CN102132507B - 在宽带无线通信系统中通过快速反馈信道发送和接收信息的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种在宽带无线通信系统中通过快速反馈信道发送和接收信息的设备和方法。该设备包括：产生器，用于产生与要被反馈的码字对应的准正交信号流；多个映射器，用于通过使用不同的映射图案将所述多个准正交信号流映射到快速反馈信道中的多个束；以及发送器，用于发送被映射到所述多个束的多个准正交信号流。

Description

在宽带无线通信系统中通过快速反馈信道发送和接收信息的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种宽带无线通信系统。更具体地说，本发明涉及一种用于在宽带无线通信系统中通过具有有限容量的快速反馈信道来发送/接收信息的设备和方法。

背景技术

在基于正交频分多址(OFDMA)的通信系统中存在用于发送上行链路(UL)快速反馈信息的物理信道。UL快速反馈信息的例子可以包括多种信息，诸如信噪比(SNR)或载干比(CIR)、移动台(MS)优选的调制和编码方案(MCS)、用于选择灵活频率重用(FFR)的信息、波束成形索引等。

UL快速反馈信息虽然较小，但是对于操作通信系统来说相当重要。因而，当发送UL快速反馈信息时必须确保高可靠性。然而，为了避免资源浪费，通常不用大量的频率时间资源来分配用于发送高速反馈信息的物理信道。因此，对于使用有限资源的可靠传输需要有效的调制/解调方案。

基于OFDMA的通信系统一般使用非相干(non-coherent)调制/解调来发送和接收UL快速反馈信息。彼此正交的信号流用于非相干调制/解调。因而，对于使用有限频时资源能够发送的信息的位数存在限制。此外，因为使用不同的频率资源来发送相同的信号以获得频率分集性增益，所以资源损失大于信息位损失。

如上所述，快速反馈信息对于系统操作是必要的因而要求高可靠性。然而，资源利用效率可能随着用于确保高可靠性的正交信号流并随着分集性方案的使用而降低。

因此，存在对于一种用于在保持高可靠性的同时有效使用宽带无线通信系统中的资源的设备和方法的需要。

发明内容

技术问题

本发明的一方面是解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少下述优点。因此，本发明的一方面是提供一种用于在宽带无线通信系统中有效使用具有有限容量的快速反馈信道的设备和方法。

本发明的另一方面是提供一种用于在宽带无线通信系统中通过快速反馈信道发送和接收准正交信号流的设备和方法。

本发明的另一方面是提供一种用于在宽带无线通信系统中利用具有小于或等于阈值的相关值的准正交信号流组的设备和方法。

本发明的另一方面是提供一种用于在宽带无线通信系统中利用包括正交子信号流的准正交信号流组的设备和方法。

本发明的再一方面是提供一种用于在宽带无线通信系统中利用使用正交子信号流和相差矢量产生的准正交信号流组的设备和方法。

根据本发明的一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的发送端设备。该设备包括：产生器，用于产生与要被反馈的码字对应的准正交信号流；多个映射器，用于通过使用不同的映射图案将所述多个准正交信号流映射到快速反馈信道中的多个束；以及发送器，用于发送被映射到所述多个束的多个准正交信号流。

根据本方面的另一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的接收端设备。该设备包括：多个提取器，用于从快速反馈信道的每个束中提取复码元；多个分拣器(sorter)，用于通过根据每个束的映射图案对从每个束中提取的复码元进行分拣来配置每束的准正交信号流；运算器，产生用于确定通过对所述每束的准正交信号流和候选准正交信号流执行相关运算而发送的准正交信号流的信息；确定单元，用于通过使用所述用于确定准正交信号流的信息而确定所发送的准正交信号流，并且选择与所发送的准正交信号流对应的码字作为反馈信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在宽带无线通信系统中通过快速反馈信道发送反馈信息的方法。该方法包括：产生与要被反馈的码字对应的准正交信号流；通过使用不同的映射图案而将所述准正交信号流映射到快速反馈信道中的多个束；以及发送被映射到所述多个束的准正交信号流。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在宽带无线通信系统中通过快速反馈信道接收反馈信息的方法。该方法包括：从快速反馈信道的每个束中提取复码元；通过根据每个束的映射图案对从每个束中提取的复码元进行分拣来配置每束的准正交信号流；产生用于确定通过对所述每束的准正交信号流和候选准正交信号流执行相关运算而发送的准正交信号流的信息；通过使用所述用于确定准正交信号流的信息而确定所发送的准正交信号流；以及选择与所发送的准正交信号流对应的码字作为反馈信息。

通过结合附图进行的下面详细描述，本发明的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员来说将是显而易见的，在附图中公开了本发明的示范性实施例。

附图说明

通过结合附图进行的下面详细描述，本发明一些示范性实施例的上述和其他方面、特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1示出根据本发明的示范性实施例的宽带无线通信系统中的高反馈信道(high feedback channel)的结构的例子；

图2和图3示出根据本发明的示范性实施例的用于在宽带无线通信系统中映射准正交信号流的方法的例子；

图4是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的发送端的结构的框图；

图5是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的接收端的结构的框图；

图6至图8是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的接收端的结构的框图；

图9是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中发送端发送准正交信号流的过程的流程图；

图10是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中接收端检测准正交信号流的过程的流程图；并且

图11至图13是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中接收端检测准正交信号流的过程的流程图。

在全部附图中，应当注意，类似的参考数字用于表示相同或类似的元素、特征和结构。

具体实施方式

提供参照附图的下面描述以有助于全面理解由权利要求及其等价物所限定的本发明的示范性实施例。其包括各种特定细节以帮助理解，但是这些应当仅仅被认为是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里所描述的实施例做出各种改变和修改，而不会脱离本发明的范围和精神。此外，为了清楚和简明，将省略对公知功能和结构的描述。

