专利名称：用于无线网络的差分码本、利用它的mimo波束成形系统以及利用它减少用于无线网络的 ...的制作方法
技术领域：
本发明公开的实施例一般涉及无线通信，且尤其涉及无线通信网络中的波束成形。
背景技术：
在包括用户站和基站的无线网络中的闭环多输入/多输出(MIMO)波束成形中，用户站(在本文中有时也称为移动设备或接收机)量化理想的波束成形矩阵并将与理想的波束成形矩阵相对应的量化索引(quantization index)发送回基站(在本文中有时也称为发射机)。基站根据反馈的索引重新构造波束成形矩阵并进行波束成形。已知波束成形提高链路性能和系统吞吐量。可差分地反馈波束成形矩阵。可通过码本量化当前波束成形矩阵和前一波束成形矩阵之间的变化，并且可反馈相应的量化索引。量化码本确定波束成形准确性和跟踪能力。本发明的实施例可应用于包括WiMAX(全球微波互连接入)网络或类似物的无线局域网(WLAN)或无线城域网(WMAN)。WiMAX技术基于包括IEEE 802. 16e、IEEE 802. 16m 等的IEEE 802. 16标准族。附图简述通过阅读以下的详细描述并结合附图将更好地理解所公开的实施例，在附图中
图1是根据本发明实施例的差分码本的程式化表示；图2和3是根据本发明的实施例利用输入对称的量化码本的描绘；图4是根据本发明的实施例的格拉斯曼流形(Grassmarmian manifold)上的正交矩阵的简明表示；以及图5是示出根据本发明的实施例减少用于无线网络的MIMO波束成形系统中的量化误差的方法的流程图。为了简化和清楚说明的目的，附图示出一般的构造方式，且省略公知特征和技术的描述和细节，以避免不必要地使所述本发明的实施例的讨论晦涩。此外，附图中的各要素不一定按比例绘制。举例而言，相对于其它要素，附图中一些要素的尺寸可被放大来帮助改善对本发明各实施例的理解。不同附图中的相同附图标记表示相同要素，而类似附图标记可能但不限于表示类似要素。在说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果有的话) 用于在类似元件之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下如此使用的这些术语可互换，例如使得本文所述的本发明实施例能够以不同于本文所述或所示的其它顺序来操作。类似地，如果本文所述的方法包括一系列步骤，本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所陈述的步骤可被省略和 /或一些本文未描述的其它步骤可被添加到该方法。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变形旨在适用非排他地包括，使得包括一系列要素的过程、方法、制品或装置不一定限于那些要素，但可包括未明确列出或这些过程、方法、制品或装置所固有的其它要素。在说明书和权利要求书中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”等 (如果有的话)用于描述的目的，且不一定用于描述永久的相对位置。应该理解如此使用 的术语在适当情况下是可以互換的，使得本文所述的本发明的实施例例如能够以本文示出 或以其它方式描述的方向以外的其它方向操作。如本文所使用的术语“耦合”被定义为电 或非电方式的直接或间接连接。在本文中描述为彼此“相邻”的物体按照适于使用该短语 的上下文可以在物理上彼此接触、彼此紧邻或彼此处于同一通用区域或区。在本文中短语 “在ー个实施例中”的出现不一定全指同一实施例。
具体实施例方式在很多情况下量化码本的输入关于中心[…e^ ]对称。因此码本可被设计成利用 该对称，诸如通过选择码本位置以便减少量化误差。因此，在本发明的至少ー个实施例中，
用于无线网络的差分码本包括多个码字和作为该多个码字的中心位置的[ちeNjG
其中％表示包括多行的列向量，所述多行包含第k行，且其中第k行上的条目是1，且该多 行中除第k行外的每行上的条目是0，其中G是包括単位矩阵的任意队乘队酉矩阵，且其中 Ns表示无线网络中的若干空间流。多个码字中的至少两个关于中心位置对称。当G是单位
矩阵吋，Ie1 …cn]g = Le1 …ejvJ现在參考附图，图1是根据本发明的实施例的差分码本100的程式化表示。在发 射机和接收机处已知先前的波束成形矩阵やひ-1)。需要相对于や差分量化当前的波 束成形矩阵▽ひ)。量化码本围绕▽ひ-1)部署，使得码字之一可接近ぐ《。最接近や⑺的码字 的索引被反馈至发射机。在美国专利申请S/N 12/584，142中详细讨论了可利用差分码本100和差分反馈 方案及以上陈述的概念，该专利通过引用整体结合于此。为了方便，以下重现该示例性差分 反馈方案的某些細节。在用户站处的差分D = |>(,-1) Vx(^-I)I V(0-
L 」 ⑴在用户站处的量化 「00211 D = argmaxDwDi .
D ダrfF(2)在基站处的波束成形矩阵重新构造や(,)=「々ひ-1)；丄(卜1)"|6.
