CN101371483A

CN101371483A - 利用极冠码本进行波束形成的mimo通信系统和方法

Info

Publication number: CN101371483A
Application number: CNA2007800021612A
Authority: CN
Inventors: Q·李; X·林
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: TW200814598A; JP2009526480A; WO2007092539A2; US20070195974A1; EP1989810A2; US7885348B2; CN101371483B; TWI356608B

Abstract

本文概括性描述了利用极冠码本进行波束形成的多输入多输出(MIMO)通信系统和方法的实施例。也可描述其它实施例，并就其主张权利。在一些实施例中，波束形成基于极冠码本的码字，极冠码本的码字表示相对于全流形码本的码字的信道偏差。

Description

利用极冠码本进行波束形成的MIMO通信系统和方法

优先权主张

[0001]根据35U.S.C.119(e)，本申请要求享受在2006年2月8日提交的美国临时专利申请60/771,729的优先权，其内容以引用方式并入本文。

相关申请

[0002]本申请与2005年1月13日提交的、代理案卷号为P21283的美国专利申请11/036,906相关。

技术领域

[0003]本发明的实施例涉及无线通信，尤其涉及在多输入多输出(MIMO)系统中利用码本进行波束形成。

背景技术

[0004]通常，闭环MIMO系统借助反馈路径将信道状态信息从接收机传送到发射机。信道状态信息可用于进行波束形成，以补偿当前信道状况，从而提高接收机上的信噪比(SNR)级别。在一些传统的系统中，根据信道状况，可在接收机处生成波束形成矩阵。然后将该波束形成矩阵作为反馈提供给发射机。该反馈用掉了数据业务的可用带宽。为了减少与该反馈相关的开销，可以提供已知码本的码字来代替实际的波束形成矩阵。这些码字表示发射机将使用哪个波束形成矩阵。

[0005]在MIMO系统中，码本的大小随着发射天线N_t的数量和所发射的数据流N_s的数量而显著增加。在一些传统的系统中，码本的大小基于发射信道的数量和数据流的数量。这导致反馈显著增加。

[0006]因此，我们需要一种用更少的反馈来实现波束形成的MIMO系统和方法。我们还需要一种使用较小码本的MIMO系统和方法。我们还需要一种能改善性能而无需增加反馈的MIMO系统和方法。

附图说明

[0007]图1描绘了根据本发明一些实施例的MIMO系统；

[0008]图2描绘了根据本发明一些实施例的波束形成协议；

[0009]图3是描绘根据本发明一些实施例的极冠码本的表面；

[0010]图4描绘了根据本发明一些实施例在发射站和接收站之间的差分反馈；

[0011]图5A至图5F描绘了根据本发明多个实施例的信道状态反馈。

具体实施方式

[0012]以下的描述和附图充分说明本发明的具体实施例，以使本领域普通技术人员可以实施它们。其它实施例可以有结构的、逻辑的、电的、处理上的和其它的变化。例子仅仅代表可能的变化。各部件和功能是可选择的，除非明确是必需的，并且操作顺序可以改变。一些实施例的部件和特征可以包括在其它实施例的部件和特征中或被其代替。在权利要求书中列明的本发明的数个实施例涵盖这份权利要求书的所有可得的等同物。可以将本发明的实施例在本文中单独地或者共同地称为术语“发明”，这仅仅是为了方便起见，而没有想要将本申请的保护范围限制为任何单一的发明或发明构思，如果实际上披露了多于一个的实施例的话。

[0013]图1描绘了根据本发明一些实施例的MIMO系统。图1中描绘的MIMO系统包括通过信道104通信的基站102和移动站106。在一些正交频分复用(OFDM)实施例中，基站102和移动站106利用包括多个子载波的多载波通信信号进行通信。

[0014]根据一些实施例，图1中描绘的MIMO系统可以是闭环系统，其使用波束形成来提高通过基站102传送到移动站106的信号的SNR。在这些实施例中，一系列向量码本分布在流形(manifold)的表面上，以对波束形成矩阵进行高效的编码。这些全流形(full-manifold)码本有助于降低用来选择下行链路中要使用的波束形成矩阵的上行链路反馈。另外，当信道变化相比更新周期而言较小时，可使用一组较小的极冠(polar-cap)码本来校正信道随时间的变化。使用这些较小的极冠码本能够进一步减少反馈量，因为极冠码本比全流形码本要小。在下文将详细描述这些实施例。

