專利名稱：具有有限反饋的mimo系統(tǒng)中的閉環(huán)傳輸波束成形方法和系統(tǒng)的制作方法
領(lǐng)域本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)，更具體來說，本發(fā)明涉及利用多個(gè)空間信道的無線網(wǎng)絡(luò)。
背景閉環(huán)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)典型地從接收機(jī)向發(fā)射機(jī)傳輸信道狀態(tài)信息。接著，發(fā)射機(jī)利用該信息來進(jìn)行波束成形。傳輸該信道狀態(tài)信息消耗在其他情況下可用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的帶寬。
附圖簡(jiǎn)述

圖1示出了兩個(gè)無線站的圖示；圖2和3示出了根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的流程圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的電子系統(tǒng)。
實(shí)施例描述在下面的詳細(xì)描述中，參考附圖以說明性的方式示出可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這些實(shí)施例被描述得足夠詳細(xì)以用于實(shí)踐本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的各實(shí)施例盡管有所不同，但不一定是互相排斥的。舉例來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在這里結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)果或特性可以被實(shí)施在其他實(shí)施例中。此外，應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在每個(gè)所公開的實(shí)施例中的各個(gè)元件的安排可以被修改。因此，下面的詳細(xì)描述不是限制性的，并且本發(fā)明的范圍僅由經(jīng)過適當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求書及其等效表述的完全范圍所限定。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似的功能。
圖1示出了兩個(gè)無線站的圖示，即站102和站104。在一些實(shí)施例中，站102和104是無線局域網(wǎng)(WLAN)的一部分。例如，站102和104當(dāng)中的一個(gè)或多個(gè)可以是WLAN中的接入點(diǎn)。此外，站102和104當(dāng)中的一個(gè)或多個(gè)例如可以是移動(dòng)站，比如膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等等。此外，在一些實(shí)施例中，站102和104是無線廣域網(wǎng)(WWAN)的一部分。
在某些實(shí)施例中，站102和104可以部分地或者完全地遵循無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)來操作。例如，站102和104可以部分地遵循諸如ANSI/IEEEStd.802.11(1999版本)之類的標(biāo)準(zhǔn)來操作，但是這并不是對(duì)本發(fā)明的限制。在本文中使用的術(shù)語“802.11”指的是任何過去的、當(dāng)前的或者未來的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，其中包括但不限于1999版本。此外，站102和104例如可以部分地遵循任何其他標(biāo)準(zhǔn)來操作，比如任何未來的IEEE個(gè)人區(qū)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)或者廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