在下面的说明书和权利要求中所使用的术语和词汇不限于字面含义，而是仅仅由发明人用来使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，本领域技术人员应当清楚的是，仅仅是为了示意性的目的、而并非是为了限制本发明的目的而提供本发明的示范性实施例的下面描述，由所附权利要求及其等价物来限定本发明。

应当理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文明确表示并非如此。因此，例如对“一个组件表面”的指代也包括对一个或多个这样的表面的指代。

术语“基本上”意指所叙述的特征、参数或值是不需要被精确地获得的，而是可以以不妨碍特征意欲提供的效果的量而发生偏差或变化，所述偏差或变化包括例如容差、测量误差、测量精度限制和本领域所知的其他因素。

本发明的示范性实施例提供了一种用于在宽带无线通信系统中有效使用具有有限容量的快速反馈信道的技术。

虽然此后将例如描述基于正交频分复用(OFDM)/正交频分多址(OFDMA)的无线通信系统，但是本发明的示范性实施例也可以被应用于其他类型的无线通信系统。

图1示出根据本发明的示范性实施例的宽带无线通信系统中的高反馈信道的结构的例子。

参考图1，快速反馈信道包括3个子载波束111、113和115，并且每个子载波束的范围是2个子载波和6个OFDM码元。也就是说，1个子载波束包括12个调制码元。然而，本发明不限于此，并且可以应用于使用其他类型的快速反馈信道的无线通信系统。

基于单个子载波束来设计用于反馈的发送(Tx)信号流。也就是说，当使用具有如图1的格式的快速反馈信道时，基于在1个子载波束中包括的12个音调(tone)来设计发送(Tx)信号流。当意欲使用12个音调来发送具有完美正交性的信号流时，高达12个正交信号流是可用的。例如，当可使用M个音调时，产生如下等式(1)表达的正交信号流：

C_i[m]＝exp[j2πi/M]，0≤i，m≤M-1 ......(1)

在等式(1)中，C_i[m]表示第i+1正交信号流的第m+1元素，且M表示正交信号流的长度。

由上述等式(1)产生的正交信号流一般具有M相(M-ary)相移键控(PSK)调制形式。当长度M的正交流具有诸如4的倍数的特定图案时，所产生的正交信号流可以具有正交相移键控(QPSK)或二相移键控(BPSK)调制形式。

当使用长度为M的正交信号流时，反馈信息的位数被限制为log₂M。因此，在需要增加反馈信息的位数的情况下，在信号流之间放弃完美的正交性。因而，本发明的示范性实施例提出了一种信号流组，其被设计为使得当放弃完美正交性时所有可能信号流对之间的相关值小于或等于阈值。也就是说，为了最大化接收端的异步检测性能，本发明的示范性实施例将属于准正交信号流组的任意不同信号流之间的相关值保持为最小级别。可以由下面的等式(2)来表示信号流之间的相关值。

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ik}}=\left|\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i\right[m\left]C_k^{*}\right[m\left]\right|......\left(2\right)$

在等式(2)中，P_ik表示第i信号流和第k信号流之间的相关值，C_i[m]表示第i信号流的第m+1元素，且M表示信号流的长度。

根据反馈信息的位数(即根据反馈信息的码字的数目)，不同地涉及准正交信号流组。因此，本发明的示范性实施例描述了一个能够通过使用长度为12的信号流来指示64个码字的准正交信号流组的例子。

如下产生能够指示64个码字的准正交信号流组。

在能够指示64个码字的准正交信号流组中，不同信号流之间的相关值被保持为小于或等于4。长度为12的信号流由长度为4的3个子信号流组成。在这种情况下，每个子信号流是一个长度为4的正交信号流。长度为4的正交信号流可以使用如上面的等式(1)中示出的4点离散傅里叶变换(DFT)来产生，或可以使用如下面的等式(3)中示出的Hadamard码来产生。

v₀＝[1，1，1，1]

v₁＝[1，-1，1，-1]

......(3)

v₂＝[1，1，-1，-1]

v₃＝[1，-1，-1，1]

在等式(3)中，V_k表示第k+1正交子信号流。

如果两个不同的准正交信号流仅具有一个相同的正交子信号流，则准正交信号流之间的相关值不超过4，即子信号流的长度。可以通过里德-所罗门(Reed-Solomon，RS)码来产生具有上述特征的正交子信号流组，所述里德-所罗门(RS)码的字母表是每一个正交子信号流并且其具有为2的最小汉明距离2和为4的伽罗瓦场(GF)。也就是说，根据如上面的等式(3)中示出的正交信号流产生如下面的等式(4)中示出的16个准正交信号流。

$\left[\begin{array}{cccc}(v_0,v_0,v_0)& (v_0,v_1,v_2)& (v_0,v_2,v_3)& (v_0,v_3,v_1)\\ (v_1,v_2,v_0)& (v_2,v_3,v_1)& (v_3,v_1,v_0)& (v_2,v_0,v_1)\\ (v_3,v_0,v_2)& (v_1,v_0,v_3)& (v_1,v_3,v_2)& (v_2,v_1,v_3)\\ (v_3,v_2,v_1)& (v_1,v_1,v_1)& (v_2,v_2,v_2)& (v_3,v_3,v_3)\end{array}\right]......\left(4\right)$

在等式(4)中，V_k表示第k+1正交子信号流。

组成如等式(4)中示出的准正交信号流的每个正交子信号流对应于同一频率-时间资源束。因而，与仅仅维持最小汉明距离的RS码不同，额外的相位差被应用于子信号流以增加准正交信号流的数目，同时保持准正交信号流之间的相关值。例如，通过下面的等式(5)来表达用于提供额外的相位差的相位差矢量。

u₀＝(1，1，1)

u₁＝(1，1，-1)

......(5)

u₂＝(1，-1，1)

u₃＝(1，-1，-1)