[0015]在一些其它的实施例中，极冠码本用于改善性能。在这些实施例中，通过增加量化的分辨率，极冠码本用于更密切地跟踪信道随时间的变化。在下文也将对这些实施例进行详细讨论。

[0016]在一些其它实施例中，在频域以及时域中通过交替使用全流形码本和极冠码本，可以进一步减少反馈和/或进一步改善性能。在下文也将对这些实施例进行详细讨论。

[0017]如图1所示，基站102包括波束形成器114，用以通过波束形成矩阵V对数据信号113进行加权。基站102还包括发射天线116，用以发射经过加权的数据信号。基站102还包括矩阵生成器112，用以根据从移动站106接收的码字生成波束形成矩阵。在这些实施例中，码字可以来自全流形码本或极冠码本，下文将对此做出详细讨论。在一个示例性的实施例中，用三个天线116发射两个数据流(例如s₁和s₂)，所发射的信号由以下的方程式来表示：

[0018]

[0019]在这个方程式中，数据符号x₁至x₃表示在发射天线116上传送的数据信号，数据符号向量S是N_s个数据符号s₁和s₂的向量，V是N_t乘N_s维的波束形成矩阵。在一些实施例中，波束形成矩阵V是酉矩阵，数据符号向量S上应用了功率/比特装载。

[0020]移动站106包括一个或多个接收天线126和信道估计器124，接收天线126用以接收由基站102通过信道104传送的信号(即，y₁和y₂)，信道估计器124用以确定信道矩阵H，该信道矩阵H描述了信道104的当前状态。移动站106还包括分解电路122，用以将信道矩阵H分解成多个额外的矩阵，包括波束形成矩阵V。移动站106还包括码字生成器120，用以量化波束形成矩阵，并生成要在反馈路径108上传送到基站102的全流形码本或极冠码本的码字。下文将详细讨论这些实施例。

[0021]在这些实施例中，信道矩阵H描述了每个发射天线116和每个接收天线126之间的各子信道。例如，在具有三个发射天线116(N_t＝3)和两个接收天线126(N_r＝2)的情形下，信道矩阵H是3×2矩阵。在一些OFDM实施例中，信道估计器124根据公共导频信号为每个OFDM音调或OFDM音调群生成信道矩阵H，但本发明的范围并不受此限制。在一些实施例中，移动站106的接收天线126至少与通过基站102传送的数据流数目相同，但本发明的范围并不受此限制。

[0022]在一些实施例中，基站102将码字表示的经过量化的差分反馈酉矩阵V’₂作为反馈予以接收，以用来校正和/或修改先前接收到的初始量化反馈矩阵V₁。在这些实施例中，波束形成器114根据差分反馈矩阵V’₂和先前接收的矩阵V₁生成波束形成系数。波束形成系数是在通过天线116传送OFDM信号之前，在频域中应用到OFDM信号的子载波(即音调)上的权重。在这些实施例中，最初接收到的量化反馈矩阵V₁包括来自全流形码本的一个或多个码字。经过量化的差分反馈酉矩阵V’₂包括来自极冠码本的一个或多个码字。极冠码本是较小的码本，其表示相对于全流形码本的偏差。在这些实施例中，差分反馈矩阵V’₂包括用以校正先前使用的波束形成的酉矩阵。

[0023]本文使用的术语“波束形成”用于描述在传送频域信号之前，将波束形成系数或权重应用到频域信号。根据本发明的实施例，波束形成系数或权重可以根据波束形成矩阵确定出，波束形成矩阵则是根据信道矩阵的分解而生成的。这种波束形成可视为相控阵列波束形成的广义描述，但本发明的范围并不受此限制。

[0024]在一些实施例中，基站102称为发射站，而移动站106称为接收站，然而，基站102也可具有接收能力，而移动站106也可具有发射能力。虽然图中将基站102和移动站106显示成具有多个分开的功能元件，但也可以将一个或多个功能元件相组合并通过组合软件配置的元件来实现，例如包括数字信号处理器(DSP)的处理元件和/或其它硬件元件。例如，一些元件包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)和多种硬件与用于执行本文描述的至少一个功能的逻辑电路的组合。在一些实施例中，基站102和移动站106的功能元件称为对一个或多个处理元件进行操作的一个或多个处理。

