专利名称：用于使用具有不完整信道信息的空间多路复用的无线通信的系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及无线通信，且更明确地说，涉及用于使用具有不完整信道信息的空间多路复用的无线通信的系统和方法。
背景技术：
一般来说，在无线通信系统中，下行链路(DL)信道信息的知识可能是对一个或一个以上用户进行有效射束成形所必需的。将信息发射到两个或两个以上用户通常称为空间多路复用。DL信道信息可由接收器(例如，移动台、用户、终端、用户设备等)经由反馈信道提供给发射器(例如，节点B、增强型节点B、基站、基地终端站、中继站等)。在频分双工(FDD) 通信系统中，接收器可估计或测量DL信道且接着将DL信道信息反馈到发射器。DL信道信息可以其原始形式、量化版本(来自接收器和发射器两者已知的码簿的码字)、对量化版本的索引(例如，对来自码簿的码字的索引)等来反馈。在时分双工(TDD)通信系统中，当使用经校准天线阵列时，上行链路(UL)和DL信道可几乎相同。信道互易性可为用以描述此现象的常用术语。由于UL和DL信道可几乎相同，所以有可能使接收器在UL信道中将探测参考信号发射到发射器，发射器可使用所述探测参考信号来测量UL信道，且发射器可在其对接收器的DL发射中使用关于UL信道的信肩、ο然而，在实际通信系统中，接收器可能不具有相等数目的接收射频(RF)链和发射 RF链。举例来说，接收器可具有两个接收天线，但只有一个发射天线，即，所述两个接收天线中的第一者也可进行发射，但所述两个接收天线中的第二者仅可进行接收。因此，通过探测参考信号测量仅可得到信道状态信息的一部分，从而提供不完整的信道状态信息(I-CSI)。
发明内容
通过用于使用具有不完整信道信息的空间多路复用的无线通信的系统和方法的实施例大体上解决或避开这些和其它问题且大体上实现技术优点。根据一实施例，提供一种用于无线通信的方法。所述方法包括从通信装置接收参考信号，根据所述所接收的参考信号来计算至少一个第一射束成形向量，基于信道统计信息来选择至少一个第二射束成形向量，以及将信息发射到所述通信装置。所述参考信号是使用用于在所述通信装置处进行数据接收的天线子集来发射的，且所述发射使用所述至少一个第一射束成形向量和所述至少一个第二射束成形向量。根据另一实施例，提供一种用于无线通信的方法。所述方法包括使用用于接收信息的天线子集将参考信号发射到通信控制器，以及从所述通信控制器接收信息。所述信息是使用射束成形向量来预编码的，其中所述射束成形向量的第一子集是基于所述所发射的参考信号来计算的，且所述射束成形向量的第二子集是基于信道统计信息来选择的。根据另一实施例，提供一种通信控制器。所述通信控制器包括用于接收参考信号的接收器、耦合到所述接收器的射束成形向量计算单元以及耦合到所述接收器的射束成形向量选择单元。所述射束成形向量计算单元基于所述所接收的参考信号来计算至少一个第一射束成形向量，且所述射束成形向量选择单元基于信道统计信息来选择至少一个第二射束成形向量。实施例的优点在于使用可用的信道状态信息和信道统计信息来计算丢失或不完整的信道状态信息以使得能够在MIMO无线通信系统中进行具有射束成形向量的空间多路复用。实施例的另一优点在于使用信道统计信息来选择射束成形向量，进而产生比在没有瞬时信道信息的情况下以随机方式选择射束成形向量要好的射束成形性能。前述内容已非常广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以使得可较好地理解随后对所述实施例的详细描述。下文中将描述所述实施例的额外特征和优点，其形成本发明的权利要求书的标的物。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念和具体实施例可容易地用作用于修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或过程的基础。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的精神和范围。
为了更完整地理解所述实施例及其优点，现参看结合附图所做的以下描述，附图中图1为无线通信系统的图；图2为eNB与UE之间的通信的模型的图；图3a为利用信道统计信息来计算/选择射束成形向量的eNB的图；图北为以信道状态信息的形式将信道信息反馈提供到eNB的UE的图；图如为在用不完整信道状态信息进行通信中的eNB操作的流程图；图4b为在用不完整信道状态信息进行通信中的UE操作的流程图；图fe为在使用信道统计信息选择射束成形向量中的第一 eNB操作的流程图；图恥为两个本征向量的图；以及图5c为在使用信道统计信息选择射束成形向量中的第二 eNB操作的流程图。
具体实施方式
