专利名称：用于预编码频分双工系统的方法和设备的制作方法
技术领域：
本说明书大体上涉及预编码技术，更特定来说，涉及为使用频分双工(FDD)的多 输入和多输出(MIMO)系统预编码。
背景技术：
无线通信系统经广泛布署以提供各种类型的通信内容，例如语音、数据等。这些系 统可为多址系统，其有能力通过共用可用的系统资源(例如，带宽和传输功率)来支持 与多个用户的通信。所述多址系统的实例包含码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA) 系统、频分多址(FDMA)系统和正交频分多址(OFDMA)系统。
一般来说，无线多址通信系统可同时支持用于多个无线终端的通信。每一终端经由 在前向和反向链路上的传输与一个或一个以上基站通信。所述前向链路(或下行链路)是 指从基站到终端的通信链路，且所述反向链路(或上行链路)是措从终端到基站的通信 链路。可经由单入单出、多入单出或多入多出(MIMO)系统来建立此通信链路。
MIMO系统将多个(iVr个)传输天线和多个(A^个)接收天线用于数据传输。由 iVr个传输天线和iN^个接收天线形成的MIMO信道可分解成iVs个独立信道，所述独立信 道也称为空间信道，其中iV, Smin{WT， iVR}。 A^个独立信道的每一者对应于一维度。如 果利用由多个传输和接收天线产生的额外维度，则所述MIMO系统可提供改进的性能(例
如，较高的处理量、较大的可靠性、最佳的频谱效率等)。
MIMO系统支持时分双工(TDD)和频分双工(FDD)系统。在TDD系统中，前向 和反向链路传输在相同频率区上以使得互反性原理允许从反向链路信道估计前向链路信 道。此当在接入点处可用多个天线时，使所述接入点能够提取特征波束形成增益并在前 向链路上传输。然而，在频分双工(FDD)系统中，前向和反向链路传输在大大分离的 频率上。结果，前向链路信道和反向链路信道可独立衰落。直接结果为反向链路信道估 计不提供前向链路的瞬时信道知识。在具有多个传输天线和多个接收天线的系统(也已 知为MIMO)中，此问题进一步复杂化。
因此，需要预编码的方法，其中接收器经由反向链路传输波束向量信息且随后传输 器使用此信息在优选方向上将数据传输到接收器。
发明内容
在一实施例中， 一种设备包括多个电子装置，每一者具有逻辑，其中所述设备经配 置以使用一个或一个以上电子装置来确定优选秩值和矩阵指数。所述设备进一步经配置 以将所述秩值和所述矩阵指数传输到另一电子装置。
在一实施例中， 一种设备包括多个电子装置，每一者具有逻辑，其中所述设备经配 置以使用一个或一个以上电子装置来接收包括秩值和矩阵指数的消息。所述设备进一步 经配置以确定可使用还是放弃所述接收的矩阵。
从附图、说明书和附加的权利要求书可获得本发明的所有优点和范围的更完整的了解。
在结合附图时，根据下文陈述的详细描述将明白本发明的特征、性质和优点，附图 中，相同的参考符号始终相应地进行识别，附图中
图1说明根据一个实施例的多址无线通信系统；
图2为通信系统的方框图3说明由接入终端执行的处理；以及 图4说明由接入点执行的处理。
具体实施例方式
参照图1，说明根据一个实施例的多址无线通信系统。接入点100 (AP)包含多个 天线群， 一个天线群包含104和106，另一个天线群包含108和110，且额外的一个天线 群包含112和114。在图1中，虽然每一天线群仅展示两个天线，但在每一天线群中可利 用更多或更少的天线。接入终端116 (AT)与天线112和114通信，其中天线112和114 经由前向链路120将信息传输到接入终端116且经由反向链路118从接入终端116接收 信息。接入终端122与天线106和108通信，其中天线106和108经由前向链路126将 信息传输到接入终端122且经由反向链路124从接入终端122接收信息。在FDD系统中， 通信链路118、 120、 124和126可将不同的载波频率用于通信。举例来说，前向链路120 可使用与反向链路118所使用的载波频率不同的载波频率。
常常将每一天线群和/或所述天线群经设计以在其中通信的区域称为接入点的扇区。 在实施例中，天线群每一者经设计以在由接入点IOO覆盖的扇区中与接入终端通信。