[0025]图2描绘了根据本发明一些实施例的波束形成协议。在图2描绘的例子中，例如基站102之类的发射站(图1)将数据发送到例如移动站106之类的接收站(图1)。在这些实施例中，发射站将发送请求(RTS)数据包202发送给接收站。接收站根据收到的RTS数据包202来计算初始波束形成矩阵V₁，并将全流形码本的码字置于准许发送(clear to send，CTS)数据包204中发送给发射站。该发射站根据全流形码本的码字应用波束形成系数，以便传送数据包206给接收站。根据接收到的数据包206，该接收站生成极冠码本的码字，其表示自生成全流形码本的码字以来的信道偏差或变化。该接收站将极冠码本的码字置于确认(ACK)数据包208内传送到该发射站。该发射站根据极冠码本的码字应用波束形成系数，以便传送数据包210到接收站。下文将详细描述这些实施例。我们把为传送数据包206而对一个或多个数据流‘s’应用初始波束形成矩阵V₁描绘成波束形成数据207(即V₁*s)，把为发射数据包210而对一个或多个数据流‘s’应用第二波束形成矩阵V₂*V₁描绘成波束形成数据211(即V₂*V₁*s)。

[0026]图3是描绘根据本发明一些实施例的极冠码本的表面。表面302表示全流形码本的码字(即向量或矩阵)301。在这些实施例中，表面302包括流形。极环(polar ring)304是表面302上位于多个轴(即，极)之一周围的环。极冠码本包括极环304内的向量或矩阵。在一些实施例中，流形可以是复Steifel流形(V_k，n)，其中k是数据流的数量(即，k≥1)，n是发射天线的数量，但本发明的范围并不受此限制。复流形(例如复Steifel流形)上的向量是波束形成矩阵。在一些实施例中，把表面302描绘成球形表面，但本发明的范围并不受此限制。

[0027]参照图1-3，根据一些实施例，发射站(例如基站102)利用两个或更多个天线通过信道104使用时域欠采样(down-sampling)来传送两个或更多个数据流。在这些实施例中，发射站接收全流形码本的码字301。码字301可由接收站(例如移动站106)根据初始信道矩阵H₁生成。发射站随后接收极冠码本的码字306。码字306表示自生成全流形码本的码字301以来信道104的偏差或变化。在这些实施例中，反馈可以减少，因为极冠码本的大小比全流形码本小得多。因此，表示极冠码本的码字的比特少于表示全流形码本的码字的比特。

[0028]在一些实施例中，全流形码本的码字301与波束形成器114应用的初始波束形成矩阵V₁相对应。极冠码本的码字306与用于导出第二波束形成矩阵V₂的差分波束形成矩阵V’₂相对应，其中发射站利用差分波束形成矩阵V’₂和初始波束形成矩阵V1导出第二波束形成矩阵V₂。在一些实施例中，发射站首先将波束形成矩阵V₁应用到数据包206，随后将第二波束形成矩阵(例如V₂*V₁)应用到数据包210。在这些实施例中，第二波束形成矩阵包括波束形成矩阵V₂乘以波束形成矩阵V₁。在这些实施例中，发射站搜索全流形码本，以确定初始波束形成矩阵，并搜索非常小的极冠码本，以确定第二波束形成矩阵。

[0029]在一些实施例中，全流形码本包括与分布在流形表面302上的向量相对应的码字。包括全流形码本的码字全集用于对波束形成矩阵进行编码。极冠码本包括差分码本，该差分码本的大小比全流形码本小。极冠码本的码字位于流形表面302上的极环304内。在这些实施例中，使用极冠码本跟踪相对于全流形码本的向量(即码字)的偏差。

[0030]在一些实施例中，如果用相同数量的比特提供反馈，极冠码本的码字可以提供比全流形码本的码字更高的波束形成分辨率。这是因为极冠码本的码字仅表示位于表面302的极环304内的部分。因此能改善MIMO的性能，而不增加反馈。

