CN102640431A - 支持有效的秩重配的信道反馈 - Google Patents

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Abstract

一种方法可包括提供支持有效的秩重配的信道反馈。例如，在这样的方法中，确定对应于秩-r预编码器的秩-r预编码器索引，和测量在秩-r预编码器内的每个秩-1预编码器的性能。根据所测量的性能，选择使得性能最大化的秩-1预编码器。

Description

支持有效的秩重配的信道反馈
技术领域
本发明的实施例涉及通信网络，并且具体地，涉及诸如通用移动电信系统(UMTS)地面无线接入网(UTRAN)长期演进(LTE)和演进的UTRAN(E-UTRAN)的无线通信网络。更具体地，本发明的一些实施例针对用于在LTE系统中用于提供有效的信道反馈的方法、系统、设备和/或计算机程序。
背景技术
通用移动电信系统(UMTS)地面无线接入网(UTRAN)是指包括基站或节点-B和无线网络控制器(RNC)的通信网。UTRAN允许用户设备(UE)与核心网络之间的连接性。RNC提供对于一个或多个节点-B的控制功能。RNC及其对应的节点-B被称为无线网络子系统(RNS)。
长期演进(LTE)是指通过改进的效率和服务、较低的花费、和新的频谱机会的使用的UMTS的改进方案。具体地，LTE是3GPP标准，它提供至少每秒50兆比特(Mbps)的上行链路峰值速率和至少100Mbps的下行链路峰值速率。LTE支持从20MHz降到1.4MHz的可扩展的载波带宽，并且支持频分复用(FDD)和时分复用(TDD)。
如上所述，还预期LTE提高3G网络的频谱效率，允许载波在给定的带宽上提供更多的数据和话音服务。因此，除了支持高容量话音以外，LTE还被设计成满足将来的对于高速数据和媒体传送的需要。LTE的优点包括高吞吐量、低延迟、在同一个平台上支持FDD和TDD、改进的终端用户体验、和导致低运行成本的简单的结构体系。
发明内容
一个实施例针对一种方法。所述方法包括确定对应于秩-r预编码器的秩-r索引或秩-r PMI；测量在秩-r预编码器内的每个秩-1预编码向量的性能；以及根据所测量的性能选择使得性能最大化的秩-1预编码向量。
另一个实施例针对一种设备。所述设备包括至少一个处理器，和至少一个存储器，其包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器，而使得设备至少确定对应于秩-r预编码器的秩-r索引；测量在秩-r预编码器内的每个秩-1预编码向量的性能；以及根据所测量的性能选择使得性能最大化的秩-1预编码向量。
另一个实施例针对在计算机可读存储介质上体现的计算机程序。所述计算机程序被配置成控制处理器来确定对应于秩-r预编码器的秩-r索引；测量在秩-r预编码器内的每个秩-1向量的性能；以及根据所测量的性能选择使得性能最大化的秩-1预编码向量。
另一个实施例针对一种方法。所述方法包括确定使得关于秩-1预编码向量的信息最佳化的线性组合器。线性组合器是基于至少一个代码本。方法还包括把使得秩-1性能最佳化的代码本项目的索引报告给网络节点。
另一个实施例针对一种设备。所述设备包括至少一个处理器，和至少一个存储器，其包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器，而使得设备至少确定使得关于秩-1预编码向量的信息最佳化的线性组合器。线性组合器是基于至少一个代码本。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器，而使得设备把使得秩-1性能最佳化的代码本项目的索引报告给网络节点。
另一个实施例针对在计算机可读存储介质上体现的计算机程序。所述计算机程序被配置成控制处理器来确定使得关于秩-1预编码向量的信息最佳化的线性组合器。线性组合器是基于至少一个代码本。所述计算机程序还被配置成控制处理器来把使得秩-1性能最佳化的代码本项目的索引报告给网络节点。
另一个实施例针对一种方法。所述方法包括确定使得性能最佳化的秩-1预编码器；和把使得性能最大化的秩-1预编码器索引报告给网络节点。所报告的秩-1预编码器索引限定预编码器索引组。所述方法还包括搜索最佳秩-r预编码器索引，其中搜索限于由秩-1预编码器索引所限定的预编码器索引组；以及把最佳的秩-r预编码器索引报告给网络节点。
另一个实施例针对一种设备。所述设备包括至少一个处理器，和至少一个存储器，其包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器，而使得设备至少确定使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；和把使得性能最大化的秩-1预编码器索引报告给网络节点。所报告的秩-1预编码器索引限定预编码器索引组。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器，而使得设备搜索最佳秩-r预编码器索引，其中搜索限于由秩-1预编码器索引所限定的预编码器索引组；以及把最佳的秩-r预编码器索引报告给网络节点。
另一个实施例针对在计算机可读存储介质上体现的计算机程序。所述计算机程序被配置成控制处理器来确定使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；和把使得性能最大化的秩-1预编码器索引报告给网络节点。所报告的秩-1索引限定预编码器索引组。所述计算机程序被配置成控制处理器来搜索最佳秩-r预编码器索引，其中搜索限于由秩-1预编码器索引所限定的预编码器索引组；以及把最佳的秩-r预编码器索引报告给网络节点。
另一个实施例针对一种方法。所述方法包括报告使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；计算对应于所报告的秩-1预编码器索引的豪斯霍尔德(householder)矩阵；根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集确定最佳的秩-r预编码器；以及把最佳的列子集的索引报告给网络节点。