站102和104各包括多個(gè)天線。站102和104當(dāng)中的每一個(gè)包括“N”個(gè)天線，其中N可以是任何數(shù)量。在某些實(shí)施例中，站102和104具有不等數(shù)量的天線。本說明書的剩余部分討論站102和104具有相等數(shù)量的天線的情況，但是本發(fā)明的各實(shí)施例不限于此。站102和104通過其進(jìn)行通信的“信道”可以包括許多可能的信號(hào)路徑。例如，當(dāng)站102和104處于具有許多“反射體” (例如墻壁、門或者其他障礙)的環(huán)境中時(shí)，許多信號(hào)可以從不同的路徑到達(dá)。這種狀況被稱作“多徑”。在某些實(shí)施例中，站102和104采用多個(gè)天線來利用所述多徑并且增加通信帶寬。例如，在某些實(shí)施例中，站102和104可以使用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)進(jìn)行通信。一般來說，MIMO系統(tǒng)通過利用由于多徑而成為可能的多個(gè)空間信道來提供更高的容量。
在某些實(shí)施例中，站102和104可以在每個(gè)空間信道中利用正交頻分復(fù)用(OFDM)來進(jìn)行通信。多徑可能引入具有頻率選擇性的衰落，這可能會(huì)導(dǎo)致像符號(hào)間干擾(ISI)之類的損害。OFDM在對(duì)抗具有頻率選擇性的衰落方面是有效的，這部分地是由于OFDM把每個(gè)空間信道分解成小的子信道，從而每個(gè)子信道展現(xiàn)出更為平坦的頻率特性?？梢詫?shí)施適合于每個(gè)子信道的縮放，以便校正由該子信道造成的任何衰減。此外，可以根據(jù)子信道的衰落特性來動(dòng)態(tài)地控制每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)載送容量。
MIMO系統(tǒng)可以以“開環(huán)”或“閉環(huán)”方式操作。在開環(huán)MIMO系統(tǒng)中，一個(gè)站在不直接從另一個(gè)站接收信道狀態(tài)信息的情況下估計(jì)信道的狀態(tài)。一般來說，開環(huán)系統(tǒng)采用指數(shù)解碼復(fù)雜度來估計(jì)信道。在閉環(huán)系統(tǒng)中，利用通信帶寬在各站之間傳輸當(dāng)前信道狀態(tài)信息，從而降低了必須的解碼復(fù)雜度，并且減少了總的吞吐量。用于該目的的通信帶寬在這里被稱作“反饋帶寬”。當(dāng)在閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中減小了反饋帶寬時(shí)，更多的帶寬可用于數(shù)據(jù)通信。
當(dāng)前的信道狀態(tài)信息可以用一個(gè)NxN波束成形酉矩陣V來表示，該矩陣V是使用單值分解(SVD)算法確定的，并且所述發(fā)射機(jī)可以使用該波束成形矩陣V來處理輸出信號(hào)，以便發(fā)送到多個(gè)空間信道中。在一種簡(jiǎn)單直接的實(shí)施方式中，接收機(jī)把該酉矩陣V的每一個(gè)元素發(fā)送回發(fā)射機(jī)。這種方案對(duì)于任何NxN的復(fù)數(shù)酉矩陣涉及發(fā)送關(guān)于2N2個(gè)實(shí)數(shù)的信息，其中N是MIMO系統(tǒng)中的空間信道的數(shù)量。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所述波束成形矩陣V由N2-N個(gè)實(shí)數(shù)表示而不是由2N2個(gè)實(shí)數(shù)表示。通過發(fā)送用來表示該波束成形矩陣的N2-N個(gè)實(shí)數(shù)而不是2N2個(gè)實(shí)數(shù)，可以減小反饋帶寬。在對(duì)用于表示所述波束成形矩陣的參數(shù)進(jìn)行量化之前，可以從該波束成形矩陣中因式分解出不重要的信息并且丟棄之。例如，可以從該波束成形矩陣的每一列中因式分解出不重要的相位信息，隨后可以利用N2-N個(gè)參數(shù)來表示沒有所述不重要的相位信息的該矩陣。
在下面提供SVD運(yùn)算的數(shù)學(xué)背景，并且隨后提供對(duì)應(yīng)于2x2和3x3的MIMO系統(tǒng)的例子。在2x2閉環(huán)MIMO例子中，在
和(π，-π]中的兩個(gè)角度被用作反饋參數(shù)。與上面的該簡(jiǎn)單直接的例子相比，由下面的2x2例子所代表的本發(fā)明的各實(shí)施例把反饋量從每個(gè)副載波8個(gè)實(shí)數(shù)減少到2個(gè)實(shí)數(shù)。在3x3閉環(huán)MIMO例子中，一個(gè)符號(hào)比特加上
之間的4個(gè)角度以及[-π，π]之間的兩個(gè)角度被用作反饋參數(shù)。與上面的該簡(jiǎn)單直接的例子相比，由下面的3x3例子所代表的本發(fā)明的各實(shí)施例把反饋量從每個(gè)副載波18個(gè)實(shí)數(shù)減少到6個(gè)實(shí)數(shù)。
