CN103262439B - 用于甚高吞吐量无线系统的探测反馈方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的某些方面涉及用于在甚高吞吐量VHT无线系统中发射探测反馈的技术。可从用户站STA发射所述探测反馈，其中所述反馈可包括与所述STA相关联的无线信道的某数目个波束成形矩阵以及某数目个奇异值。此外，所述探测反馈可包括用于指示此反馈是表示单用户SU反馈还是多用户MU反馈的位。

Description

用于甚高吞吐量无线系统的探测反馈方法及设备
依据35U.S.C.§119主张优先权
本专利申请案主张2010年9月8日申请的题为“用于甚高吞吐量无线系统的探测反馈方案(SOUNDING FEEDBACK SCHEMES FOR VERY HIGH THROUGHPUT WIRELESS SYSTEMS)”的美国临时专利申请案第61/380,812号的权益，所述临时专利申请案被让与其受让人且特此以引用方式明确并入本文中。
技术领域
本发明的某些方面大体来说涉及无线通信，且更明确地说，涉及用于在甚高吞吐量(VHT)无线系统中发射探测反馈的方法。
背景技术
为了解决无线通信系统所需的增加的带宽要求的问题，正在开发不同的方案以允许多个用户终端通过共享信道资源而与单一接入点(AP)通信，同时又实现高数据吞吐量。多输入多输出(MIMO)技术表示一种近来作为用于下一代通信系统的风行技术而出现的此类方法。在例如电机电子工程师学会(IEEE)802.11标准的若干新兴无线通信标准中已采用MIMO技术。IEEE802.11表示由IEEE802.11委员会开发的用于短程通信(例如，数十米到数百米)的无线局域网(WLAN)空中接口标准的集合。
MIMO系统使用多个(NT个)发射天线和多个(NR个)接收天线以用于数据发射。由NT个发射天线和NR个接收天线形成的MIMO信道可分解成NS个独立信道，所述信道也被称为空间信道，其中NS≤min{NT，NR}。NS个独立信道中的每一者对应于一个维度。在利用了由多个发射天线和接收天线产生的额外维度的情况下，MIMO系统可提供改善的性能(例如，较高吞吐量和/或较大可靠性)。
在具有单个AP和多个用户站(STA)的无线网络中，在上行链路和下行链路两个方向上，可在多个信道上同时发生朝向不同STA的发射。此些系统中存在许多挑战。举例来说，AP可使用例如IEEE802.11n/a/b/g或IEEE802.11ac标准等不同标准来发射信号。接收器STA可能能够基于包含于发射包的前同步码中的信息来检测信号的发射模式。
基于空分多址(SDMA)发射的下行链路多用户MIMO(MU-MIMO)系统可通过在AP的天线阵列处应用波束成形来同时服务空间上分离的多个STA。AP可基于从所支持的STA中的每一者接收到的信道状态信息(CSI)来推算复杂的发射预编码权重。
由于AP与多个STA中的一个STA之间的信道可能会因所述STA的移动性或因物体在所述STA的环境中移动所造成的模式变动(mode stirring)而随时间改变，因此可能需要周期性地更新CSI以便AP准确地波束成形到所述特定STA。每一STA的所需CSI反馈速率可取决于在AP与所述STA之间的信道的同调时间。不足的反馈速率可能会因不准确的波束成形而不利地影响到性能。另一方面，过大的反馈速率可能会产生最小的额外益处，同时还浪费宝贵的中间时间。
在由多个在空间上分离的用户组成的情形中，可预期信道同调时间(且因此，合适的CSI反馈速率)跨所述用户在空间上改变。另外，归因于各种因素(例如改变的信道状况以及用户移动性)，合适的CSI反馈速率也可针对所述用户中的每一者在时间上改变。举例来说，一些STA(例如，高清晰度电视(HDTV)或机顶盒)可为固定的，而其它STA(例如，手持型装置)可易于运动。此外，STA的子集可能会遭受由荧光灯效应引起的高多普勒(Doppler)。最后，到一些STA的多路径可具有比到其它STA的多路径多的多普勒，这是因为不同散射体可按不同速度移动且影响STA的不同子集。
因此，如果在无线系统中对所有所支持的STA利用单一CSI反馈速率，则系统性能可能会因反馈速率不足的那些STA的波束成形不准确和/或因反馈速率不必太高的那些STA的反馈开销过大而受损。
在常规方案中，CSI反馈以与最坏情况用户(就移动性或时间上的信道改变而言)一致的速率发生。对于由经历一系列信道状况的STA组成的SDMA系统来说，不存在适合于所有STA的单一CSI反馈速率。迎合最坏情况用户将导致不必要的信道资源浪费，这是由于强迫在相对静态的信道状况中的STA以与在高度动态的信道中的那些STA相同的速率反馈CSI所致。
举例来说，在演进数据最佳化(EV-DO)数据速率控制信道(DRC)的情况下，“信道状态”信息反映了所接收的导频信号对干扰加噪声比(SINR)，且由STA发射以促进针对下一次发射的速率选择。针对所有用户以固定速率更新此信息，大概是以足以追踪与最坏情况预期移动性状况相关联的信道改变的速率。此信道状态反馈速率对于静态用户来说可能是不必要地过高。然而，在此种情况下，DRC经设计以提供最小开销。因为SDMA系统中的CSI是用以支持AP处的复杂波束成形，所以将此反馈压缩或简化到在EV-DO设计中实现的程度可能未必可行。
作为另一实例，对于支持发射波束成形的电机电子工程师学会(IEEE)802.11n标准来说，未指定发射CSI的速率，且此被视为实施问题。相反，由于IEEE802.11ac(甚高吞吐量(VHT))标准中多个SDMA用户的CSI反馈的耗用可能较高，且由于流氓(rogue)STA可能滥用此CSI反馈机制，因此可能需要在标准规范中指定用于CSI反馈的协议。
发明内容
