專利名稱：用于無線通信的自適應預編碼碼本的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與無線通信相關，更特別地，與用于無線通信的自適應預編碼碼本相關。
背景技術：
在無線通信系統(tǒng)中，當發(fā)射器(也稱為基站)完全或部分了解將要在其上進行發(fā)射的信道時，通信系統(tǒng)的功能可顯著改進。與信道有關的信息可以是信道狀態(tài)信息 (channel state information, CSI) 0發(fā)射器可經由信道信道通過反向反饋鏈接獲取CSI。 發(fā)射器所進行的發(fā)射的接收器(也稱為移動用戶和移動臺或用戶設備)可通過信道經由反向反饋鏈接，將CSI發(fā)射回到發(fā)射器。在MIMO (多輸入多輸出)無線通信中，可以在無線接收器處評估信道狀態(tài)信息并反饋回到無線發(fā)射器處，以便發(fā)射器可以根據無線信道調整其發(fā)射方案。通常，這樣的反饋是通過碼本實現(xiàn)的，充當無線發(fā)射器和接收器的當前信道條件的通用字典。但是，在實踐中，無線信道中的改變可能會比由靜態(tài)碼本調節(jié)的信道更為嚴重。使用動態(tài)碼本可以解決這個問題，但是同時會增加復雜性。

發(fā)明內容
通過描述本發(fā)明中的實施例，通?？梢越鉀Q上述問題和其他問題，并且可以實現(xiàn)技術上的優(yōu)勢。根據本發(fā)明的實施例，無線通信中的方法包含讀取至少二級的基線碼本，該基線碼本包含表示預編碼矩陣的碼字。該方法還包含，通過將碼字的第一列乘以從信道相關矩陣計算的第一個轉換矩陣，并將碼字的第二列乘以從信道相關矩陣計算的第二個轉換矩陣，來生成自適應碼本。第一個轉換矩陣與第二個轉換矩陣正交。本文接下來概述了一個實施例的功能，以便于更好地理解下文中的本發(fā)明的詳細說明。在下文中，將描述本發(fā)明的實施例的更多功能和優(yōu)勢，它們形成了本發(fā)明的權利要求的主題。本領域技術人員應該理解，可以在此處揭示的概念和特定實施例的基礎上修改和設計其他結構或流程，以便實現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。本領域技術人員還應理解，這樣的等價構造不應該背離本發(fā)明內附的權利要求中所述的本發(fā)明的實質和范圍。附圖簡述
為了更完整地了解本發(fā)明及其優(yōu)勢，可以參考以下描述和附圖，其中

圖1為根據本發(fā)明的實施例的無線通信系統(tǒng)的一部分；圖2說明了根據本發(fā)明的實施例的操作，接收器的流程圖；以及圖3說明了根據本發(fā)明的實施例的操作中，發(fā)射器的流程圖。不同圖形中相應的數字和符號通常指的是對應的部件(除非另行指定)。圖形的繪制是為了清楚地描述實施例的相關方面，而無需按比例進行繪制。
具體實施例方式下面詳細討論了各種實施例的制作和使用過程。應該理解，本發(fā)明提供了許多可應用的發(fā)明概念，可以在大量特定環(huán)境中實施。所討論的這些特定實施例僅說明了制作和使用本發(fā)明的特定方式，并沒有限制本發(fā)明的全部范圍。本發(fā)明的實施例通過使用動態(tài)的預編碼的碼本，將空間信道相關數據并入到基線碼本中，從而大大改善性能。在多個實施例中，仔細選擇從基線碼本的轉換，以便在保留單一碼本的同時，使復雜度最小。使用圖1，將根據本發(fā)明的實施例描述無線通信系統(tǒng)。根據圖2和圖3中本發(fā)明的實施例，描述了接收器單元Iio和發(fā)射器單元105處的流程圖。圖1為根據本發(fā)明的實施例的無線通信系統(tǒng)的一部分。二進制數據流2的形式的已壓縮的數字源，提供給發(fā)射單元105內的已簡化的發(fā)射塊5，此過程基于歸屬MIMO網絡上的基站或等價物或路由器。發(fā)射塊5包含錯誤控制編碼和映射至(可能與其聯(lián)合)復雜調制符號的功能。已簡化的發(fā)射塊5生成多個單獨的符號流，范圍從部分冗余至完全冗余。 每個符號流映射至多個發(fā)射器天線12-18之一。