专利名称：生成码本的无线通信系统、基站、终端以及方法
技术领域：
本发明一般涉及通信领域，并且具体涉及用于生成码本的方法、基站和终端、以及包括使用所生成的码本的基站和终端的无线通信系统。
背景技术：
多天线技术是第四代无线通信系统的重要组成部分。多天线技术中的重要应用是闭环下行预编码。在此应用中，当通过位于基站中的多根天线将信号发送到客户端时，客户端測量从基站到客户端的下行传输信道，并根据信道状况向基站建议对应的预编码矩阵。经由反馈链路将此建议传输到基站。接着，在下行传输中，基站可以直接采用所建议的预编码矩阵来对要被发送到客户端的信号进行预编码。在上述闭环下行预编码过程中，重要的问题是如何反馈客户端所建议的预编码矩 阵。最流行且可能是最实用的方法是基于码本的反馈方式。在这样的反馈方式中，首先定义包含多个预编码矩阵的码本，并在基站和客户端两者中应用此码本。这样，当根据信道状况向基站建议码本中的某一预编码矩阵时，客户端可以向基站反馈对应于该预编码矩阵的索引。例如，在基站和客户端都已知包含四个预编码矩阵的码本，该四个预编码矩阵分别被索引为{00}、{01}、{10}和{11}。如果客户端建议使用第一预编码矩阵，则将比特{00}反馈到基站。基于预编码矩阵索引的反馈方式可以在降低反馈开销和确保高下行呑吐量两方面都得到改进。基本的码本设计基于对针对单个天线阵列的预编码矩阵的反馈。然而，在当前LTE-A (高级长期演进)标准化中，例如，在如图I中所示的下行CoMP (多基站协作)中，客户端可能从位于多个基站中的多个天线阵列接收信号。在这种情况中，需要为每个天线阵列反馈所建议的预编码矩阵，并因此需要为多个天线阵列反馈多个预编码矩阵。此外，为了使来自多个天线阵列的信号能够在客户端进行相干合并，还需要将预编码矩阵之间的相差反馈到基站。针对以上下行CoMP环境下的预编码矩阵的反馈方式，为了简便起见，作为示例，假设基站I和基站2參与下行传输、以及每个基站使用包含两根天线的天线阵列用于发送信号(如图2所示)，下面描述当前已知的反馈方式。对于如图2中所示的下行CoMP环境，当前的直接反馈方式是对于基站I和基站2两者均使用在LTE标准Rel-8版本中定义的两天线码本，8卩1ィ../万。在两天线
码本中包括四个预编码矩阵I 11、丨{.和[.。因此，当客户端执行反馈时，对于位于基站
I中的天线阵列，使用两个比特来反馈建议采用的PMIl (预编码矩阵索引)，并且，对于位于基站2中的天线阵列，同样使用两个比特来反馈建议采用的PMI2。此外，还需要一个比特来向基站反馈PMIl和PMI2之间的相差(-I或I)。在以上反馈方式中，总共五个比特用于反馈。然而，在某些情况下，人们可能期望降低反馈开销。在这种情况下，已知如下的两个可能的反馈方式。第一个可能方式基本与以上五比特反馈方式相同，区别是取消用于反馈PMIl与PMI2之间的相差的一个比特，即不反馈相差。如此，总共仅需要四个比特用于反馈。然而，因为不反馈相差，所以从基站I和2的天线阵列发送的信号可能不能在客户端处进行相干合井，从而导致系统吞吐量的降低。另ー个可能方式是将用于预编码矩阵索弓丨(例如PMI2)的比特数从两比特降低到一比持，同时仍然使用一比特反馈相差。具体地，在LTE标准Rel-8版本中定义的两天线码本(即
权利要求
1.在具有多个天线阵列的无线通信系统中生成码本的方法，包括以下步骤 提供包含多个预编码矩阵的基本码本；以及 向所述基本码本中的特定预编码矩阵分配相差，以形成含相差码本。
2.如权利要求I所述的生成码本的方法，向所述基本码本中的特定预编码矩阵分配相差的步骤还包括以下步骤 确定所述基本码本中具有高相关性的预编码矩阵对；以及 根据所述预编码矩阵对中包含的两个预编码矩阵之间的相关性向所述两个预编码矩阵分配相差，使得所述两个预编码矩阵之间的相关性越高，所分配的相差就越大。
3.如权利要求2所述的生成码本的方法，所述多个天线阵列分别位于不同基站中。
4.如权利要求3所述的生成码本的方法，每个所述天线阵列包含相同数目的天线，并且将所述基本码本用于位于第一基站中的第一天线阵列，而将所述含相差码本用于位于其它基站中的其它天线阵列。
5.如权利要求4所述的生成码本的方法，每个所述天线阵列包含两根天线，并且所述基本码本是LTE标准Rel_8版本中定义的两天线码本。
6.如权利要求4所述的生成码本的方法，每个所述天线阵列包含四根天线，并且所述基本码本是LTE标准Rel-8版本中定义的四天线码本。