本发明的某些方面提供一种用于无线通信的方法。所述方法大体上包含：在设备处产生用于单用户(SU)通信和多用户(MU)通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或一个以上波束成形矩阵或一个或一个以上奇异值中的至少一者；以及在所述信道上发射所述探测反馈。
本发明的某些方面提供一种用于无线通信的设备。所述设备大体上包含：用于产生用于单用户(SU)通信和多用户(MU)通信的探测反馈的统一结构的装置，其中所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或一个以上波束成形矩阵或一个或一个以上奇异值中的至少一者；以及用于在所述信道上发射所述探测反馈的装置。
本发明的某些方面提供一种用于无线通信的设备。所述设备大体上包含：电路，其经配置以产生用于单用户(SU)通信和多用户(MU)通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或一个以上波束成形矩阵或一个或一个以上奇异值中的至少一者；以及发射器，其经配置以在所述信道上发射所述探测反馈。
本发明的某些方面提供一种含有用于无线通信的可执行指令的计算机可读媒体。所述可执行指令大体上包含：用于在设备处产生用于单用户(SU)通信和多用户(MU)通信的探测反馈的统一结构的指令，其中所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或一个以上波束成形矩阵或一个或一个以上奇异值中的至少一者；以及用于在所述信道上发射所述探测反馈的指令。
某些方面提供一种接入终端。所述接入终端大体上包含：至少一个天线；电路，其经配置以产生用于单用户(SU)通信和多用户(MU)通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈包括与所述接入终端相关联的信道的一个或一个以上波束成形矩阵或一个或一个以上奇异值中的至少一者；以及发射器，其经配置以在所述信道上经由所述至少一个天线发射所述探测反馈。
附图说明
因此，通过参考多个方面可得到可详细理解本发明的上述特征(上文简要概述的更具 体描述)的方式，其中一些方面在附图中进行了说明。然而，请注意，附图仅说明本发明的某些典型方面，且因此不认为对其范围进行了限制，因为所述描述可将其它同等有效的方面纳入。
图1说明根据本发明的某些方面的无线通信网络。
图2说明根据本发明的某些方面的实例接入点和用户终端的框图。
图3说明根据本发明的某些方面的实例无线装置的框图。
图4说明根据本发明的某些方面的针对20MHz和40MHz的信道带宽发射探测反馈所涉及到的实例载波。
图5说明根据本发明的某些方面的针对80MHz/160MHz的信道带宽发射探测反馈所涉及到的实例载波。
图6说明根据本发明的某些方面的针对20MHz的信道带宽发射探测反馈所涉及到的其它实例载波。
图7说明根据本发明的某些方面的针对40MHz的信道带宽发射探测反馈所涉及到的实例载波。
图8说明根据本发明的某些方面的针对80MHz/160MHz的信道带宽发射探测反馈所涉及到的实例载波。
图9说明根据本发明的某些方面的用于从用户站(STA)发射探测反馈的实例操作。
图9A说明能够执行图9的操作的实例组件。
具体实施方式
在下文中参看随附图式更充分地描述本发明的各种方面。然而，本发明可体现为许多不同形式，且不应将其理解为限于在本发明全篇中呈现的任何特定结构或功能。而是，提供这些方面是为了使本发明将为详尽且完整的，且将向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本发明的范围意欲涵盖本文中所揭示的本发明的任何方面，无论所述方面是独立于本发明的任何其它方面而实施还是与本发明的任何其它方面组合。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备或实践方法。另外，本发明的范围意欲涵盖使用除了本文中所阐述的本发明的各种方面之外的或不同于所述方面的其它结构、功能性或结构与功能性来实践的此种设备或方法。应理解，本文中所揭示的本发明的任何方面可由一项权利要求的一个或一个以上要素来体现。
词语“示范性”在本文中用以表示“充当实例、例子或例证”。不必将本文中描述 为“示范性”的任何方面解释为优选或优于其它方面。
虽然本文中描述了特定方面，但这些方面的许多变化和排列属于本发明的范围内。虽然提及优选方面的一些益处和优点，但本发明的范围并不意欲限于特定益处、用途或目标。而是，本发明的方面意欲广泛地适用于不同的无线技术、系统配置、网络以及传输协议，其中一些通过实例在诸图中且在对优选方面的以下描述中进行了说明。实施方式及图式仅说明本发明而非限制本发明，本发明的范围由所附权利要求书以及其等效物来界定。
实例无线通信系统
本文中所描述的技术可用于各种宽带无线通信系统，包含基于单载波发射的通信系统。本文中揭示的方面可(例如)有利于使用超宽带(UWB)信号(包含毫米波信号)的系统。然而，本发明并不意欲限于此些系统，因为其它编码信号可受益于类似优点。
本文中的教示可并入到各种有线设备或无线设备(例如，节点)中(例如，实施于所述设备内或由所述设备执行)。在一些方面中，节点包括无线节点。此种无线节点可经由有线或无线通信链路提供(例如)用于网络或到网络(例如，例如因特网或蜂窝式网络等广域网)的连接性。在一些方面中，根据本文中的教示而实施的无线节点可包括接入点或接入终端。
接入点(“AP”)可包括、实施为或称为NodeB、无线电网络控制器(“RNC”)、eNodeB、基站控制器(“BSC”)、基站收发台(“BTS”)、基站(“BS”)、收发器功能(“TF”)、无线电路由器、无线电收发器、基本服务集(“BSS”)、扩展服务集(“ESS”)、无线电基站(“RBS”)或某其它术语。在一些实施方案中，接入点可包括机顶盒信息站、媒体中心，或经配置以经由无线或有线媒体通信的任何其它合适的装置。
