CN103210592B

CN103210592B - 用于多用户无线通信的相位旋转

Info

Publication number: CN103210592B
Application number: CN201180043485.7A
Authority: CN
Inventors: C-L·苏; N·张
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: EP2614595A4; US20120062421A1; US9007263B2; WO2012033937A1; KR101533163B1; EP2614595B1; JP5599948B2; CN103210592A; KR20130053447A; EP2614595A1; JP2013538530A

Abstract

公开了一种用于减轻多用户无线通信环境中用户间干扰的机制。第一网络设备为与该第一网络设备相关联的多个目的设备中的每一个目的设备确定与对应多个副载波相关联的多个引导矩阵。确定与这些目的设备中的每一个目的设备相关联的多个引导矩阵的每一对连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差，并执行相位旋转以维持连贯引导矩阵之间的相位连续性。至少基于多个引导矩阵的与这多个目的设备相关联的子集来计算一个或多个预编码矩阵。向要传送给这多个目的设备的数据应用这一个或多个预编码矩阵以减轻这多个目的设备中的每一个目的设备之间的干扰。

Description

用于多用户无线通信的相位旋转

相关申请

本申请主张2010年9月9日提交的美国临时申请S/N.61/381,439和2010年11月4日提交的美国申请S/N.12/939,769的优先权。

介绍

本发明主题的各实施例一般涉及无线通信领域，尤其涉及多用户无线通信环境中的相位旋转技术。

在多输入多输出（MIMO）系统中，发射机使用多个发射天线向具有多个接收天线的接收机发射数据以改善通信性能和数据吞吐量。MIMO系统的通信性能可使用波束成形技术而进一步得到改善。波束成形改善了这多个发射天线的方向性。对于波束成形，一个或多个引导矩阵被应用到要发送的数据以确保从这多个发射天线发射的各信号有助益地抵达所指定的接收机。波束成形还降低了对其他接收机的干扰，因为所发射的各信号无助益地抵达除所指定的接收机之外的接收机。MIMO系统还可以使得能够提高接收机处的信号干扰比（SIR）和信噪比（SNR）。若信道信息在接收机处是已知的，则可使用最大比合并（MRC）。若信道信息在发射机处是已知的，则可利用发射波束成形（TxBF）来消去多路径干扰并提高接收机的SNR和SIR。在另一方面，多个数据流可在相同分组中通过多个空间流被传送到MIMO系统中的多个目的设备以提高吞吐量。

概述

在一些实施例中，一种方法包括：在第一网络设备处，为与该第一网络设备相关联的多个目的网络设备中的每一个目的网络设备确定多个波束成形引导矩阵，其中这多个波束成形引导矩阵与该第一网络设备处从这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收到的RF信号的对应多个副载波相关联；以及对于与该第一网络设备相关联的每一个目的网络设备，在该第一网络设备处确定与该目的网络设备相关联的多个波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差；以及在该第一网络设备处，基于所确定的与每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量相关联的相位差来对每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善与该目的网络设备相关联的连贯波束成形引导矩阵之间的相位连续性。该方法进一步包括：在该第一网络设备处至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵；以及在该第一网络设备处，向该第一网络设备要向这多个目的网络设备传送的数据应用这一个或多个预编码矩阵以减轻这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备之间的干扰。

在一些实施例中，所述至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵包括：在该第一网络设备处，为这多个副载波中的每一个副载波计算这多个波束成形引导矩阵的与该副载波相对应并且与这多个目的网络设备相关联的子集的组合的伪逆以产生与该副载波和这多个目的设备相关联的预编码矩阵。

在一些实施例中，所述至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵包括：对于这多个副载波中的每一个副载波，标识这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的、对应于该副载波的子集；将这多个波束成形引导矩阵的该子集进行组合以产生对应于该副载波的等效波束成形引导矩阵；以及计算对应于该副载波的等效波束成形引导矩阵的伪逆以产生与该副载波和这多个目的设备相关联的预编码矩阵。

在一些实施例中，该方法进一步包括以下至少一者：在该第一网络设备处解压缩这多个波束成形引导矩阵，以及在该第一网络设备处内插这多个波束成形引导矩阵以解聚合这多个波束成形引导矩阵。

在一些实施例中，该方法进一步包括：确定每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差大于π/2；以及对相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善相位连续性，其中所述执行相位旋转包括将相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量的一个波束成形引导向量旋转π。

在一些实施例中，该方法进一步包括：确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差；以及将这一对或多对连贯波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转所确定的相位差。

在一些实施例中，所述确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差包括将连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量进行互相关以确定这些对应波束成形引导向量之间的相位差，以及将连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的每一个对应波束成形引导向量的第一行的相位进行比较以用于所述确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差。

在一些实施例中，该方法进一步包括：对与从这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收的RF信号的副载波相关联的信道估计执行奇异值分解（SVD）以为这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备生成多个波束成形引导矩阵。

在一些实施例中，该第一网络设备和这多个目的网络设备是无线局域网（WLAN）设备。

在一些实施例中，该方法进一步包括：生成与在该第一网络设备处从这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收的RF信号的对应多个副载波相关联的多个波束成形引导矩阵；压缩这些波束成形引导矩阵；以及存储这些波束成形引导矩阵。

在一些实施例中，该方法包括在所述存储这些波束成形引导矩阵之前聚合这些波束成形引导矩阵。

在一些实施例中，一种网络设备包括：引导矩阵处理单元，能操作用于为与该网络设备相关联的多个目的网络设备中的每一个目的网络设备确定多个波束成形引导矩阵，其中这多个波束成形引导矩阵与该网络设备处从这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收到的RF信号的对应多个副载波相关联；引导矩阵相位差估计单元，能操作用于对于与该网络设备相关联的每一个目的网络设备，确定与该目的网络设备相关联的多个波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差；引导矩阵相位旋转单元，能操作用于对于与该网络设备相关联的每一个目的设备，基于所确定的与每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量相关联的相位差来对每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善与该目的网络设备相关联的连贯波束成形引导矩阵之间的相位连续性；预编码矩阵计算单元，能操作用于至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵；以及波束成形处理单元，能操作用于向该网络设备要向这多个目的网络设备传送的数据应用这一个或多个预编码矩阵以减轻这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备之间的干扰。

在一些实施例中，该预编码矩阵计算单元能操作用于至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵包括：该预编码矩阵计算单元能操作用于为这多个副载波中的每一个副载波计算这多个波束成形引导矩阵的与该副载波相对应并且与这多个目的网络设备相关联的子集的组合的伪逆以产生与该副载波和这多个目的设备相关联的预编码矩阵。

在一些实施例中，预编码矩阵计算单元能操作用于至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵包括：该预编码矩阵计算单元能操作用于对于这多个副载波中的每一个副载波，标识这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的、对应于该副载波的子集；将这多个波束成形引导矩阵的该子集进行组合以产生对应于该副载波的等效波束成形引导矩阵；以及计算与该副载波相对应的等效波束成形引导矩阵的伪逆以产生与该副载波和这多个目的设备相关联的预编码矩阵。

在一些实施例中，该网络设备进一步包括以下至少一者：引导矩阵处理单元能操作用于解压缩这多个波束成形引导矩阵，以及内插这多个波束成形引导矩阵以解聚合这多个波束成形引导矩阵。

在一些实施例中，该引导矩阵处理单元进一步能操作用于：确定每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差大于π/2；以及对相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善相位连续性，其中该引导矩阵处理单元能操作用于执行相位旋转包括引导矩阵处理单元能操作用于将相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量的一个波束成形引导向量旋转π。

在一些实施例中，该引导矩阵相位旋转单元进一步能操作用于：确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差；以及将这一对或多对连贯波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转所确定的相位差。

在一些实施例中，该引导矩阵相位旋转单元能操作用于确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差包括：该引导矩阵相位旋转单元能操作用于将连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量进行互相关以确定这些对应波束成形引导向量之间的相位差，以及将连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的每一个对应波束成形引导向量的第一行的相位进行比较以用于所述确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差。

