用于比特自适应预编码矩阵指示符反馈的方法和装置制造方法
用于比特自适应预编码矩阵指示符反馈的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于执行预编码矩阵指示符（PMI）反馈的方法和装置。所述装置可包含含有计算机程序的至少一个存储元件、至少一个处理电路以及相关控制/计算元件。所述至少一个处理电路与至少一个存储元件和计算机程序一起配置以反馈选定PMI且接收PMI反馈方法的相关信令。所述信令中的一者包含预编码器候选者集合配置，其定义用于每个预编码器的码本中的预编码器的子集以在下一次报告PMI。选定PMI由所述装置在通信网络中发射到对应通信元件。
【专利说明】用于比特自适应预编码矩阵指示符反馈的方法和装置
【技术领域】
[0001 ] 本揭露大体上涉及用于执行闭合环路比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的方法。
【背景技术】
[0002]已证实多输入多输出(multiple-1nput multiple-output ;ΜΙΜ0)技术为增强单输入单输出(single input single output ;SIS0)系统的容量的成功做法。对于NkXNt MIMO系统来说，系统容量渐近地以斜率线性地增加，所述斜率等于Nk和Nt的最小值，其中Nk为接收天线的数量且Nt为发射天线的数量。除了容量增益之外，MIMO技术也可提供等于Nt X Ne的最大分集增益。此MIMO技术现正进入第4代无线蜂窝式产品和无线LAN产品。
[0003]当发射器的对应接收器也知道MMO无线信道时，可实现这些MMO增益。如果发射器知道无线MIMO信道，那么可通过使用信号处理技术来进一步改善系统性能。这些技术中的一者为预编码。预编码将在数据通过天线发送之前变换所发射数据。预编码可分类为线性预编码和非线性预编码。非线性预编码技术包含脏纸编码(dirty paper coding ;DPC)、汤姆林森-原岛预编码(Tomlinson-Harashima precoding ;THP)等。线性预编码通过将数据与预编码矩阵相乘来变换数据以匹配信道本征模式(eigenmode)。线性预编码容易在系统上实施，且使用线性预编码系统性能比使用非线性预编码的系统容易分析。因为这些原因，已在例如 3GPP 长期演进(long term evolution ；LTE)和 LTE 高级版(LTE-advanced ；LTE-A)等通信标准中采用线性预编码。因此预期线性预编码支配电信网络的未来实施。也可应用线性预编码来增强容量，这称作干扰对准(interference alignment)。
[0004]存在两种实施线性预编码的设计做法。一种做法为码本式预编码(codebook-based precoding);另一种做法为非码本式预编石马(non-codebook-basedprecoding)。基本上，非码本式预编码效能比码本式预编码效能好，这是因为非码本式预编码需要瞬时信道状态信息(channel state information ;CSI)来设计最好预编码器。对于频分双工(frequency-division duplexing ;FDD)系统来说,上行链路(uplink ;UL)信号需要额外带宽以将CSI从接收器反馈到发射器，以用于执行下行链路(downlink ;DL)预编码，这是因为下行链路和上行链路信道分配于不同频带中。以这种方式，如果需要全信道信息以便将CSI从接收器反馈到发射器,那么CSI的反馈开销(feedback overhead)为高的。
[0005]码本式预编码可减少信号反馈开销。在系统性能与信号反馈开销之间存在折衷。理想的码本式做法基本上遵循格拉斯曼包化(Grassmannian packing)的指导原则。码本设计与瞬时无线信道无关。通过将码本中的任何两个码字(预编码器)的最小距离最大化来设计码本。对于快速码本设计来说，可使用DFT(Discrete Fourier Transform)式码本设计原则。归因于这种与CSI无关的设计，可能不需要反馈CSI。由于不管瞬时信道如何而设计码本，因此可离线设计码本且将码本存储于发射器和接收器两者中。以这种方式，接收器只需要反馈码本中的预编码矩阵指示符(precoding matrix indicator ；PMI)以指示发射器应使用哪个预编码器。由于码本式预编码的性能受预先设计的码本限制，因此已有一些研究工作专注于自适应码本设计上以便进一步改善系统性能。自适应设计做法可通过要求码本基于信道统计(例如，信道空间相关和信道时间相关)进行自适应改变来改善系统性能。必须将信道统计的额外信息反馈到发射器以更新当前码本。因此，还可需要额外计算能力来执行码本更新。码本可根据天线设置(例如，不相关或分集设置、交叉极化设置和一致线性阵列设置)来改变。这些上述方法不同于标准LTE-A中的做法，标准LTE-A在特定配置下使用固定码本。
[0006]协作多点传输(CoordinatedMultipoint Transmission ;CoMP)为在 LTE 中提高数据传输速率的新技术。通过协调和组合来自多个基站(例如，LTE中的发射点或eNB)的信号，CoMP可使移动用户能够享受一致性能和质量，而不管移动用户靠近小区(cell)中心还是在小区边界。由于在CoMP情形中eNB的数量较大，所以用于PMI的反馈比特的数量将变大。另外，当每个发射点的反馈时序冲突时，当前规范中所设计的反馈格式可能无法支持同时反馈所有发射点的大数量的比特数量。因此，设计灵活且有效的PMI反馈机制已变成主要问题。
【发明内容】
[0007]因此，本揭露涉及用于执行比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的方法。
[0008]本揭露涉及一种供eNodeB (eNB)使用的用于执行比特自适应预编码矩阵指示符(PMI)反馈的方法，且所述方法包含至少以下步骤:接收PMI比特序列；基于比特映射表和参考预编码器将所述PMI比特序列映射到第一预编码器；通过参考所述第一预编码器来确定下一预编码器；以及使用所述下一预编码器来处理下行链路数据。
[0009]本揭露涉及一种用于在用户设备(UE)处执行比特自适应预编码矩阵指示符(PMI)反馈的方法，且所述方法包含至少以下步骤:基于信号选择第一预编码器；基于比特映射表和参考PMI将所述第一预编码器映射到第一 PMI比特序列；以及发射所述第一 PMI比特序列。
[0010]为了使本发明的上述特征和优点可理解，下文详细描述附有附图的优选实施例。应理解，以上一般描述和以下详细描述两者是示范性的，且希望提供对如所主张的本发明的进一步解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]包含随附附图以提供对本发明的进一步理解，且随附附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。所述【专利附图】
【附图说明】本发明的实施例，且与描述一起用以解释本发明的原理。
[0012]图1A说明根据本揭露的示范性实施例的通信系统的实例。
[0013]图1B为根据本揭露的示范性实施例的eNodeB (eNB)的实例。
[0014]图1C为根据本揭露的示范性实施例的用户设备(UE)的实例。
[0015]图2说明根据LTE-A标准的用于四个天线的码本。
[0016]图3说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的预编码器转变总程序。
[0017]图4A说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的候选者集合表，其列出层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器所对应的数量一致预编码器候选者。
[0018]图4B说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的三比特映射表。
[0019]图4C说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的二比特映射表。
[0020]图4D说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的一比特映射表。
[0021]图5A说明用于一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议3比特反馈方法之间的性能比较。
[0022]图5B说明用于具有另一参数集的一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议3比特反馈方法之间的性能比较。
[0023]图6说明基于距离测量函数定义给定码本中的每个预编码器的预编码器候选者集合的总程序。
[0024]图7A说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器的非一致预编码器候选者。
