用于大规模MIMO通信的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年2月4日提交的发明名称为“用于大规模mimo通信的系统和方法”的14/613,886号美国非临时申请的权益，所述申请在此通过引用并入本文。

本公开总体上涉及大规模多输入多输出(mimo)通信系统和方法中的混合基带/rf发射与接收。

背景技术：

有多类通信系统可以用于无线传递数据。这类通信系统的一个示例是多输入多输出(mimo)通信系统。在mimo系统中，在发射机端和接收机端有多个天线。另一示例是大规模mimo通信系统，其中使用了数量非常庞大的天线。

对无线通信系统进行改进是期望的。

技术实现要素：

在第一方面中，本公开提供了一种为多天线通信系统中的下行链路调整等价信道的方法。所述系统包括基站，所述基站包括多个模拟rf链，其中每个模拟rf链与多个天线耦合。所述方法可包括：由所述基站获得等价信道信息；以及由所述基站基于所述等价信道信息调整所述天线的相位，以调整所述模拟rf链与至少一个用户设备之间的等价信道增益。

在一些实施例中，所述方法可针对下行链路执行，并且获得等价信道信息可包括由所述基站从至少一个设备接收传输，以及所述基站基于所述接收的传输估计所述等价信道信息。

在一些实施例中，所述方法可针对下行链路执行，并且获得等价信道信息可包括所述基站向所述至少一个用户设备发射rf波束，以及由所述基站从所述至少一个用户设备接收反馈。所述反馈可基于压缩感知技术生成。

所述系统可包括多个用户设备，并且每个用户设备可对应于所述基站的一组天线。所述方法还可包括，针对所述多个用户设备中的每一个，所述基站向所述用户设备发射rf波束；从所述用户设备接收反馈；并且所述基站调整所述用户设备所对应的天线的相位。在一个实施例中，以递归方式为所述多个用户设备调整相位。换言之，在一些实施例中，调整特定rf链的天线的相位，然后调整不同rf链的天线的相位并依次类推，直至每个rf链的天线均已被处理。本文所用的“被处理”一词意指所述rf链的天线相位已被指定或调整。

在一个实施例中，当调整rf链的天线的相位时，之前已被处理的rf链的天线的相位被视作固定的。

在一个实施例中，修改等价信道可包括最大化所述系统的等价信道矩阵的行列式，或最大化所述系统的等价信道矩阵的弗罗贝尼乌斯(frobenius)范数。

在一个实施例中，在调整所述天线组的相位之前，所述方法还可包括：基于所述接收的反馈，指定每个rf链的天线的相位，以最大化从每个rf链到对应的用户设备的直接增益。

在一个实施例中，由所述基站获得等价信道信息可包括：由所述基站从多个用户设备接收上行传输；以及由所述基站基于所述接收的传输估计等价信道信息。调整所述天线的相位可包括：由所述基站指定第一rf链的天线的相位，以最大化从第一用户设备到所述基站的所述第一rf链的增益；以及由所述基站指定所述基站的其他rf链的天线的相位，以修改从所述模拟rf链到所述多个用户设备的等价信道增益。

在另一个方面中，本公开提供了一种基站，包括：多个模拟rf链、多个天线组以及处理器。所述多个天线组中的每个与所述模拟rf链中的一个耦合。所述天线组中的每一个都包括多个天线。所述处理器被配置为：获得等价信道信息，以及基于所述等价信道信息，调整所述天线的相位，以修改所述模拟rf链与所述至少一个用户设备之间的等价信道增益。

在一个实施例中，所述处理器可被配置为：通过对由所述基站从所述至少一个用户设备接收的传输进行处理，并且基于所述接收的传输，估计所述等价信道信息，从而获得等价信道信息。

在一个实施例中，所述处理器可被配置为：通过向所述至少一个用户设备发射rf波束，并且对由所述基站从所述至少一个用户设备接收的反馈进行处理，从而获得等价信道信息。所述反馈可包括所述等价信道信息。

在一个实施例中，所述处理器还可被配置为：对由所述基站从多个用户设备接收的传输进行处理，每个用户设备对应于所述多个rf链中的一个；基于所述接收的传输，获得所述等价信道信息；基于所述等价信道信息，指定第一rf链的天线的相位，以最大化从对应的用户设备到所述第一rf链的增益；以及递归地，对于余下的rf链：基于所述等价信道信息，指定所述天线的相位，以修改从所述模拟rf链到所述多个用户设备的等价信道增益。

