专利名称：在基于码本的多天线系统中的发送/接收装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种发送/接收装置及其方法。更具体地，本发明涉及一种用于通过使用码本来执行通信的发送/接收装置和方法。
背景技术：
最近，随着对高速和高质量数据传输的需求的增加，使用多个发送/接收天线的多输入多输出(MIMO)技术作为一种满足此要求的技术引起了人们的注意。与单个天线系统相比，MIMO技术可以通过使用经由多个天线的多个信道执行通信来提高信道容量。例如，当发送端和接收端两者都使用M个发送天线和接收天线时，每个天线的信道是独立的， 并且带宽和整个发射功率是固定的，与单个天线相比平均信道容量增加M倍。取决于是否反馈信道信息，MIMO技术可以被分类为开环MIMO (OL-MIMO)和闭环 MIMO (CL-MIMO)。在CL-MIMO中，接收器向发送器反馈信道信息。CL-MIMO还可以被分类为两种。一种CL-MIMO允许接收器量化信道系数值并且向发送器反馈该系数值。在此方法中， 虽然发送器可以识别关于信道的更精确的值，但是产生了反馈开销。另一种CL-MIMO允许接收器使用估计信道搜索码本，并且向发送器反馈相应于搜索到的权重的码本索引。在此方法中，可以降低反馈开销。在由终端的移动造成的随时间变化的信道环境中，很难基于反馈信息执行下行链路传输。在这种情况下，可以依靠基于OL-MIMO的下行链路传输。此外，在这种情况下为了保持可接受的性能，需要适应于由用户发送的空间流的数量。空间流的数量或空间多路复用增益不仅取决于典型地由终端接收器受到的信噪比(SN》，而且取决于信道中的空间相关性。典型地通过在发送器处应用预编码矩阵来调整发送的流的数量。预编码矩阵具有尺寸NXM，其中M是物理天线的数量而N是空间流的数量。对于OL-MIMO传输重复使用来自用于CL-MIMO传输的码本的预编码矩阵。然而， 因为在OL-MIMO中终端不反馈关于信道矩阵的特定信息，所以用于实际上从码本选择预编码矩阵的方法不清楚。因此，存在对用于如下环境中的码本设计的装置和方法的需要在该环境中用于 CL-MIMO系统的码本在OL-MIMO系统中被重复使用。
发明内容
本发明的一方面将处理至少以上提到的问题和/或缺点，并且提供至少如下所述的优点。因此，本发明的一方面将提供一种用于在基于码本的MIMO系统中从用于闭环-多输入多输出(CL-MIMO)的码本生成用于开环-MIMO(OL-MIMO)码本的方法。本发明的另一方面将提供一种在基于码本的MIMO系统中用于使用来自用于 CL-MIMO的码本的用于OL-MMO的码本执行通信的装置和方法。根据本发明的一方面，提供一种在基于码本的MIMO系统中的发送方法。所述方法包括从接收器接收控制信息、基于所述控制信息在其中CL-MIMO码本被重复使用的OL-MIMO码本内确定码字、以及使用确定的码字经由至少一个天线发送至少一个数据流。根据本发明的另一方面，提供一种在基于码本的MIMO系统中的接收方法。所述方法包括向发送器发送控制信息、基于所述控制信息在其中CL-MIMO码本被重复使用的 OL-MIMO码本内确定码字、以及使用确定的码字经由至少一个天线从发送器接收至少一个数据流。仍根据本发明的另一方面，提供一种在基于码本的MIMO系统中的发射装置。所述装置包括反馈接收器，用于从接收器接收控制信息；波束形成权重生成器，用于基于所述控制信息在其中CL-MIMO码本被重复使用的OL-MIMO码本内确定码字；以及波束形成单元， 用于使用确定的码字经由至少一个天线发送至少一个数据流。还根据本发明的另一方面，提供一种在基于码本的MIMO系统中的接收装置。所述装置包括反馈发送器，用于向发送器发送控制信息；信道估计器，用于基于所述控制信息在其中CL-MIMO码本被重复使用的OL-MIMO码本内确定码字；以及MIMO检测器，用于使用确定的码字经由至少一个天线从发送器接收至少一个数据流。从如下结合附图的公开了本发明示范性实施例的详细说明中，本发明的其他方面、优点和显著特征将对本领域技术人员变得清楚。
从如下结合附图的详细说明中，本发明特定示范性实施例的以上和其他方面、特征和优点将变得更加清楚，其中图1是示出根据本发明示范性实施例的用于生成码本的方法的流程图；图2是示出根据本发明示范性实施例的在基于码本的MIMO系统中的接收器的操作的流程图；图3是示出根据本发明示范性实施例的在基于码本的MIMO系统中的发送器的操作的流程图；图4是示出根据本发明示范性实施例的在基于码本的MIMO系统中的发送器的框图，以及；图5是示出根据本发明示范性实施例的在基于码本的MIMO系统中的接收器的框图。遍及附图，相同的参考标号将被理解为指示相同的部分、组件和结构。