在等式(5)中，u_k表示第k+1相位差矢量。

分别将如上面的等式(5)中示出的相位差矢量应用于等式(4)中示出的准正交信号流，以获得如下面的等式(6)中示出的能够表达64个码字的准正交信号流。

$(p_1,p_2,p_3)=\left[\begin{array}{c}(v_l,v_m,v_n)\\ (v_l,v_m,-v_n)\\ (v_l,-v_m,v_n)\\ (v_l,-v_m,-v_n)\end{array}\right]......\left(6\right)$

在等式(6)中，(P1，P2，P3)表示准正交信号流，v₁表示第l正交子信号流，v_m表示第m正交子信号流，并且v_n表示第n正交子信号流。这里，(l，m，n)的组合是构成上面的等式(4)的信号流的组合中的一个。

在如上面的等式(6)中示出而产生的准正交信号流组中，不同的相位差矢量之间的积包括至少一个不同的符号，即“+”或“-”，因此不管选择哪个正交子信号流，准正交信号流之间的相关值被维持为小于或等于4。下面的表1示出了在基于上面的产生方案的准正交信号流组与6位块反馈信息位之间的映射关系的示例。

表1

在上面的表1中所示出的准正交信号流中，码字和准正交信号流之间的映射关系可以取决于环境而改变。更具体地，在能够表达多达6位信息的准正交信号流意欲最小化关于4位或5位信息的准正交信号流之间的相关值的情况下，上面的等式(4)的里德-所罗门映射的次序被修改为下面的等式(7)。

$\left[\begin{array}{cccc}(v_0,v_0,v_0)& (v_1,v_1,v_1)& (v_2,v_2,v_2)& (v_3,v_3,v_3)\\ (v_0,v_1,v_2)& (v_1,v_0,v_3)& (v_2,v_3,v_0)& (v_3,v_2,v_1)\\ (v_1,v_3,v_2)& (v_3,v_1,v_0)& (v_0,v_2,v_3)& (v_0,v_3,v_1)\\ (v_1,v_2,v_0)& (v_2,v_0,v_1)& (v_2,v_1,v_3)& (v_3,v_0,v_2)\end{array}\right]......\left(7\right)$

在等式(7)中，v_k表示第k+1正交子信号流。

当通过上面的等式(7)配置准正交信号流时，通过下面的表2表达该准正交信号流。

表2

如果意欲使用如上面的表2中示出的准正交信号流来发送4位信息，则移动台(MS)仅使用总共64个准正交信号流之中的16个准正交信号流，即0b000000至0b001111。另一方面，如果意欲发送5位信息，则MS仅使用32个准正交信号流，即0b000000至0b011111。此外，即使在每个信号流组中任意修改关于16个信号流组{0b00000至0b001111}及{0b01000至0b011111}和剩余32个信号流组的准正交信号流与码字之间的映射关系，也维持相关属性。

上面的表1的码字和信号流之间的映射关系被修改为如上面的表2中所示的映射关系，以便发送4位和5位信息。在表2中，使用对于所有的信号流组相同的产生过程。

即使重新定义在表1和表2中示出的码字和信号流的映射关系，也维持相关关系和最大相关值的属性。定义新映射关系是改变将信号流映射到时间-频率域的方法。在该情况下，不改变信号流的属性，但是在由于高速移动、时间和频率误差等而导致的相同的时间-频率资源不能具有相同的信道增益的环境下，接收性能可能变化。下面的表3示出了通过将上表2的信号流重排为在快速移动环境中具有更鲁棒的属性而得到的信号流。

表3

此后，将参照附图描述使用上述产生的准正交信号流组的发送端和接收端的结构。

图4是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的发送端的结构的框图。

参照图4，发送端包括反馈编码器302、信号流产生器304、多个束映射器306-1至306-3、OFDM调制器308和射频(RF)发送器310。

反馈编码器302将要通过快速反馈信道反馈的信息转换为码字。也就是说，反馈编码器302根据预定规则将要反馈的信息转换为码字。

信号流产生器304从反馈编码器302接收码字，并产生与该码字对应的准正交信号流。在该情况下，通过码字和准正交信号流之间的预定映射关系来确定准正交信号流。此外，准正交信号流具有取决于准正交信号流的设计规则而不同的形式。这里，设计规则包括不同准正交信号流之间的相关值的阈值、要使用的码字数目等。例如，上面表2和表3中示出了准正交信号流的形式以及码字和准正交信号流之间的映射关系。也就是说，信号流产生器304存储预定义的准正交信号流组以及关于码字和准正交信号流之间的映射关系的信息，估计与从反馈编码器302提供的码字对应的准正交信号流，并产生包含复码元的准正交信号流。

束映射器306-1至306-3将从信号流产生器304提供的准正交信号流映射到快速反馈信道中的每个束。在该情况下，束映射器306-1至306-3映射准正交信号流以使得一个正交子信号流位于物理上连续的音调中。此外，束映射器306-1至306-3映射准正交信号流以使得在每个束中按照不同的次序来排列正交子信号流。也就是说，每个束映射器306-1至306-3将在相同的准正交信号流映射到对应的束的同时按照不同的次序来排列构成该准正交信号流的正交子信号流。例如，当使用上表3的信号流时，束映射器306-1至306-3映射如图2所示的准正交信号流。这样的映射方法与通过使用上表2的信号流来将准正交信号流映射为如图3中所示的方法一样。

OFDM调制器308通过执行逆快速傅立叶变换(IFFT)运算将由束映射器306-1至306-3映射的信号变换为时域信号，并通过插入循环前缀(CP)来配置OFDM码元。RF发送器310将从OFDM调制器308提供的OFDM码元上变频为RF信号，然后通过天线发送该RF信号。

图5是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的接收端的结构的框图。

参照图5，接收端包括RF接收器402、OFDM解调器404、多个束提取器406-1至406-3、多个信号流分拣器408-1至408-3、多个信号流相关单元410-1至410-3、多个平方器(squarer)412-1至412-3、码字确定单元414和反馈解码器416。

RF接收器402将通过天线接收的RF信号转换为基带信号。OFDM解调器404将从RF接收器402提供的信号划分为OFDM码元单元，去除CP，然后通过执行快速傅里叶变换(FFT)运算而恢复被映射到频域的复码元。

