專(zhuān)利名稱(chēng)：利用基于延遲的信道狀態(tài)預(yù)測(cè)進(jìn)行信道反饋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及利用基 于延遲的信道狀態(tài)預(yù)測(cè)進(jìn)行信道反饋的方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信在辦公室、家庭、學(xué)校等場(chǎng)所越來(lái)越普及，各種無(wú)線技 術(shù)和應(yīng)用需要協(xié)力合作，以滿(mǎn)足隨時(shí)和/或隨地進(jìn)行計(jì)算和通信的需求。例 如，多種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可以共存，從而提供一個(gè)處理和/或通信能力更強(qiáng)、 移動(dòng)性更強(qiáng)和/或最終實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游的無(wú)線通信環(huán)境。
具體而言，無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)可以在一個(gè)相對(duì)較小的空間(比如， 辦公室的工作間或家里的某個(gè)房間)內(nèi)提供快速、短距離的連通能力。在 辦公大樓、家里、學(xué)校等，無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)可提供比WPAN要寬廣 的范圍。例如，無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)將更寬廣地理范圍內(nèi)的建筑物彼此 相連，所以能夠覆蓋比WLAN更遠(yuǎn)的距離。由于這些網(wǎng)絡(luò)在蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施 中得到了廣泛的應(yīng)用，無(wú)線廣域網(wǎng)(WWAN)可提供最為廣闊的范圍。盡 管上述每一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)所支持的用途不同，但是，這些網(wǎng)絡(luò)間的共存 提供了一個(gè)具有隨時(shí)隨地連通能力的更為健壯的環(huán)境。


圖1是本文公開(kāi)的方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例的舉例說(shuō)明性無(wú)線通信 系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1所示的舉例說(shuō)明性無(wú)線通信系統(tǒng)中的舉例說(shuō)明性多輸入多 輸出(MIMO)系統(tǒng)的模塊圖。圖3是圖2所示的舉例說(shuō)明性MIMO系統(tǒng)中的舉例說(shuō)明性用戶(hù)站的 模塊圖。圖4描繪了 FDD模式下AMC帶的幀結(jié)構(gòu)。圖5是舉例說(shuō)明性延遲的模塊圖。圖6描述了時(shí)變衰落信道及反饋延遲的影響。圖7是基于信道狀態(tài)預(yù)測(cè)的反饋系統(tǒng)的模塊圖，其中信道狀態(tài)預(yù)測(cè)基 于延遲。圖8描述了信道預(yù)測(cè)器的性能示例。圖9a描述了在信道預(yù)測(cè)情況下和在沒(méi)有信道預(yù)測(cè)情況下的系統(tǒng)針對(duì) 舉例說(shuō)明性延遲量的舉例說(shuō)明性分組差錯(cuò)率。圖％描述了在信道預(yù)測(cè)情況下和在沒(méi)有信道預(yù)測(cè)情況下的系統(tǒng)針對(duì) 舉例說(shuō)明性延遲量的舉例說(shuō)明性吞吐量。圖10是圖6所示的舉例說(shuō)明性反饋系統(tǒng)的一種操作方式的流程圖。
圖11是用于實(shí)現(xiàn)圖3所示的舉例說(shuō)明性用戶(hù)站的舉例說(shuō)明性處理器 系統(tǒng)的模塊圖。
具體實(shí)施例方式—般而言，本文描述了根據(jù)對(duì)信道狀態(tài)的預(yù)測(cè)進(jìn)行信道反饋的方法和 裝置。在各個(gè)實(shí)施例中，信道狀態(tài)的預(yù)測(cè)基于延遲量。本文所述的方法和 裝置不限于此。參看圖1， 一個(gè)舉例說(shuō)明性的無(wú)線通信系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)無(wú)線 通信網(wǎng)絡(luò)，通常如IIO、 120和130所示。具體而言，無(wú)線通信系統(tǒng)100包 括無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN) 110、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN) 120和無(wú)線城域網(wǎng) (WMAN) 130。盡管圖1描繪出3個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，但是無(wú)線通信系統(tǒng) 100所包括的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)還可以多幾個(gè)或少幾個(gè)。例如，無(wú)線通信系統(tǒng) 100可以包括其它的WPAN、 WLAN禾H/或WMAN。本文所述的方法和裝置不限于此。無(wú)線通信系統(tǒng)100還包括一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)站，通常如140、 142、 144、 146和148所示。