[0031]在一些实施例中，接收站根据在接收信道探测包或RTS包202期间测量的信道状况生成初始信道矩阵H₁，并通过对该初始信道矩阵H₁进行分解来计算与全流形码本的码字301相关的初始波束形成矩阵V₁。在这些实施例中，接收站根据在接收数据包206期间随后测量的信道状况生成第二信道矩阵H₂，并计算与极冠码本的码字306相关的差分波束形成矩阵V’₂。

[0032]在一些替换的实施例中，与码字301相关的初始波束形成矩阵V₁是从极冠码本中选出的，而不是从全流形码本中选出的。在这些替换的实施例中，极冠码本的码字用于生成初始波束形成矩阵，从而可以进一步减少反馈。在这些实施例中，随时间发生朝着全流形码本的波束形成矩阵方向的收敛，但本发明的范围并不受此限制。

[0033]在一些实施例中，接收站根据在接收信道探测包或RTS包202期间测量的信道状况生成初始信道矩阵H₁，但本发明的范围并不受此限制。在一些实施例中，接收站根据在接收数据包206期间测量的信道状况生成第二信道矩阵H₂，但本发明的范围并不受此限制。

[0034]在一些实施例中，将码字301和码字306作为分别的信道质量指示符(CQI)数据包的一部分由接收站进行传送，但本发明的保护范围并不受此限制。

[0035]在一些实施例中，接收站从以下方程式导出差分波束形成矩阵V’₂：

[0036]V’₂＝V₂ ^H*V₁

[0037]在该方程式中，V’₂表示差分波束形成矩阵，V₁表示初始波束形成矩阵，V₂ ^H表示第二波束形成矩阵的Hermitian转置矩阵。第二波束形成矩阵V₂包括第二信道矩阵H₂的分解矩阵。在这些实施例中，第二波束形成矩阵V₂表示当前信道的全流形码本的波束形成矩阵，差分波束形成矩阵V’₂表示当前信道状况和先前信道状况之间的差异。在这些实施例中，差分波束形成矩阵V’₂比第二波束形成矩阵V₂小得多，并作为反馈被提供给发射站(例如基站102)。在一些实施例中，信道估计器124测量信道104，以确定信道状态信息并生成初始信道矩阵H₁。分解电路122对初始信道矩阵H₁进行分解，以确定波束形成矩阵V₁。在一些实施例中，分解电路122对信道矩阵H₁进行奇异值分解(SVD)。在一些实施例中，分解电路122使用以下方程式来确定波束形成矩阵V₁：

[0038]

H_{1} = U_{1} Σ_{1} V_{1}^{H}

[0039]如该方程式所示，将初始信道矩阵H₁分解成三个酉矩阵U₁、∑₁和V₁ ^H，其中波束形成矩阵V₁是酉矩阵，可用于由发射站实现波束形成，上标“H”表示厄密(Hermitian)转置。

[0040]在这些实施例中，差分波束形成矩阵V’₂根据以下方程式导出：

[0041]

H_{2} V_{1} = U_{2} Σ_{2} V_{2}^{H} V_{1} = U_{2} Σ_{2} V_{2}^{\ H}

[0042]在该方程式中，差分波束形成矩阵包括V’₂＝V₂ ^HV₁，但本发明的范围并不受此限制。可以看出，差分波束形成矩阵V’₂接近于允许使用极冠码本的单位矩阵。在这些实施例中，对于一个数据流而言，差分波束形成矩阵V’₂近似等于向量[1，0，……，0]^T，从而可以跟踪全流形码本中向量的偏差，但本发明的范围并不受此限制。

[0043]在一些实施例中，在接收到全流形码本的码字301之后，发射站将根据全流形码本的码字301导出或生成的波束形成系数应用到首次的数据传送(即，数据包206)。在接收到极冠码本的码字306之后，发射站将根据极冠码本的码字306导出的波束形成系数应用于随后的数据传送(即，数据包210)。在这些实施例中，极冠码本和全流形码本的码字对应于由波束形成器114使用的波束形成矩阵。如图2所示，数据包206包括一个或多个由“s”表示的数据流，这里将其显示成在应用初始波束形成矩阵V₁的情况下(即，V₁*s)进行传送。如上所述，数据包210也包括一个或多个由“s”表示的数据流，这里将其显示成在应用波束形成矩阵V₂*V₁的情况下(即，V₂*V₁*s)而进行发射。