在经由前向链路120和126的通信中，接入点100的传输天线利用特征波束形成以 便改进用于不同接入终端U6和124的前向链路的频谱效率。而且，与经由单一天线传 输到其所有接入终端的接入点相比，使用特征波束形成来传输到随机分散在其覆盖区中 的接入终端的接入点对邻近小区中的接入终端造成较少的干扰。
接入点可为用于与终端通信的固定台且也称为接入点、节点B或一些其它术语。接 入终端也可称为移动终端，用户设备(UE)、无线通信装置、终端、接入终端或一些其 它术语。
图2为在MIMO系统200中的传输器系统210 (也已知为接入点)和接收器系统250 (也已知为接入终端)的实施例的方框图。在传输器系统210处，将许多数据流的业务数 据从数据源212提供到传输(TX)数据处理器214。
在一实施例中，每一数据流经由各自传输天线传输。TX数据处理器214基于为每一 数据流选择特定编码机制将那个数据流的业务数据格式化、编码并交错，以提供编码数 据。在一些实施例中，TX数据处理器214使用预编码矩阵将特征波束形成权数应用于数 据流的符号。
可使用OFDM技术将用于每一数据流的编码数据与导频数据进行多工处理。所述导 频数据通常为已知的数据样式，以已知的方式对其进行处理且可在接收器系统处用于估 计信道响应。随后基于为每一数据流选择的特定调制机制(例如，BPSK、 QSPK、 M-PSK 或M-QAM)来调制(即，符号映射)用于那个数据流的所述经多工的导频和编码数据， 以提供调制符号。用于每一数据流的数据速率、编码和调制可由处理器230执行的指令 来确定。
随后将用于所有数据流的调制符号提供到TX MIMO处理器220,其可进一步处理所 述调制符号(例如，用于OFDM)。 TXMIMO处理器220随后将Wr个调制符号流提供到 A^个传输器(TMTR) 222a到222t。在某些实施例中，TX MIMO处理器220将特征波 束形成权数应用于数据流的符号并应用于从其传输符号的天线。由层矩阵使用多个天线 中的一者来确定这些特征波束形成权数，可从存储器232检索所述层矩阵。
每一传输器222接收并处理各自符号流以提供一个或一个以上模拟信号，并进一步 调节(例如，放大、过滤和上变频转换)所述模拟信号以提供适合于经由MIMO信道传 输的调制信号。随后从A^个天线224a到224t分别传输来自传输器222a到222t的A^个 调制信号。
在接收器系统250处，由A^个天线252a到252r接收经传输的调制信号且从每一天
线252接收的信号提供到各自的接收器(RCVR) 254a到254r。每一接收器254调节(例 如，放大、过滤和上变频转换)各自的接收信号、数字化所述经调节的信号以提供样本， 且进一步处理所述样本以提供相应的"接收"符号流。
RX数据处理器260随后基于特定接收器处理技术而接收并处理来自A^个接收器254 的A^个所接收符号流以提供约为A^个"经检测"符号流。RX数据处理器260随后解调、 解交错并解码每一经检测的符号流以恢复数据流的业务数据。RX数据处理器260的处理 与在传输器系统210处的TX MIMO处理器220和TX数据处理器214执行的处理互补。
处理器270周期性地确定使用哪一预编码矩阵(下文论述)。处理器270将包括矩阵 指数部分和秩值部分的反向链路消息公式化。所述反向链路消息可包括关于通信链路和/ 或所接收的数据流的各种类型的信息。所述反向链路消息随后由TX数据处理器238处 理(所述处理器也接收来自数据源236的许多数据流的业务数据)，由调制器280调制， 由传输器254a到254r调节并传输回到传输器系统210。
在传输器系统210处，由天线224接收、由接收器222调节、由解调器240解调并 由RX数据处理器242处理来自接收器系统250的调制信号以提取由接收器系统250传 输的反向链路消息。随后处理器230确定使用哪一预编码矩阵来确定特征波束形成权数， 随后处理所述提取的消息。
虽然图2论述MIM0系统，但是相同系统可应用于其中多个传输天线(例如基站上 的那些传输天线)将一个符号流传输到单一天线装置(例如，移动台)的多输入单输出 系统。而且，可以与参照图2所描述的方式相同的方式利用单输出到单输入天线系统。