在向上轉發(fā)頻率轉換、過濾和放大之后，發(fā)射信號6將被發(fā)射至發(fā)射器7并通過多個發(fā)射器天線12-18啟動至無線信道115(僅描述了四個天線作為示例)。無線發(fā)射器單元105通過無線信道115與接收器單元110進行通信。作為示例， 無線發(fā)射器單元105包含四個發(fā)射天線12、14、16和18，接收器單元110包含四個接收器天線22、24、沈和觀。在其他實施例中，任意數量的發(fā)射天線和任意數量的接收天線用于形成經由信道115的鏈接。例如，發(fā)射器單元105動態(tài)剪裁將要以一定方式發(fā)射至信道115的發(fā)射信號，以提高信道吞吐量或最低位錯誤率。從發(fā)射天線12、14、16和18發(fā)射的信號將在接收器21的四個接收天線22、24、沈和觀處接收。隨后，解調制和取消映射操作將在接收器單元110的解映射器/解調器25 中執(zhí)行以覆蓋消息。用于選擇編碼和天線映射算法的智能、復雜度和優(yōu)先級信道知識的級別將取決于應用程序和發(fā)射的特性，在鏈接期間進行調節(jié)。接收器單元110將信道相關反饋信息(或信道狀態(tài)信息)發(fā)射至發(fā)射器單元105 或者由發(fā)射塊5用于開發(fā)發(fā)射信號6中。例如，接收器單元110通過以合適方式處理從發(fā)射器單元105收到的信息，生成反饋信息。而提供詳細的信道反饋將有助于提高信道的頻譜效率，實踐上的限制經常會禁止其在實踐上的應用。例如，詳細的反饋可占用精確的帶寬和處理功率。此外，信道可隨時間變化，因此，從發(fā)射器獲取的反饋易于進行不合格折算(例如反饋延遲、反饋錯誤、信道評估錯誤等)。因此，更適于使用有限的反饋。另一方便，使用非信道狀態(tài)信息的非自適應的
6設計性能則不佳。結果是，發(fā)送具有有限反饋的波束賦形將會提供顯著的性能增益。為了使提供反饋所需的信息最小化，需要使用碼本。波速賦形碼本將在發(fā)射器單元105和接收器單元110 處進行設計和維護，以有助于有限反饋發(fā)送波束賦形的操作。碼本可以為候選預編碼矩陣/矢量的集合，以用于生成發(fā)射信號6。例如，碼本在設計時通常會符合特定類型的信道特征。對于單用戶多輸出(SU-MIMO)的獨立和以同一方式分布(i. i.d.)的瑞利衰落信道 (Rayleigh fading channel)，基于碼本的格拉斯曼線性封裝/子空間封轉(Grassmannian line/subspace)封裝(GLP)可以可以實現(xiàn)近于最佳化的性能。另一方面，這些GLP碼本不會在空間相關的衰落信道下，良好地執(zhí)行。此外，上述碼本的設計是固定的，即，碼本在鏈接期間從不會更改。結果是，盡管更適用于簡化，碼本在完全不同的衰落場景下(例如，郊區(qū)宏觀衰落、城市微觀衰落、城市宏觀衰落)，用于不同的天線間距(例如0. 5，4)、不同的移動速率、不同的天線樣式和極化配置，性能不佳。與碼本設計關聯(lián)的空間相關，是進一步改進系統(tǒng)性能的一種方法。在這種設計中， 固定的基線碼本首先從傳統(tǒng)設計中選擇(例如GLP、DFT、HousehoIder或其他)。然后，實際的碼本將根據信道，從固定基線碼本中導出。例如，用于導出實際碼本的轉換可基于介質進行信道的長期統(tǒng)計(例如空間信道相關)。統(tǒng)計信道信息可以在發(fā)射器處獲取，方式是通過不經常發(fā)生的反饋、或者通過上行鏈路聲音信號(假設在信道統(tǒng)計級別具有信道的相互作用)。這樣，可以實施變化的碼本設計，對碼本進行調整以匹配基本的信道特征。下面將以數學方式描述本發(fā)明的實施例。首先，描述1級自適應碼本，接下來是本發(fā)明描述2級自適應碼本的實施例。在接收器單元110處接收到的信號y表示為y = H θ s+n,(1)在任意ΜΙΜΟ中，在發(fā)射器單元105處有Nt個天線，在接收器單元110處有Nr個天線。因此，在發(fā)射器單元105和接收器單元11之間有NtxNr個MIMO信道。在等式1中， H為大小為NrxNt的信道矩陣，Θ為大小為Ntxl的單元平均值波束賦形器(從預先定義的碼本Wld中選擇)，s為標量信息符號，η為附加的白色高斯噪聲。預先定義的碼本Wld = {wl，. . .，wN}為N個unit-norm候選波束賦形矢量的集合 (每個大小為Ntxl，具有反饋數位B = log2N)。在不缺少普遍性的情況下，使H為零均值， R = E[H’ H]作為發(fā)射器端的信道相關矩陣。信道相關矩陣的特征值分解如下所示
