專利名稱：用于量化信道狀態(tài)信息的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及無(wú)線通信，且更明確地說(shuō)，涉及用于量化信道狀態(tài)信息的系統(tǒng) 和方法。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)較好的信道利用率并提升總體性能，基站(BQ和移動(dòng)臺(tái)(MQ設(shè)立多個(gè) 發(fā)射天線和多個(gè)接收天線(通常稱為多輸入多輸出(MIMO))的思路被納入考慮。對(duì)信道狀態(tài)信息(CSI)的了解是無(wú)線通信系統(tǒng)，尤其是多用戶MIMO(MU-MIMO)系 統(tǒng)中的一重要因素?；诖a簿的量化是用于反饋信道狀態(tài)信息的已知方法，如Love等人 (“何為 MIMO 信道的有限反饋的價(jià)值？ (What is the Value of Limited Feedback for MIMO Channels ？ ) ”，IEEE通信雜志，第42卷第M-59頁(yè)，2004年10月)所教示。如還已 知的，依據(jù)Jindal (“具有有限比率反饋的MIMO廣播信道(ΜΙΜ0 Broadcast Channels with Finite Rate Feedback) ”，IEEE 信息理論學(xué)報(bào)，第 52 卷，第 11 期，第 5045-5059 頁(yè)，2006 年 11月)，信道狀態(tài)信息的精確度在實(shí)現(xiàn)多用戶MIMO系統(tǒng)的所需增益方面扮演著關(guān)鍵角色。然而，利用MIMO系統(tǒng)，碼簿的尺寸往往隨著增加的天線數(shù)目和/或碼簿分辨率而 急劇增長(zhǎng)。增加的碼簿尺寸增加存儲(chǔ)要求且還增加碼簿搜索時(shí)間。因此，需要一種用于提供CSI反饋且不具有隨著增加的分辨率或天線而顯急劇增 加的較大存儲(chǔ)或計(jì)算要求的系統(tǒng)和方法。此外，需要一種用于提供CSI反饋分辨率的系統(tǒng) 和方法，其通過(guò)不執(zhí)行復(fù)雜耗時(shí)的搜索的簡(jiǎn)單量化計(jì)算而具有靈活程度的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
用于量化信道狀態(tài)信息的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可以大致解決或避免這些和其它 問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)一實(shí)施例，提供一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有 控制器和移動(dòng)裝置。所述方法包含估計(jì)控制器與移動(dòng)裝置之間的通信信道，借此產(chǎn)生信道 估計(jì)值；以及以主角將信道估計(jì)值參數(shù)化，借此產(chǎn)生主角向量Θ和Φ。所述方法還包含 量化主角向量，借此產(chǎn)生經(jīng)量化值；以及將經(jīng)量化值發(fā)射到控制器。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具 有控制器和移動(dòng)裝置。所述方法包含從移動(dòng)裝置接收信道估計(jì)值的經(jīng)量化值；由經(jīng)量化 值重建信道估計(jì)值；使用信道估計(jì)值調(diào)整控制器的發(fā)射器；以及使用經(jīng)調(diào)整的發(fā)射器向移 動(dòng)裝置進(jìn)行發(fā)射。所接收的經(jīng)量化值包括經(jīng)量化的主角向量。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有控制器和移動(dòng)裝置。所述方法包含估計(jì)控制器與移動(dòng)裝置之間的通信信道，借此產(chǎn)生信 道估計(jì)值；以及以主角將信道估計(jì)值參數(shù)化，借此產(chǎn)生主角向量Θ和Φ。所述方法還包含 在第一部分分辨率下量化主角向量，借此產(chǎn)生第一組經(jīng)量化值；以及將第一組經(jīng)量化值發(fā) 射到控制器。所述方法進(jìn)一步包含在第二部分分辨率下量化主角向量，借此產(chǎn)生第二組經(jīng) 量化值；以及將第二組經(jīng)量化值發(fā)射到控制器。一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，提供一種用于量化信道狀態(tài)信息的易于實(shí)施、分層級(jí)且靈 活的系統(tǒng)和方法。存儲(chǔ)和計(jì)算要求不會(huì)隨著增加的分辨率或發(fā)射天線或接收天線數(shù)目而顯 著增加。一實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，經(jīng)由一次性(one-shot)或多尺度(多級(jí))CSI量化來(lái) 支持靈活的CSI分辨率。經(jīng)由一次性CSI量化來(lái)支持中等分辨率下的快速CSI量化，而如 果需要較高分辨率，那么可使用多個(gè)連續(xù)量化來(lái)提供所需分辨率。