CN101273548A - 预编码mimo-ofdm系统中降低反馈信息开销的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在使用预编码的多载波多入多出(MIMO)系统中降低预编码反馈信息量的改进方法。所述方法在接收端根据子频段和矩阵组成的每个组合的传输质量，选择有限数量的P个码表索引，包含于向量Π中；同时选择有限数量的K′个子频段，包含于所述集合Ω的子集ω(m1，…，mK′)中，其中K′的值满足K′＜K，P的值满足P≤K′；将用于识别所述子集ω的信息和所述向量Π发送给发射端。

Description

预编码MIMO-OFDM系统中降低反馈信息开销的方法
技术领域
本发明涉及一种在通信系统接收端降低预编码反馈信息量的方法。
本发明还涉及一种在通信系统发射端降低预编码反馈信息量的方法。
本发明还涉及一种接收单元，用于降低预编码反馈信息量。
本发明还涉及一种发射单元，用于降低预编码反馈信息量。
背景技术
发射机和接收机均使用多天线的无线通讯系统通常被称为多入多出(MIMO)系统。众所周知，在现有技术中，如果在发射机方使用线性MIMO预编码，系统性能将得到极大提高。IEEE 802.16-2005标准已执行该线性预编码，且已建议在3GPP E-UTRA标准中采用该线性预编码。
结合MIMO后的正交频分复用(OFDM)可使MIMO预编码扩展到频率选择性MIMO信道上。在MIMO-OFDM系统中，宽带信道被转换为与OFDM子载波相应的多个窄带信道。可假设每个窄带信道都为平坦衰落。
而且，相邻的OFDM子载波组成大小均等的组，得到OFDM子频段。3GPP E-UTRA中常见的是每25个相邻OFDM子载波构成一个OFDM子频段。这样，总带宽可被分成K个子频段。设置每个子频段的宽度以保证子频段内的信道近似为平坦衰落。这表示同一个的最佳预编码矩阵一般可用于同一子频段的所有子载波。
MIMO-OFDM系统产生了一个问题：由于频率选择性调度，信道质量是多个OFDM子频段的函数，因此增加了反馈开销。此外，当采用基于码表(codebook)的线性MIMO预编码时，接收机需要向码表指出每个OFDM子频段的预编码矩阵索引(PMI)。这就意味着信令开销的负荷明显增大，必须找到一种降低开销的方法。
对于基于码表的预编码MIMO-OFDM，现有背景技术都利用相邻的子载波或子频段的最佳预编码矩阵之间的相关性，来降低预编码信息的反馈量。
在本申请的最后，附有背景技术的参考文件列表。
在参考文件[6](3GPP R1-061441，“Feedback Reduction for Rank-1pre-coding for E-UTRA downlink”，Texas Instruments，Shanghai，May 2006(3GPP R1-061441，“E-UTRA下行链路的第一级预编码反馈降低方法”，德州仪器，上海，2006年5月))和参考文件[7](3GPP R1-061439，“Evaluationof Codebook-based Precoding for LTE MIMO Systems”，Texas Instruments，Shanghai，May 2006(3GPP R1-061439，“LTE MIMO系统中基于码表的预编码评估”，德州仪器，上海，2006年5月))中，描述了一种分组方法，通过建立较大的相邻子载波组，找出在较大组内平均都有效的预编码矩阵，从而降低了预编码信息反馈。例如，在参考文件[6]中推荐每两个OFDM子频段使用一个预编码矩阵索引即可，与每个OFDM子频段反馈一个预编码矩阵索引比起来，系统性能只不过略微下降。而采用这种方法，预编码矩阵的反馈开销就能减半。