L 」 ⑶在基站处的波束成形y = HV (り S + n.(4)在(1)中，NtXNs V(t)和；( )分别是对于帧t的理想波束成形矩阵和经量化波束成形矩阵，且V(Z-I)是NtX (Nt-Ns)且具有正交于V(卜1)的互补列。Nt是发射机处的发射天线的数量。在O)中，可将差分码本Cd称为极帽。在中，y是接收的向量，H是大小为 NrXNt的信道矩阵(其中Nr是接收天线的数量)，令⑴是大小为Nt乘Ns的重新构造的波束成形矩阵(或向量)，s是NsXl数据向量，且η是复加性白高斯噪声加干扰。
实际上，⑴和⑵是说明性的且趋向于使性能劣化，⑴和(2)被组合。接收机使经波束成形的信道容量(或另一种性能度量)最大化，这通过将每个码字插入测试中的经波束成形的信道容量完成的，如下
权利要求
1.一种用于无线网络的差分码本，所述差分码本包括 多个码字；以及作为所述多个码字的中心位置的Ie1…G，其中％表示包括多行的列向量，所述多行包含第k行，且其中第k行上的条目是1且所述多行中除第k行外的每行上的条目是 0，其中G是包括单位矩阵的任意Ns乘Ns酉矩阵，且Ns表示无线网络中的若干空间流， 其中所述多个码字中的至少两个关于中心位置对称。
2.如权利要求1所述的差分码本，其特征在于 所述多个码字中的一个处于中心位置。
3.如权利要求2所述的差分码本，其特征在于 所述多个码字与中心位置等距。
4.如权利要求3所述的差分码本，其特征在于 所述多个码字彼此等距。
5.如权利要求1所述的差分码本，其特征在于 没有码字处于中心位置。
6.如权利要求5所述的差分码本，其特征在于 所述多个码字与中心位置等距。
7.如权利要求6所述的差分码本，其特征在于 所述多个码字彼此等距。
8.如权利要求1所述的差分码本，其特征在于 所述码字的每列的至少一个条目是实数。
9.一种用于无线网络的MIMO波束成形系统，所述MIMO波束成形系统包括 多个差分码本，每一个差分码本具有码本中心和多个码字；包含作为所述多个码字的中心位置的Ie1…e&l G，其中％表示包括多行的列向量，所述多行包含第k行，且其中第k行上的条目是1且所述多行中除第k行外的每行上的条目是0，其中G是包括单位矩阵的任意Ns乘Ns酉矩阵，且Ns表示无线网络中的若干空间流； 以及包含关于所述中心位置对称且各自与码本中心分离开一分离距离的至少两个码字， 其中所述多个差分码本的每一个的分离距离与所述多个差分码本中其余的每一个的分离距离不同。
10.如权利要求9所述的MIMO波束成形系统，其特征在于对于所述多个差分码本中的每一个，所述码字之一在码本中心。
11.如权利要求10所述的MIMO波束成形系统，其特征在于 对于所述多个差分码本中的每一个，所述多个码字彼此等距。
12.如权利要求9所述的MIMO波束成形系统，其特征在于 没有码字处于所述多个差分码本中的任一个的中心。
13.如权利要求12所述的MIMO波束成形系统，其特征在于 对于所述多个差分码本中的每一个，所述多个码字彼此等距。
14.如权利要求9所述的MIMO波束成形系统，其特征在于对于所述多个差分码本中的每一个，所述码字的每列的至少一个条目是实数。
15.一种减小用于无线网络的MIMO波束成形系统中的量化误差的方法，所述方法包括定义差分码本，所述差分码本包括 码本中心和多个码字；作为所述多个码字的中心位置的Ie1 ·■■ e^jG,其中％表示包括多行的列向量，所述多行包含第k行，且其中第k行上的条目是1且所述多行中除第k行外的每行上的条目是 0，其中G是包括单位矩阵的任意Ns乘Ns酉矩阵，且Ns表示无线网络中的若干空间流；以及关于所述中心位置对称且各自与码本中心分离开一分离距离的至少两个码字；以及将所述分离距离限制为小于预定限值。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于 所述预定限值是20度。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于 所述码字的每列的至少一个条目是实数。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述码字之一处于所述差分码本的中心位置；以及所述多个码字彼此等距。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于 没有码字处于中心位置；以及所述多个码字彼此等距。
全文摘要
用于无线网络的差分码本包括多个码字和作为该多个码字的中心位置的其中ek表示包括多行的列向量，所述多行包含第k行，且其中第k行上的条目是1且该多行中除第k行外的每行上的条目是0，其中G是包括单位矩阵的任意Ns乘Ns酉矩阵，且其中Ns表示无线网络中的若干空间流。多个码字中的至少两个关于中心位置对称。
文档编号H04W16/28GK102326336SQ201080009572
公开日2012年1月18日 申请日期2010年3月1日 优先权日2009年3月3日
发明者Q·李, X·E·林, Y·朱 申请人:英特尔公司