一實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于，經(jīng)量化向量的計(jì)算較簡(jiǎn)單且不需要窮舉搜索。上文已相當(dāng)廣泛地概述本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以便可更好地理解下文的對(duì)實(shí) 施例的詳細(xì)描述。下文將描述實(shí)施例的額外特征和優(yōu)點(diǎn)，其形成本發(fā)明的權(quán)利要求書的主 題。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，所揭示的概念和特定實(shí)施例可容易地用作修改或設(shè)計(jì)用 于實(shí)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)或過(guò)程的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此 類等效構(gòu)造不脫離如所附權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更完整地理解實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，附圖中圖1是無(wú)線通信系統(tǒng)的圖；圖2是將信道狀態(tài)信息提供到BTS的用戶單元操作的流程圖；圖3是在將信息發(fā)射到用戶單元時(shí)使用信道狀態(tài)信息的BTS操作的流程圖；圖如是用于信道狀態(tài)信息的多尺度量化中的多級(jí)結(jié)構(gòu)的圖；圖4b是經(jīng)多級(jí)量化的信道狀態(tài)信息反饋的圖；圖5是將信道狀態(tài)信息的多尺度量化提供到BTS的用戶單元操作的流程圖；以及圖6是在將信息發(fā)射到用戶單元時(shí)使用信道狀態(tài)信息的多尺度量化的BTS操作的 流程圖。
具體實(shí)施例方式下文詳細(xì)論述實(shí)施例的制作和使用。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明提供可在廣泛多種特定 情境中體現(xiàn)的許多適用的發(fā)明性概念。所論述的特定實(shí)施例僅說(shuō)明制作和使用本發(fā)明的特 定方式，且不限制本發(fā)明的范圍。將在特定情境中，即利用信道狀態(tài)信息來(lái)改進(jìn)總體系統(tǒng)效率的MIMO無(wú)線通信系 統(tǒng)中描述實(shí)施例。MMO無(wú)線通信可為單用戶(SU-MIMO)或多用戶(MU-MIMO)的，且可符合 多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的任一者，例如長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)、LTE-A、WiMAX、IEEE 802. 16等等。圖1說(shuō)明無(wú)線通信系統(tǒng)100。無(wú)線通信系統(tǒng)100包含基站收發(fā)臺(tái)(BTS) 101和可為 移動(dòng)或固定的多個(gè)用戶單元(或者訂戶)105。BTS 101和用戶單元105使用無(wú)線通信來(lái)通 信?；臼瞻l(fā)臺(tái)也可稱為基站、節(jié)點(diǎn)B、增強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)B等等，而用戶單元也可稱為移動(dòng)臺(tái)、終
6端、移動(dòng)裝置、用戶設(shè)備等。BTS 101具有多個(gè)發(fā)射天線115，而用戶單元105具有一個(gè)或一個(gè)以上接收天線 110。BTS 101經(jīng)由下行鏈路(DL)信道120將控制信息和數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶單元105，而用戶 單元105經(jīng)由上行鏈路(UL)信道125將控制信息和數(shù)據(jù)發(fā)送到BTS 101。用戶單元105可在上行鏈路信道125上發(fā)送控制信息(包含信道狀態(tài)信息)以改 進(jìn)下行鏈路信道120上的發(fā)射質(zhì)量。BTS 101可在下行鏈路信道120上發(fā)送控制信息以用 于改進(jìn)上行鏈路信道125的質(zhì)量。小區(qū)130是BTS 101的覆蓋區(qū)域的常規(guī)術(shù)語(yǔ)。一般應(yīng)理 解，在無(wú)線通信系統(tǒng)100中，可存在對(duì)應(yīng)于多個(gè)BTS的多個(gè)小區(qū)。在需要精確CSI的應(yīng)用中，基于碼簿的量化方法失去其吸引力。這主要是因 為以下事實(shí)；為了獲得高精確度CSI量化，需要具有非常大尺寸的碼簿。盡管格拉斯曼 (Grassmannian)碼簿最佳用于量化各向同性向量，但其不僅難以獲得而且(由于其結(jié)構(gòu)的 缺乏)存儲(chǔ)成本較高。高密碼簿的另一問(wèn)題是搜索復(fù)雜性。