7.如权利要求3所述的生成码本的方法，位于第一基站中的第一天线阵列包含两根天线，而位于其它基站中的其它天线阵列均包含四根天线， 将LTE标准Rel-8版本中定义的两天线码本用于所述第一天线阵列，所述基本码本是LTE标准Rel-8版本中定义的四天线码本，并且将从所述基本码本生成的含相差码本用于所述其它天线阵列。
8.如权利要求3所述的生成码本的方法，位于第一基站中的第一天线阵列包含四根天线，而位于其它基站中的其它天线阵列均包含两根天线， 将LTE标准Rel-8版本中定义的四天线码本用于所述第一天线阵列，所述基本码本是LTE标准Rel-8版本中定义的两天线码本，并且将从所述基本码本生成的含相差码本用于所述其它天线阵列。
9.如权利要求2所述的生成码本的方法，所述多个天线阵列位于同一基站中。
10.如权利要求9所述的生成码本的方法，所述多个天线阵列构成双极化八天线，并且每个所述天线阵列包含所述双极化八天线中具有相同极化特性的四根天线。
11.如权利要求10所述的生成码本的方法，将所述基本码本用于包含具有第一相同极化特性的四根天线的一个所述天线阵列，而将所述含相差码本用于包含具有第二相同极化特性的四根天线的另一个所述天线阵列。
12.如权利要求11所述的生成码本的方法，所述基本码本是基于离散傅里叶变换的三比特四天线码本。
13.如权利要求12所述的生成码本的方法，所述基本码本是
14.如权利要求11所述的生成码本的方法，所述基本码本是
15.如权利要求11所述的生成码本的方法，所述基本码本是LTE标准Rel-8版本中定义的四天线码本。
16.如权利要求15所述的生成码本的方法，所述基本码本是
17.如权利要求11-16中的任一项所述的生成码本的方法，沿着列方向将所述基本码本和从所述基本码本生成的含相差码本合并为一个码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
18.如权利要求I所述的生成码本的方法，所述基本码本包含两组预编码矩阵，并且每组预编码矩阵中的各个预编码矩阵彼此正交，所述方法包括以下步骤 获取与第二组预编码矩阵中的至少一个预编码矩阵正交的矩阵； 将所获取的矩阵之中与第一组预编码矩阵中的一个预编码矩阵的相关性最高的矩阵作为新预编码矩阵； 生成其它新预编码矩阵；以及 用所述新预编码矩阵分别替换所述预编码矩阵，以形成新基本码本。
19.如权利要求18所述的生成码本的方法，生成所述其它新预编码矩阵的步骤包括关于所述第一组预编码矩阵中除了所述一个预编码矩阵之外的其它预编码矩阵，重复生成新预编码矩阵的操作，或者将所述第一组预编码矩阵中除了所述一个预编码矩阵之外的其它预编码矩阵分别与所述新预编码矩阵相乘。
20.如权利要求18所述的生成码本的方法，获取与第二组预编码矩阵中的至少一个预编码矩阵正交的矩阵的步骤包括计算所述第二组预编码矩阵中的至少两个预编码矩阵的线性组合。
21.如权利要求18所述的生成码本的方法，还包括以下步骤 沿着行方向合并所述基本码本和所述新基本码本，以形成扩展码本；以及 向所述扩展码本中的预编码矩阵分配相差，以形成所述含相差码本。
22.如权利要求21所述的生成码本的方法，还包括以下步骤 沿着列方向将所述扩展码本和所生成的含相差码本合并为一个码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
23.使用多个码本进行通信的无线通信系统，所述无线通信系统包括执行下行CoMP(多基站协作)传输的终端和多个基站，所述多个基站中的每个配备有一个天线阵列，并且所述多个基站中配备的多个天线阵列分别对应于所述多个码本， 所述基站包括 反馈信息接收单元，接收从所述终端反馈的信息； 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储所述基本码本和所述含相差码本；以及 发送单元，对要发送的数据进行预编码，并经由所述基站中配备的天线阵列将经预编码的数据发送到所述终端， 所述终端包括 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储所述基本码本和所述含相差码本；以及 信息反馈单元，向所述多个基站中的多个天线阵列反馈标识所述基本码本和所述含相差码本中的预编码矩阵的索引。