在一些实施例中，一种或多种其中存储有指令的机器可读存储介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使这一个或多个处理器执行以下操作，包括：在第一网络设备处，为与该第一网络设备相关联的多个目的网络设备中的每一个目的网络设备确定多个波束成形引导矩阵，其中这多个波束成形引导矩阵与该第一网络设备处从这多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收到的RF信号的对应多个副载波相关联；以及对于与该第一网络设备相关联的每一个目的网络设备，确定与该目的网络设备相关联的多个波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差；以及基于所确定的与每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量相关联的相位差来对每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善与该目的网络设备相关联的连贯波束成形引导矩阵之间的相位连续性。这些操作进一步包括：至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵；以及向该第一网络设备要向这多个目的网络设备传送的数据应用这一个或多个预编码矩阵以减轻这多个目的网络设备中的每个目的网络设备之间的干扰。

在一些实施例中，所述至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵的操作包括：对于这多个副载波中的每一个副载波，计算这多个波束成形引导矩阵的与该副载波相对应并且与这多个目的网络设备相关联的子集的组合的伪逆以产生与该副载波和这多个目的设备相关联的预编码矩阵。

在一些实施例中，所述至少基于这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联的子集来计算与这多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵的操作包括：对于这多个副载波中的每一个副载波，标识这多个波束成形引导矩阵的与这多个目的网络设备相关联、对应于该副载波的子集；将这多个波束成形引导矩阵的该子集进行组合以产生对应于该副载波的等效波束成形引导矩阵；以及计算与该副载波相对应的等效波束成形引导矩阵的伪逆以产生与该副载波和这多个目的设备相关联的预编码矩阵。

在一些实施例中，这些操作进一步包括：确定每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差大于π/2；以及对相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善相位连续性，其中，所述执行相位旋转的操作包括将相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量的一个波束成形引导向量旋转π。

在一些实施例中，这些操作进一步包括确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差；以及将这一对或多对连贯波束成形引导矩阵的中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转所确定的相位差。

附图简要说明

通过参考附图，可以更好地理解现在的这些实施例并使众多目标、特征和优点对本领域技术人员而言变得明显。

图1是收发机的一个实施例的框图，该收发机配置成确定并应用预编码矩阵以用于减轻多用户环境中的干扰；

图2A是引导矩阵计算单元的一个实施例的框图；

图2B是图解生成预编码矩阵的框图；

图3是图解用于在多用户环境中生成预编码矩阵的示例机制的框图；

图4是图解用于生成引导矩阵的示例操作的流程图；

图5是图解用于将引导矩阵相位旋转固定相位偏移的示例操作的流程图；

图6是图解用于将引导矩阵相位旋转可变相位偏移的示例操作的流程图；

图7是图解用于生成并应用预编码矩阵的示例操作的流程图；以及

图8是包括用于多用户环境中相位旋转和内插技术的机制的无线设备的框图。

实施例描述

以下描述包括体现本发明主题的技术的示例性系统、方法、技术、指令序列、以及计算机程序产品。然而应理解，所描述的实施例在没有这些具体细节的情况下也可实践。例如，尽管各示例参照多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM），但也可以使用其他合适的调制和编码方案。所描述的各技术还可被应用于具有单条接收链的诸系统。此外，尽管各示例参照用于无线通信的技术，但各实施例还可用于各种通信系统中。在其他实例中，公知的指令实例、协议、结构和技术未被详细示出以免淡化本描述。

波束成形是空间分集技术，其通常用于改善由MIMO系统所传送的信号的方向性。在MIMO-OFDM系统中，由多个天线发射的OFDM信号包括多个OFDM副载波。每个OFDM副载波与一个或多个引导向量相关联，这一个或多个引导向量可通过信道响应的奇异值分解（SVD）来计算出。受802.11ac草案规范支持的下行链路多用户（DL-MU）环境可通过在MIMO系统中使用多个站来实现。在DL-MU环境中，传送方设备（例如接入点）可在相同分组中向多个不同目的设备（例如无线局域网（WLAN）站）传送不同数据流。DL-MU环境能提高MIMO系统的容量。然而，如果在多个目的设备之间存在不理想的空间分离，则向这多个目的设备传送不同数据流会导致这些目的设备之间的干扰（“用户间干扰”）并降低传送设备和目的设备的性能。

传送方设备能在下行链路多用户环境中实现消去用户间干扰并且还为每个目的设备执行波束成形的功能性以达到最大信道容量。传送方设备能通过在生成数据流并向（无线）连接至该传送方设备的目的设备传送数据流之前向数据应用预编码矩阵来克服这些目的设备之间的用户间干扰。具体而言，当信道信息在传送方设备处已知时，传送方设备能乘预编码矩阵以将各空间流分隔开并减轻被传送至各目的设备的信号的干扰。每个连接至传送方设备的目的设备能确定传送方设备与对应目的设备之间信道的信道估计。与每个目的设备相关联的引导矩阵能抑或由目的设备、抑或由传送方设备从这些信道估计中计算出。传送方设备能计算等效引导矩阵的伪逆以计算对应预编码矩阵，这些等效引导矩阵包括从所有连接至传送方设备的目的设备确定的引导矩阵。进一步，在计算预编码矩阵之前，传送方设备还可确定并确保每个目的设备的引导矩阵的引导向量（即，引导矩阵的列）在频域上是相位连续的。换言之，传送方设备能确保每个目的设备的各引导矩阵的相位连续性，以减少引导矩阵内插差错。展现相位不连续性的各引导向量的相位可被校正以帮助确保合适的相位连续预编码矩阵被应用到要传送的数据。在确保连贯预编码矩阵的预编码向量之间的相位连续性方面，每个目的设备处的等效信道可以是相位连续的。可执行相对应的引导矩阵的引导向量的相位旋转以确保相位连续性并维持所传送信号的方向性。可为相位连续的等效信道计算目的设备处的信道平滑。这能改善通信系统的性能并且能改善数据吞吐量。

图1是收发机100的一个实施例的框图，该收发机配置成确定并应用预编码矩阵以用于减轻多用户环境中的干扰。图1中所描绘的收发机100包括M_RX条接收（RX）链和M_TX条发射（TX）链。天线101A…101M_RX接收RF信号。这些天线与RF信号处理单元102耦合。RF信号处理单元102与信道估计单元104耦合。信道估计单元104与引导矩阵计算单元106耦合，引导矩阵计算单元106转而与引导矩阵处理单元107耦合。引导矩阵处理单元107与预编码矩阵计算单元108耦合。编码和调制单元110接收要传送的数据并且与N个乘法器112A…112N耦合。预编码矩阵计算单元108也与这N个乘法器112A…112N耦合。这N个乘法器112A…112N的输出被提供给基带处理单元114。M_TX个发射天线116A…116M_TX发射基带处理单元114的M_RX个输出。

接收天线101A…101M_RX接收RF信号并将所接收到的RF信号提供给RF信号处理单元102。RF信号处理单元102可包括实现分组检测、信号放大、滤波、模数（A/D）转换、从时域到频域的转换等的功能性。一般而言，M_RX条接收链中的每一条接收链包括相异的放大器、混频器、快速傅里叶变换（FFT）单元、A/D转换器等。RF信号处理单元102还可包括分用单元（未示出）。在MIMO-OFDM系统中，可（例如由FFT单元）将来自M_RX条接收链的数据从时域转换到频域，并且可生成与N个独立OFDM副载波相对应的N个独立数据流。这N个独立数据流被提供给信道估计单元104。信道估计单元104使用收到数据流中的训练码元来确定与每个OFDM副载波相对应的（包括信道估计的）信道矩阵。在一些实现中，可从收到数据流确定单个信道矩阵。信道估计单元104可实现将这单个信道矩阵分解成针对N个OFDM副载波中每一个OFDM副载波的诸信道矩阵的附加功能性。

