CN102447502A - 用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法，包括：根据接收信号估计当前信道状态信息；根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息；以及向发射机发送反馈信息。本发明还提供了一种用于进行波束成形的方法，包括：接收来自接收机的反馈信息；读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及根据重构的信道状态信息进行波束成形。

Description

用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法和设备
技术领域
本发明一般涉及无线通信领域，特别涉及用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法与设备以及进行波束成形的方法与设备。
背景技术
在多输入单输出(MISO)系统中，波束成形是一种在衰落信道中提供分集增益和阵列增益的有效技术。波束成形一般在发射机侧进行，并且通常需要使用发射机与接收机之间信道的信道状态信息。
目前，在频分双工(FDD)和时分双工(TDD)系统中，由于发射机与接收机二者的协议开销和基带处理所需的时间消耗，造成了发射机侧的信道状态信息总是处于滞后状态。因此，需要在FDD和TDD系统中为发射机提供准确的信道状态信息。
T.Inoue and R.W.Heath，Jr.的论文“Grassmannian predictivecoding for delayed limited feedback MIMO systems，”(参见Proc.47thAllerton Conf.Commun.，Contr.，Comput.Sep.30-Oct.2，2009，pp.783-788)描述了发射机和接收机分别使用当前和过去的信道状态信息以及反馈优化步长来各自预测信道状态信息。然而，这一方法存在以下问题：
1.不适用于在终端移动速度稍高的情况。
2.只能预测一个反馈周期后的信道状态信息，即一步预测。
3.该方法依赖于优化步长的选择，并且接收机要将确定的优化步长反馈至发射机来保证双方优化步长的同步，并且要求在发射机和接收机两方都进行信道状态的预测，由此需要较高的实现复杂度。
4.发射机和接收机分别需要有自己的初始状态，它们各自的初始状态将对算法的收敛性产生一定影响，造成系统的不稳定。
由此可见，需要一种比现有技术的方法应用范围更广泛、准确度更高、稳定性更好且实现复杂度更低的方法来获取进行波束成形所需的信道状态信息以及进行波束成形。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法和设备以及一种用于进行波束成形的方法和设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法，包括：根据接收信号估计当前信道状态信息；根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息；以及向发射机发送反馈信息。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于进行波束成形的方法，包括：接收来自接收机的反馈信息；读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及根据重构的信道状态信息进行波束成形。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的接收机，包括：估计设备，用于根据接收信号估计当前信道状态信息；预测设备，用于根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；读取设备，用于读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；反馈信息确定设备，用于根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息；以及发送设备，用于向发射机发送反馈信息。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于进行波束成形的发射机，包括：接收设备，用于接收来自接收机的反馈信息；读取设备，用于读取发射机进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；重构设备，用于基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及波束成形设备，用于根据重构的信道状态信息进行波束成形。
本发明的方法具有以下优点：
1可以适用于终端具有较高移动速度的情况，同时具有较低的开销。
2.不需要在发射机侧进行信道状态预测，而仅需在接收机一侧预测即可，因此相当于对发射机的设计的与接收机的设计去耦合，降低了实现复杂度。
3.根据预测的具体实现方式，可以将预测步长设定为反馈周期的多倍或者几分之一，不必受到一个反馈周期的限制。
4.引入了重新初始化过程，从而在预测的信道状态信息与实际信道相差较大时，可以保障反馈的偏离不再扩大，使得系统具有更高的可靠性。
5.本发明的方法与具体的信道时间相关性无关，应用范围更广。
另外，本发明的方法不仅可以应用于多输入单输出(MISO)系统，也可以在多输入多输出(MIMO)系统得以应用。