另一个实施例针对一种设备。所述设备包括至少一个处理器，和至少一个存储器，其包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器，而使得设备至少报告使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；计算对应于所报告的秩-1预编码器索引的豪斯霍尔德矩阵；根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集确定最佳的秩-r预编码器；以及把最佳的列子集的索引报告给网络节点。
另一个实施例针对在计算机可读存储介质上体现的计算机程序。所述计算机程序被配置成控制处理器来报告使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；计算对应于所报告的秩-1预编码器索引的豪斯霍尔德矩阵；根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集确定最佳的秩-r预编码器；以及把最佳的列子集的索引报告给网络节点。
附图说明
为了正确地了解本发明，应当参考附图，其中：
图1显示按照一个实施例的系统的框图；
图2a显示按照一个实施例的、报告列索引的例子；
图2b显示按照一个实施例的、报告线性组合器的例子；
图3显示在一个实施例中码字到层的映射关系；
图4显示按照一个实施例的、使用对应于所报告的最好的CQI的列的方法；
图5显示按照一个实施例的设备；
图6显示按照一个实施例的方法；
图7显示按照一个实施例的另一个方法；
图8显示按照一个实施例的代码本；
图9显示按照一个实施例的性能曲线；
图10显示按照另一个实施例的方法；以及
图11显示按照一个实施例的方法。
具体实施方式
LTE包括在第三代合作伙伴项目(3GPP)Release 8中所包括的通用移动电信系统(UMTS)的一组增强方案。3GPP当前正在研究对于Release 8LTE的潜在的增强方案，以便规定被称为高级LTE(LTE-Advanced)的新的系统，它应该满足由国际电信联盟无线电通信组(ITU-R)设置的高级国际移动电信(IMT-Advanced)要求。正在进行的研究项目内的主题例如包括超过20MHz的带宽扩展、中继、协作的多输入多输出(MIMO)和包括对多用户MIMO增强的其它MIMO增强方案。
单用户MIMO(SU-MIMO)是指多个数据流空间复用到一个用户的传输。另一方面，多用户MIMO(MU-MIMO)仅意味着多个空间复用数据流意图用于不同的用户。可利用诸如迫零(ZF)发送预编码或块对角化发送预编码的空间预编码技术来消除用户间干扰。
协作的MIMO(也称为协调多点(CoMP)发送和接收)是指这样一种技术，其中来自几个小区的传输被一起协调，以便减轻共信道小区间干扰。另外，如果有足够的由用户设备反馈的信道状态信息在所有的小区中的基站上可供使用的话，几个用户可以在多用户的意义下在同一个无线电资源上(例如，在同一个OFDM码元-子载波网格上)被调度(即，被空间复用)。这种类型的协作的MIMO在3GPP中被称为联合处理协调多点传输(JP-CoMP)。在3GPP中讨论的CoMP的另一种形式是协调波束成形(CB)，其中小区协调它们发送的波束，以使得在期望的用户设备(UE)处的功率被最大化，而同时对于在相邻的小区中在相同的无线电资源上被调度的UE的干扰被最小化。
为了从上述的多天线方案得到好处，如UE所看到的信道状态信息的足够的知识在eNB处可能是必须的。因此，本发明的实施例提供适用于多传输方案(诸如单小区SU/MU-MIMO以及CoMP)的有效的信道反馈。本发明的实施例还解决使得反馈最佳化以便支持对于在SU/MU-MIMO与CoMP之间的无缝操作所需的有效的秩重配(rank override)的问题。
在3GPP内，已确定对于在不同的MIMO传输方案之间(诸如在单小区SU-MIMO、MU-MIMO与不同的CoMP方案之间)的“统一反馈”和无缝UE透明切换的需要。“统一反馈”是指能够有效地支持各种不同的传输方案和在它们之间的动态切换的相同的反馈。结果，eNB能够使用带有它从UE接收的反馈的任何传输方案。
然而，显然，不同的方案通常需要由UE报告不同的反馈。例如，为了得到最大吞吐量，单小区SU-MIMO典型地需要信道矩阵的所有的量化的主导右奇异向量(right singular vector)(信号空间)。具体地，SU-MIMO通常需要对应于最佳传输秩的右奇异向量的数目。另一方面，单小区MU-MIMO典型地仅仅需要(假设秩-1MU-MIMO)对应于最大奇异值的右奇异向量。替换地，单小区MU-MIMO，对于每个UE，可能需要主导右奇异向量以及信道的整个可见的子空间(对应于非零奇异值的所有向量)，以使得eNB可以通过使用UE的信道的零空间的全部知识而调度同信道用户。这样，UE可被选择成在信道子空间方面尽可能地互相正交。
对于CoMP传输方案，JP-CoMP典型地需要与用于服务的小区的MU-MIMO几乎相同的信息，和用于相邻小区的相同的信息，以及关于小区间相位和幅度差值的信息，以便构建在多个小区上适当的联合发送预编码器。另一方面，CB-CoMP(协调波束成形)将需要用于服务的小区的最佳秩-r右奇异空间(向量)和用于相邻的小区的信道的零空间，以便相邻的小区可以使用预编码器，该预编码器通过把它们的发送聚集到朝着该特定的零空间而将对感兴趣的UE的干扰最小化。
结果，对于服务的小区，反馈可以通过允许eNB或者使用对于SU-MIMO操作主要需要的秩-r预编码矩阵或者使用对于MU-MIMO操作主要需要的秩-1或秩-2预编码向量而在某种程度上被统一。典型地，秩-r信息和秩-1/秩-2信息二者在同一时间在eNB处是不可用的以有效地执行切换。从秩-r到秩＜r的切换典型地被称为秩重配，它本质上涉及到从SU-MIMO到MU-MIMO模式的切换。
