CN102474320A - 使用基础码本和差分码本的波束成形 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于确定和/或量化波束成形矩阵的方法和装置的实施例。在某些实施例中，确定和/或量化波束成形矩阵可以包括使用基础码本和差分码本。本申请还公开了另外的变型和实施例。

Description

使用基础码本和差分码本的波束成形

技术领域

概括地说，本公开内容的实施例涉及无线通信系统，具体地说，涉及用于使用基础码本和差分码本进行波束成形的方法和装置。

背景技术

闭环多输入和/或多输出(MIMO)系统中的移动站通常在反馈路径上向基站发送信道状态信息。信道状态信息被用于在基站处利用波束成形来补偿当前信道状况。在传统系统中的某些系统中，移动站向基站发送信道协方差矩阵，基站根据此信道协方差矩阵确定被用于在基站处利用波束成形的波束成形矩阵。在某些其它传统系统中，基于信道状况在移动站处生成波束成形矩阵。随后，所生成的波束成形矩阵作为反馈被提供给基站。然而，从移动站向基站发送信道协方差矩阵和/或波束成形矩阵可能消耗相对较高的、在另外的情况下可能对于数据业务可用的带宽。

附图说明

将通过在附图中示出的示例性实施例而非限制的方式来描述本发明的实施例，在附图中，类似的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1示意性地示出了MIMO系统；

图2示出了用于确定和量化波束成形矩阵的示例性方法；

图3示出了用于基于从移动站接收的反馈来估计波束成形矩阵的示例性方法；并且

图4示出了全部根据本公开内容的各个实施例的能够实现通信设备的示例性系统。

具体实施方式

本发明的说明性实施例包括但不限于用于使用基础码本和差分码本生成和/或估计波束成形矩阵的方法和装置。

将使用由本领域技术人员向本领域其它技术人员传达他们的工作的实质内容所常用的术语来描述说明性实施例的各个方面。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，仅利用所描述的方面中的某些方面即可实施替代实施例。为了解释的目的，列出了特定数字、材料和配置以提供对说明性实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，在没有这些特定细节的情况下也可实施替代实施例。在其它情况下，省略或简化了公知的特征以不致使说明性实施例变得模糊。

进一步地，各种操作又将以最有助于理解说明性实施例的方式被描述为多个分离的操作，然而，描述的次序不应被解释为暗示这些操作一定基于次序。具体来说，不需要以呈现的次序来执行这些操作。

短语“在某些实施例中”被重复使用。该短语通常并不指代相同的实施例；然而它可能会指代相同的实施例。除非上下文另有指示，否则术语“包括”、“具有”和“包含”是同义词。短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。与短语“A和/或B”类似，短语“A/B”表示(A)、(B)或(A和B)。短语“A、B和C中的至少一个”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。短语“(A)B”表示(B)或(A和B)，即A是可选的。

尽管本文中示出并描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的实施例的范围的前提下，各种各样的替代的和/或等价的实现方式可替代所示和描述的特定实施例。该应用方式旨在覆盖本文中所论述的实施例的各种调适或变型。因此，本发明的实施例显然意味着仅受到其权利要求及其等同物的限制。

为了本公开内容的目的，除非另有提及，否则，可能具有复数项的m×n矩阵A的共轭转置为由A^*表示的n×m矩阵，并且该矩阵通过下列操作来得到：获得矩阵A的转置，然后得到通过获得矩阵A的转置而形成的矩阵的各项的复共轭。为了本公开内容的目的，除非另有提及，否则，酉矩阵是满足条件(B^*)B＝B(B^*)＝I_n的n×n复矩阵B，其中I_n是n维单位矩阵，并且B^*是B的共轭转置。因此，当且仅当B具有逆矩阵时，矩阵B是酉矩阵，其中B的逆矩阵等于B的共轭转置。为了本公开内容的目的，除非另有提及，否则，如果两个向量彼此垂直(例如，两个向量形成直角，两个向量的点积为0)，则这两个向量是正交的。为了本公开内容的目的，除非另有提及，否则，hermitian矩阵C是可能具有复数项的方矩阵，其中每个复数项等于其自身的共轭转置(例如，对于所有的索引i和j，矩阵C的第i行第j列中的元素等于矩阵C的第j行第i列中的元素的复共轭)。因此，如果矩阵C是hermitian矩阵，则C^*＝C。为了本公开内容的目的，除非另有提及，否则，对于m×n矩阵M，矩阵M的奇异值分解是指形式M＝EΛF^*的因子分解，其中E是m×m酉矩阵，Λ是其对角上具有非负实数的m×n对角矩阵，并且F^*表示矩阵F的共轭转置，其中矩阵F是n×n酉矩阵。

