CN101079661A

CN101079661A - 多输入多输出无线通信系统及相关的方法和数据结构

Info

Publication number: CN101079661A
Application number: CN200610064126.0A
Authority: CN
Inventors: X·E·林; Q·李; K·霍尔特; R·布拉克哈姆
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: US7602745B2; EP1958350B1; KR100980524B1; EP1958350A2; US20070149180A1; WO2007070313A3; KR20080074965A; CN101079661B; WO2007070313A2

Abstract

本发明提供了多输入多输出无线通信系统、相关的方法和数据结构的实施例。

Description

多输入多输出无线通信系统及相关的方法和数据结构

优先权

本申请是由Lin等人在2005年12月5日提交的共同未决的美国申请No.TBD的部分继续申请。申请人相信母案申请完全能够实现主题要求。

技术领域

本发明的实施例一般涉及通信系统并且更具体地涉及多输入多输出(MIMO)无线通信系统、相关的方法和数据结构。

背景技术

多信令路径的使用、例如通过多输入多输出(MIMO)技术的使用可以显著地增加一个无线通信信道的有效范围。尽管通过将MIMO技术引入到通信设备中得到显著的优点，但是实施问题持续存在，该实施问题限制了这种技术的广泛采用。

由此，能够广泛采用这种技术的实际MIMO装置仍必须得到实现。解决这些传统限制中的一个或多个传统限制的多个示例MIMO装置、方法和相关数据结构在下面的公开内容中被提供。

发明内容

本发明提供一种在通信设备内实现的方法，该方法包括：至少部分地基于所接收到的无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本；至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本；以及使所述第一码本和所述一个或多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

此外，本发明提供一种存储介质，包括内容，该内容在被执行时促使访问设备实现以下方法：至少部分地基于所接收到的无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本；至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本；以及使所述第一码本和所述一个或多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

此外，本发明提供一种装置，包括接收机，该接收机响应于无线通信信号，至少部分地基于所述无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本，至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本，并且使所述第一码本和所述一个和多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

此外，本发明提供一种系统，包括：一个或多个天线，所述系统能够通过所述一个或多个天线选择性地建立与另一个系统的无线通信信道；和接收机，该接收机响应于所述一个或多个天线的至少一个子集，至少部分地基于无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本，至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本，并且使所述第一码本和所述一个和多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

附图说明

本发明的实施例在附图的各个图中示例性地、但非限制性地被示出，在附图中相似的附图标记涉及相似的元件并且其中：

图1是示例通信系统的框图，本发明的实施例可以在该通信系统中被实践；

图2提供根据一个实施例的示例束形成过程的图形表示；

图3是根据一个实施例的使用非均匀码本的示例束形成方法的流程图；

图4是均匀码本的图解说明；

图5是根据一个实施例的非均匀码本的图解说明；

图6是根据一个实施例的使用分级码本的示例束形成方法的流程图；

图7是根据一个实施例的分级码本的图解说明；

图8是根据一个实施例的示例通信设备的框图，本发明的实施例可在该通信设备中被实践；以及

图9是一个示例产品的框图，该产品包括当由访问装置执行时促使该装置实现本发明实施例的一个或多个方面的内容。

具体实施方式

实现一个或多个示例MIMO实施例的无线通信系统及相关的方法和数据结构的实施例将作总体介绍。

在由Lin等人于2005年1月13日提交的名称为Codebook Generation Sustemand Associated Methods(码本生成系统和相关方法)的共同未决的美国专利申请No.11/036,906(在下文中称为Lin申请)中，介绍了码本生成代理(CGA)，该码本生成代理根据例如矩阵码字动态地生成一个或多个矩阵码本，所述矩阵码字是根据例如2、3、4、…、N个单位矢量的矢量码本动态地生成的，该申请的公开内容在此被引入作为多用途的参考。本领域技术人员将理解这样的N维单位矢量在这样的通信设备上已被配置以支持多个其它特征、例如单数据流束形成。因此，所述共同未决的Lin申请代表MIMO装置的重要的改进。

在本申请的情况下，所述Lin参考文献被扩展以引入一种创新的码管理代理(CMA)。根据一个在下文中将更充分描述的实施例，码本管理代理(CMA)可以选择性地被调用，以便动态地生成和/或使用一个或多个均匀、非均匀和/或分级码本以支持例如闭环MIMO(或者束形成)装置。本文中所公开的CMA很可能包括和/或被耦合到一个或多个CGA，尽管本发明的范围并不是这样受限制。