[0025]图7B说明用于一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议比特自适应反馈方法之间的性能比较。
[0026]图8说明周期性全局搜索(periodically globally searching ;PGS)最佳预编码器以增强性能的功能。
[0027]图9说明用于一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议PGS反馈方法之间的性能比较。
[0028]图10说明用于实验的层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器的一致预编码器候选者。
[0029]图11从eNB的观点概述用于执行比特自适应PMI反馈的方法。
[0030]图12从UE的观点概述用于执行比特自适应PMI反馈的方法。
【具体实施方式】
[0031]在本揭露中，提出在使用固定码本下，能够减少信号反馈开销的PMI反馈机制实施的方法和装置。所述方法和装置可应用于单用户MMO (single-user MMO ;SU-MMO)、多用户 MIMO (mult1-user MIMO ;MU_MIM0)、载波聚合(carrier aggregation ;CA)和 CoMP情形。
[0032]图1A说明根据本揭露的示范性实施例的通信系统的实例。通信系统可包含至少(但不限于)多个eNB，其中每个eNB根据通信标准服务多个UE。在本揭露中，3GPP类关键词或惯用语仅用作实例以呈现根据本揭露的发明性概念；然而，本揭露中呈现的相同概念可由所属领域的技术人员应用于任何其它系统，例如IEEE802.11、IEEE802.16、WiMAX等等。根据图1A的本揭露的可能用途中的一者可包含由eNB160、161和162的群组服务的UE150或仅由eNB162服务的UE151。
[0033]在本揭露中，术语“eNodeB”(eNB)可为(例如)基站(base station ;BS)、节点B、先进基站(advanced base station ;ABS)、基站收发系统(base transceiver system ；BTS)>接入点、家庭基站、中继站、散射器、转发器、中间节点、中间的基于卫星的通信基站等等。
[0034]图1B为根据本揭露的示范性实施例的eNodeB (eNB)功能框图的实例。通信系统的每个eNBlOl可含有至少(但不限于)收发器电路103、模拟数字(Analog/Digital，A/D) /数字模拟(D/A)转换器104、处理电路106、存储器电路105以及一个或一个以上天线单元102。收发器电路(103)以无线方式发射下行链路信号并接收上行链路信号。收发器电路(103)还可执行例如低噪音放大、阻抗匹配、混频、上变频或下变频、滤波、放大等操作。模数(A/D)/数模(D/A)转换器(104)经配置以在上行链路信号处理期间从模拟信号(analogsignal)格式转换为数字信号(digital signal)格式且在下行链路信号处理期间从数字信号格式转换为模拟信号格式。
[0035]处理电路106经配置以处理数字信号且根据本揭露的示范性实施例执行用于比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的所提议方法的程序。而且，处理电路106可存取存储器电路105，存储器电路105存储由处理电路106指派的程序码、码本配置、缓冲数据或记录配置。可使用例如微处理器、微控制器、DSP芯片、FPGA等可编程单元实施处理电路106的功能。也可用独立电子元件或IC实施处理电路106的功能。处理电路也包含用于根据本揭露的示范性实施例执行比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的预编码单元108。应注意，可用硬件或软件实施预编码单元108。
[0036]在本揭露中，术语“用户设备”(UE)可为(例如)移动站、先进移动站(advancedmobile station ;AMS)、服务器、客户端、桌上型计算机、膝上型计算机、网络计算机、工作站、个人数字助理(personal digital assistant ;PDA)、平板个人计算机(personalcomputer ;PC)、扫描仪、电话元件、寻呼机、相机、电视、手提式视频游戏元件、音乐元件、无线传感器等等。在一些应用中，UE可为在例如公共汽车、火车、飞机、船、小汽车等移动环境中操作的固定计算机元件。
[0037]图1C为根据本揭露的示范性实施例的UElll功能框图的实例。通信系统的每个UElll可含有至少(但不限于)收发器电路113、模数(A/D) /数模(D/A)转换器114、处理电路116、存储器电路115以及一个或一个以上天线单元112。存储器电路115可存储程序码、缓冲数据和经配置码本117。处理电路116可更包含预编码单元118。UElll的每个部件的功能类似于eNBlOl且因此将不重复对每个部件的详细描述。
[0038]对于呈LTE变体的通信系统来说，eNB可取决于当前下行链路信道条件而选择下行链路传输配置和相关参数。为了将上行链路和下行链路两者上的数据传输限于仅预编码器矩阵的有限集合，可针对给定数量个天线端口(antenna port)的每个传输秩(transmission rank)定义码本且将码本存储于eNB和UE两者中，使得仅选定矩阵的索引或PMI需要用信号发送。
[0039]图2说明根据LTE-A标准的用于四个天线的码本。码本含有编号为O到15的16个PMI，和用于每个层数的预编码器表。对于每个预编码器Wf，将其表达为Wn{s}=Wn(:，{S})，其中Wn= (1-UnUn11) / (Un11Un) ,η为码本索引，S为栏索引，I为单位矩阵(identity matrix),且unH为Un的赫米特(Hermitian)矩阵。对于每个上行链路来说，UE可在信道状态信息(CSI)报告中提供PMI和秩指示(rank indication ;RI)。RI提供应优选地用于到终端的下行链路传输的层数的建议。PMI指示预编码器矩阵中的哪一个应优选地用于下行链路传输。采取由RI指示的层数来确定所报告预编码器矩阵。对于LTE-A来说，闭合环路码本式预编码可需要小区特定参考信号(cell-specific reference signal ;CRS)以用于信道估计，且可存在多达四个天线端口且最多存在四层。在多天线预编码的情况下，层数也可称作传输秩。[0040]可将典型闭合环路预编码矩阵指示符(PMI)反馈机制描述为eNB从码本选择PMI以在到UE的下行链路期间补偿下行链路信道条件。UE接着通过基于那个特定时刻的信道条件来将PMI建议发射回eNB。PMI可接着指向码本中的预编码矩阵，所述预编码矩阵含有用于数据流的每个层的跨越每个天线分布的振幅和相位(Phase)调整。然而，应注意，16个PMI的PMI集合由四个比特表示。然而，在一些情况下，可能不需要16个PMI的全集合，这是因为所述集合可进一步减小且由较少比特表示。本揭露以缓慢变化的衰落信道中的信道时间相关的特性为前提。
[0041]举例来说，当移动用户待在室内或在户外行走时，由移动用户的UE150、151体验的信道变化可为缓慢的。在协作多点(CoMP)情形下，典型UE150缓慢地移动，且因此信道很可能缓慢地改变且在时间上相关。可基于瞬时信道使用奇异值分解(singular valuedecomposition ；SVD)来设计最佳预编码器，且因此信道变化将导致最佳预编码器的改变。如果衰落信道逐渐改变，那么预期对应最佳预编码器也逐渐改变。基于这些假设，提议固定码本中的比特自适应PMI反馈机制。标准LTE-A中的当前PMI反馈机制基于固定码本发射用于PMI的固定数量个比特。然而在低移动性情况下，可以在有限性能损失为代价之下而进一步减少反馈比特的数量。
[0042]在本揭露的示范性实施例中的一实施例中，反馈比特的数量可以比当前PMI反馈机制减少，且是固定的比特的数量且可如下实施。首先，预定义每个预编码器的预编码器候选者集合。也就是说，给定码本中的每个预编码器索引将指向自己的预编码器候选者集合，预编码器候选者集合为将用于下一发射的候选预编码器索引的集合。码本和预编码器候选者集合都可离线设计。换句话说，待选择以用于下一发射的预编码器候选者为给定码本中的预编码器索引的子集中的一个预编码器索引。基于预定义预编码器候选者集合，可如下定义预编码器转变协议。基于当前选定的预编码器(例如，参考预编码器)确定用于下一发射的预编码器。换句话说，待选择以用于随后发射的预编码器会参考之前选定的前一预编码器，且前一预编码器可为由UE建议的预编码器或可为由eNB选定的预编码器。对于每个当前选定的预编码器(例如，参考预编码器)来说，可离线预定义用于随后发射的预编码器候选者集合。下一预编码器将改变为基于每个当前预编码器(例如，参考预编码器)预定义的预编码器候选者集合中的预编码器中的一个。接着重复所述过程。因此PMI反馈机制得以建立。以LTE-A为例，图2含有LTE-A中的具有16个预编码器的码本。由于码本中存在16个预编码器，因此对于所有层数来说，反馈比特的数量为4。考虑层数为一的情况。如果PMI反馈比特的数量减少到3个比特，那么每个预编码器的预编码器候选者集合将仅具有8个预编码器。