無(wú)結(jié)構(gòu)的碼簿需要隨著反饋位 的數(shù)目而呈指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的搜索時(shí)間，從而使其不適于實(shí)際用途。例如基于DFT的碼簿等 結(jié)構(gòu)化碼簿隨著碼簿尺寸增加而偏離最佳性。另一方面，在實(shí)際系統(tǒng)中，由于對(duì)反饋信道的限制，一次性獲得高分辨率CSI反饋 可能是不可能的或由于反饋機(jī)制而不是優(yōu)選的。在發(fā)送初始CSI反饋之后，可能需要發(fā)送 額外精細(xì)反饋信息以增加CSI反饋的精確度。圖2說(shuō)明將信道狀態(tài)信息提供到BTS的用戶單元操作200的流程圖。用戶單元操 作200可指示當(dāng)用戶單元將信道狀態(tài)信息提供到BTSdf^n BTS 101時(shí)在用戶單元，例如， 用戶單元105中發(fā)生的操作。用戶單元操作200可周期性地執(zhí)行，例如在每一幀或超幀期 間執(zhí)行一次。或者，用戶單元操作200可每隔幾個(gè)幀或超幀執(zhí)行一次。或者，用戶單元操作 200可響應(yīng)于事件的發(fā)生而執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，用戶單元操作200可在例如某一形式的錯(cuò)誤率 (幀錯(cuò)誤率、位錯(cuò)誤率、包錯(cuò)誤率等)等性能量度滿足或超過(guò)閾值時(shí)執(zhí)行。用戶單元操作200可在用戶單元計(jì)算信道估計(jì)值(框20 時(shí)開始。用戶單元可 通過(guò)測(cè)量BTS發(fā)射的導(dǎo)頻(導(dǎo)頻序列)、測(cè)量BTS發(fā)射的參考序列或通過(guò)測(cè)量BTS隨時(shí)間進(jìn) 行的發(fā)射來(lái)計(jì)算信道估計(jì)值。在用戶單元計(jì)算信道估計(jì)值之后，用戶單元可使信道估計(jì)值參數(shù)化并接著變換所 述信道估計(jì)值(框210)。信道估計(jì)值h可表達(dá)為單位范數(shù)向量h e CMX1(即，Ilhll = 1)。
信道估計(jì)值可參數(shù)化為
權(quán)利要求
1.一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有控制器和移動(dòng)裝置，所 述方法包括估計(jì)所述控制器與所述移動(dòng)裝置之間的通信信道，借此產(chǎn)生信道估計(jì)值； 以主角將所述信道估計(jì)值參數(shù)化，借此產(chǎn)生主角向量θ和φ ; 量化所述主角向量，借此產(chǎn)生經(jīng)量化值；以及 將所述經(jīng)量化值發(fā)射到所述控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述經(jīng)量化值發(fā)射到所述控制器包括將表示所 述經(jīng)量化值的位發(fā)射到所述控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中估計(jì)通信信道包括 測(cè)量所述控制器進(jìn)行的發(fā)射；以及基于對(duì)所述發(fā)射的測(cè)量計(jì)算所述信道估計(jì)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述發(fā)射包括導(dǎo)頻序列或參考序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在第一坐標(biāo)平面中界定所述信道估計(jì)值，且其中 將所述信道估計(jì)值參數(shù)化包括將所述信道估計(jì)值參數(shù)化為經(jīng)旋轉(zhuǎn)的m維單位范數(shù)實(shí)向量；以及 將所述經(jīng)參數(shù)化的信道估計(jì)值變換到第二坐標(biāo)平面中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將所述信道估計(jì)值參數(shù)化為經(jīng)旋轉(zhuǎn)的m維單位范 數(shù)實(shí)向量包括將所述信道估計(jì)值表達(dá)為L(zhǎng) ~」M其中ΣΜ =1'0彡Φ!^ L且向量Γ=[巧巧…！^是！!!維單位范數(shù)實(shí)向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中變換所述經(jīng)參數(shù)化的信道估計(jì)值包括 在廣義極坐標(biāo)中表示所述經(jīng)旋轉(zhuǎn)的m維單位范數(shù)實(shí)向量；以及以所述主角向量θ和φ在廣義極坐標(biāo)中表示所述經(jīng)旋轉(zhuǎn)的m維單位范數(shù)實(shí)向量，其 中θ = [O1 θ2··· θ M_JT且φ =[灼灼…其全部屬于區(qū)間[0 π)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將廣義極坐標(biāo)中的所述經(jīng)旋轉(zhuǎn)的m維單位范數(shù)實(shí) 向量表達(dá)為cos(01) sin{Ox )cos(02)廠=,sin(0、)cos(e2 )· · ■ cosi^q) _sin{6l)cos{ei )··· sin(eM^ )_其中 T1 = cos( θ i)，A-Irk =^8111(^)003(^)1^^^^^-1,...,/=1