可以使用SVD如下找到傳輸波束成形矩陣H＝UDV′(1)x＝Vd (2)其中d是對(duì)應(yīng)于N個(gè)數(shù)據(jù)流的代碼比特的N維矢量；x是在天線上發(fā)送的信號(hào)矢量；H是信道矩陣；H的單值分解是H＝UDV’；U和V是酉矩陣；D是具有H的特征值的單位矩陣；V是NxN的，并且N是空間信道的數(shù)量。為了在發(fā)射機(jī)處獲得V，該發(fā)射機(jī)可以向接收機(jī)發(fā)送訓(xùn)練符號(hào)；該接收機(jī)可以計(jì)算矩陣V’；并且該接收機(jī)可以把表示V的各參數(shù)反饋回發(fā)射機(jī)。如下面將更為詳細(xì)地描述的那樣，可以通過在對(duì)參數(shù)進(jìn)行量化之前從V’中因式分解出不重要的相位信息并且丟棄之來減少用于表示V的參數(shù)的數(shù)量。
2x2波束成形矩陣任何復(fù)數(shù)2x2矩陣可以被寫成如下形式V=b11eiφ11b12eiφ12b21eiφ21b22eiφ22---(3)]]>如果V是酉矩陣，即VV’＝1，則有V=b11eiφ11b12eiφ12-b12eiφ21b11ei(φ12+φ21-φ11)---(4)]]>其中b112+b122=1]]>。在不損失一般性的情況下，可以進(jìn)一步限制b11∈
、b12∈
、φij∈[-π，π)。在V中有4個(gè)自由度。在對(duì)每一行和列的公共相位進(jìn)行因式分解之后，酉矩陣V可以被寫成V=100ei(φ21-φ11)b11b12-b12b11eiφ1100eiφ12=PLV~PR---(5)]]>其中PL和PR是純相位矩陣，并且是對(duì)角陣。PR是通過從V的每一列因式分解相位值而產(chǎn)生的，PL是通過從V的每一行因式分解相位值而產(chǎn)生的。 是幅度矩陣，其具有由表示V的各矩陣元素的幅度的標(biāo)量所構(gòu)成的矩陣元素。由于b112+b122=1]]>，因此 可以被寫成V~=cosθsinθ-sinθcosθ---(6)]]>其中θ∈
.]]>在本發(fā)明的各實(shí)施例中，只有兩個(gè)角度θ和φ11-φ21被反饋回發(fā)射機(jī)。第一角度θ明確地表示 ，并且第二角度φ11-φ21。明確地表示PL。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以把θ的三角函數(shù)選擇為反饋參數(shù)。例如，cosθ可以作為參數(shù)被反饋以用來表示 。在其他實(shí)施例中，可以選擇另一個(gè)能夠明確描述 的參數(shù)。
PR中的相位信息可以被丟棄。等式(1)可以被改寫成H=UDV′]]>=UD(PLV~PR)′]]>
其中我們使用了D和PR’是對(duì)角陣因此是可交換的這一事實(shí)。應(yīng)當(dāng)注意到，H=U~DV‾′]]>也是H的單值分解。對(duì)于SVD算法，從U到 的改變僅僅改變了在接收機(jī)側(cè)的相乘矩陣。當(dāng)H是mxn矩陣(其中m≠n)時(shí)，仍然可以寫出H=UD~V‾′,]]>并且利用 的波束成形的效果等同于在I/Q平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，這可以通過訓(xùn)練處理來解決。因此，到發(fā)射機(jī)的反饋 對(duì)于SVD算法來說是足夠的。由于 完全由θ和φ11-φ21，確定，因此只需要反饋兩個(gè)角度，它們?cè)?和(-π，π]之間。
如上所述，酉矩陣V可以被因式分解成三個(gè)矩陣的乘積V=100ei(φ21-φ11)b11b12-b12b11eiφ1100eiφ12---(8)]]>=100ei(φ21-φ11)cosθsinθ-sinθcosθeiφ1100eiφ12]]>其中θ和φ21-φ11，在 和(-π，π]之間。參數(shù)θ和φ21-φ11可以在接收機(jī)處如下獲得θ＝arccos(abs(v11))，θ∈
(9)φij=arctan(Im(vij)Re(vij))+π/2,Im(vij)≥0arctan(Im(vij)Re(vij))+3π/2,Im(vij)<0---(10)]]>接收機(jī)可以量化θ和φ21-φ11，并且將它們作為表示 的參數(shù)反饋回發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)可以通過使用θ確定幅度以及使用φ21-φ11，對(duì)底行施加相位旋轉(zhuǎn)來重建 V‾=cosθsinθ-sinθei(φ21-φ11)cosθei(φ21-φ11)---(11)]]>發(fā)射機(jī)接著可以使用 以用于波束成形x=V‾d---(12)]]>3x3波束成形矩陣任何復(fù)數(shù)的單位3維矢量可以被寫成V=v1v2v3=eiθ1cos(φ1)sin(φ1)cos(φ2)eiθ2sin(φ1)sin(φ2)eiθ3---(13)]]>