例如，用戶(hù)站140、 142、 144、 146和148可以包括如下 的無(wú)線電子設(shè)備臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上式計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)、平板式計(jì) 算機(jī)、蜂窩電話、尋呼機(jī)、音頻和/或視頻播放機(jī)(比如MP3播放機(jī)或DVD 播放機(jī))、游戲設(shè)備、攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備(比如GPS設(shè)備)、無(wú) 線外設(shè)(比如打印機(jī)、掃描儀、頭戴裝置、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等)、醫(yī)療設(shè)備(比 如心率監(jiān)控儀、血壓監(jiān)控儀等)和/或其它合適的固定、便攜或移動(dòng)電子設(shè) 備。盡管圖1描繪了 5個(gè)用戶(hù)站，但是無(wú)線通信系統(tǒng)100所包括的用戶(hù)站 還可以更多些或更少些。用戶(hù)站140、 142、 144、 146和148可以使用各種調(diào)制技術(shù)，例如， 擴(kuò)頻調(diào)制(比如直接序列碼分多址(DS-CDMA)禾口/或跳頻碼分多址
(FH-CDMA))、時(shí)分復(fù)用(TDM)調(diào)制、頻分復(fù)用(FDM)調(diào)制、正交 頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制、多載波調(diào)制(MDM)和/或其它合適的通過(guò)無(wú)線 鏈路進(jìn)行通信的調(diào)制技術(shù)。舉一個(gè)例子，膝上式計(jì)算機(jī)140按照對(duì)功耗需 求很低的適當(dāng)?shù)臒o(wú)線通信協(xié)議工作，例如，藍(lán)牙⑧(Bluetooth⑧)、超寬帶
(UWB)和/或射頻識(shí)別(RFID)，從而實(shí)現(xiàn)WPAN 110。具體而言，膝上 式計(jì)算機(jī)140通過(guò)無(wú)線鏈路與WPAN 110中的設(shè)備(例如，攝像機(jī)142禾口/ 或打印機(jī)144)進(jìn)行通信。再舉一個(gè)例子，膝上式計(jì)算機(jī)140利用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)調(diào)制 和/或跳頻擴(kuò)頻(FHSS)調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)WLAN120 (比如，電氣電子工程師學(xué) 會(huì)(IEEE)的802.11標(biāo)準(zhǔn)系列和/或其變型、演進(jìn))。例如，膝上式計(jì)算機(jī) 140通過(guò)無(wú)線鏈路與WLAN120中的設(shè)備(比如，打印機(jī)144、手持式計(jì)算 機(jī)146和/或智能電話148)進(jìn)行通信。膝上式計(jì)算機(jī)140還通過(guò)無(wú)線鏈路 與接入點(diǎn)(AP) 150進(jìn)行通信。下文將會(huì)詳盡描述與AP 150可操作地相耦 合的路由器152?；蛘撸梢詫P 150和路由器152整合到單個(gè)設(shè)備中(比 如無(wú)線路由器)。膝上式計(jì)算機(jī)140可利用OFDM調(diào)制，將一個(gè)射頻信號(hào)分成多個(gè)較 小的子信號(hào)，然后在不同頻率同時(shí)傳輸這些子信號(hào)，由此傳輸大量的數(shù)字 數(shù)據(jù)。具體而言，膝上式計(jì)算機(jī)140利用OFDM調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)WMAN 130。例如，膝上式計(jì)算機(jī)140依照802.16標(biāo)準(zhǔn)族工作，從而通過(guò)無(wú)線鏈路與基 站(通常如160、 162和164所示)進(jìn)行通信，802.16標(biāo)準(zhǔn)族是由IEEE推 出的，可提供固定、便攜和/或移動(dòng)的寬帶無(wú)線接入(BWA)網(wǎng)絡(luò)(比如， IEEE 802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)(2004年9月18日)，IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)(2006年2 月28日)，IEEE 802.16f標(biāo)準(zhǔn)(2005年12月1日))。
盡管上述部分例子是結(jié)合正EE開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述的，但本文公開(kāi) 的方法和裝置還容易應(yīng)用于其它特定興趣組和/或標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)組織(比如，無(wú) 線兼容性(Wi-Fi)聯(lián)盟、微波接入全球互通(WiMAX)論壇、紅外數(shù)據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)協(xié)會(huì)(IrDA)、第三代合作伙伴項(xiàng)目(3GPP)等)的許多規(guī)范和/或標(biāo)準(zhǔn)。 本文所述的方法和裝置不限于此。WLAN 120和WMAN 130可以與普通的公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)170可操作 地相耦合，比如，因特網(wǎng)、電話網(wǎng)(如公共交換電話網(wǎng)(PSTN))、局域網(wǎng) (LAN)、有線電視網(wǎng)禾B/或與以太網(wǎng)、數(shù)字用戶(hù)線(DSL)、電話線、同軸 電纜和/或其它無(wú)線連接等相連的其它無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。舉一個(gè)例子，WLAN 120 可以通過(guò)AP 150和/或路由器152與普通的公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)170可操作地相 耦合。再舉一個(gè)例子，WMAN 130可以通過(guò)基站160、 162禾n/或I64與普 通的公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)170可操作地相耦合。