用于指示无线通信网络中的预编码器参数的方法和设备与流程

该非临时专利申请要求基于以下的优先权：

1)标题为“factorizedprecoderstructureformulti-beamprecodercodebooks”以sebastianfaxer和svantebergman的名义于2016年4月1日提交的申请号为62/316820的在先美国临时专利申请；

2)标题为“beamspacerotationfeedbackformulti-beamprecodercodebooks”以sebastianfaxer和svantebergman的名义于2016年3月31日提交的申请号为62/315972的在先美国临时专利申请；

3)标题为“frequencyparametrizationofbeamco-phasingformulti-beamprecodercodebooks”以申sebastianfaxer和svantebergman的名义于2016年4月1日提交的申请号为62/316857的在先美国临时专利申请。

本公开涉及无线通信，并且特别地是涉及用于多波束预编码器码本的分解预编码器结构。

背景技术：

多天线技术可以显着增加无线通信系统的数据速率和可靠性。如果发射机和接收机两者均配备有多个天线(这导致了多输入多输出(mimo)通信信道)，则性能特别地被改善。这样的系统和/或相关技术通常被称为mimo。

长期演进(lte)标准目前正利用增强型mimo支持而演进。lte中的一个组成部分是mimo天线部署和mimo相关技术的支持。目前lte-高级支持用于具有信道相关预编码的8个发射(tx)天线的8层空间复用模式。空间复用模式的目的是在有利的信道条件下的高数据速率。在图1中提供了空间多路复用操作100的图示，其中有nt个天线110端口和nt个快速傅里叶逆变器(ifft)120。

如图所示，携带符号向量s130的信息被乘以ntxr的预编码器矩阵w140，其用于在nt(对应于nt个天线端口)维向量空间的子空间中分布发送能量。预编码器矩阵w140通常从可能的预编码器矩阵的码本中被选择，并且通常通过预编码器矩阵指示符(pmi)来指示，该预编码器矩阵指示符(pmi)在码本中指定用于给定数量的符号流的唯一的预编码器矩阵。s130中的r个符号各自对应于层150，并且r被称为传输秩。以这种方式，由于可以在相同的时间/频率资源元素(tfre)上同时传输多个符号，所以实现了空间复用。符号r的数量通常被是适配于当前的信道特性。

lte在下行链路中使用正交频分复用(ofdm)(并在上行链路中使用经离散傅里叶变换(dft)预编码的ofdm)，并且因此针对子载波n上的某个tfre(或替代地，数据tfre号n)接收的nrx1的向量yn因此被建模为yn＝hnwsn+en公式1

其中en是作为随机过程的实现获得的噪声/干扰向量，并且nr是接收天线的数量。预编码器w可以是宽带预编码器，其在频率上恒定，或是频率选择性的。

预编码器矩阵w经常被选择用以匹配nrxntmimo信道矩阵hn的特性，导致所谓的信道相关预编码。这也通常被称为闭环预编码，并且基本上争取将发送能量聚焦到在以下子空间，该子空间在将传输的能量的大部分传送到无线设备的意义上是强的。此外，还可以选择预编码器矩阵以争取使信道正交化，这意味着在无线设备处的适当的线性均衡之后，层间干扰被减小。

用于无线设备选择预编码矩阵w的一个示例性方法可以是选择wk使假设的等效信道的frobenius范数最大化：

其中是信道估计，可能从信道状态信息-参考信号(csi-rs)导出，如下所述；

wk是具有索引k的假设的预编码器矩阵；以及

是假设的等效信道。

在用于lte下行链路的闭环预编码中，无线设备基于前向链路(下行链路)中的信道测量向基站(例如enodeb(enb))发送要使用的合适的预编码器的建议。基站配置无线设备以根据无线设备的传输模式提供反馈，并且可以传输csi-rs并且配置无线设备使用csi-rs的测量来反馈无线设备从码本中选择的推荐的预编码矩阵。可以反馈应该覆盖大带宽(宽带预编码)的单个预编码器。匹配信道的频率变化并且替代地反馈频率选择性预编码报告(例如，几个预编码器，每个子带一个预编码器)也可能是有益的。这是信道状态信息(csi)反馈的更一般情况的示例，其也包括反馈除推荐的预编码器之外的其他信息，以在向无线设备的随后传输中辅助基站。这样的其他信息可以包括信道质量指示符(cqi)以及传输秩指示符(ri)。

给定来自无线设备的csi反馈，基站确定其希望使用用以向无线设备发送的传输参数，包括预编码矩阵、传输秩和调制和编码方案(mcs)。这些传输参数可能与无线设备做出的推荐不同。因此，可以在下行链路控制信息(dci)中用信号通知秩指示符和mcs，并且可以在dci中用信号通知预编码矩阵，或者基站可以发送解调参考信号，可以从该解调参考信号测量等效信道。传输秩以及因此空间复用层的数量被反映在预编码器w的列数中。为了高效的性能，重要的是选择与信道属性匹配的传输秩。

在lte版本-10(rel-10)中，引入了一种新的参考符号序列csi-rs，用于估计下行链路信道状态信息。相对于将csi反馈基于在以前的版本中为了此目的使用的公共参考符号(crs)，csi-rs提供几个优点。首先，csi-rs不用于数据信号的解调，并且因此不需要同样的密度(即，csi-rs的开销明显较小)。其次，csi-rs提供了一种更灵活的手段来配置csi反馈测量(例如，可以以无线设备特定的方式配置要测量哪个csi-rs资源)。