在一个实施例中，当调整rf链的天线的相位时，之前已被处理的rf链的天线的相位被视作固定的。

在一个实施例中，修改等价信道增益可包括最大化所述系统的等价信道矩阵的行列式，或最大化所述系统的等价信道矩阵的frobenius范数。

通过审阅以下结合有关附图而描述的具体实施例，本公开的其他方面和特征对本领域普通技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

现在将参照附图，以仅为举例的方式，描述本公开的实施例。

图1a和1b是依据本公开的一个实施例的通信系统的方框图；

图1c是依据本公开的另一实施例的通信系统的方框图；

图2是示出了依据本公开的一个实施例的为下行链路或者上行链路调整等价信道的方法的流程图；

图3是示出了依据本公开的另一实施例的为下行链路调整等价信道的方法的流程图；

图4是示出了依据本公开的另一实施例的为下行链路调整等价信道的方法的流程图；

图5是示出了依据本公开的一个实施例的为上行链路调整等价信道的方法的流程图；并且

图6和7示出了显示各实施例的仿真性能的图形。

具体实施方式

此处所描述的各种实施例涉及用于大规模mimo通信系统的预编码和解码技术。本文所用的“大规模mimo通信系统”一词，是指在一端(如发射机或基站)有着数量非常庞大的天线，并且另一端(如接收机)有着若干天线的系统。在这种系统中，并非每一个装置都必须有不止1个的天线。例如，可以是在一端(如在基站)有若干个天线，并且可有若干个用户设备与所述基站通信，其中所述用户设备中有至少一些仅有一个天线(参见例如下文所述的图1)。在各种实施例中，所述系统中一个装置上的，例如基站上的，实际天线数可以从不足一百到数千不等。

发明人已认识到对增加无线网络中的覆盖范围和吞吐量的需要。为达成这一目标，发明人已认识到，这是在基站上利用大量天线的一个理由。增加天线的数量可通过例如经由波束成形增益来增加有效snr以有助于增加复用能力和/或每用户速率。

常规的大规模多输入多输出系统已被提出。在一个示例系统中，使用具有非协同基站的大规模天线系统。有些人推测，当每个小区的用户数固定时，通过增加每个基站的天线数直至无穷多，性能将收敛到一个极限，这具体取决于导频污染(和信道估计误差)的程度。也有推测认为，对于数量非常庞大的天线，在一定信道条件下，针对下行链路(dl)和上行链路(ul)的最简单的预编码/解码方案(如下行链路的本征波束成形和上行链路的匹配滤波)足以得到足够的性能。

发明人还已认识到了，经典的大规模mimo方法中存在若干问题。例如，即便是天线数量非常庞大，相比迫零或mmse类预编码和解码技术，简单预编码和解码技术的性能仍有着较大的差距。而且，由于信道矩阵的大小非常庞大，迫零和mmse类预编码和解码技术可具有非常高的复杂度。并且，由于传统系统中使用了关于所有信道增益的信息，故而在频分双工(fdd)中的反馈开销可能过高，故而在传统系统的实际应用中，时分双工(tdd)恐成为唯一可行的选择。此外，基于导频污染和小区间干扰的限制效应，经典的大规模mimo法可得益于基站间简单协同算法的发展，以降低导频污染和小区间干扰的影响。

另一个问题在于硬件成本和能源使用方面，即拥有数量庞大的射频(rf)链路的问题。rf链通常包括rf电路、数模转换器(dac)和模数转换器(adc)。这类设备较为昂贵，并且故而如果在例如基站等处拥有数量庞大的rf链，有关成本将十分可观。因此，可能希望具有较少数量rf链的大规模mimo解决方案。然而，发明人已认识到，最直接的解决方案(其简单地包括形成指向用户的波束并使它们的增益最大)，相比于全基带预编码系统(如，对于每个天线包括一个rf链的等价系统)，所提供的性能水平较低。本文所公开的一些实施例涉及修改过的混合基带-rf预编码/检测方法，其能够弥补部分性能差距。