無(wú)線通信系統(tǒng)100可以包括其它合適的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。例如，無(wú)線通 信系統(tǒng)100可以包括無(wú)線廣域網(wǎng)(WWAN)(圖中未顯示出)。膝上式計(jì)算 機(jī)140依照支持WWAN的其它無(wú)線通信協(xié)議工作。具體而言，這些無(wú)線通 信協(xié)議基于模擬、數(shù)字和/或雙模式通信系統(tǒng)的技術(shù)，例如，全球移動(dòng)通信 系統(tǒng)(GSM)技術(shù)、寬帶碼分多址(WCDMA)技術(shù)、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) (GPRS)技術(shù)、增強(qiáng)數(shù)據(jù)GSM平臺(tái)(EDGE)技術(shù)、通用移動(dòng)電信系統(tǒng) (UMTS)技術(shù)、第三代合作伙伴項(xiàng)目(3GPP)技術(shù)，以及基于這些技術(shù) 的標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的變型、演進(jìn)和/或其它合適的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。盡管圖1僅僅 描述了一個(gè)WPAN、 一個(gè)WLAN和一個(gè)WMAN，然而無(wú)線通信系統(tǒng)100 還可以包括多個(gè)WPAN、 WLAN、 WMAN禾口/或WWAN的其它組合。本文 所述的方法和裝置不限于此。無(wú)線通信系統(tǒng)100可以包括其它WPAN、 WLAN、 WMAN和/或 WWAN裝置(圖中未顯示出)，例如，網(wǎng)絡(luò)接口裝置和外設(shè)(比如網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC))、接入點(diǎn)(AP)、重配點(diǎn)、端點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、集線器等，通 過(guò)這些裝置可實(shí)現(xiàn)蜂窩電話系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)、雙向 無(wú)線電系統(tǒng)、單向?qū)ず粝到y(tǒng)、雙向?qū)ず粝到y(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)系統(tǒng)、個(gè) 人數(shù)字助理(PDA)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算附件(PCA)系統(tǒng)和/或其它合適的通 信系統(tǒng)。盡管上文己描述了某些實(shí)例，但是本發(fā)明所涵蓋的范圍不限于此。
參看圖2，舉例說(shuō)明性的無(wú)線MIMO系統(tǒng)200可以包括一個(gè)基站210 和一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)站(通常如220、 225所示)。無(wú)線MIMO系統(tǒng)包括點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)MIM0系統(tǒng)和/或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)MIMO系統(tǒng)。例如，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO系統(tǒng)包括 基站210和用戶(hù)站220。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)MIMO系統(tǒng)包括基站210和用戶(hù)站225。 基站210可將數(shù)據(jù)流同時(shí)發(fā)送到用戶(hù)站220、 225。例如，基站310可以將 兩路數(shù)據(jù)流發(fā)送到用戶(hù)站220，而將一路數(shù)據(jù)流發(fā)送到用戶(hù)站225。盡管圖 2僅僅描繪了一個(gè)用戶(hù)站，但是無(wú)線MIMO系統(tǒng)200還可以包括額外的用 戶(hù)站?；?10可以通過(guò)4個(gè)發(fā)射天線250發(fā)送兩路或兩路以上的數(shù)據(jù)流， 通常如252、 254、 256和258所示。盡管圖2描繪了 4個(gè)發(fā)射天線，但基 站210所包括的發(fā)射天線還可以多幾個(gè)或少幾個(gè)。本文所述的方法和裝置 不限于此。在圖3的實(shí)例中，用戶(hù)站220包括信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器310、反饋信息發(fā) 生器320、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備(NID) 340、處理器350和存儲(chǔ)器360。信道響應(yīng) 預(yù)測(cè)器310、反饋信息發(fā)生器320、 NID 340、處理器350和存儲(chǔ)器360相 互之間通過(guò)總線370可操作地耦合。雖然圖3描繪了相互之間通過(guò)總線370 相耦合的用戶(hù)站220的各個(gè)組件，但是這些組件之間還可以通過(guò)合適的直 接或間接的連接(比如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接)可操作地彼此耦合。
NID 340包括接收機(jī)342、發(fā)射機(jī)344和天線346。用戶(hù)站220分別 通過(guò)接收機(jī)342和發(fā)射機(jī)344接收和/或發(fā)送數(shù)據(jù)。天線346包括一個(gè)或多 個(gè)定向或全向天線，比如，偶極天線、單極天線、貼片天線、回路天線、 微帶天線和/或其它各類(lèi)適于發(fā)送射頻(RF)信號(hào)的天線。盡管圖3僅僅描 繪了單獨(dú)一個(gè)天線，但是用戶(hù)站220還可以包括額外的天線。例如，用戶(hù) 站220可以包括多個(gè)天線來(lái)實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。