在阶段A，引导矩阵计算单元106通过对（由信道估计单元104确定的）所估计的信道矩阵执行奇异值分解（SVD）来确定与这N个OFDM副载波相关联的一个或多个引导矩阵。因此，关于N个OFDM副载波，存在至少N个引导矩阵。这N个引导矩阵中的每一个引导矩阵中的行和列的数目取决于空-时流的数目和对应于每个副载波的所估计信道的秩。对于N个阶数为M_TXXrank(H_n)（其中H_n是对应于副载波n的信道响应）的引导矩阵，要存储的元素的总和是在多用户环境中，引导矩阵计算单元106能确定与每个用户（或每个目的设备）相关联的所估计信道矩阵。引导矩阵计算单元106能计算与每个目的设备相关联的每个所估计信道矩阵的引导矩阵。

在阶段B，引导矩阵处理单元107补偿这些引导矩阵中的相位误差并解压缩和解聚合这些引导矩阵（若需要）。引导矩阵处理单元107能分析这些引导矩阵以确保跨这些引导矩阵的相位连续性。引导矩阵处理单元107还能执行相位旋转以确保跨与连贯副载波相关联的各引导矩阵的相同列（即引导向量）（“连贯引导矩阵的对应引导向量”）存在相位连续性。在一些实现中，引导矩阵处理单元107能接收（例如来自目的设备的）经聚合引导矩阵并且能内插这些引导矩阵。与特定信道相关联的OFDM副载波能被子采样，并且与这些经子采样的副载波相关联的（可能预先被压缩的）引导矩阵可被留存。例如，聚合因子为2意味着与特定信道的每隔一个副载波相关联的引导矩阵被留存。与该特定信道的其他副载波相关联的其他引导矩阵被丢弃。然而注意到，在其他示例中可利用不同的聚合因子，例如，为4的聚合因子。在一些实现中，引导矩阵可被压缩以最小化存储这些引导矩阵所需的存储量。引导矩阵压缩可利用以下事实：引导矩阵的各列是彼此相关的，由此可使用较少的独立参数来表示。例如，如IEEE802.11n中所定义的，各引导矩阵可通过由一对角度来表示一引导矩阵而得到压缩。压缩和/或聚合引导矩阵能减少存储引导矩阵所需的存储量并且还能减小反馈开销。如果引导矩阵已被压缩和/或聚合，则引导矩阵处理单元107能解压缩和/或解聚合（或内插）引导矩阵以生成与目的设备的所有副载波相关联的引导矩阵。

在阶段C，预编码矩阵计算单元108计算等效引导矩阵的伪逆以产生对应的预编码矩阵。等效引导矩阵表示来自所有目的设备的引导矩阵的组合。在一个示例中，对于每个目的设备，预编码矩阵计算单元108能每副载波确定一个引导矩阵。预编码矩阵计算单元108能将关于特定副载波的、与每个目的设备相关联的引导矩阵组合起来以产生该特定副载波的等效引导矩阵。预编码矩阵计算单元108能确定等效引导矩阵（该等效引导矩阵是所有目的设备的关于特定副载波的引导矩阵的组合）的伪逆以产生关于该特定副载波的、与所有目的设备相关联的预编码矩阵。收发机100能恰适地向要传送到各目的设备的每个数据流应用与每个目的设备相关联的预编码矩阵。编码和调制单元110接收要传送给M个目的设备的（例如以信息比特形式的）数据流，其中，每个目的设备具有N_ss个空间流、将数据流拆分成MXN_ssXN个独立数据流（对应于M个目的设备、每个目的设备的N_ss个空间流、和N个独立副载波），并编码这些数据流。乘法器112A…112N向对应数据流应用这N个预编码矩阵以生成M_TXXN个预编码数据流。基带处理单元114接收M_TXXN个经波束成形的数据流。基带处理单元114在M_TX条发射链中的每一条中可包括（将N个副载波转换到时域中的）快速傅里叶逆变换（IFFT）单元、调制器、放大器等。基带处理单元114处理这M_TX个数据流以生成M_TX个RF信号。天线116A…116M_TX向多个目的设备（图1中未示出）传送这M_TX个RF信号。

图2A是图1的引导矩阵计算单元106的一个实施例的框图。引导矩阵计算单元106包括平滑单元202、奇异值分解（SVD）单元204、压缩单元206、和聚合单元208。

平滑单元202例如从图1的信道估计单元104接收信道估计（H）。如较早所描述的，信道估计单元为每个OFDM副载波生成不同的信道矩阵，并且每个OFDM副载波与相异的引导矩阵相关联。平滑单元202是滤波器，其响应被剪裁为最小化噪声对信道估计的影响。在一些实现中，移动平均滤波器可被用作平滑滤波器。在另一实现中，平滑滤波器可以是任何合适的低通滤波器。经平滑的信道估计由H_S表示。奇异值分解（SVD）单元204分解经平滑的信道估计（H_S）以生成与每个OFDM副载波相对应的一个或多个引导矩阵（V）。

压缩单元206接收与每个OFDM副载波相关联的引导矩阵并压缩这些引导矩阵（V）。在一些实现中，压缩单元206可通过一对（由IEEE802.11n描述的）Givens角度来表示引导矩阵。聚合单元208接收经压缩的引导矩阵并留存预定义数目个引导矩阵。所留存的引导矩阵的数目可基于压缩因子、可用存储、许可开销、副载波差错率等来确定。每个连接至传送方设备的目的设备处的引导矩阵计算单元106可向该传送方设备传送它们相应的信道估计、引导矩阵、经压缩引导矩阵、和/或经聚合引导矩阵以使得该传送方设备能够计算与连接至该传送方设备的所有目的设备相关联的一组预编码矩阵。

因此，传送方设备（基于从目的设备接收到的反馈）知晓与每个连接至传送方设备的目的设备相关联的信道信息。该反馈能以信道估计（H）、右奇异向量（例如，引导矩阵V）、使用或不使用聚合的经压缩引导矩阵（CV）的形式来接收。一般而言，以V或CV形式接收到的反馈可仅包含对应于未化为零的奇异值的向量，由此减小了反馈开销。减小反馈开销能帮助增加DL-MU环境中的吞吐量，然而，如果从目的设备接收到过少的反馈，则通信信道的性能可能被残余的用户间干扰降级。

图2B是图解生成预编码矩阵的框图。图2B描绘了引导矩阵处理单元107和预编码矩阵计算单元108的一个实施例。引导矩阵处理单元107包括引导矩阵相位差估计单元222、引导矩阵相位旋转单元224、和引导矩阵内插单元226。预编码矩阵计算单元108包括耦合至预编码矩阵存储单元221的伪逆计算单元220。

与每个副载波相关联的预编码矩阵是独立计算的，并且作为SVD分解的一部分，频域中右奇异矩阵的列向量可被旋转任何角度。换言之，由SVD单元204生成的引导矩阵和随后由预编码矩阵计算单元107生成的预编码矩阵可以不是唯一的（即，信道矩阵可具有多个SVD表示）。因此，跨各个预编码矩阵的相位在频域上可以不是连续的，并且与连贯副载波相关联的各预编码矩阵的相同列（即，预编码向量）（“连贯预编码矩阵的对应预编码向量”）之间的相位差可变化。

跨连贯预编码矩阵的对应预编码向量的相位连续性可确保目的设备处的较佳性能。在生成预编码矩阵之前确保跨引导矩阵的相位连续性可确保预编码矩阵的相位是连续的。跨连贯引导矩阵的对应引导向量的相位连续性还可导致引导矩阵内插期间的较少差错。因此，引导矩阵相位差估计单元222确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间是否存在相位不匹配。例如，第一副载波可与第一引导矩阵相关联，并且第二连贯副载波可与第二引导矩阵相关联。相位差估计单元222可确定在第一引导矩阵的第一引导向量和与第二引导矩阵相关联的对应第一引导向量之间是否存在相位不匹配。如果相位差大于π/2，则引导矩阵相位旋转单元224将这些引导向量中的一个引导向量旋转π（参见图5）。在一些实现中，相位差估计单元222可将连贯引导矩阵的各对应引导向量互相关以确定更为精确的相位差（参见图6）。相位旋转单元224可将这些引导向量中的一个引导向量偏移所确定的相位差。相位差估计和相位旋转的操作是针对关于每个目的设备、与所有副载波相关联的每组连贯引导矩阵执行的。在一个示例中，在为第一目的设备估计并校正每对连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差之后，为第二目的设备估计并校正每对连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差，以此类推。