下文详细论述所述实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在广泛多种具体上下文中体现的许多适用发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以制作和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。将在具体上下文中描述所述实施例，即其中用户设备(UE)所具有的接收天线比发射天线多的顺应WiMAX的通信系统。然而，本发明还可应用于支持空间多路复用的其它通信系统，其中UE所具有的接收天线比发射天线多，例如第三代移动通信标准化伙伴项目 (3GPP)长期演进(LET)、3GPP 进阶 LTE(LTE-A)等。图1说明无线通信系统100。无线通信系统100包括增强型节点B(eNB) 101以及用户设备(UE) 105和UE 106，其可为移动或固定的。eNB 101以及UE 105和UE 106可使用无线通信来通信。eNB 101具有多个发射天线115，而UE 105和UE 106可具有一个或一个以上接收天线。eNB 101通过下行链路(DL)信道120将控制信息和数据发送到UE 105， 而UE 105通过上行链路(UL)信道125将控制信息和数据发送到eNB 101。eNB 101与UE 106也可经由类似信道进行通信。一般来说，例如eNB 101等eNB还可称为基站、基地收发器站、节点B等。类似地， 例如UE 105等UE还可称为订户单元、用户、订户、移动台、终端等。UE 105可在UL信道125上发送控制信息以改进DL信道120上的发射的质量。 eNBlOl可在DL信道120上发送控制信息以用于改进上行链路信道125的质量的目的。小区130为用于eNB 101的覆盖区域的常规术语。通常理解，在无线通信系统100中，可存在多个小区，其对应于多个eNB以及多个UE。空间多路复用是用于在多输入多输出(MIMO)通信系统中增加数据速率的已知方法。此外，还已知，在MIMO通信链路中，信道的知识(即，信道状态信息)还可有助于增加 MIMO通信链路的容量。举例来说，当在发射器处可得到信道的完整瞬时知识时，信道矩阵的正确奇异向量可提供用于发射并行数据流的最佳方向。另外，当可得到信道的统计知识时， 信道状态信息矩阵的本征方向还称为用于MIMO信道中的并行数据发射的最佳方向。eNB 101可利用空间多路复用来在无线通信系统100中增加数据速率。举例来说， 虽然eNB 101与UE 105之间的DL信道120展示为单个信道，但DL信道120可实际上为多个并行数据流，其中每一并行数据流由多个发射天线115中的一个发射天线发射。类似地， eNB 101还可在其对UE 106的发射中使用空间多路复用。图2说明eNB 205与UE 210之间的通信的模型200。出于模型200的论述目的， 假设eNB 205具有Nt个天线且UE 210具有^个天线。此外，假设eNB 205处的所有Nt个天线可作为发射和接收天线两者来操作，但对于UE 210处的所有N,个天线，只有一个天线可作为发射天线操作，而所有天线可作为接收天线操作。如图2所示，eNB 205可具有多个天线，例如天线215和216，其可作为接收和发射天线两者来操作。eNB 205在图2中展示为具有四个天线(Nt = 4)。然而，eNB可具有任何数目的天线，例如一个、两个、三个、四个、五个、六个等。因此，eNB 205的具有四个发射/接收天线的说明性实例不应理解为限制所述实施例的范围或精神。还如图2所示，UE 210可具有多个天线(N, = 2)，例如天线220和221。为了简化 UE设计，情况通常可能是UE可能不具有相同数目的发射和接收天线。举例来说，UE 210的天线220可用作发射天线和接收天线两者，而天线221仅可用作接收天线。
带箭头的线表示eNB 205与UE 210之间的信道。举例来说，带箭头的线225表示 天线215与天线220之间的双向(DL和UL信道两者)信道，而带箭头的虚线2 表示天线 215与天线221之间的单向(仅DL信道)信道。考虑可如下表达的通信信道的平坦衰退MIMO模型Y = H* x+n,其中
权利要求
1.一种用于无线通信的方法，所述方法包含从通信装置接收参考信号，其中所述参考信号是使用用于在所述通信装置处进行数据接收的天线子集来发射的；根据所述所接收的参考信号来计算至少一个第一射束成形向量； 基于信道统计信息来选择至少一个第二射束成形向量；以及将信息发射到所述通信装置，其中所述发射使用所述至少一个第一射束成形向量和所述至少一个第二射束成形向量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考信号包含由所述通信装置发射的探测信号，且其中所述天线子集包含比所述用于数据接收的天线少的天线。