在允许预编码的MIMO系统中，将一组预编码矩阵用于特征波束形成。产生2W个矩 阵(N为所使用的位的数目，例如6)，每一矩阵为MxL，其中M为天线的数目且L为 层(也称为秩)的数目。每一MxL条目代表传输器系统(也指接入点)所使用的特征波 束形成权数。 一般来说，在布署系统之前，计算这些矩阵并将其存储在接入终端与接入 点存储器二者中。在一方面中，这些矩阵可在一段时间期间实时更新。而且，给予每一 阵列一个指数编号。当AT 116想请求使用矩阵时，所述AT 116仅传输矩阵指数。依据 所布署的系统，可使用6个位来作为矩阵的指数，因此作为64个矩阵的指数。应注意， 用于加作为指数的位数目基于系统操作员期望使用多于或少于64个矩阵的情况而改变。
图3说明由AT的处理器270执行的处理300。在方框302处，由处理器执行秩确定 逻辑以用于确定提供到AP的秩值。基于若干因素来确定此秩值，例如信道估计测量、 干扰量或AT 116的几何形状(即，天线的数目、天线的配置等)。在304处，由处理器270执行矩阵确定逻辑以用于确定预编码的矩阵。此矩阵是基于(例如)最高的可支持 频谱效率而确定。秩值与预编码矩阵也可彼此结合地确定。举例来说，处理器循环遍历 所有可能的秩并基于与每一秩相关联的特定矩阵来计算可能的频谱效率。随后处理器选 择提供最高频谱效率的秩和矩阵。
在方框306处，处理器270执行消息建立逻辑以用于产生具有矩阵指数部分(例如， 6位)和秩部分(例如，用于4x4MIMO的2位)的消息。所述矩阵指数部分用于提供与 选定矩阵相关联的矩阵指数。所述秩部分用于提供优选由AT使用的秩值。依据所布署的 系统，如果使用较低的秩值，则与较低的秩值相关联的矩阵的指数将使得不使用矩阵指 数部分的所有6位。举例来说，此可通过为预编码矩阵做指数以使得选定矩阵群将对于 层1仅占用3位矩阵指数部分来实现。这意味着对于层1来说，矩阵指数的范围为 0-2**3-1。如果布署此类型的系统，则AP IOO将首先确定秩值并仅处理确定预编码的矩 阵指数所需的那些位。在方框308处，处理器270执行传输逻辑以在反向链路上传输在 方框306处建立的消息。
图4说明由AP的处理器230执行的处理400。在方框402处，处理器230执行预编 码消息处理逻辑以用于处理在反向链路上接收的包括矩阵指数部分和秩部分的消息。此 消息是周期性地接收的，因此所述预编码消息处理逻辑周期性地执行。在方框404处， 处理器230确定是否在反向链路上接收到适当的矩阵指数和秩值。依据环境的条件，含 有矩阵指数和秩值的消息可能己被擦除或其未适当地到达AP或其己遭破坏。可使用各 种方法来鉴别AP 100在反向链路上接收到适当的消息。如果在方框404处确定消息未经 鉴别或矩阵指数部分未经鉴别，则在方框406处，AP100选择适当的预编码矩阵。如果 处理器230确定当前矩阵不再有效，则AP100将继续使用当前矩阵或选择新的矩阵。处 理器230可使用存储在存储器232中的一些预定方法阈值以从存储器232选择矩阵或随 机选择矩阵。
然而，如果在方框404处确定已接收并鉴别包括矩阵指数和秩信息的消息，则在方 框408处，处理器230执行提取逻辑以提取所述秩信息并确定秩值。在方框410处，处 理器230执行消息提取逻辑以用于提取预编码的矩阵指数位。在一实施例中，在提取之 后，解调组成所述矩阵指数部分的所有位以确定所述矩阵指数。在另一实施例中，处理 器230使用在方框408处确定的秩值来确定将解调的矩阵指数部分的位数目。举例来说， 如果秩值为1,则与秩值1相关联的所有矩阵可在从0到3的范围内(例如00000到 000011)。因此，仅解调用于解译高范围值(此处为3)所需的位。在此实例中，仅需要
解调矩阵指数部分的两个最低有效位。忽略可用于各种其它目的(例如提供数据)的其 它位。 一旦解调适当的位且导出矩阵指数，则在方框412处，处理器230执行矩阵使用 逻辑以确定与所导出的矩阵指数相关联的矩阵是否可使用。在多用户系统中，AP100从 若干用户接收预编码的请求。AP100具备用于确定特定矩阵的使用的预定标准。在方面 中，AP IOO可确定所请求的矩阵是否可使用或不基于每一用户的当前条件。在方框414 处，如果确定与所接收的矩阵指数相关联的矩阵不可使用，则处理器230执行替代的矩 阵选择逻辑以选择另一矩阵用于特征波束形成。否则，在方框416处，处理器230将与 所提取的矩阵指数相关联的矩阵用于特征波束形成。