在引导矩阵相位旋转单元224为了相位连续性而旋转连贯引导矩阵的一个或多个对应引导向量之后，引导矩阵内插单元226内插这些引导矩阵以获得与所有副载波相关联的引导矩阵。如较早所描述的，聚合操作可规定仅存储引导矩阵子集。然而，从每个连接至传送方设备的目的设备接收到的引导矩阵的数目可能随目的设备而不同。例如，第一目的设备可用聚合因子4来聚合其引导矩阵，第二目的设备可用聚合因子2来聚合其引导矩阵，第三目的设备可以不聚合其引导矩阵，等等。因此，引导矩阵内插单元226在将引导矩阵提供给预编码矩阵计算单元108之前为每个目的设备解聚合或内插经聚合的引导矩阵。引导矩阵内插单元226可使用任何合适的内插技术（例如，线性内插、样条内插等）来恢复在聚合过程中被丢弃的引导矩阵。例如，引导矩阵内插单元226可从与（例如由目的设备的聚合单元208聚合的）经聚合引导矩阵相关联的Givens角度来确定与被丢弃的引导矩阵相关联的Givens角度。引导矩阵内插单元226还可包括平滑滤波器以最小化噪声对引导矩阵的影响。注意到，如果在引导矩阵处理单元107处接收到经压缩引导矩阵，则引导矩阵处理单元107的引导矩阵解压缩单元（未示出）能解压缩这些引导矩阵。引导矩阵处理单元107能向引导矩阵内插单元226提供已解压缩的引导矩阵。

预编码矩阵计算单元108的伪逆计算单元220可接收相位经补偿的未聚合引导矩阵并且能计算与各目的设备相关联的一个或多个预编码矩阵。在一个示例中，可为每个副载波计算等效引导矩阵，该等效引导矩阵包括所有连接至传送方设备的目的设备的引导矩阵的组合。伪逆计算单元220可从每个副载波的对应等效引导矩阵计算该副载波的预编码矩阵。预编码矩阵存储单元221可存储所有计算出的预编码矩阵，从而可在向目的设备传送数据之前将这些预编码矩阵施加到该数据上。

图3是图解用于在多用户环境中生成预编码矩阵的示例机制的框图。图3描绘了与接收方设备B332、接收方设备C320、接收方设备C224通信的传送方设备A330。传送方设备330可以是接入点，而接收方设备220、224、和332可以是与该接入点通信的客户端（例如，无线局域网（WLAN）站）。如图3中所描绘的，传送方设备330接收由接收方设备220、224、和332中的每一个接收方设备估计的信道信息或引导矩阵。传送方设备330包括耦合至相位旋转/解聚合单元310的SVD单元336。相位旋转/解聚合单元310被耦合至预编码矩阵计算器338。预编码矩阵计算器338被耦合至预编码矩阵存储单元312。传送方设备330还包括乘法器342，后者将预编码矩阵应用到要传送的数据。每个接收方设备320、324、和332包括处理单元350，后者接收所传送的数据。接收机332还包括与信道状态指示器（CSI）单元346和SVD单元348耦合的信道估计单元344。

传送方设备330沿通信信道H_AB向接收方设备332传送训练码元334。这些训练码元取决于所采用的通信标准可以是高吞吐量长训练字段（HT_LTF）或者其他合适的训练码元。接收方设备332（或处理单元350）可实现检测传入分组、恢复训练字段334、并向信道估计单元344提供所恢复的训练字段的功能性。信道估计单元344为包括收到信号的一个或多个副载波估计信道响应。SVD单元348从所估计的信道响应确定与这一个或多个副载波相关联的引导矩阵。

接收方设备332还可包括压缩所确定的引导矩阵的压缩单元。取决于传送方设备330和接收方设备332的能力，接收方设备332传送信道状态信息（CSI）（例如，信道估计、信道估计的协方差等）、未聚合和未压缩的引导矩阵（V）、和经压缩引导矩阵（CV）中的任何一个或多个，如图3中的虚线所示。接收方设备332还可向传送方设备330传送经聚合引导矩阵（V_{AB_grp}）。每个连接至传送方设备330的接收方设备执行以上所述各操作。例如，传送方设备330可从接收方设备332接收信道估计（H_AB）、从接收方设备320接收信道估计（H_AC）、并从接收方设备324接收信道估计（H_AD）。传送方设备330处的发射天线的数目一般大于或等于与所有目的设备相关联的接收天线的总数。一般而言，当M个目的设备被连接至传送方设备330时的总体信道（H）由式1表示，其中H₁、…、H_M表示传送方设备与这M个目的设备中每一个目的设备之间的信道。

H = [\begin{matrix} H_{1} \\ H_{2} \\ . \\ . \\ . \\ H_{M} \end{matrix}]

式1

H_{m} = U_{m} S_{m} V_{m}^{*}

式2

由第m个目的设备估计的信道可受到式2所描绘的SVD分解。在式2中，H_m是阶数为M_RX×M_TX的信道矩阵，其中，M_RX是接收链的数目，并且M_TX是与第m个目的设备的各OFDM副载波中每一个OFDM副载波相对应的发射链的数目。U_m是与第m个目的设备的各OFDM副载波中的每一个OFDM副载波相对应的M_RX×M_RX酉矩阵，S_m是包括的本征值的M_RX×M_TX对角矩阵，并且V_m是与第m个目的设备的各OFDM副载波中的每一个OFDM副载波相对应的M_TX×M_TX酉矩阵。*表示V_m的共轭转置。V_m的各列是的本征向量。因此，可如式3所描绘地改写总体信道矩阵（H）。

H = [\begin{matrix} U_{1} & S_{1} & V_{1}^{*} \\ U_{2} & S_{2} & V_{2}^{*} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ U_{M} & S_{M} & V_{M}^{*} \end{matrix}]

式3

如以上参照图1和2所描述的，在计算预编码矩阵之前，相位旋转/解聚合单元310确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间是否存在相位不连续性，并据此旋转引导向量的相位以确保频域中跨各引导矩阵的连续性。相位旋转/解聚合单元310还解压缩并内插相位经补偿的引导矩阵（若需要）以恢复在压缩和聚合过程期间所丢弃的引导矩阵。

参照式3，预编码矩阵可被用于消去右奇异向量V₁…V_M以减轻用户间干扰。对于每个目的设备，所估计信道的秩不是满秩。因此，引导矩阵可包括仅仅rank(H)（H的秩）数目个引导向量。为了实现零用户间干扰并且实现期望的波束成形方向图，等效信道应当是式4所表示的形式。

H = diag ([\begin{matrix} U_{1} S_{1} \\ U_{2} S_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ U_{M} S_{M} \end{matrix}]) = [\begin{matrix} U_{1} S_{1} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & U_{2} S_{2} & 0 & 0 \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ 0 & 0 & 0 & U_{M} S_{M} \end{matrix}]

式4

因此，特定副载波的预编码矩阵（W）可如式5所描绘地计算，其中仅包含前rank(H_m)列奇异向量，并且(.)^*表示厄密运算。关于特定副载波的、与所有目的设备相关联的引导矩阵被组合以产生该特定副载波的等效引导矩阵，如式5中所描绘的。该特定副载波的等效引导矩阵的维度由(rank(H₁)+rank(H₂)+…rank(H_M))XN_TX来表示，其中，N_TX表示发射天线的数目。预编码矩阵W_m的列向量是H_m的奇异向量并且对于还属于其他子信道H_n的零空间。

[\begin{matrix} \hat{V_{1}^{*}} \\ \hat{V_{2}^{*}} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ \hat{V_{M}^{*}} \end{matrix}] \cdot W = [\begin{matrix} \hat{V_{1}^{*}} \\ \hat{V_{2}^{*}} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ \hat{V_{M}^{*}} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} W_{1} & W_{2} & \cdot & \cdot & \cdot & W_{M} \end{matrix}] = I