[0043]将使用特定实例阐明比特减少的概念。图3说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的总预编码器转变程序。图4A说明根据本发明的示范性实施例中的一实施例的候选者集合表，其列出层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器的一致预编码器候选者。请一起参看图3和图4A。
[0044]在步骤S201中，已加载预定义码本以用于下行链路。预定义码本可为图2的用于LTE-A的标准码本。Wi可定义为这个码本中的第i个预编码器，其中i = 0，1，...，15。第一 PMI反馈的时序可由t = &表示，且PMI反馈比特的数量可设置为4。也就是说，预编码器第一次可选自所有16个预编码器。[0045]在步骤S203中，对于由码本的索引或PMI指代的每个预编码器，预定义候选者集合以用于下一发射。应注意，可离线执行所述预定义预编码器候选者集合。举例来说，图4A的栏401在栏401中列出当前预编码器索引(例如，参考预编码器索引)，且栏402列出待选择以用于下一发射的候选预编码器索引。如果基于例如最大有效信道功率等选择准则而将WQ403选择为在时间t = 时的最佳预编码器,那么下一 PMI报告时间t = ?!+ Δ tPMI时的预编码器候选者将为针对WQ403设计的{0,9, 11,4, 7, 12，13，14}集合404，其中AtnnSPMI报告的周期。这意味用于下一发射的最佳预编码器可基于％403而仅选自预编码器候选者集合404以报告PMI。在Wq403的这个候选者集合404之外的预编码器将被禁止。由于每个预编码器候选者集合仅具有8个元素，因此系统将仅反馈3个比特以表示PMI，且因此用于PMI报告的开销可减少。
[0046]在步骤S205中，对于随后的发射，将选择来自候选者集合的预编码器中的一个。如果在步骤S205中将W9405选择为时间t = Λ tPMI时的最佳预编码器，那么在步骤S207中，预编码器候选者集合在时间t = h+2.AtPMI时基于W9405的选择而得以更新且变成针对W9设计的{9，O, 2，4，5，12，13，14}集合406。接着可从候选者集合406选择W2作为在时间t = ti+2.AtPMI时的最佳预编码器。在步骤S209中，在通信周期期间重复这个过程。因此，下一选定预编码器必须属于当前选定预编码器(例如，参考预编码器)的预编码器候选者集合。[0047]当前选定预编码器(例如，参考预编码器)可为由用户设备(UE)反馈的对应PMI或由eNB使用的PMI。所提议方法可涉及两种情况:(1)在时间t = h+nX Δ tPMI时，反馈PMI属于Wi的预编码器候选者集合，其中i为由UE在时间t=h时反馈的PMI，η为整数，且Δ tPMI为PMI报告周期。(2)在时间t = h+nX Δ tPMI时，反馈PMI属于Wi的预编码器候选者集合，Wi为由eNB在时间t=h时使用的预编码器。换句话说，可根据两种可能选择下一预编码器。对于第一种可能来说，基于由UE建议的前一预编码器而选择下一预编码器；且对于第二种可能来说，基于由eNB使用的前一预编码器而选择下一预编码器。由UE建议的前一预编码器和由eNB使用的前一预编码器两者可为参考预编码器。在第一种可能和第二种可能中，由eNB选择的PMI可与由UE建议的PMI相同或不同。此处，η为整数，且Atwi为PMI报告周期。8个元素可由3个比特编码。与反馈比特的原始数量4相比，反馈开销减少率与原始方法相比为1/4 (25%)。
[0048]图4Β说明根据图4Α的示范性实施例的每个预编码器候选者集合的三比特映射表。每个预编码器的候选者集合可从稍后将解释的码字之间的距离测量函数导出。比特映射表根据一对一映射的原则将PMI比特序列指派到预编码器候选者集合中的每个预编码器。编号为O到15的预编码器索引的行(411)可表示将在时间t = h时选择的当前预编码器索引(例如，参考预编码器索引)。如果在时间〖=&时选择索引编号15 (412)，那么用于下一发射的候选者集合可仅为集合{15，4，7，0，1，2，3，8}413。栏410表不用于PMI的反馈比特。如果在时间tzi^+Atpin时选择比特序列011(414),那么这意味选自集合413的索引编号为O (415)。在时间t = h+2.Atwi时，可接着在集合{0，9，11，4，7，12，13，14}中选择索引，且所述过程重复。
[0049]应注意，尽管信道状态信息报告中含有的PMI由UE反馈，但所述选择仅为建议，这是因为实际选择由eNB进行。而且应注意，eNB必须知道比特410将基于当前索引(例如，参考索引)而映射到下一索引的方式。这意味UE和eNB两者必须含有可离线设计且存储于UE和eNB的存储器中的比特映射表。
[0050]反馈比特的数量也可设置为I个比特或2个比特。图4C说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的二比特映射表。图4D说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的一比特映射表。用于一比特和二比特实施例的索引转变协议与用于三比特实施例的索引转变协议相比为类似的且对于所属领域的技术人员为显而易见的，且因此将不重复所述协议。
[0051]在图5A中，呈现用于一层配置中的原始4比特PMI反馈方法(最佳)和所提议3比特反馈方法(提议)的模拟结果。如下列出模拟参数。发射天线的数量为4且接收天线的数量为4。模拟移动速度为5千米/小时，载波频率为700兆赫兹，调制采用64-QAM，且PMI报告周期为10毫秒。接收器结构为最大比合(maximum ratio combining ;MRC)并且预编码器选择准则如下:
[0052]
【权利要求】
1.一种用于执行用于eNB的比特自适应PMI反馈的方法，所述eNB具有含固定预编码器索引的固定码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器，且所述方法包括: 接收PMI比特序列； 基于比特映射表和参考预编码器将所述PMI比特序列映射到第一预编码器； 通过参考所述第一预编码器来确定下一预编码器；以及 使用所述下一预编码器来处理下行链路数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通过参考所述第一预编码器来确定所述预编码器的步骤包括: 如果所述PMI比特序列不适当，那么选择第二预编码器作为所述下一预编码器；以及 如果所述PMI比特序列适当，那么选择所述第一预编码器作为所述下一预编码器。
3.根据权利要求2所述的方法，其还包括: 接收下一 PMI比特序列； 基于所述比特映射表和所述第一预编码器或所述第二预编码器将所述PMI比特序列映射到第三预编码器；以及 通过参考所述第三预编码器来确定所述下一预编码器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述PMI比特序列选自I比特到4比特。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述PMI比特序列的比特数量可变。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 发射将下一预编码器候选者集合重置为所述固定码本的所有预编码器的重置信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 发射第一信号以进入减少比特数量的PMI反馈模式；以及 在进入所述减少比特数量的PMI反馈模式之后配置所述比特映射表和候选者集合表。
8.根据权利要求7所述的方法，其还包括: 确定所接收的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所接收数量超过阈值，那么发射第二信号以重新配置所述候选者集合表和所述比特映射表。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于所述比特映射表和所述参考预编码器将所述PMI比特序列映射到所述第一预编码器的步骤包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义所述下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映射到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述PMI比特序列转换为所述第一预编码器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述权利要求1的步骤被eNB所执行，且所述eNB包含收发器、储存元件以及处理电路，所述收发器用于传送及接收无线数据，所述储存元件用于储存至少一个含固定预编码器索引的码本，且每个预编码器索引指向特定预编码器以及比特映射表，而所述处理电路耦接至收发器及储存元件且配置以执行所述权利要求1的步骤。
