CN102918816B - 用于在多输入多输出系统中反馈和构建相关矩阵的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的方法，包括：构建步骤，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；选择步骤，从所构建的码本中选择码字；以及反馈步骤，反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引。通过本发明，能够提高多输入多输出系统的吞吐量以及降低编码器的复杂度或降低传输负载。

Description

用于在多输入多输出系统中反馈和构建相关矩阵的方法和设备

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及在多输入多输出系统中反馈和构建相关矩阵的方法和设备。

背景技术

传统上，在多用户多输入多输出(MU-MIMO)系统中，特别是在闭环MIMO系统中，通常需要快速的预编码矩阵指示(PMI)反馈，由此，发送端根据该PMI到码本中找到自己的预编码向量进行加权。

但是仅利用PMI反馈并不能很好地挖掘出MU-MIMO系统的性能。实验已经表明，以相关矩阵为辅助的、采用PMI反馈的MU-MIMO系统的性能要优于仅采用PMI反馈的MU-MIMO系统。

可以在以相关矩阵为辅助的下行链路MU-MIMO系统中使用量化过程，其中基站(BS)需要下行链路子信道(通往用户设备UE)的相关矩阵。在频分双工(FDD)数字系统中，有必要将相关矩阵进行量化从而将该相关矩阵从UE反馈到BS。为了设计出期望的相关矩阵反馈量化方案，需要考虑系统开销和精度。精度越高，则系统开销越大，但这样的代价是系统的复杂程度会增大。

在IEEE802.16m规范中，已经提出了一种用于4×4天线阵列的相关矩阵量化方法，其中在该量化方法中采用了28比特来进行量化。然而，当前在IEEE802.16m规范中提出的这种相关矩阵的量化方法并没有充分地挖掘出相关矩阵的潜力以及性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够克服现有技术中的缺陷并且能够实现吞吐量提升、误差降低的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的方法，该方法可以包括：构建步骤，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；选择步骤，从所构建的码本中选择码字；以及反馈步骤，反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述构建步骤包括：将所述相关矩阵的元素划分为第一组值、第二组值和第三组值；以及分别针对所述第一组值、第二组值和第三组值来构建以1比特索引表示的第一码本、以m比特索引表示的第二码本和以n比特索引表示的第三码本，其中l、m和n≥0。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述第一组值表示所述相关矩阵的对角线元素值R_ii，其为正实数；所述第二组值表示所述相关矩阵的非对角线相关系数幅值r_ij，其为小于1的正实数；以及，所述第三组值表示所述相关矩阵的非对角线相关系数相位θ_ij，其范围为[0，2π)；其中i和j分别表示所述相关矩阵的行和列的索引，并且所述相关矩阵中的非对角线元素R_ij表示为

根据本发明的一个实施方式，其中，，其中该第一相关矩阵具有N×N的维度，其中N为所述多输入多输出系统中发送天线或接收天线的数量，所反馈的所述第一码本、第二码本和第三码本中的索引的数量分别为N个，N(N-1)/2个以及N(N-1)/2个，对应于lN比特，比特以及比特，从而所反馈的总比特数为 $\mathrm{lN}+\frac{\mathrm{mN}(N-1)}{2}+\frac{\mathrm{nN}(N-1)}{2}.$

根据本发明的一个实施方式，其中1、m和n的值选自下列组合之一：{1＝0，m＝0，n＝3}；{1＝2，m＝1，n＝3}；{1＝2，m＝0，n＝4}；和{1＝2，m＝2，n＝5}。

根据本发明的一个实施方式，进一步包括归一化步骤，在所述构建步骤之前，利用所述相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

根据本发明的一个实施方式，其中该方法在用户设备处执行

根据本发明的第二方面，提供一种用于在多输入多输出系统中构建第二相关矩阵的方法，该方法可以包括：构建步骤，根据第一相关矩阵的共轭特性以及相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于第一相关矩阵的码本；接收步骤，接收所述第一相关矩阵的码字的索引；获取步骤，根据所述索引从所构建的用于第一相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及构建步骤，根据所获取的码字来构建与所述第一相关矩阵相对应的第二相关矩阵。

根据本发明的第三方面，提供一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的设备，该设备包括：构建装置，用于根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；选择装置，用于从所构建的码本中选择代表待反馈相关矩阵的码字；以及反馈装置，用于反馈所选择的码字在所述相关矩阵中的索引。