具体实施例方式提供以下参照附图的描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本发明的示范性实施例的全面理解。该描述包括各种特定细节以帮助理解但是这些将被认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员将了解的是，可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。此外，为了清楚和简明的目的将省略对公知功能和构造的描述。在下面的描述和权利要求中使用的术语和词不限于它们的词典意义，而是仅由发明人用来以便使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，对本领域那些技术人员清楚的是， 提供本发明的示范性实施例的以下描述仅为了说明目的，而不是为了对由所附权利要求及其等同物定义的本发明进行限制的目的。将理解地是，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另外明确指出。从而，例如，指代“一个组件表面”包括指代一个或多个这种表面。本发明的示范性实施例提供一种用于通过在基于码本的MIMO系统中重复使用闭环-多输入多输出(CL-MIMO)码本来设计开环-MIMO(OL-MIMO)的替换方法。此外，本发明的示范性实施例提供一种用于使用OL-MIMO码本来执行通信的系统(发送器和接收器)，其中通过重复使用CL-MIMO码本来设计所述OL-MIMO码本。虽然将本发明描述为应用于作为示例的使用正交频分复用(OFDM))/正交频分多址(OFDMA)无线通信系统的系统，但是本发明适用于使用基于码本访问的任何系统(例如， 基于码分多址(CDMA)的系统)。此外，在下面描述用于对于八个、四个和两个天线设计码本的示范性方法。然而， 根据发送天线的数量、流的数量、码本索引位的数量等等，能容易地对本发明进行扩展。用于OL-MIMO中的预编码的码本子集的设计不同于用于CL-MIMO中的预编码的码本子集的设计。用于CL-MIMO预编码的基本码本具有的目的是通过包括码本的矩阵中的邻接子载波的子带来最小化在实际信道与其量化的信道之间的量化误差。然而，在OL-MIMO预编码期间，对于包括邻接或分布的子载波的资源的分配，码本子集需要被优化。在示范性实现中，应该同时满足两个目的。这两个目的包括在分布的资源分配中提供空间分集(spatial diversity)以及在本地的分配中提供机会调度 (opportunistic scheduling)增益。此外，码本子集需要相对于包括空间上非相关的以及相关的信道的各种信道传播条件是强健的。可以添加诸如那些保证较低秩(rank)的预编码器被包含作为在相同子载波集合上的更高秩的预编码器的有序或无序的列的特征(称为‘嵌套属性(nested property)’) 之类的约束，以便降低系统操作的复杂性。因为具有不同秩的用户可以重复使用相同的预编码的导频，此特性允许在资源分配方面的更大灵活性。它还简化终端处的秩自适应，因为对于较低秩的信道质量指示符(CQI)的计算，可以重复使用对于较高秩的CQI的计算。使用以下符号描述本发明的示范性实施例N 在给定秩的基本码本中的矩阵的数量Nt 发送天线的数量Nw 给定秩的码本子集的尺寸wk 在给定秩的基本码本中的具有索引k的码字(矩阵)θ t :具有在
内的值的角wT:矩阵w的转置wH 矩阵w的Hermitian (共轭转置)λ 波长d 天线阵列元素的间距(以波长表示)在下面的描述中使用由电气与电子工程师协会(IEEE) 802. 16标准采用的基本码本。以下，基本码本表示用于CL-MIMO的码本，并且参考图1描述用于生成基本码本作为用于OL-MIMO的码本的示范性方法。
图1是示出根据本发明示范性实施例的用于生成码本的方法的流程图。参照图1，在步骤100中，处理器对于每个秩选择码本子集尺寸以便保证在分布的资源分配上的全部空间分集。典型地，处理器选择Nw以使得全部矩阵当中的单一列的数量
至少等于Nt。在步骤102中，处理器选择码本子集以使得它们最大化基本码本中的给定秩的全部预编码器当中的最小的弦距离，以便优化在空间上非相关的信道的性能。使用等式(1) 确定最小弦距离。
权利要求
1.一种在基于码本的多输入多输出(MIMO)系统中的发送方法，所述方法包括 从接收器接收控制信息；基于所述控制信息在开环(OL) -MIMO码本内确定码字，在该OL-MIMO中闭环(CL) -MIMO 码本被重复使用；以及使用确定的码字经由至少一个天线发送至少一个数据流。
2.一种在基于码本的多输入多输出(MIMO)系统中的接收方法，所述方法包括 向发送器发送控制信息；基于所述控制信息在开环(OL) -MIMO码本内确定码字，在该OL-MIMO中闭环(CL) -MIMO 码本被重复使用；以及使用确定的码字经由至少一个天线从所述发送器接收至少一个数据流。