24.使用码本进行通信的无线通信系统，所述无线通信系统包括基站和终端，所述基站配备有两个天线阵列， 所述基站包括 反馈信息接收单元，接收从所述终端反馈的信息； 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储通过所述基本码本和所述含相差码本的组合而获得的码本，所述两个天线阵列分别对应于所述基本码本和所述含相差码本；以及 发送单元，对要发送的数据进行预编码，并经由所述天线阵列将经预编码的数据发送到所述终端， 所述终端包括 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储所述基本码本和所述含相差码本；以及 信息反馈单元，向所述基站中的天线阵列反馈标识所述基本码本和所述含相差码本中的预编码矩阵的索引。
25.用于执行下行CoMP传输的基站,包括 反馈信息接收单元，接收从终端反馈的信息； 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储所述基本码本和所述含相差码本；以及 发送单元，对要发送的数据进行预编码，并经由所述基站的天线阵列将经预编码的数据发送到所述终端。
26.如权利要求25所述的基站，所述码本保存单元还包括 相关性确定单元，确定所述基本码本中具有高相关性的预编码矩阵对；以及 相差分配单元，根据所述预编码矩阵对中包含的两个预编码矩阵之间的相关性向所述两个预编码矩阵分配相差，使得所述两个预编码矩阵之间的相关性越高，所分配的相差就越大。
27.如权利要求26所述的基站，执行下行CoMP传输的所述基站的每个中的天线阵列包含相同数目的天线，并且将所述基本码本用于第一基站中的第一天线阵列，而将所述含相差码本用于其它基站中的其它天线阵列。
28.使用码本进行通信的基站，所述基站配备有两个天线阵列，所述基站包括 反馈信息接收单元，接收从终端反馈的信息； 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储通过所述基本码本和所述含相差码本的组合而获得的码本，所述两个天线阵列分别对应于所述基本码本和所述含相差码本；以及 发送单元，对要发送的数据进行预编码，并经由所述天线阵列将经预编码的数据发送到所述终端。
29.如权利要求28所述的基站，所述两个天线阵列构成双极化八天线，并且每个所述天线阵列包含所述双极化八天线中具有相同极化特性的四根天线。
30.如权利要求29所述的基站，将所述基本码本用于包含具有第一相同极化特性的四根天线的一个所述天线阵列，而将所述含相差码本用于包含具有第二相同极化特性的四根天线的另一个所述天线阵列。
31.如权利要求30所述的基站，所述基本码本是 R) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 45 90 135 180 —135 -90 .45 0 45 90 135 180 —135 -90 -45 0 90 180 —W 0 90 —180 -90 § 90 180 -90 § —180 —養 *[()135 270 45 180 -45 -270 —135 0 135 270 45 180 -45 -270 -135_ 并且所述含相差码本是 [■()獨 0 _ 0 90 0 90 180 一m 180 —90 ISi —90 ISi -90] 0 135 90 -135 180 -45 -90 45 180 -45 270 45 0 135 90 -135 0 180 180 0 0 180 —I勝 0 180 0 0 180 180 0 0 —丨 8()|°
32.如权利要求29-31中的任一项所述的基站，所述码本保存单元预先存储通过沿着列方向合并所述基本码本和所述含相差码本而获得的码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
33.如权利要求28所述的基站，所述基本码本包含两组预编码矩阵，并且每组预编码矩阵中的各个预编码矩阵彼此正交， 所述码本保存单元获取与第二组预编码矩阵中的至少一个预编码矩阵正交的矩阵，将所获取的矩阵之中与第一组预编码矩阵中的一个预编码矩阵的相关性最高的矩阵作为新预编码矩阵，生成其它新预编码矩阵，并且用所述新预编码矩阵分别替换所述预编码矩阵，以形成新基本码本。
34.如权利要求33所述的基站，所述码本保存单元通过关于所述第一组预编码矩阵中除了所述一个预编码矩阵之外的其它预编码矩阵而重复生成新预编码矩阵的操作、或者通过将所述第一组预编码矩阵中除了所述一个预编码矩阵之外的其它预编码矩阵分别与所述新预编码矩阵相乘，来生成其它新预编码矩阵。
35.如权利要求33所述的基站，所述码本保存单元计算所述第二组预编码矩阵中的至少两个预编码矩阵的线性组合，作为与所述第二组预编码矩阵中的至少一个预编码矩阵正交的矩阵。