根据本发明的第四方面，提供一种用于在多输入多输出系统中构建第二相关矩阵的设备，该设备可以包括：构建装置，用于根据第一相关矩阵的共轭特性以及相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于第一相关矩阵的码本；接收装置，用于接收所述第一相关矩阵的码字的索引；获取装置，用于根据所述索引从所构建的用于第一相关矩阵的码本中获取相应的码字标量；以及构建装置，用于根据所获取的码字标量来构建与所述第一相关矩阵相对应的第二相关矩阵。

根据本发明的第五方面，提供一种用于在包括接收端和发送端的多输入多输出系统中反馈和构建相关矩阵的方法，包括：在所述接收端和发送端处，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；在所述接收端处，从所构建的码本中选择代表待反馈相关矩阵的码字；以及向所述发送端反馈所选择的码字在所述相关矩阵中的索引；以及在所述发送端处，接收所选择的码字在所述相关矩阵中的索引；根据所述索引从所构建的码本中获取相应的码字；以及根据所获取的码字来构建所述相关矩阵的相似相关矩阵。

本发明所提供的方法和设备与3GPP LTE-A中的当前下行链路MU-MIMO讨论话题是一致的，因此对于标准化中的定义是非常重要的。本发明的优点还在于，它是一种通用设计方案，能够用在各种情况中；几乎能够完全地挖掘出相关矩阵的潜力，从而降低冗余开销。本发明考虑了相关特性，从而便于设计出更合适的量化方案。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施方式的、多输入多输出(MIMO)通信系统的发送端和接收端之间的信号传输的总体示意图。

图2示出了本发明一个方面的一种实施方式。

图3示出了根据本发明一个实施方法的链路层中BLER相对于信噪比(SNR)的仿真结果。

图4示出了根据本发明一个方面的方法流程图。

图5示出了根据本发明另一个方面的方法流程图。

图6示出了根据本发明一个方面的设备框图。

图7示出了根据本发明另一个方面的设备框图。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

图1示出了根据本发明一个实施方式的、多输入多输出(MIMO)通信系统的发送端和接收端之间的信号传输的总体示意图。根据本发明的一个实施方式，这里所述的发送端可以是多输入多输出(MIMO)系统中的基站(BS)，而接收端可以是MIMO系统中的用户设备(UE)。

在该接收端，例如UE处，可以具有表示该MIMO系统中天线阵列的相关矩阵。设相关矩阵的维度为N×N，N表示该多输入多输出系统中发送天线或接收天线的数量，即该MIMO系统中具有N个天线和N个接收天线。

需要理解的是，需要理解的是，UE可以通过测量信道来获得该相关矩阵，这是本领域技术人员已知的，因此本文中将不再详述，以防止对本发明的实质产生影响。

为了对本发明有更清楚的理解，方程式(1)给出了相关矩阵R的一个示例性矩阵表达式：

$R=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{11}& R_{12}& R_{13}& R_{14}\\ \mathrm{conj}\left(R_{12}\right)& R_{22}& R_{23}& R_{24}\\ \mathrm{conj}\left(R_{13}\right)& \mathrm{conj}\left(R_{23}\right)& R_{33}& R_{34}\\ \mathrm{conj}\left(R_{14}\right)& \mathrm{conj}\left(R_{24}\right)& \mathrm{conj}\left(R_{34}\right)& R_{44}\end{array}\right]---\left(1\right)$

可以看出，该矩阵为4×4矩阵，即表示具有4个发送天线和4个接收天线。在该矩阵中，对角线元素为正的实数，而非对角线元素均为复数。矩阵中符号“conj”表示共轭，例如conj(R₂₃)表示元素R23的共轭，因此该相关矩阵R中的非对角线元素是以对角线为对称的。由于相关矩阵R的对称性，接收端(例如UE)在反馈该相关矩阵的时候仅需要反馈该相关矩阵中的对角线元素以及上三角中的各个元素，发送端(例如BS)可以根据所得到的反馈来构建出与接收端中相似的相关矩阵。需要理解的是，这里所说的“相似”是由于存在一定的量化误差，但就矩阵的整体结构而言，在接收端和发送端处的相关矩阵是相同的。