如圖3所示，盡管用戶(hù)站220中的各個(gè)組件是相互分離的模塊，但是由其中部分模塊實(shí)現(xiàn)的功能可以集成到單個(gè)半導(dǎo)體電路中，也可以通過(guò)兩
個(gè)或兩個(gè)以上分離的集成電路實(shí)現(xiàn)。例如，盡管NID 340內(nèi)的接收機(jī)342 和發(fā)射機(jī)344在圖中是分離的模塊，然而接收機(jī)342也可以集成到發(fā)射機(jī) 344中(比如，收發(fā)機(jī))。本文所述的方法和裝置不限于此。
正EE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)支持多輸入多輸出(MIMO)預(yù)編碼(或閉環(huán) MIMO)，其中，基站探測(cè)信道，而用戶(hù)站反饋信道狀態(tài)信息(或波束形成 矩陣)。由于802.16e的幀持續(xù)時(shí)間通常為5ms，所以在信道探測(cè)與實(shí)際波 束形成之間會(huì)引起大約10ms的較大延遲。由于信道狀態(tài)可能會(huì)在信道間隔 內(nèi)發(fā)生重大變化(尤其是對(duì)移動(dòng)信道而言)，所以反饋延遲對(duì)閉環(huán)MIMO應(yīng) 用于經(jīng)歷時(shí)變衰落信道的移動(dòng)用戶(hù)有很大的限制，而802.16e網(wǎng)絡(luò)正是為這 種移動(dòng)用戶(hù)設(shè)計(jì)的。閉環(huán)MIMO的IEEE協(xié)調(diào)小組中幾家公司的仿真結(jié)果 表明盡管當(dāng)用戶(hù)速度低于3 km/h時(shí)閉環(huán)MIMO比開(kāi)環(huán)MIMO多4-5dB 的增益，但是當(dāng)用戶(hù)速度為10km/h時(shí)，802.16e的閉環(huán)MIMO幾乎損失了 全部的性能增益。概括而言，本發(fā)明的實(shí)施例利用一種或兩種方案來(lái)保持高速移動(dòng)時(shí)閉 環(huán)MIMO的增益。其一，在接收到探測(cè)(或周期性導(dǎo)頻)符號(hào)之后，用戶(hù) 站對(duì)數(shù)毫秒(比如10ms)后的未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并反饋所預(yù)測(cè)的信 道狀態(tài)信息或所預(yù)測(cè)的波束形成矩陣。其二，由于基站增加了一個(gè)額外的 延遲，所以在進(jìn)行實(shí)際的波束形成之前，基站根據(jù)用戶(hù)站的反饋信息完成 (額外的)預(yù)測(cè)。仿真結(jié)果表明通過(guò)簡(jiǎn)單的5抽頭FIR濾波器就能夠在 誤差低于20%的情況下對(duì)變化的信道進(jìn)行預(yù)測(cè)。系統(tǒng)使用這種預(yù)測(cè)技術(shù)比 不使用信道預(yù)測(cè)技術(shù)能多獲得2-4dB的增益。信道預(yù)測(cè)還可用于生成能補(bǔ)償反饋延遲的信道質(zhì)量(CQI)反饋。在 3GPP LTE的仿真中，CQI反饋用于鏈路適應(yīng)，后者選擇調(diào)制、碼速率、 MIMO復(fù)用/分集、流數(shù)量(也就是級(jí)控制)等的方案。由接收機(jī)的反饋與 發(fā)射機(jī)的處理而造成的延遲會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前信道狀態(tài)與反饋狀態(tài)之間的不匹 配，由此造成性能的損耗。在各個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)測(cè)的信道生成反饋， 以此補(bǔ)償總延遲。反饋接收者(如節(jié)點(diǎn)B或基站)可指定總延遲，反饋提 供者(如UE或移動(dòng)站)可對(duì)指定延遲之后的信道響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù) 測(cè)的信道響應(yīng)生成反饋。在各個(gè)實(shí)施例中，比如WiMAX，在發(fā)送每個(gè)幀(更確切地說(shuō)是，下行鏈路子幀)的前導(dǎo)碼之后，向用戶(hù)站(SS)廣播MAC (媒 體訪問(wèn)控制)報(bào)頭。MAC報(bào)頭具有下一幀的資源分配信息。因此，SS知曉 了用來(lái)承載其數(shù)據(jù)的分配資源的確切位置(用時(shí)間、頻率表示)。這樣，進(jìn) 行反饋計(jì)算的SS能夠準(zhǔn)確計(jì)算出反饋延遲，并相對(duì)應(yīng)地對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。
舉一個(gè)例子，為了減輕反饋延遲的影響，用戶(hù)站(SS)提前兩幀預(yù)測(cè) 信道響應(yīng)，并根據(jù)預(yù)測(cè)的信道選擇預(yù)編碼矩陣。在當(dāng)前下行鏈路子幀的最 開(kāi)始處廣播下一幀的資源分配信息。SS能夠?qū)Ψ峙滟Y源塊處的信道響應(yīng)進(jìn) 行預(yù)測(cè)，并在當(dāng)前上行鏈路子幀中發(fā)送反饋，如圖4所示。再舉一個(gè)例子， 可以減少上述例子中的反饋延遲。在圖4所示的第二幀中，在上行鏈路發(fā) 送反饋之后，節(jié)點(diǎn)B對(duì)下行鏈路的預(yù)編碼數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行分配，然后，反饋 和基于及饋的預(yù)編碼數(shù)據(jù)可處于同一幀中，于是，反饋延遲就減少到一幀。 圖4舉例說(shuō)明了頻分雙工(FDD)模式下自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)帶的幀 結(jié)構(gòu)。IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)支持多輸入多輸出(MIMO)預(yù)編碼(或閉環(huán) MIMO)，其中，對(duì)于FDD和TDD模式，基站探測(cè)信道，用戶(hù)站反饋信道 狀態(tài)信息(或波束形成矩陣)。