36.如权利要求33所述的基站，所述码本保存单元沿着行方向合并所述基本码本和所述新基本码本，以形成扩展码本，并且向所述扩展码本中的预编码矩阵分配相差，以形成所 述含相差码本。
37.如权利要求36所述的基站，所述码本保存单元沿着列方向将所述扩展码本和所生成的含相差码本合并为一个码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
38.无线终端，包括 码本保存单元，通过向基本码本中的特定预编码矩阵分配相差而形成含相差码本，或者预先存储所述基本码本和所述含相差码本；以及 信息反馈单元，向基站侧的天线阵列反馈标识所述基本码本和所述含相差码本中的预编码矩阵的索引。
39.如权利要求38所述的无线终端，所述码本保存单元还包括 相关性确定单元，确定所述基本码本中具有高相关性的预编码矩阵对；以及 相差分配单元，根据所述预编码矩阵对中包含的两个预编码矩阵之间的相关性向所述两个预编码矩阵分配相差，使得所述两个预编码矩阵之间的相关性越高，所分配的相差就越大。
40.如权利要求39所述的无线终端，所述基站侧的各个基站均配备有一个天线阵列，所述信息反馈单元向所述基站侧的第一基站中的第一天线反馈标识所述基本码本中的预编码矩阵的索引，并且向所述基站侧中除所述第一基站之外的其它基站中的其它天线阵列反馈标识所述含相差码本中的预编码矩阵的索引。
41.如权利要求39所述的无线终端， 所述基站侧包括一个基站，并所述基站配备有双极化八天线， 所述信息反馈单元向由所述双极化八天线中具有第一相同极化特性的四根天线构成的第一天线阵列反馈标识所述基本码本中的预编码矩阵的索引，或者向由所述双极化八天线中具有第二相同极化特性的四根天线构成的第二天线阵列反馈标识所述含相差码本中的预编码矩阵的索引。
42.如权利要求41所述的无线终端，所述基本码本是
43.如权利要求41-42中的任一项所述的无线终端，沿着列方向将所述基本码本和从所述基本码本生成的含相差码本合并为一个码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
44.如权利要求38所述的无线终端，所述基本码本包含两组预编码矩阵，并且每组预编码矩阵中的各个预编码矩阵彼此正交， 所述码本保存单元获取与第二组预编码矩阵中的至少一个预编码矩阵正交的矩阵，将所获取的矩阵之中与第一组预编码矩阵中的一个预编码矩阵的相关性最高的矩阵作为新预编码矩阵，生成其它新预编码矩阵，并且用所述新预编码矩阵分别替换所述预编码矩阵，以形成新基本码本。
45.如权利要求44所述的无线终端，所述码本保存单元通过关于所述第一组预编码矩阵中除了所述一个预编码矩阵之外的其它预编码矩阵而重复生成新预编码矩阵的操作、或者通过将所述第一组预编码矩阵中除了所述一个预编码矩阵之外的其它预编码矩阵分别与所述新预编码矩阵相乘，来生成其它新预编码矩阵。
46.如权利要求44所述的无线终端，所述码本保存单元计算所述第二组预编码矩阵中的至少两个预编码矩阵的线性组合，作为与所述第二组预编码矩阵中的至少一个预编码矩阵正交的矩阵。
47.如权利要求44所述的无线终端，所述码本保存单元沿着行方向合并所述基本码本和所述新基本码本，以形成扩展码本，并且向所述扩展码本中的预编码矩阵分配相差，以形成所述含相差码本。
48.如权利要求47所述的无线终端，所述码本保存单元沿着列方向将所述扩展码本和所生成的含相差码本合并为一个码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
49.在具有多个天线阵列的无线通信系统中生成码本的方法，包括以下步骤 提供包含两组基础矢量的基本码本，每组基础矢量中的各个基础矢量彼此正交； 获取与第二组基础矢量中的至少一个基础矢量正交的矢量； 将所获取的矢量之中与第一组基础矢量中的一个基础矢量的相关性最高的矢量作为新基础矢量； 生成其它新基础矢量；以及 用所述新基础矢量分别替换所述基础矢量，以形成新基本码本。
50.如权利要求49所述的生成码本的方法，生成其它新基础矢量的步骤包括关于所述第一组基础矢量中除所述一个基础矢量之外的其它基础矢量而重复生成新基础矢量的操作，或者将所述第一组基础矢量中除所述一个基础矢量之外的其它基础矢量分别与所述新基础矢量相乘。
51.如权利要求49所述的生成码本的方法，获取与所述第二组基础矢量中的至少一个基础矢量正交的矢量的步骤包括计算所述第二组基础矢量中的至少两个基础矢量的线性组合。
