法仅适用于在相应的网络中所采用的ABS模式均是一致的 的情况下才是能够正常工作的。因为如果不同的基站采用了不同的 ABS模式，那么仅仅两组测量模式则可能是不够的。除非在整个运行 时间中动态地配置两组测量模式，这将导致在巨大的RRC信令开销。

在实际应用中，eICIC/ABS模式将优选地与环境适配，其中， 上述的环境是指用户设备分布、业务负载以及几何架构等。因此，如 图1所示，不同的宏基站由于其所具有的不同的情形将会具有不同的 ABS模式。

明显地，在该情形下，将难以得到所有子帧的准确信道质量。 此外，用户设备的移动性也将使得这样的情况更为糟糕。没有准确的 信道估计，那么将难以执行链路匹配以及信道感知调度，导致较差的 系统性能。

发明内容

根据上述对背景技术以及存在的技术问题的理解，本发明的第 一方面提出了一种在异构的无线通信系统中的服务基站中针对ABS 机制实现信道质量反馈和预测的方法，其中，所述异构的无线通信系 统包括所述服务基站、用户设备和至少两个宏基站，所述方法包括：

B.所述服务基站向所述用户设备发送第一指令，以指示所述 用户设备进行两组子帧子集的信道状态信息的限制性测量；

C.所述服务基站从所述用户设备接收第一组子帧子集的信道 状态信息的限制性测量结果并且根据所述限制性测量结果预测每个 子帧的信道质量，从而进行链路适配、信道感知调度以及数据包传输 并且接收HARQ反馈；

D：所述服务基站根据所述HARQ反馈判断是否需要启用第二 组子帧子集的信道状态信息的限制性测量结果：

-如果不需要，则所述方法结束；

-如果需要，所述服务基站向所述用户设备发送第二指令，以 指示所述用户设备向所述服务基站报告所述第二组子帧子集的信道 状态信息的限制性测量结果，所述服务基站根据所述第二组子帧子集 的信道状态信息的限制性测量结果优化所述步骤C中的每个子帧的 信道质量的预测并且所述方法回到步骤C中。

依据本发明所述的方法能够实现针对ABS机制的信道质量反 馈以及更为准确的信道质量预测，从而为更为有效地实现无线信道资 源的合理利用，提高效率以及提高整个无线通信系统的性能提供了有 力的保证。

在依据本发明的一个实施例中，所述第一组子帧子集不同于所 述第二组子帧子集。

在依据本发明的一个实施例中，所述第一组子帧子集与所述第 二组子帧子集互补。

在依据本发明的一个实施例中，在所述步骤B之前还包括：

A.所述服务基站进行权重的初始化，所述权重用于所述每个 子帧的信道质量的预测。

在依据本发明的一个实施例中，在所述步骤D中将根据第二组 子帧子集的信道状态信息的限制性测量结果来更新所述权重，以实现 优化所述每个子帧的信道质量的预测。

在依据本发明的一个实施例中，所述服务基站周期性地从所述 用户设备接收所述第一组子帧子集的信道状态信息的限制性测量结 果。

在依据本发明的一个实施例中，所述服务基站以PDCCH或者 扩展的PDCCH信令来向所述用户设备传输所述第二指令。

此外，本发明的第二方面提出了一种在异构的无线通信系统中 的用户设备中针对ABS机制辅助实现信道质量反馈和预测的方法， 其中，所述异构的无线通信系统包括所述服务基站、用户设备和至少 两个宏基站，所述方法包括：

O.所述用户设备从所述服务基站接收第一指令，所述第一指 令指示所述用户设备进行两组子帧子集的信道状态信息的限制性测 量并向所述服务基站发送第一组子帧子集的信道状态信息的限制性 测量结果；

P.所述用户设备从所述服务基站接收第二指令，所述第二指令 指示所述用户设备向所述服务基站发送第二组子帧子集的信道状态 信息的限制性测量结果。

在依据本发明的一个实施例中，所述第一组子帧子集与所述第 二组子帧子集互补。

在依据本发明的一个实施例中，所述用户设备将所述第二组子 帧子集的信道状态信息的限制性测量结果与HARQ反馈一起发送给 所述服务基站。

依据本发明的第一方面和第二方面所述的方法能够实现针对 ABS机制的信道质量反馈以及更为准确的信道质量预测，从而为更为 有效地实现无线信道资源的合理利用，提高效率以及提高整个无线通 信系统的性能提供了有力的保证。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述， 本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1示出了依据现有技术所述的ABS实现方案的示意图；以及

