專利名稱：碼書生成系統(tǒng)及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明的實施例涉及通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及碼書生成系統(tǒng)及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
閉環(huán)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)通常將信道狀態(tài)信息從接收器傳輸?shù)桨l(fā)射器。信道狀態(tài)信息的傳輸會占用帶寬，否則該帶寬可用于數(shù)據(jù)通信。說明性地，在采用波束形成術(shù)(或閉環(huán)多輸入多輸出(MIMO))的常規(guī)頻分雙エ(FDD)系統(tǒng)中，首先在接收器處計算和量化響應(yīng)察覺到的信道狀況而生成的波束形成矩陣(本文稱為碼字)，接著將它提供給源發(fā)射器(如經(jīng)由反饋)。用于減少與該反饋相關(guān)的開銷的常規(guī)方法是在發(fā)射器和接收器處都提供矩陣碼書，其中每個碼書包括多個或ー組潛在的波束形成矩陣，它們的使用取決于在接收器處察覺到的信道狀況。當(dāng)接收器識別合適的矩陣碼書時，接收器通常只反饋指向存儲在發(fā)射器處的碼書中的合適的碼字的索引(而不是實際的矩陣實體)。因此，對于發(fā)射天線(Nt)和數(shù)據(jù)流(Ns)的不同組合，需要不同的矩陣碼書。按照慣例，碼書的大小基于發(fā)射天線的數(shù)量和數(shù)據(jù)流的數(shù)量=NtXNs。對于一些系統(tǒng)，如實施發(fā)展中的802.16e(例如，參見:局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.16-2001第16部分:固定寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接ロ ；它的子代及對它的補充(如802.16a、.16d和.16e))的系統(tǒng)，Nt和Ns目前小于五(5)，但是可能會増加到八(S)0因此，預(yù)期會有大量的NtXNji合，從而在移動通信裝置內(nèi)需要大量的存儲器以便存儲如此多的碼書。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了ー種無線設(shè)備，包括:多個天線，用于通過通信信道從遠程發(fā)射器接收預(yù)編碼矩陣的索引；存儲器，用于存儲多個向量；以及碼書生成器，用于基于所接收的索引從存儲在所述存儲器中的多個向量中選擇向量，用于向所選擇的向量應(yīng)用HousehoIder變換以產(chǎn)生輸出矩陣，并用于從所述輸出矩陣的一個或更多個列形成所述預(yù)編碼矩陣。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于參與閉環(huán)空間多路復(fù)用的無線設(shè)備，包括:存儲器，用于存儲多個向量；生成器，用于從所述多個向量中選擇向量W，以生成輸出矩陣Vt = 1-2W//VV，其中t是發(fā)射天線的整數(shù)數(shù)目，I是t X t単位矩陣，且/是所述向量w的共軛轉(zhuǎn)置；用于從所述輸出矩陣Vt的S個列形成預(yù)編碼矩陣V，其中S是數(shù)據(jù)流的整數(shù)數(shù)目；并用于使用所述預(yù)編碼矩陣V對經(jīng)所述t個發(fā)射天線傳送的數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了 一種基站，包括:存儲器，用于存儲多個向量；生成器，用于基于從用戶站接收的索引來從存儲在所述存儲器中的所述向量中選擇向量，用于向所述向量應(yīng)用變換以產(chǎn)生方矩陣，用于選擇所述方矩陣的子集以作為預(yù)編碼矩陣，并用于用所述預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼；以及多個天線，用于通過無線信道向所述用戶站傳送所述預(yù)編碼數(shù)據(jù)。


在附圖的各圖中舉例而非限制性地說明本發(fā)明的實施例，附圖中，類似的附圖標(biāo)記指代類似元件，并且其中:圖1是可以實踐本發(fā)明的實施例的實例通信系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)一個實施例的用于生成碼書的實例方法的流程圖；圖3提供本發(fā)明的實施例相對于常規(guī)技術(shù)的性能的圖形表示；圖4是結(jié)合本發(fā)明的一個或多個實施例的實例通信裝置的框圖；以及圖5是包括內(nèi)容的實例制造物品的框圖，當(dāng)訪問機器執(zhí)行該內(nèi)容時，該內(nèi)容使機器實施本發(fā)明的實施例的ー個或多個方面。