通过测量从基站传输的csi-rs，无线设备可以估计csi-rs正在穿过的有效信道，包括无线电传播信道和天线增益。在更加数学的严谨性中，这意味着如果已知的csi-rs信号x被传输，则无线设备可以估计所发送的信号与接收的信号之间的耦合(即有效信道)。因此，如果在传输中没有执行虚拟化，则接收信号y可以表示为

y＝hx+e等式3

并且无线设备可以估计有效信道h。

可以在lterel-10中配置多达八个csi-rs端口，也就是说，无线设备可以估计来自多达8个发射天线的信道。

与csi-rs相关的是零功率csi-rs资源(也称为静音csi-rs)的概念，其如正常的csi-rs资源一样被配置，使得无线设备知道数据传输绕过那些资源被映射。零功率csi-rs资源的目的是使网络能够使相应资源上的传输静音，以便提升可能在相邻小区/传输点中传输的对应的非零功率csi-rs的信号与干扰加噪声比(sinr)。对于lte版本11(rel-11)，引入了一种无线设备被要求用于测量干扰加噪声的特殊的零功率csi-rs。无线设备可以假设感兴趣的传输点(tp)不在零功率csi-rs资源上传输，并且因此接收的功率可以被用作干扰加噪声的度量。

基于指定的csi-rs资源和干扰测量配置(例如，零功率csi-rs资源)，无线设备可以估计有效信道和噪声加干扰，并且因此确定秩、预编码矩阵、和mcs以建议最佳匹配的特定信道。

一些装置装备有二维天线阵列，并且所提出的实施例中的一些实施例使用这种天线。这种天线阵列可以通过对应于水平维度的天线列的数量nh、对应于垂直维度的天线行数nv、和与不同极化对应的维度数量np(部分地)来描述。因此，天线的总数因此为n＝nhnvnp。应当指出，在天线可以指物理天线元件的任何虚拟化(例如，线性映射)的意义上说，天线的概念是非限制性的。例如，物理子元件对可以被馈送相同的信号，并且因此共享相同的虚拟化天线端口。

在图2中示出了具有交叉极化天线元件200的4×4阵列的示例，其中水平维度“1”表示nh，而垂直维度“m”表示nv。

可以将预编码解释为在传输之前将信号与用于每个天线的不同的波束成形权重相乘。典型的方法是将预编码器修改为天线形状(form)因子，即在设计预编码器码本时考虑到nh，nv和np。

普通类型的预编码是使用dft预编码器，其中用于使用具有n个天线的单极化均匀线性阵列(ula)对单层传输进行预编码的预编码器向量被定义为

其中k＝0，1，...qn-1是预编码器索引，并且q是整数过采样因子。可以通过取两个预编码器向量的kronecker乘积为来创建用于二维均匀平面阵列(upa)的相应预编码器向量。然后可以进行扩展用于双极性upa的预编码器为：其中e^jφ是可以例如从qpsk字母表中选择的共相位因子。可以如下通过如下附加dft预编码器向量的列来创建用于多层传输的预编码器矩阵w2d，dp

w2d，dp＝[w2d，dp(k1，l1，φ1)w2d，dp(k2，l2，φ2)…w2d，dp(kr，lr，φr)]，其中r是传输层的数量，即传输秩。在用于秩-2dft预编码器的常用特殊情况下，k1＝k2＝k并且l1＝l2＝l，意味着

利用多用户mimo，同一小区中的两个或多个用户在相同的时频资源上被共同调度。也就是说，两个或更多个独立数据流被同时向不同的无线设备发送，并且空间域被用于分离相应的流。通过同时传输多个流，系统的容量可以被增加。然而，这是以降低每个流的sinr为代价的，因为功率必须在流之间共享，并且流将导致相互干扰。

当增加天线阵列尺寸时，增加的波束成形增益将导致较高的sinr，然而，由于用户吞吐量仅对数地依赖于sinr(对于大的sinr)，因此用sinr增益来交换多路复用增益是有益的，其随着复用用户的数量而线性增加。

为了在共同调度的用户之间执行适当的零成形(nullforming)，需要精确的csi。在目前的lte版本13(rel-13)标准中，不存在用于mu-mimo的特殊csi模式，并且因此，mu-mimo调度和预编码器构造必须基于为单用户mimo设计的现有csi报告(即，指示基于dft的预编码器的pmi、ri和cqi)。对于mu-mimo，这可能被证明是相当具有挑战性的，因为所报告的预编码器仅包含关于对于用户最强的信道方向的信息，并且因此可能不包含足够的信息来进行适当的零成形，这可能导致被共同调度的用户之间的大量干扰，减少mu-mimo的优点。

多波束预编码器可以被定义为若干dft预编码器向量的线性组合

其中{ci}可以是通用复系数。这样的多波束预编码器可以更准确地描述无线设备的信道，并且因此与dft预编码器相比可以带来附加的性能优点，特别是对于mu-mimo，在mu-mimo中期望丰富的信道知识以便在被共同调度的无线设备之间执行零成形。

基于隐含csi报告的mu-mimo的现有解决方案具有准确估计和减少被共同调度的用户之间的干扰的问题，导致差的mu-mimo性能，该隐含csi报告具有基于dft的预编码器。

多波束预编码器方案可能导致更好的mu-mimo性能，但是以增加的csi反馈开销和无线设备预编码器搜索复杂度为代价。应该如何构建导致良好的mu-mimo性能但是低反馈开销的高效多波束码本以及如何由无线设备推导csi反馈是开放性问题。

技术实现要素：

一些实施例有利地提供用于确定无线通信系统中的预编码器的参数的方法和设备。

根据第一方面，提供了一种用于在无线通信系统中从无线设备向网络节点指示预编码器的参数的方法。该方法包括：确定与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子；从该多个正交波束中选择波束子集；以及向网络节点发送所选择的波束子集和该至少一个旋转因子，其中所选择的波束子集和该至少一个旋转因子是该预编码器的参数的一部分。