通常，例如在3GPP Release 8LTE中，UE通过使用预定义代码本报告对应于最佳秩的有用的信道子空间。代码本常常被设计成使得它们通过使用诸如用来测量两个子空间之间的距离的弦长的某些距离度量而将在代码本项目之间的最小距离最大化(例如，参看D.J.Love and R.W.Heath，“Limited feedback unitary precoding for spatialmultiplexing systems”，IEEE Transactions on Information Theory，vol.51，no.8，August 2005)。另外，LTE代码本趋向于折衷对于空间相关依从性的最小距离和某些其它想要的特性，诸如恒定的模数和嵌套特性。无论如何，所报告的码字仅仅给出完整的秩-r最佳子空间，以及关于最佳秩-1预编码向量可用的唯一信息是它接近所报告的子空间(即，精确的最佳秩-1子空间可以是所报告的秩-1子空间的任何子空间，或可以是完全不同的秩-1码字)。因此，所报告的秩-r预编码矩阵不能有效地被用于秩-1传输。3GPP Release 8LTE代码本被设计成使得它具有所谓的嵌套特性，这意味着每个秩-r码字包含秩＜r码字作为预编码矩阵(码字)列的子集。即使具有这种特性，秩＜r预编码矩阵仍可能不是最佳矩阵。例如，从秩-r预编码矩阵的列提取的秩-1预编码向量通常不是最佳秩-1预编码向量(例如，对于4Tx 3GPP LTE Release 8代码本，在秩-2_＞秩-1重配的情形下招致～2dB损失)。
另一个所涉及的问题是eNB不具有关于信道质量指示符(CQI)的精确的知识，如果它重配秩的话，因为由UE报告的CQI通常被链接到秩，所以，它在秩重配后变为失配的。CQI例如可以取调制和编码速率指示的形式，这保证给定的目标误块率。CQI中的失配可以导致在系统级别上吞吐量损失。因此，当前的LTE技术规范缺乏有效的反馈支持以例如使得eNB能够重配用于单小区SU-MIMO传输的UE所优选的秩。为了有效地支持通过MU-MIMO或带有相同的反馈的CoMP的低秩传输，可能需要从所报告的秩-r PMI/CQI得出最佳秩-1预编码矩阵索引/信道质量指示符(PMI/CQI)和/或可能需要从所报告的秩-1PMI/CQI得出最佳秩-r PMI/CQI。
应当指出，对于秩重配的最相关的情形之一可能是在SU-MIMO与MU-MIMO之间的切换，因为这两个方案当在网络的中等到高信号干扰加噪声比(SINR)区域中操作时是可应用的。然而，CoMP主要是小区边缘技术(即，低的SINR)，所以秩重配可能具有较小的相关性，即使仍旧有某些情形秩重配可能是有利的。因此，虽然本发明的实施例可以应用到所有的上述的情形，但它不仅仅限于这些情形。
上述的问题的一个解决方案是除了秩-r PMI和CQI以外，还报告最好的秩-1预编码向量。虽然这样的解决方案可以改进性能，但它可能导致比起实际上所需要的更多的信令开销，并且UE可能需要执行独立的PMI搜索，因为没有考虑关于秩-r PMI(信道的最好子空间)的知识。
上述的嵌套特性是另一个可能的解决方案。嵌套特性确保，在秩-r PMI中，有嵌入的秩＜r PMI，这样，任何的秩-r码字的某些列构成秩＜r码字。然而，这样得出的秩＜r码字不一定是最佳码字。嵌套特性仅仅保证传输将避免零空间。嵌套特性被利用在当前的3GPPRelease 8中，用于它的代码本在TS 36.211v.8.8.0 section 6.3.4.2.3中描述。从秩重配来看，当预编码解调参考码元(RS)被利用在LTE-Advanced(而不是通常的非预编码RS)时，嵌套特性是不重要的。因此，在这种情形下，嵌套特性主要被看作为UE计算复杂性最佳特性。
在3GPP Release 8中，秩重配由于它很少出现，大多保持为未处理的，并且在这方面需要标准化努力。然而，如果秩重配问题没有适当地解决，在对于LTE-Advanced所设想的模式之间的透明的/动态的切换可能导致很大的损失。
所以，本发明的实施例至少提供允许有效地执行秩重配的方法、设备和/或计算机程序。按照一个实施例，假设UE正在报告期望的(最佳的)SU-MIMO秩N的单小区PMI和CQI。然后，在一个实施例中，从由UE提供的报告得出最佳的秩-1PMI和CQI。更具体地，在一些实施例中，把某些附加参数从UE用信号通知eNB，以便允许eNB从报告的秩-r PMI和CQI得出更好的秩-1PMI和CQI，而不用明确地用信号通知最佳的秩-1PMI和相关联的CQI本身。在一个例子中，UE将报告：(1)将由eNB使用来从秩-r PMI得出秩-1PMI的参数，和/或(2)作为在报告的秩-r CQI与最佳秩-1CQI(对应于所得出的秩-1PMI)之间的差值ΔCQI。
图1显示按照本发明的实施例的系统的图。在一个实施例中，UE 1用信号通知eNB 2所报告的秩-r预编码矩阵的哪些列是最好的秩-1预编码器(在N列以外)。此外，ΔCQI可以加到从UE 1到eNB2的报告中，其中ΔCQI是相对于在正常的秩-r单小区报告中所报告的CQI给出的，由此与完整附加CQI报告相比较节省比特。结果，在一个实施例中，ΔCQI可以在两个秩之间被使用。
在另一个实施例中，UE 1把可以在eNB 2处被利用的线性组合器用信号通知eNB 2，以便使用所报告的秩-r PMI的所有的列，并且线性地组合它们，以便得到改进的秩-1PMI。再次地，ΔCQI将是在对应于最终得到的秩-1PMI的CQI与对应于秩-r PMI的报告的CQI之间的差值。组合器可能不依赖于发送天线的数量，但可能依赖于重配的类型(即，开始的秩和目标的秩)。这个实施例事实上用作为子空间排序，以便得到对于MU-MIMO有益的、最强的(多个)本征向量。
此外，本发明的实施例可以利用LTE-Advanced码字到层的映射关系。所以，例如，以上阐述的本发明的例子可以以相同的方式被使用以便仅仅考虑对应于具有更好的CQI的码字的秩-r PMI的列。这个方面将在下面更详细地讨论。
应当指出，本发明的实施例不需要嵌套特性，但如果代码本具有嵌套特性，它也行得通。结果，本发明的例子是与嵌套特性的可用性是无关的，因为具有或没有嵌套特性，它都行得通。