通过以下对根据本发明的优选实施方式的描述，并结合附图，本发明的其他特征以及优点将会是显而易见的。
附图说明
通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：
图1是按照本发明的一个实施例的用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法的流程图；
图2是按照本发明的另一个实施例的用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法的流程图；
图3是按照本发明的一个实施例的用于进行波束成形的方法的流程图；
图4是按照本发明的另一个实施例的用于进行波束成形的方法的流程图；
图5是按照本发明的一个实施例的用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的接收机以及用于进行波束成形的发射机的框图。
在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行更详细的解释和说明。应当理解，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
为了清楚起见，首先对本发明中所使用的术语作以解释。
1.信道状态信息
信道状态信息是与接收机与发射机之间的信道状态有关的信息。例如，信道状态信息可以是信道方向信息、信道中所传送的信号强度，等等。信道方向信息例如可以是信道矩阵主奇异值对应的右奇异向量。信道状态信息可以表示为一个向量。
2.当前信道状态信息
假设当前时刻为K时刻，当前信道状态信息是接收机根据当前时刻从发射机所接收到的信号对信道状态进行估计所得到的结果。
3.历史信道状态信息
假设当前时刻为K时刻，则历史信道状态信息可以包括在K-1、K-2、...、K-N(其中N＜K)时刻所估计出的信道状态信息中的一个或多个信道状态信息。也即，历史信道状态信息可以是在先前的时刻所估计出的信道状态信息的集合。
4.未来信道状态信息
未来信道状态信息是接收机根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测出的信道状态信息，并且接收机希望该预测出的信道状态信息用于发射机的下一次波束成形中，也即用于发射机在K+1时刻进行的波束成形。
5.先前信道状态信息
先前信道状态信息是发射机进行当前时刻(即K时刻)的波束成形所使用的信道状态信息。先前信道状态信息在第K-1时刻已经存储在接收机侧和发射机侧的存储器中或者任何适于被访问的介质中，例如可以是磁盘、软盘、光盘、闪存和本领域技术人员所能想到的其他介质。
本发明公开了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法。该方法可以由接收机完成，具体可以包括以下步骤：根据接收信号估计当前信道状态信息；根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息；以及向发射机发送反馈信息。
本发明还公开了一种用于进行波束成形的方法。该方法可以由发射机完成，具体可以包括以下步骤：接收来自接收机的反馈信息；读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及根据重构的信道状态信息进行波束成形。
通过本发明的上述两种方法，在发射机进行波束成形后经由通信信道向接收机进行数据信号传输的同时，接收机根据从发射机接收的信号预测出希望发射机在下一次波束成形中使用的信道状态信息，并通过反馈信道向发射机发送反馈信息；发射机则可以根据该反馈信息重构出接收机所预测的信道状态信息，并将重构的信道状态信息应用于要进行的下一次波束成形中，从而使得下一次波束成形使用的信道状态信息更接近于实际信道，进而改善信号传输效果。这样，利用本发明的方法可以使得接收机到发射机的反馈处理比现有技术效率更高、复杂度更低，更加有利于高精度的波束成形。
在本发明中，基于反馈信息和先前信道状态信息对信道状态信息进行重构的过程可以利用预定义码本来完成。预定义码本可以是预定义的用于进行修正反馈处理的修正码本，也可以是预定义的用于进行重新初始化反馈处理的初始化码本。本领域技术人员可以根据已知的一些码本设计方案或者先验知识来设计预定义码本。预定义码本可以是固定的码本，也可以是可变的码本。
预定义码本是可变的码本是指：对于同一次反馈，发射机和接收机必须使用相同的修正码本。例如，基于相同伪随机数发生器和相同初始状态构造的随机矢量量化(RVQ)码本。对于不同次反馈，预定义码本无需必须保持固定不变，而是可以按照发射机和接收机预先约定好的某种规则同步动态更新。
当使用此类可变预定义码本时，需要在同一次反馈中保持接收机和发射机侧的预定义码本一致，从而保证对于同一次反馈，反馈信息对于发射机和接收机的意义保持一致。
以下将通过图1和图2中的两个实施例进一步介绍接收机用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法，并将通过图3和图4中的两个实施例进一步介绍发射机用于进行波束成形的方法。然后，通过图5来介绍接收机与发射机所处的通信系统和二者的结构。