在该方面的一些实施例中，该方法还包括获得所选择的波束子集的功率水平和所选择的波束子集的相位。所获得的功率电平和相位然后被发送到网络节点。此外，可以使用至少一个旋转因子来改变波束空间信道的稀疏度，并且至少一个旋转因子对于所有所选择的波束子集可以是相同的。

根据第二方面，提供了一种用于向无线通信系统中的网络节点指示预编码器的参数的无线设备。无线设备包括：处理电路，被配置为：确定与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子；从多个正交波束中选择波束子集；并向网络节点发送该预编码器的参数，预编码器的参数包括所选择的波束子集和该至少一个旋转因子。处理电路包括处理器和存储器。

根据第三方面，提供了一种用于确定无线通信系统中的无线设备的传输参数的方法。方法包括：响应于向无线设备发送参考信号，接收预编码器参数，该预编码器参数包括从多个正交波束中选择的波束子集以及与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子；以及基于所接收的预编码器参数来确定传输参数。

根据第四方面，提供了一种用于确定无线通信系统中的无线设备的传输参数的网络节点。网络节点包括处理电路，其被配置为使得网络响应于向无线设备发送参考信号，接收预编码器参数，该预编码器参数包括从多个正交波束中选择的波束子集，以及与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子；并基于所接收的预编码器参数来确定传输参数。

在结合附图查看本发明的具体实施例的以下描述之后，本发明的其他方面和特征对本领域普通技术人员将变得明显。

附图说明

在结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易理解对本实施例及其伴随的优点和特征的更完整的理解，在附图中：

图1是实现数字波束成形的已知发射机的框图；

图2是共极化天线元件的平面阵列的图示；

图3示出了无线通信系统/网络的示意图；

图4a-4d是针对四个不同波束空间旋转因子的信道的角度扩展的曲线图；

图5是无线设备和网络节点之间的用于交换预编码器信息的信令图；

图6是根据实施例的用于确定用于无线设备的预编码器参数的方法的流程图；

图7是根据实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；

图8是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；

图9是根据实施例的被配置为确定无线设备的传输参数的诸如enodeb的网络节点的框图；

图10是根据实施例的用于指示无线通信系统中的预编码器参数的方法的流程图；

图11是根据另一实施例的用于确定无线通信系统中的传输参数的流程图。

图12是根据另一实施例的被配置为确定用于无线设备的传输参数的网络节点的框图；

图13是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；

图14是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；以及

图15是根据另一实施例的被配置为确定用于无线设备的传输参数的网络节点的框图。

具体实施方式

在详细描述示例性实施例之前，注意的是，这些实施例存在于与用于多波束预编码器码本的分解预编码器结构相关的装置组件和处理步骤的组合。因此，已经在附图中通过常规符号来适当地表示组件，仅示出与理解实施例有关的那些具体细节，以便不用对受益于本说明书的本领域普通技术人员显而易见的细节来使本公开模糊不清。

如本文所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等的关系术语可以仅被用于将一个实体或元件与另一实体或元件区分开，而不必要求或暗示这些实体或元素之间的任何物理或逻辑关系或顺序。

本公开的实施例可以在诸如图3所示的示例无线通信网络/系统的无线网络中实现。然而，实施例可以使用任何适当的组件在任何适当类型的系统中实现。

图3示出了可以用于无线通信的无线通信网络300的示例。无线通信网络300包括无线设备310(例如，用户设备、ue)和经由互连网络330连接到一个或多个核心网络节点340的多个网络节点320(例如，enb、gnb、基站等)。覆盖区域内的无线设备310可能各自能够通过无线接口直接与网络节点320进行通信。在某些实施例中，无线设备310还可能能够经由设备到设备(d2d)通信彼此进行通信。在某些实施例中，网络节点320还可能能够例如经由接口(例如，lte中的x2或其他合适的接口)彼此通信。

作为示例，无线设备310可以通过无线接口与网络节点320通信。也就是说，无线设备310可以从网络节点320发送无线信号和/或接收无线信号。无线信号可以包含语音业务、数据业务、控制信号和/或任何其它合适的信息。在一些实施例中，与网络节点320相关联的无线信号覆盖区域可以被称为小区。

在一些实施例中，无线设备310可以由非限制性术语用户设备(ue)互换地指代。它是指在蜂窝通信系统或移动通信系统中与网络节点和/或与另一个ue通信的任何类型的无线设备。ue的示例是目标设备、设备到设备(d2d)ue、机器类型ue或能够进行机器到机器(m2m)通信的ue、个人数字助理(pda)、平板计算机、移动终端、智能电话、膝上型嵌入式设备(lee)、膝上型安装式设备(lme)、通用串行总线(usb)加密狗、窄带物联网(nb-iot)ue等。下面参照图13-14更详细地描述无线设备310的示例实施例。

“网络节点”可以对应于与ue和/或与另一个网络节点通信的任何类型的无线电网络节点或任何网络节点。网络节点的示例是基站，例如，无线电基站(rbs)，其可以在本文中有时被称为例如演进的节点b“enb”、“enodeb”、“节点b”、“b节点”、“gnb”、或bts(基站收发站)，这取决于所使用的技术和术语。基于传输功率从而也是小区大小基站可以是不同类别，例如宏enodeb、家庭enodeb或微微基站。小区是由基站在基站站点处提供无线电覆盖的地理区域。位于基站站点的一个基站可以服务于一个或多个小区。此外，每个基站可以支持一种或多种通信技术。基站通过在无线电频率操作的空中接口与基站范围内的终端进行通信。在本公开的上下文中，下行链路(dl)的表述被用于从基站到移动台的传输路径。上行链路(ul)的表述用于相反方向的传输路径，即从移动台到基站。