3.根据权利要求1所述的方法，其中计算至少一个第一射束成形向量包含 使用所述所接收的参考信号来计算至少一个通信信道的估计；以及基于所述至少一个通信信道的所述所计算的估计来计算所述至少一个第一射束成形向量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中基于所述所计算的估计来计算所述至少一个射束成形向量包含评估
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述子集包含η个天线，其中η为正整数，且其中计算至少一个通信信道的估计包含针对η个通信信道中的每一者计算估计。
6.根据权利要求1所述的方法，其中选择至少一个第二射束成形向量包含 形成正交投影矩阵；将相关矩阵投影到所述正交投影矩阵上；以及选择所述正交投影矩阵上的所述所投影的相关矩阵的主要本征向量作为所述至少一个第二射束成形向量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中形成正交投影矩阵包含评估
8.根据权利要求6所述的方法，其中投影相关矩阵包含评估 R12 = P1 · R2 · P1,其中R12为所述正交投影矩阵上的所述所投影的相关矩阵，且&为相关矩阵。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述相关矩阵经定义为
10.根据权利要求8所述的方法，其中通过计算对应于用以发射所述參考信号的所述 天线子集的至少ー个通信信道的时间-频率样本的均值来近似所述相关矩阵。
11.根据权利要求10所述的方法，其中对所述时间-频率样本进行滤波。
12.根据权利要求6所述的方法，其中选择主要本征向量包含评估
13.根据权利要求1所述的方法，其中选择至少ー个第二射束成形向量包含 将相关矩阵的主要本征向量投影到对应于用以发射所述參考信号的所述天线子集的至少ー个通信信道的正交子空间上；以及选择具有最大范数的所投影向量作为所述至少ー个第二射束成形向量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中选择所投影向量包含评估
15.ー种用于无线通信的方法，所述方法包含使用用于接收信息的天线子集将參考信号发射到通信控制器；以及 从所述通信控制器接收信息，其中所述信息是使用射束成形向量来预编码的，其中所 述射束成形向量的第一子集是基于所述所发射的參考信号来计算的，且其中所述射束成形 向量的第二子集是基于信道统计信息来选择的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述射束成形向量的所述第二子集是基于所述 天线子集与所述通信控制器之间的至少ー个通信信道的时间-频率样本来选择的。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述射束成形向量的所述第二子集是基于所述 时间-频率样本的均值来选择的。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述时间-频率样本是在所述通信控制器处获取的。
19.一种通信控制器，其包含接收器，其用于接收参考信号；射束成形向量计算单元，其耦合到所述接收器，所述射束成形向量计算单元经配置以基于所述所接收的参考信号来计算至少一个第一射束成形向量；以及射束成形向量选择单元，其耦合到所述接收器，所述射束成形向量选择单元经配置以基于信道统计信息来选择至少一个第二射束成形向量。
20.根据权利要求19所述的通信控制器，其进一步包含耦合到所述接收器的信道取样单元，所述信道取样单元经配置以对通信信道进行取样。
21.根据权利要求19所述的通信控制器，其中所述射束成形向量选择单元包含投影矩阵单元，其耦合到所述接收器，所述投影矩阵单元经配置以基于所述所接收的参考信号和根据所述所接收的参考信号计算的所述至少一个第一射束成形向量来形成投影矩阵；以及投影单元，其耦合到所述接收器，所述投影单元经配置以将不用以传达所述参考信号的通信信道的相关矩阵投影到所述投影矩阵上。
全文摘要
本发明提供一种用于使用具有不完整信道信息的空间多路复用的无线通信的系统和方法。一种用于无线通信的方法包括从通信装置接收参考信号，根据所述所接收的参考信号来计算至少一个第一射束成形向量，根据信道统计信息来选择至少一个第二射束成形向量，以及将信息发射到所述通信装置。所述参考信号是使用用于在所述通信装置处进行数据接收的天线子集来发射的，且所述发射使用所述至少一个第一射束成形向量和所述至少一个第二射束成形向量。
文档编号H04B7/08GK102318226SQ201080006942
公开日2012年1月11日 申请日期2010年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者沙哈布·撒拉耶 申请人:华为技术有限公司