本公开内容的实施例可用在使用如多载波传输方案中使用的正交频分多址(OFDMA)通信的无线接入网中，其中多载波传输方案在例如2009年5月13日批准的电气电子工程师协会(IEEE)802.16-2009及随之的任何修改、更新和/或修订(例如，当前正在预起草阶段的802.16m)、第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)计划、超移动宽带(UMB)计划(又称为“3GPP2”)等中给出。在其它实施例中，通信可与另外/替代的通信标准和/或规范相兼容。

图1示意性地示出了根据本公开内容的各个实施例的通信系统100。在各个实施例中，通信系统100包括在无线信道130上与移动站140通信的基站104。在各个实施例中，基站104和/或移动站140可以是MIMO设备。在各个实施例中，通信系统100可以是使用波束成形来提高由基站104发送到移动站140的信号的信噪比(SNR)的闭环系统。

在各个实施例中，基站104可以向移动站140发送一个或多个数据流。例如，图1示出了正在由基站104发送到移动站140的数据流S1，但是在各个其它实施例中，也可以提供任何其它适当数量的数据流。在传输之前，如以下论述的，可以由基站104的一个或多个组件对数据流S1进行适当加权。

在各个实施例中，基站104可以包括用于以波束成形矩阵对数据信号(例如，数据流S1的数据信号)进行加权的波束成形器模块112。在本文中，使用术语波束成形来描述在传输之前对数据流中的频域信号应用波束成形系数或权重。在各个实施例中，可以根据波束成形矩阵来确定波束成形系数或权重。

基站104可以包括用于发送加权数据流的多个发射天线108a、108b、108c和108d。在图1中，示出了四个发射天线，但是在各个其它实施例中，基站104中可以包括任何其它适当数量的发射天线。

基站104还可以包括一个或多个接收天线(例如，接收天线110)，接收天线除了其它信息之外，还可以从移动站140接收关于信道状况的反馈。

在各个实施例中，基站104还可以包括波束成形矩阵估计模块116，波束成形矩阵估计模块116可以被配置为至少部分地基于从移动站140接收的反馈来估计波束成形矩阵。

波束成形矩阵的阶数(例如，行和/或列的数量)可以基于由基站104发送的数据流的数量和包括在基站104中的发射天线的数量。在各个实施例中，波束成形矩阵可以是N_t×N_s阶的，其中N_t和N_s分别是基站104的发射天线的数量和数据流的数量。例如，在图1中，N_t为4(因为具有四个发射天线108a、108b、108c和108d)，并且N_s为1(因为具有一个数据流S1)，因此波束成形矩阵B是4×1向量。在各个实施例中，由基站104发送的信号可以由以下等式来表示：

x＝B.S，等式(1)

其中，S表示基站104的N_s个数据流(例如，图1的数据流S1)，B为由波束成形矩阵估计模块116确定的N_t×N_s波束成形矩阵，并且x是与由四个发射天线108a、108b、108c和108d发送的加权数据信号相对应的N_t×1向量。

在各个实施例中，基站104至少可以包括与正在由基站104发送的数据流的数量同样多的发射天线，但是本公开内容的范围在这点上不限于此。在这些实施例中，N_t至少与N_s一样高。

再次参照图1，在各个实施例中，移动站140可以包括被配置为接收由基站104通过信道130发送的信号的一个或多个接收天线，例如接收天线144a和144b。在图1中，示出了两个接收天线，但是在各个其它实施例中，可以使用任何其它适当数量的接收天线。在各个实施例中，移动站140至少可以包括与正在由基站104发送的数据流的数量同样多的接收天线，但是本公开内容的范围在这点上不限于此。

在各个实施例中，移动站140还可以包括用于至少部分地基于从发射天线108a，...，108d中的一个或多个发射天线接收的信号来估计信道130的信道状况的信道估计模块148。例如，信道估计模块148可以确定描述信道130的当前状态的信道矩阵H。在各个实施例中，信道矩阵H可以指示发射天线108a，...，108d中的各个发射天线与接收天线144a和144b中的各个接收天线之间的子信道的状况。在各个实施例中，信道矩阵H可以是N_r×N_t阶的，其中N_r可以是移动站140中的接收天线的数量。图1示出了基站104的四个发射天线108a，...，108d(即，N_t＝4)和移动站140的两个接收天线144a和144b(即，N_r＝2)，并且相应地，信道矩阵H可以是用于MIMO系统100的2×4矩阵。