图2示出了依据本发明所述的方法所适用的应用场景；以及

图3示出了依据本发明所述的方法的一个实施例的流程图300。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或 相似的装置(模块)或步骤。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分 的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的 特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施 例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施 例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并 非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

因此，针对异构网络中配置eICIC/ABS的场景，本发明提出了 一种新型的用于信道质量反馈和预测的方法。其主要构思包括以下几 个方面：

首先，服务基站将配置一组用于用户设备的限制性测量子集。 根据该限制性测量配置，该用户设备将执行限制性的信道状态信息 (Channel State Infomation：CSI)测量并且将其报告给服务基站。通 常来说，这样的报告将会周期性地进行。基于该CSI信息，基站能够 预测在所有子帧上的信道质量并且执行相应的链路适配和信道感知 调度。

在数据传输过程中，基站将监控HARQ传输的性能，如果其失 败率大于一定阈值，那么将触发用户设备执行在第二组限制性测量子 集上的测量，该第二组限制性测量也能够是预先配置的。

其中，该触发能够由PDCCH信令来配置，该触发也能够扩展 用于通知用户设备在该第二限制性子帧模式上测量的信道质量能否 与HARQ反馈一起发送回来。

借助于所获得的与HARQ反馈一起发送回来的信道质量报告， 该基站能够优化信道质量的预测，从而获得更为准确的信道信息，然 后，能够更好地优化链路适配和信道感知调度。

图1示出了依据现有技术所述的ABS实现方案的示意图。该图 已在背景技术部分加以描述，在此为了简明起见不再赘述。

图2示出了依据本发明所述的方法所适用的应用场景。从图中 可以看出，所示出的用户设备UE在和服务基站通信的同时将受到多 个宏基站的影响，因为这里所示出的用户设备UE同时处于两个宏基 站的覆盖范围之内，为了有效地解决宏基站的影响并且将其降低从而 优化无线通信系统的性能，本发明提出了在服务基站以及用户设备中 实现的方法，从而共同配合，实现无线资源的优化。

以下更为详尽地阐述本发明的构思以及具体实施过程。

首先，本发明的发明人作出了如下的假设：

针对每个用户设备确定其对应的占支配地位的干扰节点并且为 每个干扰节点分配权重。物理上，该权重表示针对某个用户设备，其 服务节点和干扰节点之间的关系，如其在图2和以下等式中所示出的 那样：

$\frac{I_i}{S}=w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}$

首先，基站将针对每个用户设备确定其所接收到干扰的主要干 扰源。假设对于用户设备k来说一共有N个占支配地位的干扰节点， 那么其干扰源向量为：

MInt(k)＝{I₁，I₂，…，I_N}    (1)

同样，对于这些主导的干扰节点定义了一个权重向量：

W(k)＝{w₁，w₂，…，w_N}    (2)

该权重向量被应用于以下等式：

$\frac{I_i}{S}=w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}---\left(3\right)$

其中，S表示从服务节点接收的有用信号，I_i表示从第i个干扰 节点接收的功率，RSRP₀表示从用户设备报告的服务节点的RSRP， 而RSRP_i表示由用户设备报告的第i个干扰节点的RSRP。所有的权 重都应该大于零并且初始化为1.0。这些信息在用户设备开启时产生， 并且在切换过程中更新。在这些过程中基站能够获得该用户设备相应 的RSRP_i(i＝0，1，2，...，N)信息。

然后，基站将通过X2接口在需要时获取相邻基站的ABS模式 的信息，该接口已经在LTE-A中加以定义。

接下来，基站将针对每个用户设备确定两组测量子帧模式。

具体地，在第一测量子帧模式上，主导的干扰节点那个具有以 下配置，即[A₁，A₂，…，A_N]，其中，A_i(i＝1，2，…，N)∈{0，1}，而1表示是 ABS子帧，而0则表示普通的(即非ABS)子帧。

在第二测量子帧模式上，主导的干扰节点那个具有以下配置， 即[B₁，B₂，…，B_N]，其中，B_i(i＝1，2，…，N)∈{0，1}，而1表示是ABS子帧， 而0则表示普通的(即非ABS)子帧。

