专利名称：用于具有结构化频率选择性的有效信道的预编码器码本的制作方法
技术领域：
本文中描述的实施例一般涉及无线通信系统和多天线传输，并且尤其涉及传输预编码。
背景技术：
在发射器和/或接收器处多天线的使用可以显著地提升无线系统的性能是众所周知的。这样的多输入多输出(MIMO)天线配置具有提高数据率和增加分集的潜力。预编码是一种用于通过变换携带发射矢量的信息以使矢量更好地配合信道条件来提高MIMO系统的性能的多天线技术。这可以基于信道信息或完全没有信道信息或其某一组合来实现。经常，预编码被实现为在传输之前对携带矢量的信息执行线性变换。这样的线性变换通常用矩阵表示。预编码是LTE (3GPP长期演进)以及WCDMA (宽带码分多址)和WiMax (全球微波接入互操作性)的组成部分。有两种基本类型的预编码基于码本的和非基于码本的。基于码本的预编码涉及从可数的且通常有限的候选矩阵集合中选择实现线性变换的预编码矩阵。候选矩阵集合构成码本。另一方面，非基于码本的预编码不涉及任何量化。预编码元素从而可以例如是信道矩阵的连续函数。波束成形是更一般的预编码概念的特殊情况以及涉及将携带符号流的单个信息与信道相关的矢量相乘，信道相关的矢量调节每个发射天线上的信号的相位，以使在接收器侧获得发射信号的相干叠加。这提供分集而且提高SNR。可能需要借助于前向链路中选出的预编码器元素的信令和/或反馈信令来用信号发送预编码器矩阵。反馈信令可以被视为接收器向发射器提供信道信息的一种方式。已知用于实现这样的前向链路信令的若干种不同方法。对于基于码本的预编码，在前向链路中显式地用信号发送预编码器元素索引是可能的。还可以使用预编码的导引信号/参考符号(RS)来隐式地用信号发送预编码器，可以在接收器处使用预编码的导引信号/参考符号(RS)连同非预编码的参考符号来确定使用的预编码器元素。另一种可能性是将预编码的参考符号也用于数据的解调，这是所谓的专用RS或备选地解调RS或UE特定的RS,以及从接收器的角度将预编码器元素吸收(absorb)到有效信道中。如以上所述，可以利用发射器和接收器之间的传播信道的不同级别的信息来确定/选择预编码器。不依赖于信道状态的预编码器选择经常被称为开环预编码以及在信道状态快速改变的情形下特别有用但是不可能以足够的精度跟踪。在更稳定的情形下，闭环预编码表现好得多，这是因为预编码器被自适应性地选择以匹配信道的状态并由此使性能最大化。
闭环预编码依赖于必须从接收器通过反馈机制来提供的在发射器处的信道状态信息的可用性。这样的反馈可以是以反向链路中的探测信号形式的相似物或可以在反向链路上数字地用信号发送。例如，接收器可以从预编码器码本选择或推荐预编码器(或多个预编码器)并且将相应的码本索引反馈到发射器，例如像在LTE的版本8中一样，以及这在一些上下文中被称为隐式反馈。因为通常一组信道实现映射到某一预编码元素，所以预编码器推荐可以被看作一种形式的信道量化。为了使闭环预编码有效，预编码器必须与有效信道的状态良好匹配，有效信道的状态包括发射和接收滤波器、实际传播信道和天线电缆的信道响应。这在信道可以随频带改变(即，频率选择性信道)的宽带系统中造成问题。为了匹配信道，随频带自适应性地改变预编码器(频率选择性预编码)可能是必要的，这增加对信道状态信息的反馈的频率分辨率的要求。例如，可能必须为每个子带推荐单独的预编码器，其中子带是预编码器被认为与信道足够良好地匹配的频段。这样做通常导致大得多的反馈/信令开销。一个特别的问题是何时有效信道的频率选择性比基础无线电传播信道中的高得多，这可能例如由以下造成非校准的天线阵列；和从每个站点到接收器(或发射器)的传播距离显著不同的分布式天线系统。在这样的情况下，应该在比基础传播环境严格要求的高·得多的频率密度上来执行常规的预编码器选择/推荐。这在具有相关性的传播信道的常见情况中特别明显，对于这样的情况，单个宽带预编码器可以同样在频率选择性信道中是足够的，这是因为可以调整预编码器来匹配传播信道的统计特性，这在比传播信道的相干带宽宽得多的带宽上可以是有效的。然而，如果天线和发射无线电链例如是非校准的，则在有效信道中没有保留传播信道的相关性。有效信道的统计特性反而随频率变化，从而要求频率选择性预编码器反馈。备选地，天线必须被校准，带来相关联的系统成本增加。对于具有非校准的天线的系统，令H, (/)表示无线电传播信道的频率响应。然后