信道估计模块148还可以根据信道矩阵H来构造信道协方差矩阵R。例如，信道协方差矩阵R可以等于

R＝E[(H^*)H]，   等式(2)

其中H^*是信道矩阵H的共轭转置，并且E[]是期望值运算。在各个实施例中，信道矩阵H可以表示信道130的瞬时状况，而信道协方差矩阵R可以表示信道130的相对长期统计。因此，与信道协方差矩阵R相比，信道矩阵H可以随时间和频率更快地改变。在各个实施例中，信道协方差矩阵R可以是N_t×N_t阶Hermitian矩阵，其中对于MIMO系统100，N_t(例如，基站104的发射天线的数量)为4。

在各个实施例中，移动站140还可以包括矩阵分解模块152，矩阵分解模块152被配置为使用例如奇异值分解来分解信道协方差矩阵R。矩阵的奇异值分解是指将矩阵因式分解成三个不同的矩阵。例如，信道协方差矩阵R的奇异值分解可以具有以下形式：

R＝UΛV^*，   等式(3)

其中，U是N_t阶方形酉矩阵，Λ是其对角线上具有非负实数的N_t×N_t对角矩阵，并且V^*是N_t阶方形酉矩阵V的共轭转置。在各个实施例中，矩阵V的列可以是矩阵(R^*)R的特征向量，并且矩阵Λ中的对角值可以是R的奇异值。

在各个实施例中，矩阵V可以包括波束成形矩阵，并且矩阵V的表示波束成形矩阵的部分可以由V_b表示。例如，如先前所论述的，对于基站104(例如，如图1所示)的单个数据流(例如，N_s＝1)和四个发射天线(例如，N_t＝4)，波束成形矩阵是4×1向量。在这种情况下，矩阵V是4×4方矩阵，并且V的第一列(例如，矩阵(R^*)R的主特征向量)可以形成波束成形矩阵V_b。也就是说，在这种情况下，波束成形矩阵V_b可以由矩阵V的第一列构成。

在另一个示例中(图1中未示出)，对于基站104的两个数据流(例如，N_s＝2)和四个发射天线(例如，N_t＝4)，矩阵V是4×4方矩阵，并且波束成形矩阵V_b是4×2矩阵。在这种情况下，V的前两列(例如，矩阵(R^*)R的两个特征向量)可以形成波束成形矩阵V_b。

在各个实施例中，移动站140还可以包括量化模块156。一旦根据矩阵V生成了波束成形矩阵V_b，则量化模块156可以使用基础码本C_b来量化波束成形矩阵V_b。在这些实施例中，基础码本C_b可以用于得到流形表面(surface of a manifold)，以对波束成形矩阵进行有效编码或量化。基础码本C_b可以包括多个候选矩阵，各自具有与波束成形矩阵V_b类似的维度。可以从基础码本C_b中选择多个候选矩阵中与波束成形矩阵V_b最佳地匹配的候选矩阵，并且可以由移动站140将与所选择的候选矩阵相对应的码字反馈给基站104。这里，所选择的候选矩阵可以表示波束成形矩阵V_b(例如，所选择的候选矩阵可以是波束成形矩阵V_b的量化版本)，并且所选择的候选矩阵在本文中可以称为量化波束成形矩阵。

例如，再次参照图1，量化模块156可以按照下列方式来量化波束成形矩阵V_b：

$\hat{V}=\underset{\mathrm{Vi}\∈C_b}{\arg \max }{\left|\right|V_b^{*}{V}_i\left|\right|}_F,$ 等式(4)

其中是量化波束成形矩阵，C_b是基础码本，Vi表示基础码本C_b中的候选矩阵，

是波束成形矩阵V_b的复共轭，并且|| ||_F是Frobenius范数运算。尽管等式4中使用了Frobenius范数，但是在各个其它实施例中，还可以使用任何其它适当的矩阵范数或向量范数(例如，谱范数、欧几里得范数等)。等式4从包括在基础码本C_b中的多个候选矩阵中选择最佳地表示波束成形矩阵V_b的量化波束成形矩阵

在各个实施例中，尽管量化波束成形矩阵

表示波束成形矩阵V_b，但是当量化波束成形矩阵

是从基础码本C_b中选择的时候，可能存在量化误差(例如，量化波束成形矩阵

与波束成形矩阵V_b之间的差)。量化误差可能是基于若干因素，其包括但不限于：包括在基础码本C_b中的候选矩阵的数量，以及波束成形矩阵V_b与从基础码本C_b选择的候选矩阵(例如，量化波束成形矩阵)相匹配的接近程度。