其中‖v‖2＝‖v1‖2+‖v2‖2+‖v3‖2＝1；φ1，φ2∈0，π/2并且θ1，θ2，θ3∈[-π，π)。
此外，任何3x3酉矩陣可以寫成V＝[v1v2v3]＝eiθ11cos(φ11)eiθ12cos(φ12)eiθ13cos(φ13)eiθ11eiθ21sin(φ11)cos(φ21)eiθ12eiθ22sin(φ12)cos(φ22)eiθ13eiθ23sin(φ13)cos(φ23)eiθ11eiθ31sin(φ11)sin(φ21)eiθ12eiθ32sin(φ12)sin(φ22)eiθ13eiθ33sin(φ13)sin(φ23)---(14)]]>其中對(duì)于j，k＝1，2，3有v′jvj=1]]>和v′jvk=0]]>。在第一行和第一列上的相位可以被因式分解為下面三個(gè)矩陣的乘積 其中PL和PR是純相位矩陣并且是對(duì)角的。PR是通過從V的每一列因式分解相位值而產(chǎn)生的，PL是通過從V的每一列因式分解相位值而產(chǎn)生的，其中φjk∈0，π/2并且cos(φjk)，cos(φjk)，sin(φjk)≥0。 是幅度矩陣，并且包括原始地存在于V的各矩陣元素中的所有幅度信息。這里使用的術(shù)語“幅度矩陣”指的是在從原始波束成形矩陣中因式分解出PL和PR之后所剩下的矩陣。如上面的例子所示，幅度矩陣中的一個(gè)或多個(gè)矩陣元素可以包括相位信息。應(yīng)當(dāng)注意到，V~=[v~1v~2v~3]]]>仍然是酉矩陣，這是因?yàn)橄辔灰蚴椒纸獠桓淖冇蠈傩浴?br> 在本發(fā)明的各實(shí)施例中，選擇兩個(gè)參數(shù)來表示PL，選擇4個(gè)參數(shù)來表示 ，并且PR被丟棄。在某些實(shí)施例中，角度θ21、θ31被選擇為表示PL的參數(shù)。矩陣 可以由4個(gè)參數(shù)和1個(gè)符號(hào)比特確定，在 中存在作為所有角度的子集的所述4個(gè)參數(shù)的許多組合。不同的組合導(dǎo)致在發(fā)射機(jī)處重建 的不同復(fù)雜度。應(yīng)當(dāng)注意的是，與基于4個(gè)參數(shù)來構(gòu)造 相比，提取 的所有角度的復(fù)雜度相對(duì)較低。取代直接把角度發(fā)送回去，某些實(shí)施例可以把所選擇的4個(gè)角度的函數(shù)發(fā)送回去。例如，可以選擇諸如sin()、cos()和tan()之類的普通的三角函數(shù)。本發(fā)明的某些實(shí)施例設(shè)想了用來表示 的4個(gè)參數(shù)的所有可能的集合。一組4個(gè)參數(shù)φ11、φ12、φ21、φ22和22的符號(hào)提供一個(gè)解，現(xiàn)在對(duì)其進(jìn)行闡述。可以如下執(zhí)行對(duì)角度φ11、φ12、φ21、φ22的提取φ11＝arccos(|v11|) (16)φ12＝arccos(|v12|) (17)φ12＝arctan(|v31|/|v21|)(18)φ22＝arctan(|v32|/|v22|)(19)應(yīng)當(dāng)注意的是，φ11、φ12、φ21、φ22全部在
而不是
之內(nèi)，并且22的符號(hào)只占用1比特。在各實(shí)施例中，所述反饋包括
的一個(gè)角度和
中的三個(gè)角度。
在使用以上參數(shù)來表示PL和 的實(shí)施例中，接收機(jī)量化θ21、θ31、φ11、φ12、φ21、φ22，并且把它們與sign(22)一起反饋回發(fā)射機(jī)，其中可以發(fā)現(xiàn) 該接收機(jī)可以接收各參數(shù)，重建 ，并且執(zhí)行波束成形。如下示出重建 的概括計(jì)算22、32以重建 ，即 的第二列；利用 的酉屬性計(jì)算 ，即 的第三列。我們把 改寫成 由于 與 正交，因此有v1′v2=0]]>或者 其中c1＝cos(φ11)cos(φ12)c2＝sin(φ11)cos(φ21)sin(φ12)cos(φ22)(22)c3＝sin(φ11)sin(φ21)sin(φ12)sin(φ22)由于φ11、φ12、φ21、φ22全部在
內(nèi)，因此cj都大于或者等于0。可以使用余弦法則顯式求解等式(21)。22、32的解是