本文中所描述的技术可由各种装置实施。举例来说，这些技术可在硬件、软件或其 组合中实施。对于硬件实施方案来说，用于这些技术的处理单元(例如，处理器230和 270、 TX和RX处理器214和260等)可在一个或一个以上电子装置内实施，所述电子 装置例如为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、 可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微 处理器、经设计以执行本文中所描述的功能的其它电子单元或其组合。
对于软件实施来说，本文中所描述的技术可用执行本文中所描述的功能的模块(例 如，程序、函数等)来实施。软件代码可存储在存储器单元(例如，图2中的存储器232 和272)中并由处理器(例如，控制器230)执行。可在处理器内或处理器外部实施存储 器单元，在处理器外部实施存储器单元的情况下，所述存储器单元可经由在此项技术中 已知的各种方式来通信地耦合到处理器。
本文中所包含的标题是用于参考并帮助定位某些部分。这些标题并不意欲限制在其 下描述的概念的范围，且这些概念可应用于贯穿整个说明书中的其它部分。
提供所揭示的实施例的先前描述以使所属领域的任何技术人员能够制作或使用本发 明。所属领域的技术人员将容易明白对这些实施例的各种修改，且在不偏离本发明的精 神或范围的情况下可将本文中界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明并不期 望限制于本文中所展示的实施例，而是符合与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最广 泛的范围。
权利要求
1.一种可在无线通信系统中操作的设备，所述设备包括用于确定秩值的装置；用于确定矩阵指数的装置；以及用于传输包括矩阵指数和所述秩值的所述反向链路消息的装置。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述用于确定所述秩值的装置包括用于测量信道 估计的装置。
3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述用于确定所述秩值的装置包括用于测量干扰 量的装置。
4. 根据权利要求l所述的设备，其中所述用于确定所述矩阵指数的装置包括用于使用 所述确定的秩值的装置。
5. 根据权利要求l所述的设备，其中所述用于确定所述矩阵指数的装置包括用于分析 存储在存储器中的多个矩阵中的每一矩阵的装置。
6. 根据权利要求l所述的设备，其中所述用于确定所述矩阵指数的装置包括用于选择 最高的频谱效率的装置。
7. —种可在无线通信系统中操作的设备，所述设备包括接收秩值和矩阵指数；使用所述秩值和所述矩阵指数来提取包括波束形成权数值的矩阵；以及 确定是否应使用所述提取的矩阵。
8. 根据权利要求7所述的设备，其进一步包括用于使用所述接收的秩值来提取所述矩 阵指数的装置。
9. 根据权利要求7所述的设备，其进一步包括用于确定待解调的位数目以确定所述矩 阵指数的装置。
10. 根据权利要求9所述的设备，其中用于确定待解调的位数目的装置包括用于分析所 述秩值的装置。
11. 一种在无线通信系统中进行预编码的方法，所述方法包括-确定秩值；确定矩阵指数；以及传输包括矩阵指数和所述秩值的所述反向链路消息。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其中所述确定所述秩值包括测量信道估计。
13. 根据权利要求ll所述的方法，其中所述确定所述秩值包括测量干扰量。
14. 根据权利要求11所述的方法，其中所述确定所述矩阵指数包括使用所述确定的秩 值。
15. 根据权利要求11所述的方法，其中所述确定所述矩阵指数包括分析存储在存储器中 的多个矩阵中的每一矩阵。