接入终端(“AT”)可包括、实施为或称为接入终端、订户站、订户单元、移动站、远程站、远程终端、用户终端、用户代理、用户装置、用户设备、用户站或某其它术语。在一些实施方案中，接入终端可包括蜂窝式电话、无绳电话、会话起始协议(“SIP”)电话、无线本地环路(“WLL”)站、个人数字助理(“PDA”)、具有无线连接能力的手持式装置、站(“STA”)或连接到无线调制解调器的某其它合适的处理装置。因此，本文中教示的一个或一个以上方面可并入到电话(例如，蜂窝式电话或智能手机)、计算机(例如，膝上型计算机)、便携式通信装置、便携式计算装置(例如，个人数据助理)、平板计算机、娱乐装置(例如，音乐或视频装置、或卫星无线电)、电视显示器、翻转相机(flip-cam)、安全视频相机、数字视频记录器(DVR)、全球定位系统装置，或经配置以经由无线或有线媒体通信的任何其它合适装置中。
图1说明具有接入点和用户终端的多址MIMO系统100。为了简单起见，在图1中仅展示一个接入点110。接入点(AP)通常为与用户终端通信的固定站，且也可被称为基站或某其它术语。用户终端可为固定的或移动的，且也可被称为移动站、站(STA)、客户端、无线装置或某其它术语。用户终端可为无线装置，例如蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、手持式装置、无线调制解调器、膝上型计算机、个人计算机，等等。
接入点110可在任何给定时刻在下行链路和上行链路上与一个或一个以上用户终端120通信。下行链路(即，前向链路)为从接入点到用户终端的通信链路，且上行链路(即，反向链路)为从用户终端到接入点的通信链路。用户终端也可与另一用户终端进行同级间通信。系统控制器130耦合到接入点且提供对接入点的协调和控制。
系统100使用多个发射天线及多个接收天线来进行下行链路和上行链路上的数据发射。接入点110配备有许多个(Nap个)天线，且表示用于下行链路发射的多输入(MI)以及用于上行链路发射的多输出(MO)。Nu个选定用户终端120的集合共同表示用于下行链路发射的多输出以及用于上行链路发射的多输入。在某些状况下，如果未以某种方法在代码、频率或时间上对用于Nu个用户终端的数据符号串流进行多路复用，则可能需要使Nap≥Nu≥1。如果可使用不同的代码信道(在CDMA的情况下)、子带的不相交集合(在OFDM的情况下)等等来对数据符号串流进行多路复用，则Nu可大于Nap。每一选定用户终端将用户特定数据发射到接入点和/或从接入点接收用户特定数据。一般来说，每一选定用户终端可配备一个或多个天线(即，Nut≥1)。Nu个选定用户终端可具有相同或不同数目个天线。
MIMO系统100可为时分双工(TDD)系统或频分双工(FDD)系统。对于TDD系统，下行链路和上行链路共享同一频带。对于FDD系统，下行链路和上行链路使用不同频带。MIMO系统100也可利用单个载波或多个载波进行发射。每一用户终端可配备单个天线(例如，为了缩减成本)或多个天线(例如，在可支持额外成本的情况下)。MIMO系统100可表示在60GHz频带中操作的高速无线局域网(WLAN)。
图2展示MIMO系统100中的接入点110以及两个用户终端120m和120x的框图。接入点110配备有Nap个天线224a到224ap。用户终端120m配备有Nut，m个天线252ma到252mu，且用户终端120x配备有Nut，x个天线252xa到252xu。接入点110对于下行链路来说为发射实体，且对于上行链路来说为接收实体。每一用户终端120对于上行链路来说为发射实体，且对于下行链路来说为接收实体。如本文中所使用，“发射实体”为能够经由频道发射数据的独立操作式设备或装置，且“接收实体”为能够经由频道接收数据的独立操作式设备或装置。在以下描述中，下标“dn”表示下行链路，下标“up” 表示上行链路，选择Nup个用户终端以用于上行链路上的同时发射，选择Ndn个用户终端以用于下行链路上的同时发射，Nup可等于或不等于Ndn，且Nup和Ndn可为静态值或可针对每一调度间隔而改变。在接入点和用户终端处可使用波束操控或某一其它空间处理技术。
在上行链路上，在被选择用来进行上行链路发射的每一用户终端120处，TX数据处理器288从数据源286接收业务数据且从控制器280接收控制数据。TX数据处理器288基于与经选择以用于所述用户终端的速率相关联的编码和调制方案来处理(例如，编码、交错以及调制)用于所述用户终端的业务数据{dup，m}，且提供数据符号串流{sup，m}。TX空间处理器290对数据符号串流{sup，m}执行空间处理且提供用于Nut，m个天线的Nut，m个发射符号串流。每一发射器单元(TMTR)254接收并处理(例如，转换成模拟、放大、滤波以及上变频转换)相应发射符号串流以产生上行链路信号。Nut，m个发射器单元254提供用于从Nut，m个天线252发射到接入点110的Nut，m个上行链路信号。
许多(Nup个)用户终端可经调度以用于上行链路上的同时发射。这些用户终端中的每一者对其数据符号串流执行空间处理且在上行链路上将其发射符号串流的集合发射到接入点。
在接入点110处，Nap个天线224a到224ap从正在上行链路上进行发射的所有Nup个用户终端接收上行链路信号。每一天线224将所接收信号提供到相应接收器单元(RCVR)222。每一接收器单元222执行与由发射器单元254所执行的处理互补的处理，且提供所接收符号串流。RX空间处理器240对来自Nap个接收器单元222的Nap个所接收符号串流执行接收器空间处理且提供Nup个经恢复的上行链路数据符号串流。接收器空间处理是根据信道相关矩阵反转(CCMI)、最小均方差(MMSE)、连续干扰消除(SIC)或某其它技术来执行。每一经恢复的上行链路数据符号串流{sup，m}是对由相应用户终端发射的数据符号串流{sup，m}的估计。RX数据处理器242根据用于每一经恢复的上行链路数据符号串流{sup，m}的速率来处理(例如，解调制、解交错以及解码)所述串流以获得经解码数据。可将用于每一用户终端的经解码数据提供到数据汇244以供存储和/或提供到控制器230以供进一步处理。