可以将有效信道建模为山
收器和发射器的频率响应。通常，接收天线和滤波器引起的频率选择性(/)可以作为接收处理的一部分来考虑，这是因为在接收器处的信道知识一般比在发射器处的好得多。此夕卜，Hrx (/) 一般不随频率衰落(即，增益不改变)，而是引起相位旋转，此外相位旋转随时间相当稳定。然而，不匹配的发射天线和滤波器更有问题，这是因为不匹配造成!1& (/)的快速变化，这对于信道相关的闭环预编码是有问题的，其中接收的信号I (/)可以被建模为y<+/) - ,X (/)是携带符号的调制的信息。为了使预编码匹配有效信道，预编码器的频率选择性必须与有效信道的频率选择性匹配。对每个发射(TX)天线的发射延迟建模的发射器的脉冲响应的
常见模型由对应于频率响应Ii.jn々’+++Ι的
Il..Μ) = (ihmiaji Γ -- Γ KK Mh Sir . r、))给出。也就是，与校准的阵列相比，使r； = r, =Λ = r,' +=<. ,如下式给出的有效信道是有关的
H (/1 =.(/I 丨 Aigif — K ,t,iJ(O因此，TX天线之间的相对相位随频率而旋转。例如，天线和/7之间的相对相位旋
转相位, P.。如果带宽谷大于数量级1:^或与数量级:
权利要求
1.一种在网络节点中生成用于将无线接收器连接到无线发射器的有效信道的预编码器的方法，所述有效信道包括传播信道、发射滤波器和接收滤波器，所述方法包括 确定所述有效信道的结构化频率选择性，所述结构化频率选择性由所述有效信道的一个或多个长期和/或持续的参数引起(210)； 基于所述结构化频率选择性来生成预编码器更新报告，所述预编码器更新报告包括考虑所述结构化频率选择性的频率相关的相位补偿(220)； 基于确定的所述有效信道的信道状态信息来生成所述有效信道的预编码器报告(200，230);以及 向所述无线发射器发射所述预编码器报告和所述预编码器更新报告(240)。
2.权利要求I的方法，包括 确定所述有效信道的子载波的预编码器矩阵；以及 利用所述频率相关的相位补偿来加强所述预编码器矩阵。
3.权利要求2的方法，包括利用包括作为主对角线的项的所述频率相关的相位补偿的对角矩阵来加强所述预编码器矩阵。
4.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，所述无线发射器是多天线无线发射器，以及所述频率相关的相位补偿是所述多天线无线发射器的每个天线的随频率线性改变的相位旋转。
5.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，将多个子载波分组成第一多个子带，以及在所述多个子带中的每个子带上，所述预编码器更新报告表示静态的相位补偿。
6.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，所述无线发射器是具有多个发射天线的多天线无线发射器，以及基于所述多个发射天线之间的相对相移来确定所述频率相关的相位补偿。
7.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，所述预编码器报告包括多个预编码器，每个预编码器与由多个子载波组成的子带相关联，以及其中，通过所述预编码器更新报告的频率相关的相位补偿来加强子带的每个预编码器。
8.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，所述频率相关的相位补偿限于有限的字符集。
9.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，所述无线发射器是具有多个发射天线的多天线无线发射器，以及生成所述多个发射天线的子集的预编码器更新报告。