图1是按照本发明的一个实施例的用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法的流程图。在图1所示的实施例中，接收机可以通过以下的修正反馈处理来确定反馈信号：首先，对未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算来得到修正信息；然后，基于预定义的修正码本对得到的修正信息进行量化来得到修正序号；最后，将得到的修正序号确定为反馈信息以便进行发送。以下介绍图1所示实施例的具体步骤。
在步骤101，根据接收信号估计当前信道状态信息。
在本发明涉及的通信系统中，发射机在完成波束成形后通过通信信道向发射机发送信号。接收机利用从通信信道接收到的信号中的导频序列或参考信号或训练序列，对信道系数矩阵进行估计，从而得到对当前信道方向信息的估计。估计信道系数矩阵的方法可以是最小均方误差(MMSE)估计、最小二乘估计(LS)或者递归最小二乘(RLS)估计等。
在一个实施例中，假设当前为K时刻，接收机可以将估计出的与K时刻相对应的当前信道状态信息存储在存储器中。在K时刻之前，与第1、2、...、K-1时刻相对应的信道状态信息也可以类似地存储在存储器中。在本发明中，将存储器中已存储的与第1、2、...、K-1时刻相对应的信道状态信息成为历史信道状态信息。
在步骤102，根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息。
在已有的技术中，存在多种根据当前信道状态信息和历史信道状态信息来预测未来信道状态信息的方案。例如基于Wiener滤波的最小均方误差(MMSE)预测，基于Kalman滤波的预测，基于递归最小二乘(RLS)的预测，以及基于可微Riemannian流形上切向量平行移动(parallel transport)的测地线(geodesic)预测等。
接收机通过上述预测得到的未来信道状态信息是希望发射机在下一次波束成形中使用信道状态信息，以便使得发射机在第K+1时刻将要进行的波束成形所使用的参数更加符合真实的信道状态并具有更高的精确度。
在步骤103，读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息。
先前信道状态信息是接收机根据K-1时刻的接收数据按照步骤102所预测出的，并且是接收机希望发射机在本次波束成形中使用的信道状态信息。在预测出之后，可以将这一信道状态信息存储在接收机的存储器中，并以此更新该存储器中存储的上一次预测出的信道状态信息。
所以，在步骤103可以从存储器中读取先前信道状态信息，该先前信道状态信息正是发射机进行本次波束成形所使用的信道状态信息。应当注意，为了使本发明更容易理解，本发明没有明确描述量化误差以及传输误差，而是省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。
在步骤104，对未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，以得到修正信息。
在本发明中，“求差运算”这一概念并不仅仅表示简单的相减，而是表示要进行求差运算的二者之间的“差”。作为示例，以下给出三种求差运算的例子。应当注意的是，本领域的技术人员可以根据现有技术和公知常识来使用任何适当的方法来进行求差运算，而不仅仅限于此处公开的例子。
假设x和y是分别表示未来信道状态信息和先前信道状态信息的两个向量，其中x，y∈CM，则x和y的“差”可以定义为以下(1)-(3)中的任何一种。
(1)M维复向量空间上定义的差：
z＝y-x，其中z∈CM。
(2)从向量x到y的Householder反射矩阵：
H∈UM×M，
Figure BSA00000303124800081
其中u＝x-y。
(3)M维可微Riemannian流形上点x处沿测地线方向到y的切向量：
e∈CM e∈CM，其中ρ＝xHy，
Figure BSA00000303124800083
θ＝arccos|ρ|。
其中，
x、y分别是要进行求差运算的向量；
z、H、e分别是根据三种方式进行求差运算得到的结果；
I表示单位矩阵；
CM表示M维复向量空间；
UM×M表示所有M维酉矩阵的集合；
(·)T表示矩阵/向量的转置；
(·)H表示矩阵/向量的共轭转置。
通过上述求差运算，可以根据未来信道状态信息与先前信道状态信息得到修正信息。
在步骤105，基于预定义的修正码本，对修正信息进行量化来得到修正序号。
在本发明中，修正码本可以是预定义的，例如可以由本领域技术人员根据已知的一些码本设计方案或者先验知识、针对修正信息的量化来设计。
在执行本发明的方法之前，发射机和接收机都保存有完全相同的预定义修正码本，也即，发射机和接收机预先已知相同的修正码本。这样，在接收机根据修正码本对修正信息量化来得到修正序号之后，发射机才可以根据相同的预定义修正码本实现对修正序号的反量化，从而得到该修正信息。
在一个实施例中，从修正信息到修正序号的量化处理例如可以通过以下方式来实现：在预定义修正码本中确定与修正信息相对应的码字，将该码字的序号确定为修正序号。另外，该量化处理也可以采用本领域技术人员公知的方式实现。
由此可见，通过步骤104和105，可以完成本发明的根据未来信道状态信息和先前信道状态信息确定反馈信息这一过程。
在步骤106，将修正序号作为反馈信息向发射机进行发送。
此外，接收机还可以根据修正序号来得到修正信息，通过修正信息和先前信道状态信息重构未来信道状态信息，并利用重构的未来信道状态信息更新先前信道状态信息。下文的将要介绍的图2中的步骤215-217给出了关于此的示例性实施方式。