權利要求
1.一種用于無線通信的方法，其特征在于，該方法包括在處理器處，讀取至少二級的基線碼本，該基線碼本包含表示預編碼矩陣的碼字；以及通過以下方式生成自適應碼本將基線碼本的第一列乘以從信道相關矩陣計算出的第一個轉換矩陣，以及將碼字的第二列乘以從信道相關矩陣計算出的第二個轉換矩陣，其中，第一個和第二個轉換矩陣正交。
2.如權利要求1所示的方法，其中，基線碼本為2級碼本，并且其中，第一個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的奇數本征模的總和，并且其中，第二個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的偶數本征模的總和。
3.如權利要求1所述的方法，還包含在生成自適應碼本之后，在接收器處，選擇自適應碼本的碼字索引(index)以量化信道狀態(tài)信息；以及將所選的碼字索引發(fā)射至發(fā)射器。
4.如權利要求3的方法，還包含在發(fā)射器處，選擇波束賦形以基于所選擇的碼字索引將數據發(fā)射至接收器。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所選的波束賦形與所選的碼字索引完全相同。
6.如權利要求4所述的方法，其中，所選的波束賦形與所選的碼字索引不同。
7.如權利要求1所述的方法，其中，在接收器和發(fā)射器端都生成自適應碼本，并且其中，發(fā)射器和接收器交換信息以便同步使用自適應碼本。
8.如權利要求7所述的方法，還包含在生成自適應碼本之前計算信道相關矩陣。 在交換信息以進行同步后，從接收器接收碼本索引； 從自適應碼本檢索碼字； 從碼字生成預編碼矩陣；以及使用預編碼矩陣對預發(fā)射的數據進行預編碼。
9.如權利要求1所述的方法，其中，以指定時間間隔定期生成自適應碼本。
10.如權利要求1所述的方法，其中，當滿足預定義條件時，將生成自適應碼本。
11.如權利要求10所述的方法，其中，標準包含要求預定義閾值的矩陣。
12.如權利要求1所述的方法，其中，生成自適應碼本還包含將碼字的第三列與從信道相關性矩陣計算的第三個轉換矩陣相乘，其中，第三個轉換矩陣與第一個和第二個轉換矩陣正交。
13.如權利要求12所述的方法，其中，基線碼本為3級碼本，并且其中，第一個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k-2本征模的總和，并且其中，第二個轉換矩陣包含使用信道相關性矩陣的3k-l本征模的總和，并且其中，第三個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k 本征模的總和，并且其中，k為小于在發(fā)射器中發(fā)射天線的總數的自然數。
14.一種用于無線通信的方法，其特征在于，該方法包括在移動用戶設備處，通過轉換至少為二級的預定義基線碼本，生成自適應碼本，該基線碼本包含表示預編碼矩陣的碼字，其中該轉換包含將基線碼本的碼字的第一列乘以從信道相關矩陣計算出的第一個轉換矩陣，以及將碼字的第二列乘以從信道相關矩陣計算出的第二個轉換矩陣相乘，其中，第一個和第二個轉換矩陣是正交的。
15.如權利要求14所示的方法，還包含，使用自適用碼本，發(fā)射至發(fā)射器，這是移動用戶設備和發(fā)射器之間的信道的量化形式。
16.如權利要求14所述的方法，其中，生成自適應碼本還包含將碼字的第三列與從信道相關性矩陣計算的第三個轉換矩陣相乘，其中，第三個轉換矩陣與第一個和第二個轉換矩陣正交。
17.如權利要求16所述的方法，其中，基線碼本為3級碼本，并且其中，第一個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k-2本征模的總和，并且其中，第二個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣3k-l本征模的總和，并且其中，第三個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k本征模的總和，并且其中，k為小于在發(fā)射器中發(fā)射天線的總數的自然數。