式5

因此，在接收到来自接收方设备332的信道信息、引导矩阵、和/或经聚合/经压缩引导矩阵之际，预编码矩阵计算器338计算收到各引导矩阵的组合的伪逆以生成对应的预编码矩阵。作为示例，在DL-MU环境中，传送方设备可包括4个发射天线并且可被连接至两个目的设备。每个目的设备可包括两个接收天线。在一个实现中，这可被表示为（发射天线数目、目的设备1的接收天线数目、目的设备2的接收天线数目、目的设备M的接收天线数目），或者对于此示例为(4,2,2)。总体信道可如下表示：

H = [\begin{matrix} h 11 & h 12 & h 13 & h 14 \\ h 21 & h 22 & h 23 & h 24 \\ h 31 & h 32 & h 33 & h 34 \\ h 41 & h 42 & h 43 & h 44 \end{matrix}]

由第一目的设备估计的信道是

H 1 = [\begin{matrix} h 11 & h 12 & h 13 & h 14 \\ h 21 & h 22 & h 23 & h 24 \end{matrix}]

由第二目的设备估计的信道是

H 2 = [\begin{matrix} h 31 & h 32 & h 33 & h 34 \\ h 41 & h 42 & h 43 & h 44 \end{matrix}]

如果V₁是信道矩阵H₁的右奇异矩阵，则它可仅包括对应于未化为零（即非零）的奇异值的奇异向量。V₁的维度可以是4Xrank(H₁)，并且rank(H₁)的值可以不大于2。类似地，如果V₂是信道矩阵H₂的右奇异矩阵，则它可仅包括对应于未化为零的奇异值的奇异向量。V₂的维度可以是4Xrank(H₂)，并且rank(H₂)的值可以不大于2。如果V₁和V₂表示与第一和第二目的设备相关联的引导矩阵，则可通过将来自每个目的设备的引导矩阵安排到等效引导矩阵()中来生成引导矩阵的组合。因此，预编码矩阵W可如下计算，其中piny(.)表示伪逆运算。

\tilde{V} = [\begin{matrix} V_{1}^{*} \\ V_{2}^{*} \end{matrix}]

W = pinv (\tilde{V})

乘法器342向要传送的数据应用预编码矩阵(W)。结果所得数据随后被提供给一个或多个天线以供在通信信道(H_AB)上传输。传送方设备330可根据本文中所描述的操作来计算与目的设备332、320、和324中的每一个目的设备相关联的相位经补偿的引导矩阵。传送方设备330可向要传送至目的设备的恰适数据流应用恰适的预编码矩阵以减轻各目的设备之间的干扰。

所描绘的各框图(图1-3)是示例，并且不应当被用来限定各实施例的范围。例如，尽管各附图参照一个引导矩阵(以及由此一个预编码矩阵)与各OFDM副载波中的每一个OFDM副载波相关联的OFDM情景，但还可使用任何合适的复用和调制技术(例如频分复用)。各附图中所描绘的传送方设备和／或接收方设备可包括一条或多条链。发射链的数目可以或者可以不与接收链的数目不同。尽管图3描绘了单个乘法器，但乘法器的数目可取决于预编码矩阵的数目、连接至传送方设备的接收方设备的数目、以及要向每个接收方设备传送的数据流的数目而变化。在一些实现中，单个乘法器可相继对每个数据流进行操作。尽管图3描绘了数据在被应用预编码矩阵之后立即跨信道传送，但发射机还可实现附加功能性，诸如数据复用、数据调制、信号放大，等等。

图4是图解用于生成引导矩阵的示例操作的流程图。流程400在框402处开始。

在框402，生成信道估计。例如，这些信道估计可由图3的接收方设备332的信道估计单元344生成。包括收到RF信号的副载波的数目可能影响信道估计的数目。该流程在框404处继续。

在框404处，对这些信道估计执行奇异值分解（SVD）以生成引导矩阵。例如，接收方设备332的SVD单元348可对所生成的信道估计执行奇异值分解。作为另一示例，传送方设备330的SVD单元336可对从接收方设备332接收到的信道估计执行奇异值分解。引导矩阵的数目取决于包括信号的副载波的数目。举例而言，用OFDM实现IEEE802.11n的信号包括56个副载波，因此，接收该信号的系统可生成56个引导矩阵。引导矩阵的阶数可取决于发射链的数目和空-时流的数目。用于对信道矩阵执行SVD以生成引导矩阵的操作由式2描述。在从信道估计确定了引导矩阵之后，该流程在框406处继续。

在框406处，可例如由接收方设备332压缩引导矩阵。任何合适的技术可被用来压缩这些引导矩阵。例如，IEEE802.11n所描述的Givens旋转技术可被用来压缩这些引导矩阵。根据Givens旋转技术，引导矩阵可由一对角度来表示。作为另一示例，可对引导矩阵执行矩阵变换运算（例如，Cholesky变换、LU分解等）来减少要存储的矩阵元素的数目。与仅包括非零元素的矩阵相比，存储三角或对角矩阵所需的比特数目较少。该流程在框408处继续。

在框408处，由例如接收方设备332（即由图2A的聚合单元208）聚合（框406处确定的）经压缩引导矩阵。聚合引导矩阵可进一步减少存储引导矩阵所需的比特数目。一般而言，与一个或多个OFDM副载波相关联的引导矩阵非常类似。为了聚合引导矩阵，副载波被子采样并且与经子采样副载波相关联的经压缩引导矩阵被存储。例如，对于为4的聚合因子（N_g=4），与每第四个副载波相关联的经压缩引导矩阵被存储。因此，引导矩阵存储所需的比特数目减少至四分之一。聚合因子和副载波的选择可至少部分地取决于与每个副载波相关联的传输差错。该流程在框410处继续。

在框410处，提供经聚合并经压缩引导矩阵以供后续处理。例如，接收方设备332向传送方设备330提供经聚合引导矩阵。如以下所述，传送方设备330可确保引导矩阵的相位连续性、解聚合引导矩阵、并从经旋转并已解聚合的引导矩阵计算预编码矩阵。该流程从框410结束。

图5是图解用于将引导矩阵相位旋转固定相位偏移的示例操作的流程图。流程500在框502处开始。

在框502处，接收连贯引导矩阵的对应引导向量。例如，图2B的引导矩阵处理单元107可接收连贯引导矩阵的对应引导向量。换言之，接收与包括收到RF信号的连贯副载波相关联的引导矩阵的相同列（即，引导向量）。例如，第一副载波可与第一引导矩阵相关联，并且第二连贯副载波可与第二引导矩阵相关联。该流程在框504处继续。

在框504处，（例如由引导矩阵相位差估计单元222）确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差是否大于π/2。可使用任何合适的技术来估计连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差。参照以上示例，对于第一目的设备，其中第一副载波与第一引导矩阵相关联，并且第二连贯副载波与第二引导矩阵相关联，第一引导矩阵的第一引导向量（例如，列1）的相位可与第二引导矩阵的对应引导向量（例如，列1）的相位进行比较。对于给定信道矩阵H，对于每个副载波，经连接至传送方设备的目的设备的计算，该信道矩阵可使用SVD来分解，如式6所述。

H=USV^*

=UΦSΦV^*式6

参照式6，Φ是具有任何合适相位(e^jΦ)旋转的对角矩阵。假定=VΦ是作为SVD分解的结果而生成的右矩阵，在应用预编码矩阵之后的有效信道响应(H_eff)可被确定为H_eff=HVΦ=UΣΦ。因此，如果Φ在频域中不是相位连续的，则在传送方设备处可能遭遇内插差错，并且在目的设备处可造成信道平滑差错。例如，如果连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位接近于π，则（使用线性内插的）所内插的引导向量的幅值的可能过小。如以下将描述的，在计算预编码矩阵之前，引导向量的相位被旋转为最小化（或优选地消除）连贯引导矩阵之间的相位差。相位连续性能最小化内插差错和信道平滑差错。跨各引导矩阵的相位连续性还可确保引导矩阵的组合以及由此预编码矩阵的相位连续性。若确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差大于π/2，则该流程在框506处继续。否则，该流程在框508处继续。