进一步，根据方程式(1)可以看出，需要将该相关矩阵的N个对角线元素(在方程式(1)中为4个)以及N(N-1)/2个非对角线元素(在方程式(1)中为6个)的信息反馈到发送端。因此需要反馈的比特数将与矩阵中需要反馈的元素数量有关，这将在下文中进行详细描述。相关矩阵的结构对于本领域技术人员而言是已知的，因此这里将不再详述。

参考图1，如标号S1和S1’所示，根据本发明的一个实施方式，在接收端(例如UE)和发射端(BS)处，根据所述相关矩阵的共轭特性以及相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本。这些构建的码本可以预先存储在接收端和发射端处以供后续使用。

在现有技术中，例如在IEEE802.16m标准中，仅利用该相关矩阵固有的共轭对称性来构建码本，并不考虑非对角线元素与对角线之间的关系，而本发明考虑了这种关系，在构建过程中更加细化，因此本发明的反馈方式比IEEE802.16m标准中所用的反馈方式更加高效。

更进一步，根据本发明的一个实施方式，如图2所示，构建用于相关矩阵的码本包括：步骤S11，将所述相关矩阵的元素划分为第一组值、第二组值和第三组值；以及，在步骤S12，分别针对所述第一组值、第二组值和第三组值来构建以1比特索引表示的第一码本、以m比特索引表示的第二码本和以n比特索引表示的第三码本，其中l、m和n≥0。

为了对比说明，方程式2给出现有的IEEE802.16m标准中用于对相关矩阵中的每元素在发送端进行量化的表达式(2)：

R_ij＝a·e^(j·b·2π)，i＝0，...N-1，j＝0，...，N-1，i≤j   (2)

可以看出，在现有的IEEE802.16m标准中，相关矩阵被划分为分别表示为a和b的两个组以待量化，因此仅需要针对a和b两个组来分别建立码本。如果希望更进一步的细节，请参见IEEE802。16m标准的具体规定。

而根据本发明的一个实施方式，图2中所述的第一组值表示相关矩阵的对角线元素值R_ij，其为正实数；这在前文已经讨论过。

第二组值表示相关矩阵的非对角线相关系数幅值r_ij，其为小于1的正实数。

第三组值表示相关矩阵的非对角线相关系数相位θ_ij，其范围为[0，2π)；其中i和j分别表示所述相关矩阵的行和列的索引，并且所述相关矩阵中的非对角线元素R_ij表示为

需要理解的是，这里所说的对角线相关系数相位θ_ij的范围也可以是其他值，例如[-π，π)等等。

由此，上述的相关矩阵中的所有元素可以表示为如下方程式(3)：

$R_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{ii}}& i=j\\ \sqrt{R_{\mathrm{ii}}{R}_{\mathrm{jj}}}{r}_{\mathrm{ij}}{e}^{j{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}}& i<j\\ \mathrm{conj}\left(R_{\mathrm{ji}}\right)& i>j\end{array}\right.---\left(3\right)$

再次回到图1，在接收端处根据所述相关矩阵的共轭特性以及相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本之后，在S2处，从所构建的码本中选择码字。根据本发明的一个实施方式，码本中的码字可以是量化级别，这对于本领域技术人员而言是已知的，因此专利将不再详述。

接下来，在步骤S3，将所选择的码字在所述码本中所对应的索引反馈到发送端。

需要解释的是，由于该相关矩阵的对称性，需要将N个对角线元素以及N(N-1)/2个非对角线元素的索引从接收端反馈到发送端。因此，当相关矩阵被划分为三组值之后，所反馈的所述第一码本、第二码本和第三码本中的索引的数量分别为N个，N(N-1)/2个以及N(N-1)/2个，由于这三个码本的索引分别以1比特、m比特和n比特来表示，因此这分别对应于lN比特，比特以及比特，从而所反馈的总比特数为由此，接收端中编码器的复杂程度为 $\mathrm{NC}\left(l\right)+\frac{N(N-1)}{2}C\left(m\right)+\frac{N(N-1)}{2}C\left(n\right),$ 其中C(x)表示具有x比特码本的处理复杂度，并且C(x)表示为C(2)＝2^2x-1。

更进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，如图1中的可选步骤S0和S0’所示，可选地，可以在构建所述码本之前(即在步骤S1之前)或者包含在步骤S1中，利用相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

