用于電信中的預編碼的多粒度反饋報告和反饋處理的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2009年10月1日提交的美國臨時專利申請61/247589的優(yōu)先權和益 處，通過引用將其完整地結合到本文中。
技術領域
[0002] 本技術涉及用于例如無線電通信中發(fā)現(xiàn)的空間復用方案的反饋報告和反饋處理。
【背景技術】
[0003] 在典型的蜂窩無線電系統(tǒng)中，無線終端（又稱作移動臺和/或用戶設備單元 (UE))經(jīng)由無線電接入網(wǎng)（RAN)與一個或多個核心網(wǎng)絡進行通信。無線電接入網(wǎng)（RAN) 覆蓋的地理區(qū)域分為小區(qū)區(qū)域，其中各小區(qū)區(qū)域由基站、例如在一些網(wǎng)絡中又可稱作例如 "NodeB"(UMTS)或"eN〇deB"(LTE)的無線電基站（RBS)提供服務。小區(qū)是其中由基站站點 處的無線電基站設備提供無線電覆蓋的地理區(qū)域。各小區(qū)通過本地無線電區(qū)域內在小區(qū)中 廣播的識別碼來標識?；就ㄟ^工作在射頻的空中接口與基站范圍內的用戶設備單元（UE) 進行通{目。
[0004] 在無線電接入網(wǎng)的一些版本中，若干基站通常（例如通過陸線或微波）連接到無 線電網(wǎng)絡控制器（RNC)。無線電網(wǎng)絡控制器有時又稱作基站控制器（BSC)，它監(jiān)控和協(xié)調與 其連接的多個基站的各種活動。無線電網(wǎng)絡控制器通常連接到一個或多個核心網(wǎng)絡。
[0005] 通用移動電信系統(tǒng)（UMTS)是從全球移動通信系統(tǒng)（GSM)演進的第三代移動通信 系統(tǒng)。UTRAN實質上是將寬帶碼分多址用于用戶設備單元（UE)的無線電接入網(wǎng)。
[0006] 在稱作第三代合作伙伴項目（3GPP)的論壇中，電信提供商具體提出和商定第 三代網(wǎng)絡和UTRAN的標準，并且研究增強數(shù)據(jù)速率和無線電容量。第三代合作伙伴項目 (3GPP)已經(jīng)著手進一步演進UTRAN和基于GSM的無線電接入網(wǎng)技術。演進通用陸地無線電 接入網(wǎng)（E-UTRAN)的規(guī)范正在第三代合作伙伴項目（3GPP)中進行。演進通用陸地無線電 接入網(wǎng)（E-UTRAN)包括長期演進（LTE)和系統(tǒng)架構演進（SAE)。
[0007] 長期演進（LTE)是3GPP無線電接入技術的變體，其中無線電基站節(jié)點（經(jīng)由接入 網(wǎng)關、即AGW)連接到核心網(wǎng)絡而不是連接到無線電網(wǎng)絡控制器（RNC)節(jié)點。一般來說，在 LTE中，無線電網(wǎng)絡控制器（RNC)節(jié)點的功能分布在無線電基站節(jié)點（LTE中的eNodeB)與 AGW之間。因此，LTE系統(tǒng)的無線電接入網(wǎng)（RAN)具有包括無線電基站節(jié)點的實質上"平坦 的"架構，而無需向無線電網(wǎng)絡控制器（RNC)節(jié)點報告。
[0008] 通過具有多個發(fā)射天線和多個接收天線的信道的無線通信在過去十年已經(jīng)引起 大量關注。多輸入多輸出（M頂0)是在發(fā)射器和接收器均使用多個天線來改進通信性能。多 天線技術能夠顯著增加無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率和可靠性。如果發(fā)射器和接收器均配備有 多個天線，則性能尤其得到改進，這產(chǎn)生多輸入多輸出（MHTO)通信信道，并且這類系統(tǒng)和/ 或相關技術通常稱作Μ頂0。