52.如权利要求49所述的生成码本的方法，还包括以下步骤 沿着行方向合并所述基本码本和所述新基本码本，以形成扩展码本；以及向所述扩展码本中的基础矢量分配相差，以形成含相差码本。
53.如权利要求49所述的生成码本的方法，所述多个天线阵列是双极化八天线，并且每个所述天线阵列包含所述双极化八天线中具有相同极化特性的四根天线，所述方法还包括以下步骤沿着列方向将所述扩展码本和所生成的含相差码本合并为一个码本，作为用于所述双极化八天线的码本。
54.在无线通信系统中生成码本的方法，包括 设定步骤，设定包括被分为多个组的多个基础矢量的基本码本，每组基础矢量中的各个基础矢量彼此正交； 计算步骤，计算对应于所述多组基础矢量中的一组中的一个基础矢量的新基础矢量，使得所述新基础矢量等于除所述一组基础矢量之外的其它组基础矢量中的另一基础矢量，并且重复所述计算步骤，以获取对应于所述多个基础矢量的多个新基础矢量；以及生成步骤，使用各个新基础矢量生成新码本。
55.如权利要求54所述的方法，所述基本码本中的多个基础矢量是wm，并且基础矢量Wffl和wm+n的方向之间的差依次是11. 25。的n倍，其中m和n是整数或实数。
56.如权利要求55所述的方法，所获得的新基础矢量是w’m，w’m的方向与对应的基础矢量Wm不同,其中W' m=wm+n。
57.如权利要求56所述的方法，在所述新基本码本中，秩为2的预编码矢量的形式是
58.使用码本进行通信的基站，所述基站包括 反馈信息接收单元，接收从终端反馈的信息； 码本保存单元，保存基本码本和/或新基本码本，所述基本码本包括被分为多个组的多个基础矢量，每组基础矢量中的各个基础矢量彼此正交，所述新基本码本被以如下方式获得计算对应于所述多组基础矢量中的一组中的一个基础矢量的新基础矢量，使得所述新基础矢量等于除所述一组基础矢量外的其它组基础矢量中的另一基础矢量，并且重复以上操作，以获取对应于所述多个基础矢量的多个新基础矢量，并且使用各个新基础矢量生成所述新基本码本；以及 发送单元，基于从所述终端反馈的信息使用所述基本码本和/或所述新基本码本对要发送的数据进行预编码，并且将经预编码的数据经由天线阵列发送到所述终端。
59.如权利要求58所述的基站，所述基本码本中的多个基础矢量是wm，并且基础矢量Wffl和wm+n的方向之间的差依次是11. 25。的n倍，其中m和n是整数或实数。
60.如权利要求59所述的基站，所获得的新基础矢量是w’m，w’m的方向与对应的基础矢量Wm不同,其中W' m=wm+n。
61.如权利要求60所述的基站，在所述新基本码本中，秩为2的预编码矢量的形式是
62.使用码本进行通信的终端，所述终端包括 码本保存单元，保存基本码本和/或新基本码本，所述基本码本包括被分为多个组的多个基础矢量，每组基础矢量中的各个基础矢量彼此正交，所述新基本码本被以如下方式获得计算对应于所述多组基础矢量中的一组中的一个基础矢量的新基础矢量，使得所述新基础矢量等于除所述一组基础矢量外的其它组基础矢量中的另一基础矢量，并且重复以上操作，以获取对应于所述多个基础矢量的多个新基础矢量，并且使用各个新基础矢量生成所述新基本码本；以及 信息反馈单元，向基站反馈标识所述基本码本和/或所述新基本码本中的预编码矩阵的索引。
63.如权利要求62所述的终端，所述基本码本中的多个基础矢量是wm，并且基础矢量Wffl和wm+n的方向之间的差依次是11. 25。的n倍，其中m和n是整数或实数。
64.如权利要求63所述的终端，所获得的新基础矢量是w’m，w’m的方向与对应的基础矢量Wm不同,其中W' m=wm+n。
65.如权利要求64所述的终端，在所述新基本码本中，秩为2的预编码矢量的形式是
全文摘要
本公开提供了一种在具有多个天线阵列的无线通信系统中生成码本的方法、以及使用所述码本进行通信的无线通信系统、基站和终端。所述方法包括以下步骤提供包含多个预编码矩阵的基本码本；以及向所述基本码本中的特定预编码矩阵分配相差，以形成含相差码本。通过应用生成码本的方法以及在无线通信系统、基站和终端中使用所生成的码本，降低了从客户端向基站侧的反馈开销，并保持了良好的对多天线阵列的反馈精度。
文档编号H04B7/06GK102792608SQ201180013726
公开日2012年11月21日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年3月16日
发明者中尾正悟, 今村大地, 徐 明, 星野正幸, 童辉 申请人:松下电器产业株式会社