在某些实施例中，网络节点320可以与无线电网络控制器(未示出)连接。无线电网络控制器可以控制网络节点320并且可以提供某些无线电资源管理功能、移动性管理功能和/或其他合适的功能。在某些实施例中，无线电网络控制器的功能可以包括在网络节点320中。无线电网络控制器可以与核心网络节点340进行连接。在某些实施例中，无线电网络控制器可以经由互连网络330与核心网络节点340连接。

互连网络330可以指能够传输音频、视频、信号、数据、消息或前述的任何组合的任何互连系统。互连网络330可以包括公共交换电话网(pstn)、公共或专用数据网络、局域网(lan)、城域网(man)、广域网(wan)、本地、区域或全球通信或计算机网络，诸如因特网、有线网络或无线网络、企业内联网或包括其组合的任何其他合适的通信链路的一部分或者全部。

在一些实施例中，核心网络节点340可以管理通信会话的建立和无线设备310的各种其他功能。在某些实施例中，网络节点320可以通过节点间接口与一个或多个其他网络节点进行连接。例如，网络节点320可以通过x2接口彼此连接。

尽管图3示出了网络300的特定布置，但是本公开预期本文描述的各种实施例可以应用于具有任何合适配置的各种网络。例如，网络300可以包括任何合适数量的无线设备310和网络节点320，以及适合于支持无线设备之间或无线设备与另一通信设备(例如陆地线路电话)之间的通信的任何附加元件。这些实施例可以在支持任何合适的通信标准并使用任何合适的组件的任何适当类型的电信系统中实现，并且可应用于无线设备在其中接收和/或发送信号(例如，数据)的任何无线电接入技术(rat)或多rat系统。虽然针对新无线电(nr)和/或lte描述了某些实施例，但是实施例可以适用于任何rat，诸如utra、e-utra、窄带物联网(nb-iot)、wifi、蓝牙、下一代rat(nr、nx)、4g、5g、lte频分双工(fdd)/时分双工(tdd)等。

应当注意，本文描述为由基站执行的功能可以分布在多个基站和/或网络节点上。此外，虽然参考基站描述了实施例，但是应当理解，实施例可以在基站是其中一种类型的任何合适的网络节点中或跨任何合适的网络节点来实现。此外，网络300可以允许多用户多输入多输出(mu-mimo)传输。因此，网络300可以被称为mu-mimo无线通信网络或系统。

实施例提供了用于多波束预编码器反馈的预编码器结构，其利用各种属性来降低反馈开销。与已知的布置相比，一些实施例通过具有合理的反馈开销的丰富的预编码器反馈，提供了增加的mu-mimo性能。公开了具有多波束预编码器的允许低反馈开销的码本，该码本具有特定结构。

首先考虑在波长上具有dλ的天线元件间隔的、尺寸n的共极化均匀线性阵列(ula)和单个接收天线之间的时域信道。信道矩阵可以以一般形式表示

即，由总共m个多路径分量构成，其中ci是复信道系数，是阵列导引(steering)向量，θi是相对于多径分量i的ula的出发角(aod)，并且τi是其传播延迟。

然后信道矩阵的频域表示被得出为

现在考虑特定频率f＝f0的信道矩阵。则信道向量变为其中是另一复系数。完美反转该信道的最优预编码器是最大比率传输(mrt)预编码器wmrt＝(h^t(f))^h＝h^*，其中*表示复共轭。

dn被定义为大小n×n的dft矩阵，即dn的元素被定义为此外，是针对0≤q＜1定义的大小为n×n的旋转矩阵。将dn从左乘以rn(q)创建具有条目的经旋转的dft矩阵。经旋转的dft矩阵rn(q)dn＝[d1d2...dn]由归一化正交列向量构成，这进一步扩展向量空间即，对于任意q，rn(q)dn的列是的正交基。

mrt预编码器与经旋转的dft矩阵相乘，以便从所谓的天线空间到波束空间进行基改变。因此所得的预编码器向量的波束空间的表示可以表示为

注意，首先导引向量可以表示为经旋转的dft矩阵[rn(q)dn]：，l的经缩放的列，其中并且注意，共轭导引向量a^*(θ)等于具有在阵列的宽侧处有镜像角(即a^*(θ)＝a(π-θ))的另一导引向量。

现在回到预编码器向量的波束空间表示，注意a^t(θi)dl是共轭导引向量和经旋转的dft矩阵的列之间的内积。先前已经注意到，任何导引向量都可以表示为经旋转的dft矩阵的经缩放的列(具有对于q＝q0和l＝l0设置的适当值)。在这种情况下，(共轭)导引向量和dl之间的内积将是

同样，这需要适当地设定q，使得波束空间被旋转以完美地适应多径系数i的导引向量。如果不是这种情况，导引向量在波束空间坐标系中仍将是稀疏的，其中一个或两个系数具有大的幅度，而其余的系数具有低的幅度。因此，每个多径分量在很大程度上仅贡献于一个或几个波束空间系数。在图4a-4d中示出了波束空间旋转对波束空间信道的稀疏度的影响，其中示出了视线(los)信道。图4a是针对q＝0的旋转指数/因子。图4b针对q＝2/4的旋转指数/因子。图4c是针对q＝1/4的旋转指数/因子。图4d是针对q＝3/4的旋转指数/因子。

然而，频域信道是各自具有可能不同出发角θi的m个多路径分量的总和。因此，信道的波束空间稀疏度取决于多径分量aodθi的分布。该分布中的扩展通常表示为信道的角度扩展。纯视线(los)信道具有低角度扩展，并且可以在波束空间中非常稀疏地表示，如图4a-4d所示。另一方面，具有非常大角度扩展的信道不能在波束空间中被稀疏地表示，而是需要由许多波束空间系数来表示。然而，蜂窝无线信道通常仅具有若干足够强的多径分量，并且因此可以仅用少量波束空间系数来有效地表示。这是本文提出的多波束码本所利用的。