在参考文件[3](J.Choi，R.W.Heath Jr.，“Interpolation Based UnitaryPrecoding for Spatial Multiplexing MIMO-OFDM with Limited Feedback”，IEEE Globecom Conference 2004，Dallas，USA，November 2004，page 214-218(J.Choi和R.W.Heath Jr.，“空间复用MIMO-OFDM中有限反馈的插值一元预编码”，IEEE 2004年国际通讯研讨会文件汇编，达拉斯，美国，2004年11月，第214-218页))和参考文件[4](J.Choi，R.W.Heath Jr.，”InterpolationBased Transmit Beamforming for MIMO-OFDM with Limited Feedback”，IEEETransactions on Signal Processing，Vol.53，No.11，November 2005，page4125-4135(J.Choi和R.W.Heath Jr.，“MIMO-OFDM中有限反馈的插值发送波束成型方法”，IEEE信号处理学报，第53卷第11号，2005年11月，第4125-4135页))中也提出了同样原理的方法。参考文件的作者提出上报每L个OFDM子载波的预编码矩阵索引，这里子载波在整个带宽中抽样选出。在发射机，通过插值运算，对中间的预编码矩阵索引进行重构。
在参考文件[5](B.Mondahl，R.W.Heath Jr.，”Algorithms for QuantizedPrecoding in MIMO-OFDM Beamforming Systems”，Proceedings of the SPIE，Volume 5847，pp.80-87，2005(B.Mondahl和R.W.Heath Jr.，“MIMO-OFDM波束形成系统中的量化预编码算法”，SPIE会议文件汇编，第5847卷，第80-87页，2005年))中，提出了另一种方法，根据这种方法，在时域内而不是频域内量化信道信息(预编码矩阵信息)，这种转换对信道信息进行了去相关。这一方法的本质在于，在量化之前去相关化预编码矩阵信息。这一方法的效果与参考文件[4]提供的分组方法类似。
现有的用于降低预编码矩阵索引反馈信令量的方法都有一个共同的缺陷，那就是它们经常反馈对系统发射端无用的信息。现有的用于降低预编码矩阵索引反馈开销的解决方案都没有考虑到在发射端有些信息比较重要，而另一些信息则没那么重要。
因此，需要找出一种方法，能够智能地选择出应该反馈的信息，以便进一步降低预编码矩阵索引反馈信令开销量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于通信系统接收端和发射端的方法，以降低预编码反馈信息量，本发明还提供用于上述改进系统中的一种接收单元和一种发射单元。
具体来说，本发明目的是提供一种方法、一种接收单元和一种发射单元，用于降低矩阵索引反馈信令量，其降低效果超过现有技术中的各种方法。
本发明的目的进一步在于提供一种方法、一种接收单元和一种发射单元，用于将矩阵索引反馈信令限制在对系统有用的信息范围内。
为实现本发明的目的，本发明提供了具有权利要求1至22所述特征的方法，用于降低预编码反馈信息量。
为实现本发明的目的，本发明还提供了具有权利要求23至26所述特征的接收单元和发射单元，用于降低预编码反馈信息量。
通过使用本发明提供的方法、接收单元和发射单元，在接收机可以有效判断出哪些信息对发射机有用，并反馈这些信息。
通过使用本发明提供的方法、接收单元和发射单元，可以不再将通信资源浪费在质量较差的子频段信令信息上。
因此，本发明提供的方法、接收单元和发射单元限制反馈信息只包括会被调度、用于传输的子频段信息。反馈信息量因此减少。
本发明提供了一种解决方案，在系统吞吐量和降低反馈信息量之间找到了很好的平衡点。
在本发明实施例中，可以执行秩自适应，即可选择一定数量的数据流及子集和预编码码表索引向量。这有利于最大化连接的吞吐量。
在本发明实施例中，预编码码表索引向量中的元素数量可以设置为一个低值，如设为1。这会有效的降低反馈信令量。在预编码矩阵的性能与OFDM子频段高度相关时，本发明实施例也是有利的。
在本发明实施例中，也可以为补子集反馈一个预编码矩阵索引，这里包括没有被本方法选中的子频段。可选地，用于补子集的预编码矩阵可以是固定的。这一方法的优点是，如果调度程序决定从所述补子集中调度一子频段用于传输，需要反馈的信息量将非常少。
在本发明实施例中，使用位图来识别被选的子集。位图图像是一种可进一步降低传送的反馈量的有效压缩方法。
以下将结合附图中的优选实施例图示，详细描述本发明提供的用于降低矩阵索引反馈信令量的方法、接收单元和发射单元，以及所述方法、接收单元和发射单元的优点。
附图说明
图1显示了从所有可用子频段Ω中选择出的子集ω，并用位图B识别ω。