12.一种用于执行用于UE的比特自适应PMI反馈的方法，此反馈方法是与eNB通讯，所述UE具有含固定预编码器索引的固定码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器，且所述方法包括: 基于信号选择第一预编码器； 基于比特映射表和参考PMI将所述第一预编码器映射到第一 PMI比特序列；以及 发射所述第一 PMI比特序列。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述参考PMI为从所述UE发射的前一PMI或为由eNB使用的前一 PMI。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括: 基于另一信号选择第二预编码器； 基于比特映射表和另一个参考PMI将所述第二预编码器映射到第二 PMI比特序列，其中所述另一个参考PMI为从所述UE发射的所述前一 PMI或为由eNB使用的所述前一 PMI ；以及 发射所述第二 PMI比特序列。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述PMI比特序列选自I个比特到4个比特。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述PMI比特序列的比特数量可变。
17.根据权利要求12所述的方法，其还包括: 接收将下一预编码器候选者集合重置为所述固定码本的所有预编码器的重置信号。
18.根据权利要求12所述的方法，其还包括: 接收进入减少比特数量的PMI反馈模式的第一信号；以及 在进入所述减少比特数量的PMI反馈模式之后配置所述比特映射表和候选者集合表。
19.根据权利要求18所述的方法，其还包括: 监视所发射的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所发射数量超过阈值，那么发射第二信号以重新配置所述候选者集合表和所述比特映射表。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述基于所述比特映射表和所述参考PMI将所述第一预编码器映射到所述第一 PMI比特序列的步骤包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映射到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述第一预编码器转换为所述PMI比特序列。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
22.根据权利要求12所述的方法，其中所述权利要求12的步骤被UE所执行，且所述UE包含收发器、储存元件以及处理电路，所述收发器用于传送及接收无线数据，所述储存元件用于储存至少一个含固定预编码器索引的码本，且每个预编码器索引指向特定预编码器以及比特映射表，而所述处理电路耦接至收发器及储存元件且配置以执行所述权利要求12的步骤。
23.一种eNB，其包括:收发器，其用于发射和接收无线数据； 储存组件，其用于存储至少: 具有固定预编码器索引的码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器以及； 比特映射表； 处理电路，其耦合到所述收发器和所述储存组件且经配置以用于: 接收PMI比特序列； 基于比特映像表和参考预编码器将所述PMI比特序列映像到第一预编码器； 通过参考所述第一预编码器来确定下一预编码器；以及 使用所述下一预编码器来处理下行链路数据。
24.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经配置以用于通过参考所述第一预编码器来确定所述预编码器包括: 如果所述PMI比特序列不适当，那么选择第二预编码器作为所述下一预编码器；以及 如果所述PMI位序列适当，那么选择所述第一预编码器作为所述下一预编码器。
25.根据权利要求23所述的eNB，其中所述PMI比特序列选自I个比特到4个比特。
26.根据权利要求23所述的eNB，其中所述PMI位序列的比特数量可变。
27.根据权利要求24所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于:` 接收下一 PMI比特序列； 基于所述比特映射表和所述第一预编码器或所述第二预编码器将所述PMI比特序列映像到第三预编码器；以及 通过参考所述第三预编码器来确定所述下一预编码器。
28.根据权利要求22所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 发射将下一预编码器候选者集合重置为所述码本的所有预编码器的重置信号。
29.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 发射进入减少比特数量的PMI回馈模式的信号；以及 在进入所述减少比特数量的PMI回馈模式之后配置所述比特映像表和候选者集合表。
30.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 确定所接收的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所接收数量超过阈值，那么发射重新配置所述候选者集合表和所述比特映像表的信号。
31.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经配置以用于基于所述比特映射表和所述参考预编码器将所述PMI位序列映射到所述第一预编码器包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义所述下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映像到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述PMI位序列转换为所述第一预编码器。
32.根据权利要求31所述的eNB，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
33.一种UE，其包括: 储存组件，其含有至少:具有固定预编码器索引的码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器；以及比特映像表； 收发器，其用于发射和接收无线数据；以及 处理电路，其耦合到所述储存组件和所述收发器且经配置以用于: 基于信号选择第一预编码器； 基于比特映射表和参考PMI将所述第一预编码器映像到第一 PMI位序列；以及 发射所述第一 PMI位序列。
34.根据权利要求33所述的UE,其中所述参考PMI为从所述UE发射的前一PMI或由所述eNB使用的前一 PMI。
35.根据权利要求33所述的UE，其中所述PMI位序列选自I个比特到4个比特。
36.根据权利要求33所述的UE，其中所述PMI比特序列的比特数量可变。
37.根据权利要求34所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 基于另一信号选择第二预编码器； 基于比特映射表和所述参考PMI将所述第二预编码器映像到第二 PMI比特序列，其中所述参考PMI为从所述U E发射的所述前一 PMI或由所述eNB使用的所述前一 PMI ；以及发射所述PMI比特序列。
38.根据权利要求33所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 接收将下一预编码器候选者集合重置为所述码本的所有预编码器的重置信号。
39.根据权利要求33所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 接收进入减少比特数量的PMI回馈模式的信号；以及 在进入所述减少比特数量的PMI回馈模式之后配置所述比特映像表和候选者集合表。
40.根据权利要求39所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 监视所发射的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所发射数量超过阈值，那么发射重新配置所述候选者集合表和所述比特映像表的信号。
41.根据权利要求33所述的UE，其中所述处理电路经配置以用于基于所述比特映射表和所述参考PMI将所述第一预编码器映像到所述第一 PMI比特序列包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映像到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述第一预编码器转换为所述PMI比特序列。
42.根据权利要求41所述的UE，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