在下行链路上，在接入点110处，TX数据处理器210针对经调度以用于下行链路发射的Ndn个用户终端从数据源208接收业务数据、从控制器230接收控制数据，且可能从调度器234接收其它数据。可在不同的传送信道上发送各种类型的数据。TX数据处理器210基于经选择以用于每一用户终端的速率来处理(例如，编码、交错以及调制)用于所述用户终端的业务数据。TX数据处理器210提供用于Ndn个用户终端的Ndn个下 行链路数据符号串流。TX空间处理器220对Ndn个下行链路数据符号串流执行空间处理且提供用于Nap个天线的Nap个发射符号串流。每一发射器单元(TMTR)222接收并处理相应发射符号串流以产生下行链路信号。Nap个发射器单元222提供用于从Nap个天线224发射到用户终端的Nap个下行链路信号。
在每一用户终端120处，Nut，m个天线252从接入点110接收Nap个下行链路信号。每一接收器单元(RCVR)254处理来自关联天线252的所接收信号且提供所接收符号串流。RX空间处理器260对来自Nut，m个接收器单元254的Nut，m个所接收符号串流执行接收器空间处理且提供用于用户终端的经恢复的下行链路数据符号串流{sdn，m}。接收器空间处理是根据CCMI、MMSE或某其它技术来执行。RX数据处理器270处理(例如，解调制、解交错以及解码)经恢复的下行链路数据符号串流以获得用于用户终端的经解码数据。
在每一用户终端120处，Nut，m个天线252从接入点110接收Nap个下行链路信号。每一接收器单元(RCVR)254处理来自关联天线252的所接收信号且提供所接收符号串流。RX空间处理器260对来自Nut，m个接收器单元254的Nut，m个所接收符号串流执行接收器空间处理且提供用于用户终端的经恢复的下行链路数据符号串流{sdn，m}。接收器空间处理是根据CCMI、MMSE或某其它技术来执行。RX数据处理器270处理(例如，解调制、解交错以及解码)经恢复的下行链路数据符号串流以获得用于用户终端的经解码数据。
根据本发明的某些方面，可支持用于IEEE802.11ac(甚高吞吐量(VHT))无线通信标准的统一探测反馈机制。此机制可对单用户(SU)反馈和多用户(MU)反馈两者有效地起作用。本发明中所提议的机制可产生单一接收器状态机、单一探测帧交换、来自请求探测反馈(例如，向用户终端120请求探测反馈)的接入点(例如，接入点110)的单一空值数据包(NDP)发射，以及统一反馈结构。
图3说明在可用于系统100内的无线装置302中可利用的各种组件。无线装置302为可经配置以实施本文中所描述的各种方法的装置的实例。无线装置302可为接入点110或用户终端120。
无线装置302可包含控制无线装置302的操作的处理器304。处理器304也可被称为中央处理单元(CPU)。存储器306(其可包含只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两者)将指令和数据提供到处理器304。存储器306的一部分还可包含非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器304通常基于存储于存储器306内的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器306中的指令可为可执行的以实施本文中所描述的方法。
无线装置302还可包含外壳308，外壳308可包含发射器310和接收器312以允许在无线装置302与远程位置之间发射和接收数据。可将发射器310与接收器312组合成收发器314。多个发射天线316可附接到外壳308且电耦合到收发器314。无线装置302还可包含(未图示)多个发射器、多个接收器以及多个收发器。
无线装置302还可包含信号检测器318，可使用信号检测器318以致力于检测以及量化由收发器314接收到的信号的电平。信号检测器318可检测例如总能量、每符号的每副载波的能量、功率谱密度以及其它信号等信号。无线装置302还可包含用于处理信号的数字信号处理器(DSP)320。
可通过总线系统322将无线装置302的各种组件耦合在一起，除了数据总线之外，总线系统322还可包含功率总线、控制信号总线以及状态信号总线。
本发明的某些方面支持用于VHT无线通信系统的统一探测反馈机制，其可针对SU反馈和MU反馈两者有效地起作用。本发明提出一种机制，所述机制可产生单一接收器状态机、单一探测帧交换、来自请求探测反馈(即，向例如无线装置302等用户终端请求探测反馈)的接入点(例如，来自无线装置302)的单一NDP发射，以及统一反馈结构。
用于VHT系统的探测反馈的发射
本发明的某些方面支持在无线局域网(LAN)系统中从用户站(STA)发射探测反馈，其中所述反馈可包括与所述STA相关联的无线信道的某数目个波束成形矩阵以及某数目个奇异值。此外，所述探测反馈可包括用于指示此反馈对应于SU反馈还是对应于MU反馈的位。
所反馈的波束成形矩阵可包括V矩阵(即，特征向量矩阵)的一个或一个以列，其中V矩阵可基于表示无线信道的矩阵的奇异值分解(SVD)。在本发明的一方面中，矩阵V可包括无线信道的右特征向量的矩阵。在一方面中，可每隔Ng个音调(Ng≥1)对波束成形矩阵取样，且所述Ng个音调可能包含接近防护频带的音调以及DC音调，而可将例如导频音调等一些选定音调排除在外。可针对不同信道带宽(例如20MHz、40MHz、80MHz以及160MHz的信道带宽)考虑不同音调数目。
在本发明的一方面中，可根据信道的频率选择性来选择参数Ng。可在发射反馈之前使每隔Ng个音调(Ng≥1)所取样的波束成形矩阵跨频率平滑化。