由于 也是酉矩陣，因此第一行的范數(shù)是1?？紤]v~13=cos(φ13)]]>是正數(shù)，我們求解 v~13=1-cos2(φ11)-cos2(φ12)---(24)]]>由于 是酉矩陣，因此 的第二行與第二行正交。 可以被求解為 類似地， 是 應(yīng)當(dāng)記住PL=1000eiθ21000eiθ31---(27)]]>可以如下執(zhí)行波束成形x=PLV~d---(28)]]>圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的流程圖。在某些實(shí)施例中，方法200可以被使用于利用了MIMO技術(shù)的無線系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，方法200或其各部分通過無線通信設(shè)備來執(zhí)行，在附圖中示出了該無線通信設(shè)備的實(shí)施例。在其他實(shí)施例中，方法200由處理器或者電子系統(tǒng)來執(zhí)行。方法200不限于執(zhí)行該方法的特定類型的設(shè)備或軟件單元。方法200中的各動(dòng)作可以按照所呈現(xiàn)的順序來執(zhí)行，也可以按照不同的順序來執(zhí)行。此外，在某些實(shí)施例中，從方法200中省略在圖2中列出的某些動(dòng)作。
所示出的方法200從塊210開始，在塊210中，從所接收的信號(hào)估計(jì)信道狀態(tài)信息。所述信道狀態(tài)信息可以包括上述信道狀態(tài)矩陣H。在220中，從該信道狀態(tài)信息確定波束成形矩陣。在某些實(shí)施例中，這對(duì)應(yīng)于執(zhí)行前面參照等式(1)和(7)描述的單值分解(SVD)。該波束成形矩陣V也在上面進(jìn)行了描述。
在230中，從所述波束成形矩陣的每一列因式分解出相位角度。例如，如上面在等式(5)、(8)和(15)中所示出的那樣，可以從該波束成形矩陣中因式分解出相位矩陣PR并且丟棄之。在240中，從該波束成形矩陣中因式分解出附加的相位信息，以便產(chǎn)生相位矩陣和幅度矩陣。在本發(fā)明的上述各實(shí)施例中，所述附加相位信息由相位矩陣PL表示，并且該幅度矩陣由 表示。該幅度矩陣包括來自原始波束成形矩陣V的幅度信息，并且可以包括也可以不包括相位信息。因此， 中的各矩陣元素可以是標(biāo)量或者是復(fù)數(shù)。
在250中，使用N2-N個(gè)參數(shù)來表示所述相位矩陣和幅度矩陣，其中N是空間信道的數(shù)量。例如，在上述的2x2實(shí)施例中，N＝2，并且所述相位矩陣和幅度矩陣由兩個(gè)參數(shù)表示。一個(gè)參數(shù)θ被用于表示該幅度矩陣，另一個(gè)參數(shù)φ11-φ21被用于表示該相位矩陣。此外，例如在上述的3x3實(shí)施例中，N＝3，并且所述相位矩陣和幅度矩陣由6個(gè)參數(shù)和一個(gè)符號(hào)比特來表示。該相位矩陣由兩個(gè)參數(shù)表示，該幅度矩陣由4個(gè)參數(shù)和一個(gè)符號(hào)比特表示。用來表示該幅度矩陣的參數(shù)的選擇有很多。
在260中，所述參數(shù)被量化。它們可以被單獨(dú)量化或者被聯(lián)合量化。在適用于所選參數(shù)范圍的范圍內(nèi)量化所述參數(shù)。例如，在上述的2x2實(shí)施例中，θ和φ11-φ21被分別量化在 和(-π，π]之間。在270中，傳輸量化后的參數(shù)?？梢允褂萌魏晤愋偷膮f(xié)議或者任何類型的通信鏈接來傳輸所述量化后的參數(shù)，其中包括無線鏈接，例如參照?qǐng)D1描述的各站之間的無線鏈接。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的流程圖。在某些實(shí)施例中，方法300可以被使用于利用了MIMO技術(shù)的無線系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，方法300或其各部分通過無線通信設(shè)備來執(zhí)行，在附圖中示出了該無線通信設(shè)備的實(shí)施例。在其他實(shí)施例中，方法300由處理器或者電子系統(tǒng)來執(zhí)行。方法300不限于執(zhí)行該方法的特定類型的設(shè)備或軟件單元。方法300中的各動(dòng)作可以按照所呈現(xiàn)的順序來執(zhí)行，也可以按照不同的順序來執(zhí)行。此外，在某些實(shí)施例中，從方法300中省略在圖3中列出的某些動(dòng)作。
方法300從塊310開始，在塊310中，接收至少一個(gè)角度參數(shù)。這可以對(duì)應(yīng)于發(fā)射機(jī)接收表示幅度矩陣的一個(gè)或多個(gè)角度參數(shù)。例如，該至少一個(gè)角度參數(shù)可以包括上面參照等式(6)描述的θ，或者可以包括上面參照等式(15)-(19)描述的φ11、φ12、φ21、φ22。