束提取器406-1至406-3提取被映射到快速反馈信道的复码元。在该情况下，每个束提取器406-1至406-3提取被映射到由每个束提取器管理的束的复码元。例如，如果快速反馈信道具有如图1所示的形式，则束提取器406-1提取被映射到第一束111的复码元，束提取器406-2提取被映射到第二束113的复码元，且束提取器406-3提取被映射到第三束115的复码元。虽然映射到每个束的复码元是同一准正交信号流的元素，但是可以取决于束而不同地安排该准正交信号流的元素。

信号流分拣器408-1至408-3对从束提取器406-1至406-3针对每个束提供的复码元进行分拣。换句话说，信号流分拣器408-1至408-3以映射前使用的格式来分拣从每个束中提取的复码元，因而配置未映射的准正交信号流。准正交信号流由发送端以正交子信号流为单位分解，然后被映射到取决于束而不同的预定图案。因此，每个信号流分拣器408-1至408-3根据由每个信号流分拣器管理的束的映射图案来分拣复码元。例如，在图2或图3中示出每个束的映射图案。

信号流相关单元410-1至410-3确定候选准正交信号流与根据每个束接收的准正交信号流之间的相关值。这里，候选准正交信号流包括所有可用的准正交信号流。也就是说，信号流相关单元410-1至410-3存储候选准正交信号流的列表。当接收到准正交信号流时，每个信号流相关单元410-1至410-3执行每个候选准正交信号流与根据由每个信号流相关单元管理的束接收的准正交信号流之间的相关运算。例如，如上面等式(2)所示执行相关运算。因此，每个信号流相关单元410-1至410-3输出与候选准正交信号流的数量一样多的相关值。平方器412-1至412-3确定从信号流相关单元410-1至410-3提供的相关值的平方值。

通过使用从平方器412-1至412-3提供的平方值，码字确定单元414确定由发送端发送的准正交信号流。为此，码字确定单元414计算从同一候选准正交信号流导出的平方相关值的总和。因此，所确定的平方相关值的数目等于候选准正交信号流的数目。此后，码字确定单元414搜索平方相关值的总和之中的最大值，并确定发送与该最大值对应的准正交信号流。码字确定单元414输出对应于与所述最大值对应的准正交信号流的码字。反馈解码器416分析该码字以估计由该码字表达的控制信息。

图6是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的接收端的结构的框图。

参照图6，接收端包括RF接收器510、OFDM解调器520、多个束提取器530-1至530-3、多个信号流分拣器540-1至540-3、多个子信号流相关单元550-1-1至550-3-K、索引检测器560、相位差检测器570、码字确定单元580和反馈解码器590。

RF接收器510将通过天线接收的RF信号转换为基带信号。OFDM解调器520将从RF接收器510提供的信号划分为OFDM码元单元，去除CP，然后通过执行FFT运算而恢复被映射到频域的复码元。

束提取器530-1至530-3提取被映射到快速反馈信道的复码元。在该情况下，每个束提取器530-1至530-3提取被映射到由每个束提取器管理的束的复码元。例如，如果快速反馈信道具有如图1所示的形式，则束提取器530-1提取被映射到第一束111的复码元，束提取器530-2提取被映射到第二束113的复码元，且束提取器530-3提取被映射到第三束115的复码元。虽然映射到每个束的复码元是同一准正交信号流的元素，但是可以取决于束而不同地安排该准正交信号流的元素。

每个信号流分拣器540-1至540-3对分别从束提取器530-1至530-3提供的复码元进行分拣。换句话说，信号流分拣器540-1至540-3以映射前使用的格式来分拣从每个束中提取的复码元，因而配置未映射的准正交信号流。准正交信号流由发送端以正交子信号流为单位分解，然后被映射到取决于束而不同的预定图案。因此，每个信号流分拣器540-1至540-3根据由每个信号流分拣器管理的束的映射图案来分拣复码元。此外，每个信号流分拣器540-1至540-3将准正交信号流分解为正交子信号流，然后以分离形式向子信号流相关单元550-1-1至550-3-K提供正交子信号流。

子信号流相关单元550-1-1至550-3-K确定候选准正交子信号流与从信号流分拣器540-1至540-3提供的正交子信号流之间的相关值。也就是说，子信号流相关单元550-1-1至550-3-K存储候选准正交子信号流的列表。当接收到正交子信号流时，每个子信号流相关单元550-1-1至550-3-K执行每个候选正交子信号流与所接收的正交子信号流之间的相关运算。例如，如上面等式(2)所示执行相关运算。因此，每个子信号流相关单元550-1-1至550-3-K输出与候选正交子信号流的数量一样多的相关值。也就是说，所确定的相关值的数目等于每束的候选正交子信号流与构成一个准正交信号流的正交子信号流的数目之间的乘积。

索引检测器560通过使用从子信号流相关单元550-1-1至550-3-K提供的相关值来检测所发送的准正交信号流的正交子信号流索引组合。下面将参照图7来描述索引检测器560的详细结构和功能。相位差检测器570通过使用从子信号流相关单元550-1-1至550-3-K提供的相关值来检测应用于所发送的准正交信号流的相位差矢量。下面将参照图8来描述相位差检测器570的详细结构和功能。

码字确定单元580通过使用由索引检测器560和相位差检测器570检测的相位差矢量和索引组合来确定由发送端发送的准正交信号流。换句话说，码字确定单元580确定所述发送是通过将所检测的相位差矢量应用于包含与所检测的索引组合对应的正交子信号流的准正交信号流而执行的。码字确定单元580输出与该准正交信号流对应的码字。反馈解码器590分析该码字以估计由该码字表达的控制信息。