为了阐明一些实施例的预编码器结构，作为用于单极化ula的适当变换的(经旋转的)dft矩阵被扩展为也适合双极化2d均匀平面阵列(upas)的更一般的情况。

经旋转的2ddft矩阵被定义为

的列构成向量空间的正交基。这种列di因此表示(dft)波束。

现在考虑一个双极化upa，其中信道矩阵h＝[hpol1hpol2]。

创建双极化波束空间变换矩阵的列构成向量空间的正交基。这样的列bi以下被称为单极化波束(sp-波束)，因为它是由在单极化上传输的波束d构成的(即)。还引入了用于指在两个极化上传输的波束的符号“双极化波束”(利用(任意)共相位因子e^jα的共相位，即)。应当注意，共相位因子可以用于使来自(多层传输的)层中的两个极化的发射波束在接收机处相干地(即，同相)相加，以便增加该层的接收功率，这进而增加了该层的接收sinr。共相位因子也可以使(在秩-2或更高的秩的传输情况下)不同的层被彼此正交地接收，以便最小化层间干扰，这也导致层的增加的接收sinr。

利用信道有些稀疏的假设，通过仅选择的列子集可以充分捕获信道能量的大部分。也就是说，描述一对sp波束就足够了，这使反馈开销保持较低。选择由的nsp列组成的列子集is以创建减小的波束空间变换矩阵换句话说，作为一个非限制性示例，选择列号is＝[151025]以创建减小的波束空间变换矩阵

此外，应当注意，可以从信道矩阵h的特征值导出预编码器矩阵w。更具体地，预编码器w可以被计算为近似等于信道矩阵h的主特征向量。例如，在单个接收天线的情况下，其可以仅支持单层传输，最强的特征向量(v1)等于mrt预编码器，即wmrt＝h^*＝v1。

用于预编码单层的通用预编码器结构如下：

其中是复系数。通过将复系数分离为功率(或幅度)和相位部分来实现更精细的多波束预编码器结构

由于将预编码器向量w与复常数c相乘不会改变其波束成形特性(因为只有相对于其它单极化波束的相位和幅度是重要的)，可以不失一般性地假设，与例如sp波束1相对应的系数被固定为p1＝1和使得少一个波束的参数可以从无线设备向基站用信号通知。此外，可以进一步假设预编码器与归一化因子相乘，从而满足总功率约束，即||w||²＝1。为了清楚起见，这里的等式省略了任何这种归一化因子。

一旦无线设备已经确定了预编码器矩阵，则以下信息应由无线设备在csi反馈报告中向基站(例如，enodeb)反馈，例如：

选择的的列，即nsp个单极化波束。这需要最多nsp·log22nvnh比特；

垂直和水平dft基旋转因子qv和qh。例如，对于一些q值，因此相应的开销将是2·log2q比特；

sp波束的(相对)功率水平如果l是可能的离散功率电平的数量，则需要(nsp-1)·log2l来反馈sp波束功率电平；和

sp波束的共相位因子例如，对于k的某些值，相应的开销就是(nsp-1)·log2k。

无线设备可以选择哪个sp波束应该包括在预编码器中，即如何从双极化波束空间变换矩阵中选择列，以形成减小的波束空间变换矩阵首先，无线设备可以通过对与波束选择的频率粒度相对应的频率(例如，整个带宽)进行平均来形成平均信道相关矩阵，如r＝∑fh^hh。然后，可以通过取矩阵乘积的对角元素来计算每个sp波束的宽带接收功率。无线设备然后可以选择具有最大宽带接收功率的nsp个波束。(假设的)波束i的接收功率由下式给出：||hbi||²。可以将预编码器中的(假设的)波束的相对功率电平p设置为对应于波束的相对接收功率，即：

一个实施例涉及如何通过无线设备来计算旋转因子qv和qh。假设旋转因子可以从固定的可能值集合中选择，例如对于一些q值然后，对于旋转因子的每个可能的值(qv，qh)，无线设备可以根据先前的“波束选择方法”实施例计算对应于经旋转的波束空间变换矩阵的nsp个最强波束的接收功率。然后，无线设备可以选择在减小的波束空间中使接收功率最大化的旋转假设。

应当注意，在选择波束时，波束不是由网络节点传输的波束，而是无线设备评估的假设的传输。网络节点/基站发送由无线设备测量的非预编码的csi-rs集合(来自例如天线阵列的每个天线元件)，然后可以将其用于确定信道估计h。基于该信道估计，无线设备将选择最优预编码器(其由正交dft波束的和包括)。例如，为了选择最优波束，无线设备将在不同的经旋转的正交dft基/矩阵上执行搜索，以：

1)选择最佳经旋转的正交dft基/矩阵及相应的旋转因子qv，qh；和

2)从基/矩阵中选择最佳的nsp个波束

例如，图5示出了例如在无线通信网络/系统300中的诸如enb的网络节点320与无线设备310之间的用于从无线设备向enb报告csi反馈的信令图500。

网络节点320首先向无线设备310发送诸如csi-rs或crs的参考信号，或者允许确定信道估计的任何其他信号(步骤510)。

基于所接收的参考信号，无线设备310确定预编码器的参数(步骤520)。例如，无线设备可以基于接收的参考信号来确定用于获得的信道条件/质量的最优预编码器。

一旦确定了预编码器参数，无线设备310向网络节点发送csi报告，csi报告包括所确定的预编码器参数(步骤530)。

一旦网络节点320接收到csi报告，它就基于所接收的信息(例如预编码器的参数)来确定传输参数。例如，网络节点320可以决定使用由无线设备推荐的预编码器以确定调制和编码方案(mcs)，并且使用预编码器的预编码方案来进行无线设备的数据传输。然而，基于所接收的信息，网络节点320可以决定使用另一个预编码器，并且基于该预编码器来确定mcs和预编码方案(步骤540)。