18.一種用于無線通信的方法，其包含在基站，通過轉換至少為二級的預定義基線碼本，生成自適應碼本，該預定義基線碼本包含表示預編碼矩陣的碼字，其中該轉換包含將預定義基線碼本的碼字的第一列乘以從信道相關矩陣計算出的第一個轉換矩陣，以及將碼字的第二列乘以從信道相關矩陣計算出的第二個轉換矩陣，其中，第一個和第二個轉換矩陣正交。
19.如權利要求18所述的方法，還包含在基站端，從移動用戶設備接收碼字索引；通過在自適應碼本中查找索引，來檢索碼字；從碼字生成預編碼矩陣；以及使用預編碼矩陣對預發(fā)射的數據進行預編碼。
20.如權利要求18所述的方法，其中，生成自適應碼本還包含將碼字的第三列與從信道相關性矩陣計算的第三個轉換矩陣相乘，其中，第三個轉換矩陣與第一個和第二個轉換矩陣正交。
21.如權利要求18所述的方法，其中，基線碼本為3級碼本，并且其中，第一個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k-2本征模的總和，并且其中，第二個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k-l本征模的總和，并且其中，第三個轉換矩陣包含使用信道相關矩陣的3k本征模的總和，并且其中，k為小于在發(fā)射器中發(fā)射天線的總數的自然數。
22.如權利要求18所述的方法，其中，以指定時間間隔定期生成自適應碼本。
23.用于無線通信的移動用戶設備，包含第一個單元，調整為通過轉換至少為2級的預定義基線碼本，生成自適應碼本，該基線碼本包含表示預編碼矩陣的碼字，其中第一個單元包含第一個子單元，調整為將基線碼本的碼字的第一列與從信道相關矩陣計算出的第一個轉換矩陣相乘，以及第二個子單元，調整為將碼字的第二列與從信道相關矩陣計算出的第二個轉換矩陣相乘，其中，第一個和第二個轉換矩陣是正交的。
24.如權利要求23所述的移動用戶設備，其中，第一個單元還包含第三個子單元，調整為將碼字的第三列與從信道相關矩陣計算出的第三個轉換矩陣相乘，其中，第三個轉換單元與第一個和第二個轉換矩陣是正交的。
25.如權利要求23所述的移動用戶設備，還包含第二個單元，調整為通過使用自適應碼本，向發(fā)射器發(fā)送移動用戶設備與發(fā)射器之間的已量化形式的信道。
26.一個用于無線通信的基站，其包含第一個單元，調整為通過轉換至少為2級的預定義基線碼本，生成自適應碼本，該預定義的基線碼本包含表示預編碼矩陣的碼字，其中第一個單元包含第一個子單元，調整為將預定義的基線碼本的碼字的第一列與從信道相關矩陣計算出的第一個轉換矩陣相乘，以及第二個子單元，調整為將碼字的第二列與從信道相關矩陣計算出的第二個轉換矩陣相乘，其中，第一個和第二個轉換矩陣是正交的。
27.如權利要求26所述的基站，其中，第一個單元還包含第三個子單元，調整為將碼字的第三列與從信道相關矩陣計算出的第三個轉換矩陣相乘，其中，第三個轉換單元與第一個和第二個轉換矩陣是正交的。
28.如權利要求沈所述的基站，還包含第二個單元，調整為從移動用戶設備接收碼字索引；第三個單元，調整為通過在自適應碼本中查找索引，來檢索碼字；第四個單元，調整為從碼字生成預編碼矩陣；以及第五個單元，調整為使用預編碼矩陣預編碼將要發(fā)射的數據。
全文摘要
本發(fā)明描述了自適應預編碼碼本。在一個實施例中，無線通信的方法包括讀取具有表示預編碼矩陣的碼字的至少2級基線碼本。通過將碼字的第一列乘以從信道相關矩陣計算出的第一個轉換矩陣，并將碼字的第二列乘以從信道相關矩陣計算出的第二個轉換矩陣相乘，來生成自適應碼本。第一個和第二個轉換矩陣正交。
文檔編號H04L1/06GK102308508SQ201080005522
公開日2012年1月4日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權日2009年3月23日
發(fā)明者唐揚, 夏鵬飛, 容志剛 申請人:華為技術有限公司