图2显示了从所有可用子频段中Ω选择出的子集ω，且在(a)和(b)中对子集ω使用分组方法。
图3显示了OFDM子频段频谱中预编码矩阵和子频段的SNR曲线图示例。
图4显示了OFDM子频段频谱中预编码矩阵和子频段的另一SNR曲线图示例。
具体实施方式
在具有NT个发射天线和NR个接收天线的平坦衰落、非预编码MIMO系统中，其输入-输出关系可描述如下：
y＝Hx+n.    (1)
在公式(1)中，x是已发送符号的NT×1向量，y，n分别是已接收符号和噪音的NR×1向量，H是信道系数的NR×NT矩阵。已发送符号在MIMO信道H上进行NT次空间复用，也就是说，NT个数据流被平行发送，其频谱效率在理论上可以达到NT倍。
线性预编码表示：在公式(1)中引入了NT×NS预编码矩阵W，用于对向量x中的符号进行预编码。列数NS可以设置为小于行数NT，这时x则修改为NS×1。这样，NS个数据流平行发送，称作秩自适应(rank adaptation)，这表示在信道上空间复用的符号较少。虽然空间复用的符号较少，但是符号的误码率降低了，所以秩自适应是有用的。预编码MIMO的输入-输出关系描述如下：
y＝HWx+n.    (2)
在公式(2)中，要选择最佳的预编码器矩阵W，就需要了解信道H和接收机噪音的统计量。由于接收机很容易得到这些信息，所以这一选择过程最好由接收机执行。然后接收机将选中的预编码器W发给发射机，发射机按照接收机的选择进行预编码。为了降低接收机和发射机之间的信令负荷，通常假设该预编码矩阵W属于一个固定的预编码矩阵集合，这里该固定的预编码矩阵集合称为码表。如果码表中有N个元素，则只需要
Figure A20068002420900121
比特来表示码表中的一个元素，因此接收机只需要将预编码矩阵索引(PMI)发给发射机即可。
结合MIMO后的OFDM使MIMO预编码扩展到频率选则性MIMO信道上。在MIMO-OFDM系统中，宽带信道被转换为与OFDM子载波相应的多个窄带信道。可假设每个窄带信道为平坦衰落。使用OFDM后，公式(1)和(2)就可以用在所有所述窄带信道上。
而且，相邻OFDM子载波组成大小均等的组，得到OFDM子频段。3GPPE-UTRA中常见的是每25个相邻OFDM子载波构成一个OFDM子频段。这样，总带宽可被分成K个子频段。设置每个子频段的宽度以保证子频段内的信道近似为平坦衰落。这表示公式(2)中的最佳预编码矩阵W一般可用于同一个子频段的所有子载波。因此，PMI反馈中最小必要单元为一个子频段，而且每个子频段只需要反馈一个PMI。
在OFDM系统中执行频率选择性调度。在例如E-UTRAN和IEEE 802.16等系统中，由于信道质量，如信干比，在整个传输带宽上变化，故可采用频率选择性调度以及多用户调度。
为了实现频率选择性调度，接收机在反馈信道上指示，全部K个OFDM子频段中哪Q个子频段更适合于接收数据，并给出这Q个频段的信道质量指示符。在所有K个OFDM子频段中，接收机自然会选择信干比最高的Q个子频段。这一点如现有技术的参考文件[1]“3GPP R1-061246“Unifieduplink CQI signalling by efficient labeling”，Huawei，Shanghai，May 2006”(“通过有效标签实现统一上行链路CQI信令”，华为，上海，2006)所示。
现有技术参考文件[2]“PCT/CN/2006/0004，“Method for sub-bandindicator signalling”，Huawei，Patent application，March 2006”(PCT/CN/2006/0004，《子频段指示符信令方法》，华为，专利申请，2006年3月)进一步给出了一种有效的方法，用于表示由K个可用子频段中Q个子频段构成的子集。
本发明采用的方法结合了物理层预编码的行为和调度层的动作。因此，本发明采用的是跨层方法。
本发明的发明人观察到，由于用户之间的竞争，信道质量差的OFDM子频段上的用户不会被调度。
本发明的发明人进一步发现，各个信道质量高的OFDM子频段拥有相关的预编码矩阵索引。这就意味着在一个高质量子频段上表现良好的预编码矩阵，很可能在另一个高质量子频段上也会表现良好。发明人认为这一发现可以用来减少使用的预编码矩阵的数量。
因此，没有必要反馈所有OFDM子频段的预编码矩阵信息，因为发射机不需要使用这一信息，除非所有的子频段都被调度给用户使用，而在这种情况下，就根本没有频率调度增益可言。