如上所述，按照一个实施例，除了秩-r PMI和对应的CQI以外，UE 1可以报告附加的比特，用来指示在秩重配的情形下所报告的秩-rPMI的哪些列将是最佳秩-1PMI。此外，UE 1还可以报告对应于所指示的秩-1PMI的ΔCQI。这个方法的例子显示于图2a。在这个例子中，r＝3，所以需要2个比特来指示最好的列。通常，对于这种指示，可能需要ceil(log2(r))个比特。
另外，对于秩-r PMI，UE 1也可以报告对应的CQI，或每个码字一个CQI(在LTE-Advanced中，每个码字一个CQI，最多两个然后被映射到不同的空间层的码字)。结果，在这个例子中，UE 1将报告ΔCQI，然后ΔCQI可被使用来得出秩-1CQI为CQI(秩-1)＝CQI(秩-r)+ΔCQI。在多个码字(和多个CQI)的情形下，参考秩-r可以被预先限定，例如，对应于码字1的CQI。
图5显示按照一个实施例的用于促进有效的秩重配的设备10。设备10包括处理器22，用于处理信息和执行指令或操作。处理器22可以是任何类型的通用或专用处理器。虽然在图1上显示了单个处理器22，但按照其它实施例，可以利用多个处理器。
设备10还包括被耦合到处理器22的存储器14，用于存储信息和将由处理器22执行的指令。存储器14可包括随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、诸如磁盘或光盘的静态存储装置，或任何其他类型的非瞬态机器或计算机可读介质的任何组合。
设备10还可包括发射机28，用于发送诸如数据和/或控制信号的信息。设备10还包括接收机24，用于接收包括数据和/或控制信号的信息。在一些实施例中，接收机和发射机功能可以被实施在单个收发器单元中。
在实施例中，存储器14存储软件模块，它在被处理器22执行时提供功能。模块可包括操作系统15，它提供用于设备10的操作系统功能。存储器还可存储诸如应用或程序的一个或多个功能模块18，用来提供用于设备10的附加功能。设备10的部件可以以硬件被实施，或被实施为硬件与软件的任何适当的组合。
存储器14和被存储在其上的计算机程序代码可被配置成，通过处理器22，使得设备发送要被eNB使用的参数，以便从秩-r PMI得出秩-1PMI，和/或发送在报告的秩-r CQI与最佳秩-1CQI之间的差值ΔCQI，正如以上讨论的。另外或替换地，可以使得设备发送线性组合器，其可以在eNB处被利用来使用报告的秩-r PMI的所有列，和线性地组合那些列，以便得到改进的秩-1PMI，如上所述。
按照一些实施例，设备10可被体现为用户设备(UE)、移动站或终端，诸如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、上网本、或任何其它的能够进行无线通信的设备。在其它实施例中，设备10可被体现为eNB或其它网络单元。
用于从估计的信道计算反馈的设备10(其可以是UE)的操作可以如下：
(1)如往常那样计算PMI/CQI/RI，例如，使用可实现的吞吐量作为用于确定最佳秩PMI和CQI的度量。因此，UE以r结束作为最佳秩，秩-r PMI，CQI1用于第一码字，以及在r≥2的场合下，CQI2用于第二码字。应当指出，如果r＝1，则显然不需要附加的秩-1信息。
(2)测量对于被包含在步骤(1)得到的秩-r PMI中的每个秩-1向量的吞吐量。选择使得吞吐量最大化的秩-1向量。
(3)得到对应的CQI(秩-1)，，并确定将作为ΔCQI＝CQI(秩-1)-CQI1(秩-r)被报告的值。
(4)报告秩-r和秩-1信息，即，秩-r PMI、CQI1(秩-r)、CQI2(秩-r)、要被用作为最好的秩-1PMI的得到的列索引、和在上行链路反馈信道上的ΔCQI。在LTE-Advanced系统中的反馈信道可以是物理上行链路控制信道(PUCCH)或物理上行链路共享信道(PUSCH)。
eNB然后确定是利用秩-r信息(典型地SU-MIMO)还是利用秩-1信息(MU-MIMO或CoMP)，并相应地计算预编码器。在以上的例子中，吞吐量被用作为示范性度量，它可被利用来确定每个PMI与信道匹配得多好。按照本发明的其它实施例，可以使用另外的其它可能的度量，诸如Frobenius范数距离、弦长或Fubini-study距离、或后处理SINR。
图6显示按照一个实施例的用于有效地执行秩重配的方法。所述方法包括在200处，计算秩-r PMI，和在210处，测量每个秩-1向量的性能并且选择使得性能最大化的秩-1向量。方法还可包括在220处，得到对应的CQI，和在230处，确定ΔCQI。然后，在240处，把秩r、秩-r PMI、秩-1、CQI和ΔCQI用信号通知给eNB。
本发明的实施例还包括设备，其包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成，通过所述至少一个处理器，使得设备计算秩-r预编码器索引；测量每个秩-1向量的性能；选择使得性能最大化的秩-1向量；得到对应的质量指示符；确定差值-质量指示符；和把秩-r、秩-r预编码器索引、秩-1、质量指示符、和差值-质量指示符用信号通知eNB。
在另一个实施例中，提供了在计算机可读的介质上体现的计算机程序。计算机程序被配置成控制处理器执行操作。操作可包括计算秩-r预编码器索引；测量每个秩-1向量的性能；选择使得性能最大化的秩-1向量；得到对应的质量指示符；确定差值-质量指示符；和把秩-r、秩-r预编码器索引、秩-1、质量指示符、以及差值-质量指示符用信号通知eNB。
在某些实施例中，预编码器索引是预编码矩阵索引(PMI)并且质量指示符是信道质量指示符(CQI)。另外，在一些实施例中，秩-r预编码器索引是指在秩-r代码本内的预编码器索引，或是指秩-rPMI。
另一个实施例是基于最佳秩-1预编码器实际上处在/靠近由所报告的秩-r PMI的r列向量跨越的子空间的观察结果。所以，秩-1PMI可被表示为那些r列向量的线性组合。因此，按照这个实施例，UE计算使得关于秩-1PMI的信息最佳化的附加线性组合器。线性组合器可以是基于例如独立的代码本。另外，不同维数的这些代码本也可被用作为在每小区CoMP报告之间的组合器。这个方法显示于图2b，其中秩-1PMI是通过使用所报告的秩-4PMI的列的线性组合而得到的。注意向量c＝[c1 c2 c3 c4]^T实际上是从代码本选择的，这意味着，一定数目的比特将被使用来从预定的(规定的)向量组中选择一个向量c。