束形成是一种提高MIMO系统中由接收机所察觉到的有效信噪比(SNR)的有用技术。在显式反馈方案中，与束形成矩阵相关的信息被发送回发射机。为了有效地对束形成矩阵进行编码，一系列矢量码本可被设计和/或动态地生成，例如像在上面所引用的共同未决的申请中所设置的那样。在不相关信道中，所述束形成矩阵均匀地分布在Stiefel流形中(参见例如图4)。在这点上，在传统实施方案中矢量码本被充分地优化以便以下面的标准覆盖整个流形：

C (m, N) = \underset{c_{i}}{\arg \max} (\min (d_{c} (c_{i}, c_{j}), i < j = 1, . . ., N), c_{i} &Element; C_{m} with | | c_{i} | | = 1) - - - (1)

其中m是矢量码本的维度，N是填充码本的码字的数目。复数m元组空间被表示为C_m。弦距离被定义为：

d_{c} (c_{i}, c_{j}) = \sqrt{1 - | | c_{i}^{H} c_{j} {| |}^{2}} - - - (2)

其中使用标准内积。

当束形成矢量v_m被量化时，具有最小弦距离的码字被选择：

{\hat{v}}_{m} = \underset{c_{i}}{\arg \min} (d_{c} {(c_{i}, v_{m}), c}_{i} &Element; C (m, N)) - - - (3)

这类“均匀”码本很可能使用一种或多种在上面所引用的共同未决的申请中所公开的技术来设计和实现。与其它方案相比，这里所描述的码本代表量化效率的数量级为因子2-4的改进和相同或更好的性能。

在连续数据包被发送的情况下，包之间的时间是短的。在慢衰落或静态信道内，信道特征一般在这段时间内不会显著地变化。因此只需要小的束控制校正来校正随后的漂移。在下面的实施例中，静态或慢衰落信道的这个特性在新码本的设计和使用中被影响，从而有效地减小量化复杂性(以及同样减小计算复杂性)同时提高束形成精确度。

贯穿于此说明书所提及的“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，措词“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿于此说明书在不同位置的出现并不一定都指的是相同的实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以适当的方式被组合。

关于可实现CMA的移动设备和/或无线通信网络的某些工作特性的技术细节可在例如1999版的IEEE 802.11；Information Technology Telecommunicationsand Information Exchange Between Systems-Loand Metropolitan Area Networks-Specific Requirements，Part 11：WLAN Medium Access Control(MAC)andPhysical(PHY)Layer Specifications(系统-局域网和城域网-之间的信息技术电信和信息交换特定要求，第11部分：WLAN媒体访问控制(MAC)和物理(PHY)层规范)、其后代和补充(例如802.11a，802.11g和802.11n)中找到。也请参见IEEE标准802.16-2001 IEEE标准802.16-2001 IEEE Standard for Localand Metropolitan area networks Part 16：Air Interface for Fixed Broadband WirelessAccess Systems(IEEE局域网和城域网标准第16部分：固定宽带无线接入系统的空中接口)、其后代和补充(例如802.16a，802.16d和802.16e)。

示例通信环境

在图1中，描绘了一个示例无线通信环境100的框图，在该无线通信环境中本发明的实施例很可能被实践。根据图1所示的示例实施例，示例通信环境100被描绘成包括一个无线通信设备102，该无线通信设备与另一个无线通信设备106通过无线通信链路104进行通信。正如此处所使用的，通信环境100被用来代表各种各样的无线通信网络中的任何一个，各种各样的无线通信网络包括、但不限于近场通信(NFC)网络、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、无线广域网(WWAN)、蜂窝无线电话网、个人通信系统(PCS)网络等等。

根据一个实施例，为了说明性而非限制性目的，通信网络100将在802.11x(其中x是a、b、g、n和/或其组合和/或其后代)的上下文中进行描述，虽然在这点上本发明的范围并不受限制。根据该说明性例子，设备102可以是接入点(AP)，而设备106可以是远程站(STA)，虽然在这点上本发明的范围并不受限制。

在闭环MIMO系统中，数据信号通过束形成矩阵V被加权，然后被多个天线选择性地发射，如所示的那样。根据一个实施例，所述数据信号可以包括多个数据流(N1....Ns)，虽然在这点上本发明并不受限制。数据流的数目可以表示空间信道的数目，所述空间信道具有适当的比特加载、功率加权和子载波分配，虽然在这点上本发明并不受限制。

根据一个具有4个发射天线和三个数据流(为了便于说明)的实施例，通过N_t(4)个天线所发射的发射信号(x)可被表示为：

x＝V×s (4)

其中

V = [\begin{matrix} v_{11} & v_{12} & v_{13} \\ v_{21} & v_{22} & v_{23} \\ v_{31} & v_{32} & v_{33} \\ v_{41} & v_{42} & v_{43} \end{matrix}],