由于802.16e的幀持續(xù)時(shí)間通常為5ms，所 以在信道探測(cè)與實(shí)際波束形成之間會(huì)引起大約10ms的較大延時(shí)，如圖5所 示。對(duì)于波束形成分組尾部而言，延遲甚至可能大于10ms。由于信道狀態(tài) 可能會(huì)在信道間隔內(nèi)發(fā)生重大變化(尤其是對(duì)移動(dòng)信道而言)，如圖6所示。 從圖中可見(jiàn)，每10ms之后信道間隔就可能出現(xiàn)較大變化。如果閉環(huán)MIMO 發(fā)射機(jī)使用過(guò)時(shí)的信道信息進(jìn)行波束形成，那么，形成的波束就不可能指 向所要求的方向。因此，反饋延遲對(duì)閉環(huán)MIMO應(yīng)用于經(jīng)歷時(shí)變衰落信道 的移動(dòng)用戶(hù)有很大的限制，而802.16e網(wǎng)絡(luò)正是為這種移動(dòng)用戶(hù)設(shè)計(jì)的。閉 環(huán)MIMO的IEEE協(xié)調(diào)組中幾家公司的仿真結(jié)果表明盡管當(dāng)用戶(hù)速度低 于3km/h時(shí)，閉環(huán)MIMO比開(kāi)環(huán)MIMO多獲得4-5dB的增益，但是當(dāng)用 戶(hù)速度為10km/h時(shí)，802.16e的閉環(huán)MIMO幾乎損失了全部的性能增益。
由于同10ms的采樣速率相比，多普勒衰落相對(duì)較慢，所以移動(dòng)站接 收到的信道探測(cè)響應(yīng)是相關(guān)的。利用先前的信道響應(yīng)能夠?qū)?0ms內(nèi)的信道 響應(yīng)預(yù)測(cè)。在各個(gè)實(shí)施例中，使用下述兩種方案來(lái)保持高速移動(dòng)時(shí)閉環(huán) MIMO的增益。其一，在接收到信道探測(cè)(或周期性導(dǎo)頻)符號(hào)之后，用戶(hù)站對(duì)隨后數(shù)毫秒(比如10ms)的未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并反饋所預(yù)測(cè) 的信道狀態(tài)信息，或者反饋基于所預(yù)測(cè)信道計(jì)算出的預(yù)測(cè)波束形成矩陣。 其二，由于基站增加了一個(gè)額外的處理延遲，所以，在進(jìn)行實(shí)際的波束形 成之前，基站根據(jù)用戶(hù)站的反饋信息完成(額外的)預(yù)測(cè)。如上文所述， 圖7所示為基于信道預(yù)測(cè)的CQI反饋系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明通過(guò)簡(jiǎn)單的5抽頭FIR濾波器能夠在誤差低于20%的 情況下預(yù)測(cè)變化的信道，如圖8所示。在移動(dòng)速度為10km/h的情況下，系 統(tǒng)使用這種預(yù)測(cè)技術(shù)比不使用信道預(yù)測(cè)技術(shù)能多獲得2-4dB的增益，如圖8 和圖9a所示。5抽頭FIR濾波器的輸入是根據(jù)以前5幀的前導(dǎo)碼估計(jì)出的 5個(gè)以前信道響應(yīng)。根據(jù)以前的前導(dǎo)碼可以計(jì)算出衰落過(guò)程的5個(gè)自相關(guān)系 數(shù)，由此再推導(dǎo)出濾波器并不復(fù)雜。該濾波器是一個(gè)線性單步預(yù)測(cè)器，其 實(shí)際上是一種特殊類(lèi)型的維納-霍普濾波器。使用諸如MUSIC (多重信號(hào)分 類(lèi))這樣更精密復(fù)雜的估計(jì)器，則能夠容許大于10km/h的移動(dòng)速度。
在圖9b所示的實(shí)例中，對(duì)照使用或不使用信道狀態(tài)預(yù)測(cè)的實(shí)施例給 出了舉例說(shuō)明性的系統(tǒng)吞吐量。結(jié)果是，本文所述的方法和裝置能夠使802.16e閉環(huán)MIMO應(yīng)用于移 動(dòng)用戶(hù)。在IEEE關(guān)于802.16e閉環(huán)MIMO協(xié)調(diào)組的討論方案當(dāng)中，本文提
出的信道預(yù)測(cè)技術(shù)是對(duì)移動(dòng)信道最高效的方案。圖10描述了圖2中的基站210和用戶(hù)站220為MIMO系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的 單個(gè)碼字提供CQI反饋系統(tǒng)的一種方式?？梢岳么鎯?chǔ)在任意組合的機(jī)器 可訪問(wèn)介質(zhì)上的任何或一些不同的程序代碼，將圖IO所示的處理過(guò)程1000 實(shí)現(xiàn)成機(jī)器可訪問(wèn)指令，上述機(jī)器可訪問(wèn)介質(zhì)有例如易失性或非易失性 存儲(chǔ)器、其它大容量存儲(chǔ)設(shè)備(比如軟盤(pán)、CD和DVD)。例如，包含機(jī)器 可訪問(wèn)指令的機(jī)器可訪問(wèn)介質(zhì)有可編程門(mén)陣列、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、 可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ) 器(RAM)、磁介質(zhì)、光介質(zhì)和/或其它合適類(lèi)型的介質(zhì)。
另外，盡管圖10描繪了一定順序的動(dòng)作，但以其它時(shí)間順序也能實(shí) 現(xiàn)這些動(dòng)作。此外，結(jié)合圖2中的系統(tǒng)提供和描述的舉例說(shuō)明性的處理過(guò) 程IOOO僅僅是基于信道預(yù)測(cè)的CQI反饋系統(tǒng)的一個(gè)舉例。
在圖10所示的實(shí)例中，在1010，處理過(guò)程1000開(kāi)始時(shí)，用戶(hù)站接收延遲信息，比如，用戶(hù)站從基站接收信道探測(cè)信號(hào)的延遲，和/或基站接