以与上面讨论的相同的方式，UE可以另外报告ΔCQI，它可被使用来得出对应于所得到的秩-1PMI的CQI。用于反馈计算和报告的UE程序也可以是如上所讨论的。然而，代替尝试秩-r PMI的每个列，UE将通过使用预定的秩-r代码本以每个可能的线性组合计算秩-1PMI。然后UE将报告使得秩-1吞吐量(或任何其它类似的性能度量)最佳化的代码本项目的索引。
图7显示按照实施例的用于有效地执行秩重配的方法。方法包括在300处，计算使得关于秩-1PMI的信息最佳化的线性组合器，和在310处，把使得秩-1性能最佳化的代码本项目的索引用信号通知eNB。
在另一个实施例中，提供了包括至少一个处理器和其中包括计算机程序代码的至少一个存储器的设备。所述至少一个处理器和所述计算机程序代码被配置成通过至少一个处理器而使得设备计算使得关于秩-1预编码器索引的信息最佳化的线性组合器，以及把使得秩-1性能最佳化的代码本项目的索引用信号通知eNB。
按照另一个实施例，提供了在计算机可读存储介质上体现的计算机程序。所述计算机程序被配置成控制处理器来执行操作。操作可包括计算使得关于秩-1预编码器索引的信息最佳化的线性组合器，和把使得秩-1性能最佳化的代码本项目的索引用信号通知eNB。在某些实施例中，秩-1预编码器索引是秩-1预编码矩阵索引(PMI)。
应当指出，报告哪些列对应于最好的秩-1PMI可被看作为报告线性组合器的“子集”，其中代码本仅仅包含诸如[1 0 0 0]^T，[0 1 00]^T等的列选择向量。当被使用于线性组合器代码本的比特的数目小于被使用于报告PMI的比特的数目时，报告线性组合器比起仅仅报告附加的秩-1PMI/CQI是更有用的。当比特的数目相同时，所述报告可作为对MU-MIMO有利的反馈的改进。
在3GPP RAN WG1中对于LTE-Advanced达成一致的码字到层映射关系显示于图3。基本上，使用最大两个码字，每个码字对应于报告的CQI(即，UE报告每个码字一个CQI)。取决于传输秩，一个码字/CQI然后被映射到多达四个空间层，其中一个空间层现在对应于所报告的PMI的一列，即，在eNB处应用的一组天线加权以用于传输。例如，在4-层情形下，每个码字有两层(PMI的两列)。
本发明的实施例还通过使用连同秩-r PMI/CQI报告一起被报告的CQI而利用码字到层映射关系。更具体地，在一个实施例中，报告哪些列对应于最好的秩-1PMI和/或报告线性组合器仅仅可被使用在对应于最好的报告的CQI的列上。结果，开销甚至进一步减小。图4上显示一个例子，其中CQI1＞CQI2以及仅仅使用对应于CQI1的PMI的列。CQI1＞CQI2的事实意味着通过无线电信道传递的大多数功率正经历前两个空间层。所以，通过使用那些对应的列向量搜索秩-1PMI是有意义的。虽然这样的方法比起使用所有的列向量来说可能是次最佳的，但它也招致较低的上行链路开销和UE复杂性。
另外，应当指出，本发明的实施例不限于秩-r-＞秩-1的重配，而是从秩-r到秩＜r的任何重配都可以通过小的修改而被支持。例如，在报告哪些列对应于最好的秩-1PMI的情形下，可以报告对应于最好的秩＜r子空间的那组列。在报告线性组合器的情形下，多个线性组合器可被使用来指示最好的秩＜r子空间。此外，当秩＞1时，可以给出每个码字的ΔCQI。
鉴于以上说明，本发明的实施例可以提供比起仅仅只有嵌套特性更有效的秩重配性能。这比起在秩-r报告的顶部上具有完整秩-1报告来说，招致较低的上行链路开销。而且，因为本发明的例子利用关于最佳的秩-1PMI处在哪个子空间的信息，UE仅仅需要搜索有限数目的可能的秩-1PMI，因此复杂性被减小。
本发明的其它例子提供用于无缝SU-和MU-MIMO/CoMP操作的反馈方法、设备、和计算机程序。作为关于代码本结构的背景知识，假设代码本的N个Mx1预编码向量可以编组成M个正交向量的N/M组，即，编组为尺寸为MxM的M个酉矩阵。
按照一个实施例，UE首先以通常的方式反馈标准秩-1PMI和对应的CQI。所报告的秩-1PMI还定义PMI组，即N/M酉矩阵之一。然后，附加比特被利用来报告完整秩-r PMI，其中PMI选择现在被限于上述的PMI组，由此这与同时具有完整秩-1PMI/CQI和完整秩-rPMI/CQI相比大大地减小所需要的比特的数目。而且，它提供对于MU-MIMO有利的排序的子空间。
秩-1PMI报告连同与如在3GPP LTE Release 8中的单个码字相关联的CQI报告一起给出。已经达成协议在LTE-Advanced中，类似于3GPP LTE Release 8，将在两个码字上进行秩＞1传输。因此，对于r＞1的秩-r PMI报告应当连同两个CQI一起给出，每个码字一个CQI。这可以是两个完整CQI或一个完整CQI和一个ΔCQI。本发明的实施例提供用于将与秩-r PMI相关联的CQI和与秩-1PMI相关联的CQI链接在一起的机制。因此，除了报告两个完整CQI或一个完整CQI和一个ΔCQI以外，本发明的例子还提供考虑所报告的秩-1CQI的解决方案，为如下：
·用于其它码字的一个完整CQI，和用于其它码字的关于报告的秩-1CQI的ΔCQI。
·两个ΔCQI，每个码字一个ΔCQI，所述参考CQI是所报告的秩-1CQI。
·两个ΔCQI，每个码字一个ΔCQI。一个ΔCQI取秩-1CQI作为参考，以及第二个ΔCQI取第一个ΔCQI作为参考。
·两个ΔCQI，每个码字一个ΔCQI。参考是秩-1CQI，但ΔCQI可以具有用于每个的不同的颗粒度。
应当指出，在这种情形下的ΔCQI典型地是“负的”差值，即，仅仅降低CQI。这是因为添加更多的空间层不能改进某些码字的CQI。
在其中应用层移位的情形下，对于两个码字来说共同的单个CQI可能就足够，或如果例如对于SIC接收机进行最佳化，则一个完整CQI和一个ΔCQI就足够。层移位相当于层码元到虚拟天线的循环置换和映射，它在发送预编码之前被执行。层移位试图通过在所有可用的空间层上发送每个码字而均衡码字经历的实际的信号噪声比(SNR)。