以及

s = [\begin{matrix} s_{3} \\ s_{2} \\ s_{3} \end{matrix}]

如所示的那样，s是数据符号的N_s矢量，V是从远程接收机(例如102)所反馈的信息(例如矩阵码本和/或其索引)所导出的N_t乘N_s束形成矩阵。根据一个实施例，所述束形成矩阵V典型地是一元的，并且如上文所介绍的，功率/比特加载可应用于矢量s，虽然在这点上本发明并不受限制。

设备106被描绘为包括码本管理代理(CMA)108以动态地生成和/或管理一个或多个矩阵码本的使用，信道状态信息可以根据该一个或多个矩阵码本来表征并且被反馈到远程设备，例如102。根据一个实施例，如在上面所介绍(并且于此被引入)的共同未决的申请中更充分地描述的，不是存储一个或多个矩阵码本，而是CMA 108可以编译根据矩阵码字来表征信道状态信息所必需的矩阵码本或者其一部分，所述矩阵码字是根据2、3、4、…、N个单位矢量的一个或多个矢量码本动态地生成的。

示例束形成实施方案

转到图2，根据一个实施例的示例束形成过程的图形表示。参考图2，所述示例过程以接入点(AP)(例如106)沿通信信道(例如104)向远程站发出发送请求(CTS)(或者探测包)消息开始。

远程站(STA)(例如102)对信道进行测量并调用信道管理代理(CMA)108的实例来例如使用奇异值分解(SVD)如下计算束形成矩阵：

H_{1} = U_{1} {&Sum;}_{1} V_{1}^{H} - - - (5)

其中V₁是N_t乘N_t的；U₁是N_r乘N_r的；并且∑₁是N_r乘N_t的。

然后STA在清除发送(CTS)包或其它反馈(或响应)包中反馈已经量化的N_t乘N_t的束形成矩阵

AP使N_t乘1的具有N_s个非零流的消息s与束形成矩阵

相乘为

该AP发送束形成Datal(数据1)包，STA根据该包测量新的等效信道

STA如下计算新的束形成矩阵

如果H₁和H₂之间的信道变化是小的且

的量化误差是小的，则

更接近于单位矩阵。STA将

量化为

并将

反馈。因为

是N_t乘N_t，所以AP能够直接使N_t乘1的消息矢量和

相乘为

并将消息发送到STA。STA如下计算新的束形成矩阵V₃：

因为STA可以决定从最强的N_s束形成信道接收信号，所以它只反馈Ns列所计算的N_t乘N_t束形成矩阵，所述束形成矩阵与最强的N_s信道相对应。对于这种情况来说，探测(sounding)不是直接的。AP需要将所反馈的N_t乘N_s的束形成矩阵扩展成N_t乘N_t以便能够实现对所有N_t个信道的探测。所述扩展添加N_t-N_s列以便扩展后的矩阵为如下的酉阵：

\hat{V} = {[b_{1} \cdot \cdot \cdot b_{N_{s}}]}_{N_{t} \times N_{s}} &RightArrow; \overset{&OverBar;}{V} = {[b_{1} . . . b_{N_{s}} b_{N_{s} + 1} . . . b_{N_{t}}]}_{N_{t} \times N_{t}} - - - (8)

所述扩展可以通过如下的Householder反射或其它方法来计算。

其中

F_{i} = I - 2 w_{i} w_{i}^{H}

是共同未决的Lin申请中的反馈Householder矢量

的Householder反射矩阵；

w_{i} = \frac{{\hat{v}}_{i} - e_{1}}{| | {\hat{v}}_{i} - e_{1} | |}

和

e_{1} = {[1,0, \cdot \cdot \cdot, 0]}^{T}; \hat{v}_{i}

是根据共同未决的Lin申请中的反馈索引q_i来计算的。等式(7)与Lin申请中的重构步骤的唯一不同是，(8)中的F_N以Lin申请中的来代替。对于自适应比特或功率加载来说，所述束形成矢量可以在量化和索引反馈之前根据其相应的奇异值被分类。然而，应理解的是，任何将[1 0…0]^T变换为

(在共同相位内)的酉阵G大可以代替上文中所描述的Householder反射。例如，所述Householder反射大可以用一连串的Given旋转来代替，例如

其中

G (m, n, θ) = [\begin{matrix} I_{m - 1} \\ \cos θ & - \sin θ \\ I_{n - m - 1} \\ \sin θ & \cos θ \\ I_{N_{i} - n} \end{matrix}]

是行m和n之间的角度θ的Given旋转；Ψ(m，)是用e^j代替第m个对角元素的单位矩阵；并且N_i是v_i的复维数。角度θ和是单位标准矢量的Given角度表示。例如，一个单位标准4矢量可以用下式来表示：