10.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，多个站点的校准的发射天线耦合到所述无线发射器，以及确定所述多个站点的校准的发射天线的频率相关的相位补偿。
11.根据前面任何一项权利要求的方法，包括 确定所述有效信道的信道响应，所述信道响应考虑所述预编码器更新报告； 根据多粒度码本来确定所述预编码器报告的预编码器；以及 使所述预编码器与所述信道响应匹配。
12.根据前面任何一项权利要求的方法，还包括 如果在所述无线发射器处利用所述预编码器报告和所述预编码器更新报告，则部分基于所述预编码器报告和所述预编码器更新报告来确定信道质量信息以使所述信道质量信息指示所述有效信道可支持的最大传送格式；以及向所述无线发射器发送所述信道质量信息。
13.根据前面任何一项权利要求的方法，包括 计算所述有效信道的信道响应； 搜索码本以找到考虑所述预编码器更新报告和最接近匹配所述信道响应的预编码器； 基于所述信道响应和所述预编码器来确定新的信道质量估计；以及 向所述无线发射器发送所述新的信道质量估计。
14.根据前面任何一项权利要求的方法，其中，所述网络节点是通过所述有效信道耦合到所述无线发射器的所述无线接收器。
15.一种网络节点(100)，包括 信号质量估计器电路(120)，可操作来确定将无线接收器连接到无线发射器的有效信道的信道状态信息，所述有效信道包括传播信道、发射滤波器和接收滤波器，所述信号质量估计器电路还可操作来确定所述有效信道的结构化频率选择性，所述结构化频率选择性由所述有效信道的一个或多个长期和/或持续的参数引起； 预编码生成器电路(130)，可操作来基于所述信道状态信息来生成所述有效信道的预编码器报告，以及基于所述结构化频率选择性来生成预编码器更新报告，所述预编码器更新报告包括考虑所述结构化频率选择性的频率相关的相位补偿；以及 收发器电路(110)，可操作来向所述发射器发射所述预编码器报告和所述预编码器更新报告。
16.权利要求15的网络节点，其中，所述预编码生成器电路可操作来确定所述有效信道的子载波的预编码器矩阵以及利用所述频率相关的相位补偿来加强所述预编码器矩阵。
17.权利要求16所述的网络节点，其中，所述预编码生成器电路可操作来利用包括作为主对角线的项的所述频率相关的相位补偿的对角矩阵来加强所述预编码器矩阵。
18.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，所述无线发射器是多天线无线发射器，以及所述预编码生成器电路可操作来基于所述多天线无线发射器的多个发射天线之间的相对相移来确定所述频率相关的相位补偿。
19.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，所述预编码生成器电路可操作来确定所述有效信道的每个子带的单独的预编码器并利用为相应的子带确定的频率相关的相位补偿来加强每个单独的预编码器。
20.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，所述无线发射器是具有多个发射天线的多天线无线发射器，以及所述预编码生成器电路可操作来确定所述多个发射天线的子集的预编码器更新报告。
21.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，多个站点的校准的发射天线耦合到所述无线发射器，以及所述预编码生成器电路可操作来确定所述多个站点的校准的发射天线的频率相关的相位补偿。
22.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，所述信号质量估计器电路可操作来确定所述有效信道的考虑所述预编码器更新报告的信道响应，以及其中，所述预编码生成器电路可操作来根据多粒度码本来确定所述预编码器报告的预编码器并使所述预编码器与所述信道响应匹配。
23.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中所述信号质量估计器电路可操作来当在所述无线发射器处利用所述预编码器报告和所述预编码器更新报告时，部分基于所述预编码器报告和所述预编码器更新报告来确定信道质量信息以使所述信道质量信息指示所述有效信道可支持的最大传送格式，以及其中，所述收发器电路可操作来向所述无线发射器发送所述信道质量信息。