在各个实施例中，为了降低该量化误差，移动站140可以确定表示波束成形矩阵V_b与量化波束成形矩阵

之间的差的差矩阵。例如，差矩阵D可以形成为使得：

$D={\left[\begin{array}{cc}\hat{V}& {\hat{V}}^{\⊥}\end{array}\right]}^{*}{V}_b,$ 等式(5)

其中

是N_t×N_t矩阵

的共轭转置。另外，

可以是包括与量化波束成形矩阵的列正交的列的矩阵，并且矩阵

的阶数可以是N_t×(N_t-N_s)。例如，对于N_s＝1且N_t＝4，是4×1向量，并且可以是被选择为使得

的列中的每一列与向量正交的4×3矩阵。在另一个示例中，对于N_s＝2且N_t＝4，

是4×2矩阵，并且

可以是被选择为使得

的列中的每一列与向量

的列中的每一列正交的4×2矩阵。在各个实施例中，

可以被选择为使得

是酉矩阵。在各个实施例中，差矩阵D和/或矩阵

可以通过例如对量化波束成形矩阵

的householder反射运算来计算得到。差矩阵D可以表示波束成形矩阵V_b与矩阵

之间的差。

在各个实施例中，可以使用差分码本C_d来量化差矩阵D。差分码本C_d可以包括多个候选矩阵，各自具有与差矩阵D类似的维度。例如，再次参照图1，量化模块156可以按照如下方式来量化差矩阵D：

$\hat{D}=\underset{D_i\∈C_d}{\arg \max }{\left|\right|D^{*}{D}_i\left|\right|}_F,$ 等式(6)

其中，量化差矩阵是差矩阵D的量化，C_d是差分码本，Di表示差分码本C_d中的候选矩阵，并且|| ||_F是Forbenius范数运算。尽管Frobenius范数用在等式6中，但是在各个其它实施例中，也可以使用任何其它适当的矩阵范数或向量范数。等式6从差分码本C_d中选择最佳地表示差矩阵D的候选矩阵

在各个实施例中，移动站140可以通过发射天线160的方式向基站104发送第一码字和第二码字。在各个实施例中，第一码字(例如，来自基础码本C_b)可以与量化波束成形矩阵

相关联，并且第二码字(例如，来自差分码本C_d)可以与量化差矩阵相关联。移动站140可以向基站104发送第一码字和第二码字(例如，而不发送实际的矩阵

和

)，以使得基站104能够根据所发送的第一码字和第二码字来估计波束成形矩阵V_b。

例如，如果量化波束成形矩阵

是基础码本C_b中的多个候选矩阵中的第n矩阵，并且如果量化差矩阵是差分码本C_d中的多个候选矩阵中的第m矩阵，则数字n和m可以分别是第一码字和第二码字。在各个其它实施例中，与量化波束成形矩阵

和/或量化差矩阵

相关联的码字也可以以任何其它适当的方式形成。

在各个实施例中，一旦基站104从移动站140接收到第一码字和第二码字，基站104可以根据所接收的第一码字和第二码字，使用所保存的基础码本C_b和差分码本C_d的副本来分别确定矩阵

和

在各个其它实施例中，基站104还可以根据所接收的码字，以任何其它适当的方式确定矩阵

和

一旦基站104确定了矩阵

和

则基站104中的波束成形矩阵估计模块116可以估计原始的波束成形矩阵V_b。例如，波束成形矩阵估计模块116可以根据所确定的矩阵

来生成矩阵

随后，波束成形矩阵估计模块116可以按照如下方式确定所估计的波束成形矩阵

${\hat{V}}_b=\left[\begin{array}{cc}\hat{V}& {\hat{V}}^{\⊥}\end{array}\right]\hat{D}.$ 等式(7)

因此，所估计的波束成形矩阵

可以是原始的波束成形矩阵V_b的估计。在各个实施例中，基站104(例如，波束成形器模块112)可以利用所估计的波束成形矩阵

来对数据流进行加权(例如，如关于等式1所论述的)，并且基站104的发射天线108a，...，108d可以发送加权数据流。

图2示出了根据本发明的各个实施例的用于确定和量化波束成形矩阵的示例性方法200。方法200的一个或多个操作可以通过移动站140的一个或多个模块来进行。参照图1和2，在各个实施例中，方法200包括：在204(“确定信道协方差矩阵R”)，例如通过移动站140的信道估计模块148基于从基站104接收的信号来确定信道协方差矩阵R。在各个实施例中，如关于等式2所论述的，信道协方差矩阵R可以根据信道矩阵H来形成。如先前所论述的，信道矩阵H可以表示基站104的一个或多个发射天线108a，...，108d与移动站140的一个或多个接收天线144a、144b之间的子信道的状况。