同样地，Householder反射可以用绕矢量[1 0…0]^T+v_i的180度旋转来代替。在这点上，粗略的矢量码本可以以Given角度θ_j和_k的形式来存储。

应注意的是，在共同未决的Lin申请中用于量化(不是重构)的Householder反射矩阵F_i可用任何具有

或v_i作为第一列的酉阵A_i来代替，其中

和v_i分别为已经量化的矢量和用于量化的矢量。例如，以量化误差将v_i转换为[e^j0.0...0.0]^T的矩阵A_i可以是E_i，其中

E_{i} = B_{i}^{H}

且B_i可以以量化误差将[10…0]^T转换为e^jv_i。

示例码本数据结构

上文已经介绍了一个示例的操作实现，现在将要介绍一些对传统的均匀码本的改进。根据一个在下文中更充分展开的实施例，CMA 108可被调用以选择性地对均匀码本、例如上面所生成的均匀码本的元素进行重新排序，以有效地降低量化过程的计算复杂性。根据一个实施例，码本的码字被设置为使那些在第一元素上具有最大实分量的码字比那些具有较小实分量的码字更早地出现在码本中。因此，不需要搜索完整的码本。前几个码字中的最佳码字的反馈对于收敛来说是足够好的。码字的这种特定排序降低跟踪模式的量化复杂性。

根据本发明实施例的另一方面，CMA 108可选择性地将另外m个元素添加到否则均匀的码本中以生成非均匀码本，其中m是2到32。也就是说，根据一个在下文中更充分展开的实施例，例如，当检测到稳定(或慢变化)信道时，CMA 108选择性地将1到m个码字添加到码本中以生成非均匀码本。根据一个实施例，如图5中所示，非均匀码本的附加的m个码字紧密地以码字[1，0，...，0]^T为中心。替代地，CMA 108可动态地选择预设的非均匀码本。

根据本发明实施例的另一个方面，CMA 108可使用两套用于量化的码本。第一套是用于粗略量化，而第二套用于围绕所选的中心的精细量化。根据一个实施例，CMA 108可使码本级联。一个粗略码本和一个(或多个)精细码本(具有渐渐减小的半径)的级联有效地形成一个分级码本，如图7中所示。

当级联的码本不能针对给定的反馈开销提供最佳的计算性能时，它能够实现低复杂度量化和可缩放的反馈分辨率。另外，因为束形成矩阵在几次反馈迭代之后接近于单位矩阵，因此站可以在慢衰落时只使用精细码本而不用粗略码本来进行一些矢量的量化。这减少用于跟踪束形成矩阵的反馈开销。

应理解的是，如果没有引入CMA 108，设备106是用来代表具有无线通信能力的各种各样的电子设备中的任何一个。在某些实施例中，CMA 108大可以在设备的接收机单元内来实现。在其它实施例中，CMA 108响应于通信耦合的接收机来执行本文中所描述的功能。根据某些实施例，CMA 108大可以以硬件、软件、固件和/或其任一组合来实现。

示例CMA操作

转到图3，根据一个实施例，概况地呈现了上文所介绍的使用非均匀码本的示例方法的流程图。图3的示例方法以方块302开始，其中码管理代理(CMA)108选择一个或多个码本。根据一个实施例，所述码本可以从预先提供的多个码本中选择，或动态地根据(于此被引入的)Lin申请的教导来生成。

在方块304中，CMA 108可以选择性地对均匀码本进行重新排序，如上文中所介绍的。根据一个实施例，CMA 108可以如下来布置码本：取任一码字c₀，进行单位旋转或反射G，以便G·c₀＝[1，0，…0]^T。通过对每个码字的G的全局操作C(m，N)C′(m，N)＝G·C(m，N)，可形成一个等效码本。

根据一个实施例，CMA 108可根据第一元素|c_i(1)|的大小对码字进行排序。在下表(表1)中提供了C(2，12)的例子：

1.0000+0.0000i 0.8507+0.0000i 0.8507-0.0000i 0.8507-0.0000i

0-0.0000i -0.3599-0.3832i 0.0659+0.5216i 0.5164+0.0985i

0.8507+0.0000i 0.8507+0.0000i 0.5257-0.0000i 0.5257-0.0000i

0.2532-0.4607i -0.4757+0.2239i 0.5824+0.6200i -0.1067-0.8439i

0.5257+0.0000i 0.5257-0.0000i 0.5257-0.0000i 0.0000+0.0000i

-0.8356-0.1593i -0.4097+0.7455i 0.7697-0.3623i -0.9967-0.0818i

在图4中示出了这些码字的图形显示。根据图4的图形表示，x、y、z坐标分别是real(c_i(2))、imag(c_i(2)和abs(c_i(1))。值得指出的是，复2D空间的Stiefel流形和实3D单位球体表面是不一样的。因此码字不能均匀地填充球体表面。