本发明和现有技术参考文件[3]、[4]、[5]、[6]和[7]都不同，本发明无意描述整个带宽上所有的预编码矩阵索引，而是只描述信道质量高、较有可能执行传输任务的OFDM子频段的预编码矩阵索引。
通过参考文件[1]所提供的标签技术，可以有效地表示出接收机希望调度的频段，优选地，预编码矩阵指示符信息传输(signalling)与信道质量信息的信息传输一致。
OFDM带宽可被分为频率带宽相等的子频段，其中K个子频度可以用于调度。这K个子频段的集合用Ω表示。接收机决定为一个较小的子集ω生成一预编码矩阵索引报告，这里子集ω包含Ω中所有K个子频段中的K′个子频段。
通过位图B，可以生成一个唯一定义集合ω的标签。如图1所示，整个带宽被分为K＝12个子频段，其中K′＝4个子频段被选出，通过位图掩模B贴上标签。这里还可以采用一种有效的位图压缩方法，详情参见参考文件[1]和[2]。
现在可以为OFDM子频段的子集ω生成预编码矩阵索引报告。如图2所示，采用K′＝4个子频段的子集ω，对预编码信息进行有效地压缩。还可以采用如(a)所示的分组方法或如(b)所示的整个子集ω单个预编码矩阵索引的方法来进一步压缩ω中的预编码矩阵信息。
根据本发明，可以使用一个最优化标准来选择K′个子频段的子集ω：
{ Π , ω } = arg max Π ^ , ω ^ f ( Π ^ , ω ^ , N S ) - - - ( 3 )
其中∏为向量，包含与向量ω中的子频段相应的预编码矩阵索引，这里ω中的元素选自Ω，且ω构成了可用频率子频段的全集。此外，NS是传输的秩，即传输数据流的数目。f为标量度量函数，用于将多个数据流和多个子频段度量值映射到单一的实数。
在本发明实施例中，找出K′个最佳频段，使公式(3)中的度量函数f最大的，这里每个频段都使用其最佳的预编码矩阵索引，且K′为给定值。在本实施例中，∏包含P个元素，这里P值可大至所选子频段的数目K′。在本实施例中，可以为ω中的每个K′个子频段都选择一个不同的预编码矩阵索引。可找到多至P＝K′个预编码矩阵索引，以及向量ω中的一组K′个子频段以满足本实施例中的公式(3)。
在本发明的另一个实施例中，为了进一步降低反馈信息量，选择一个向量∏，使得向量∏中包含的预编码矩阵索引数目少于相应子频段向量ω中的元素数目。例如，将向量ω中的子频段分组，为每组子频段上报一个预编码矩阵索引。虽然此处是在选出的子频段ω中分组，而不是对所有子频段Ω分组，但这一分组方法类似于背景技术参考文件[6]中的方法。在这个实施例中，∏包含P个元素，这里P的数目小于所选的子频段数目K′。可找到多至P＜K′个预编码矩阵索引，以及向量ω中的一组K′个子频段以满足本实施例中的公式(3)。参见图2中的例(a)，这里P＝2。
在本发明的另一实施例中，预编码矩阵索引的向量∏中只含有一个元素。在这一实施例中，∏包含P＝1个元素。因此，在这一实施例中，可找到一个预编码矩阵索引，以及向量ω中的一组K′个子频段以满足本实施例中的公式(3)。参见图2中的例(b)。
图3为OFDM子频段频谱中预编码矩阵和子频段的信噪比(SNR)曲线图示例。以下将使用图3中的曲线图说明如何根据本发明选择预编码矩阵索引和子频段的组合。
在根据图3所示的本发明第一个例子中，设置∏中的元素数量P＝1，要选择的子频段数量K′＝4。根据本发明提供的方法，遍历所有可能的矩阵索引和子频段组合，在这一实施例中，具体要找出一个能在四个子频段上得到最佳性能的矩阵，以及找出四个该矩阵将要应用的子频段。在这里，矩阵3和子频段4、5、6和12被选中。
在根据图3所示的本发明第二个例子中，设置为P＝2、K′＝4。这一实施例中选出的矩阵和子频段与实施例1不同，选中的是矩阵1子频段7，而不再包括子频段12。这是因为本实施例中需要选出两个矩阵，而矩阵1在子频段7中的信噪比高于矩阵3在子频段12中的信噪比。
背景技术中降低预编码矩阵索引信令量的现有方法包括：为子频段的一固定子集，如每两个子频段发送预编码矩阵索引。这样做问题在于一些质量较差、不会被调度程序调度的子频段占用了大量预编码矩阵索引信令。因此，现有技术中提供的方法并不理想。