【文档编号】H04L1/00GK103532661SQ201210589771
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年7月2日
【发明者】许兆元, 陈仁智 申请人:财团法人工业技术研究院
【专利摘要】本发明提供一种用于执行预编码矩阵指示符（PMI）反馈的方法和装置。所述装置可包含含有计算机程序的至少一个存储元件、至少一个处理电路以及相关控制/计算元件。所述至少一个处理电路与至少一个存储元件和计算机程序一起配置以反馈选定PMI且接收PMI反馈方法的相关信令。所述信令中的一者包含预编码器候选者集合配置，其定义用于每个预编码器的码本中的预编码器的子集以在下一次报告PMI。选定PMI由所述装置在通信网络中发射到对应通信元件。
【专利说明】用于比特自适应预编码矩阵指示符反馈的方法和装置
【技术领域】
[0001 ] 本揭露大体上涉及用于执行闭合环路比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的方法。
【背景技术】
[0002]已证实多输入多输出(multiple-1nput multiple-output ;ΜΙΜ0)技术为增强单输入单输出(single input single output ;SIS0)系统的容量的成功做法。对于NkXNt MIMO系统来说，系统容量渐近地以斜率线性地增加，所述斜率等于Nk和Nt的最小值，其中Nk为接收天线的数量且Nt为发射天线的数量。除了容量增益之外，MIMO技术也可提供等于Nt X Ne的最大分集增益。此MIMO技术现正进入第4代无线蜂窝式产品和无线LAN产品。
[0003]当发射器的对应接收器也知道MMO无线信道时，可实现这些MMO增益。如果发射器知道无线MIMO信道，那么可通过使用信号处理技术来进一步改善系统性能。这些技术中的一者为预编码。预编码将在数据通过天线发送之前变换所发射数据。预编码可分类为线性预编码和非线性预编码。非线性预编码技术包含脏纸编码(dirty paper coding ;DPC)、汤姆林森-原岛预编码(Tomlinson-Harashima precoding ;THP)等。线性预编码通过将数据与预编码矩阵相乘来变换数据以匹配信道本征模式(eigenmode)。线性预编码容易在系统上实施，且使用线性预编码系统性能比使用非线性预编码的系统容易分析。因为这些原因，已在例如 3GPP 长期演进(long term evolution ；LTE)和 LTE 高级版(LTE-advanced ；LTE-A)等通信标准中采用线性预编码。因此预期线性预编码支配电信网络的未来实施。也可应用线性预编码来增强容量，这称作干扰对准(interference alignment)。
[0004]存在两种实施线性预编码的设计做法。一种做法为码本式预编码(codebook-based precoding);另一种做法为非码本式预编石马(non-codebook-basedprecoding)。基本上，非码本式预编码效能比码本式预编码效能好，这是因为非码本式预编码需要瞬时信道状态信息(channel state information ;CSI)来设计最好预编码器。对于频分双工(frequency-division duplexing ;FDD)系统来说,上行链路(uplink ;UL)信号需要额外带宽以将CSI从接收器反馈到发射器，以用于执行下行链路(downlink ;DL)预编码，这是因为下行链路和上行链路信道分配于不同频带中。以这种方式，如果需要全信道信息以便将CSI从接收器反馈到发射器,那么CSI的反馈开销(feedback overhead)为高的。
[0005]码本式预编码可减少信号反馈开销。在系统性能与信号反馈开销之间存在折衷。理想的码本式做法基本上遵循格拉斯曼包化(Grassmannian packing)的指导原则。码本设计与瞬时无线信道无关。通过将码本中的任何两个码字(预编码器)的最小距离最大化来设计码本。对于快速码本设计来说，可使用DFT(Discrete Fourier Transform)式码本设计原则。归因于这种与CSI无关的设计，可能不需要反馈CSI。由于不管瞬时信道如何而设计码本，因此可离线设计码本且将码本存储于发射器和接收器两者中。以这种方式，接收器只需要反馈码本中的预编码矩阵指示符(precoding matrix indicator ；PMI)以指示发射器应使用哪个预编码器。由于码本式预编码的性能受预先设计的码本限制，因此已有一些研究工作专注于自适应码本设计上以便进一步改善系统性能。自适应设计做法可通过要求码本基于信道统计(例如，信道空间相关和信道时间相关)进行自适应改变来改善系统性能。必须将信道统计的额外信息反馈到发射器以更新当前码本。因此，还可需要额外计算能力来执行码本更新。码本可根据天线设置(例如，不相关或分集设置、交叉极化设置和一致线性阵列设置)来改变。这些上述方法不同于标准LTE-A中的做法，标准LTE-A在特定配置下使用固定码本。
[0006]协作多点传输(CoordinatedMultipoint Transmission ;CoMP)为在 LTE 中提高数据传输速率的新技术。通过协调和组合来自多个基站(例如，LTE中的发射点或eNB)的信号，CoMP可使移动用户能够享受一致性能和质量，而不管移动用户靠近小区(cell)中心还是在小区边界。由于在CoMP情形中eNB的数量较大，所以用于PMI的反馈比特的数量将变大。另外，当每个发射点的反馈时序冲突时，当前规范中所设计的反馈格式可能无法支持同时反馈所有发射点的大数量的比特数量。因此，设计灵活且有效的PMI反馈机制已变成主要问题。
【发明内容】
[0007]因此，本揭露涉及用于执行比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的方法。
[0008]本揭露涉及一种供eNodeB (eNB)使用的用于执行比特自适应预编码矩阵指示符(PMI)反馈的方法，且所述方法包含至少以下步骤:接收PMI比特序列；基于比特映射表和参考预编码器将所述PMI比特序列映射到第一预编码器；通过参考所述第一预编码器来确定下一预编码器；以及使用所述下一预编码器来处理下行链路数据。
[0009]本揭露涉及一种用于在用户设备(UE)处执行比特自适应预编码矩阵指示符(PMI)反馈的方法，且所述方法包含至少以下步骤:基于信号选择第一预编码器；基于比特映射表和参考PMI将所述第一预编码器映射到第一 PMI比特序列；以及发射所述第一 PMI比特序列。
[0010]为了使本发明的上述特征和优点可理解，下文详细描述附有附图的优选实施例。应理解，以上一般描述和以下详细描述两者是示范性的，且希望提供对如所主张的本发明的进一步解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]包含随附附图以提供对本发明的进一步理解，且随附附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。所述【专利附图】
【附图说明】本发明的实施例，且与描述一起用以解释本发明的原理。
[0012]图1A说明根据本揭露的示范性实施例的通信系统的实例。
[0013]图1B为根据本揭露的示范性实施例的eNodeB (eNB)的实例。
[0014]图1C为根据本揭露的示范性实施例的用户设备(UE)的实例。
[0015]图2说明根据LTE-A标准的用于四个天线的码本。
[0016]图3说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的预编码器转变总程序。
[0017]图4A说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的候选者集合表，其列出层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器所对应的数量一致预编码器候选者。
[0018]图4B说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的三比特映射表。
[0019]图4C说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的二比特映射表。
[0020]图4D说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的一比特映射表。
[0021]图5A说明用于一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议3比特反馈方法之间的性能比较。
[0022]图5B说明用于具有另一参数集的一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议3比特反馈方法之间的性能比较。
[0023]图6说明基于距离测量函数定义给定码本中的每个预编码器的预编码器候选者集合的总程序。