在探测反馈内发射的奇异值(本征值)可包括无线信道的本征值的矩阵的对角项的子集。可每隔Nv个音调对这些奇异值进行取样，其中Nv≥Ng。在本发明的一方面中，可根据信道的频率选择性来选择参数Nv。
对于本发明的某些方面来说，可使用吉文斯旋转(Given′s rotations)角ψ和φ(角的命名 与在IEEE 802.11n规范中使用的命名相同)以压缩方式发射探测反馈的波束成形矩阵。角的位宽度可取决于探测反馈是MU反馈还是SU反馈而改变。在本发明的一方面中，在MU-MIMO反馈的情况下，5位分辨率可用于角ψ，且7位用于角φ。在另一方面中，在MU-MIMO反馈的情况下，6位分辨率可用于角ψ，且8位用于角φ。在又一方面中，在MU-MIMO反馈的情况下，7位分辨率可用于角ψ，且9位用于角φ。
可能会要求能够接收MU-MIMO下行链路发射的STA在探测反馈内包含奇异值以及额外信息，例如用于矩阵V的反馈的最小秩、每音调信噪比(SNR)等。另一方面，不能够接收MU-MIMO下行链路发射的STA可能能够将空值(NULL)填充到探测反馈的这些额外字段(例如，与奇异值相关联的字段、与矩阵V的秩相关联的字段、与关于每音调SNR的信息相关联的字段等)中的一些字段中。
对于本发明的某些方面来说，将矩阵V作为探测反馈的一部分进行发射时所用的音调可包括用于如在图4到图8中给出的20MHz、40Hz以及80/160MHz的信道带宽的音调索引。图4到图8中的参数Ns表示可用来发射探测反馈的音调的数目。
在本发明的一方面中，在探测反馈内发射的波束成形矩阵可包括V矩阵的一个或一个以上列，可每隔Ng个音调(Ng≥1)对所述波束成形矩阵进行取样。另外，波束成形矩阵可包括在频带边缘周围的少数音调或在DC周围的少数音调中的至少一者上V矩阵的一个或一个以上列。在图6到图8中说明了此情况。
图9说明根据本发明的某些方面的用于从用户站(STA，例如接入终端)发射探测反馈的实例操作900。在902处，STA可产生用于单用户(SU)通信和多用户(MU)通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈可包括与所述STA相关联的信道的一个或一个以上波束成形矩阵或一个或一个以上奇异值中的至少一者。在904处，所述STA可在所述信道上发射所述探测反馈。可在接收到所述探测反馈的接入点处使用所述一个或一个以上波束成形矩阵以用于下行链路发射的波束成形。在本发明的一方面中，可经由每时空串流的信噪比(SNR)来传达所述一个或一个以上奇异值。
上文所描述的方法的各种操作可由能够执行对应功能的任何适当装置来执行。所述装置可包含各种硬件和/或软件组件和/或模块，其包含但不限于电路、专用集成电路(ASIC)或处理器。大体来说，在存在诸图中所说明的操作的情况下，所述操作可具有具类似编号的对应的相应装置加功能组件。举例来说，图9中说明的操作900对应于图9A中说明的组件900A。
举例来说，产生装置可包括专用集成电路，例如用户终端120的来自图2的TX数据处理器288，或无线装置302的来自图3的处理器304。发射装置可包括发射器，例 如用户终端120的来自图2的发射器254，或无线装置302的来自图3的发射器310。纳入装置可包括专用集成电路，例如TX数据处理器288或处理器304。填充装置可包括专用集成电路，例如TX数据处理器288或处理器304。平滑化装置可包括专用集成电路，例如TX数据处理器288或处理器304。
如本文中所使用，术语“确定”涵盖多种动作。举例来说，“确定”可包含推算、计算、处理、推导、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一数据结构中查找)、查明以及其类似动作。“确定”还可包含接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存储器中的数据)以及其类似动作。“确定”还可包含解析、选择、挑选、建立以及其类似动作。
如本文中所使用，指代一系列项目“中的至少一者”的短语是指所述项目的任何组合，包含单个成员在内。作为一实例，“a、b或c中的至少一者”意欲涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c以及a-b-c。
结合本发明所描述的各种说明性逻辑块、模块以及电路可通过经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代例中，处理器可为任何市售处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或一个以上微处理器与DSP核心结合，或任一其它此种配置。
结合本发明所描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、由处理器执行的软件模块，或硬件与软件模块的组合来体现。软件模块可驻存于此项技术中已知的任何形式的存储媒体中。可使用的存储媒体的一些实例包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、抽取式碟片、CD-ROM等等。软件模块可包括单一指令或许多指令，且可分散于若干不同代码段上、不同程序当中，以及跨多个存储媒体而分散。可将存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息以及将信息写入到存储媒体。在替代例中，存储媒体可集成到处理器。
本文中所揭示的方法包括用于实现所描述方法的一个或一个以上步骤或动作。方法步骤和/或动作可在不脱离权利要求书的范围的情况下彼此互换。换句话说，除非指定了步骤或动作的特定次序，否则可在不脱离权利要求书的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的次序和/或使用。