应当注意，信令图500在本领域中是已知的。本公开的实施例涉及无线设备310如何确定预编码器的参数以向网络节点320推荐。作为示例，无线设备310可以例如在多个正交波束中选择具有最大接收功率的一些波束。为了计算波束的功率电平，无线设备采用矩阵积的时角元素，其中如上所述r＝∑fh^hh。因此，计算波束的功率电平。无线设备还确定所选择的波束的相位。为了确定相位，无线设备310可以使用序列共相位方法，如上所述。无线设备还可以计算旋转因子qv和qh，用于获得正交波束(d)并计算波束空间变换矩阵还可以使用用于确定功率水平的其它方法。例如，无线设备可以潜在地对所有预编码器假设进行彻底的穷尽搜索，并且计算用每个预编码器可实现的吞吐量的估计。

一旦确定了预编码器的参数，无线设备将csi报告发送给基站，csi报告包括预编码器的参数。根据一些实施例，预编码器的参数包括与所选择的波束对应的索引、它们的功率电平和相位以及旋转因子。

在一个实施例中，图6是在无线设备处执行的用于确定用以使能在无线通信系统中构建预编码器码本结构的参数的示例性过程600的流程图。过程包括确定旋转因子诸如qv和qh(框610)。过程还包括选择波束空间变换矩阵的列的子集，每一列对应于单极化波束(方框620)。过程还包括确定与所选择的的列的子集相对应的单极化波束的相对功率电平(方框630)。过程还包括确定单极化波束的共相位因子(方框640)。

图7是根据实施例的被配置为确定预编码器信息以使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的示例无线设备310的框图。

无线设备310具有处理电路700。在一些实施例中，处理电路700可以包括存储器710和处理器720，存储器710包含指令，当指令由处理器720执行时，配置处理器720以执行本文描述的一个或多个功能，诸如方法600的步骤。除了传统的处理器和存储器之外，处理电路700可以包括用于处理和/或控制的集成电路，例如一个或多个处理器和/或处理器核心和/或fpga(现场可编程门阵列)和/或asic(专用集成电路)。

存储器710被配置为存储用于预编码器码本的构建的预编码器信息730，包括旋转因子、相对功率电平和共相位因子。处理器720被配置为确定旋转因子qv和qh(740)。处理器720还被配置为选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列对应于单极化波束(750)。处理器720还被配置为确定对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平(760)，并且确定单极化波束的共相位因子26(770)。

图8是根据另一实施例的无线设备310的替代实施例的框图，无线设备310被配置为确定用以使能在无线通信系统中构建预编码器码本结构的参数。无线设备310包括存储预编码器信息730的存储器模块800(类似于图7的710)。无线设备310还包括被配置为确定旋转因子的旋转因子确定器模块810。列子集选择器模块820被配置为选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列对应于单极化波束。相对功率电平确定器模块830被配置为确定对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平，并且共相位因子确定器模块830被配置为确定单极化波束的共相位因子。

图9是根据实施例的基站320(诸如enodeb或网络节点)的框图，基站320被配置为基于从无线设备接收的信息，根据传输参数向无线设备进行发送。基站320具有处理电路900，处理电路900具有存储器910和处理器920。存储器910被配置为存储从由无线设备发送的csi报告接收的预编码器信息930。处理器920被配置为确定包括秩指示符、调制和编码方案的传输参数940。基站320具有被配置为从无线设备接收的包括以下各项的预编码器信息的接收机950：旋转因子qv和qh；波束空间变换矩阵的列的子集，每列对应于单极化波束；对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平；以及单相偏振波束的共相位因子。然后，基于所接收的信息，基站确定无线设备的数据传输的传输参数。基站320还具有被配置为向无线设备发送传输参数的发送器960。

图10示出了用于在无线通信系统(诸如300)中由无线设备向网络节点指示预编码器的参数的方法1000的流程图。

该方法开始于确定与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子(框1010)。例如，每个矩阵与一些旋转因子相关联，即基于旋转因子获得每个矩阵。换句话说，是旋转因子qv，qh的函数。旋转因子被用于旋转二维离散傅里叶变换(2d-dft)矩阵，这种经旋转的2ddft矩阵表示波束空间变换矩阵旋转因子也被用于改变波束空间信道的稀疏度。

然后该方法以从多个正交波束中选择波束子集(框1020)而继续。例如，多个正交波束对应于的列。并且波束子集如上所述被选择，以创建减小的空间波束变换矩阵

该方法继续向网络节点发送所选择的波束子集和至少一个旋转因子，其中所选择的波束子集和至少一个旋转因子是预编码器的参数的一部分(方框1030)。应当注意，向网络节点320发送的预编码器的参数还可以包括其他信息，诸如所选择的波束的功率电平和相位。此外，作为注释，预编码器是从信道值(例如，从信道估计)得出的。

实际上，也可以如上所述通过例如选择具有最大的宽带接收功率的波束来获得功率电平和相位。用以获得选择的波束的功率电平和相位的计算可由通过无线设备或者通过云计算来进行。应当注意，所获得的功率电平包括所选择的波束子集之间的相对功率电平，并且相位包括选择的波束之间的共相位因子。功率电平和相位也可以被发送到网络节点。

应当注意，向网络节点发送预编码器的参数包括发送对应于所选择的波束子集的索引。而且，在一些实施例中，所选择的波束子集的第一波束的功率电平和相位被固定为相应的特定值。因此，当向网络节点发送所选择的波束子集的所获得的功率电平的功率电平和相位时，无线设备避免向网络节点发送该第一波束的功率电平和相位。