[0024]图7A说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器的非一致预编码器候选者。
[0025]图7B说明用于一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议比特自适应反馈方法之间的性能比较。
[0026]图8说明周期性全局搜索(periodically globally searching ;PGS)最佳预编码器以增强性能的功能。
[0027]图9说明用于一层配置的原始4比特PMI反馈方法和所提议PGS反馈方法之间的性能比较。
[0028]图10说明用于实验的层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器的一致预编码器候选者。
[0029]图11从eNB的观点概述用于执行比特自适应PMI反馈的方法。
[0030]图12从UE的观点概述用于执行比特自适应PMI反馈的方法。
【具体实施方式】
[0031]在本揭露中，提出在使用固定码本下，能够减少信号反馈开销的PMI反馈机制实施的方法和装置。所述方法和装置可应用于单用户MMO (single-user MMO ;SU-MMO)、多用户 MIMO (mult1-user MIMO ;MU_MIM0)、载波聚合(carrier aggregation ;CA)和 CoMP情形。
[0032]图1A说明根据本揭露的示范性实施例的通信系统的实例。通信系统可包含至少(但不限于)多个eNB，其中每个eNB根据通信标准服务多个UE。在本揭露中，3GPP类关键词或惯用语仅用作实例以呈现根据本揭露的发明性概念；然而，本揭露中呈现的相同概念可由所属领域的技术人员应用于任何其它系统，例如IEEE802.11、IEEE802.16、WiMAX等等。根据图1A的本揭露的可能用途中的一者可包含由eNB160、161和162的群组服务的UE150或仅由eNB162服务的UE151。
[0033]在本揭露中，术语“eNodeB”(eNB)可为(例如)基站(base station ;BS)、节点B、先进基站(advanced base station ;ABS)、基站收发系统(base transceiver system ；BTS)>接入点、家庭基站、中继站、散射器、转发器、中间节点、中间的基于卫星的通信基站等等。
[0034]图1B为根据本揭露的示范性实施例的eNodeB (eNB)功能框图的实例。通信系统的每个eNBlOl可含有至少(但不限于)收发器电路103、模拟数字(Analog/Digital，A/D) /数字模拟(D/A)转换器104、处理电路106、存储器电路105以及一个或一个以上天线单元102。收发器电路(103)以无线方式发射下行链路信号并接收上行链路信号。收发器电路(103)还可执行例如低噪音放大、阻抗匹配、混频、上变频或下变频、滤波、放大等操作。模数(A/D)/数模(D/A)转换器(104)经配置以在上行链路信号处理期间从模拟信号(analogsignal)格式转换为数字信号(digital signal)格式且在下行链路信号处理期间从数字信号格式转换为模拟信号格式。
[0035]处理电路106经配置以处理数字信号且根据本揭露的示范性实施例执行用于比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的所提议方法的程序。而且，处理电路106可存取存储器电路105，存储器电路105存储由处理电路106指派的程序码、码本配置、缓冲数据或记录配置。可使用例如微处理器、微控制器、DSP芯片、FPGA等可编程单元实施处理电路106的功能。也可用独立电子元件或IC实施处理电路106的功能。处理电路也包含用于根据本揭露的示范性实施例执行比特自适应预编码矩阵指示符反馈机制的预编码单元108。应注意，可用硬件或软件实施预编码单元108。
[0036]在本揭露中，术语“用户设备”(UE)可为(例如)移动站、先进移动站(advancedmobile station ;AMS)、服务器、客户端、桌上型计算机、膝上型计算机、网络计算机、工作站、个人数字助理(personal digital assistant ;PDA)、平板个人计算机(personalcomputer ;PC)、扫描仪、电话元件、寻呼机、相机、电视、手提式视频游戏元件、音乐元件、无线传感器等等。在一些应用中，UE可为在例如公共汽车、火车、飞机、船、小汽车等移动环境中操作的固定计算机元件。
[0037]图1C为根据本揭露的示范性实施例的UElll功能框图的实例。通信系统的每个UElll可含有至少(但不限于)收发器电路113、模数(A/D) /数模(D/A)转换器114、处理电路116、存储器电路115以及一个或一个以上天线单元112。存储器电路115可存储程序码、缓冲数据和经配置码本117。处理电路116可更包含预编码单元118。UElll的每个部件的功能类似于eNBlOl且因此将不重复对每个部件的详细描述。
[0038]对于呈LTE变体的通信系统来说，eNB可取决于当前下行链路信道条件而选择下行链路传输配置和相关参数。为了将上行链路和下行链路两者上的数据传输限于仅预编码器矩阵的有限集合，可针对给定数量个天线端口(antenna port)的每个传输秩(transmission rank)定义码本且将码本存储于eNB和UE两者中，使得仅选定矩阵的索引或PMI需要用信号发送。
[0039]图2说明根据LTE-A标准的用于四个天线的码本。码本含有编号为O到15的16个PMI，和用于每个层数的预编码器表。对于每个预编码器Wf，将其表达为Wn{s}=Wn(:，{S})，其中Wn= (1-UnUn11) / (Un11Un) ,η为码本索引，S为栏索引，I为单位矩阵(identity matrix),且unH为Un的赫米特(Hermitian)矩阵。对于每个上行链路来说，UE可在信道状态信息(CSI)报告中提供PMI和秩指示(rank indication ;RI)。RI提供应优选地用于到终端的下行链路传输的层数的建议。PMI指示预编码器矩阵中的哪一个应优选地用于下行链路传输。采取由RI指示的层数来确定所报告预编码器矩阵。对于LTE-A来说，闭合环路码本式预编码可需要小区特定参考信号(cell-specific reference signal ;CRS)以用于信道估计，且可存在多达四个天线端口且最多存在四层。在多天线预编码的情况下，层数也可称作传输秩。[0040]可将典型闭合环路预编码矩阵指示符(PMI)反馈机制描述为eNB从码本选择PMI以在到UE的下行链路期间补偿下行链路信道条件。UE接着通过基于那个特定时刻的信道条件来将PMI建议发射回eNB。PMI可接着指向码本中的预编码矩阵，所述预编码矩阵含有用于数据流的每个层的跨越每个天线分布的振幅和相位(Phase)调整。然而，应注意，16个PMI的PMI集合由四个比特表示。然而，在一些情况下，可能不需要16个PMI的全集合，这是因为所述集合可进一步减小且由较少比特表示。本揭露以缓慢变化的衰落信道中的信道时间相关的特性为前提。
[0041]举例来说，当移动用户待在室内或在户外行走时，由移动用户的UE150、151体验的信道变化可为缓慢的。在协作多点(CoMP)情形下，典型UE150缓慢地移动，且因此信道很可能缓慢地改变且在时间上相关。可基于瞬时信道使用奇异值分解(singular valuedecomposition ；SVD)来设计最佳预编码器，且因此信道变化将导致最佳预编码器的改变。如果衰落信道逐渐改变，那么预期对应最佳预编码器也逐渐改变。基于这些假设，提议固定码本中的比特自适应PMI反馈机制。标准LTE-A中的当前PMI反馈机制基于固定码本发射用于PMI的固定数量个比特。然而在低移动性情况下，可以在有限性能损失为代价之下而进一步减少反馈比特的数量。
[0042]在本揭露的示范性实施例中的一实施例中，反馈比特的数量可以比当前PMI反馈机制减少，且是固定的比特的数量且可如下实施。首先，预定义每个预编码器的预编码器候选者集合。也就是说，给定码本中的每个预编码器索引将指向自己的预编码器候选者集合，预编码器候选者集合为将用于下一发射的候选预编码器索引的集合。码本和预编码器候选者集合都可离线设计。换句话说，待选择以用于下一发射的预编码器候选者为给定码本中的预编码器索引的子集中的一个预编码器索引。基于预定义预编码器候选者集合，可如下定义预编码器转变协议。基于当前选定的预编码器(例如，参考预编码器)确定用于下一发射的预编码器。换句话说，待选择以用于随后发射的预编码器会参考之前选定的前一预编码器，且前一预编码器可为由UE建议的预编码器或可为由eNB选定的预编码器。对于每个当前选定的预编码器(例如，参考预编码器)来说，可离线预定义用于随后发射的预编码器候选者集合。下一预编码器将改变为基于每个当前预编码器(例如，参考预编码器)预定义的预编码器候选者集合中的预编码器中的一个。接着重复所述过程。因此PMI反馈机制得以建立。以LTE-A为例，图2含有LTE-A中的具有16个预编码器的码本。由于码本中存在16个预编码器，因此对于所有层数来说，反馈比特的数量为4。考虑层数为一的情况。如果PMI反馈比特的数量减少到3个比特，那么每个预编码器的预编码器候选者集合将仅具有8个预编码器。