收從用戶(hù)站回饋給基站的信道反饋信息的延遲。其后，在1020，根據(jù)從基 站接收到的信道探測(cè)信號(hào)、基站和用戶(hù)站之間發(fā)送與接收的延遲量，用戶(hù) 站可確定信道響應(yīng)(也就是對(duì)未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè))。在1030，在對(duì)未來(lái) 信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，用戶(hù)站可根據(jù)信道狀態(tài)預(yù)測(cè)來(lái)生成信道反饋 信息。盡管本文所述的方法和裝置與第三代合作伙伴項(xiàng)目(3GPP)的長(zhǎng)期 演化計(jì)劃(LTE)有關(guān)，但是通過(guò)其它合適的無(wú)線技術(shù)、協(xié)議和/或標(biāo)準(zhǔn)也 易于應(yīng)用本文所述的方法和裝置。本文所述的方法和裝置不限于此。
圖11是適于實(shí)現(xiàn)本文公開(kāi)的方法和裝置的舉例說(shuō)明性處理器系統(tǒng) 2000的模塊圖。處理器系統(tǒng)2000可以是臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上式計(jì)算機(jī)、手持 式計(jì)算機(jī)、平板式計(jì)算機(jī)、PDA、服務(wù)器、因特網(wǎng)裝置和/或任何其它類(lèi)型 的計(jì)算設(shè)備。圖11所示的處理器系統(tǒng)2000包括芯片組2010，其中包括存儲(chǔ)器控制 器2012和輸入/輸出(I/O)控制器2014。芯片組2010既具有存儲(chǔ)器和I/O 管理的功能，又具有處理器2020可訪問(wèn)或可使用的許多通用和/或?qū)Ｓ眉拇?器、定時(shí)器等。使用一個(gè)或多個(gè)處理器、WLAN組件、WMAN組件、WWAN 組件和/或其它合適的處理組件可以實(shí)現(xiàn)處理器2020。例如，使用一個(gè)或多 個(gè)Intel⑧奔騰⑧處理器技術(shù)、Inte^安騰⑧處理器技術(shù)、InteP)迅馳TM處理器技術(shù)、 Inte^至強(qiáng)TM處理器技術(shù)禾口/或Intel 乂80^@架構(gòu)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)處理器2020。 另外，還可以選擇其它處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)處理器2020。處理器2020還可以包括 高速緩存2022，后者可利用存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第一級(jí)統(tǒng)一高速緩存(Ll)、第二級(jí) 統(tǒng)一高速緩存(L2)、第三級(jí)統(tǒng)一高速緩存(L3)和/或其它合適的結(jié)構(gòu)來(lái) 實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器控制器2012可實(shí)現(xiàn)多種功能，以使處理器2020能夠通過(guò)總線 2040訪問(wèn)主存儲(chǔ)器2030并與之通信，這里所說(shuō)的主存儲(chǔ)器2030包括易失 性存儲(chǔ)器2032和非易失性存儲(chǔ)器2034。易失性存儲(chǔ)器2032的實(shí)現(xiàn)可以利 用同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、 RAMBUS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RDRAM)和/或任何其它類(lèi)型的隨機(jī)存取 存儲(chǔ)器設(shè)備。非易失性存儲(chǔ)器2034的實(shí)現(xiàn)可以利用閃存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和/或任何其它符合要 求類(lèi)型的存儲(chǔ)器設(shè)備。處理器系統(tǒng)2000還包括與總線2040相耦合的接口電路2050。使用 任何類(lèi)型的接口標(biāo)準(zhǔn)都可以實(shí)現(xiàn)接口電路2050，比如，以太網(wǎng)接口、通用 串行總線(USB)、第三代輸入/輸出接口 (3GIO)和/或任何其它合適類(lèi)型 的接口?？梢杂幸粋€(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備2060與接口電路2050相連接。輸入設(shè)備 2060允許個(gè)人向處理器2020輸入數(shù)據(jù)和發(fā)送命令。例如，通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、 觸摸屏、軌跡板、軌跡球、等位點(diǎn)鼠標(biāo)(isopoint)和/或語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可以 實(shí)現(xiàn)輸入設(shè)備2060。也可以有一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備2070與接口電路2050相連接。例如， 通過(guò)顯示器設(shè)備(比如發(fā)光顯示屏(LED)、液晶顯示屏(LCD)、陰極射 線管(CRT)顯示屏、打印機(jī)和/或揚(yáng)聲器)可以實(shí)現(xiàn)輸出設(shè)備2070。另外， 接口電路2050還可以包括圖形驅(qū)動(dòng)卡，等等。處理器系統(tǒng)2000還可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)軟件和數(shù)據(jù)的大容量存 儲(chǔ)設(shè)備2080。這樣的大容量存儲(chǔ)設(shè)備2080的例子有軟盤(pán)及其驅(qū)動(dòng)器、硬 盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)及其驅(qū)動(dòng)器和數(shù)字化通用光盤(pán)(DVD)及其驅(qū)動(dòng)器。