图3所示的一个例子中，用现有技术中的方法，以每两个子频段使用一子频段的固定子集，包括子频段1、3、5、7、9和11。按照现有技术中的方法，然后就是为上述每个子频段选择最可能的预编码矩阵，并为每个子频段选出的预编码矩阵发送预编码矩阵索引信令。如图3所示，子频段1、3和11无论用哪一个矩阵，信噪比都很差，这几个子频段一般不会被用于传输调度。在现有技术的解决方案中，发送这些子频段的相关信令浪费了通讯资源。
根据本发明，一旦根据公式(3)选择出预编码矩阵索引和一组K′个子频段，就可以选择出子频段和在子频段上使用的预编码矩阵索引的最佳组合。这里给定可用的预编码矩阵索引数目和K′的值，就可以根据公式(3)找出预编码矩阵索引和一组K′个子频段。
这是因为公式(3)遍历所有可用的子频段和预编码矩阵索引组合，选出使函数f最大的组合。函数f给出传输质量的测量值。因此，公式(3)选出的是能带来最高传输质量的组合。同样，公式(3)选择的也是调度程序最有可能调度的组合。以下将进一步说明函数f。
图4是OFDM子频段频谱中预编码矩阵和子频段的信噪比(SNR)曲线图的另一示例。如图4所示，某些时候，一些预编码矩阵优于其它预编码矩阵。这时，预编码矩阵索引向量∏只包含一个元素，即P＝1时的实施例在应用中尤其有优势。因为这个预编码矩阵几乎在整个带宽上都是最佳预编码矩阵。当P＝1时，本发明的方法可以简化为仅选择子频段。
子频段和预编码矩阵的选择还可以进一步扩展到秩自适应技术，这里秩为数据流的数目NS，可通过以下公式求出：
{ Π , ω , N S } = arg max Π ^ , ω ^ , N ^ S f ( Π ^ , ω ^ , N ^ S ) - - - ( 4 )
但利用公式(4)时，可以找出预编码矩阵索引、向量ω中的一组K′个子频段和数据流的数目NS以满足公式(4)。和公式(3)一样，∏中包含元素的数量P取不同值时均可满足。使用公式(4)时，由接收端做出秩自适应决策。这有利于提高最大化连接的概率。利用公式(3)时，由基站收发信机(BTS)/节点B(Node B)设置NS。
上述公式(3)和公式(4)中的度量函数f是向量ω中子频段、相应长度K′和∏中一个或多个预编码矩阵索引的函数。这一函数可用不同方法实现。方法之一就是对每一数据流都使用参考文件[8](3GPP R1-031304，“System-levelevaluation of OFDM-initial evaluation”Ericsson，Nov.17-21，2003(3GPPR1-031304，《系统级的OFDM估计——初步估计》，爱立信，2003年11月17-21日))中的有效幂SIR映射(EESM)，假设子频段的某一集合ω和用于ω中所有子频段的PMI向量或单一PMI，然后用以下公式表示f：
f ( Π , ω , N S ) = min ( EESM 1 ( Π , ω , N S ) , · · · , EESM N S ( Π , ω , N S ) ) - - - ( 5 )
NS是数据流的数目，EESMs(∏，ω，NS)是数据流s的EESM，其中设有NS个数据流、并使用与向量∏中索引相应的预编码矩阵和子频段ω。EESM也是信道矩阵H.和干扰协方差矩阵的函数，此处省略以简化表达。
另一方法是将EESM映射到每个数据流的交互(mutual)信息上，假设子频段的某一集合ω和用于ω中所有子频段的PMI向量或单一PMI，然后累加每个数据流每个子频段的总吞吐量或交互信息量，得到度量函数f的标量输出值如下：
f ( Π , ω , N S ) = Σ s = 1 N S log 2 ( 1 + EESM s ( Π , ω , N S ) ) - - - ( 6 )
另一种方法是将f看作在给定块差错率(BLER)的情况下，对总吞吐量的反映：
f ( Π , ω , N S ) = Σ s = 1 N S g BLER ( EESM s ( Π , ω , N S ) ) - - - ( 7 )
这里gBLER(x)函数用于将EESM的值映射到相应的最大码块长度(信息位的数量)，在最大码块长度下，BLER的值小于规定的理想值。因此，公式(7)给出了每一个数据流的码块长度之和，该码块长度之和和预期吞吐量成正比。
公式(5)、(6)和(7)中提出的方法都假设有多个码字，其中每个数据流传输一个单独编码的信息块。另一种方法则是使用一个(较大)的码字，将这一码字插入并映射到所有的数据流上，这时整个码字生成一个EESM值：
f ( Π , ω , N S ) = EESM 1 , . . . , N S ( Π , ω , N S ) - - - ( 8 )