图7是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的索引检测器的结构的框图。

参照图7，索引检测器560包括多个平方器562-1-1至562-3-K、多个加法器564-1至564-K和最大值搜索单元566。

平方器562-1-1至562-3-K确定从子信号流相关单元550-1-1至550-3-K提供的正交子信号流的相关值的平方值。在该情况下，每个平方器562-1-1至562-3-K接收与候选子信号流的数目一样多的相关值，并确定与候选子信号流的数目一样多的平方相关值。结果，所确定的每束的平方相关值的数目等于候选正交子信号流的数目和构成一个准正交信号流的正交子信号流的数目之间的乘积。

对于每个正交子信号流，加法器564-1至564-K计算从平方器562-1-1至562-3-K提供的平方相关值的总和。换句话说，加法器564-1至564-K计算从同一候选正交子信号流导出的所确定的平方相关值的总和。在该情况下，每个加法器564-1至564-K仅接收关于位于由每个加法器管理的位置的正交子信号流的平方相关值。也就是说，对于位于相同位置的正交子信号流的平方相关值之中、从同一候选正交子信号流导出的平方相关值执行加法运算。例如，加法器564-1管理第一位置，并接收与分别来自平方器562-1-1、562-2-1和562-3-1的候选正交子信号流的数目一样多的平方相关值。此外，加法器564-1计算与自平方器562-1-1、562-2-1和562-3-1分别提供的候选正交子信号流的数目一样多的平方相关值之中的、从同一候选正交子信号流导出的平方相关值的总和，并输出与正交子信号流的数目一样多的平方相关值的总和。因此，对于正交子信号流的每个位置，所确定的平方相关值的总和的数目与候选正交子信号流的数目相同。

最大值搜索单元566在平方相关值的总和之中搜索针对正交子载波的每个位置的最大值。换句话说，最大值搜索单元566在从加法器564-1至564-K分别提供的平方相关值的总和之中搜索与每个加法器564-1至564-K对应的最大值。也就是说，最大值搜索单元566搜索与构成一个准正交信号流的正交子信号流的数目一样多的最大值。结果，搜索与各个正交子信号流的位置对应的最大值。此外，最大值搜索单元566估计与最大值对应的正交子信号流的索引，并向码字确定单元580提供其中列出所估计的索引的索引组合。

图8是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中的相位差检测器的结构的框图。

参照图8，相位差检测器570包括多个相位差矢量乘法器572-1至572-3、多个平方器574-1至574-3、加法器576和最大值搜索单元578。

相位差矢量乘法器572-1至572-3将从子信号流相关单元550-1-1至550-3-K提供的正交子信号流的相关值乘以相位差矢量。在该情况下，相位差矢量乘法器572-1至572-3依序使用可用的相位差矢量。此外，相位差矢量乘法器572-1至572-3将相关值乘以与特定正交子信号流的位置对应的相位差矢量的元素。例如，相位差矢量乘法器572-1将从子信号流相关单元550-1-1提供的相关值依序乘以相位差矢量的每个第一元素。此外，相位差矢量乘法器572-1至572-3计算乘以了相位差矢量的每个元素后的相关值的总和。在该情况下，对包括在同一束中的正交子信号流的相关值执行总和运算。结果，相关值的总和的数目等于每束的相位差矢量的数目。

平方器574-1至574-3确定从相位差矢量乘法器572-1至572-3提供的、乘以了相位差矢量的相关值的总和的平方值。在该情况下，相关值的总和被依序提供为与分别来自相位差矢量乘法器572-1至572-3的可用的相位差矢量的数目一样多。因此，每个平方器574-1至574-3依序输出与可用的相位差矢量的数目一样多的相关值的总和的平方值。

加法器576从平方器574-1至574-3接收相关值的总和的平方值，然后计算所接收的平方值的总和。在该情况下，相关值的总和的平方值被依序提供为与可用的相位差矢量的数目一样多，并且加法器576输出与可用的相位差矢量的数目一样多的平方值的总和。因此，所确定的平方值的总和的数目等于可用的相位差矢量的数目。在该情况下，平方值的总和分别对应于相位差矢量。

最大值搜索单元578在依序提供的平方值的总和之中搜索最大值。此外，最大值搜索单元578估计与该最大值对应的相位差矢量，并向码字确定单元580报告所估计的相位差矢量。

此后，将参照附图描述使用如上产生的准正交信号流组的发送端和接收端的操作。

图9是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中发送端发送准正交信号流的过程的流程图。

参照图9，在步骤601中，发送端产生要通过快速反馈信道发送的准正交信号流。在该情况下，通过预定码字与准正交信号流之间的映射关系来确定准正交信号流。此外，准正交信号具有取决于准正交信号流的设计规则而不同的形式。这里，涉及规则包括不同准正交信号流之间的相关值的阈值、要使用的码字的数目等。例如，在上表2和表3中示出了准正交信号流的形式和码字与准正交信号流之间的映射关系。

在产生准正交信号流之后，在步骤603中，发送端将准正交信号流按照不同的图案映射到3个束。也就是说，发送端映射准正交信号流以使得一个正交子信号流位于物理上连续的音调中。此外，发送端映射准正交信号流以使得在每个束中按照不同的次序排列正交子信号流。换句话说，发送端在将同一准正交信号流映射到束的同时按照不同的次序排列构成准正交信号流的正交子信号流。例如，发送端如上图2或图3所示映射准正交信号流。

在映射准正交信号流之后，在步骤605中，发送端发送被映射到快速反馈信道的准正交信号流。也就是说，发送端通过执行IFFT运算和CP插入配置OFDM码元、将OFDM码元上变频到RF信号，然后通过天线发送该RF信号。

图10是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中接收端检测准正交信号流的过程的流程图。

参照图10，在步骤701中，接收端提取通过快速反馈信道接收的复码元。也就是说，接收端将通过天线接收的RF信号下变频为基带信号，通过执行CP去除和FFT运算恢复映射到频域的复码元，然后提取映射到快速反馈信道的复码元。在该情况下，接收端根据束来划分复码元。虽然映射到每个束的复码元是同一准正交信号流的元素，但是可以取决于束来不同地排列准正交信号流的元素。