16. 根据权利要求11所述的方法，其中所述确定所述矩阵指数包括选择最高的频谱效 率。
17. —种在无线通信系统中进行预编码的方法，所述方法包括接收秩值和矩阵指数；使用所述秩值和所述矩阵指数来提取包括波束形成权数值的矩阵；以及 确定是否应使用所述提取的矩阵。
18. 根据权利要求17所述的方法，其进一步包括使用所述接收的秩值来提取所述矩阵 指数。
19. 根据权利要求17所述的方法，其进一步包括确定待解调的位数目以确定所述矩阵 指数。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中确定待解调的位数目包括分析所述秩值。
21. —种在无线通信中的设备，其包括处理器，所述处理器经配置以确定秩值；所述处理器进一步经配置以确定矩阵指 数；且所述处理器进一步经配置以传输包括矩阵指数和所述秩值的所述反向链路消 息。
22. 根据权利要求21所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以测量信道估计，其 中所述测量的信道估计用于确定秩值。
23. 根据权利要求21所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以测量干扰量，其中 所述测量的信道估计用于确定秩值。
24. 根据权利要求21所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以使用所述确定的秩 值来确定所述矩阵指数。
25. 根据权利要求21所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以分析存储在存储器 中的多个矩阵中的每一矩阵来确定所述矩阵指数。
26. 根据权利要求21所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以选择最高的频谱效 率来确定所述矩阵指数。
27. —种在无线通信中的设备，其包括处理器，所述处理器经配置以接收秩值和矩阵指数；所述处理器进一步经配置以 使用所述秩值和所述矩阵指数来提取包括波束形成权数值的矩阵；且所述处理器进 一步经配置以确定是否应使用所述提取的矩阵。
28. 根据权利要求27所述的设备，所述处理器进一步经配置以使用所述接收的秩值来 提取所述矩阵指数。
29. 根据权利要求27所述的设备，所述处理器进一步经配置以进一步确定待解调的位 数目以确定所述矩阵指数。
30. 根据权利要求29所述的设备，所述处理器进一步经配置以分析所述秩值以确定待 解调的位数目。
31. —种包括指令的机器可读媒体，当由机器执行时，所述指令促使所述机器执行包含 以下的操作-用于确定秩值的装置； 用于确定矩阵指数的装置；以及用于传输包括矩阵指数和所述秩值的所述反向链路消息的装置。
32. 根据权利要求31所述的机器可读媒体，其中所述用于确定所述矩阵指数的装置包 括用于使用所述确定的秩值的装置。
33. 根据权利要求31所述的机器可读媒体，其中所述用于确定所述矩阵指数的装置包 括用于分析存储在存储器中的多个矩阵中的每一矩阵的装置。
34. —种可在无线通信系统中操作的设备，所述设备包括接收秩值和矩阵指数；使用所述秩值和所述矩阵指数来提取包括波束形成权数值的矩阵；以及 确定是否应使用所述提取的矩阵。
35. 根据权利要求34所述的机器可读媒体，其中用于确定待解调的位数目的装置包括 用于分析所述秩值的装置。
全文摘要
因此，本发明提供一种方法和设备，其中接收器系统选择预编码矩阵(其包括特征波束形成权数)来使用，并将与所述选定矩阵相关联的秩值和矩阵指数提供到传输器系统。所述传输器系统在接收到所述秩值和矩阵指数后，确定与由所述接收器系统提供的所述矩阵指数相关联的所述矩阵是否可使用。如果不可使用，则传输器系统选择用于确定特征波束形成权数的另一矩阵。
文档编号H04B7/06GK101346903SQ200680048558
公开日2009年1月14日 申请日期2006年10月26日 优先权日2005年10月27日
发明者塔梅尔·卡杜斯, 王际兵, 达纳恩杰伊·阿肖克·戈尔 申请人:高通股份有限公司