在本文所公开的大规模mimo系统的各种实施例中，使用了多组天线，并且每组天线都有一个rf链馈入。这允许使用减少数量的rf链，并且也就减少了有关的成本。

在各种实施例中，如果每组天线的窄波束都瞄准一个用户，则整个总体信道矩阵将变得稀疏。信道矩阵中通常包括一些较大的对应用户的直接系数，以及来自其他用户的其他一些不可忽略系数，后者大多是反射和多径效应的结果。对应用户可以是例如天线组的发射的预定接收者，或者指定给特定天线组的用户。本文所公开的一些实施例中，使用了压缩感知法来进行探测和信道测量。

在一个实施例中，利用了迫零技术进行预编码，以抵消多余的干扰。由于矩阵的稀疏性，矩阵求逆的复杂度可低于其他情况。其他实施例利用了其他预编码方法，如基于lll的方法，以及其他脏纸编码(dirtypatercoding，dpc)和矢量tomlinson-harashima预编码方法的近似方法。部分由于这类系统中的干扰波束数量较少，这些复杂度中等的非线性预编码方法在这类情况中较为实际。

另外，本文所公开的各种实施例利用了fdd进行反馈。由于非零系数较少，使得在利用fdd的情况下进行反馈成为了可能。

首先请参照图1a和1b，图中示出了依据本公开的一个实施例的大规模mimo系统100的方框图。图1a示出了下行过程中的系统100，并且图1b示出了上行过程中的同一个系统。系统100包括基站102。基站102包括基带预编码器/解码器104以及多个rf链108，基带预编码器/解码器104包括电路，例如用于执行预编码、解码和检测方法的处理器106。此处“检测”与“解码”将可互换使用。所述多个rf链108与基带预编码器/解码器104耦合。每个rf链108都与一组天线110耦合。

虽然图1a示出了在下行过程中执行预编码的系统100，并且图1b示出了在上行过程中执行解码的系统，但未必所有rf链108都执行相同功能。具体地，一个rf链108可执行上行，同时另一个可执行下行。在一些实施例中，系统100以fdd进行操作，并且因而同一个rf链108可以同时执行上行和下行。

系统100还包括多个用户设备112。可使用符号“ue”来代替“用户设备”一词。ue是“userequipment”的首字母缩略词。用户设备112每个都包括用于与基站102通信的天线114。在一个实施例中，每个用户设备112都被指定了一个或多个rf链108。在一个实施例中，用户设备112是移动通信装置，例如但不限于蜂窝电话、智能手机、平板手机和平板电脑。

本文所描述的预编码器和解码器的各种实施例可以结合系统100使用。

现在请参照图1c，图中示出了依据本公开的实施例的大规模mimo系统150的方框图。系统150包括基站102，其类似于图1的基站。用户设备162包括一组天线164。系统150可用于非对称混合基带-rf解码/预编码中。本文所描述的预编码器和解码器的各种实施例可以结合系统150使用。

当基站所具有的天线数大于用户设备的天线数时，可以使用非对称混合基带-rf解码/预编码，但基站上对应的rf链的数量与用户设备上的天线数处于相同数量级。当基站使用rf链的不同子集来服务于两个或更多个用户设备、且它们对应的波束完全不相交(不重叠)时，也可近似应用此模型。当各用户设备之间相互间隔较远、并且只能“见到”(see)近处的本地散射(localscattering)时，此情境尤其切合。

混合基带-rf波束成形的一些方法涉及最大化从每个rf链到其所对应的用户设备的直接增益。这是通过改变rf链中的模拟相位以使从每组天线到其所对应的用户设备的增益相互对齐(具有相同相位)来实现的。一般而言，可指定若干个rf链来服务于同一个用户设备。不同用户之间的复用是通过数字预编码(用于下行)或数字mimo解码(用于上行)来实现的。这种方法可能存在的一个问题是，即便直接增益(从rf链到目标ue)可能较高，但矩阵heq可具有较小的行列式，甚或接近奇异条件。矩阵heq是从发射机rf链到接收机天线(即用户设备或ue上的天线)的等价信道矩阵。

当等价信道矩阵具有小的行列式时，混合基带-rf系统的容量和各种预编码方法(从较复杂的，如脏纸编码，到较简单的线性预编码器如迫零)所能实现的速率都会受到负面影响。本文所公开的各种实施例通过增大heq的行列式，解决等价信道矩阵具有小的行列式的问题。