沿正y轴的矢量描绘第一码字。接下来的5个码字在第一码字附近形成一个“极冠”。在上文提到的跟踪模式中，所述束形成矩阵可通过“极冠”中的码字被量化，从而减少对搜索整个码本的需要。码字的这种特定排序降低跟踪模式的量化复杂性。此外，码本的排序也允许量化过程的灵活的微结构实现。在这个所示出的例子中，电路只需要搜索前6个码字以保证当信道缓慢地变化时束形成收敛，同时更高性能的设备可针对更快的收敛实现充分的搜索复杂性。

如上文所介绍的，在稳定信道情况下，束形成的最终精确度只取决于极冠附近的码字密度。因此，在方块306中，CMA 108通过引入用于跟踪目的的更密集的“极冠”来选择性地改善码本。在下面的表2中正好提供了这样的例子，其中引入了码本C_NU(2，12+4)，其中在“北极”附近添加了额外的m个码字(例如，其中在该例子中m为4)：

1.0000+0.0000i 0.9962 0.9962 0.9962

0-0.0000i 0+0.0872i -0.0872 0-0.0872i

0.9962 0.8507+0.0000i 0.8507-0.0000i 0.8507-0.0000i

0.0872 -0.3599-0.3832i 0.0659+0.5216i 0.5164+0.0985i

0.8507+0.0000i 0.8507+0.0000i 0.5257-0.0000i 0.5257-0.0000i

0.2532-0.4607i -0.4757+02239i 0.5824+0.6200i -0.1067-0.8439i

0.5257+0.0000i 0.5257-0.0000i 0.5257-0.0000i 0.0000+0.0000i

-0.8356-0.1593i -0.4097+0.7455i 0.7697-0.3623i -0.9967-0.0818i

参考图5提供了这样一个非均匀码本的图形表示。根据图5所示的例子，码本的图形表示示出聚集在第一码字附近的额外的m(4)个码字(黑色)。

在生成了非均匀码本后，在方块308中，CMA 108可以选择性地量化所述非均匀码本以便反馈给远程通信设备(例如102)，如显式反馈那样，闭环MIMO过程继续。

转到图6，提供了根据一个实施例的用于生成分级码本的示例方法的流程图。在方块602中，CMA108选择第一码本。根据一个实施例，所述第一码本被选择用于粗略量化。根据一个实施例，所述粗略码本具有N_c个矢量且所述矢量具有维度M。如果信道矩阵的项独立地且相同地分布，则可能理想的是矢量尽可能均匀地分布在M维复Stiefel流形(类似于单位球体)上。否则，矢量可以不均匀地分布。

在方块604中，CMA 108选择第二和/或后续码本。根据—个实施例，所述第二码本被选择用于围绕例如所选的中心的精细量化。

在方块606中，CMA 108可以至少使所选择的第一和第二(和/或后续)码本中的每一个码本的子集级联以形成分级码本。虽然级联的码本对于给定的反馈开销来说不提供最佳的性能，但是它能够实现低复杂性量化和可缩放的反馈分辨率。另外，由于束形成矩阵在数次反馈后接近于单元矩阵，所以站可以在慢衰落时只使用环码本而不使用矢量码本来进行某些矢量的量化。这减少用于跟踪束形成矩阵的反馈开销。

参考图7提供了一个示例分级码本的图形表示。正如所示的，针对粗略码本的每个矢量，定义精细码本。所述精细码本的矢量(被表示为矢量r_js)围绕粗略码本的所选矢量(被表示为v_i)。可以根据共同未决的Lin申请中的v_i动态地生成所述精细码本以降低存储复杂性。所述精细矢量r_js可在流形上填充冠、或环、或其它形状。在跟踪期间，所述精细码本的轮廓尺寸可动态地被调整以减小量化误差。例如，初始反馈可使用大的轮廓尺寸，因为由于粗略码本所产生的量化误差是大的，且后面的跟踪反馈可使用小的轮廓尺寸，因为束形成矩阵接近于单元矩阵。

精细码本的例子如下。粗略矢量v_i的精细矢量r_js位于M-1(复数)维环(或圆周)上，该环的中心为M(复数)维v_i且支撑环的平面垂直于矢量v_i，如图7中所示。如本文中所使用的，所述矢量v_i可具有M复数维度或2M实数维度。所述环的半径可动态地被调整以减小量化误差。所述精细矢量可以被计算为：

r_{j} = F_{i} [\begin{matrix} \cos θ \\ \sin θ f_{j} \end{matrix}] - - - (11)