在320中，從該至少一個(gè)角度參數(shù)確定波束成形矩陣中的各矩陣元素的幅度。例如，如等式(11)所示，在2x2波束成形矩陣中的各矩陣元素的幅度可以從角度參數(shù)θ確定，并且如等式(20)和(24)-(26)所示，3x3波束成形矩陣中的各矩陣元素的幅度可以從角度參數(shù)φ11、φ12、φ21、φ22確定。
在330中，接收至少一個(gè)相位參數(shù)。這對(duì)應(yīng)于發(fā)射機(jī)接收表示相位矩陣的一個(gè)或多個(gè)相位參數(shù)。例如，該至少一個(gè)相位參數(shù)可以包括上面參照等式(5)和(8)所示的φ21-φ11，或者可以包括上面參照等式(15)-(19)所示的φ11、φ12、φ21、φ22。在340中，可以把該至少一個(gè)相位參數(shù)應(yīng)用于該波束成形矩陣中的至少一行。例如，所述相位矩陣和幅度矩陣可以如等式(11)或等式(28)所示地相乘。此外，該波束成形矩陣可以用于等式(28)所示的波束成形。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的系統(tǒng)圖示。電子系統(tǒng)400包括天線410、物理層(PHY)430、介質(zhì)訪問控制(MAC)層440、以太網(wǎng)接口450、處理器460和存儲(chǔ)器470。在某些實(shí)施例中，電子系統(tǒng)400可以是能夠按照參照前面的附圖所描述的那樣對(duì)矩陣進(jìn)行因式分解并且量化參數(shù)的站。在其他實(shí)施例中，該電子系統(tǒng)可以是接收量化后的參數(shù)并且在MIMO系統(tǒng)中執(zhí)行波束成形的站。例如，電子系統(tǒng)400可以在無線網(wǎng)絡(luò)中被用作站102或站104(圖1)。此外，電子系統(tǒng)400例如可以是能夠執(zhí)行如上面的等式(1)-(28)當(dāng)中的任意一個(gè)所示的計(jì)算的站。
在某些實(shí)施例中，電子系統(tǒng)400可以表示包括接入點(diǎn)或移動(dòng)站以及其他電路的系統(tǒng)。例如，在某些實(shí)施例中，電子系統(tǒng)400可以是計(jì)算機(jī)，比如個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站等等，其包括接入點(diǎn)或移動(dòng)站以作為外圍或者集成單元。此外，電子系統(tǒng)400可以包括在網(wǎng)絡(luò)中耦合在一起的一系列接入點(diǎn)。
在操作中，系統(tǒng)400使用天線410發(fā)送及接收信號(hào)，并且所述信號(hào)由圖4所示的各元件處理。天線410可以是天線陣列或者支持MIMO處理的任意類型的天線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)400可以部分地或者完全地遵循諸如802.11標(biāo)準(zhǔn)之類的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)來操作。
物理層(PHY)430耦合到天線410，以便與無線網(wǎng)絡(luò)相互作用。PHY 430可以包括用來支持對(duì)于射頻(RF)信號(hào)的發(fā)送和接收的電路。例如，在某些實(shí)施例中，PHY 430包括用來接收信號(hào)并且執(zhí)行諸如低噪聲放大(LNA)、濾波、頻率轉(zhuǎn)換等等之類的“前端”處理的RF接收機(jī)。此外，在某些實(shí)施例中，PHY 430包括用來支持MIMO信號(hào)處理的變換機(jī)構(gòu)和波束成形電路。此外，在某些實(shí)施例中，PHY 430例如包括用來支持上變頻的電路和RF發(fā)射機(jī)。
介質(zhì)訪問控制(MAC)層440可以是任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)訪問控制層實(shí)現(xiàn)方式。例如，MAC 440可以用軟件或硬件或者二者的組合來實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，MAC 440的一部分可以用硬件實(shí)現(xiàn)，另一部分可以用由處理器460執(zhí)行的軟件來實(shí)現(xiàn)。此外，MAC 440可以包括與處理器460分開的處理器。