考虑h为m×nl信道矩阵，其中m是ue数，并且n是基站上的rf链数，并且l是每个rf链的天线数。如果将fbf作为模拟波束成形矩阵，则heq＝hfbf。这里，heq是m×n矩阵，其可为非方矩阵。

为了增大heq的行列式，本文所公开的各种实施例并未采取将从天线到对应用户的直接增益对齐的方式，而是选择了模拟相位，使得天线增益的正交分量(相对于其他rf链的信道)变为对齐。在本文所公开的一些实施例中，所述预编码和解码方法首先在第一rf链108及对应的ue112之间进行波束成形，以最大化二者之间的直接增益。然后，在一些实施例中，按照递归方式，针对每个后续rf链，系统通过相对于之前已被处理的射频链108的信道将天线增益的正交分量对齐，从而为该rf链108选择相位。

系统100的各种实施例通过如下方式获得基站102的第(i+1)个rf链108的相位，从而增大heq的行列式。为简化解释，考虑为每个用户设备112指定一个rf链108的情况。将hi+1作为矩阵h的前i+1行(对应于前i个ue)，并且fi作为矩阵fbf的前i列(在之前的步骤中完成)，并且fi,k为nl×(i+1)矩阵，其获得方式为：向矩阵fi加一列，其中所述列中除第(li+k)项为1(对应于连接第(i+1)个rf链的第k个天线上的模拟相位)之外，各项均为零。然后，基站102通过执行如下运算，获得连接第(i+1)个rf链的第k个天线上的模拟相位所对应的相位(假定前i个天线阵列的相位是固定的)：

其中，(x)′表示x的复共轭。对于n＞m且多个rf链对应着同一个单天线ue的情况，仍可通过考虑对应于前i个ue的jl个天线(j≥i)并且针对所有对应于第(i+1)个ue的天线获得fjl+k(1≤k≤ni+1l，其中ni+1是指定给第(i+1)个ue的rf链的个数)来应用相同的过程。

此运算所需的额外反馈即为前i个用户设备所见到的等价信道的增益。如果只有少数的其他用户设备与第(i+1)个天线阵列和第(i+1)个用户设备之间的链路存在交叉干扰，则该计算可通过仅考虑对应的子矩阵而被简化。

在图2中示出了为系统100中的下行链路或上行链路调整等价信道的方法200的流程图。本文所用的“等价信道”一词意指网络中两点之间的有效信道。等价信道可以例如由数学模型描述。例如，rf链与用户设备之间的等价信道可以通过参数描述，这些参数为rf链与用户设备之间的网元的效应建立模型，包括例如与所述rf链耦合的天线、天线的对应相位和增益以及基站天线与所述ue之间的物理信道。

等价信道经过调整或优化，以改进(如获得更高效的)数据传输。所述方法可由例如基站102的处理器106上所运行的软件来执行。给定本描述，执行所述方法的软件的编程属于本领域普通技术人员能力范围之内。相比所示出和/或描述的过程，所述方法可包括附加的或更少的过程，并可按不同顺序执行。可由基站102的至少一个处理器运行以执行所述方法的计算机可读代码可以存储在计算机可读存储介质设备或装置中，所述计算机可读存储介质设备或装置可以是非易失性的或有形的存储介质。

在方法200用于下行链路的情况中，在202，形成从每个天线组到它们各自对应的用户设备或ue的波束。各天线组可并行形成波束。换言之，在一个实施例中，各天线组可同时形成它们的波束。

如上所述，在各种实施例中，每个天线组都对应着特定的rf链。因此，凡提到某ue对应于特定的天线组，就相当于指该ue对应于特定的rf链。类似地，在提到天线组的天线时，就相当于指特定rf链的天线，反之亦然。