[0043]将使用特定实例阐明比特减少的概念。图3说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的总预编码器转变程序。图4A说明根据本发明的示范性实施例中的一实施例的候选者集合表，其列出层数设置为一的LTE-A的码本中的每个预编码器的一致预编码器候选者。请一起参看图3和图4A。
[0044]在步骤S201中，已加载预定义码本以用于下行链路。预定义码本可为图2的用于LTE-A的标准码本。Wi可定义为这个码本中的第i个预编码器，其中i = 0，1，...，15。第一 PMI反馈的时序可由t = &表示，且PMI反馈比特的数量可设置为4。也就是说，预编码器第一次可选自所有16个预编码器。[0045]在步骤S203中，对于由码本的索引或PMI指代的每个预编码器，预定义候选者集合以用于下一发射。应注意，可离线执行所述预定义预编码器候选者集合。举例来说，图4A的栏401在栏401中列出当前预编码器索引(例如，参考预编码器索引)，且栏402列出待选择以用于下一发射的候选预编码器索引。如果基于例如最大有效信道功率等选择准则而将WQ403选择为在时间t = 时的最佳预编码器,那么下一 PMI报告时间t = ?!+ Δ tPMI时的预编码器候选者将为针对WQ403设计的{0,9, 11,4, 7, 12，13，14}集合404，其中AtnnSPMI报告的周期。这意味用于下一发射的最佳预编码器可基于％403而仅选自预编码器候选者集合404以报告PMI。在Wq403的这个候选者集合404之外的预编码器将被禁止。由于每个预编码器候选者集合仅具有8个元素，因此系统将仅反馈3个比特以表示PMI，且因此用于PMI报告的开销可减少。
[0046]在步骤S205中，对于随后的发射，将选择来自候选者集合的预编码器中的一个。如果在步骤S205中将W9405选择为时间t = Λ tPMI时的最佳预编码器，那么在步骤S207中，预编码器候选者集合在时间t = h+2.AtPMI时基于W9405的选择而得以更新且变成针对W9设计的{9，O, 2，4，5，12，13，14}集合406。接着可从候选者集合406选择W2作为在时间t = ti+2.AtPMI时的最佳预编码器。在步骤S209中，在通信周期期间重复这个过程。因此，下一选定预编码器必须属于当前选定预编码器(例如，参考预编码器)的预编码器候选者集合。[0047]当前选定预编码器(例如，参考预编码器)可为由用户设备(UE)反馈的对应PMI或由eNB使用的PMI。所提议方法可涉及两种情况:(1)在时间t = h+nX Δ tPMI时，反馈PMI属于Wi的预编码器候选者集合，其中i为由UE在时间t=h时反馈的PMI，η为整数，且Δ tPMI为PMI报告周期。(2)在时间t = h+nX Δ tPMI时，反馈PMI属于Wi的预编码器候选者集合，Wi为由eNB在时间t=h时使用的预编码器。换句话说，可根据两种可能选择下一预编码器。对于第一种可能来说，基于由UE建议的前一预编码器而选择下一预编码器；且对于第二种可能来说，基于由eNB使用的前一预编码器而选择下一预编码器。由UE建议的前一预编码器和由eNB使用的前一预编码器两者可为参考预编码器。在第一种可能和第二种可能中，由eNB选择的PMI可与由UE建议的PMI相同或不同。此处，η为整数，且Atwi为PMI报告周期。8个元素可由3个比特编码。与反馈比特的原始数量4相比，反馈开销减少率与原始方法相比为1/4 (25%)。
[0048]图4Β说明根据图4Α的示范性实施例的每个预编码器候选者集合的三比特映射表。每个预编码器的候选者集合可从稍后将解释的码字之间的距离测量函数导出。比特映射表根据一对一映射的原则将PMI比特序列指派到预编码器候选者集合中的每个预编码器。编号为O到15的预编码器索引的行(411)可表示将在时间t = h时选择的当前预编码器索引(例如，参考预编码器索引)。如果在时间〖=&时选择索引编号15 (412)，那么用于下一发射的候选者集合可仅为集合{15，4，7，0，1，2，3，8}413。栏410表不用于PMI的反馈比特。如果在时间tzi^+Atpin时选择比特序列011(414),那么这意味选自集合413的索引编号为O (415)。在时间t = h+2.Atwi时，可接着在集合{0，9，11，4，7，12，13，14}中选择索引，且所述过程重复。
[0049]应注意，尽管信道状态信息报告中含有的PMI由UE反馈，但所述选择仅为建议，这是因为实际选择由eNB进行。而且应注意，eNB必须知道比特410将基于当前索引(例如，参考索引)而映射到下一索引的方式。这意味UE和eNB两者必须含有可离线设计且存储于UE和eNB的存储器中的比特映射表。
[0050]反馈比特的数量也可设置为I个比特或2个比特。图4C说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的二比特映射表。图4D说明根据本揭露的示范性实施例中的一实施例的每个预编码器候选者集合的一比特映射表。用于一比特和二比特实施例的索引转变协议与用于三比特实施例的索引转变协议相比为类似的且对于所属领域的技术人员为显而易见的，且因此将不重复所述协议。
[0051]在图5A中，呈现用于一层配置中的原始4比特PMI反馈方法(最佳)和所提议3比特反馈方法(提议)的模拟结果。如下列出模拟参数。发射天线的数量为4且接收天线的数量为4。模拟移动速度为5千米/小时，载波频率为700兆赫兹，调制采用64-QAM，且PMI报告周期为10毫秒。接收器结构为最大比合(maximum ratio combining ;MRC)并且预编码器选择准则如下:
[0052]
【权利要求】
1.一种用于执行用于eNB的比特自适应PMI反馈的方法，所述eNB具有含固定预编码器索引的固定码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器，且所述方法包括: 接收PMI比特序列； 基于比特映射表和参考预编码器将所述PMI比特序列映射到第一预编码器； 通过参考所述第一预编码器来确定下一预编码器；以及 使用所述下一预编码器来处理下行链路数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通过参考所述第一预编码器来确定所述预编码器的步骤包括: 如果所述PMI比特序列不适当，那么选择第二预编码器作为所述下一预编码器；以及 如果所述PMI比特序列适当，那么选择所述第一预编码器作为所述下一预编码器。
3.根据权利要求2所述的方法，其还包括: 接收下一 PMI比特序列； 基于所述比特映射表和所述第一预编码器或所述第二预编码器将所述PMI比特序列映射到第三预编码器；以及 通过参考所述第三预编码器来确定所述下一预编码器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述PMI比特序列选自I比特到4比特。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述PMI比特序列的比特数量可变。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 发射将下一预编码器候选者集合重置为所述固定码本的所有预编码器的重置信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 发射第一信号以进入减少比特数量的PMI反馈模式；以及 在进入所述减少比特数量的PMI反馈模式之后配置所述比特映射表和候选者集合表。
8.根据权利要求7所述的方法，其还包括: 确定所接收的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所接收数量超过阈值，那么发射第二信号以重新配置所述候选者集合表和所述比特映射表。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于所述比特映射表和所述参考预编码器将所述PMI比特序列映射到所述第一预编码器的步骤包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义所述下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映射到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述PMI比特序列转换为所述第一预编码器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述权利要求1的步骤被eNB所执行，且所述eNB包含收发器、储存元件以及处理电路，所述收发器用于传送及接收无线数据，所述储存元件用于储存至少一个含固定预编码器索引的码本，且每个预编码器索引指向特定预编码器以及比特映射表，而所述处理电路耦接至收发器及储存元件且配置以执行所述权利要求1的步骤。