方法200可以进一步包括：在208(“分解信道协方差矩阵”)，如先前关于等式3所论述的，例如由移动站140的矩阵分解模块152使用奇异值分解将信道协方差矩阵R分解成左矩阵U、对角矩阵Λ、以及右矩阵V的复共轭。

方法200可以进一步包括：在212(“确定波束成形矩阵V_b”)，例如由移动站140的矩阵分解模块152确定波束成形矩阵V_b，使得波束成形矩阵V_b包括右矩阵V的一列或多列。在各个实施例中，波束成形矩阵V_b可以包括右矩阵V的前N_s数量的列。

方法200可以进一步包括：在216(“选择量化波束成形矩阵”)，例如由移动站140的量化模块156从包括在基础码本C_b中的第一多个候选矩阵中选择量化波束成形矩阵其中量化波束成形矩阵可以表示波束成形矩阵V_b。如关于等式4所论述的，量化波束成形矩阵

可以被选择为使得：在基础码本C_b中的第一多个候选矩阵中，量化波束成形矩阵

使波束成形矩阵的复共轭与量化波束成形矩阵

的乘积的Frobenius范数最大化。

方法200可以进一步包括：在220(“确定差矩阵”)，如关于等式5所论述的，例如由移动站140的量化模块156来确定表示波束成形矩阵V_b与量化波束成形矩阵

之间的差的差矩阵D。例如，为了确定差矩阵D，可以至少部分地基于量化波束成形矩阵来形成矩阵

(例如，使用量化波束成形矩阵

的householder反射)，使得矩阵

中的一列或多列的每一列与量化波束成形矩阵

的一列或多列的每一列正交。随后，可以形成矩阵该矩阵可以是量化波束成形矩阵与矩阵的组合。在各个实施例中，可以形成矩阵

使得矩阵

是具有与波束成形矩阵V_b的行的数量相等的阶数的酉矩阵。如关于等式5所论述的，可以确定差矩阵D，使得差矩阵D是矩阵

的复共轭与波束成形矩阵V_b的乘积。

方法200可以进一步包括：在224(“选择量化波束成形矩阵”)，例如由移动站140的量化模块156从包括在差分码本C_d中的第二多个候选矩阵中选择量化差矩阵其中量化差矩阵

可以表示差矩阵D。如关于等式6所论述的，量化差矩阵

可以被选择为使得：在差码本C_d中的所有第二多个候选矩阵中，量化差矩阵

使差矩阵的复共轭与量化差矩阵

的乘积的Frobenius范数最大化。

方法200可以进一步包括：在228(“发送第一码字和第二码字”)，如先前所论述的，例如由移动站140的发射天线160向基站104发送分别与量化波束成形矩阵和量化差矩阵相关联的第一码字和第二码字。

图3示出了根据本发明的各个实施例的用于由基站104基于从移动站140接收的反馈来估计波束成形矩阵的示例性方法300。方法300的一个或多个操作可以由基站104的一个或多个模块来进行。参照图1和图3，在各个实施例中，方法300包括：在304(“接收第一码字和第二码字”)，例如由接收天线110从移动站140(例如，从发射天线160)接收分别与量化波束成形矩阵和量化差矩阵

相关联的第一码字和第二码字。

方法300可以进一步包括：在308(“确定量化波束成形矩阵和量化差矩阵”)，例如由波束成形矩阵估计模块116至少部分地基于所接收的第一码字和第二码字来分别确定量化波束成形矩阵

和量化差矩阵

方法300可以进一步包括：在312(“估计波束成形矩阵”)，如关于等式7所论述的，例如由波束成形矩阵估计模块116根据所确定的量化波束成形矩阵

和量化差矩阵

来估计波束成形矩阵(例如，所估计的波束成形矩阵

)。

方法300可以进一步包括：在316(“对一个或多个数据流进行加权”)，例如由波束成形器模块112使用所估计的波束成形矩阵

来对一个或多个数据流(例如，数据流S1)进行加权。方法300可以进一步包括：在320(“发送加权数据流”)，例如由基站104的一个或多个发射天线(例如，发射天线108a，...，108d)向移动站140发送加权数据流。