值得一提的是，本发明中的归一化与现有技术，例如IEEE802.16m标准所采用的归一化方法是不同的。方程式(4)示出了IEEE802.16m中量化的方法： $\stackrel{\&OverBar;}{R}=R/\max \{abs\left(R_{\mathrm{ij}}\right)\}---\left(4\right)$

由方程(4)可以看出，IEEE802.16m中的归一化采用是相关矩阵中所有元素的绝对值中的最大值来进行的，而在本发明中，采用的是对角线元素中的最大值来进行归一化。这点与IEEE802.16m标准是有显著不同的。

接下来，继续参考图1，如S4所示，发送端(例如BS)接收所述由接收端(例如UE)所反馈的相关矩阵的码字的索引；接下来，如S5所示，在发送端处，根据接收到的索引先前所构建的用于相关矩阵的码本中获取相应的码字(如S1’所示)；然后，如S6所示，在发送端处，根据所获取的码字来构建与所述先前的相关矩阵相对应的，或者说相似的相关矩阵。本领域技术人员可以理解的是，这里所说的“相似”是由于存在一定的量化误差，但就矩阵的整体结构而言，在接收端和发送端处的相关矩阵是相同的。

下面以更具体的实例来描述本发明相对于现有技术在通MIMO系统中对系统性能的改进。

本发明的第一个例子采用如下参数，即，在城市微蜂窝通信模型(UMI)的情况下，设天线之间的距离为0.5个波长，N＝4(天线为4×4阵列)，1＝2，m＝0，n＝4，并且设所有的随机因子经过了归一化，相互之间独立，每个组中的随机因子相同分布。下面给出了针对三组值的码本。

表1 表示当1＝2时用于对角线元素的码本：

索引	量化值(码字)
		00	0.3
01	0.6
		10	0.9
11	1

表1：用于对角线元素的码本

需要指出的是，这里所述的量化值可以是均匀的，也可以不均匀的。例如上述量化值也可以是(0.25，0.5，0.75，1)等等。本领域技术人员可以根据需求以及经验来设定希望的量化值。

由此，根据lN，用于对角线元素的反馈比特数为8比特(2×4)。

根据本发明的第一个例子，设对角线相关系数幅值r_ij固定为0.7，即m＝0。用于相关系数幅值的总比特数也为0个比特。

进一步地，根据本发明的第一个例子，当n＝4时，用于量化非对角线相关系数相位θ_ij的码本如表2所示：

索引	量化值(码字)
		0000	1/8π
0001	1/4π
		0010	3/8π
0011	1/2π
		0100	5/8π
0101	3/4π
		0110	7/8π
0111	π
		1000	9/8π
1001	5/4π
		1010	11/8π
1011	3/2π
		1100	13/8π
1101	7/4π
		1110	15/8π
1111	2π

表2：用于非对角线相关系数相位的码本

由此，根据可以得出用于非对角线相关系数相位θ_ij的反馈比特的数量为24比特。

由此，在4个天线(即N＝4)的情况下，本发明的这个例子共需要32比特的反馈比特。

下面通过仿真来对相同传输情况下采用32比特的本发明与理想量化以及IEEE802.16m量化方案的系统性能进行对比

首先，在物理层进行仿真并比较。

如表3所示，给出了仿真所使用的环境。

表3：物理层仿真配置

其中各参数的值对于本领域技术人员而言是公知的，因此这里将不再进行详细描述。

表4示出了以上仿真中所获得的平均方向误差的仿真结果。可以看出，相对于IEEE802.16m中的28比特，本发明所采用的32比特量化方案所实现的平均方向误差大约低10％。

理想量化	802.16m量化方案	本发明的量化方案
			0.0344	0.0807	0.0714

表4：物理层的平均方向误差对比

下面进行链路层的仿真，以对在理想量化、802.16m量化方案以及本发明的量化方案中的误块率(BLER)进行比较。表5示出了链路层仿真的配置。

表5：链路层仿真的配置

其中各参数的值对于本领域技术人员而言是公知的，因此这里将不再进行详细描述。

图3示出了根据本发明一个实施方法的链路层中BLER相对于信噪比(SNR)的仿真结果。可以看出，相对于IEEE802.16m中的28比特，采用32比特的本发明明显地更优，并且更接近理想的量化方案。