[0044]在一些实施例中，信道104的相干时间(coherency time)可能大于接收全流形码本的码字301和极冠码本的码字306之间的时间，这样，发射站可在明显小于信道104相干时间的时间内做出反应。换句话说，发射站(例如基站102)能够在明显小于信道104相干时间的时期内对信道104的微小变化做出反应。在一些实施例中，当信道104是室内信道时，信道104的相干时间比十分之几毫秒(ms)要长，而数据包206和210之间的时间可能如200微秒(μs)那么短。

[0045]在一些实施例中，由全流形码本的码字301和极冠码本的码字306表示的信道状态反馈在时间和频率上均以非均匀方式提供。下文将详细描述这些实施例中的一些实施例。

[0046]图4描绘了根据本发明一些实施例在发射站和接收站之间的差分反馈。在这些实施例中，发射站402对应于基站102(图1)，接收站406对应于移动站106(图1)，但本发明的范围并不受此限制。如图4所示，发射站402通过信道(表示为H(i))将波束形成的信号

发送到接收站406，其中j是发射子帧索引，i是反馈周期索引，是在发射站402处累积的波束形成矩阵，k表示所传送的数据流的数量。如图4进一步描绘的那样，发射站402累积式地乘以波束形成矩阵，以跟踪反馈之间的信道变化。在这些实施例中，将当前波束形成矩阵表示为：

[0047]

\hat{V} (j) = \hat{V} (j - 1) \tilde{V} (j)

[0048]其中

表示先前的波束形成矩阵，

表示根据反馈生成的最近的波束形成矩阵。在该方程式中，j表示当前时期(例如帧)，j-1表示先前的时期(例如先前的帧)。如果波束形成矩阵是n×k矩阵且k<n，则通过增加n-k个正交的酉列，发射站102将该矩阵扩展为n×k矩阵。所增加的列不必是唯一的。在下一个周期，接收站406根据公用导频信号确定出最近的信道矩阵，根据控制链路或专用导频信号确定出波束形成矩阵并计算出差分波束形成矩阵

在一些实施例中，分解电路122(图1)首先计算出

的奇异值分解，其是在下一个传送周期预测的信道矩阵，如

\hat{H} = \hat{U} \hat{Σ} {\hat{V}}^{H},

其中是n乘n的复酉矩阵。在这些实施例中，波束形成矩阵进行的差分更新如下计算：

[0049]

v (j + 1) = {\hat{V}}^{H} (j) \hat{V}

[0050]接收站406包括作为码字生成器120一部分的量化器，用以量化V(j+1)。如图4所示，量化索引(q_k)被发送到发射站402，以供在下一个时期使用。在一些实施例中，当运用秩自适应(rank adaptation)时，V(j+1)的前k列通过接收站406进行量化并发送给发射站402。在这些秩自适应实施例中，前k列对应于

最强的k个奇异模式，但本发明的范围并不受此限制。

[0051]在一些实施例中，V(j+1)的量化根据以下方程式计算出：

[0052]

\tilde{V} (j + 1) = \underset{v_{i}}{\arg \max} | | diag (V^{H} (j + 1) V_{i}) | |

[0053]其中V_i表示差分矩阵码本(例如，极冠码本)中的第i个码字，

是经过量化的矩阵。

[0054]图4中示出的差分反馈对于反馈错误是很健壮的，因为每个反馈会纠正先前波束形成中的任一波束形成错误。因此，错误传播得以减少或消除。任一波束形成错误和反馈错误通过随后的反馈来纠正。在一些实施例中，相比传统的非差分反馈，反馈减少量达到35％或更高。

[0055]图5A-5F描绘了根据本发明实施例的信道状态反馈。在图5A-5F中，在x轴上示出的是频率(f)，在y轴上示出的是时间(t)。方形表示的是频率维度中数个音调的群集和时间维度中的OFDM符号群。在图5A-5F中，码字301对应于全流形码本的码字，并以从左上部到右下部的斜线描绘出，码字306对应于极冠码本的码字，并以从左下部到右上部的斜线描绘出，没有码字的区块307用交叉线描绘出。