使用两个码本C_b和C_d来量化波束成形矩阵相对于使用单个码本来量化波束成形矩阵而言具有若干优势。例如，将波束成形矩阵量化成量化波束成形矩阵

和量化差矩阵

可以减少量化误差。相应地，在基站104处形成的波束成形矩阵的估计可以更准确。

在到目前为止论述的各个实施例中，使用基础码本和差分码本来量化波束成形矩阵。然而，在各个实施例中，也可以使用多于一个差分码本。例如，一旦生成了差矩阵D和量化差矩阵

可以生成第二差矩阵(例如，使用至少部分地类似于等式5的等式)，第二差矩阵可以表示差矩阵D与量化差矩阵之间的差。然后，可以使用第二差分码本来量化第二差矩阵，以生成第二量化差矩阵。除了发送与量化波束成形矩阵和量化差矩阵相对应的码字之外，移动站140可以向基站104发送与第二量化差矩阵相对应的码字。基站104可以使用与量化波束成形矩阵、量化差矩阵和第二量化差矩阵相对应的码字来估计波束成形矩阵

在到目前为止论述的实施例中，由移动站140向基站104发送量化形式的波束成形矩阵(其包括量化波束成形矩阵和量化差矩阵

)。在各个实施例中，移动站140还可以向基站104发送量化形式的信道协方差矩阵R(例如，作为发送量化形式的波束成形矩阵的替代或补充)，以使得基站104能够重新构造或估计信道协方差矩阵，并且随后通过分解所估计的信道协方差矩阵来确定波束成形矩阵。例如，移动站140可以使用基础码本(使用至少部分类似于等式4的方法)来量化信道协方差矩阵R(例如，根据等式2获得的)，以获得量化的信道协方差矩阵。然后，移动站140可以计算相应的差矩阵(使用至少部分地类似于等式5的方法)，其中所述相应的差矩阵表示信道协方差矩阵与量化信道协方差矩阵之间的差。移动站140可以使用差分码本来量化所述相应的差矩阵(使用至少部分地类似于等式6的方法)，以获得相应的量化差矩阵。移动站140可以向基站104发送与所生成的量化矩阵相对应的码字，基站104可以根据所述码字来估计信道协方差矩阵。然后，基站104可以通过分解所估计的信道协方差矩阵(例如，使用奇异值分解)来估计波束成形矩阵。

本文中所描述的通信设备可以在按照期望使用任何适当硬件和/或软件来配置的系统中实现。图4示出了对于一个实施例的示例性系统400，所述系统400包括一个或多个处理器404、耦合到处理器404中的至少一个处理器的系统控制逻辑408、耦合到系统控制逻辑408的系统存储器412、耦合到系统控制逻辑408的非易失性存储器(NVM)/储存器416、以及耦合到系统控制逻辑408的一个或多个通信接口420。

对于一个实施例，系统控制逻辑408可以包括任何适当的接口控制器，以便为处理器404中的至少一个处理器和/或与系统控制逻辑408通信的任何适当设备或组件提供任何适当的接口。

对于一个实施例，系统控制逻辑408可以包括为系统存储器412提供接口的一个或多个存储控制器。系统存储器412可以用于载入和存储例如用于系统400的数据和/或指令。对于一个实施例，系统存储器412可以包括任何适当的易失性存储器，例如适当的动态随即存取存储器(DRAM)。

对于一个实施例，系统控制逻辑408可以包括为NVM/储存器416和通信接口420提供接口的一个或多个输入/输出(I/O)控制器。

NVM/储存器416可以用于例如存储数据和/或指令。NVM/储存器416可以包括例如任何适当的非易失性存储器(例如，闪存)和/或可以包括例如任何适当的非易失性储存设备(例如，一个或多个硬盘驱动器(HDD)、一个或多个压缩光盘(CD)驱动器、和/或一个或多个数字通用光盘(DVD)驱动器)。

NVM/储存器416可以包括系统400在其上安装的设备的存储资源部分，或者NVM/储存器416可以由设备访问，但是不一定是设备的一部分。例如，NVM/储存器416可以经由通信接口420通过网络被访问。