接口電路2050還可以包括調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)接口卡這樣的通信設(shè) 備，以便于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。處理器系統(tǒng)2000與網(wǎng)絡(luò) 之間的通信鏈路可以是任何類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接，比如，以太網(wǎng)連接、數(shù)字用 戶(hù)線(DSL)、電話線、蜂窩電話系統(tǒng)、同軸電纜等。在各個(gè)實(shí)施例中，接 口電路2050提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，其中，所包括的通信設(shè)備與本發(fā)明前面關(guān) 于預(yù)測(cè)未來(lái)信道狀態(tài)、考慮系統(tǒng)與基站之間的延遲量、生成信道反饋信息 并向基站提供信道反饋信息描述的內(nèi)容融合在一起。在其它實(shí)施例中，還 可將部分內(nèi)容賦予其它組件，包括但不限于I/O控制器2014。
通過(guò)I/O控制器2014可以控制對(duì)輸入設(shè)備2060、輸出設(shè)備2070、大 容量存儲(chǔ)設(shè)備2080和/或網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)。具體而言，I/O控制器2014可實(shí)現(xiàn)很 多功能，以使得處理器模塊2020能夠通過(guò)總線2040和接口電路2050，與 輸入設(shè)備2060、輸出設(shè)備2070、大容量存儲(chǔ)設(shè)備2080和/或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
雖然圖11所示的組件是處理器系統(tǒng)2000中分離的模塊，但是也可以將其中部分模塊所實(shí)現(xiàn)的功能集成到單個(gè)半導(dǎo)體電路內(nèi)，也可以利用兩個(gè)
或兩個(gè)以上分離的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，盡管如圖中所示，芯片組2010 中存儲(chǔ)器控制器2012和I/O控制器2014是分離的模塊，但是也可以將存儲(chǔ) 器控制器2012和I/O控制器2014集成到單個(gè)半導(dǎo)體電路中。
盡管上文已經(jīng)對(duì)某些舉例說(shuō)明性的方法、裝置和制品進(jìn)行了描述，但 本發(fā)明所涵蓋的范圍不限于此。相反，本發(fā)明涵蓋完全落入權(quán)利要求字面 意思或等同原則的保護(hù)范圍之內(nèi)的全部方法、裝置和制品。例如，盡管上 文公開(kāi)的舉例說(shuō)明性系統(tǒng)除了包括硬件執(zhí)行的軟件或固件外還包括其它組 件，但應(yīng)該理解的是，該系統(tǒng)僅僅是舉例說(shuō)明性的，而非限制性的。具體 而言，本文公開(kāi)的部分或全部硬件、軟件和/或固件可以?xún)H僅體現(xiàn)在硬件中、 僅僅體現(xiàn)在軟件中、僅僅體現(xiàn)在固件中或硬件、軟件和/或固件的任意組合 中。
權(quán)利要求
1、一種裝置，包括信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器，至少部分地根據(jù)從發(fā)射機(jī)站接收的信道探測(cè)信號(hào)、所述裝置從所述發(fā)射機(jī)站接收所述信道探測(cè)信號(hào)的第一時(shí)延量、所述發(fā)射機(jī)站接收從所述裝置回饋給所述發(fā)射機(jī)站的信道反饋信息的第二時(shí)延量，對(duì)一個(gè)或多個(gè)未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)；反饋信息發(fā)生器，與所述信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器相耦合，至少部分地根據(jù)所預(yù)測(cè)的未來(lái)信道狀態(tài)生成所述信道反饋信息；網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，與所述信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器和所述反饋信息發(fā)生器相耦合，用于從所述發(fā)射機(jī)站接收所述信道探測(cè)信號(hào)，并向所述發(fā)射機(jī)站發(fā)送所生成的信道反饋信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器還用于估 計(jì)反饋延遲。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器包括一個(gè)或多個(gè)用于對(duì)所述未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的有限沖激響應(yīng)濾波器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述信道響應(yīng)預(yù)測(cè)器包括一個(gè)或多個(gè)用于對(duì)所述未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的頻譜估計(jì)器。
5、 一種制品，包括存儲(chǔ)介質(zhì)；其上面存儲(chǔ)的多條指令，所述指令用于對(duì)一個(gè)組件進(jìn)行編程，以使所述組件能夠至少部分地根據(jù)以下內(nèi)容，對(duì)容納所述組件的第一個(gè)站的一個(gè)或 多個(gè)未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)所述第一個(gè)站從第二個(gè)站接收到的信道 探測(cè)信號(hào)，所述第一個(gè)站接收所述信道探測(cè)信號(hào)的第一時(shí)延量，基站接收從所述第一站回饋給所述第二站的信道反饋信息的第二時(shí)延量；至少部分地根據(jù)所預(yù)測(cè)的未來(lái)信道狀態(tài)，產(chǎn)生所述信道反饋信息， 以便由所述第一站回送給所述第二站。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制品，其中，所述編程指令被設(shè)計(jì)成 利用有限沖激響應(yīng)濾波對(duì)所述未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制品，其中，所述編程指令被設(shè)計(jì)成 利用頻譜估計(jì)對(duì)所述未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