下面进行系统层的仿真，以对在理想量化、802.16m量化方案以及本发明的量化方案中的吞吐量进行比较。表6示出了链路层仿真的配置。

表6：系统层仿真的配置

其中各参数的值对于本领域技术人员而言是公知的，因此这里将不再进行详细描述。

表7示出了在系统层中吞吐量的仿真结果。可以看出，相对于IEEE802.16m中的28比特，采用32比特的本发明明显地更优，本发明的吞吐量比IEEE802.16m量化方案的吞吐量高出大约10％。

理想量化	802.16m量化方案	本发明的量化方案
			3.22	2.88	3.144

表7：系统层的吞吐量对比

为了进一步地挖掘相关矩阵的潜力，本发明进一步对其他示例情况进行了对比。其中表8给出了其他三种示例情况下系统层中吞吐量的对比。需要指出的是，表8的仿真结果均以表6示出的配置为基础。

量化方案	吞吐量
		无相关矩阵反馈	2.62(100％)
理想状态	3.22(122.9％)
		IEEE8021.16m(28比特)	2.88(109.9％)
示例1(18比特)	2.85(108.8％)
		示例2(32比特)	3.13(119.5％)
示例3(50比特)	3.21(122.5％)

表8：系统层的吞吐量对比

需要进一步说明的是，在表8的示例1中，相关矩阵的对角线值被固定为1，非对角线相关系数幅值被固定为0.6，因此用于这两个值的码本均为0比特，而用于非对角线相关系数相位的码本为3比特，因此可以具有8个量化值，设这些量化值为{rπ/4，r＝0，...，7}，从而示例中的反馈比特总数为18比特。

而在表8的示例2中，相关矩阵的对角线量化值为{0.3，0.6，0.9，1}，从而用于对角线量化值的码本为2比特；相关矩阵的非对角线相关系数幅值的量化值为{0.4，0.8}，相应地，用于非对角线相关系数幅值的码本为1比特；此外，用于非对角线相关系数相位的码本在本示例2中也是3比特，量化值与示例中相同，即{rπ/4，r＝0，...，7}。从而示例2中的反馈比特总数为32比特。

而在表8的示例3中，相关矩阵的对角线量化值为{0.3，0.6，0.9，1}，从而用于对角线量化值的码本为2比特；相关矩阵的非对角线相关系数幅值的量化值为{0.2，0.5，0.7，0.9}，相应地，用于非对角线相关系数幅值的码本为2比特；此外，用于非对角线相关系数相位的码本在本示例2中是5比特，量化值为{rπ/16，r＝0，...，31}。从而示例3中的反馈比特总数为50比特。

从表8中可以看出，在示例2的情况下，吞吐量与IEEE802.16m相比有所提高，即通过增加4比特的长时反馈量可以让系统吞吐量增加9％。此外，在示例3的情况下，当采用50比特的反馈比特时，吞吐量接近理想状态。在示例1的情况下，仅采用了18比特的反馈比特，其大约为IEEE802.16m中所采用比特量的65％，这样可以显著地降低编码器的复杂程度，但同时却可以获得与IEEE802.16m基本相同的吞吐量。

通过以上比较本领域技术人员可以看出，采用本发明所提供的技术方案能够以相同的编码器复杂程度来获得性能的显著提升，或者可以在性能基本不变的情况下，极大地降低冗余开销，由此，几乎能够完全地挖掘出相关矩阵的潜力。

由此，根据以上描述，如图4所示，本发明提供一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的方法，包括：构建步骤110，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；选择步骤120，从所构建的码本中选择码字；以及反馈步骤130，反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引

如图4所示，根据本发明一个实施方式的方法进一步包括可选的归一化步骤100，用于在所述构建步骤之前，利用所述相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

如图5所示，本发明还提供一种用于在多输入多输出系统中构建第二相关矩阵的方法，包括：构建步骤210，根据第一相关矩阵的共轭特性以及所述第一相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于第一相关矩阵的码本；接收步骤220，接收所述第一相关矩阵的码字的索引；获取步骤230，根据所述索引从所构建的用于第一相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及矩阵构建步骤240，根据所获取的码字来构建与所述第一相关矩阵相对应的第二相关矩阵。