正如本领域普通技术人员所要理解的，在202之前，基站和ue可经历发起阶段。在发起阶段中，基站可确定信号的到达角和/或离开角和/或其他参数。

在204，由基站获得等价信道信息。本文所用的“等价信道信息”一词意指与网络中两点之间的等价信道有关的信息。等价信道信息可包括例如定义两点之间的等价信道数学模型的参数。所述等价信道信息可通过各种方式获得。例如在一些实施例中，从每个用户设备都接到反馈。这类方法可用于基于fdd执行通信的系统中。在一个实施例中，所述反馈包括等价信道信息，所述等价信道信息可由用户设备估计而得。所述反馈可包括例如用户设备从各rf链所检测到的增益。在一个实施例中，使用了压缩感知，并且所述反馈仅包括从各rf链的子集所检测到的增益。在各种实施例中，所述子集对应于不多于三分之一的所述rf链。在其他实施例中，所述子集对应于不多于五分之一的所述rf链。在其他实施例中，所述子集对应于不多于三个rf链。在其他实施例中，所述子集对应于一个或两个rf链。在一些实施例中，所述反馈仅包括检测到的增益高于阈值的天线组的增益。

在其他实施例中，所述基站基于从ue接收到的传输来估计等价信道信息。在此情况中，来自ue的传输可以是具有通信数据的正常上行传输(即报文中的数据不包含等价信道信息)或导频信号。这种方法可在以tdd进行操作的系统上使用，用于下行链路。另选地，这种实施例可在利用了fdd的系统中用于修改上行通信的等价信道。

在206，基于所述等价信道信息，调整所述天线的相位，以修改所述模拟rf链与所述用户设备之间的等价信道增益。修改等价信道增益具有改变或调整等价信道矩阵的特性的效果。在一些实施例中，被调整的特性是所述等价信道矩阵的行列式，并且调整相位以最大化所述行列式。这可按前文所述方式完成。在其他实施例中，调整的是其他特性。例如在一个实施例中，所述等价信道矩阵的弗罗贝尼乌斯(frobenius)范数被最大化。在另一个实施例中，通过所述等价信道矩阵所确定的等价信道的对应容量被最大化。在又一个实施例中，行列式与frobenius范数的组合被最大化。在又一个实施例中，可优化所述等价信道矩阵的任意合适的函数。在一个实施例中，当在312对特定的天线组的相位进行调整以改变等价信道矩阵的特性时，其他天线的相位被视作固定的。

如前所述，方法200可用于上行或下行链路。对应地，在过程206之后(以及过程204之前)，可以包括用于上行或下行链路的过程。为示出此特征，在图2中示出了涉及下行链路的(即涉及数据的实际发送的)过程202、208、210和212。过程204和206用于改进或优化等价信道，以使上行或下行链路上的数据通信更加高效。

在208，在基站102执行数字基带预编码操作。例如，所述操作可由基带预编码器/解码器104的处理器106执行。此过程将数据转换为数字信号，该数字信号包含数字符号，用于向用户设备传输。

在210，所述数字信号被施加到rf链108。如前所述，所述rf链可包括各种电路，包括但不限于：rf电路、数模转换器(dac)、模数转换器(adc)以及放大器。rf链将数字符号处理和转换为模拟信号，该模拟信号被施加到天线组110的天线上。

在212，天线组将数据分别发射到它们各自对应的用户设备或ue。

图2的方法200是可用于本文所公开的各种实施例的一个示例方法。关于方法200，有多种变化可以施行。图3、4和5示出了根据各种实施例的方法200的不同变化。

方法300和400对应于用于下行链路时的方法200。方法500对应于用于上行链路时的方法200。

方法300和400对应于图2的过程202、204和206。方法500对应于图2的过程204和206。

虽然图3和4中并未示出，但方法300和400均可包括过程208、210和212。换言之，方法300和400可用作执行下行链路的方法的一部分。与方法200类似，方法300、400和500也可包括初始阶段。

在图3中示出了为系统100中的下行链路调整等价信道的方法300的流程图。所述方法可由例如基站102的处理器106上所运行的软件来执行。给定本描述，执行所述方法的软件的编程属于本领域普通技术人员能力范围之内。相比所示出和/或描述的过程，所述方法可包括附加的或更少的过程，并可按不同顺序执行。可由基站102的至少一个处理器运行以执行所述方法的计算机可读代码可以存储在计算机可读存储介质设备或装置中，所述计算机可读存储介质设备或装置可以是非易失性的或有形的存储介质。

在302，形成从各天线组中的一个到其所对应的用户设备或ue的波束。

在304，由基站获得等价信道信息。所述等价信道信息可通过各种方式获得。例如在一些实施例中，从与第一天线组对应的用户设备接收反馈。在一个实施例中，所述反馈包括所述用户设备从第一rf链测得的增益。所述第一rf链为与所述第一天线组耦合的rf链。