所描述的功能可用硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以硬件实施，则实例硬件配置可包括无线节点中的处理系统。可通过总线架构来实施处理系统。总线可包 含任何数目个互连总线以及桥接器，具体取决于处理系统的特定应用以及总体设计约束。总线可将包含处理器、机器可读媒体以及总线接口在内的各种电路链接在一起。总线接口可用以经由总线将网络适配器连接到处理系统。网络适配器可用以实施PHY层的信号处理功能。在用户终端120(见图1)的情况下，用户接口(例如，小键盘、显示器、鼠标、操纵杆等)也可连接到总线。总线还可链接各种其它电路，例如时序源、外围设备、电压调节器、功率管理电路以及其类似者，所述电路为此项技术中所熟知的，且因此将不进一步描述。
处理器可负责对总线进行管理以及进行一般处理，一般处理包含执行存储于机器可读媒体上的软件。处理器可由一个或一个以上通用处理器和/或专用处理器来实施。实例包含微处理器、微控制器、DSP处理器，以及可执行软件的其它电路。软件应广泛地解释为表示指令、数据、或其任何组合，无论被称为软件、固件、中间软件、微码、硬件描述语言还是其它。作为实例，机器可读媒体可包含RAM(随机存取存储器)、快闪存储器、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、寄存器、磁盘、光盘、硬盘，或任何其它合适的存储媒体，或其任何组合。机器可读媒体可体现于计算机程序产品中。计算机程序产品可包括包装材料。
在硬件实施方案中，机器可读媒体可为与处理器分离的处理系统的部分。然而，如所属领域的技术人员将容易了解到，机器可读媒体(或其任何部分)可在处理系统外部。作为实例，机器可读媒体可包含传输线、由数据调制的载波和/或与无线节点分离的计算机产品，上述各者均可由处理器经由总线接口进行存取。替代地或另外，机器可读媒体(或其任何部分)可集成到处理器中，例如高速缓冲存储器和/或通用寄存器堆的情况就是这样。
处理系统可配置为通用处理系统，其具有提供处理器功能性的一个或一个以上微处理器以及提供机器可读媒体的至少一部分的外部存储器，上述各者均经由外部总线架构而与其它支持电路链接在一起。或者，处理系统可由ASIC(专用集成电路)来实施，其中处理器、总线接口、用户接口(在接入终端的情况下)、支持电路以及机器可读媒体的至少一部分被集成到单一芯片中，或由可执行在本发明全篇中所描述的各种功能性的一个或一个以上FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑装置)、控制器、状态机、门控逻辑、离散硬件组件，或可执行在本发明全篇中所描述的各种功能性的任何其它合适的电路或电路的任何组合来实施。所属领域的技术人员将认识到如何取决于特定应用以及强加于整个系统上的总体设计约束而最好地实施针对处理系统所描述的功能性。
机器可读媒体可包括许多软件模块。所述软件模块包含指令，所述指令在由处理器执行时使处理系统执行各种功能。软件模块可包含发射模块和接收模块。每一软件模块可驻留于单一存储装置中或分散在多个存储装置中。作为实例，当发生触发事件时，可将软件模块从硬盘载入到RAM中。在软件模块的执行期间，处理器可将所述指令中的一些载入到高速缓冲存储器中以增加存取速度。可接着将一个或一个以上高速缓冲存储器线载入到通用寄存器堆中以供处理器执行。当在下文参考软件模块的功能性时，应理解，此类功能性是由处理器在执行来自所述软件模块的指令时实施。
如果以软件实施，则可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或在计算机可读媒体上传输。计算机可读媒体包含计算机存储媒体与通信媒体两者，通信媒体包含促进计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例且非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以载运或存储呈指令或数据结构形式的所要程序码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，将任何连接恰当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或无线技术(例如，红外线(IR)、无线电以及微波)而从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或无线技术(例如，红外线、无线电以及微波)包含于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘以及 光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘通过激光以光学方式再生数据。因此，在一些方面中，计算机可读媒体可包括非暂时性计算机可读媒体(例如，有形媒体)。另外，对于其它方面，计算机可读媒体可包括暂时性计算机可读媒体(例如，信号)。以上各者的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。
因此，某些方面可包括用于执行本文中所呈现的操作的计算机程序产品。举例来说，此种计算机程序产品可包括上面存储有(和/或编码有)指令的计算机可读媒体，所述指令可由一个或一个以上处理器执行以执行本文中所描述的操作。对于某些方面，计算机程序产品可包含包装材料。
另外，应了解，用于执行本文中所描述的方法和技术的模块和/或其它适当装置可在适当时由用户终端和/或基站下载和/或以其它方式获得。举例来说，可将此装置耦合到服务器以促进用于执行本文中所描述的方法的装置的传送。或者，可经由存储装置(例如，RAM、ROM、例如压缩光盘(CD)或软盘等实体存储媒体，等等)来提供本文中所描述的各种方法，以使得用户终端和/或基站在将存储装置耦合或提供到装置后即可获得各种方 法。此外，可利用任何其它适合用于将本文中所描述的方法和技术提供到装置的技术。