如图5所示，根据本发明一个实施方式的方法进一步包括可选的归一化步骤200，用于在所述构建步骤之前，利用所述相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

如图6所示，本发明还提供一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的设备，包括：构建装置310，用于根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；选择装置320，用于从所构建的码本中选择码字；以及反馈装置330，用于反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引。

如图6所示，根据本发明一个实施方式的方法进一步包括可选的归一化装置300，用于在所述构建步骤之前，利用所述相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

进一步，如图7所示，本发明还提供一种用于在多输入多输出系统中构建第二相关矩阵的设备，包括：构建装置410，用于根据第一相关矩阵的共轭特性以及所述第一相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于第一相关矩阵的码本；接收装置420，用于接收所述第一相关矩阵的码字的索引；获取装置430，用于根据所述索引从所构建的用于第一相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及矩阵构建装置440，用于根据所获取的码字来构建与所述第一相关矩阵相对应的第二相关矩阵。

如图7所示，根据本发明一个实施方式的方法进一步包括可选的归一化步骤400，用于在所述构建步骤之前，利用所述相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

更进一步地，本发明还提供一种用于在包括接收端和发送端的多输入多输出系统中反馈和构建相关矩阵的方法，包括：在所述接收端和发送端处，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；在所述接收端处，从所构建的码本中选择码字；以及向所述发送端反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引；以及在所述发送端处，接收所述相关矩阵的码字的索引；根据所述索引从所构建的用于所述相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及根据所获取的码字来构建与所述相关矩阵相对应的另一相关矩阵。

本发明的以上方法以及设备可以以任何方式来实现，包括但不限于硬件、电路、处理器、软件、固件以及它们的各种组合。需要理解的是，本发明的保护范围并不限于以上公开的内容，而是在脱离本发明范围的情况下，可以做出多种修改和变形。

Claims (17)

1.一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的方法，包括：

构建步骤，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；

选择步骤，从所构建的码本中选择码字；以及

反馈步骤，反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引；

其中所述相关矩阵的第i个所述对角线元素表示为R_ii，所述相关矩阵的所述非对角线元素R_ij表示为并且其中i和j分别表示所述相关矩阵的行和列的索引，r_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数幅值，θ_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数相位。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述构建步骤包括：

将所述相关矩阵的元素划分为第一组值、第二组值和第三组值；以及

分别针对所述第一组值、第二组值和第三组值来构建以l比特索引表示的第一码本、以m比特索引表示的第二码本和以n比特索引表示的第三码本，其中l、m和n≥0。

3.根据权利要求2所述的方法，其中

所述第一组值表示所述相关矩阵的对角线元素值R_ii，其为正实数；

所述第二组值表示所述相关矩阵的非对角线相关系数幅值r_ij，其为小于1的正实数；以及，

所述第三组值表示所述相关矩阵的非对角线相关系数相位θ_ij，其范围为[0，2π)。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，其中该相关矩阵具有N×N的维度，其中N为所述多输入多输出系统中发送天线或接收天线的数量，所反馈的所述第一码本、第二码本和第三码本中的索引的数量分别为N个，N(N-1)/2个以及N(N-1)/2个，对应于lN比特，比特以及比特，从而所反馈的总比特数为 $\mathrm{lN}+\frac{\mathrm{mN}(N-1)}{2}+\frac{\mathrm{nN}(N-1)}{2}.$

5.根据权利要求4所述的方法，其中l、m和n的值选自下列组合之一：{l＝0，m＝0，n＝3}；{l＝2，m＝1，n＝3}；{1＝2，m＝0，n＝4}；和{l＝2，m＝2，n＝5}。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，进一步包括：

归一化步骤，在所述构建步骤之前，利用所述相关矩阵对角线上的最大值对所述相关矩阵的元素进行归一化。

7.根据权利要求1所述的方法，其中该方法在用户设备处执行。

8.一种用于在多输入多输出系统中构建第二相关矩阵的方法，包括：

构建步骤，根据第一相关矩阵的共轭特性以及所述第一相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于第一相关矩阵的码本；