具体来说，系统存储器412和NVM/储存器416可以分别包括波束成形矩阵逻辑424的临时和永久副本。在各个实施例中，系统400可以是移动站140的一部分，并且如本文中所描述的，波束成形矩阵逻辑424可以包括当由处理器404中的至少一个处理器执行时使系统400生成波束成形矩阵并且/或者量化波束成形矩阵(例如，使用基础码本和差分码本)的指令。在各个其它实施例中，系统400可以是基站104的一部分，并且如本文中所描述的，波束成形矩阵逻辑424可以包括当由处理器404中的至少一个处理器执行时使系统400根据所接收的基础码本和差分码本的码字(例如，与波束成形矩阵相对应的码字)来估计波束成形矩阵的指令。

在某些实施例中，另外(或替代)地，波束成形矩阵逻辑424可以位于系统控制逻辑408中。

通信接口420可以为系统400提供接口以通过一个或多个网络和/或利用任何其它适当的设备进行通信。通信接口420可以包括任何适当的硬件和/或固件。对于一个实施例，通信接口420可以包括例如网络适配器、无线网络适配器、电话调制解调器、和/或无线调制解调器。对于无线通信，对于一个实施例，通信接口420可以使用一个或多个天线。

对于一个实施例，处理器404中的至少一个处理器可以与用于系统控制逻辑408的一个或多个控制器的逻辑封装在一起。对于一个实施例，处理器404中的至少一个处理器可以与用于系统控制逻辑408的一个或多个控制器的逻辑封装在一起，以形成系统级封装(SiP)。对于一个实施例，处理器404中的至少一个处理器可以与用于系统控制逻辑408的一个或多个控制器的逻辑集成在相同的裸片(die)上。对于一个实施例，处理器404中的至少一个处理器可以与用于系统控制逻辑408的一个或多个控制器的逻辑集成在相同的裸片上，以形成片上系统(SoC)。

在各个实施例中，系统400可以具有更多的或更少的组件和/或不同的架构。

尽管本文中已描述了某些示例性方法、装置和制品，但是本公开内容的覆盖范围不限于此。相反，本公开内容覆盖根据字面或按照等同物的原则落入所附权利要求的范围之内的所有方法、装置和制品。例如，尽管上面公开了除了其它组件之外还包括软件、在硬件上执行的软件或固件的示例性系统，但是应当注意，这种系统仅仅是说明性的，不应为解释为限制。具体来说，应设想到所公开的硬件、软件和/或固件组件中的任何或所有组件可以排他地用硬件、排他地用软件、排他地用固件或者用硬件、软件和/或固件的某种组合来实现。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

由移动站基于从基站接收的信号来确定信道协方差矩阵；

由所述移动站至少部分地基于所确定的信道协方差矩阵来确定波束成形矩阵；

由所述移动站从包括在第一码本中的第一多个候选矩阵中选择第一矩阵，其中，所述第一矩阵表示所述波束成形矩阵；

由所述移动站确定表示所述波束成形矩阵与所述第一矩阵之间的差的差矩阵；

由所述移动站从包括在第二码本中的第二多个候选矩阵中选择第二矩阵，其中，所述第二矩阵表示所述差矩阵；以及

由所述移动站向所述基站发送分别与所述第一矩阵和所述第二矩阵相关联的第一码字和第二码字。

2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述差矩阵进一步包括：

至少部分地基于所述第一矩阵来确定第三矩阵，使得所述第三矩阵的一列或多列中的每一列与所述第一矩阵的一列或多列中的每一列正交。

3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述差矩阵进一步包括：

形成作为所述第一矩阵和所述第三矩阵的组合的第四矩阵，其中，所述第四矩阵是具有与所述波束成形矩阵的行的数量相等的阶数的酉矩阵；以及

确定所述差矩阵，以使得所述差矩阵是下列各项的乘积：

所述第四矩阵的复共轭，以及

所述波束成形矩阵。

4.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述第三矩阵进一步包括：

使用所述第一矩阵上的householder反射来确定所述第三矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其中，选择所述第一矩阵进一步包括：

选择所述第一矩阵，以使得在所有的所述第一多个候选矩阵中，所述第一矩阵使下列各项的乘积的Frobenius范数最大化：

所述波束成形矩阵的复共轭；以及

所述第一矩阵。

6.如权利要求1所述的方法，其中，选择所述第二矩阵进一步包括：

选择所述第二矩阵，以使得在所有的所述第二多个候选矩阵中，所述第二矩阵使下列各项的乘积的Frobenius范数最大化：

所述差矩阵的复共轭；以及

所述第二矩阵。

7.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述波束成形矩阵进一步包括：

使用奇异值分解将所述信道协方差矩阵分解成左矩阵、对角矩阵、以及右矩阵的复共轭；以及

确定所述波束成形矩阵，以使得所述波束成形矩阵包括所述右矩阵的一列或多列。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述移动站从所述基站接收与N个数据流相关联的数据信号，其中N是一或更大的整数值，并且其中，确定所述波束成形矩阵进一步包括：