[0056]在这些实施例中，信道104(图1)是包括多个音调的OFDM信道。一个音调群集的带宽(即，群集跨度)明显小于信道的相干带宽。如图5A所示，为一些群集(即，大约每隔两个群集)提供全流形码本的码字301，而对其它群集提供极冠码本的码字306。可以看出，在这些实施例中，仅有部分信道状态被反馈回发射站。在这些实施例中，发射站执行插值处理，从而为各音调确定波束形成矩阵。

[0057]在一些实施例中，信道的相干带宽是几MHz。在一些OFDM实施例中，音调之间的间距约是15kHz，一个群集包括的音调达到25个。群集跨度达到375kHz，但本发明的范围并不受此限制。在一些实施例中，全信道包括的群集达到24个，但本发明的范围不受此限制。

[0058]在图5B描绘的实施例中，在区块307中没有反馈。在这些实施例中，发射站执行插值处理，以确定合适的波束形成矩阵。在一些实施例中，接收站不为区块307描绘的那些群集提供全流形码本的码字301或极冠码本的码字306。

[0059]在图5C所描述的实施例中，将极冠码本的码字306提供作为初始波束形成矩阵V₁以及用于随后反馈。在这些实施例中，不必提供全流形码本的码字301。虽然图5C描绘了提供给每一个群集的码字306，但这不是必须的，因为接收站不会为一些群集提供极冠码本的码字306，例如图5B中所示出的那样。

[0060]如图5E和图5F所示，全流形码本的码字301和极冠码本的码字306还随时间(除频率之外)被进一步移到不同的群集(例如，对于OFDM符号群的不同帧而言)。如图5F所描绘的那样，一些区块(例如区块307)可在没有反馈的情况下提供。

[0061]在一些实施例中，码字301和306通过对接收到的OFDM符号群在时间上(例如一个或多个帧或一帧的一部分)进行时域采样而生成。在一些实施例中，将全流形码本的码字301量化为第一预定数量的比特，如先前所讨论的那样。将极冠码本的码字306量化为第二预定数量的比特。在这些实施例中，第二预定数量小于第一预定数量。在一些实施例中，可以发送经过量化的波束形成矩阵，而非发送码字，但本发明的范围并不受此限制。

[0062]在一些实施例中，基站102(图1)是无线接入点(AP)，例如无线保真(WiFi)、微波接入全球互通(WiMax)或宽带通信站，但本发明的范围并不受此限制，因为基站102(图1)可以是几乎任何无线通信设备的一部分。在一些实施例中，基站102(图1)是通信站，例如WiFi、WiMax或宽带无线接入(BWA)网络通信站，但本发明的范围并不受此限制。

[0063]在一些实施例中，在基站102(图1)和移动站104(图1)之间传输的多载波通信信号的频谱包括5GHz频谱或2.4GHz频谱。在这些实施例中，5GHz频谱包括从约4.9至5.9GHz范围的频率，而2.4GHz频谱包括从约2.3至2.5GHz范围的频率，但本发明的范围并不受此限制，因为其它频谱也是同样适用的。在一些BWA网络实施例中，用于通信的频谱包括2和11GHz之间的频率，但本发明的范围并不受此限制。

[0064]在一些实施例中，基站102(图1)和移动站104(图1)根据特定通信标准进行通信，例如包括IEEE 802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)、802.11(h)和/或802.11(n)标准的电气和电子工程师协会(IEEE)标准和/或针对无线局域网(WLAN)提出的规范，但本发明的范围并不受此限制，因为它们也可根据其它技术和标准进行发射和/或接收通信。在一些实施例中，基站102(图1)和移动站104(图1)根据用于无线城域网(WMAN)(包括变型和演变)的IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16(e)标准来进行通信；但本发明的范围并不受此限制，因为它们也可根据其它技术和标准用于发射和/或接收通信。关于IEEE 802.11和IEEE 802.16标准的更多信息，请参见2005年5月的＂IEEE Standards for Information Technology-Telecommunications andInformation Exchange between Systems＂-局域网-特定需求-部分11＂WirelessLAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)，ISO/EEC8802-1 1：1999＂，以及城域网-特定需求-部分16：＂Air Interface for FixedBroadband Wireless Access Systems，＂以及相关修改/版本。