接收步骤，接收所述第一相关矩阵的码字的索引；

获取步骤，根据所述索引从所构建的用于第一相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及

矩阵构建步骤，根据所获取的码字来构建与所述第一相关矩阵相对应的第二相关矩阵；

其中所述第一相关矩阵的第i个所述对角线元素表示为R_ii，所述第一相关矩阵的所述非对角线元素R_ij表示为并且其中i和j分别表示所述第一相关矩阵的行和列的索引，r_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数幅值，θ_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数相位。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述构建步骤包括：

将所述第一相关矩阵的元素划分为第一组值、第二组值和第三组值；以及

分别针对所述第一组值、第二组值和第三组值来构建以l比特索引表示的第一码本、以m比特索引表示的第二码本和以n比特索引表示的第三码本，其中l、m和n≥0。

10.根据权利要求9所述的方法，其中

所述第一组值表示所述第一相关矩阵的对角线元素值R_ii，其为正实数；

所述第二组值表示所述第一相关矩阵的非对角线相关系数幅值r_ij，其为小于1的正实数；以及，

所述第三组值表示所述第一相关矩阵的非对角线相关系数相位θ_ij，其范围为[0，2π)。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，其中该第一相关矩阵具有N×N的维度，其中N为所述多输入多输出系统中发送天线或接收天线的数量，所反馈的所述第一码本、第二码本和第三码本中的索引的数量分别为N个，N(N-1)/2个以及N(N-1)/2个，对应于lN比特，比特以及比特，从而所反馈的总比特数为 $\mathrm{lN}+\frac{\mathrm{mN}(N-1)}{2}+\frac{\mathrm{nN}(N-1)}{2}.$

12.根据权利要求11所述的方法，其中l、m和n的值选自下列组合之一：{l＝0，m＝0，n＝3}；{l＝2，m＝1，n＝3}；{l＝2，m＝0，n＝4}；和{l＝2，m＝2，n＝5}。

13.根据权利要求8-12中任意一项所述的方法，进一步包括：

归一化步骤，在所述构建步骤之前，利用所述第一相关矩阵对角线上的最大值对所述第一相关矩阵的元素进行归一化。

14.根据权利要求8所述的方法，其中该方法在基站处执行。

15.一种用于在多输入多输出系统中反馈相关矩阵的设备，包括：

构建装置，用于根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；

选择装置，用于从所构建的码本中选择码字；以及

反馈装置，用于反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引；

其中所述相关矩阵的第i个所述对角线元素表示为R_ii，所述相关矩阵的所述非对角线元素R_ij表示为并且其中i和j分别表示所述相关矩阵的行和列的索引，r_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数幅值，θ_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数相位。

16.一种用于在多输入多输出系统中构建第二相关矩阵的设备，包括：

构建装置，用于根据第一相关矩阵的共轭特性以及所述第一相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于第一相关矩阵的码本，其中该第一相关矩阵具有N×N的维度，其中N为所述多输入多输出系统中发送天线或接收天线的数量；

接收装置，用于接收所述第一相关矩阵的码字的索引；

获取装置，用于根据所述索引从所构建的用于第一相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及

矩阵构建装置，用于根据所获取的码字来构建与所述第一相关矩阵相对应的第二相关矩阵；

其中所述第一相关矩阵的第i个所述对角线元素表示为R_ii，所述第一相关矩阵的所述非对角线元素R_ij表示为并且其中i和j分别表示所述第一相关矩阵的行和列的索引，r_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数幅值，θ_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数相位。

17.一种用于在包括接收端和发送端的多输入多输出系统中反馈和构建相关矩阵的方法，包括：

在所述接收端和发送端处，根据所述相关矩阵的共轭特性以及所述相关矩阵中对角线元素与非对角线元素的预定关系来构建用于相关矩阵的码本；

在所述接收端处，

从所构建的码本中选择码字；以及

向所述发送端反馈所选择的码字在所述码本中所对应的索引；以及

在所述发送端处，

接收所述相关矩阵的码字的索引；

根据所述索引从所构建的用于所述相关矩阵的码本中获取相应的码字；以及

根据所获取的码字来构建与所述相关矩阵相对应的另一相关矩阵；

其中所述相关矩阵的第i个所述对角线元素表示为R_ii，所述相关矩阵的所述非对角线元素R_ij表示为并且其中i和j分别表示所述相关矩阵的行和列的索引，r_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数幅值，θ_ij为所述非对角线元素R_ij的相关系数相位。