优选地，这两组测量子帧模式从主导的干扰节点的观点来看是 互补的，例如：

[A₁，A₂，A₃，A₄]＝[0，1，0，1]，而[B₁，B₂，B₃，B₄]＝[1，0，1，0]。

假设所测量的用于第一组测量子帧模式的CSI是SINR_Meas，其将 根据报告配置被周期性地或者非周期性地报告给基站。

当基站为目标子帧n作资源分配(调度)时，基站将基于所获 得的ABS模式确定对于用户设备k来说的主要的干扰的状态，该状 态能够表述为：

[Y₁，Y₂，…，Y_N]，其中，Y_i(i＝1，2，…，N)∈{0，1}，而1表示是ABS 子帧，而0则表示普通的(即非ABS)子帧。

并且该基站将基于以下公式预测信道条件，即：

$\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{pre}}\left(\mathrm{dB}\right)=\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{dB}\right)-10\times \log 10(1+\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-Y_i)))---\left(4\right)$

利用该预测，基站能够执行信道感知调度并且为相应的传输确 定MCS。

接下来，在传输过程中，基站将监控HARQ传输的性能，如果 HARQ传输的失败率超过某个阈值，那么基站将会触发用户设备来执 行在第二限制性测量子集上的限制性测量。该触发能够被配置在扩展 的PDCCH之上，其被用于通知用户设备HARQ反馈是否应该与在相 应的限制性子帧模式上测量的信道质量一起发送回来。

如果上述的指示被置位了，那么该源自用户设备的HARQ反馈 消息将与在第二限制性子帧集上所测量的CSI信息一起发送回来。

如果接收到的第二组测量子帧模式的CSI，那么主导的干扰节 点的权重将被按如下方式更新：

A)假设该报告的CSI为SINR_Channel。

B)$\left(\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ .\\ .\\ .\\ w_N\end{array}\right)\left(\mathrm{new}\right)=\left(\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ .\\ .\\ .\\ w_N\end{array}\right)\left(\mathrm{old}\right)-\left(\begin{array}{c}{\mu }_1\\ {\mu }_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mu }_N\end{array}\right)·\Psi ---\left(5\right)$

其中，${\mu }_i=\frac{\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i)}{1+\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{R}_0}\times (A_i-B_i))}---\left(6\right)$

$\Psi =((\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Channel}}\left(\mathrm{dB}\right)-\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Pre}}\left(\mathrm{dB}\right))\times \frac{10}{\log \left(10\right)})·\Delta ---\left(7\right)$

Δ为步长。

C)能够通过以下循环获得权重向量W的收敛，即

While(|SINR_Channel(dB)-SINR_Pre(dB)|＞δ)

Update according to equation (5)

End

附加地，如果报告了新的RSRP_i，那么将根据以下等式更新相 应的权重w_i：

$w_i\left(\mathrm{new}\right)=w_i\left(\mathrm{old}\right)\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i\left(\mathrm{old}\right)}{\mathrm{RSR}{P}_i\left(\mathrm{new}\right)}---\left(8\right)$

如果报告了其中一个用户设备的RSRP₀，那么所有与该用户设 备相关的权重将以以下公式更新，即：

$w_i\left(\mathrm{new}\right)=w_i\left(\mathrm{old}\right)\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_0\left(\mathrm{new}\right)}{\mathrm{RSR}{P}_0\left(\mathrm{old}\right)}---\left(9\right)$

如果RSRP_i和RSRP₀同时报告了，那么相应的权重将被重置为 1.0。

最后，如在上述步骤中所描述的那样，接下来基站将利用新更 新的权重来进行所有子帧的信道质量的预测，然后执行链路适配和信 道感知调度等。

以下将介绍上述公式完整的推演过程：

首先假设第一组测量子帧模式的干扰功率(加噪声)为I_Meas，而 第二组测量子帧模式的干扰功率(加噪声)的干扰功率为I_Pre，则：

$I_{\mathrm{Pre}}-I_{\mathrm{Meas}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(I_i\times (A_i-B_i))---\left(10\right)$

因此，所期望的信道质量为：

$\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Pre}}=\frac{S}{I_{\mathrm{Pre}}}=\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{Meas}}\times I_{\mathrm{Meas}}}{I_{\mathrm{Meas}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(I_i\times (A_i-B_i))}---\left(11\right)$

如果以dB方式表示则为：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{Pre}}\left(\mathrm{dB}\right)={\mathrm{SINR}}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{dB}\right)+10\times \log 10\left(\frac{I_{\mathrm{Meas}}}{I_{\mathrm{Meas}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(I_i\times (A_i-B_i))}\right)$