在提取复码元之后，在步骤703中，接收端通过分拣每束的复码元来配置每束的准正交信号流。准正交信号流由发送端以正交子信号流为单位分解，并被映射到取决于束而不同的预定图案。因此，接收端根据每个束的映射图案来分拣复码元。例如，在图2或图3中示出了每个束的映射图案。

在配置每束的准正交信号流之后，在步骤705中，接收端确定所接收的准正交信号流与候选准正交信号流之间的相关值。换句话说，接收端执行每个候选准正交信号流与根据每个束接收的准正交信号流之间的相关操作。例如，如上面等式(2)所示执行相关操作。因此，所确定的相关值的数目等于候选准正交信号流的数目。接收端确定相关值的平方值。

在确定相关值的平方值之后，在步骤707中，接收端通过使用相关值的平方值来确定所发送的准正交信号流。也就是说，接收端将用于确定相关值的每个准正交信号流的平方相关值相加。因此，所确定的平方相关值的数目等于候选准正交信号流的数目。此后，接收端在平方相关值的总和之中搜索最大值，并且确定发送与该最大值对应的准正交信号流。

图11是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中接收端检测准正交信号流的过程的流程图。

参照图11，在步骤801中，接收端提取通过快速反馈信道接收的复码元。也就是说，接收端将通过天线接收的RF信号下变频为基带信号，通过执行CP去除和FFT运算恢复映射到频域的复码元，然后提取映射到快速反馈信道的复码元。在该情况下，接收端根据束来划分复码元。虽然映射到每个束的复码元是同一准正交信号流的元素，但是可以取决于束来不同地排列准正交信号流的元素。

在提取复码元之后，在步骤803中，接收端通过分拣每束的复码元来配置每束的准正交信号流。准正交信号流由发送端以正交子信号流为单位分解，并被映射到取决于束而不同的预定图案。因此，接收端根据每个束的映射图案来分拣复码元。例如，在图2或图3中示出了每个束的映射图案。

在配置每束的准正交信号流之后，在步骤805中，接收端确定所接收的正交子信号流与候选正交子信号流之间的相关值。换句话说，接收端执行每个候选正交子信号流与根据每个束接收的正交子信号流之间的相关操作。例如，如上面等式(2)所示执行相关操作。因此，所确定的相关值的数目等于每束的候选正交子信号流的数目与构成一个准正交信号流的正交子信号流的数目之间的乘积。

在确定相关值之后，在步骤807中，接收端通过使用相关值来检测子信号流索引和相位差矢量。换句话说，接收端估计构成所发送的准正交子信号流的正交子信号流的索引，并且也估计所应用的相位差矢量。将参照图12和图13来描述用于检测子信号流索引的详细过程和用于检测相位差矢量的详细过程。

在检测子信号流索引和相位差矢量之后，在步骤809中，接收端通过使用所述子信号流索引和相位差矢量来确定所发送的准正交信号流。换句话说，接收端确定所述发送是通过对包含与所检测的索引组合的组合对应的正交子信号流的准正交信号流应用所检测的相位差矢量而执行的。

图12是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中接收端检测子信号流索引的过程的流程图。

参照图12，在步骤811中，接收端确定所接收的正交子信号流与候选正交子信号流之间的相关值的平方值。因此，所确定的相关值的数目等于每束的候选正交子信号流的数目与构成一个准正交信号流的正交子信号流的数目之间的乘积。

在确定平方相关值之后，在步骤813中，接收端针对每个所接收的正交子信号流计算平方相关值的总和。换句话说，接收端将同一正交子信号流的平方相关值相加。在该情况下，对于位于相同位置的正交子信号流的平方相关值之中、从同一候选正交子信号流导出的平方相关值执行加法运算。因此，对于正交子信号流的每个位置，所确定的平方相关值的总和的数目等于候选正交子信号流的数目。

在对于每个正交子信号流相加了平方相关值之后，在步骤815中，接收端在平方相关值之中对于正交子信号流的每个位置搜索最大值。也就是说，接收端搜索与构成一个准正交信号流的正交子信号流的数目一样多的最大值。结果，搜索与各个正交子信号流的位置对应的最大值。

在针对正交子信号流的每个位置搜索了最大值之后，在步骤817中，接收端估计与每个最大值对应的正交子信号流的索引。换句话说，接收端估计与每个正交子信号流的位置对应的正交子信号流索引。结果，估计构成准正交信号流的正交子信号流的索引。

图13是示出根据本发明的示范性实施例的在宽带无线通信系统中接收端检测相位差矢量的过程的流程图。

参照图13，在步骤821中，接收端对相关值和相位差矢量执行乘法和加法。在该情况下，接收端依序使用可用的相位差矢量。此外，接收端将相关值乘以与特定正交子信号流的位置对应的相位差矢量的元素。也就是说，第一位置中的正交子信号流的相关值乘以相位差矢量的第一元素。在该情况下，对包括在同一束中的正交子信号流的相关值执行加法运算。结果，所确定的相关值的总和的数目等于每束的相位差矢量的数目。

在对相位差矢量执行了乘法和加法之后，在步骤823中，接收端确定相关值的总和的平方值。在该情况下，存在与每束的可用的相位差矢量的数目一样多的相关值的总和。因此，所确定的相关值的总和的平方值的数目等于可用的相位差矢量的数目。

在确定了相关值的总和的平方值之后，在步骤825中，接收端计算与同一相位差矢量对应的平方值的总和。在该情况下，存在与每束的可用的相位差矢量的数目一样多的相关值的总和的平方值。因此，所确定的平方值的总和的数目等于可用的相位差矢量的树目。平方值的总和分别对应于相位差矢量。

在计算了平方值的总和之后，在步骤827中，接收端估计与平方值的总和之中的最大值对应的相位差矢量。也就是说，接收端在平方值的总和之中搜索最大值，并估计与该最大值对应的相位差矢量。