应理解，权利要求书不限于以上所说明的准确配置和组件。可在不脱离权利要求书的范围的情况下在以上所述的方法和设备的布置、操作以及细节上进行各种修改、改变以及变化。
虽然前述内容是针对本发明的方面，但可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计出本发明的其它以及别的方面，且本发明的范围由所附权利要求书确定。

Claims (34)

1.一种用于无线通信的方法，其包括：
在设备处产生用于发送单用户SU通信和多用户MU通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈是在多个音调上发射的SU反馈或MU反馈，并且所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或多个波束成形矩阵或一个或多个奇异值中的至少一者，其中所述统一结构包括对所述探测反馈是与所述SU通信相关联还是与所述MU通信相关联的指示；以及
在所述信道上发射所述探测反馈。
2.根据权利要求1所述的方法，其中经由每时空串流的信噪比SNR来传达所述一个或多个奇异值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者包括特征向量矩阵的一个或多个列，所述特征向量矩阵与表示所述信道的矩阵的奇异值分解SVD相关联，
每隔Ng个音调对所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者进行取样以用于通信，Ng≥1，以及
在副载波上发射所述探测反馈，所述副载波与对所述一个或多个波束成形矩阵进行取样所涉及到的所述音调相关联。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
对所述一个或多个波束成形矩阵进行取样所涉及到的所述音调包括接近防护频带的音调或DC音调中的至少一者，以及
对所述一个或多个波束成形矩阵进行取样所涉及到的所述音调不包括导频音调。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述副载波与所述信道的20MHz、40MHz、80MHz或160MHz的带宽相关联。
6.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述信道的频率选择性来选择所述参数Ng。
7.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：
在所述设备能够接收多用户多输入多输出MU-MIMO下行链路发射的情况下，
在所述统一结构中包含关于所述特征向量矩阵的秩的信息或关于信噪比SNR的信息中的至少一者，所述信噪比SNR与对所述特征向量矩阵取样时所处的每一副载波的所述一个或多个波束成形矩阵中的每一列相关联。
8.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：
在所述设备不能够接收多用户多输入多输出MU-MIMO下行链路发射的情况下，
将空值信息填充到所述统一结构的一个或多个字段中，所述字段与以下各者中的至少一者相关：所述特征向量矩阵的秩或信噪比SNR，所述信噪比SNR与对所述特征向量矩阵取样时所处的每一副载波的所述一个或多个波束成形矩阵中的每一列相关联。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者进一步包括在频带边缘周围的音调或在DC音调周围的音调中的至少一者上的所述特征向量矩阵中的至少一列。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在发射所述探测反馈之前使所述一个或多个波束成形矩阵跨频率平滑化。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述一个或多个奇异值包括与表示所述信道的矩阵相关联的本征值的矩阵的对角项的子集，
经由每时空串流的信噪比SNR来传达所述一个或多个奇异值，
每隔Ng个音调对所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者进行取样以用于通信，Ng≥1，以及
每隔Nv个音调对所述一个或多个奇异值中的每一者进行取样以用于通信，Nv≥Ng。
12.根据权利要求11所述的方法，其中根据所述信道的频率选择性来选择所述参数Nv。
13.根据权利要求1所述的方法，其中使用吉文斯旋转角以压缩方式在所述探测反馈内发射所述一个或多个波束成形矩阵。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用于表示所述吉文斯旋转角的位的数目取决于所述探测反馈是与所述SU通信相关联还是与所述MU通信相关联。
15.根据权利要求13所述的方法，其中在以所述压缩方式发射的所述探测反馈为MU-MIMO反馈的情况下，以所述压缩方式发射的所述探测反馈包括以下各者中的至少一者：
用于表示所述吉文斯旋转角中的第一吉文斯旋转角的五个位以及用于表示所述吉文斯旋转角中的第二吉文斯旋转角的七个位，
用于表示所述第一吉文斯旋转角的六个位以及用于表示所述第二吉文斯旋转角的八个位，或
用于表示所述第一吉文斯旋转角的七个位以及用于表示所述第二吉文斯旋转角的九个位。
16.根据权利要求1所述的方法，其中根据IEEE 802.11系列无线通信标准来发射所述探测反馈。
17.一种用于无线通信的设备，其包括：