图2是按照本发明的另一个实施例的用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法的流程图。在图2示出的实施例中，为了得到与实际信道更加吻合的信道状态信息，在反馈信息的确定过程中加入了偏差纠正措施。具体而言，该实施例对当前信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算来得到偏离信息，并且当所述偏离信息超过预定阈值时确定进行重新初始化。这样，当先前预测的信道方向相对于根据接收信号估计出的当前信道状态信息非常不准确或者严重偏离信道的实际状态时，接收机可以根据得到的偏离信息来判断偏离程度，从而及时校正，避免产生更大的预测误差。
当接收机判断所得到的偏离信息超过预定阈值时，可以向发射机发送重新初始化请求；在接收到来自所述发射机的同意重新初始化响应后，基于预定义的初始化码本对当前信道状态信息进行量化；将量化得到的重新初始化序号确定为所述反馈信息。在完成了这样的重新初始化之后，相当于对发送至发射机的反馈信息进行了重置，将其从较大的误差校正到更接近于实际情况，从而更有利于发射机进行下一次波束成形。此外，接收机还可以根据重新初始化序号来确定重新初始化信道状态信息，以及利用重新初始化信道状态信息更新先前信道状态信息。
当接收机判断所得到的偏离信息没有超过预定阈值时，则可以如图1所示的实施例那样确定修正序号，并将修正序号确定为反馈信息。
以下介绍图2所示实施例的具体步骤。
在步骤201，根据接收信号估计当前信道状态信息。
在步骤202，根据所述当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息。
在步骤203，读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息。
步骤201-203的实现与图1所示实施例中的步骤101-103相似，在此不再赘述。
在步骤204，对当前信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，得到偏离信息。
在图1所示实施例的步骤104中，给出了“求差运算”的三个示例。在步骤204同样进行的是“求差运算”，与步骤104不同之处仅在于步骤204是对当前信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算。
在一种实施方式中，如果根据步骤104给出的(1)-(3)中任意一种“求差运算”对当前信道状态信息与先前信道状态信息(假设为x和y)求差之后，可以通过以下(1)-(3)示出的方法之一计算x和y的偏离信息ε：
(1)||z||。
(2)||H-I||F。
(3)||e||。
其中以上(1)和(3)中的向量范数不限于向量的2-范数。
应该注意的是，通过以上(1)-(3)计算偏离信息与通过步骤104中的示例(1)-(3)计算求差运算是一一对应的。
在另一种实施方式中，可以通过计算xi和yi的“差”，i∈In，P＝{n，n-1，...，n-P}，将
Figure BSA00000303124800111
和
Figure BSA00000303124800112
的P阶偏离信息作为步骤204中得到的偏离信息。以下给出计算该P阶偏离信息的三种示例性实施方式：
(1)
Figure BSA00000303124800113
其中r∈N，αi∈R，
Figure BSA00000303124800114
εi是3中定义的xi和yi的偏离信息。
(2)
Figure BSA00000303124800115
其中τi是预先设定的阈值，I(A)是事件A的示性函数，εi是3中定义的xi和yi的偏离信息。
(3)
Figure BSA00000303124800116
其中
Figure BSA00000303124800117
其中，
N表示自然数域；
R表示实数域；
detS表示矩阵S的行列式；
trS表示矩阵S的迹；
||x||表示向量x的范数，如无特别说明特指向量的2-范数；
||X||F表示矩阵X的Frobenius范数。
应当注意的是，本领域的技术人员可以利用本领域已知的其他方法以与求差运算相对应的方式来计算偏离信息，而不仅仅限于此处公开的例子。
在步骤205，判断偏离信息是否超过预定阈值。
预定阈值可以是本领域技术人员根据现有技术或者先验知识预先设定的。
当偏离信息超过预定阈值时，进入步骤206；当偏离信息没有超过预定阈值时，进入步骤212，进行修正反馈处理。
在步骤206，向发射机发送重新初始化请求。
在步骤207，判断是否接收到来自发射机的同意重新初始化响应。
当接收机接收到发射机发送的对于重新初始化请求同意的响应时，进入步骤208，进行重新初始化处理；当接收机没有接收到发射机同意重新初始化请求的响应时，进入步骤212，进行修正反馈处理。
在步骤208，基于预定义的初始化码本对当前信道状态信息进行量化。
在本发明中，初始化码本可以是预定义的，例如可以由本领域技术人员根据已知的一些码本设计方案或者先验知识、针对修正信息的量化来设计。
在执行本发明的方法之前，发射机和接收机都保存有完全相同的预定义初始化码本，也即，发射机和接收机预先已知相同的初始化码本。这样，在接收机根据初始化码本对当前信道状态信息量化来得到重新初始化序号之后，发射机才可以根据相同的预定义初始化码本实现对重新初始化序号的反量化，从而得到重新初始化之后需要采用的信道状态信息。
在一个实施例中，对当前信道状态信息的量化处理例如可以通过以下方式来实现：在预定义初始化码本中确定与当前信道状态信息相对应的码字，将该码字的序号确定为重新初始化序号。另外，该量化处理也可以采用本领域技术人员公知的方式实现。