24.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，所述预编码生成器电路可操作来搜索码本以找到考虑所述预编码器更新报告和最接近匹配所述有效信道的信道响应的预编码器，其中，所述信号质量估计器电路可操作来确定所述有效信道的所述信道响应并基于所述信道响应和所述预编码器来确定新的信道质量估计，以及其中，所述收发器电路可操作来向所述无线发射器发送所述新的信道质量估计。
25.根据前面任何一项权利要求的网络节点，其中，所述网络节点是通过所述有效信道耦合到所述无线发射器的所述无线接收器。
26.—种经由有效信道连接到无线接收器的网络节点(300)，所述有效信道包括传播信道、发射滤波器和接收滤波器，所述网络节点包括 收发器电路(310)，可操作来接收所述有效信道的预编码器报告和预编码器更新报告，所述预编码器报告基于所述有效信道的信道状态信息，所述预编码器更新报告基于由所述有效信道的一个或多个长期和/或持续的参数引起的所述有效信道的结构化频率选择性，所述预编码器更新报告包括考虑所述结构化频率选择性的频率相关的相位补偿；以及 预编码处理器电路(320)，可操作来基于所述预编码器报告和所述预编码器更新报告来确定传输操作并且根据所述传输操作来向所述无线接收器发射数据。
27.权利要求26的网络节点，其中，所述收发器电路可操作来接收所述有效信道的信道质量信息，如果在所述网络节点处应用所述预编码器报告和所述预编码器更新报告，则所述信道质量信息指示所述有效信道可支持的最大传送格式，以及其中，所述预编码处理器电路可操作来实现所述信道质量信息指示的传送格式。
28.权利要求26或27的网络节点，其中所述预编码器报告和所述预编码器更新报告包括利用所述频率相关的相位补偿来加强的所述有效信道的子载波的预编码器矩阵。
29.—种在网络节点中通过有效信道向无线接收器发射数据的方法，所述有效信道包括传播信道、发射滤波器和接收滤波器，所述方法包括 接收所述有效信道的预编码器报告和预编码器更新报告，所述预编码器报告基于所述有效信道的信道状态信息，所述预编码器更新报告基于由所述有效信道的一个或多个长期和/或持续的参数引起的所述有效信道的结构化频率选择性，所述预编码器更新报告包括考虑所述结构化频率选择性的频率相关的相位补偿(400)； 基于所述预编码器报告和所述预编码器更新报告来确定传输操作(410);以及 根据所述传输操作来向所述无线接收器发射数据(420 )。
30.权利要求29的方法，包括 接收所述有效信道的信道质量信息，如果在所述网络节点处应用所述预编码器报告和所述预编码器更新报告，则所述信道质量信息指示所述有效信道可支持的最大传送格式；以及 实现所述信道质量信息指示的传送格式。
31.权利要求29或30的方法，其中，所述预编码器报告和所述预编码器更新报告包括利用所述频率相关的相位补偿来加强的所述有效信道的子载波的预编码器矩阵。
全文摘要
用于将无线接收器连接到无线发射器的有效信道的预编码器包括预编码器报告和预编码器更新报告，有效信道包括传播信道、发射滤波器和接收滤波器。确定有效信道的结构化频率选择性，结构化频率选择性由有效信道的一个或多个长期和/或持续的参数引起。基于结构化频率选择性来生成预编码器更新报告。预编码器更新报告包括考虑结构化频率选择性的频率相关的相位补偿。基于确定的有效信道的信道状态信息来生成有效信道的预编码器报告。向无线发射器发射预编码器报告和预编码器更新报告。发射器基于预编码器报告和预编码器更新报告来确定传输操作，并且根据传输操作来向无线接收器发射数据。
文档编号H04B7/06GK102918776SQ201080067212
公开日2013年2月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年4月1日
发明者D.哈马瓦尔, G.约恩格伦 申请人:瑞典爱立信有限公司