[0009] LTE標準中的一個核心組件是對ΜΜ0天線部署和ΜΜ0相關技術的支持。LTE 發(fā)行版8中的特征之一是對采用可能的信道相關預編碼的空間復用方案的支持（參見 LoveD.J,Heath,R.ff.Jr.,的"Limitedfeedbackunitaryprecodingforspatial multiplexingsystems''（IEEETransactionsonInformationTheory?vol. 51，issue8， 第2967-2976頁，2005年8月），通過引用將其公開結合到本文中）?？臻g復用方案的目標 定為有利信道條件中的高數(shù)據(jù)速率。圖1中提供空間復用方案的示例圖示。
[0010] 在圖1中看到，攜帶符號向量的信息與:；^_，預編碼器矩陣:__相乘。該矩 陣常常選擇成匹配Μπω信道矩陣i的特性。向量麗中的^個符號中的每個符號對 應于一層，并且，稱作傳輸秩。LTE使用正交頻分復用（0FDM)，因此，在假定沒有小區(qū)間干擾 的情況下，索引為I的某個時間-頻率資源元素的所接收應真::|向量羚建模為：
其中，％是作為隨機過程的實現(xiàn)所得到的噪聲向量。
[0011] 可從eNodeB以及UE均已知的可數(shù)預編碼器的預定有限集合、即所謂的碼本中選 取預編碼器這限制了eNodeB對預編碼器的選擇，并且通常與來自向eNodeB推薦 預編碼器的UE的反饋報告耦合。另一個備選方案是在確定預編碼器方面給予eNodeB完全 自由度，即所謂的非基于碼本的預編碼。通過使用又稱作UE特定參考信號（RS)的專用導 頻，UE不需要知道在傳輸中使用了哪一個預編碼器，并且與基于碼本的預編碼相反，不存在 量化效應。基于碼本與非基于碼本方式的組合也是可能的。例如，反饋報告可能是基于碼 本的，而傳輸是通過使用UE特定RS的非基于碼本的。后一種方式對應于LTE的發(fā)行版10 的當前標準化工作。
[0012] 如已經(jīng)提到，UE可基于前向鏈路中的信道測量向基站傳送關于要使用的適當預編 碼器的推薦，其中包括所推薦的傳輸秩。在基于碼本的預編碼的情況下，UE可執(zhí)行對碼本 中的所有預編碼器的窮盡搜索，以便查找給予最佳性能（例如預測吞吐量）的預編碼器，并 且然后向eNodeB反饋指向最佳預編碼器的索引。可反饋被認為覆蓋大帶寬的單個預編碼 器（寬帶預編碼）。也會有利的是匹配信道的頻率變化，并且改為反饋頻率選擇性預編碼報 告、例如若干預編碼器，每個子帶一個。
[0013] 如上所述的信道相關預編碼通常要求相當大的信令報告，特別是對于頻率選擇性 預編碼。不僅需要反向鏈路（即，LTE中從UE到eNodeB)中的反饋信令，如前面所述，而 且通常還要求前向鏈路（即，LTE中從eNodeB到UE)中的信令來指示前向鏈路傳輸中實際 使用了哪一個預編碼器，這是因為前向鏈路發(fā)射器（即，eNodeB)可能不肯定它從（前向鏈 路）接收器（即，UE)得到了正確預編碼器報告。
[0014] 源自信息位的相同塊的編碼位稱作"碼字"。這也是LTE中用于描述來自服務于特 定傳輸塊的單個HARQ過程的輸出的術語，并且包括turbo編碼、速率匹配、交織等。碼字然 后經(jīng)過調制并且分布于天線。這種經(jīng)變換的碼字當沒有存在混淆的風險時又常常稱作"碼 字"。