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中量化所述主角向量包括使用均勻量化器在區(qū)間W ^O內(nèi)量化所述主角向量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述經(jīng)量化值可表達(dá)為
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中L0和L41是相等的。
12.一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有控制器和移動(dòng)裝置，所 述方法包括從所述移動(dòng)裝置接收信道估計(jì)值的經(jīng)量化值，其中所述所接收的經(jīng)量化值包括經(jīng)量化 的主角向量；由所述經(jīng)量化值重建所述信道估計(jì)值；使用所述信道估計(jì)值調(diào)整所述控制器的發(fā)射器；以及使用所述經(jīng)調(diào)整的發(fā)射器向所述移動(dòng)裝置進(jìn)行發(fā)射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中接收信道估計(jì)值的經(jīng)量化值包括接收表示信道 估計(jì)值的經(jīng)量化值的位。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中重建所述信道估計(jì)值包括評(píng)估以下表達(dá)式
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中預(yù)先計(jì)算正弦和余弦值并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使用所述經(jīng)重建的信道估計(jì)值僅針對(duì)向所述移 動(dòng)裝置進(jìn)行的發(fā)射而調(diào)整所述控制器的所述發(fā)射器。
17.一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具有控制器和移動(dòng)裝置，所 述方法包括a)估計(jì)所述控制器與所述移動(dòng)裝置之間的通信信道，借此產(chǎn)生信道估計(jì)值；b)以主角將所述信道估計(jì)值參數(shù)化，借此產(chǎn)生主角向量θ和φ;c)以第一部分分辨率量化所述主角向量，借此產(chǎn)生第一組經(jīng)量化值；d)將所述第一組經(jīng)量化值發(fā)射到所述控制器；e)以第二部分分辨率量化所述主角向量，借此產(chǎn)生第二組經(jīng)量化值；以及f)將所述第二組經(jīng)量化值發(fā)射到所述控制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中以第一部分分辨率量化所述主角向量和以第二 部分分辨率量化所述主角向量各自包括使用均勻量化器在區(qū)間[0 π)內(nèi)量化所述主角向量。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括以第三部分分辨率量化所述主角向量，借此產(chǎn)生第三組經(jīng)量化值；以及 將表示所述第三組經(jīng)量化值的位發(fā)射到所述控制器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一部分分辨率和所述第二部分分辨率的 和等于用于在單一步驟中量化所述主角向量的量化分辨率。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一部分分辨率和所述第二部分分辨率是 相等的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述步驟c)和d)在所述移動(dòng)裝置將報(bào)告信道 信息時(shí)的第一時(shí)間發(fā)生，且所述步驟e)和f)在所述移動(dòng)裝置將報(bào)告信道信息時(shí)的第二時(shí) 間發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于量化信道狀態(tài)信息的系統(tǒng)和方法。一種用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的方法，包括估計(jì)控制器與移動(dòng)裝置之間的通信信道(205)，借此產(chǎn)生信道估計(jì)值；以主角將所述信道估計(jì)值參數(shù)化，借此產(chǎn)生主角向量θ和φ(210)；量化所述主角向量，借此產(chǎn)生經(jīng)量化值(215)；以及將所述經(jīng)量化值發(fā)射到控制器(220)。
文檔編號(hào)H04L1/02GK102124683SQ200980131990
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者森納亞·沙哈布 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司