具體實施例方式一般介紹碼書生成系統(tǒng)及相關(guān)方法的實施例。根據(jù)下文將更全面描述的ー個實施例，介紹碼書生成代理(CGA)，其可以實施用于根據(jù)向量碼書生成一個或多個矩陣碼書的方法。根據(jù)ー個實施例，在移動裝置(如站、用戶單元、手持裝置、膝上型計算機等)中實施CGA，但本發(fā)明在這方面不受限制。如下文將更全面地展開，CGA可以根據(jù)矩陣碼字產(chǎn)生ー個或多個矩陣碼書，這些矩陣碼字是根據(jù)已經(jīng)駐留在支持其它特征(如單個數(shù)據(jù)流波束形成)的裝置上的2-、3-、4-、...、N-單位向量的ー個(或多個)向量碼書動態(tài)生成的。在這方面，2-、3_和4-単位向量的向量碼書的使用不會對移動裝置増加任何額外的復(fù)雜度或存儲器消耗。相反，通過動態(tài)地生成矩陣碼書而不是將它們存儲在移動裝置上，使得移動裝置能夠利用通常由支持其它特征和/或服務(wù)的矩陣碼書消耗的存儲器。更具體地說，如下文將更全面地展開，CGA可以實施四(4)種公開的用于生成矩陣碼書的技術(shù)中的-種或多種技木。根據(jù)ー些實施例，碼書生成代理可以杠桿調(diào)節(jié)Householder反射和2_、3_和/或4_單位向量矩陣的合適的ー個或多個向量碼書以便為ー組給定的信道狀況生成ー個或多個適于編譯成矩陣碼書的矩陣碼字。整篇說明書中提到“一個實施例”時是指在本發(fā)明的至少ー個實施例中包含結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。因此，整篇說明書中的不同地方出現(xiàn)短語“在ー個實施例中”時不一定都指同一個實施例。此外，這些特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以采用任何合適的方式在一個或多個實施例中進行組合。關(guān)于可以實施CGA的移動裝置和/或無線通信網(wǎng)絡(luò)的ー些工作特性的技術(shù)詳情可以參見例如 1999 年版的 IEEE802.11, Information Technology Telecommunicationsand Imormation Exchange Between bystems-Local and Metropolitan AreaNetworks-Specific Requirements (信息技術(shù)_系統(tǒng)間的遠程通信和信息交換:局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-具體要求)第11部分:WLAN媒體接入控制(MAC)和物理(PHY)層規(guī)范，它的子代及對它的補充(如802.11a、.1lg和 Iln)。也可參見IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.16-2001，局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，IEEE Std802.16-2001 第 16 部分:Air Interface FORFixed BroadbandWireless Access System(固定寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接ロ)，它的子代及對它的補充(如 802.16a、.16d 和.16e)。實例通信環(huán)境在圖1中，描繪其中可以很好地實踐本發(fā)明的實施例的實例無線通信環(huán)境100的框圖。根據(jù)圖1所示的實例實施例，描繪實例通信環(huán)境100，其包括ー個通過無線通信鏈路104與另ー個無線通信裝置106通信的無線通信裝置102。這里所用的通信環(huán)境100用于表示寬范圍內(nèi)的無線通信網(wǎng)絡(luò)中的任何ー種，包括但不限于近距離通信(NFC)網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、蜂窩式無線電話網(wǎng)、個人通信系統(tǒng)(PCS)網(wǎng)絡(luò)等。根據(jù)ー個實施例，通信網(wǎng)絡(luò)100是802.16x通信網(wǎng)絡(luò)，并且裝置102是基站，而裝置106是用戶站，但本發(fā)明的范圍在這方面不受限制。在閉環(huán)MMO(或如上的波束形成系統(tǒng))中，首先通過波束形成矩陣V對數(shù)據(jù)信號加權(quán)，然后通過多個天線選擇性地進行傳輸，如圖所示。根據(jù)ー個實施例，數(shù)據(jù)信號可以包括多個數(shù)據(jù)流(N1...Ns)，但本發(fā)明在這方面不受限制。在合適的位加載、功率加權(quán)和副載波分配下，數(shù)據(jù)流的數(shù)量可以表示空間信道的數(shù)量，但本發(fā)明在這方面不受限制。根據(jù)ー個實施例，在存在四⑷個發(fā)`射天線和三(3)個數(shù)據(jù)流的情況下(為便于說明)，經(jīng)由Nt個天線傳輸?shù)膫鬏斝盘?X)可以表示成:X = VXs(I)