在一些实施例中，旋转因子对于所有所选择的波束子集是相同的。旋转因子的计算/选择可以通过无线设备或通过云计算完成。例如，无线设备可以选择最大化所选择的波束子集的接收功率的旋转因子。

应当注意，如本领域技术人员将会理解的，所选择的波束子集、功率电平和相位以及旋转因子可以在一个消息中或在几个(单独的)消息中向网络节点发送。

还应该注意，本公开中可以互换地使用术语“功率电平”、“功率系数”和“幅度”来表征包括幅度/功率电平和相位的波束。

图11示出了根据实施例的用于在无线通信系统(诸如300)中确定传输参数的方法1100的流程图。该方法由诸如320的网络节点执行。

方法1100从框1110开始，响应于向无线设备发射参考信号，接收包括从多个正交波束中选择的波束子集的预编码器参数，以及与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子。参考信号可以包括csi-rs、rs或允许确定信道估计的任何其他信号。

方法1100继续基于所接收的预编码器参数确定传输参数(框1120)。例如，基于所接收的信息，网络节点确定传输参数，诸如用于无线设备的数据传输的调制编码方案和预编码方案。为此，网络节点可以决定/选择使用由无线设备建议的预编码器，或者可以决定/选择使用另一个预编码器。网络节点然后向无线设备发送确定的传输参数用于数据传输。

图12是根据一些实施例的被配置为基于从无线设备接收的信息来确定传输参数的诸如enodeb的基站320的框图。基站320具有处理电路1210，其具有存储器1250和处理器1240。基站320还包括网络接口1230和一个或多个收发器1220。在一些实施例中，收发器1220有助于(例如，经由天线)向无线设备310发送无线信号并从无线设备310接收无线信号，一个或多个处理器1240执行用于提供上述由网络节点320提供的功能中的一些或全部功能的指令，存储器1250存储由一个或多个处理器1240执行的指令，并且网络接口1230将信号传送到后端网络组件，诸如网关、交换机、路由器、因特网、公共交换电话网(pstn)、核心网络节点或无线电网络控制器等。网络接口1230可以连接到处理器和/或存储器。

作为示例，处理器1240被配置为执行方法1100。一个或多个处理器1240可以包括在一个或多个模块中实现的硬件和软件的任何合适的组合，以执行指令和操纵数据以执行网络节点320的一些或所有描述的功能，诸如方法1100中描述的那些功能。在一些实施例中，一个或多个处理器1240可以包括例如一个或多个计算机、一个或多个中央处理单元(cpu)、一个或多个微处理器、一个或多个应用、一个或多个专用集成电路(asic))、一个或多个现场可编程门阵列(fpga)和/或其他逻辑。在某些实施例中，一个或多个处理器1240可以包括下面关于图15讨论的模块中的一个或多个。应当注意，处理电路1210类似于处理电路900。处理器1240类似于处理器920，并且存储器1250类似于存储器910。

存储器1250通常可操作用于存储诸如计算机程序、软件、包括逻辑、规则、算法、代码、表等中的一个或多个的应用的指令和/或能够被一个或多个处理器1240执行的其他指令。存储器1250的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(ram)或只读存储器(rom))、大容量存储介质(例如，硬盘)、可移动存储介质(例如，密致盘片(cd)或数字视频盘(dvd))、和/或存储信息的任何其他易失性或非易失性、非暂时性的计算机可读和/或计算机可执行存储器设备。

图13示出了被配置为确定诸如300的无线通信系统中的预编码器参数的示例无线设备310。

无线设备310包括天线1320、无线电前端电路1330、处理电路1310、计算机可读存储介质1340、输入接口1360和输出接口1370。天线1320可以包括一个或多个天线或天线阵列，并且被配置为发送和/或接收无线信号，并且被连接到无线电前端电路1330。无线电前端电路1330可以包括各种滤波器和放大器，该滤波器和放大器被连接到天线1320和处理电路1310，并且被配置为调节在天线1320和处理电路1310之间传送的信号。在某些替代实施例中，无线设备310可以不包括无线电前端电路1330，并且处理电路1310可以替代地连接到天线1320而不使用无线电前端电路1330。

在一些实施例中，处理电路1310可以包括处理器1380和诸如存储/存储器1340的存储器，处理器1380连接到输入和输出接口1360和1370。存储器1340包含指令，该指令在由处理器执行时，配置处理器以执行例如图10的方法1000中描述的一个或多个功能。处理电路1310类似于图7的700。

处理电路1310可以包括和/或连接到和/或适于访问(例如，写入和/或读取)存储器1340。这样的存储器1340可以被配置为存储可由控制电路执行的代码和/或其他数据，例如，与通信相关的数据，例如节点的配置和/或地址数据等。处理电路1310可以被配置为控制本文描述的任何方法和/或使得例如由处理器执行这种方法。对应的指令可以存储在存储器1340中，存储器1340可以是可读和/或可读地连接到处理电路1310。存储器1340类似于图12的存储器1250。

天线1320、无线电前端电路1330、处理电路1310和/或输入接口1360和输出接口1370可以被配置为执行本文描述为由无线设备执行的任何发射操作。任何信息、数据和/或信号可以被发送到网络节点和/或另一无线设备。输入接口1360和输出接口1370可统称为网络接口，网络接口可连接到处理器和/或存储器。

图14是根据另一实施例的无线设备310的示例实施例的框图，无线设备310被配置为确定和指示无线通信系统中的预编码器的参数。无线设备310包括确定模块1410、选择模块1420和发送模块1430。确定模块选择模块1610被配置为确定与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子。选择模块1420被配置为从多个正交波束(例如，对应于波束空间变换矩阵的列的多个正交波束)中选择波束子集。发送模块1430被配置为向网络节点发送所选择的波束子集和至少一个旋转因子。所选择的波束和至少一个旋转因子是预编码器参数的一部分。