DS本领域技术人员可以理解，可以通过多种方法来计算度量函数f。传输质量有多种不同的定义，因此也有多种不同方法用来估计传输质量。公式(5)和(8)得到的是SNR值，公式(6)得到的是容量值，公式(7)得到的是实际吞吐量。这些都是传输质量的不同度量值，但是在通讯领域中，传输质量还有很多其它的度量值。因此上述公式(5)至公式(8)可以看作多种信道质量估计方法中的四种，但是公式(5)至公式(8)不能用于限制本发明的范围。
在本发明的一个实施例中，除了子集ω的一个或多个预编码矩阵索引外，接收机还可以为子频段的补集ω反馈一预编码矩阵索引，这里ω∪ω＝Ω。如果调度程序决定使用子集ω中的子频段发送信息，则可以使用子频段补集的预编码矩阵索引。
可选地，ω中子频段的预编码矩阵可以是固定的。因此这些子频段的预编码矩阵指示不需要信令。具体来说，在这种情况下，固定的预编码矩阵可以是单位矩阵，或者，如果该固定的预编码矩阵的行和列不等，则其可以是单位矩阵中的列。
在上述实施例中，还可以用任意压缩方法压缩子集ω中的预编码矩阵索引信息，例如使用平均运转周期编码(RLC)，或其它本领域现有的压缩方法。
ω中的子频段可以进一步分为多个子-子频段，每个子-子频段都具有唯一的预编码矩阵索引。这种方法需要使用标签来指明划分ω为子-子频段的方法。
在本发明的一个实施例中，发射端为BTS/Node B，接收端为移动台/用户设备(UE)。在这一实施例中，移动台/UE将预编码向量∏、子集ω以及数据流可能的数目NS发送给BTS/Node B。BTS/Node B将收到的这些信息作为参考，但不需要严格遵守这些信息。在这一实施例中，可以由BTS/Node B设置K′的值，也可以由移动台/UE设置K′的值。
在另一实施例中，发射端为移动台/UE，接收机端为BTS/Node B，其中BTS/Node B将包含预编码向量∏、子集ω以及数据流可能的数目NS的调度许可发送给移动台/UE。这时移动台/用户设备必须严格遵守收到的信息。
在另一实施例中，在系统标准里设定∏中的元素数量P，P值可以根据数据类型而定，如根据系统带宽、通讯统计量等等。
本发明的方法可以应用于一种接收单元和/或一种发射单元中，如运行软件的移动台/UE或BTS/Node B中。优选地，可以使用数字信号处理器(DSP)或其它同等处理器来执行本方法中各步骤。
在表1中，比较了本发明需要的反馈量、完全反馈时的反馈量和现有技术中使用每L个OFDM子频段一组的分组方法时的反馈量。表1的后两行为本发明所需的反馈量。
表1：反馈预编码矩阵索引所需的信令开销对比表。(N为指示码表元素所需的位数量)
Figure A20068002420900191
Figure A20068002420900201
为比较使用全反馈时的系统性能和使用频段选择和单一预编码矩阵索引反馈(图2所示例[b])时的系统性能，还进行了计算机仿真试验。
仿真结果如表2所示。利用单一预编码矩阵索引反馈时，吞吐量虽略微下降了几个百分点，但反馈量却减少了大约三分之一，这表明本发明的预编码矩索引压缩方法是非常有效的。
表2：仿真试验。
表2所示为全反馈和本发明的吞吐量和反馈负荷的比较。仿真环境为一个带宽为5MHz带宽的OFDM系统，该系统信号为TU(典型城域)信道，且仅包含一个单用户，码表包含8个元素。
本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进一步修改本发明所提供的用于降低预编码反馈信息量的方法、接收单元和发射单元。
显然，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上做出其它的应用、修改、变更和/或增补。可以理解，凡是本发明权利要求范围内的应用、修改、变更和/或增补都属于本发明保护内容。
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Claims (26)

1、一种在多载波多入多出MIMO系统中用于降低预编码反馈信息量的方法，所述系统在接收端使用多个子载波在Ns个数据流上承载信息，所述多个子载波组成一个含有K个可用子频段的集合Ω(n1，...，nK)，所述系统进一步在发射端，按照接收端反馈的码表索引从预编码码表中选择一个适当的待使用的预编码矩阵；
其特征在于，所述方法包括：