根据本发明的示范性实施例，宽带无线通信系统使用准正交信号流来增加通过快速反馈信道发送和接收的信息量。此外，尽管增加了信息量，但是可以进行精确的信息传递和可靠的系统操作而不会受信道估计误差等的影响。

虽然已经参照其一些示范性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当明白，可以在这里做出形式上和细节上的各种改变，而不会脱离由所附权利要求及其等价物所限定的本发明的精神和范围。

Claims (26)

1.一种无线通信系统中的发送端设备，该设备包括：

产生器，用于产生与要被反馈的码字对应的准正交信号流；

多个映射器，用于通过使用第一映射图案将所述准正交信号流映射到快速反馈信道中的第一束并且通过使用第二映射图案将所述准正交信号流映射到快速反馈信道中的第二束；以及

发送器，用于发送被映射到多个束的准正交信号流，

其中，所述准正交信号流被映射到所述多个束中的每一束，

其中，所述准正交信号流的每一个元素被映射到每个码元，

其中，第一映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序不同于第二映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序，

其中，第一束和第二束彼此具有预定的相同数量的码元，以及

其中，在快速反馈信道中，第一束位于不同于第二束的位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述准正交信号流包括在信号流组中包含的一个信号流，所述信号流组被设计为使得所有可能信号对之间的相关值小于等于阈值。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述准正交信号流被确定为预定义的候选之一，所述准正交信号流与码字之间的映射关系如下：

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述准正交信号流被映射到在时间轴和码元轴包含6×2的尺寸的3个束，

其中，对于第一束，在频率轴的第一行以第0元素、第2元素、第4元素、第6元素、第8元素和第10元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第1元素、第3元素、第5元素、第7元素、第9元素和第11元素的次序映射，

其中，对于第二束，在频率轴的第一行以第9元素、第11元素、第4元素、第0元素、第2元素和第7元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第10元素、第3元素、第5元素、第1元素、第6元素和第8元素的次序映射，并且

其中，对于第三束，在频率轴的第一行以第3元素、第5元素、第7元素、第9元素、第11元素和第1元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第4元素、第6元素、第8元素、第10元素、第0元素和第2元素的次序映射。

5.一种用于在无线通信系统中通过快速反馈信道发送反馈信息的方法，该方法包括：

产生与要被反馈的索引对应的准正交信号流；

通过使用第一映射图案将所述准正交信号流映射到快速反馈信道中的第一束并且通过使用第二映射图案将所述准正交信号流映射到快速反馈信道中的第二束；以及

发送被映射到多个束的准正交信号流，

其中，所述准正交信号流被映射到所述多个束中的每一束，

其中，所述准正交信号流的每一个元素被映射到每个码元，

其中，第一映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序不同于第二映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序，

其中，第一束和第二束彼此具有预定的相同数量的码元，以及

其中，在快速反馈信道中，第一束位于不同于第二束的位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述准正交信号流包括在信号流组中包含的一个信号流，所述信号流组被设计为使得所有可能信号对之间的相关值小于等于阈值。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述准正交信号流被确定为预定义的候选之一，所述准正交信号流与码字之间的映射关系如下：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述准正交信号流被映射到在时间轴和码元轴包含6×2的尺寸的3个束，

其中，对于第一束，在频率轴的第一行以第0元素、第2元素、第4元素、第6元素、第8元素和第10元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第1元素、第3元素、第5元素、第7元素、第9元素和第11元素的次序映射，

其中，对于第二束，在频率轴的第一行以第9元素、第11元素、第4元素、第0元素、第2元素和第7元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第10元素、第3元素、第5元素、第1元素、第6元素和第8元素的次序映射，并且

其中，对于第三束，在频率轴的第一行以第3元素、第5元素、第7元素、第9元素、第11元素和第1元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第4元素、第6元素、第8元素、第10元素、第0元素和第2元素的次序映射。

9.一种无线通信系统中的接收端设备，该设备包括：

接收器，用于接收准正交信号流，所述准正交信号流通过使用第一映射图案被映射到快速反馈信道中的第一束而且通过使用第二映射图案被映射到快速反馈信道中的第二束；以及

用于确定与所述准正交信号流相对应的索引的装置，

其中，所述准正交信号流被映射到所述多个束中的每一束，

其中，所述准正交信号流的每一个元素被映射到每个码元，

其中，第一映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序不同于第二映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序，

其中，第一束和第二束彼此具有预定的相同数量的码元，以及

其中，在快速反馈信道中，第一束位于不同于第二束的位置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述用于确定与所述准正交信号流相对应的索引的装置包括：

多个提取器，用于从快速反馈信道的多个束中提取复码元；

多个分拣器，用于通过根据每个束的映射图案对从每个束中提取的复码元进行分拣来配置每个束的准正交信号流；

运算器，产生用于确定通过对所述每个束的准正交信号流和候选准正交信号流执行相关运算而发送的准正交信号流的信息；以及

确定单元，用于通过使用所述用于确定准正交信号流的信息而确定所发送的准正交信号流，并且选择与所发送的准正交信号流对应的码字作为反馈信息。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述准正交信号流包括在信号流组中包含的一个信号流，所述信号流组被设计为使得所有可能信号对之间的相关值小于等于阈值。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述准正交信号流被确定为预定义的候选之一，所述准正交信号流与码字之间的映射关系如下：

13.根据权利要求12所述的设备，所述准正交信号流被映射到在时间轴和码元轴包含6×2的尺寸的3个束，

其中，对于第一束，在频率轴的第一行以第0元素、第2元素、第4元素、第6元素、第8元素和第10元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第1元素、第3元素、第5元素、第7元素、第9元素和第11元素的次序映射，

其中，对于第二束，在频率轴的第一行以第9元素、第11元素、第4元素、第0元素、第2元素和第7元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第10元素、第3元素、第5元素、第1元素、第6元素和第8元素的次序映射，并且