其中θ为r_j和v_i之间的角度；

F_{i} = I - 2 w_{i} w_{i}^{H}

是v_i的Householder反射矩阵；

w_{i} = \frac{v_{i} - e_{1}}{| | v_{i} - e_{1} | |}

且

e_{1} = {[1,0, . . ., 0]}^{T};

f_i耻的第j个矢量的M-1锥单位矢量。由于F_i是一元的且其第一列是v_i，因此除了第一列之外的所有列形成垂直于v_i的支撑环的平面。由于Householder矩阵容易计算，所以该方案在计算上效率高。

通常，矩阵F_i可用任一其它第一列为v_i的一元矩阵来代替。例如，F_i可用(10)中的B_i来代替。这使得能够实现利用CORDIC算法的实施方案。矢量f_js如下从搜索中获得：

根据一个实施例，所述搜索增大(例如基本上最大化)两个最接近的矢量之间的具有一般形式

的距离。由于搜索结果对决定环半径的θ₀不敏感，因此具有不同半径的精细码本可以通过保持f_i不变和改变(10)中的θ而被动态地生成。在(11)的搜索中，θ₀可以根据量化误差的统计信息来确定。对于4x1单位复矢量的量化来说，为了初始反馈，θ₀大约是15度，并且θ大约是20度。半径θ通常可以被减小用于后续的跟踪反馈。对于OFDM系统来说，θ可以针对用于一次反馈的所有子载波保持恒定。

根据一个实施例，所述精细码本由中心矢量v_i和环矢量r_j形成，其中j＝1，…，N_f。精细码本矢量的总数为N_f+1，其可以是2的幂。

对于另一个例子，精细码本可以不仅仅具有环上的码字矢量。替代地，精细码字矢量可以展开极冠，该极冠具有作为中心的粗略码本矢量和作为边界的环。精细矢量可以均匀地分布在冠内或者可以随着越接近中心而具有越高的密度。该分布可以针对给定的反馈开销通过优化量化精度(即减小量化误差)来获得。

正如上文所介绍的，在方块606中，CMA 108可以在量化并反馈给远程通信设备(方块608)之前使第一(粗略)码本和一个或多个后续(精细)码本级联。应理解的是，粗略码本和精细码本的级联以精细码本的额外的反馈开销为代价来减小粗略码本的量化误差。如果级联码本的分辨率不够，其可以进一步级联另一个精细码本，其中第一级联码本的矢量是第二级联码本的中心。

在上文介绍的跟踪模式中，所累积的束形成矩阵接近于单位矩阵，对于每个Householder矢量来说量化只需要围绕[1，0，...，0]_T。因此，CMA 108可使整个粗略码本旋转以便一个码字矢量为[1，0，...，0]_T。该旋转减小跟踪模式的量化误差。但是，该旋转从峰值功率的角度来看是不理想的，因为它可能将所有传输功率放在一根天线上。当在接收机处所观察的束形成矩阵、即在共同未决的Lin申请中的

接近单位矩阵时，中心可被固定在[1，0，...0]_T处且粗略量化可被跳过。仅仅精细量化和相应的反馈需要被使用，由此降低计算复杂性并减少反馈开销。这种简化被称为局部化。由于量化误差的统计信息对于不同的Householder矢量和不同的反馈来说是不同的，因此针对每次反馈为每个Householder矢量使用级联、局部化以及半径调整。

为了举例说明，例如假设发射机具有4根天线并且接收机具有3根天线。对于初始反馈，6、5和4个量化比特分别被用于4、3和2(Householder)矢量的粗略量化，且3和4个比特分别被用于4和3矢量的精细量化，以分别提高分辨率，其中半径θ都为20度。对于第二次反馈，4矢量的粗略量化被跳过。对于4和3矢量的精细码本，半径被减小到15度。

示例通信设备结构

上文已经根据图1至7介绍了通信环境和CMA 108的工作特性，现在参考图8，其中图8提供CMA 108可以被实践的示例电子设备结构。

图8示出根据一个实施例的、本发明的教导可以被实践的电子设备的示例结构的框图。电子设备800被描绘为包括一个或多个天线、射频(RF)前端(RFE)802、基带处理器804、一个或多个网络接口406、一个或多个处理器808(例如应用和/或通用处理器)以及存储器81O。根据本发明的实施例，设备800很可能实现上文所介绍的码管理代理(CMA)108和/或数据结构本身的一个或多个方面。