在步骤209，将量化得到的重新初始化序号作为反馈信息向发射机进行发送。
在步骤210，根据重新初始化序号，确定重新初始化信道状态信息。
这一步骤与步骤208的量化步骤互为逆运算，也即基于预定义的初始化码本，对重新初始化序号进行反量化来确定重新初始化信道状态信息。例如，可以按照重新初始化序号在初始化码本中进行查找，将匹配的码字确定为重新初始化信道状态信息。
在步骤211，利用重新初始化信道状态信息更新先前信道状态信息。
例如，可以将重新初始化信道状态信息存储到存储器中，来代替存储器中原来存储的先前信道状态信息。
应当注意的是，本领域的技术人员根据本发明的内容完全可以理解，步骤210中的用来更新先前信道状态信息的重新初始化信道状态信息可以直接从步骤201得到，而不必一定要通过步骤210和211来获得。当从步骤201直接得到当前信道状态信息也即重新初始化信道状态信息时，可以利用这一直接信息替代存储器中的先前信道状态信息，从而完成更新处理。
在步骤212，对未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，以得到修正信息。
在步骤213，基于预定义的修正码本，对修正信息进行量化来得到修正序号。
在步骤214，将修正序号作为反馈信息向发射机进行发送。
步骤212-214的实现与图1所示实施例中的步骤104-106相似，在此不再赘述。
在步骤215，根据修正序号，得到修正信息。
这一步骤与步骤213的量化互为逆运算，也即基于预定义的修正码本，对修正序号进行反量化来确定修正信息。例如，可以按照修正序号在修正码本进行查找，将匹配的码字确定为修正信息。
在步骤216，通过修正信息和先前信道状态信息重构未来信道状态信息。
由于在步骤212中是对未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算得到的修正信息，因此通过该求差运算的逆运算(本发明称为“求和运算”)，可以从修正信息和先前信道状态信息重构未来信道状态信息。
在本发明中，“求和运算”这一概念并不仅仅表示简单的相加，而是表示要进行求差运算的二者之间的“和”。与图1所示实施例中步骤104给出的三种“求差运算”示例相对应，以下给出三种求和运算的例子。应当注意的是，本领域的技术人员可以根据现有技术和公知常识来使用任何适当的方法来进行求和运算，只需与求差运算相对应即可，而不仅仅限于此处公开的例子。
由x和y的“差”和x重构y的“和”运算可以定义为：
(1)y＝x+z。
(2)y＝HHx。
(3) y = ( x e | | e | | ) ( sin | | e | | cos | | e | | ) T .
其中||x||表示向量x的2-范数。
由此可知，通过采用与步骤204中的求差运算互为逆运算的求和运算，可以在在步骤216中根据修正信息和先前信道状态信息重构未来信道状态信息。
在步骤217，利用重构的未来信道状态信息更新先前信道状态信息。
例如，可以将重构的未来信道状态信息存储到存储器中，来代替存储器中原来存储的先前信道状态信息。
应当注意的是，本领域的技术人员根据本发明的内容完全可以理解，步骤217中的用来更新先前信道状态信息的未来信道状态信息可以直接从步骤202得到，而不必一定要通过步骤215-216的重构过程获得。当从步骤202直接得到未来信道状态信息时，可以利用这一直接得到的未来信道状态信息替代存储器中的先前信道状态信息，从而完成更新处理。
图3和图4分别描述了发射机用于进行波束成形的两个实施例。不同的是，图3的实施例描述了发射机接收根据图1所示实施例反馈的修正序号来进行波束成形；图4的实施例描述了发射机接收根据图2所示实施例反馈的修正序号或者重新初始化信号来进行波束成形。
图3是按照本发明的一个实施例的用于进行波束成形的方法的流程图。
在步骤301，接收来自接收机的反馈信息。
该反馈信息例如可以是图1所示实施例的步骤106中从接收机向发射机发送的反馈信息。
在步骤302，读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息。
应当注意的是，对于发射机而言的前一次波束成形与对于接收机而言的当前波束成形是同一次波束成形，二者仅仅是语言表述的不同，实质是相同的。
发射机可以在每次进行波束成形时将本次波束成形所使用的信道状态信息存储在存储器中，并用该信息更新前一次波束成形所使用的信道状态信息。因此，在步骤302可以从存储器中读取进行前一次波束成形所使用的信道状态信息，在此称为先前信道状态信息。
在步骤303，基于预定义的修正码本，对反馈信息进行反量化来得到修正信息。
这一步骤中的反量化例如可以是与图1所示实施例中的步骤105的量化互为逆运算。例如，可以按照修正序号在预定义的修正码本进行查找，将匹配的码字确定为修正信息。
在步骤304，对修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息。
这一步骤与图2所示实施例中的步骤216相似。可以利用步骤216中给出的求和运算的示例或者本领域技术人员公知的其他方法来根据修正信息和先前信道状态信息重构信道状态信息。
应该注意的是，步骤303和步骤304所实现的基于反馈信息和先前信道状态信息重构信道状态信息的过程仅仅是本发明的一种实施方式，本领域技术人员根据本发明的记载，可以采用任何可能的其他方式。
在步骤305，根据重构的信道状态信息进行波束成形。