考虑所假设的代码本结构，非限制的例子将包括被设计用于4发送(TX)天线情形和8TX天线情形的代码本。例如，用于4TX天线的代码本可以由尺寸为4×1的16个秩-1向量组成。假设该16个秩-1向量可被排列成四个4×4酉矩阵，即，矩阵A1，A2，A3，和A4，其中例如A1＝[a11 a12 a13 a14]，每个向量aij代表一个可能的秩-1码字(PMI)，以及Ai HAi＝I。同样地，对于8TX情形下，例如可以有尺寸为8×1的64个秩-1向量，该64个向量可以以如上所述的方式被排列成八个8×8酉矩阵。
以下是如何进行反馈计算的例子：
(1)UE计算使得吞吐量(或类似的性能度量)最佳化的最佳的秩-1PMI/CQI，其考虑如上所限定的在所有的PMI组中所有的可能的秩-1码字(PMI)。
(2)一旦找到秩-1PMI(其实质上也精确地限定一个PMI组(酉矩阵))，UE就将搜索最好的秩-r PMI，并把搜索限于该PMI组。例如，在一个实施例中，最好的秩-r PMI被确定为最佳地使得预期的吞吐量最大化或次最佳地使得弦长最小化。结果，只需要搜索非常有限的数目的不同的PMI。CQI可以通过例如最大化吞吐量或任何其它类似的度量而与PMI联合地被选择。CQI报告然后可以遵循以前描述的选择之一。
因此，UE将首先通过使用ceil(log2(K))比特而报告最佳秩-1PMI，其中K是代码本的尺寸，这意味着例如对于3GPP LTE Release 84-TX代码本的4比特。然后，UE将报告来自由秩-1PMI限定的PMI组的最佳秩-r PMI。为此，UE可能需要某些附加比特，例如，在上述的4TX例子的情形下，可能需要2个附加比特，这导致4+2＝6比特的总的PMI报告尺寸；而在这种特定的情形下，完整秩-1和完整秩-r(N＝2，3，4)PMI报告将需要4+4＝8比特。在LTE-Advanced中，用于反馈报告的上行链路信道可以是PUCCH或PUSCH。
图10显示按照一个实施例的反馈方法。反馈方法包括在400处，计算最佳秩-1PMI，和在401处，报告最佳秩-1PMI。方法还包括在420处，搜索最好的秩-r PMI，并把搜索限于该PMI组。在一个实施例中，搜索所限于的PMI组是由秩-1PMI所限定的PMI组，即，秩-1PMI所属于的那个PMI组。方法还可以包括在430处，将最佳秩-r PMI报告给eNB。
本发明的实施例还包括设备，其包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成，通过所述至少一个处理器，使得设备计算最佳秩-1预编码器索引；报告最佳秩-1预编码器索引；搜索最好的秩-r预编码器索引并把搜索限于该预编码器索引组(即，秩-1PMI所属于的那个PMI组)；以及报告最佳秩-r预编码器索引。
在某些实施例中，秩-1预编码器索引是秩-1预编码器矩阵索引(PMI)，并且秩-r预编码器索引是秩-r PMI。
在另一个实施例中，提供了在计算机可读的介质上体现的计算机程序。计算机程序被配置成控制处理器执行操作。操作可包括计算最佳秩-1预编码器索引；报告最佳秩-1预编码器索引；搜索最好的秩-r预编码器索引并把搜索限于该预编码器索引组；以及报告最佳秩-r预编码器索引。
一旦被接收，eNB或基站就可以利用秩-1PMI/CQI信息用于MU-MIMO/CoMO目的，或利用秩-r PMI/CQI信息用于单个用户MIMO目的，这取决于调度、可用的多用户分集和MU编组决定。
用于4TX天线的3GPP Release 8LTE代码本在TS 36.211 version8.8.0 section 6.3.4.2.3中被规定，并被显示于图8。在一个实施例中，4TX代码本被使用来直接利用现有的秩-1码字。在4TX代码本中的秩-1向量可被编组为尺寸4×4的四个酉矩阵。这是通过把代码本索引0-3，4-7，8-11和12-15编组成PMI组而完成的。因此，UE将用信号通知被包括在以上的代码本中的第一个秩-1向量，然后用信号通知例如两个附加比特以指示来自由用信号通知的秩-1PMI所限定的组的秩-2PMI。在一个实施例中，在用信号通知的索引与在组内的PMI之间的映射关系被预定。
在另一个实施例中，3GPP Release 84TX代码本被利用来扩展反馈信令。通过使用以上给出的豪斯霍尔德公式形成16个4×4酉矩阵。换句话说，UE将再次报告来自16个可能的PMI的最佳秩-1PMI。然后，UE将再次通过使用由秩-1报告指示的un来计算对应的豪斯霍尔德矩阵
Figure BPA00001546675600181
(注：矩阵也可以被存储在存储器中而不是被计算)。接着，UE将通过取Wn的列的不同的组合而计算最佳秩-rPMI。所以，与3GPP Release 8操作相比，本发明的实施例利用列的不同的组合而不是如图8所示将列固定。UE然后把列的最佳组合的预编码器索引用信号通知eNB。
所以，本发明的实施例包括用于扩展反馈信令的方法，如图11所示。方法包括在500处，报告最佳秩-1PMI，和在501处，计算对应的豪斯霍尔德矩阵。方法还可包括在520处，根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集计算最佳秩-r PMI，以及在530处，用信号通知最佳列子集的索引。
本发明的实施例还包括设备，其包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中包括计算机程序代码。所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成，通过所述至少一个处理器，使得设备报告最佳秩-1预编码器索引，计算对应的豪斯霍尔德矩阵，和根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集计算最佳的秩-r预编码器，和把最佳列子集的索引用信号通知网络节点。在某些实施例中，设备是UE。在这种情形下，UE计算秩-1预编码器，然后计算对应的豪斯霍尔德矩阵。提供了包括一组预定的列子集的代码本，这些列子集可以从豪斯霍尔德矩阵被选择作为秩-r预编码矩阵。所以，UE可以测试这个矩阵的列的不同的组合作为预编码器，并且确定最佳的预编码器。然后，报告对应于形成预编码器的列的选择的组合(子集)的在代码本中的索引。