其中，对于第三束，在频率轴的第一行以第3元素、第5元素、第7元素、第9元素、第11元素和第1元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第4元素、第6元素、第8元素、第10元素、第0元素和第2元素的次序映射。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述运算器包括：

多个相关单元，用于确定从所述3个束中提取的每个准正交信号流与所述每个候选准正交信号流的相关值；以及多个平方器，用于确定所述每个相关值的平方值，

其中，所述确定单元计算从同一候选准正交信号流导出的所确定的平方相关值的总和，从作为求和结果而得到的值中搜索最大值，然后确定发送与所述最大值对应的准正交信号流。

15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述运算器包括：

多个相关单元，用于确定从所述3个束中提取的、构成准正交信号流的每个正交子信号流与每个候选准正交信号流的相关值；

索引检测器，用于通过使用所述各个正交子信号流的相关值来检测所发送的准正交信号流的索引组合；以及

相位差检测器，用于通过使用所述各个正交子信号流的相关值来检测应用于所发送的准正交信号流的相位差矢量，

其中，所述确定单元确定发送包括与所述索引组合对应的正交子信号流并应用所述相位差矢量的准正交信号流。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述索引检测器包括：

多个平方器，用于确定所述正交子信号流的每个相关值的平方值；

多个加法器，用于计算位于相同位置的正交子信号流的平方相关值之中、从同一候选正交子信号流导出的所确定的平方相关值的总和；以及

搜索单元，用于在作为求和结果而获得的值之中针对正交子载波的每个位置搜索最大值，并且估计与该最大值对应的索引组合。

17.根据权利要求15所述的设备，其中，所述相位差检测器包括：

多个乘法器，用于将所述正交子信号流的相关值乘以相位差矢量，并且用于计算在相同束中包括的相关值的总和；

多个平方器，用于确定乘以了所述相位差矢量的相关值的总和的平方值；

加法器，用于计算所述平方值的总和；以及

搜索单元，用于从自每个可用的相位差矢量确定的平方值的总和中搜索最大值，并且用于估计与所述最大值对应的相位差矢量。

18.一种用于在无线通信系统中通过快速反馈信道接收反馈信息的方法，该方法包括：

接收准正交信号流，所述准正交信号流通过使用第一映射图案被映射到快速反馈信道中的第一束而且通过使用第二映射图案被映射到快速反馈信道中的第二束；以及

确定与所述准正交信号流相对应的索引，

其中，所述准正交信号流被映射到所述多个束中的每一束，

其中，所述准正交信号流的每一个元素被映射到每个码元，

其中，第一映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序不同于第二映射图案中所述准正交信号流的元素的映射次序，

其中，第一束和第二束彼此具有预定的相同数量的码元，以及

其中，在快速反馈信道中，第一束位于不同于第二束的位置。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定索引包括：

从多个束中提取复码元；

通过根据每个束的映射图案对从每个束中提取的复码元进行分拣来配置每个束的准正交信号流；

产生用于确定通过对所述每个束的准正交信号流和候选准正交信号流执行相关运算而发送的准正交信号流的信息；以及

通过使用所述用于确定准正交信号流的信息而确定所发送的准正交信号流；以及

选择与所发送的准正交信号流对应的索引作为反馈信息。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述准正交信号流包括在准正交信号流组中包含的一个准正交信号流，所述准正交信号流组被设计为使得所有可能信号对之间的相关值小于等于阈值。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述准正交信号流被确定为预定义的候选之一，所述准正交信号流与码字之间的映射关系如下：

22.根据权利要求21所述的方法，所述准正交信号流被映射到在时间轴和码元轴包含6×2的尺寸的3个束，

其中，对于第一束，在频率轴的第一行以第0元素、第2元素、第4元素、第6元素、第8元素和第10元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第1元素、第3元素、第5元素、第7元素、第9元素和第11元素的次序映射，

其中，对于第二束，在频率轴的第一行以第9元素、第11元素、第4元素、第0元素、第2元素和第7元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第10元素、第3元素、第5元素、第1元素、第6元素和第8元素的次序映射，并且

其中，对于第三束，在频率轴的第一行以第3元素、第5元素、第7元素、第9元素、第11元素和第1元素的次序映射，并且在频率轴的第二行以第4元素、第6元素、第8元素、第10元素、第0元素和第2元素的次序映射。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，产生用于确定所发送的准正交信号流的信息的步骤包括：

确定从所述3个束中提取的每个准正交信号流与所述每个候选准正交信号流的相关值；以及

确定所述每个相关值的平方值，

其中，确定所发送的准正交信号流的步骤包括计算从同一候选准正交信号流导出的所确定的平方相关值的总和，从作为求和结果而得到的值中搜索最大值，然后确定发送与所述最大值对应的准正交信号流。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，产生用于确定所发送的准正交信号流的信息的步骤包括：

确定从所述3个束中提取的、构成准正交信号流的每个正交子信号流与每个候选准正交信号流的相关值；

通过使用所述各个正交子信号流的相关值来检测所发送的准正交信号流的索引组合；以及

通过使用所述各个正交子信号流的相关值来检测应用于所发送的准正交信号流的相位差矢量，

其中，确定所发送的准正交信号流的步骤包括确定发送包括与所述索引组合对应的正交子信号流并应用所述相位差矢量的准正交信号流。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，检测索引组合的步骤包括：

确定所述正交子信号流的每个相关值的平方值；

计算位于相同位置的正交子信号流的平方相关值之中、从同一候选正交子信号流导出的所确定的平方相关值的总和；

在作为求和结果而获得的值之中针对正交子载波的每个位置搜索最大值；并且

估计与该最大值对应的索引组合。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，检测相位差矢量的步骤包括：

将所述正交子信号流的相关值乘以相位差矢量，并且计算在相同束中包括的相关值的总和；

确定乘以了所述相位差矢量的相关值的总和的平方值；

计算所述平方值的总和；

从自每个可用的相位差矢量确定的平方值的总和中搜索最大值；以及

估计与所述最大值对应的相位差矢量。