3.一种在基于码本的多输入多输出(MIMO)系统中的发射装置，所述装置包括 反馈接收器，用于从接收器接收控制信息；波束形成权重生成器，用于基于所述控制信息在开环(OL)-MIMO码本内确定码字，在该OL-MIMO中闭环(CL) -MIMO码本被重复使用；以及波束形成单元，用于使用确定的码字经由至少一个天线发送至少一个数据流。
4.一种在基于码本的多输入多输出(MIMO)系统中的接收装置，所述装置包括 反馈发送器，用于向发送器发送控制信息；信道估计器，用于基于所述控制信息在开环(OL) -MIMO码本内确定码字，在该OL-MIMO 中闭环(CL)-MIMO码本被重复使用；以及MIMO检测器，用于使用确定的码字经由至少一个天线从所述发送器接收至少一个数据流。
5.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述控制信息包括秩、信道质量指示符(CQI)以及子带索引中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个天线由八个天线组成，并且所述OL-MIMO码本包括在秩和相应于该秩的码本子集尺寸Nff之间的在下面表格中的关系:
7.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个天线由四个天线组成，并且所述OL-MIMO码本包括在秩和相应于该秩的码本子集尺寸Nff之间的在下面表格中的关系:
8.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个天线由两个天线组成，并且所述OL-MIMO码本包括在秩和相应于该秩的码本子集尺寸N之间的在下面表格中的关系:
9.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个天线由两个天线组成，并且所述OL-MIMO码本包括在秩和相应于该秩的码本子集尺寸Nff之间的在下面表格中的关系:
10.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个天线由四个天线组成，并且所述OL-MIMO码本包括在秩和相应于该秩的码本子集尺寸N之间的在下面表格中的关系:秩Γ1Fl3~|Γ~ 4~~Γ其中当使用四个发送天线时，OL-MIMO码本包括以下表格 CDLOLSU(4，l，4，n) CDLpLSU(4，2，2，n) CDLpLSU(4，3，2，n) CDI^LSU(4，4，l，n) η 基本码本中 η 基本码本中 η 基本码本中 η 基本码本中的的 C(4，l，6，m)的 C(4，2，6，m)的 C(4，3，6，m)C(4，4，6，m)
11.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个天线由四个天线组成，并且所述OL-MIMO码本包括在秩和相应于该秩的码本子集尺寸N之间的在下面表格中的关系:
12.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述的方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中所述OL-MIMO码本具有嵌套属性，该嵌套属性是较低秩的预编码器包括较高秩的预编码器的一个有序列或无序列。
13.如权利要求1所述的方法，如权利要求2所述方法，如权利要求3所述的装置以及如权利要求4所述的装置，其中通过如下重新使用CL-MIMO码本来生成所述OL-MIMO码本，对于每个秩确定码本子集尺寸；关于码本中的相关的秩的全部码字确定最大化最小的弦距离的码本子集； 关于码本中的相应的秩的全部码字确定最大化最小的乘积距离的码本子集；以及确定码本子集以使得相应的秩包含在满足最小的弦距离和最小的乘积距离的码本子集中的不同秩中。
14.如权利要求13所述的方法，其中使用以下等式确定所述最小的弦距离 OLcodebook candidates - arg max min Jl- I wf w, I2
15.如权利要求13所述的方法，其中使用以下等式确定所述最小的乘积距离 OLcodebook = arg max min |w[a/ (6t ^OLcodebook _ candidates一 dd 一T气(et)=l e λ me λO
全文摘要
提供一种在基于码本的多天线系统中的发送/接收装置及其方法。在基于码本的多输入多输出(MIMO)系统中的发送方法中，从接收器接收控制信息。基于所述控制信息在开环(OL)-MIMO码本内确定码字，在该OL-MIMO中重复使用闭环(CL)-MIMO码本。使用确定的码字经由至少一个天线发送至少一个数据流。
文档编号H04B7/04GK102460994SQ201080028815
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月27日 优先权日2009年4月27日
发明者B.科勒克斯, D.马扎雷斯, 李相佑 申请人:三星电子株式会社