8、 一種方法，包括基站向用戶(hù)站發(fā)送信道探測(cè)信號(hào)；所述基站從所述用戶(hù)站接收信道反饋信息，所述信道反饋信息是 至少部分地根據(jù)一個(gè)或多個(gè)未來(lái)信道狀態(tài)生成的，所述未來(lái)信道狀態(tài) 是根據(jù)所述用戶(hù)站接收到的信道探測(cè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)的；所述基站至少部分地根據(jù)所接收到的信道反饋信息，對(duì)隨后一段 時(shí)延量之后的一個(gè)或多個(gè)額外的未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述信道反饋信息的生成還基于所述用戶(hù)站接收所述信道探測(cè)信號(hào)的一個(gè)時(shí)延量以及所述基站接收回饋 給所述基站的信道反饋信息的另 一個(gè)時(shí)延量。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述預(yù)測(cè)包括 所述基站利用頻譜估計(jì)對(duì)未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括所述基站至少部分地根據(jù)所述基站預(yù)測(cè)出的未來(lái)信道狀態(tài)，進(jìn)行波束 形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括所述基站至少部分地根據(jù)所述基站預(yù)測(cè)出的未來(lái)信道狀態(tài)，選擇調(diào)制 或碼速率方案。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括所述基站至少部分地根據(jù)所述基站預(yù)測(cè)出的未來(lái)信道狀態(tài)，選擇多輸 入多輸出復(fù)用或分集方案。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括所述基站至少部分地根據(jù)所述基站預(yù)測(cè)出的未來(lái)信道狀態(tài)，選擇流化 或排序方案。
15、 一個(gè)系統(tǒng)，包括 一個(gè)或多個(gè)全向天線； 存儲(chǔ)器；與所述天線和所述存儲(chǔ)器相耦合的處理器；與所述處理器相耦合的通信子組件，其用于至少部分地根據(jù)通過(guò)所述天線從另一個(gè)系統(tǒng)接收到的信道探測(cè)信號(hào)、 用戶(hù)站接收所述信道探測(cè)信號(hào)的一個(gè)時(shí)延量、所述另一個(gè)系統(tǒng)接收回饋給 所述另一個(gè)系統(tǒng)的信道反饋信息的另一個(gè)時(shí)延量，對(duì)所述系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)；生成要回送給所述另一個(gè)系統(tǒng)的信道反饋信息，所述生成至少部分地 基于所預(yù)測(cè)的未來(lái)信道狀態(tài)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述延遲量中至少有一個(gè)約 為5毫秒。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述通信子組件包括 一個(gè)或多個(gè)用于對(duì)所述未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的有限沖激響應(yīng)濾波器。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述通信子組件包括 一個(gè)或多個(gè)用于對(duì)所述未來(lái)信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的頻譜估計(jì)器。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中， 一個(gè)或多個(gè)全向天線包括多 個(gè)用于執(zhí)行多輸入多輸出操作的全向天線。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是從臺(tái)式計(jì)算機(jī)、 膝上式計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)、平板式計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、尋呼機(jī)、音頻 播放機(jī)、視頻播放機(jī)、游戲設(shè)備、攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備、打印機(jī)、 掃描儀或醫(yī)療設(shè)備中選擇出來(lái)的一個(gè)。
全文摘要
本文公開(kāi)并描述了至少部分地根據(jù)預(yù)測(cè)到的未來(lái)信道狀態(tài)提供信道反饋信息的方法和裝置的實(shí)施例。在各實(shí)施例中，可以至少部分地根據(jù)接收到的信道探測(cè)信號(hào)、用戶(hù)站與基站之間的收發(fā)時(shí)延量，預(yù)測(cè)未來(lái)信道狀態(tài)?？擅枋銎渌鼘?shí)施例，并對(duì)其主張權(quán)利。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101432996SQ200780015642
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
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