在操作中，處理器460從存儲(chǔ)器470讀取指令和數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于所述指令來執(zhí)行動(dòng)作。例如，處理器460可以從存儲(chǔ)器470訪問指令并且執(zhí)行本發(fā)明的方法實(shí)施例，比如方法200(圖2)或方法300(圖3)或者參照其他附圖描述的方法。處理器460代表任意類型的處理器，其中包括(但不限于)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器等等。
存儲(chǔ)器470代表包括機(jī)器可讀介質(zhì)的產(chǎn)品。例如，存儲(chǔ)器470代表隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存或者任何其他類型的包括可以由處理器460讀取的介質(zhì)的產(chǎn)品。存儲(chǔ)器470可以存儲(chǔ)用于執(zhí)行本發(fā)明的各方法實(shí)施例的指令。存儲(chǔ)器470還可以存儲(chǔ)波束成形矩陣或者波束成形矢量。
盡管在圖4中單獨(dú)示出了系統(tǒng)400的各元件，但是也存在把處理器460、存儲(chǔ)器470、以太網(wǎng)接口450和MAC 440的電路組合在單一集成電路中的實(shí)施例。例如，存儲(chǔ)器470可以是處理器460的內(nèi)部存儲(chǔ)器，或者可以是處理器460內(nèi)部的微程序控制存儲(chǔ)裝置。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)400的各元件可以被單獨(dú)封裝并且被安裝在公共電路板上。在其他實(shí)施例中，各元件是封裝在一起(例如封裝在多芯片模塊中)的單獨(dú)的集成電路管芯，并且在另外的實(shí)施例中，各元件在相同的集成電路管芯上。
以太網(wǎng)接口450可以提供電子系統(tǒng)400與其他系統(tǒng)之間的通信。例如，在某些實(shí)施例中，電子系統(tǒng)400可以是利用以太網(wǎng)接口450與有線網(wǎng)絡(luò)通信或者與其他接入點(diǎn)通信的接入點(diǎn)。本發(fā)明的某些實(shí)施例不包括以太網(wǎng)接口450。例如，在某些實(shí)施例中，電子系統(tǒng)400可以是使用總線或者其他類型的端口與計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)。
雖然已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到各種修改和變化。這種修改和變化應(yīng)被認(rèn)為落在本發(fā)明和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括從波束成形矩陣中因式分解出相位信息；以及傳輸描述沒有該相位信息的該波束成形矩陣的至少一個(gè)參數(shù)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，從波束成形矩陣中因式分解出相位信息包括從該波束成形矩陣的每一列中因式分解相位角度。
3.權(quán)利要求2的方法，其中，所述傳輸包括傳輸N2-N個(gè)參數(shù)，其中N代表所述波束成形矩陣的維數(shù)。
4.權(quán)利要求2的方法，還包括從所述波束成形矩陣的每一行因式分解附加的相位信息，以便產(chǎn)生相位矩陣和幅度矩陣。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，所述傳輸包括傳輸至少一個(gè)表示所述相位矩陣的參數(shù)以及傳輸至少一個(gè)表示所述幅度矩陣的參數(shù)。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述波束成形矩陣包括兩行兩列；表示所述相位矩陣的所述至少一個(gè)參數(shù)包括第一參數(shù)；以及表示所述幅度矩陣的所述至少一個(gè)參數(shù)包括第二參數(shù)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中，第一參數(shù)包括角度。
8.權(quán)利要求6的方法，其中，第一參數(shù)包括角度的函數(shù)。
9.一種方法，包括把2×2波束成形矩陣因式分解成多個(gè)矩陣，其中所述多個(gè)矩陣當(dāng)中的第一個(gè)具有包括來自該波束成形矩陣的幅度信息的矩陣元素；以及利用第一參數(shù)表示所述矩陣當(dāng)中的第一個(gè)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中，所述多個(gè)矩陣還包括兩個(gè)具有相位信息的矩陣，所述兩個(gè)矩陣當(dāng)中的一個(gè)由第二參數(shù)表示，另一個(gè)被丟棄。