在306，指定第一天线组的天线的相位，以最大化从所述第一rf链到其所对应的用户设备的增益。

在308，形成从下一个天线组到其所对应的用户设备的波束。

在310，由基站获得等价信道信息。所述等价信道信息可通过各种方式获得。例如在一个实施例中，从在308形成波束的天线组所对应的用户设备接收反馈。在一个实施例中，所述反馈包括所述用户设备从各rf链检测到的增益。在一个实施例中，使用了压缩感知，并且所述反馈仅包括从各rf链的子集所检测到的增益。在各种实施例中，所述子集对应于不多于三分之一的所述rf链。在其他实施例中，所述子集对应于不多于五分之一的所述rf链。在其他实施例中，所述子集对应于不多于三个rf链。在各种实施例中，所述子集对应于不多于三个、两个或一个rf链。在一些实施例中，所述反馈仅包括检测到的增益高于阈值的rf链的增益。

在312，基于所述等价信道信息，指定当前天线组(即在308所选的天线组)的天线相位，以修改等价信道增益。在一个实施例中，当调整特定天线组的天线的相位时，其他天线的相位被视作固定的。

修改等价信道增益具有改变或调整等价信道矩阵的特性的效果。在一些实施例中，被调整的特性是所述等价信道矩阵的行列式，并且调整相位以最大化所述行列式。这可按前文所述方式完成。在其他实施例中，调整的是其他特性。例如在一个实施例中，所述等价信道矩阵的frobenius范数被最大化。在另一个实施例中，通过所述等价信道矩阵所确定的等价信道的对应容量被最大化。在又一个实施例中，行列式与frobenius范数的组合被最大化。在又一个实施例中，优化所述等价信道矩阵的函数。在一个实施例中，当在312对特定的天线组的相位进行调整以改变等价信道矩阵的特性时，其他天线组的天线的相位被视作固定的。

在314，确定是否所有天线组的天线相位都已被调整。如否，则对下一个天线组重复308。如是，则过程结束。

此过程可不时重复，基于变化的情况更新相位。正如本领域普通技术人员所要理解的，更新所要求的频率将取决于各种系统参数。

在实际中，如果散射体的数量较少，并且每组天线内的天线数较多，则天线组与用户之间将仅有少量交叉干扰。在从传输rf链到用户的信道变得稀疏的环境中，可通过两步模拟波束成形来实施本方法。对应地，在一些实施例中，使用了如下的手段：

首先，指定每个rf链的天线的模拟相位，以最大化从该rf链到其预定接收者(如用户设备)的直接链路的增益。在一个实施例中，这可并行完成，即所有rf链的天线的模拟相位的指定可以同时进行。

第二，基于等价信道信息，修改模拟相位以增大等价信道矩阵的行列式。在一些实施例中，所述等价信道信息通过从用户设备所接收到的反馈而获得。等价信道信息可包括系统中关于主要交叉干扰的信息。

在图4中示出了为系统100中的下行链路调整等价信道的方法400的流程图。所述方法可由例如基站102的处理器106上所运行的软件来执行。给定本描述，执行所述方法的软件的编程属于本领域普通技术人员能力范围之内。相比所示出和/或描述的过程，所述方法可包括附加的或更少的过程，并可按不同顺序执行。可由基站102的至少一个处理器运行以执行所述方法的计算机可读代码可以存储在计算机可读存储介质设备或装置中，所述计算机可读存储介质设备或装置可以是非易失性的或有形的存储介质。

在402，形成从各天线组中的每一个到它们各自对应的用户设备或ue的波束。在一个实施例中，各天线组可并行形成波束。换言之，在一个实施例中，各天线组可同时形成波束。

在404，由基站获得等价信道信息。所述等价信道信息可通过各种方式获得。例如在一些实施例中，从每个用户设备都接到反馈。在一个实施例中，所述反馈包括所述用户设备从各rf链检测到的增益。在一个实施例中，使用了压缩感知，并且所述反馈仅包括从各rf链的子集所检测到的增益。在各种实施例中，所述子集对应于不多于三分之一的所述rf链。在其他实施例中，所述子集对应于不多于五分之一的所述rf链。在各种实施例中，所述子集对应于不多于三个、两个或一个rf链。在一些实施例中，所述反馈仅包括检测到的增益高于阈值的rf链的增益。