在某些实施例中，电子设备800可代表一个系统，所述系统包括一个或多个接入点、移动站、基站、和/或用户单元，并且可以包括其它电路。例如，在某些实施例中，电子设备800可以是包括作为积分单元和/或外围单元的接入点或移动站的计算机、例如个人计算机、工作站等等。此外，电子设备800可包括一系列在网络中耦合在一起的设备。

在操作上，设备800可利用一个或多个天线收发信号，其中所述信号由所描绘的各种单元来处理。如本文中所使用的，所述天线可以是天线阵列或支持MIMO处理的任何类型的天线结构。根据一个实施例，这种天线是基本上全方向的天线，但在这点上本发明的范围并不受限制。设备800可部分地或完全依照无线网络标准、例如上文所介绍的802.11或802.16标准来工作。

根据一个实施例，所述RF前端802可以选择性地与一个或多个天线耦合以便与无线网络交互。RF前端802可包括用于支持射频(RF)信号的发送和接收的电路。例如，在某些实施例中，RF前端802可包括RF接收机以接收信号并执行一个或多个处理任务、例如低噪声放大(LNA)、滤波、频率转换等。此外，在某些实施例中，RFE 802可包括转换机制和束形成电路，以支持MIMO信号处理。并且例如，在某些实施例中，RFE 802可包括支持频率上转换的电路、以及RF发射机。

基带处理器804可以是具有用于执行基带处理的硬件、软件和/或固件(或其组合)的处理器。基带处理器大可以与处理器808相结合或由处理器808来实现。

处理器808可从存储器810中读取指令和数据并响应于指令和数据执行操作。例如，处理器808可从存储器810中访问指令并执行本发明的方法实施例、例如方法300(图2)、方法600(图6)和/或本文中所描述的其它方法。在这点上，处理器808是用来代表任何类型的处理器，包括但不限于微处理器、数字信号处理器、微控制器等等。

存储器810代表包括机器可读介质的产品。例如，存储器810代表随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、闪存、或包括由处理器808可读的介质的任何其它类型的产品。存储器810可存储用于动态地生成和/或使用上文所介绍的非均匀和/或分级码本的指令。替代地，这种指令大可以被集成在基带处理器804中和/或被提供给基带处理器804。

网络接口806可提供电子设备800和其它系统之间的通信。例如，在某些实施例中，电子设备800可以是接入点，该接入点利用网络接口806以便与有线网络通信或与其它接入点通信。在某些实施例中，电子设备800可以是利用总线或其它类型的端口与计算机或网络通信的网络接口卡(NIC)。

正如本文中所使用的，CMA 108的实施例大可以以RFE 802、基带处理器804、处理器808中的一个或多个和/或它们的组合来实现。如上文所介绍的，CMA 108大可以以硬件、软件、固件或它们的组合来实现。

虽然设备800的各个单元在图8中被描绘为不同的单元，但可以设想可将一个或多个单元结合或可包括更多单元的实施例。例如，处理器808、存储器810、网络接口806、以及基带处理器804的电路大可以被集成到单个集成电路中。替代地，存储器810可以是基带处理器804或处理器808内的内部存储器，或者可以是处理器810内的微程序控制存储器。在某些实施例中，设备400的各个单元可以单独地被封装并被装配在共同的电路板上。在其它实施例中，各个单元是被封装在一起、例如被封装在多芯片模块中的单独的集成电路块(dice)，并且在另外的实施例中，各个单元在同一集成电路小片(die)上。

替代实施例

图9示出一个示例存储介质的框图，该存储介质包括内容，当被调用时，该内容可促使访问机器实现码本管理代理108的一个或多个方面和/或相关的方法300和/或方法600、和/或相关的数据结构(例如码本)。在这点上，存储介质900可包括内容902(例如指令、数据、或它们的任一组合)，当被执行时，该内容促使访问设备实现上文所描述的码本管理代理108的一个或多个方面。

机器可读(存储)介质900可包括、但不限于软盘、光盘、CD-ROM、以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或其它类型的适于存储电子指令的介质/机器可读介质。此外，本发明也可以作为计算机程序产品被下载，其中程序可以通过以载波或其它传播介质实现的数据信号经由通信链路(例如调制解调器、无线电或网络连接)从远程计算机传输到请求的计算机。正如本文中所使用的，所有这样的介质被宽泛地认为是存储介质。

应该理解的是，本发明的实施例可以被用于多种应用中。虽然在这方面本发明并不受限制，但本文所公开的电路可以被用在许多设备中，例如被用在无线电系统的发射机和接收机中。意图被包括在本发明的范围内的无线电系统仅仅举例来说包括包含无线网络接口设备和网络接口卡(NIC)在内的无线局域网(WLAN)设备和无线广域网(WWAN)设备、基站、接入点(AP)、网关、桥接器、网络集线器、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人电脑(PC)、个人数字助理(PDA)、传感器网络、个人域网(PAN)等等，但在这方面本发明的范围并不受限制。这样的设备大可以被应用在多种无线电系统中的任一种中。