$=\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{dB}\right)-10\times \log 10(1+\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(I_i\times (A_i-B_i))}{I_{\mathrm{Meas}}})---\left(12\right)$

而$I_{\mathrm{Meas}}=\frac{S}{\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)}---\left(13\right)$

所以结合公式(2)、(12)、(13)可得：

$\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Pre}}\left(\mathrm{dB}\right)=\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{dB}\right)-10\times \log 10(1+\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i)))---\left(14\right)$

定义标准化函数：

$F(w_0,w_1,···,w_N)=\underset{w\in W}{\min }{({\mathrm{SINR}}_{\mathrm{channel}}\left(\mathrm{dB}\right)-{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{Pre}}\left(\mathrm{dB}\right))}^2---\left(15\right)$

在以下条件下：

1、w_i＞0    (16)

2、${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i))>0---\left(17\right)$

所以有：

$\frac{\partial F}{\partial w_i}=(\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{channel}}\left(\mathrm{dB}\right)-\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Pre}}\left(\mathrm{dB}\right))\times \frac{10}{\log \left(10\right)}\times$

$\frac{\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i)}{1+\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i))}---\left(18\right)$

其中，RSRP为线性值，根据梯度算法，有：

$\left(\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ .\\ .\\ .\\ w_n\end{array}\right)\left(\mathrm{new}\right)=\left(\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ .\\ .\\ .\\ w_N\end{array}\right)\left(\mathrm{old}\right)-\left(\begin{array}{c}\frac{\partial F}{\partial w_1}\\ \frac{\partial F}{\partial w_2}\\ .\\ .\\ .\\ \frac{\partial F}{\partial w_N}\end{array}\right)·\Delta ---\left(19\right)$

$=\left(\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ .\\ .\\ .\\ w_N\end{array}\right)\left(\mathrm{old}\right)-\left(\begin{array}{c}{\mu }_1\\ {\mu }_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mu }_N\end{array}\right)·\Psi$

其中，${\mu }_i=\frac{\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i)}{1+\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Meas}}\left(\mathrm{Linear}\right)\times \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(w_i\times \frac{\mathrm{RSR}{P}_i}{\mathrm{RSR}{P}_0}\times (A_i-B_i))}---\left(20\right)$

$\Psi =((\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Channel}}\left(\mathrm{dB}\right)-\mathrm{SIN}{R}_{\mathrm{Pre}}\left(\mathrm{dB}\right))\times \frac{10}{\log \left(10\right)})·\Delta ---\left(21\right)$

在此，Δ将会被动态地确定从而满足上述的两个约束条件，即 公式(16)和(17)。

如图3所示，以下将给出本发明所提出的解决方案的具体的实施 例。从图中可以看出在异构的无线通信系统中针对ABS机制实现信 道质量反馈和预测的方法，其中，该异构的无线通信系统包括服务基 站、用户设备和至少两个宏基站，具体场景如图2所示，该方法包括：

在步骤320中，服务基站向用户设备发送第一指令，以指示用户 设备进行两组子帧子集的信道状态信息的限制性测量；在此之前，还 能够在步骤310中进行权重的初始化；

接下来，在步骤330中，服务基站从用户设备接收第一组子帧子 集的信道状态信息的限制性测量结果并且在步骤340中根据限制性测 量结果预测每个子帧的信道质量，从而进行链路适配、信道感知调度 以及数据包传输并且接收HARQ反馈；

在步骤350中，服务基站根据所述HARQ反馈判断是否需要启 用第二组子帧子集的信道状态信息的限制性测量结果：

-如果不需要，则该方法结束；

-如果需要，则在方法步骤360中服务基站向用户设备发送第 二指令，以指示该用户设备在步骤370中测量信道并且在步骤380中 向服务基站报告第二组子帧子集的信道状态信息的限制性测量结果， 最后，在步骤390中服务基站根据第二组子帧子集的信道状态信息的 限制性测量结果优化上述权重，并且继续运行此方法，只要服务基站 判断认为有必要启用第二组子帧子集的信道状态信息的限制性测量 结果，则重复以上步骤350至390，以此往复，直至该过程结束。

依据本发明所述的方法能够实现针对ABS机制的信道质量反 馈以及更为准确的信道质量预测，从而为更为有效地实现无线信道资 源的合理利用，提高效率以及提高整个无线通信系统的性能提供了有 力的保证。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施 例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以 其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看 作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排 除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈 述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示 名称，而并不表示任何特定的顺序。