在某些实施例中，秩-1预编码器索引对应于秩-1PMI，以及秩-r预编码器索引对应于秩-r PMI。
在另一个实施例中，提供了在计算机可读的介质上体现的计算机程序。计算机程序被配置成控制处理器执行操作。操作可包括报告最佳秩-1预编码器索引；计算对应的豪斯霍尔德矩阵；和根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集计算最佳秩-r预编码器；以及把最佳列子集的索引用信号通知网络节点。
虽然某些上述的例子集中在秩-r到秩-1重配，但本发明的实施例可被一般化或被扩展到秩-r1到秩-r2重配。在这样的情形下，将报告秩-r2PMI，其中r2＜r1，由它限定PMI组和来自该规定的PMI组内的报告秩-r1。另外的一般化可以是报告来自PMI组的多个秩的PMI，因此允许多个不同的秩重配。
某些上述的实施例另外解决涉及到在SU-MIMO与MU-MIMO/CoMP之间的无缝操作的秩重配问题。无论如何，为支持重配可能需要的额外的开销明显小于具有独立的秩-1或秩-r报告。
图9显示表明在用链路模拟进行仿真的某些实施例的性能的曲线。在图9上，秩-1(红色)曲线是最佳秩-1传输，绿色曲线是当仅仅嵌套特性连同用于最好的码字的CQI信息一起被使用于从秩-2到秩-1的秩重配时的秩-1性能。即使使用理想的CQI，由于重配也造成1.5dB损失，即，在这里不考虑CQI失配。从较高的秩到秩-1的重配将造成更大的损失。由于本发明的实施例提供理想的秩-1信息，性能显然仅仅与对于秩-1的红色曲线一致。图9还显示具有秩适配的完整秩-1/秩-2性能。可以看到，按照本发明的实施例的性能等于最佳秩-2知识的性能，即，在较高的秩下没有损失。因此，按照某些实施例，秩重配问题被解决，在较高的秩下没有性能影响。
上面提到的计算机可读介质可以至少部分通过传输线、压缩盘、数字-视频盘、磁带、Bernoulli驱动、磁盘、全息盘或带、闪速存储器、磁阻存储器、集成电路，或任何其它数字处理设备存储器装置而被体现。
应当指出，在本说明书中描述的许多功能性特征已经作为模块、应用等被给出，以便更具体地强调它们的实施方案独立性。例如，模块可被实施为硬件电路，包括定制的VLSI电路或门阵列、现货供应的半导体，诸如逻辑芯片、晶体管、或其它分立部件。模块还可以用可编程硬件器件，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等被实施。
模块还可以用由各种类型的处理器执行的软件被部分地实施。可执行的代码的识别的模块例如可包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，它例如可被组织为对象、程序或功能。无论如何，识别的模块的可执行部分不需要在物理上放置在一起，而是可包括被存储在不同的位置处的不同的指令，这些指令当在逻辑上合在一起时，包括模块并且实现其阐述的目的。
事实上，可执行的代码或算法的模块可以是单个指令，或许多指令，以及甚至可以分布在几个不同的代码段上，在不同的程序之间，和跨几个存储器装置。同样地，运行数据可以在模块内被识别和被显示，以及可以以任何适当的形式被体现并且被组织在任何适当的类型的数据结构内。运行数据可以作为单个数据组被收集，或可以分布在不同的位置上，包括分别在不同的存储装置上，以及可以仅仅作为电子信号至少部分地出现在系统或网络上。
本发明的所描述的特性、优点和特征可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式被组合。本领域技术人员将认识到，本发明可以在不具有具体实施例的一个或多个特定的特性或优点的情况下被实践。在其它情况下，在某些实施例中可以认识到在本发明的所有的实施例中可能不存在的附加的特性和优点。
所以，本领域技术人员将容易理解，如上所讨论的本发明可以通过以不同的次序的步骤被实践，可以以与所公开的那些不同的配置的硬件单元被实践，以及实施例可以以任何适当的方式被组合。因此，虽然本发明是基于这些优选实施例被描述的，但对于本领域技术人员明显的是某些修改、变化、和替换结构将是明显的，而同时仍保持在本发明的精神和范围内。为了确定本发明的边界和界限，所以，应当参考所附权利要求。

Claims (30)

1.一种方法，包括：
确定对应于秩-r预编码器的秩-r预编码器索引；
测量秩-r预编码器内的每个秩-1预编码器的性能；以及
根据测量的性能选择使得性能最大化的秩-1预编码器。
2.按照权利要求1的方法，还包括得到用于所选择的秩-1预编码器的对应的质量指示符。
3.按照权利要求2的方法，还包括确定差值质量指示符。
4.按照权利要求1-3的任一项的方法，还包括把秩-r预编码器索引、所选择的秩-1预编码器、对应的质量指示符和差值质量指示符发送到eNB。
5.按照权利要求1-4的任一项的方法，其中测量包括根据吞吐量测量性能。
6.按照权利要求1-4的任一项的方法，其中测量包括根据Frobenius范数距离、弦长或Fubini-study距离和后处理信号干扰噪声比(SINR)的至少一项测量性能。
7.按照权利要求1-6的任一项的方法，其中质量指示符包括信道质量指示符。
8.一种设备，包括：
至少一个处理器；以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器，
所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
确定对应于秩-r预编码器的秩-r预编码器索引；
测量在秩-r预编码器内的每个秩-1预编码器的性能；以及
根据所测量的性能选择使得性能最大化的秩-1预编码器。
9.按照权利要求8的设备，其中所述至少一个存储器和计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
得到用于所选择的秩-1预编码器的对应的质量指示符。
10.按照权利要求9的设备，其中所述至少一个存储器和计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
确定差值质量指示符。