在406，指定每个天线组的天线的相位，以最大化从每个rf链到其所预定的ue的增益。

在408，在多个天线组中选择一个。

在410，基于所述等价信道信息，调整所选天线组的天线的相位，以修改等价信道增益。修改等价信道增益具有改变或调整等价信道矩阵的特性的效果。在一些实施例中，所述特性是指所述等价信道矩阵的行列式，并且调整相位以最大化所述行列式。这可按前文所述方式完成。在其他实施例中，调整的是其他特性。例如在一个实施例中，所述等价信道矩阵的frobenius范数被最大化。在另一个实施例中，由所述等价信道矩阵所确定的等价信道的对应容量被最大化。在又一个实施例中，行列式与frobenius范数的组合被最大化。在又一个实施例中，优化所述等价信道矩阵的任意合适的函数。在一个实施例中，当在410对特定的天线组的天线的相位进行调整以改变其等价信道矩阵的特性时，其他天线组的天线的相位被视作固定的。

在412，确定是否所有天线组的天线相位都已被调整。如否，则对下一个天线组重复406。如是，则过程结束。

如前所述，方法400不需要按照以上所显示的特定方式或顺序执行。例如，408到412是依照递归操作的方式示出的。的确，在一个实施例中，方法400可以通过依次调整各天线组的相位来执行。然而在另一个实施例中，408到412却可在所有天线组上并行执行。

此过程可不时重复，基于变化的情况更新相位。正如本领域普通技术人员所要理解的，更新所要求的频率将取决于各种系统参数。

基站102的一些实施例利用了前述方法，这些基站在使用该方法时，结合了多种预编码技术，例如但不限于dpc类预编码技术和线性预编码技术，如迫零技术。

在前述的信道稀疏的情境中，通过使用基于压缩感知的方法，可以减小主要交叉干扰的反馈。

一些利用上述方法的实施例仅有很小的反馈开销。具体的，在一些此种实施例中，基于稀疏性假设，反馈开销正比于rf链的个数。由于所述反馈开销，一些此种实施例能够运用fdd或tdd。因此，不同于传统大规模mimo系统，基站与ue之间传输的选择不限于tdd。

附加的，在多小区comp情境中，可应用上述方法的各种变化。当假定不同的天线组(及它们对应的rf链)位于不同的地方(不同的基站)时，情况变得类似于comp情境。本文所述各种实施例可应用于comp类情境中的联合传输。基于本公开，本领域普通技术人员将理解如何将上述方法应用到comp类情境中。

同样的修改过的混合基带-rf预编码/解码可应用于rf链数量减少的点对点mimo，如图2中所示出的系统150。以下讨论的有关图6和7的仿真结果显示了增益，而硬件复杂度相比于直接混合基带-rf系统而言，并无任何增加。ue可具有多个天线，其天线数量与rf链的数量相同或更少。

当不同的rf链集被分组以形成到ue的非重叠波束时，这个点到点模型也可应用于多用户系统。例如，这可用于具有10个rf链的系统，其中每个rf链都连接着10个天线，被分组为2个子集，使用非重叠波束服务于两个ue。

上述方法专注于预编码/解码。系统100和150的一些实施例在上行链路中利用了类似手段进行rf检测。在上行链路的情况下，一个挑战在于设计线性组合矩阵g来改进等价信道的容量，其定义为heq＝gh，其中h为nl×m信道矩阵。假定g的非零项仅为复相位，并且每列上仅有一个非零项(即每个天线仅连接一个接收rf链)。

系统100的各种实施例通过如下方式获得基站102的第(i+1)个rf链108的相位，从而改进等价信道矩阵heq的容量。为简化解释，考虑为每个单天线用户设备112指定一个rf链108的情况。令hi+1为矩阵h的前i+1列(对应于前i个ue)，并且gi为矩阵g的前i行(在之前的步骤中完成)，并且gi,k为(i+1)×nl矩阵，其获得方式为：向矩阵中加一行，在该行中，除第(li+k)项为1(对应于连接着第(i+1)个rf链的第k个天线上的模拟相位)之外，各项均为零。然后，基站102通过执行如下运算，获得连接到第(i+1)个rf链的第k个天线上的模拟相位所对应的相位(假定前i个天线的阵列的相位是固定的)：