在框506处，（例如由图2B的引导矩阵相位旋转单元224）将这些引导向量之一旋转π。如式7所描绘的，V_i,k,m表示第k个引导矩阵的第i个引导向量并且与关于第m个目的设备的第k个副载波相关联。如果连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差为φ_i,k,m，则根据式7来旋转引导矩阵的各列。

如果则V_i,k,m=e^-jπ.V_i,k,m式7

为了较佳相位连续性来旋转这些引导向量之一可最大化这些引导矩阵之间的相关性并最小化这些引导矩阵中相位的随机变化，以建立跨各引导矩阵的相位连续性、或者至少显著改善跨各引导矩阵的相位连续性。从框506，该流程在框508处继续。

在框508处，在传送方设备（例如接入点）处从对应的相位经补偿的引导矩阵生成预编码矩阵。例如，伪逆计算单元220可计算一个或多个引导矩阵的组合的伪逆以产生预编码矩阵。如上所述，对于每个目的设备，预编码矩阵计算单元108可每副载波确定一个引导矩阵。对于每个副载波，预编码矩阵计算单元108能安排与每个目的设备和纳入考虑的副载波相关联的引导矩阵以为每个副载波产生等效引导矩阵，如式5中所描绘的。每个副载波的预编码矩阵可从对应的等效引导矩阵计算出。预编码矩阵可与连接至传送方设备的所有目的设备相关联，如以上参照图3所描述的和以下将参照图7所描述的。该流程从框508结束。

图6是图解用于将引导矩阵相位旋转可变相位偏移的示例操作的流程图。流程600在框602处开始。

在框602处，接收连贯引导矩阵的对应引导向量。例如，图2B的引导矩阵处理单元107可接收连贯引导矩阵的对应引导向量。举例而言，第一副载波可与第一引导矩阵相关联，并且第二连贯副载波可与第二引导矩阵相关联。该流程在框604处继续。

在框604处，在传送方设备处（例如由图2B的引导矩阵相位差估计单元222）确定在各引导矩阵的对应引导向量之间是否存在相位差。可使用任何合适的技术来估计连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差。连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差可通过将这些连贯引导向量中的第一行进行比较来确定。相位差还可通过将连贯引导矩阵的对应引导向量互相关来确定。若确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间存在相位差，则该流程在框606处继续。否则，该流程在框610处继续。

在框606处，在传送方设备330处（例如由图2B的引导矩阵相位差估计单元222）确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差。连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差φ_i,k,m是使用式8来计算的。在式8中，φ_i,k,m是引导向量V_i,k－1,m与V_i,k,m之间的相位差。引导向量帆_i,k,m表示第k个引导矩阵的第i个引导向量并且与关于第m个目的设备的第k个副载波相关联。引导向量V_i,k－1,m表示第k-1个引导矩阵的第i个引导向量并且与关于第m个目的设备的第k-1个副载波相关联。该流程在框608处继续。

φ_{i, k, m} = angle (V_{i, k - 1, m}^{*} \cdot V_{i, k, m})

式8

在框608处，在传送方设备处（例如由图2B的引导矩阵相位旋转单元224）将这些引导向量之一旋转所确定的相位差。在式9中，引导矩阵的相位被旋转φ_i,k,m。

V_i,k,m＝V_i,k,m.exp(-jφ_i,k,m)式9

在执行式9所描述的操作中，连贯引导矩阵的对应引导向量V_i,k,m与V_i,k-1,m之间相关的相位可被最大化。如上所述，用于相位差估计和相位旋转的操作是对每个接收方设备的连贯引导矩阵的对应引导向量相继执行的，以建立跨与每个连接至传送方设备的接收方设备相关联的各引导矩阵的相位连续性、或者至少显著改善跨各引导矩阵的相位连续性。跨各引导矩阵的相位连续性还能确保引导矩阵的组合以及由此预编码矩阵的相位连续性。从框608，该流程在框610处继续。

在框610处，在传送方设备（例如接入点）处从对应的相位经补偿的引导矩阵生成预编码矩阵。例如，伪逆计算单元220可计算等效引导矩阵的伪逆以产生与各目的设备相关联的预编码矩阵。对于每个目的设备，预编码矩阵计算单元108可每副载波确定一个引导矩阵。对于每个副载波，预编码矩阵计算单元108能安排与每个目的设备和纳入考虑的副载波相关联的引导矩阵以为每个副载波产生等效引导矩阵，如式5中所描绘的。每个副载波的预编码矩阵可从对应的等效引导矩阵计算出。预编码矩阵可与连接至传送方设备的所有目的设备相关联，如以上参照图3所描述的和以下将参照图7描述的。通过确保跨每个目的设备的引导矩阵的相位连续性，可使得与各目的设备相关联的预编码矩阵相位连续。该流程从框610结束。

图7是图解用于生成并应用预编码矩阵的示例操作的流程图。流程700在框702处开始。

在框702处，接收要传送的输入信号，该输入信号包括一个或多个码元。例如，图1的预编码矩阵计算单元108和/或乘法器112可接收该输入信号。该输入信号可包括取决于所使用的调制和编码方案被调制到一个或多个副载波上的信息。在其他实现中，可接收N个独立的未经调制的数据流，其中N是副载波的数目。输入信号可包括多个相异的数据流。这多个数据流中的一个或多个数据流的子集可（在时间上）同时（并沿着相同通信信道）被提供给连接至传送方设备的每个目的设备。该流程在框704处继续。

在框704处，取回经聚合引导矩阵。在一些实现中，所取回的引导矩阵也可以是被压缩的。经聚合和经压缩的引导矩阵可从作为传送方设备330一部分实施的存储单元取回。一般而言，引导矩阵的数目取决于包括输入信号的副载波的数目。此外，引导矩阵的阶数还受空-时流的数目和发射链的数目以及连接至传送方设备的目的设备的数目的影响。注意到，如果所取回的引导矩阵是经过压缩的，则引导矩阵解压缩单元可使用任何合适的与所采用的压缩技术相对应的解压缩技术来解压缩这些引导矩阵。举例而言，可应用解压缩技术从与引导矩阵相关联的Givens角度恢复矩阵元素。作为另一个示例，可使用矩阵变换运算来从对角或三角矩阵重新生成引导矩阵。该流程在框706处继续。

在框706处，（例如由图2B的引导矩阵相位差估计单元222）确定在每个目的设备的连贯引导矩阵的对应引导向量之间是否存在相位差。尽管与各OFDM副载波相关联的各信道矩阵在相位上是连续的，但由SVD过程引起的任意相位可导致连贯引导矩阵之间的相位差，这转而可导致连贯预编码矩阵之间的相位差。缺乏相位连续性在从经聚合引导矩阵重新生成引导矩阵时会导致不正确的内插。不正确的内插会进一步导致应用到要传送的数据的预编码矩阵不正确。这会损害波束成形和下行链路多用户（DL-MU）性能。连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位不连续性或相位差可通过将第一引导向量中第一行的相位与连贯引导向量中第一行的相位进行比较来确定。相位差还可通过将连贯引导矩阵的对应引导向量互相关来确定。该流程在框708处继续。

在框708处，为了连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位连续性（例如由图2B的引导矩阵相位旋转单元224）将这些引导向量之一进行相位旋转。在一些实现中，若确定连贯引导矩阵的对应引导向量之间的相位差大于π/2，则将这些引导矩阵之一旋转π。该技术可被用于粗略相位旋转和连贯引导矩阵的各对应引导向量（和由此连贯预编码矩阵的各对应预编码向量之间）的微小相位差可接受的实现中。为了精确相位校正和为了连贯引导矩阵的对应引导向量（以及由此连贯预编码矩阵的对应预编码向量之间）的零相位差，可将这些引导向量之一旋转这两个引导向量之间的实际相位差。旋转引导向量并不影响波束成形方向性，因为()的经旋转本征向量还是()的本征向量。应当注意，相位差估计和相位旋转的操作是针对与副载波相关联的每组连贯引导矩阵的对应向量来执行的。相位差估计和相位旋转是对与每组连贯引导矩阵相关联的对应引导向量相继执行的，以建立跨各引导矩阵的相位连续性、或者至少显著改善跨各引导矩阵的相位连续性。跨各引导矩阵的相位连续性还可确保引导矩阵的组合以及由此预编码矩阵的相位连续性。该流程在框710处继续。