本发明的实施例大可以被包括在集成电路模块中，该集成电路模块被称为核心存储器、高速缓冲存储器、或存储要由微处理器执行的电子指令或存储在算术运算中可能被使用的数据的其它类型的存储器。通常，根据请求保护的主题使用多级多米诺逻辑的实施例可向微处理器提供益处，并且特别是可被结合到用于存储设备的地址解码器中。需要注意的是，特别是当设备依赖于降低的功耗时，所述实施例可被集成到无线电系统或手持便携式设备中。因此，膝上型电脑、蜂窝无线电话通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、摄像机和其它产品意图被包括在本发明的范围内。

本发明包括各种操作。本发明的操作可由硬件组件执行，或者可以以机器可执行内容(例如指令)来实现，所述内容可被用于促使利用指令被编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行所述操作。替代地，所述操作可由硬件和软件的组合来执行。此外，虽然本发明已经在计算设备的上下文中进行了描述，但本领域技术人员应理解的是，这样的功能大可以被包含在替代实施例中的任何一个中，例如被集成在通信设备(例如蜂窝电话)中。

在上文的描述中，为了解释说明的目的，阐明了许多具体细节以便提供对本发明的彻底的理解。但是，将显而易见的是，对本领域技术人员来说，本发明可以在不具有这些具体细节中的某些的情况下被实践。在其它情况下，公知的结构和设备以框图的形式被示出。本发明构思的任何改变都预期在本发明的范围和精神内。在这点上，特定的所示的示例实施例并不是被提供用来限制本发明的，而仅仅是用于举例说明本发明。因此，本发明的范围不是由上文所提供的特定实例来决定，而是仅由下面的权利要求的清楚的语言决定。

Claims

1.一种在通信设备内实现的方法，该方法包括：

至少部分地基于所接收到的无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本；

至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本；以及

使所述第一码本和所述一个或多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

2.根据权利要求1的方法，进一步包括：

选择至少一个码字以便进行量化并传送回所接收到的无线通信信号的源。

3.根据权利要求1的方法，其中所述第一码本是粗略码本。

4.根据权利要求3的方法，其中所述一个或多个后续码本是精细码本。

5.根据权利要求4的方法，其中精细码本矢量位于围绕作为中心的粗略码本矢量的环中。

6.根据权利要求5的方法，其中所述环的支撑平面垂直于所述粗略码本矢量。

7.根据权利要求5的方法，其中所述环的半径动态地被调整以改善量化误差。

8.根据权利要求1的方法，其中当提供一系列束形成反馈时，码本矢量不均匀地分布以结合初始量化和精细量化的功能。

9.一种存储介质，包括内容，该内容在被执行时促使访问设备实现根据权利要求1的方法。

10.一种装置，包括：

接收机，响应于无线通信信号，至少部分地基于所述无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本，至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本，并且使所述第一码本和所述一个和多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

11.根据权利要求10的装置，所述接收机从所述分级码本中选择至少一个码字以便进行量化并传送回所接收到的无线通信信号的源。

12.根据权利要求10的装置，其中所述第一码本是粗略码本。

13.根据权利要求12的装置，其中所述一个或多个后续码本是精细码本。

14.根据权利要求13的装置，其中精细码本矢量位于围绕作为中心的粗略码本矢量的环中。

15.根据权利要求14的装置，其中所述环的支撑平面垂直于所述粗略码本矢量。

16.根据权利要求14的装置，其中所述环的半径动态地被调整以改善量化误差。

17.根据权利要求10的装置，其中当提供一系列束形成反馈时，码本矢量不均匀地分布以结合初始量化和精细量化的功能。

18.一种系统，包括：

一个或多个天线，所述系统能够通过所述一个或多个天线选择性地建立与另一个系统的无线通信信道；和

接收机，响应于所述一个或多个天线的至少一个子集，至少部分地基于无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本，至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本，并且使所述第一码本和所述一个和多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。

19.根据权利要求18的系统，其中所述第一码本是粗略码本，所述一个或多个后续码本是精细码本，并且其中精细码本矢量位于围绕作为中心的粗略码本矢量的可动态调整的环中。

20.一种存储介质，包括内容，该内容在被执行时促使访问设备至少部分地基于所接收到的无线通信信号的一个或多个特征来选择第一码本、至少部分地基于所选择的第一码本的一个或多个矢量码字来选择一个或多个后续码本、以及使所述第一码本和所述一个或多个后续码本的至少一个子集级联以生成分级码本。