11.按照权利要求8-10的任一项的设备，其中所述至少一个存储器和计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
把秩-r预编码器索引、所选择的秩-1预编码器、对应的质量指示符和差值质量指示符发送到eNB。
12.按照权利要求8-11的任一项的设备，其中性能是根据吞吐量测量的。
13.按照权利要求8-11的任一项的设备，其中性能是根据Frobenius范数距离、弦长或Fubini-study距离和后处理信号干扰噪声比(SINR)的至少一项测量的。
14.按照权利要求8-13的任一项的设备，其中质量指示符包括信道质量指示符。
15.在计算机可读存储介质上体现的计算机程序，所述计算机程序被配置成控制处理器来执行操作，包括：
确定对应于秩-r预编码器的秩-r预编码器索引；
测量在秩-r预编码器内的每个秩-1预编码器的性能；以及
根据所测量的性能选择使得性能最大化的秩-1预编码器。
16.一种方法，包括：
确定允许得出秩-1预编码器的线性组合器，其中线性组合器基于至少一个代码本；以及
把使得所得出秩-1预编码器的性能最佳化的代码本项目的索引报告给网络节点。
17.按照权利要求16的方法，其中所述报告包括报告使得秩-1吞吐量最佳化的代码本项目的索引。
18.一种设备，包括：
至少一个处理器；以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器，
所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
确定允许得出秩-1预编码器的线性组合器，其中线性组合器基于至少一个代码本；以及
把使得所得出的秩-1预编码器的性能最佳化的代码本项目的索引报告给网络节点。
19.按照权利要求18的设备，其中所述至少一个存储器和计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
报告使得秩-1吞吐量最佳化的代码本项目的索引。
20.在计算机可读存储介质上体现的计算机程序，所述计算机程序被配置成控制处理器来执行操作，包括：
确定允许得出秩-1预编码器的线性组合器，其中线性组合器基于至少一个代码本；以及
把使得所得出秩-1预编码器的性能最佳化的代码本项目的索引报告给网络节点。
21.一种方法，包括：
确定使得性能最佳化的秩-1预编码器；
把相关联的秩-1预编码器索引报告给网络节点，其中所报告的秩-1预编码器索引限定预编码器索引组；
搜索最佳秩-r预编码器和相关联的秩-r预编码器索引，其中搜索限于由秩-1预编码器索引所限定的预编码器索引组所索引的预编码器；以及
把最佳的秩-r预编码器索引报告给网络节点。
22.按照权利要求21的方法，还包括报告与秩-1预编码器索引和/或秩-r预编码器索引相关联的至少一个质量指示符。
23.一种设备，包括：
至少一个处理器；以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器，
所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
确定使得性能最佳化的秩-1预编码器；
把相关联的秩-1预编码器索引报告给网络节点，其中所报告的秩-1预编码器索引限定预编码器索引组；
搜索最佳秩-r预编码器和相关联的秩-1预编码器索引，其中搜索限于由秩-1预编码器索引所限定的预编码器索引组所索引的预编码器；以及
把最佳的秩-r预编码器索引报告给网络节点。
24.按照权利要求23的设备，其中所述至少一个存储器和计算机程序代码还被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
报告与秩-1预编码器索引和/或秩-r预编码器索引相关联的至少一个质量指示符。
25.在计算机可读存储介质上体现的计算机程序，所述计算机程序被配置成控制处理器来执行操作，包括：
确定使得性能最佳化的秩-1预编码器；
把相关联的秩-1预编码器索引报告给网络节点，其中所报告的秩-1预编码器索引限定预编码器索引组；
搜索最佳秩-r预编码器和相关联的秩-1预编码器索引，其中搜索限于由秩-1预编码器索引所限定的预编码器索引组所索引的预编码器；以及
把最佳的秩-r预编码器索引报告给网络节点。
26.一种方法，包括：
报告使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；
计算对应于所报告的秩-1预编码器索引的豪斯霍尔德矩阵；
根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集确定最佳的秩-r预编码器；以及
把最佳的列子集的索引报告给网络节点。
27.一种设备，包括：
至少一个处理器；以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器，
所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成通过所述至少一个处理器而使得设备至少
报告使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；
计算对应于所报告的秩-1预编码器索引的豪斯霍尔德矩阵；
根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集确定最佳的秩-r预编码器；以及
把最佳的列子集的索引报告给网络节点。
28.在计算机可读存储介质上体现的计算机程序，所述计算机程序被配置成控制处理器来执行操作，包括：
报告使得性能最佳化的秩-1预编码器索引；
计算对应于所报告的秩-1预编码器索引的豪斯霍尔德矩阵；
根据所计算的豪斯霍尔德矩阵的r个列的不同的子集确定最佳的秩-r预编码器；以及
把最佳的列子集的索引报告给网络节点。
29.按照权利要求16，21或26的方法，其中网络节点包括eNB。
30.按照权利要求18，23或27的设备，其中网络节点包括eNB。
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