在框710处，对相位经补偿的引导矩阵执行内插以为每个目的设备获得与所有副载波相关联的引导矩阵。例如，图2B的引导矩阵内插单元可执行内插。内插还用来恢复在聚合过程期间被丢弃的引导矩阵。可使用任何合适的内插技术（例如，线性内插、样条内插等）来确定在聚合过程中被丢弃的引导矩阵。为了内插经解压缩的引导矩阵，与经解压缩的引导矩阵相关联的Givens旋转角度中的一个或多个角度和聚合因子可以是已知的。该流程在框712处继续。

在框712，计算引导矩阵的伪逆以生成对应的预编码矩阵。举例而言，图2B的伪逆计算单元220可计算各引导矩阵的组合的伪逆以生成对应的预编码矩阵，如参照图1-3所描述的。此外，如上参照图1-6所描述的，通过将与每个目的设备相关联的、与每个副载波相对应的引导矩阵安排到等效引导矩阵中来为该副载波生成引导矩阵的组合。相应地，每个副载波的预编码矩阵可从该副载波的对应等效引导矩阵计算出。该流程在框714处继续。

在框714处，向输入信息应用预编码矩阵来为每个连接至传送方设备的目的设备生成数据流。例如，传送方设备的波束成形处理单元可向输入信号应用预编码矩阵来为每个目的设备生成数据流。该流程从框714结束。

应理解，所描绘的示图是旨在帮助理解实施例的示例，而不应用来限制实施例或限制权利要求的范围。各实施例可执行附加操作、执行较少操作、以不同次序执行操作、并行执行操作、以及不同地执行一些操作。举例而言，在一些实现中，如本文中所描述的用于信道估计、预编码矩阵计算、和预编码矩阵相位补偿的操作可被频繁地（例如，以规则间隔、在确定信道性能参数中的变化之际）执行以根据信道变化来改变预编码矩阵。此外，虽然各示例参照伪逆计算单元220计算与目的设备相关联的引导矩阵的组合的伪逆以产生预编码矩阵，但实施例并不被这样限定。在其他实施例中，预编码矩阵计算单元108可使用任何合适的技术来计算预编码矩阵。

虽然各附图描述了传送方设备从每个连接至该传送方设备的目的设备接收经聚合引导矩阵，但引导矩阵信息可以任何合适的格式从这些目的设备传达至该传送方设备。举例而言，传送方设备可接收A)仅仅信道估计、B)未聚合和未压缩的引导矩阵、C)未聚合、经压缩引导矩阵、D)经聚合、未压缩的引导矩阵、和/或E)经聚合和经压缩的引导矩阵。进一步，应注意，仅仅预编码矩阵被应用到要传送的数据。这些引导矩阵被用来计算预编码矩阵并且可能不被应用到要传送的数据。最后，虽然本文所描述的各实施例通过确定引导矩阵的伪逆来计算预编码矩阵，在其他实施例中可使用各种其他技术来从信道估计和/或从引导矩阵计算预编码矩阵。

各实施例可采取全硬件实施例、软件实施例（包括固件、常驻软件、微代码等）、或组合了软件与硬件方面的实施例的形式，其在本文可全部被统称为“电路”、“模块”或“系统”。而且，本发明主题内容的实施例可采取实施在任何有形表达介质中的计算机程序产品的形式，该有形表达介质具有实施在该介质中的计算机可使用程序代码。所描述实施例可作为可包括其上存储有指令的机器可读介质的计算机程序产品、或软件来提供，这些指令可用来对计算机系统（或其他（诸）电子设备）进行编程以根据实施例来执行过程——无论本文中是否有所描述，因为本文中未枚举每种可构想到的变体。机器可读介质包括用于以机器（例如，计算机）可读的形式（例如，软件、处理应用）来存储或传送信息的任何机构。机器可读介质可以是机器可读存储介质、或机器可读信号介质。例如，机器可读存储介质可包括但不限于磁存储介质（例如，软盘）、光存储介质（例如，CD-ROM）；磁光存储介质；只读存储器（ROM）；随机存取存储器（RAM）；可擦除可编程存储器（例如，EPROM和EEPROM）；快闪；或适于存储电子指令的其他类型的有形介质。机器可读信号介质可包括其中实施有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如电、光、声、或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）。实施在机器可读介质上的程序代码可以使用任何合适的介质来传送，包括但不限于线缆、无线、光纤缆线、RF、或其他通信介质。

用于执行实施例的操作的计算机程序代码可以用一种或更多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象编程语言（诸如Java、Smalltalk、C++或类似语言）、以及常规过程编程语言（诸如“C”编程语言或类似编程语言）。该程序代码可完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为自立软件包、部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上、或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一场景中，远程计算机可通过包括局域网（LAN）、个域网（PAN）、或广域网（WAN）的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者该连接可（例如，使用因特网服务供应商来通过因特网）对外部计算机进行。

图8是包括用于多用户环境中相位旋转和内插技术的机制的无线设备的框图。在一种实现中，无线设备800可以是WLAN设备。无线设备800包括处理器单元802（有可能包括多处理器、多核、多节点、和/或实现多线程等）。无线设备800包括存储器单元806。存储器单元806可以是系统存储器（例如，高速缓存、SRAM、DRAM、零电容器RAM、双晶体管RAM、eDRAM、EDORAM、DDRRAM、EEPROM、NRAM、RRAM、SONOS、PRAM等中的一者或更多者）或者上面已经描述的机器可读介质的可能实现中的任何一者或更多者。无线设备800还包括总线810（例如，PCI、ISA、PCI-Express、 NuBus等），以及网络接口804，网络接口804包括无线网络接口（例如，WLAN接口、蓝牙接口、WiMAX接口、接口、无线USB接口等）和有线网络接口（例如，以太网接口）中的一者或多者。

无线设备800还包括收发机单元808。在一种实现中，收发机单元808包括引导矩阵计算单元812、引导矩阵处理单元814、和预编码矩阵计算单元816。引导矩阵计算单元812和引导矩阵处理单元814包括根据图1-7来确定引导矩阵的功能性。预编码矩阵计算单元816能计算与引导矩阵相关联的预编码矩阵。预编码矩阵计算单元816能向要传送的数据应用预编码矩阵以最小化多个目的设备之间的干扰，如以上参照图1-7所描述的。

以上所描述的各功能性中的任何一个都可部分地（或完全地）在硬件中和/或在处理器单元802上实现。举例而言，该功能性可用专用集成电路、在处理器单元802中实现的逻辑中、在外围设备或卡上的协作处理器等中实现。此外，各实现可包括较少组件或在图8中未示出的附加组件（例如，附加网络接口、外围设备等）。处理器单元802和网络接口804被耦合至总线810。尽管被示为耦合至总线810，但存储器806也可耦合至处理器单元802。

尽管各实施例是参照各种实现和利用来描述的，但是应理解这些实施例是解说性的且本发明主题内容的范围并不限于这些实施例。一般而言，本文中所描述的用于在下行链路多用户无线通信环境中进行相位旋转的技术可以用符合任何一个或多个硬件系统的设施来实现。许多变体、修改、添加、和改善都是可能的。

可为本文描述为单数实例的组件、操作、或结构提供复数个实例。最后，各种组件、操作、以及数据存储之间的边界在某种程度上是任意性的，并且在具体解说性配置的上下文中解说了特定操作。其他的功能性分配是已预见的并且可落在本发明主题内容的范围内。一般而言，在示例性配置中呈现为分开的组件的结构和功能性可被实现为组合式结构或组件。类似地，被呈现为单个组件的结构或功能性可被实现为分开的组件。这些以及其他变体、修改、添加、及改善可落在本发明主题的范围内。