11.權(quán)利要求10的方法，其中，第一參數(shù)包括角度。
12.權(quán)利要求10的方法，其中，第一參數(shù)包括角度的三角函數(shù)。
13.一種方法，包括從3×3波束成形矩陣的每一列因式分解相位角度；以及利用6個(gè)參數(shù)表示該波束成形矩陣。
14.權(quán)利要求13的方法，還包括在無線鏈接上傳輸所述6個(gè)參數(shù)。
15.權(quán)利要求13的方法，還包括從所述3×3波束成形矩陣的每一行因式分解相位信息。
16.權(quán)利要求15的方法，其中，所述6個(gè)參數(shù)當(dāng)中的兩個(gè)被選擇來表示從每一行因式分解的所述相位信息。
17.一種方法，包括接收至少一個(gè)角度參數(shù)；從該至少一個(gè)角度參數(shù)確定波束成形矩陣中的各矩陣元素的幅度；接收至少一個(gè)相位參數(shù)；以及把該至少一個(gè)相位參數(shù)施加到該波束成形矩陣中的至少一行。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述波束成形矩陣包括兩行兩列；所述至少一個(gè)角度參數(shù)包括一個(gè)角度參數(shù)；以及所述至少一個(gè)相位參數(shù)包括一個(gè)相位參數(shù)。
19.權(quán)利要求17的方法，其中所述波束成形矩陣包括三行三列；所述至少一個(gè)角度參數(shù)包括4個(gè)角度參數(shù)；以及所述至少一個(gè)相位參數(shù)包括兩個(gè)相位參數(shù)。
20.一種產(chǎn)品，包括適于保存指令的機(jī)器可讀介質(zhì)，當(dāng)所述指令被訪問時(shí)，所述指令使得機(jī)器從波束成形矩陣因式分解出相位信息，并且傳輸描述沒有該相位信息的該波束成形矩陣的至少一個(gè)參數(shù)。
21.權(quán)利要求20的產(chǎn)品，其中，從波束成形矩陣因式分解出相位信息包括從所述波束成形矩陣中的每一列因式分解相位角度。
22.權(quán)利要求20的產(chǎn)品，還包括從所述波束成形矩陣的每一行因式分解附加的相位信息，以便產(chǎn)生相位矩陣和幅度矩陣。
23.權(quán)利要求22的矩陣，其中所述傳輸包括傳輸至少一個(gè)表示所述相位矩陣的參數(shù)以及傳輸至少一個(gè)表示所述幅度矩陣的參數(shù)。
24.權(quán)利要求23的產(chǎn)品，其中所述波束成形矩陣包括兩行兩列；表示所述相位矩陣的所述至少一個(gè)參數(shù)包括第一參數(shù)；以及表示所述幅度矩陣的所述至少一個(gè)參數(shù)包括第二參數(shù)。
25.權(quán)利要求23的產(chǎn)品，其中所述波束成形矩陣包括三行三列；表示所述相位矩陣的所述至少一個(gè)參數(shù)包括兩個(gè)參數(shù)；以及表示所述幅度矩陣的所述至少一個(gè)參數(shù)包括4個(gè)參數(shù)。
26.一種電子系統(tǒng)，包括N個(gè)天線；耦合到所述N個(gè)天線的處理器；以太網(wǎng)接口；以及具有適于保存指令的機(jī)器可讀介質(zhì)的產(chǎn)品，當(dāng)所述指令被訪問時(shí)，所述指令使得該處理器估計(jì)對(duì)應(yīng)于N個(gè)空間信道的信道狀態(tài)信息、從N×N波束成形矩陣的每一列因式分解相位角度以及利用N2-N個(gè)參數(shù)表示沒有所述相位角度的該波束成形矩陣。
27.權(quán)利要求26的電子系統(tǒng)，其中N＝2，并且所述N2-N個(gè)參數(shù)包括一個(gè)用來描述相位的參數(shù)以及一個(gè)用來描述幅度的參數(shù)。
28.權(quán)利要求26的電子系統(tǒng)，其中N＝3，并且所述N2-N個(gè)參數(shù)包括兩個(gè)用來描述相位的參數(shù)以及4個(gè)用來描述幅度的參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過從波束成形矩陣因式分解出不重要的信息(特別是相位信息)來減小閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中的反饋帶寬的方法。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101019342SQ200580030474
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者X·林, Q·李, A·潘 申請(qǐng)人:英特爾公司