这一重构的信道状态信息对应于图1所示实施例中步骤102中预测出的未来信道状态信息。由此，发射机可以使用接收机希望发射机在本次波束成形(在发射机预测过程的角度而言，是下一次波束成形)中使用的信道状态信息。
另外，图3所示实施例在得到重构的信道状态信息之后，还可以利用重构的信道状态信息更新先前信道状态信息。
图4是按照本发明的另一个实施例的用于进行波束成形的方法的流程图。与图3的实施例不同，图4的实施例涉及到了图2所示实施例的偏差纠正措施。如图2中的实施例所示，当接收机判断所得到的偏离信息超过预定阈值时，可以向发射机发送重新初始化请求。对于发射机而言，则可以监测是否接收到来自接收机的重新初始化请求；当接收到重新初始化请求时，发射机可以向接收机发送同意重新初始化响应，基于预定义的初始化码本对反馈信息进行反量化来得到重构的信道状态信息。当没有接收到重新初始化请求时，则可以如图3所示实施例那样：基于预定义的修正码本对反馈信息进行反量化来得到修正信息，对修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息。另外，不论是否接收到重新初始化请求，发射机都可以利用重构的信道状态信息更新先前信道状态信息。
在步骤401，接收来自接收机的反馈信息。
该反馈信息例如可以是图2所示实施例的步骤209或者214中从接收机向发射机发送的反馈信息，该反馈信息可能是修正序号或者重新初始化序号。
在步骤402，读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息。
该步骤与步骤302相似，在此不再赘述。
在步骤403，监测是否接收到来自接收机的重新初始化请求。
当发射机监测到接收机向其发送了重新初始化请求时，进入步骤404，将反馈信息按照重新初始化序号来进行处理；当发射机没有监测到重新初始化请求时，进入步骤406，将反馈信息按照修正序号来进行处理。
在步骤404，向接收机发送同意重新初始化响应。
在步骤405，基于预定义的初始化码本，对反馈信息进行反量化来得到重构的信道状态信息。
这一步骤中，反馈信息是重新初始化序号。对重新初始化序号的反量化例如可以与图2所示实施例中的步骤208的量化互为逆运算。例如，可以按照重新初始化序号在预定义的初始化码本中进行查找，将匹配的码字确定为重构的信道状态信息。
在步骤406，基于预定义的修正码本，对反馈信息进行反量化来得到修正信息。
在步骤407，对所述修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息。
步骤406和407与图3的步骤303和304类似，具体不再赘述。
在步骤408，利用重构的信道状态信息更新先前信道状态信息。
例如，可以将重构的信道状态信息存储在先前信道状态信息所在的存储器中，并替代先前信道状态信息，从而完成更新处理。
在步骤409，根据重构的信道状态信息进行波束成形。
图5是按照本发明的一个实施例的用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的接收机500以及用于进行波束成形的发射机600的框图。图5还示出了接收机500和发射机600之间的通信示意图。其中发射机600在进行波束成形后通过通信信道向接收机发射信号(例如，数据信号、控制信号，等等)，接收机500则根据从发射机600接收到的信号来确定希望发射机在下一次波束成形中使用的信道状态信息，并以反馈信息的形式通过反馈信道发送至发射机600，从而使得发射机600可以及时调整波束成形参数，提高波束成形精度。
接收机500可以包括：估计设备501、预测设备502、读取设备503、反馈信息确定设备504以及发送设备505。
估计设备501，用于根据接收信号估计当前信道状态信息。
预测设备502，用于根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息。
读取设备503，用于读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息。
反馈信息确定设备504，用于根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息。
发送设备505，用于向发射机发送反馈信息。
在一个实施例中，反馈信息确定设备504可以包括：用于对未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算以得到修正信息的装置；用于基于预定义的修正码本，对修正信息进行量化来得到修正序号的装置；以及用于将修正序号确定为反馈信息的装置。
在第二个实施例中，反馈信息确定设备504除包括上述三个装置之外还可以包括：用于根据修正序号，得到修正信息的装置；用于通过修正信息和先前信道状态信息重构未来信道状态信息的装置；以及用于利用重构的未来信道状态信息更新先前信道状态信息的装置。
在第三个实施例中，反馈信息确定设备504可以包括：偏离信息计算单元，用于对当前信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，以得到偏离信息；以及重新初始化确定单元，用于当偏离信息超过预定阈值时确定进行重新初始化。
例如，重新初始化确定单元可以包括：用于向发射机发送重新初始化请求的装置；用于在接收到来自发射机的同意重新初始化响应后，基于预定义的初始化码本对当前信道状态信息进行量化的装置；以及用于将量化得到的重新初始化序号确定为反馈信息的装置。又例如，重新初始化确定单元除包括上述三个装置之外还可以包括：用于根据重新初始化序号，确定重新初始化信道状态信息的装置；以及用于利用重新初始化信道状态信息更新先前信道状态信息的装置。