根据子频段和矩阵组成的每个组合的传输质量，选择有限数量的P个码表索引，包含于向量∏中；同时选择有限数量的K′个子频段，包含于所述集合Ω的子集ω(m1，...，mK′)中，其中K′的值满足K′＜K，P的值满足P≤K′；
将用于识别所述子集ω的信息和所述向量∏发送给发射端。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，选择码表索引和所述子集ω待使用的相应子频段，使传输质量函数最大化。
3、根据权利要求2所述的方法，其中所述子集ω(m1，...，mK′)和所述向量∏中的P个码表索引满足：
{ Π , ω } = arg max Π ^ , ω ^ f ( Π ^ , ω ^ , N S ) ,
其中∏为包含P个预编码矩阵索引的向量，所述预编码矩阵索引与子频段子集ω中的子频段或子频段组对应；
f为标量传输质量函数，考虑在多个数据流和多个子频段上的传输质量测量值；
K′为给定值，用于定义与发送的码表索引相应的子频段数目，K′＜K；
Ns为数据流的数目。
4、根据权利要求1所述的方法，其中对于一传输质量函数，同时选择码表索引、所述子集ω待使用的子频段和数据流数目。
5、根据权利要求4所述的方法，其中同时选择所述码表索引、所述子集ω待使用的子频段和数据流数目Ns使所述传输质量函数最大化。
6、根据权利要求5所述的方法，其中所述子集ω(m1，...，mK′)、所述向量∏中的P个码表索引和所述数据流数目Ns满足：
{ Π , ω , N S } = arg max Π ^ , ω ^ , N ^ S f ( Π ^ , ω ^ , N ^ S ) ,
其中∏为包含P个预编码矩阵索引的向量，所述预编码矩阵索引与子频段子集ω中的子频段或子频段组对应；
f为一个标量传输质量函数，考虑在多个数据流和多个子频段上的传输质量测量值；
K′为给定值，用于定义与发送的码表索引相应的子频段数目，K′＜K；
Ns为数据流的数目。
7、根据权利要求3或6所述的方法，其中所述函数f定义为：
f ( Π , ω , N S ) = min ( EESM 1 ( Π , ω , N S ) , · · · , EESM N S ( Π , ω , N S ) ) ,
其中∏为包含P个预编码矩阵索引的向量，所述预编码矩阵索引与子频段子集ω中的子频段或子频段组对应；
Ns为数据流的数目；
EESM为有效幂SIR映射函数。
8、根据权利要求3或6所述的方法，其中所述函数f定义为：
f ( Π , ω , N S ) = Σ s = 1 N S log 2 ( 1 + EESM s ( Π , ω , N S ) ) ,
其中∏为包含P个预编码矩阵索引的向量，所述预编码矩阵索引与子频段子集ω中的子频段或子频段组对应；
Ns为数据流的数目；
EESM为有效幂SIR映射函数。
9、根据权利要求3或6所述的方法，其中所述函数f定义为：
f ( Π , ω , N S ) = Σ s = 1 N S g BLER ( EESM s ( Π , ω , N S ) ) ,
其中∏为包含P个预编码矩阵索引的向量，所述预编码矩阵索引与子频段子集ω中的子频段或子频段组对应；
Ns为数据流的数目；
EESM为有效幂SIR映射函数；
gBLER(x)为将EESM值映射到相应的最大码块长度(信息位的数量)的函数，所述最大码块长度使得BLER的值小于规定的理想值。
10、根据权利要求3或6所述的方法，其中所述函数f定义为：
f ( Π , ω , N S ) = EESM 1 , . . . , N S ( Π , ω , N S ) ,
其中∏为包含P个预编码矩阵索引的向量，所述预编码矩阵索引与子频段子集ω中的子频段或子频段组对应；
Ns为数据流的数目；
EESM为有效幂SIR映射函数。
11、根据权利要求1所述的方法，其中所述发射端为基站收发信机BTS/节点B Node B，所述接收端为移动台/用户设备UE。
12、根据权利要求11所述的方法，其中所述发送的码表索引所对应的子频段的数目K′由BTS/Node B设置。
13、根据权利要求11所述的方法，其中所述发送码表索引所针对的子频段的数量K′由移动台/UE设置。
14、根据权利要求1所述的方法，其中所述发射端为移动台/UE，所述接收端为是BTS/Node B。
15、根据权利要求1所述的方法，其中所述码表索引集∏中的码表索引的数目P为1，P＝1。