[0015] 會有意義的是同時傳送來自若干碼字的數(shù)據(jù)，又稱作多碼字傳輸。在四發(fā)射天線 系統(tǒng)中，第一（經(jīng)調制的）碼字例如可映射到前兩個天線，而第二碼字映射到其余兩個天 線。在預編碼的上述上下文中，碼字映射到層而不是直接映射到物理天線。
[0016] 在高速率多天線傳輸?shù)念I域中，信道條件的最重要特性之一是所謂的信道秩。大 致來說，信道秩能夠從一個改變到高達發(fā)射天線和接收天線的最小數(shù)量。以系統(tǒng)、即在 發(fā)射器側具有四個天線并且在接收器側具有兩個天線的系統(tǒng)為例，最大信道秩為二。信道 秩在時間上變化，因為快速衰落改變信道系數(shù)。此外，它確定多少層并且最終也確定多少碼 字能夠同時成功地傳送。因此，如果信道秩在映射到兩個單獨層的兩個碼字的傳輸?shù)臅r刻 為一，則存在與碼字對應的兩個信號的干擾將會多至使得在接收器處兩個碼字均被錯誤地 檢測的尚可能性。
[0017] 結合預編碼，使傳輸適合信道秩涉及使用與信道秩同樣多的層。在最簡單的情況 下，各層對應于特定天線。但是，碼字的數(shù)量可與層數(shù)量不同，如同LTE中那樣。然后出現(xiàn) 如何將碼字映射到層的問題。以LTE中的4發(fā)射天線情況的當前工作假設為例，在能夠傳 送高達四層的同時，碼字的最大數(shù)量限制為二。使用按照圖2的固定秩相關映射。
[0018] 天線的設計和相對布置對系統(tǒng)的性能的影響很大。自然存在許多不同的可能性。 自然限制是將總陣列大小保持為盡可能小，同時保持良好性能。共極化小間隔天線傾向于 引起相關衰落，這簡化了經(jīng)由波束形成來實現(xiàn)陣列增益，但是另一方面降低了享有傾向于 優(yōu)選不相關衰落的高秩傳輸?shù)臋C會。
[0019] 得到不相關衰落以及在使天線陣列的大小保持為小的同時事實上還限制層之間 的干擾的另一種方式是通過使用天線的共處一地且交叉極化的對在正交極化上進行傳送。 圖3通過垂直線示出八個天線，一對兩個交叉極化天線通常由"X"示出，以便說明極化的 ±45度取向。正交且小間隔的天線的組合對于4和8發(fā)射情況而言是有希望的陣列設置。 又如圖3所示，通過使用彼此接近（大約0. 5 - 1波長）的交叉極化天線對，在通過正交 極化上的傳輸完全收集至少高達秩2傳輸?shù)耐瑫r使陣列的大小保持為小，同時通過交叉極 之間的小距離來促進實現(xiàn)陣列增益。
[0020] 在圖3的具體示例中，兩個公共參考信號（CRS)、例如CRS#1和CRS#2能夠用于正 交極化，使得在前向鏈路接收器處促進信道估計。但是，參考信號在可用時當然也能夠按照 其它方式映射到天線陣列。例如，如果八個參考信號是可用的，則它們各能夠連接到單獨天 線。在LTE的發(fā)行版10中，這可能是普遍情形，因為那樣的話將存在對高達八個小區(qū)特定 天線端口及其對應參考信號的支持。
[0021] 在常規(guī)預編碼器反饋的情況下，碼本的大小直接確定信令開銷量。因此，希望爭取 盡可能小的碼本。另一方面，小碼本通常意味著較低性能。隨著發(fā)射天線的數(shù)量增加，由于 需要較大碼本來覆蓋能夠用于傳輸?shù)淖杂啥鹊臄?shù)量的增加，這個問題變得更加突出。當采 用頻率選擇性預編碼并且因而反饋覆蓋帶寬的多個預編碼器時，開銷特別大。通常需要這 種預編碼來跟蹤頻率上的衰落，以便確保所傳送信號在接收器側相長性地相加，并且還使 信道正交化以便使層良好分隔。
[0022] 大碼本和/或頻率選擇性預編碼的結果對于預編碼器的選擇也是高計算復雜度， 其中在UE側執(zhí)行預編碼器的選擇以使預編碼器反饋用于下行鏈路傳輸，或者在上行鏈路 從UE