Claims

1.一种用于无线通信的方法，包括：

在第一网络设备处，为与所述第一网络设备相关联的多个目的网络设备中的每一个目的网络设备确定多个波束成形引导矩阵，其中所述多个波束成形引导矩阵与在所述第一网络设备处从所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收到的RF信号的对应多个副载波相关联；

对于与所述第一网络设备相关联的所述目的网络设备中的每一个目的网络设备，

在所述第一网络设备处，确定与该目的网络设备相关联的多个波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差；

在所述第一网络设备处，基于所确定的与每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量相关联的相位差来对每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善与该目的网络设备相关联的连贯波束成形引导矩阵之间的相位连续性；

在所述第一网络设备处，至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵；以及

在所述第一网络设备处，向要由所述第一网络设备向所述多个目的网络设备传送的数据应用所述一个或多个预编码矩阵以减轻所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备之间的干扰。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的所述一个或多个预编码矩阵包括:

在所述第一网络设备处，为所述多个副载波中的每一个副载波计算所述多个波束成形引导矩阵的与该副载波相对应并且与所述多个目的网络设备相关联的子集的组合的伪逆以产生与该副载波和所述多个目的网络设备相关联的预编码矩阵。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的所述一个或多个预编码矩阵包括:

对于所述多个副载波中的每一个副载波，

标识所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的、对应于该副载波的子集；

将所述多个波束成形引导矩阵的所述子集进行组合以产生对应于该副载波的等效波束成形引导矩阵；以及

计算对应于该副载波的所述等效波束成形引导矩阵的伪逆以产生与该副载波和所述多个目的设备相关联的预编码矩阵。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下操作的至少一者：

在所述第一网络设备处解压缩所述多个波束成形引导矩阵，以及

在所述第一网络设备处内插所述多个波束成形引导矩阵以解聚合所述多个波束成形引导矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

确定每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差大于π/2；以及

对于相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善相位连续性，其中所述执行相位旋转包括将相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转π。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有所述对应波束成形引导向量之间的相位差；以及

将所述一对或多对连贯波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转所确定的相位差。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有所述对应波束成形引导向量之间的相位差包括：

将所述连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量进行互相关以确定所述对应波束成形引导向量之间的相位差，或者

将所述连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的每一个波束成形引导向量的第一行的相位进行比较以用于所述确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差。

8.如权利要求1所述方法，其特征在于，进一步包括，对与从所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收的RF信号的副载波相关联的信道估计执行奇异值分解(SVD)以为所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备生成所述多个波束成形引导矩阵。

9.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一网络设备和所述多个目的网络设备是无线局域网(WLAN)设备。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

生成与在所述第一网络设备处从所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收的RF信号的对应多个副载波相关联的多个波束成形引导矩阵；

压缩所述波束成形引导矩阵；以及

存储所述波束成形引导矩阵。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括，在存储所述波束成形引导矩阵之前聚合所述波束成形引导矩阵。

12.一种网络设备，包括：

引导矩阵计算单元，能操作用于：

为与所述网络设备相关联的多个目的网络设备中的每一个目的网络设备确定多个波束成形引导矩阵，其中所述多个波束成形引导矩阵与在所述网络设备处从所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收到的RF信号的对应多个副载波相关联；

引导矩阵相位差估计单元，能操作用于：

对于与所述网络设备相关联的每一个目的网络设备，确定与该目的网络设备相关联的所述多个波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差；

引导矩阵相位旋转单元，能操作用于：

对于与所述网络设备相关联的每一个目的设备，基于所确定的与每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量相关联的相位差来对每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善与该目的网络设备相关联的连贯波束成形引导矩阵之间的相位连续性；

预编码矩阵计算单元，能操作用于：

至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵；以及

波束成形处理单元，能操作用于：

向要由所述网络设备向所述多个目的网络设备传送的数据应用所述一个或多个预编码矩阵以减轻所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备之间的干扰。

13.如权利要求12所述的网络设备，其特征在于，所述预编码矩阵计算单元能操作用于至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的所述子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵包括所述预编码矩阵计算单元能操作用于:

为所述多个副载波中的每一个副载波计算所述多个波束成形引导矩阵的与该副载波相对应并且与所述多个目的网络设备相关联的子集的组合的伪逆以产生与该副载波和所述多个目的设备相关联的预编码矩阵。

14.如权利要求13所述的网络设备，其特征在于，所述预编码矩阵计算单元能操作用于至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的所述子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵包括所述预编码矩阵计算单元能操作用于:

对于所述多个副载波中的每一个副载波，

15.如权利要求12所述的网络设备，其特征在于，进一步包括以下至少一者：

引导矩阵处理单元，能操作用于：

解压缩所述多个波束成形引导矩阵，以及

内插所述多个波束成形引导矩阵以解聚合所述多个波束成形引导矩阵。

16.如权利要求12所述的网络设备，其特征在于，所述引导矩阵相位旋转单元进一步能操作用于：

对于相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善相位连续性，其中所述引导矩阵处理单元能操作用于执行相位旋转包括所述引导矩阵处理单元能操作用于将相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量的一个波束成形引导向量旋转π。

17.如权利要求12所述的网络设备，其特征在于，所述引导矩阵相位旋转单元进一步能操作用于：

18.如权利要求17所述的网络设备，其特征在于，所述引导矩阵相位旋转单元能操作用于确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差包括所述引导矩阵相位旋转单元能操作用于：

将所述连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的每一个的第一行的相位进行比较以用于确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有对应波束成形引导向量之间的相位差。

19.一种用于无线通信的设备，包括：

用于在第一网络设备处，为与所述第一网络设备相关联的多个目的网络设备中的每一个目的网络设备确定多个波束成形引导矩阵的装置，其中所述多个波束成形引导矩阵与在所述第一网络设备处从所述多个目的网络设备中的每一个目的网络设备接收到的RF信号的对应多个副载波相关联；

用于确定与该目的网络设备相关联的所述多个波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差的装置；

用于基于所确定的与每一对连贯波束成形引导矩阵的所述对应波束成形引导向量相关联的相位差来对每一对连贯波束成形引导矩阵的所述对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善与该目的网络设备相关联的连贯波束成形引导矩阵之间的相位连续性的装置；

用于至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的一个或多个预编码矩阵的装置；以及

用于向要由所述第一网络设备向所述多个目的网络设备传送的数据应用所述一个或多个预编码矩阵来减轻所述多个目的网络设备中的每个目的网络设备之间的干扰的装置。

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述用于至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的所述一个或多个预编码矩阵的装置包括:

用于为所述多个副载波中的每一个副载波计算所述多个波束成形引导矩阵的与该副载波相对应并且与所述多个目的网络设备相关联的子集的组合的伪逆以产生与该副载波和所述多个目的设备相关联的预编码矩阵的装置。

21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述用于至少基于所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的子集来计算与所述多个目的网络设备相关联的所述一个或多个预编码矩阵的装置包括:

对于所述多个副载波中的每一个副载波，

用于标识所述多个波束成形引导矩阵的与所述多个目的网络设备相关联的、对应于该副载波的子集的装置；

用于将所述多个波束成形引导矩阵的所述子集进行组合以产生对应于该副载波的等效波束成形引导矩阵的装置；以及

用于计算对应于该副载波的所述等效波束成形引导矩阵的伪逆以产生与该副载波和所述多个目的设备相关联的预编码矩阵的装置。

22.如权利要求19所述的设备，其特征在于，进一步包括：

用于确定每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量之间的相位差大于π/2的装置；以及

用于对于相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量执行相位旋转以改善相位连续性的装置，其中，所述执行相位旋转包括将相位差大于π/2的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转π。

23.如权利要求19所述的设备，其特征在于，进一步包括：

用于确定一对或多对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量具有所述对应波束成形引导向量之间的相位差的装置；以及

用于将所述一对或多对连贯波束成形引导矩阵中的每一对连贯波束成形引导矩阵的对应波束成形引导向量中的一个波束成形引导向量旋转所确定的相位差的装置。