[0065]在一些实施例中，移动站106(图1)是便携式无线通信设备的一部分，例如个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的膝上型计算机或便携式计算机、网络平板电脑、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时通信设备、数码相机、接入点、电视机、医疗设备(例如心率监控器、血压监控器等)或无线接收和/或发射信息的其它设备。

[0066]天线116(图1)和天线126(图1)包括定向或全向天线，包括例如偶极天线、单极天线、贴片天线、环形天线、微带天线或可用于发射RF信号的其它天线类型。在一些实施例中，代替两个或多个天线，使用具有多孔的单天线。在这些实施例中，将每个孔认为是单独的天线。在一些实施例中，天线116(图1)和/或天线126(图1)被有效分开，以利用在基站104(图1)的每一个天线116(图1)和移动站106(图1)的每一个天线126(图1)之间产生的空间分集和不同的信道特性。

[0067]除非特别指明，否则，例如处理、计算、运算、确定、显示等术语指的是一个或多个处理或计算系统或类似设备的动作和/或过程，所述处理或计算系统或类似设备将在处理系统的寄存器和存储器内表示成物理(例如电子)量的数据进行操作并转换成在处理系统的寄存器或存储器或其它这种信息存储、传送或显示设备内类似表示成物理量的其它数据。此外，如本文所使用的，计算设备包括与计算机可读存储器耦合的一个或多个处理元件，该计算机可读存储器可以是易失性或非易失性存储器或其组合。

[0068]本发明的一些实施例可以用硬件、韧件和软件的一个或其的组合来实现。本发明的实施例也可以用存储于机器可读媒介上的指令来实现，所述指令可以由执行本文描述的操作的至少一个处理器来读取并执行。机器可读媒介可包括用于存储或发射以机器(例如计算机)可读形式体现的信息的任何机构。例如，机器可读媒介可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储媒介、光盘存储媒介、闪存设备等。

[0069]37 C.F.R.节1.72(b)要求提供摘要，以使读者能确定本发明的本质和要点。应当理解的是：不应将其用于限制或解释权利要求书的保护范围或意义。权利要求书应和说明书结合起来，每项权利要求本身都代表一个单独的实施例。

Claims

1.一种通过信道传送两个或更多个数据流的方法，包括：

接收全流形码本的码字，所述码字是根据初始信道矩阵生成的；

随后接收极冠码本的码字，所述极冠码本的码字表示自接收所述全流形码本的码字以来的信道偏差。

2.如权利要求1所述的方法，其中，

所述全流形码本的码字与发射站的波束形成器应用的初始波束形成矩阵相对应，

所述极冠码本的码字与导出第二波束形成矩阵所用的差分波束形成矩阵相对应，所述第二波束形成矩阵是由所述发射站利用所述差分波束形成矩阵和所述初始波束形成矩阵导出的。

3.如权利要求2所述的方法，其中，

所述全流形码本包括与分布在流形表面上的向量相对应的码字，

所述极冠码本包括差分码本，所述差分码本的大小比所述全流形码本小，

所述极冠码本的码字位于所述流形表面上的极环内。

4.如权利要求2所述的方法，其中，

接收站根据所测量的信道状况生成所述初始信道矩阵，并通过对所述初始信道矩阵进行分解来计算所述初始波束形成矩阵，

所述接收站根据随后测量的信道状况生成第二信道矩阵，并计算与所述极冠码本的码字相关的所述差分波束形成矩阵。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述接收站根据方程式V’₂＝V₂ ^H*V₁导出所述差分波束形成矩阵，其中，V’₂表示所述差分波束形成矩阵，V₁表示所述初始波束形成矩阵，V₂ ^H表示所述第二波束形成矩阵的厄密转置矩阵，

其中，所述第二波束形成矩阵V₂包括所述第二信道矩阵的分解矩阵。

6.如权利要求2所述的方法，还包括：

在接收到所述全流形码本的码字之后，将根据所述全流形码本的码字导出的波束形成系数应用于首次的数据传送；

在接收到所述极冠码本的码字之后，将根据所述极冠码本的码字导出的波束形成系数应用于随后的数据传送，

其中，所述极冠码本和所述全流形码本的码字与所述发射站的波束形成器使用的波束形成矩阵相对应。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述信道的相干时间大于接收所述全流形码本的码字和接收所述极冠码本的码字之间的时间，从而，发射站能在明显小于所述相干时间的时间内做出反应。