图15是根据另一实施例的网络节点320的示例实施例的框图，该网络节点320被配置为在无线通信系统中确定无线设备的传输参数。网络节点320包括接收模块1510和确定模块1520。

接收模块1510被配置为响应于向无线设备发送参考信号来接收预编码器的参数。预编码器参数可以包括从多个正交波束中选择的波束子集以及与多个正交波束相关联的至少一个旋转因子。

确定模块1520被配置为基于所接收的预编码器参数来确定传输参数。

下面给出其他示例性实施例：

实施例1.一种在无线设备处用于在无线通信系统中确定用以使能预编码器码本结构的构建的参数的方法，方法包括：确定旋转因子qv和qh；选择波束空间变换矩阵的列的子集，每列对应于单极化波束；确定对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平；并确定该单极化波束的共相位因子。

实施例2.根据实施例1所述的方法，还包括形成平均信道相关矩阵r＝∑fh^hh，其中h是信道矩阵的频域表示。

实施例3.根据实施例1所述的方法，其中波束空间变换矩阵的列构成向量空间的正交基。

实施例4.根据实施例1所述的方法，其中所选的列对应于具有最大宽带接收功率的波束。

实施例5.根据实施例1所述的方法，其中旋转因子被确定为在减小的波束空间中实现最大接收功率。

实施例6.一种基站，用于基于从无线设备所接收的信息来确定用于传输到无线设备的传输参数，基站包括：包括存储器和处理器的处理电路；存储器被配置为存储预编码器信息：处理器被配置为基于预编码器信息来确定秩指示符、调制和编码方案；发射机，被配置为向无线设备发送秩指示符、调制和编码方案；接收机，被配置为从无线设备接收包括以下各项的预编码器信息：旋转因子qv和qh；波束空间变换矩阵的列的子集，每列对应于单极化波束；对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平；以及单极化波束的共相位因子。

实施例7.一种无线设备，被配置为确定在无线通信系统中用以使能预编码器码本结构的构建的参数，无线设备包括：处理电路，包括存储器和处理器；存储器被配置为存储用于预编码码本的构建的预编码器信息，预编码器信息包括旋转因子、相对功率电平和共相位因子；并且处理器被配置为：确定旋转因子qv和qh；选择波束空间变换矩阵的列的子集，每列对应于单极化波束；确定对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平；并确定单极化波束的共相位因子。

实施例8.根据实施例7所述的方法，其中处理器还被配置为执行平均信道相关矩阵r＝∑fh^hh，其中h是信道矩阵的频域表示。

实施例9.根据实施例7所述的方法，其中波束空间变换矩阵的列构成向量空间的正交基。

实施例10.根据实施例7所述的方法，其中所选择的列对应于具有最大宽带接收功率的波束。

实施例11.根据实施例7所述的方法，其中旋转因子被确定以在减小的波束空间中实现最大接收功率。

实施例12.一种被配置为确定无线通信系统中用于实现预编码器码本结构的构建的参数的无线设备，无线设备包括：旋转因子确定器模块，被配置为确定旋转因子；列子集选择器模块，被配置为选择波束空间变换矩阵的列的子集，每列对应于单极化波束，相对功率电平确定器模块被配置为确定对应于所选择的列的子集的单极化波束的相对功率电平；以及共相位因子确定器模块，被配置为确定单极化波束的共相位因子。

实施例13.一种预编码器码本，其包括用于无线通信系统中的信道状态信息csi反馈的预编码器，码本中的预编码器包括：从经旋转的二维离散傅里叶变换dft中选择的多个正交波束的加权和，旋转是根据被选择用于实现减小的波束空间中的最大接收功率的旋转因子。

如本领域技术人员将理解的，本文描述的概念可以被体现为方法、数据处理系统和/或计算机程序产品。因此，本文描述的概念可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式，这些方面在本文中通常被称为“电路”或“模块”。此外，本公开可以采用在具有计算机程序代码的有形计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序代码实现在可由计算机执行的介质中。可以使用任何合适的有形计算机可读介质，包括硬盘、cd-rom、电子存储设备、光存储设备或磁存储设备。

本文参照方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了一些实施例。应当理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机(其然后形成专用计算机)、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的装置。

这些计算机程序指令还可以存储在可以使计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器或存储介质中，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制品，其包括执行在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令装置。

计算机程序指令还可以被加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的步骤。

应当理解，框中记录的功能/动作可能以操作图示中示出的顺序之外的其他顺序发生。例如，根据所涉及的功能/动作，连续示出的两个框实际上可以基本同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行框。虽然一些图表包括通信路径上的箭头以显示通信的主要方向，但是应当理解，通信可以沿与所描绘的箭头相反的方向发生。

用于执行本文所描述的概念的操作的计算机程序代码可以用诸如或c++的面向对象的编程语言来编写。然而，用于执行本公开的操作的计算机程序代码也可以以诸如“c”编程语言的常规程序编程语言编写。程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上、作为独立的软件包、部分地在用户的计算机上、部分地在远程计算机上、或者完全在远程计算机上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过局域网(lan)或广域网(wan)连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的因特网)。

本文已经结合上述描述和附图公开了许多不同的实施例。应当理解，逐字地描述和说明这些实施例的每个组合和子组合将造成不适当地重复和含混不清。因此，所有实施例可以以任何方式和/或组合进行组合，并且包括附图在内的本说明书应被解释为构成本文所述实施例的所有组合和子组合以及制作和使用它们的方式和过程的完整书面描述，并应支持对任何此类组合或子组合的权利要求。

本领域技术人员将理解，本文所述的实施例不限于上文具体示出和描述的内容。另外，除非有相反的提及，否则应当注意，所有附图都不是按比例的。根据上述教导，各种修改和变体均是可能的。