16、根据权利要求1所述的方法，其中所述码表索引的数目P为一预设值，优选地由系统标准给定。
17、根据权利要求1所述的方法，其中除了向发射端发送所述子集ω的P个预编码矩阵索引外，还向发射端发送余集ω的一预编码矩阵索引，其中ω∪ω＝Ω，Ω为所有可用子频段的集合。
18、根据权利要求1所述的方法，其中所述补集ω的预编码矩阵索引固定，其中ω∪ω＝Ω，Ω为所有可用子频段的集合。
19、根据权利要求18所述的方法，其中所述固定的预编码矩阵为单位矩阵。
20、根据权利要求18所述的方法，其中所述固定的预编码矩阵包括单位矩阵中选出的列。
21、根据权利要求1所述的方法，其中用于识别所述子集的所述信息包含于位图图像中。
22、一种在多载波多入多出(MIMO)系统中用于降低预编码反馈信息量的方法，所述系统在发射端使用多个子载波在Ns个数据流上承载信息，所述多个子载波组成一个含有K个可用子频段的集合Ω(n1，…，nK)，所述系统进一步在发射端，按照接收端反馈的码表索引从预编码码表中选择一个适当的待使用的预编码矩阵；
其特征在于，所述方法包含：
接收用于识别有限数量的K′个子频段的信息和包含有限数量的P个码表索引的向量∏，所述K′个子频段属于所述集合Ω的子集ω(m1，...，mK′)，所述P个码表索引是用于所述子集ω(m1，…，mK′)中的所述K′个子频段，所述信息和所述向量由接收端根据子频段和矩阵组成的每个组合所提供的传输质量选择并反馈；
使用所述P个码表索引，在所述K′个子频段上发射信息。
23、一种在多载波多入多出(MIMO)系统中用于降低预编码反馈信息量的接收单元，所述系统设置为使用多个子载波在Ns个数据流上承载信息，所述多个子载波组成一个含有K个可用子频段的集合Ω(n1，...，nK)，所述系统进一步设置为在发射单元按照接收单元反馈的码表索引，从预编码码表中选择一个适当的待使用的预编码矩阵；
其特征在于，所述接收单元包括：
一装置，用于根据子频段和矩阵组成的每个组合所提供的传输质量，选择有限数量的P个码表索引，包含于向量∏中；同时选择有限数量的K′个子频段，包含于所述集合Ω的子集ω为(m1，...，mK′)中，其中K′的值满足K′＜K，P的值满足P≤K′；
一装置，用于将用于识别所述子集ω的信息和所述向量∏发送给所述发射单元。
24、根据权利要求23所述的接收单元，其中所述接收单元为移动台/用户设备UE。
25、根据权利要求23所述的接收单元，所述接收单元为基站收发信机BTS/节点B Node B。
26、一种在多载波多入多出(MIMO)系统中用于降低预编码反馈信息量的发射单元，所述系统设置为使用多个子载波在在Ns个数据流上承载信息，所述多个子载波组成一个含有K个可用子频段的集合Ω(n1，...，nK)，所述发射单元设置为按照系统接收端反馈的码表索引，从预编码码表选择一个适当的待使用的预编码矩阵；
其特征在于，所述发射单元包括：
一装置，用于接收由接收端反馈的信息和包含有限数量的P个码表索引的向量∏，所述信息用于识别所述集合Ω的子集ω(m1，...，mK′)中的有限数量的K′个子频段，所述有限数量的P个码表索引用于所述子集ω(m1，…，mK′)中的所述K′个子频段，其中K′的值满足K′＜K，P的值满足P≤K′，所述信息和所述向量由接收端根据子频段和矩阵组成的每个组合所提供的传输质量选择并反馈；
一装置，使用所述P个码表索引，在所述K′个子频段上发射信息。
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Assignee: Apple Computer, Inc.

Assignor: Huawei Technologies Co., Ltd.

Contract record no.: 2015990000755

Denomination of invention: Method for reducing feedback information spending of precoding MIMO-OFDM system

Granted publication date: 20101208

License type: Common License

Record date: 20150827

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