12.一种用于执行用于UE的比特自适应PMI反馈的方法，此反馈方法是与eNB通讯，所述UE具有含固定预编码器索引的固定码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器，且所述方法包括: 基于信号选择第一预编码器； 基于比特映射表和参考PMI将所述第一预编码器映射到第一 PMI比特序列；以及 发射所述第一 PMI比特序列。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述参考PMI为从所述UE发射的前一PMI或为由eNB使用的前一 PMI。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括: 基于另一信号选择第二预编码器； 基于比特映射表和另一个参考PMI将所述第二预编码器映射到第二 PMI比特序列，其中所述另一个参考PMI为从所述UE发射的所述前一 PMI或为由eNB使用的所述前一 PMI ；以及 发射所述第二 PMI比特序列。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述PMI比特序列选自I个比特到4个比特。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述PMI比特序列的比特数量可变。
17.根据权利要求12所述的方法，其还包括: 接收将下一预编码器候选者集合重置为所述固定码本的所有预编码器的重置信号。
18.根据权利要求12所述的方法，其还包括: 接收进入减少比特数量的PMI反馈模式的第一信号；以及 在进入所述减少比特数量的PMI反馈模式之后配置所述比特映射表和候选者集合表。
19.根据权利要求18所述的方法，其还包括: 监视所发射的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所发射数量超过阈值，那么发射第二信号以重新配置所述候选者集合表和所述比特映射表。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述基于所述比特映射表和所述参考PMI将所述第一预编码器映射到所述第一 PMI比特序列的步骤包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映射到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述第一预编码器转换为所述PMI比特序列。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
22.根据权利要求12所述的方法，其中所述权利要求12的步骤被UE所执行，且所述UE包含收发器、储存元件以及处理电路，所述收发器用于传送及接收无线数据，所述储存元件用于储存至少一个含固定预编码器索引的码本，且每个预编码器索引指向特定预编码器以及比特映射表，而所述处理电路耦接至收发器及储存元件且配置以执行所述权利要求12的步骤。
23.一种eNB，其包括:收发器，其用于发射和接收无线数据； 储存组件，其用于存储至少: 具有固定预编码器索引的码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器以及； 比特映射表； 处理电路，其耦合到所述收发器和所述储存组件且经配置以用于: 接收PMI比特序列； 基于比特映像表和参考预编码器将所述PMI比特序列映像到第一预编码器； 通过参考所述第一预编码器来确定下一预编码器；以及 使用所述下一预编码器来处理下行链路数据。
24.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经配置以用于通过参考所述第一预编码器来确定所述预编码器包括: 如果所述PMI比特序列不适当，那么选择第二预编码器作为所述下一预编码器；以及 如果所述PMI位序列适当，那么选择所述第一预编码器作为所述下一预编码器。
25.根据权利要求23所述的eNB，其中所述PMI比特序列选自I个比特到4个比特。
26.根据权利要求23所述的eNB，其中所述PMI位序列的比特数量可变。
27.根据权利要求24所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于:` 接收下一 PMI比特序列； 基于所述比特映射表和所述第一预编码器或所述第二预编码器将所述PMI比特序列映像到第三预编码器；以及 通过参考所述第三预编码器来确定所述下一预编码器。
28.根据权利要求22所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 发射将下一预编码器候选者集合重置为所述码本的所有预编码器的重置信号。
29.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 发射进入减少比特数量的PMI回馈模式的信号；以及 在进入所述减少比特数量的PMI回馈模式之后配置所述比特映像表和候选者集合表。
30.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 确定所接收的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所接收数量超过阈值，那么发射重新配置所述候选者集合表和所述比特映像表的信号。
31.根据权利要求23所述的eNB，其中所述处理电路经配置以用于基于所述比特映射表和所述参考预编码器将所述PMI位序列映射到所述第一预编码器包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义所述下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映像到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述PMI位序列转换为所述第一预编码器。
32.根据权利要求31所述的eNB，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
33.一种UE，其包括: 储存组件，其含有至少:具有固定预编码器索引的码本，其中每个预编码器索引指向特定预编码器；以及比特映像表； 收发器，其用于发射和接收无线数据；以及 处理电路，其耦合到所述储存组件和所述收发器且经配置以用于: 基于信号选择第一预编码器； 基于比特映射表和参考PMI将所述第一预编码器映像到第一 PMI位序列；以及 发射所述第一 PMI位序列。
34.根据权利要求33所述的UE,其中所述参考PMI为从所述UE发射的前一PMI或由所述eNB使用的前一 PMI。
35.根据权利要求33所述的UE，其中所述PMI位序列选自I个比特到4个比特。
36.根据权利要求33所述的UE，其中所述PMI比特序列的比特数量可变。
37.根据权利要求34所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 基于另一信号选择第二预编码器； 基于比特映射表和所述参考PMI将所述第二预编码器映像到第二 PMI比特序列，其中所述参考PMI为从所述U E发射的所述前一 PMI或由所述eNB使用的所述前一 PMI ；以及发射所述PMI比特序列。
38.根据权利要求33所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 接收将下一预编码器候选者集合重置为所述码本的所有预编码器的重置信号。
39.根据权利要求33所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 接收进入减少比特数量的PMI回馈模式的信号；以及 在进入所述减少比特数量的PMI回馈模式之后配置所述比特映像表和候选者集合表。
40.根据权利要求39所述的UE，其中所述处理电路经进一步配置以用于: 监视所发射的NACK信号的数量； 如果NACK信号的所述所发射数量超过阈值，那么发射重新配置所述候选者集合表和所述比特映像表的信号。
41.根据权利要求33所述的UE，其中所述处理电路经配置以用于基于所述比特映射表和所述参考PMI将所述第一预编码器映像到所述第一 PMI比特序列包括: 参考所述比特映射表，其中所述比特映射表包括预定义下一预编码器的候选者集合的候选者集合表，且所述下一预编码器的所述候选者集合的每个预编码器映像到特定比特序列；以及 根据所述比特映射表从所述第一预编码器转换为所述PMI比特序列。
42.根据权利要求41所述的UE，其中所述候选者集合表是根据基于距离测量函数或距离相关测量函数选择每个预编码器候选者集合的预编码器而导出。
【文档编号】H04L1/00GK103532661SQ201210589771
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年7月2日
【发明者】许兆元, 陈仁智 申请人:财团法人工业技术研究院
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