其中，(x)′表示x的复共轭。对于n＞m且多个rf链对应着同一个单天线ue的情况，相同算法仍可应用，方法为：考虑对应于前i个ue的jl个天线(j≥i)，并针对所有对应于第(i+1)个ue的天线，获得gjl+k(1≤k≤ni+1l，其中ni+1是指定给第(i+1)个ue的rf链的个数)。

在图5中，示出了为上行链路100调整等价信道的方法500的流程图。所述方法可由例如基站102的处理器106上所运行的软件来执行。给定本描述，执行所述方法的软件的编程属于本领域普通技术人员能力范围之内。相比所示出和/或描述的过程，所述方法可包括附加的或更少的过程，并可按不同顺序执行。可由基站102的至少一个处理器运行以执行所述方法的计算机可读代码可以存储在计算机可读存储介质设备或装置中，所述计算机可读存储介质设备或装置可以是非易失性的或有形的存储介质。

在502，在每个天线组从各ue接收传输。在一个实施例中，来自ue的传输可以是具有通信数据的正常上行传输(即报文中的数据不包含等价信道信息)或导频信号。

在504，基站获得等价信道信息。在一个实施例中，基站基于在502所接收到的传输来估计等价信道信息。

在506，指定第一天线组的天线的相位，以最大化从第一ue到第一rf链的增益。

在508，选择下一个天线组。

在510，基于所述等价信道信息，调整当前天线组(即最近在508所选的天线组)的天线的相位，以修改等价信道增益。修改等价信道增益具有改变或调整等价信道矩阵的特性的效果。在一些实施例中，被调整的特性是所述等价信道矩阵的行列式，并且调整相位以最大化所述行列式。这可按前文所述方式完成。在其他实施例中，调整的是其他特性。例如在一个实施例中，所述等价信道矩阵的frobenius范数被最大化。在又一个实施例中，行列式与frobenius范数的组合被最大化。在又一个实施例中，优化所述等价信道矩阵的函数。对应地，在各种实施例中，以递归方式为天线组调整相位，即一次调整一个天线组。在一个实施例中，当对特定的天线组的天线的相位进行调整时，其他天线组的天线的相位被视作固定的。

在512，确定是否所有天线组的天线相位都已被调整。如否，则对下一个天线组重复508。如是，则过程结束。

此过程可不时重复，以基于变化的情况来更新相位。正如本领域普通技术人员所要理解的，更新所要求的频率将取决于各种系统参数。

为评估系统性能，执行了仿真。在以下所描述的仿真中，假定天线按半带宽间隔线性排列。假定用户位于随机位置，离开角在-60到60度之间。通过对不同ue的信道增益应用不同的相位矢量(基于离开角)，得到信道模型。

图6示出了图形600，对比其他系统，其显示了系统100的各种实施例的仿真下行性能。图形600标绘了信噪比(snr)与整个系统的总和速率的相对关系。图6对应于系统100的实施例，其中有2个单天线用户设备112、2个rf链108，并且每个rf链108与具有10个天线的天线组110耦合(系统中共20个发射机天线)。图形600中的全基带预编码曲线对应于其中每个天线组有一个rf链的系统。混合系统曲线对应于具有多个天线(如天线组)与每个rf链耦合的系统。修改的混合曲线对应于依据本公开的系统，其具有与天线组耦合的rf链，并且其使用本公开所述的预编码方法。图形600示出了当各系统使用脏纸编码(dpc)技术时的曲线，以及当系统使用迫零(zf)技术时的曲线。

图7示出了图形700，其显示了系统150的实施例的仿真下行性能，其中有一个有2个天线的用户设备112，以及2个rf链108，每个与有10个天线的天线组110耦合(系统中共20个发射机天线)。图形700标绘了信噪比(snr)与各系统总和速率的相对关系。

在前文的描述中，为了更好地解释，列出了大量细节，以求提供对实施例的透彻理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，这些特定细节并非必需。在其他实例中，公知的电气结构和电路以方框图形式示出，以免妨碍理解。

上述实施例仅旨在示例。本领域普通技术人员可对具体实施例进行替换、修改和变化。权利要求的范围不应局限于本文所列具体实施例，而应以符合本说明书整体的方式加以解读。