Vn V12 V131其中V====，，并ル=‘
J4I V42 V43Jレ3-
O如圖所示，s是數(shù)據(jù)符號的Ns-向量，且V是由從遠程接收器反饋的信息(如矩陣碼書和/或其索引)產(chǎn)生的NtXNs波束形成矩陣。根據(jù)ー個實施例，波束形成矩陣V通常是酉矩陣，并且，如上文所介紹，對向量s應(yīng)用功率/位加載。描繪裝置106，其包括用于動態(tài)地生成ー個或多個矩陣碼書的碼書生成代理(CGA) 108，根據(jù)上述ー個或多個矩陣碼書，可以表征信道狀態(tài)信息并將該信息反饋給基站
102。如上文所介紹，不是存儲ー個或多個矩陣碼書，而是由CGA108根據(jù)從2-、3-、4_.....N-単位向量的ー個或多個向量碼書動態(tài)生成的ー個(或多個)矩陣碼字來編譯用于表征信道狀態(tài)信息所必需的矩陣碼書。如下文將更全面地論述，將向量碼書從最低階碼書到最高階碼書遞歸地應(yīng)用于合適的變換(如Householder反射)，以便根據(jù)需要生成所需大小的矩陣碼字，由這些矩陣碼字組合成矩陣碼書。將了解，如果不引入CGA108，則裝置106用于表示寬范圍內(nèi)的具有無線通信能力的電子裝置中的任何ー種。在一些實施例中，可以在裝置的接收器元件內(nèi)很好地實施CGA1080在其它實施例中，CGA108響應(yīng)在通信上耦合的接收器而執(zhí)行這里所述的功能。根據(jù)ー些實施例，可以在硬件、軟件、固件和/或其任意組合中很好地實施CGA108。實例操作如上文所介紹，CGA108可以根據(jù)多種技術(shù)從ー個或多個向量碼書生成矩陣碼書，每種技術(shù)都將在下文更全面地描述。所公開的第一種技術(shù)提供了最接近利用存儲矩陣碼書的常規(guī)技術(shù)的近似法。所公開的第二到第四種技術(shù)也提供了很好的結(jié)果，但其計算復(fù)雜度有所減小。在任ー情況下，計算復(fù)雜度都不只通過減小需要分派給矩陣碼書的存儲的存儲器來彌補。轉(zhuǎn)到圖2，大體介紹根據(jù)一個實施例的用于動態(tài)生成ー個或多個矩陣碼書的實例方法的流程圖。如圖所示，該方法從方框202開始，其中動態(tài)地識別所需的矩陣碼字的大小。更具體地說，根據(jù)ー個實施例，可以調(diào)用設(shè)置在接收器(如106)內(nèi)或以其他方式響應(yīng)接收器的CGA108來確定所需的矩陣碼書的大小。根據(jù)ー個實施例，所需的碼字的大小取決于通信信道中所用的發(fā)射天線的數(shù)量(Nt)和/或空間數(shù)據(jù)流的數(shù)量(Ns)，但也可以考慮其它參數(shù)作為Nt和/或Ns的補充或替代。根據(jù)ー個實施例，將必需參數(shù)提供給接收器和/或CGA108，或由接收器和/或CGA108察覺必需參數(shù)，以用于確定要生成的矩陣碼字的大小。如圖所示，描繪CGA108，其包括2-、3-、4_、...、N-單位(或參數(shù))向量的向量碼書。因此，CGA108動態(tài)地選擇適合用于生成矩陣碼字的元素的遞歸過程的特定元素的向量碼書，下文將更全面地提供。響應(yīng)矩陣碼字的必需大小的確定，CGA108可以動態(tài)地選擇適于生成矩陣碼字的至少ー個元素的一個或多個合適的向量碼書，方框204。根據(jù)ー個實施例，CGA108所選的向量碼書可以取決于將采用哪種技術(shù)來生成矩陣碼字。根據(jù)ー個實施例，CGA108動態(tài)地選擇將要使用的技木，該技術(shù)可以取決于多個因素中的任何ー個因素，包括但不限于接收器和/或CGA108的當(dāng)前處理負荷、所察覺的信道質(zhì)量等。即，接收器和/或CGA108的當(dāng)前處理負荷可以是這樣的:即需要較低復(fù)雜度的碼書生成技木。類似地，如果所察覺的信道質(zhì)量(例如，通過信噪比、接收功率電平等)較高，那么CGA108可以判定較低復(fù)雜度的碼書生成技術(shù)將提供合適的結(jié)果，而較差的信道可以得益干與常規(guī)(存儲)碼書的使用更接近地近似的更復(fù)雜技術(shù)的使用。一旦生成矩陣碼書，便可以采用用于計算和量化所提議的波束形成矩陣的常規(guī)技術(shù)，如同在 Li 等人的題為“Recursive Reduction of Channel State Feedback”的共同未決美國專利申請第10/937097號中所述的技術(shù)，該專利申請共同轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人，并且為了所有目的通過引用結(jié)合于本文。