在上述第三个实施例中，当偏离信息没有超过预定阈值时，反馈信息确定设备504可以包括：用于对未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算以得到修正信息的装置；用于基于预定义的修正码本，对修正信息进行量化来得到修正序号的装置；以及用于将修正序号确定为反馈信息的装置。此外，反馈信息确定设备504还可以包括：用于根据修正序号，得到修正信息的装置；用于通过修正信息和先前信道状态信息重构未来信道状态信息的装置；以及用于利用重构的未来信道状态信息更新先前信道状态信息的装置。
发射机600可以包括：接收设备601、读取设备602、重构设备603和波束成形设备604。
接收设备601，用于接收来自接收机的反馈信息。
读取设备602，用于读取发射机进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息。
重构设备603，用于基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息。
波束成形设备604，用于根据重构的信道状态信息进行波束成形。
在一个实施例中，重构设备603可以包括：用于基于预定义的修正码本，对反馈信息进行反量化来得到修正信息的装置；以及用于对修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息的装置。
在另一个实施例中，重构设备603还可以包括：用于监测是否接收到来自接收机的重新初始化请求的装置；用于当接收到重新初始化请求时向接收机发送同意重新初始化响应的装置；以及用于当接收到重新初始化请求时，基于预定义的初始化码本对反馈信息进行反量化来得到重构的信道状态信息的装置。在该实施例中，如果重构设备603中用于监测是否接收到来自接收机的重新初始化请求的装置没有监测到来自接收机的重新初始化请求，则重构设备603还可以包括：用于基于预定义的修正码本，对反馈信息进行反量化来得到修正信息的装置；以及用于对修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息的装置。
另外，发射机600还可以包括：更新设备，用于利用重构的信道状态信息更新先前信道状态信息。
本发明的方法可以在软件、硬件、或软件和硬件的结合中实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器、个人计算机(PC)或大型机来执行。
应当注意，为了使本发明更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。
提供本发明的说明书的目的是为了说明和描述，而不是用来穷举或将本发明限制为所公开的形式。对本领域的普通技术人员而言，许多修改和变更都是显而易见的。
因此，选择并描述实施方式是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，并使本领域普通技术人员明白，在不脱离本发明实质的前提下，所有修改和变更均落入由权利要求所限定的本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法，包括：
根据接收信号估计当前信道状态信息；
根据所述当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；
读取所述发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；
根据所述未来信道状态信息和所述先前信道状态信息，确定反馈信息；以及
向所述发射机发送所述反馈信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述未来信道状态信息和所述先前信道状态信息确定反馈信息的步骤包括：
对所述未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，以得到修正信息；
基于预定义的修正码本，对所述修正信息进行量化来得到修正序号；以及
将所述修正序号确定为所述反馈信息。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
根据所述修正序号，得到修正信息；
通过所述修正信息和所述先前信道状态信息重构未来信道状态信息；
利用重构的未来信道状态信息更新先前信道状态信息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中根据所述未来信道状态信息和所述先前信道状态信息确定反馈信息的步骤包括：
对所述当前信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，以得到偏离信息；
当所述偏离信息超过预定阈值时，确定进行重新初始化。
5.根据权利要求4所述的方法，其中当所述偏离信息超过预定阈值时确定进行重新初始化的步骤包括：
向所述发射机发送重新初始化请求；
在接收到来自所述发射机的同意重新初始化响应后，基于预定义的初始化码本对所述当前信道状态信息进行量化；
将量化得到的重新初始化序号确定为所述反馈信息。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
根据所述重新初始化序号，确定重新初始化信道状态信息；