用于产生用于发送单用户SU通信和多用户MU通信的探测反馈的统一结构的装置，其中所述探测反馈是在多个音调上发射的SU反馈或MU反馈，并且所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或多个波束成形矩阵或一个或多个奇异值中的至少一者，其中所述统一结构包括对所述探测反馈是与所述SU通信相关联还是与所述MU通信相关联的指示；以及
用于在所述信道上发射所述探测反馈的装置。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述一个或多个奇异值是经由每时空串流的信噪比SNR来传达的。
19.根据权利要求17所述的设备，其中：
所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者包括特征向量矩阵的一个或多个列，所述特征向量矩阵与表示所述信道的矩阵的奇异值分解SVD相关联，
每隔Ng个音调对所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者进行取样以用于通信，Ng≥1，以及
在副载波上发射所述探测反馈，所述副载波与对所述一个或多个波束成形矩阵进行取样所涉及到的所述音调相关联。
20.根据权利要求19所述的设备，其中：
对所述一个或多个波束成形矩阵进行取样所涉及到的所述音调包括接近防护频带的音调或DC音调中的至少一者，以及
对所述一个或多个波束成形矩阵进行取样所涉及到的所述音调不包括导频音调。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述副载波与所述信道的20MHz、40MHz、80MHz或160MHz的带宽相关联。
22.根据权利要求19所述的设备，其中所述参数Ng是根据所述信道的频率选择性来选择的。
23.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括：
在所述设备能够接收多用户多输入多输出MU-MIMO下行链路发射的情况下，
用于在所述统一结构中包含关于所述特征向量矩阵的秩的信息或关于信噪比SNR的信息中的至少一者的装置，所述信噪比SNR与对所述特征向量矩阵取样时所处的每一副载波的所述一个或多个波束成形矩阵中的每一列相关联。
24.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括：
在所述设备不能够接收多用户多输入多输出MU-MIMO下行链路发射的情况下，
用于将空值信息填充到所述统一结构的一个或多个字段中的装置，所述字段与以下各者中的至少一者相关：所述特征向量矩阵的秩或信噪比SNR，所述信噪比SNR与对所述特征向量矩阵取样时所处的每一副载波的所述一个或多个波束成形矩阵中的每一列相关联。
25.根据权利要求19所述的设备，其中所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者进一步包括在频带边缘周围的音调或在DC音调周围的音调中的至少一者上的所述特征向量矩阵中的至少一列。
26.根据权利要求17所述的设备，其进一步包括：
用于在发射所述探测反馈之前使所述一个或多个波束成形矩阵跨频率平滑化的装置。
27.根据权利要求17所述的设备，其中：
所述一个或多个奇异值包括与表示所述信道的矩阵相关联的本征值的矩阵的对角项的子集，
经由每时空串流的信噪比SNR来传达所述一个或多个奇异值，
每隔Ng个音调对所述一个或多个波束成形矩阵中的每一者进行取样以用于通信，Ng≥1，以及
每隔Nv个音调对所述一个或多个奇异值中的每一者进行取样以用于通信，Nv≥Ng。
28.根据权利要求27所述的设备，其中所述参数Nv是根据所述信道的频率选择性来选择的。
29.根据权利要求17所述的设备，其中所述一个或多个波束成形矩阵是使用吉文斯旋转角以压缩方式在所述探测反馈内发射的。
30.根据权利要求29所述的设备，其中用于表示所述吉文斯旋转角的位的数目取决于所述探测反馈是与所述SU通信相关联还是与所述MU通信相关联。
31.根据权利要求29所述的设备，其中在以所述压缩方式发射的所述探测反馈为MU-MIMO反馈的情况下，以所述压缩方式发射的所述探测反馈包括以下各者中的至少一者：
用于表示所述吉文斯旋转角中的第一吉文斯旋转角的五个位以及用于表示所述吉文斯旋转角中的第二吉文斯旋转角的七个位，
用于表示所述第一吉文斯旋转角的六个位以及用于表示所述第二吉文斯旋转角的八个位，或
用于表示所述第一吉文斯旋转角的七个位以及用于表示所述第二吉文斯旋转角的九个位。
32.根据权利要求17所述的设备，其中所述探测反馈是根据IEEE 802.11系列无线通信标准来发射的。
33.一种用于无线通信的设备，其包括：
电路，其经配置以产生用于发送单用户SU通信和多用户MU通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈是在多个音调上发射的SU反馈或MU反馈，并且所述探测反馈包括与所述设备相关联的信道的一个或多个波束成形矩阵或一个或多个奇异值中的至少一者，其中所述统一结构包括对所述探测反馈是与所述SU通信相关联还是与所述MU通信相关联的指示；以及
发射器，其经配置以在所述信道上发射所述探测反馈。
34.一种接入终端，其包括：
至少一个天线；
电路，其经配置以产生用于发送单用户SU通信和多用户MU通信的探测反馈的统一结构，其中所述探测反馈是在多个音调上发射的SU反馈或MU反馈，并且所述探测反馈包括与所述接入终端相关联的信道的一个或多个波束成形矩阵或一个或多个奇异值中的至少一者，其中所述统一结构包括对所述探测反馈是与所述SU通信相关联还是与所述MU通信相关联的指示；以及
发射器，其经配置以经由所述至少一个天线在所述信道上发射所述探测反馈。
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