轉(zhuǎn)到方框206，如上文所提供，CGA108可以采用用于根據(jù)2-、3_、4_、...、N-單位向量的向量碼書遞歸地生成一個或多個矩陣碼字的至少四(4)種技術(shù)中的ー種或多種技木。將了解，在不偏離所附權(quán)利要求的范圍和精神的情況下，也可以使用其它用于根據(jù)向量碼書生成矩陣碼字的技木。四種技術(shù)中的每種技術(shù)介紹如下。摶術(shù)I根據(jù)ー個實施例，CGA108可以從矩陣碼字的最小維數(shù)開始朝向最大維數(shù)利用向量碼書來逐列生成矩陣碼字。例如，為了生成4X3矩陣碼字，CGA108可以從碼字的最內(nèi)圓括號(或最低維數(shù))開始朝向最高維數(shù)依序釆用維數(shù)為2、3和4的単位向量，如下所示:
權(quán)利要求
1.種無線設(shè)備，包括: 多個天線，用于通過通信信道從遠程發(fā)射器接收預(yù)編碼矩陣的索引； 存儲器，用于存儲多個向量；以及 碼書生成器，用于基于所接收的索引從存儲在所述存儲器中的多個向量中選擇向量，用于向所選擇的向量應(yīng)用Householder變換以產(chǎn)生輸出矩陣，并用于從所述輸出矩陣的一個或更多個列形成所述預(yù)編碼矩陣。
2.利要求1所述的設(shè)備，其中所選擇的向量用w表示，且 其中所述 Householder 變換是 I_2wwH/wHw, 其中I是單位矩陣，且/是所選擇的向量W的共軛轉(zhuǎn)置。
3.利要求1所述的設(shè)備，其中所述碼書生成器進ー步安排用于使用所述預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼來通過無線信道傳送。
4.利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個天線包括用于傳送所述預(yù)編碼數(shù)據(jù)的四個天線。
5.種用于參與閉環(huán)空間多路復(fù)用的無線設(shè)備，包括: 存儲器，用于存儲多個向量； 生成器，用于從所述多個向量中選擇向量w，以生成輸出矩陣Vt = 1-2W//VV，其中t是發(fā)射天線的整數(shù)數(shù)目，I是t X t単位矩陣，且/是所述向量w的共軛轉(zhuǎn)置；用于從所述輸出矩陣Vt的s個列形成預(yù)編碼矩陣V，其中s是數(shù)據(jù)流的整數(shù)數(shù)目；并用于使用所述預(yù)編碼矩陣V對數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼來經(jīng)所述t個發(fā)射天線傳送。
6.利要求5所述的設(shè)備，其中所述生成器基于通過無線信道從遠程無線站點接收的反饋索引來選擇所述向量w。
7.利要求5所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射天線的整數(shù)數(shù)目t等于四。
8.利要求5所述的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)流的整數(shù)數(shù)目s等于一、ニ、三或四。
9.種基站,包括: 存儲器，用于存儲多個向量； 生成器，用于基于從用戶站接收的索引來從存儲在所述存儲器中的所述向量中選擇向量，用于向所述向量應(yīng)用變換以產(chǎn)生方矩陣，用于選擇所述方矩陣的子集以作為預(yù)編碼矩陣，并用于用所述預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼；以及 多個天線，用于通過無線信道向所述用戶站傳送所述預(yù)編碼數(shù)據(jù)。
10.利要求9所述的基站,其中所述生成器對所述向量應(yīng)用Householder變換。
11.利要求9所述的基站，其中所述生成器選擇所述方矩陣的ー個或更多個列以作為所述預(yù)編碼矩陣。
12.利要求9的基站，其中所述多個發(fā)射天線包括四個天線。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是“碼書生成系統(tǒng)及相關(guān)方法”。提供了一種無線設(shè)備，包括多個天線，用于通過通信信道從遠程發(fā)射器接收預(yù)編碼矩陣的索引；存儲器，用于存儲多個向量；以及碼書生成器，用于基于所接收的索引從存儲在所述存儲器中的多個向量中選擇向量，用于向所選擇的向量應(yīng)用Householder變換以產(chǎn)生輸出矩陣，并用于從所述輸出矩陣的一個或更多個列形成所述預(yù)編碼矩陣。還提供了一種用于參與閉環(huán)空間多路復(fù)用的無線設(shè)備和一種基站。
文檔編號H04B7/04GK103095352SQ20131005638
公開日2013年5月8日 申請日期2006年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者X.林, Q.李 申請人:英特爾公司