8.如权利要求1所述的方法，其中，

所述信道包括是正交频分复用(OFDM)的，包括多个音调，

一个音调群集的带宽明显小于所述信道的相干带宽，

把包括所述全流形码本的码字在内的反馈提供给一些群集，

为没有得到所述全流形码本的码字的至少一些其它群集提供包括所述极冠码本的码字在内的反馈，

所述码字是通过对所接收的OFDM符号群在时间上进行时域采样而生成的。

9.如权利要求8所述的方法，其中，将包括所述全流形码本的码字在内的反馈和包括所述极冠码本的码字在内的反馈随时间移动到不同的群集。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：

对于一些群集，不提供包括所述全流形码本的码字或所述极冠码本的码字在内的反馈。

11.如权利要求1所述的方法，其中，

所述全流形码本的码字和所述极冠码本的码字是作为接收站传送的分别传送的数据包的一部分而被接收的，

将所述全流形码本的码字量化为第一预定数量的比特，将所述极冠码本的码字量化为第二预定数量的比特，第二预定数量小于第一预定数量，

所述接收站将所述全流形码本的码字和所述极冠码本的码字作为不同信道质量指示符(CQI)数据包的一部分进行传送。

12.一种波束形成方法，包括：

首先接收极冠码本的一个码字；

随后接收所述极冠码本的另外码字，随后所接收的极冠码本的码字表示自接收所述极冠码本的先前码字以来的信道偏差，

其中，所述极冠码本是差分码本，所述差分码本包括位于全流形码本的流形表面上的极环内的码字，

其中，所述全流形码本包括用于对波束形成矩阵进行编码的码字全集。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述极冠码本的码字是在发射站接收到的，并且，是由接收站根据当前信道矩阵的分解和先前信道矩阵的分解而确定出的。

14.如权利要求13所述的方法，还包括：

根据从所述接收站接收的所述极冠码本的码字生成波束形成系数；

将所述波束形成系数应用于两个或更多个数据流的频域信号，然后进行传送。

15.一种通过信道传送两个或更多个数据流的发射站，所述发射站包括：

矩阵生成器，根据所接收的全流形码本的码字生成初始波束形成矩阵，所述码字是根据初始信道矩阵而生成的，所述矩阵生成器还根据随后接收的极冠码本的码字生成第二波束形成矩阵，所述极冠码本的码字表示自生成所述全流形码本的码字以来的信道偏差；

波束形成器，用于将所述波束形成矩阵应用于频域信号，然后通过两个或更多个天线进行传送。

16.如权利要求15所述的发射站，其中，

所述全流形码本的码字与所述波束形成器应用的初始波束形成矩阵相对应，

所述极冠码本的码字与用于导出所述第二波束形成矩阵的差分波束形成矩阵相对应，其中，所述第二波束形成矩阵是所述发射站利用所述差分波束形成矩阵和所述初始波束形成矩阵导出的，

所述极冠码本的码字位于所述流形表面上的极环内。

17.如权利要求16所述的发射站，其中，

所述信道是正交频分复用(OFDM)的，包括多个音调，

一个音调群集的带宽明显小于所述信道的相干带宽，

为一些群集提供包括所述全流形码本的码字在内的反馈，

18.一种多输入多输出(MIMO)系统，包括：

接收站，根据初始信道矩阵生成全流形码本的码字，随后生成极冠码本的码字，所述极冠码本的码字表示自接收到所述全流形码本的码字以来的信道偏差；

发射站，根据所述全流形码本的码字生成初始波束形成矩阵，并根据随后接收的极冠码本的码字进一步生成第二波束形成矩阵，所述极冠码本的码字表示自生成所述全流形码本的码字以来的信道偏差。

19.如权利要求18所述的MIMO系统，其中，

所述全流形码本的码字与波束形成器应用的所述初始波束形成矩阵相对应，

所述极冠码本的码字位于所述流形表面上的极环内。

20.如权利要求19所述的MIMO系统，其中，所述发射站包括：

矩阵生成器，用于生成所述波束形成矩阵，

波束形成器，用于将所述波束形成矩阵应用到两个或更多个数据流，以便通过所述信道利用两个或更多个发射天线进行传送。