确定所述波束成形矩阵，以使得所述波束成形矩阵包括所述右矩阵的N列。

9.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述信道协方差矩阵进一步包括：

确定表示所述基站的一个或多个发射天线与所述移动站的一个或多个接收天线之间的子信道的状况的信道矩阵；以及

根据所述信道矩阵来确定所述信道协方差矩阵。

10.一种装置，包括：

矩阵分解模块，其被配置为确定波束成形矩阵；

量化模块，其被配置为至少部分地基于所述波束成形矩阵，使用基础码本来确定量化波束成形矩阵并且使用差分码本来确定量化差矩阵；以及

发送模块，其被配置为向另一装置发送分别与所述量化波束成形矩阵和所述量化差矩阵相关联的第一码字和第二码字。

11.如权利要求10所述的装置，其中，所述量化模块进一步被配置为：

从包括在所述基础码本中的第一多个候选矩阵中选择所述量化波束成形矩阵，以使得所述量化波束成形矩阵表示所述波束成形矩阵；

确定表示所述波束成形矩阵与所述量化波束成形矩阵之间的差的差矩阵；以及

从包括在所述差分码本中的第二多个候选矩阵中选择所述量化差矩阵，以使得所述量化差矩阵表示所述差矩阵。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述量化模块进一步被配置为：

确定第一矩阵，以使得所述第一矩阵的一列或多列中的每一列与所述量化波束成形矩阵的一列或多列中的每一列正交；

形成作为所述量化波束成形矩阵和所述第一矩阵的组合的第二矩阵；以及

确定所述差矩阵，以使得所述差矩阵是下列各项的乘积：

所述第二矩阵的复共轭，以及

所述波束成形矩阵。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述量化模块进一步被配置为使用所述量化波束成形矩阵上的householder反射来确定所述第一矩阵。

14.如权利要求10所述的装置，其中，所述量化模块进一步被配置为：

选择所述量化波束成形矩阵，以使得在所有的所述第一多个候选矩阵中，所述量化波束成形矩阵使下列各项的乘积的矩阵范数最大化：

所述波束成形矩阵的复共轭，以及

所述量化波束成形矩阵。

15.如权利要求10所述的装置，其中，所述量化模块进一步被配置为：

选择所述量化差矩阵，以使得在所有的所述第二多个候选矩阵中，所述量化差矩阵使下列各项的乘积的矩阵范数最大化：

所述差矩阵的复共轭，以及

所述量化差矩阵。

16.如权利要求10所述的装置，进一步包括信道估计模块，其被配置为：

确定信道协方差矩阵；

使用奇异值分解将所述信道协方差矩阵分解成左矩阵、对角矩阵、以及右矩阵的复共轭；以及

确定所述波束成形矩阵，以使得所述波束成形矩阵包括所述右矩阵的N列，其中N是一或更大的整数值，其中，所述装置从所述另一装置接收与N个数据流相关联的数据信号。

17.一种基站，包括：

接收模块，其被配置为从移动站接收分别与量化波束成形矩阵和量化差矩阵相关联的第一码字和第二码字；以及

波束成形矩阵估计模块，其被配置为：

至少部分地基于所接收的第一码字和第二码字来分别确定所述量化波束成形矩阵和所述量化差矩阵；以及

根据所确定的量化波束成形矩阵和所述量化差矩阵来估计波束成形矩阵。

18.如权利要求17所述的基站，其中，所述波束成形矩阵估计模块被配置为：

确定第一矩阵，以使得所述第一矩阵的一列或多列中的每一列与所述量化波束成形矩阵的一列或多列正交；

形成作为所述量化波束成形矩阵和所述第一矩阵的组合的第二矩阵；以及

估计所述波束成形矩阵，使得所估计的波束成形矩阵是所述第二矩阵的复共轭与所述量化差矩阵的乘积。

19.如权利要求17所述的基站，其中，所述波束成形矩阵估计模块进一步被配置为使用所述量化波束成形矩阵上的householder反射来确定所述第一矩阵。

20.如权利要求17所述的基站，进一步包括：

波束成形器模块，其被配置为使用所估计的波束成形矩阵对一个或多个数据流进行加权；以及

一个或多个发射天线，其被配置为发送经过加权的数据流。

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