利用所述重新初始化信道状态信息更新先前信道状态信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中信道状态信息是信道方向信息。
8.一种用于进行波束成形的方法，包括：
接收来自接收机的反馈信息；
读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；
基于所述反馈信息和所述先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及
根据重构的信道状态信息进行波束成形。
9.根据权利要求8所述的方法，其中基于所述反馈信息和所述先前信道状态信息重构信道状态信息的步骤包括：
基于预定义的修正码本，对所述反馈信息进行反量化来得到修正信息；以及
对所述修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
利用所述重构的信道状态信息更新先前信道状态信息。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中基于所述反馈信息和所述先前信道状态信息重构信道状态信息的步骤包括：
监测是否接收到来自所述接收机的重新初始化请求；以及
当接收到所述重新初始化请求时：向所述接收机发送同意重新初始化响应，并基于预定义的初始化码本对所述反馈信息进行反量化来得到重构的信道状态信息。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中信道状态信息是信道方向信息。
13.一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的接收机，包括：
估计设备，用于根据接收信号估计当前信道状态信息；
预测设备，用于根据所述当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；
读取设备，用于读取所述发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；
反馈信息确定设备，用于根据所述未来信道状态信息和所述先前信道状态信息，确定反馈信息；以及
发送设备，用于向所述发射机发送所述反馈信息。
14.根据权利要求13所述的接收机，其中所述反馈信息确定设备包括：
用于对所述未来信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算以得到修正信息的装置；
用于基于预定义的修正码本，对所述修正信息进行量化来得到修正序号的装置；以及
用于将所述修正序号确定为所述反馈信息的装置。
15.根据权利要求14所述的接收机，其中所述反馈信息确定设备还包括：
用于根据所述修正序号，得到修正信息的装置；
用于通过所述修正信息和所述先前信道状态信息重构未来信道状态信息的装置；以及
用于利用重构的未来信道状态信息更新先前信道状态信息的装置。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的接收机，其中所述反馈信息确定设备包括：
偏离信息计算单元，用于对所述当前信道状态信息与先前信道状态信息进行求差运算，以得到偏离信息；以及
重新初始化确定单元，用于当所述偏离信息超过预定阈值时确定进行重新初始化。
17.根据权利要求16所述的接收机，其中所述重新初始化确定单元包括：
用于向所述发射机发送重新初始化请求的装置；
用于在接收到来自所述发射机的同意重新初始化响应后，基于预定义的初始化码本对所述当前信道状态信息进行量化的装置；以及
用于将量化得到的重新初始化序号确定为所述反馈信息的装置。
18.根据权利要求17所述的接收机，其中所述重新初始化确定单元还包括：
用于根据所述重新初始化序号，确定重新初始化信道状态信息的装置；以及
用于利用所述重新初始化信道状态信息更新先前信道状态信息的装置。
19.根据权利要求13所述的接收机，其中信道状态信息是信道方向信息。
20.一种用于进行波束成形的发射机，包括：
接收设备，用于接收来自接收机的反馈信息；
读取设备，用于读取所述发射机进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；
重构设备，用于基于所述反馈信息和所述先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及
波束成形设备，用于根据重构的信道状态信息进行波束成形。
21.根据权利要求20所述的发射机，其中所述重构设备包括：
用于基于预定义的修正码本，对所述反馈信息进行反量化来得到修正信息的装置；以及
用于对所述修正信息与先前信道状态信息进行求和运算来得到重构的信道状态信息的装置。
22.根据权利要求20所述的发射机，还包括：
更新设备，用于利用所述重构的信道状态信息更新先前信道状态信息。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的发射机，其中所述重构设备包括：
用于监测是否接收到来自所述接收机的重新初始化请求的装置；
用于当接收到所述重新初始化请求时向所述接收机发送同意重新初始化响应的装置；以及
用于当接收到所述重新初始化请求时，基于预定义的初始化码本对所述反馈信息进行反量化来得到重构的信道状态信息的装置。
24.根据权利要求20至22中任一项所述的发射机，其中信道状态信息是信道方向信息。
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