CN103326768B - 信道信息反馈的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信道信息反馈的方法、装置及系统，涉及通信技术领域。本发明实施例提供一种信道信息反馈的方法，包括：反馈链路发送端获取信道矩阵；所述反馈链路发送端根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从码本中选取第一码字；所述反馈链路发送端将所述第一码字的序号发送给反馈链路接收端。本发明实施例提供的反馈信道信息的方法、装置及系统可以应用在信道变化缓慢的场景，如无线信道、MIMO-OFDM系统中相邻子载波上的信道等，可实现较高精度的信道信息反馈。

Description

信道信息反馈的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道信息反馈的方法、装置及系统。

背景技术

在基于多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，以下简称为MIMO)-正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，以下简称为OFDM)技术的长期演进的后续演进(LongTermEvolution-Advanced，以下简称为LTE-A)系统中，基于码本的隐式反馈方案是在单用户MIMO系统的研究中逐渐发展出来的，其基本特点是由用户设备选择预编码矩阵后，再将该预编码矩阵反馈给基站。在单用户MIMO系统中，多个数据流属于同一个用户，信道信息反馈的目的是帮助基站实现预编码，以使得基站通过预编码避开无线信道中处于深衰落的特征方向，获得很好的传播增益，而多个数据流的相互干扰可以通过接收处理(如最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)接收机)消除，因此不需要很高的反馈精度。

但是，随着多用户MIMO和协同多点传输(CoordinatedMultiplePoints，简称为CoMP)等技术的出现，多用户系统中的多个数据流分属于不同用户，基站预编码操作的主要作用是消除用户间干扰，这需要较精确的信道信息，现有技术中提供的基于码本的隐式反馈方法无法满足多用户系统对反馈精度的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种信道信息反馈的方法、装置及系统，解决了基于码本的隐式反馈方法无法满足多用户系统对反馈精度的要求的问题。

一方面，提供一种信道信息反馈的方法，包括：反馈链路发送端获取信道矩阵；所述反馈链路发送端根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从码本中选取第一码字，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；所述反馈链路发送端将所述第一码字的序号发送给反馈链路接收端。

另一方面，还提供一种信道信息反馈的方法，包括：反馈链路接收端接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号；所述反馈链路接收端根据所述第一码字的序号从码本中选取所述第一码字，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；所述反馈链路接收端根据所述第一码字以及所述第一参照矩阵生成第二参照矩阵。

一方面还提供一种反馈链路发送端，包括：

获取单元，用于获取信道矩阵；

第一选取单元，用于根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从码本中选取第一码字，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；

第一发送单元，用于将所述第一选取单元选取的第一码字的序号发送给反馈链路接收端。

另一方面，提供一种反馈链路接收端，包括：

第一接收单元，用于接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号；

第二选取单元，用于根据所述第一码字的序号从码本中选取所述第一码字，所述码本包括按照序号排列的多个码字，所述多个码字为量化信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；

第二生成单元，用于根据所述第二选取单元选取的第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵。

另一方面，还提供了一种通信系统，包括：

反馈链路发送端，用于获取信道矩阵，根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从码本中选取第一码字，将所述第一码字的序号发送给反馈链路接收端；

反馈链路接收端，用于接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号，根据所述第一码字的序号从码本中选取所述第一码字，根据所述第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵；

其中，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵。

本发明实施例提供的信道信息反馈的方法、装置及系统，通过使用信道矩阵的主特征矩阵作为反馈对象，由于主特征矩阵为反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的有效信道信息，也就是反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的最小信道信息，从而可以从源头上降低反馈量，并且，通过反馈量化主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量的码字，属于差分反馈，在一般低速移动的工作场景，有较强的时间相关性，差分反馈可以充分利用这种时间上的冗余信息，进一步的降低反馈量，码字是用于量化反馈量的，反馈量越小反馈精度越高，从而实现了较高的反馈精度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的信道信息反馈的方法流程图一；

图2为本发明实施例一提供的信道信息反馈的方法流程图二；

图3为本发明实施例二提供的信道信息反馈的方法流程图；

图4(a)为4发2收的天线配置中信道特征空间反馈值与其真值之间的平均弦距离；

图4(b)为4发2收的天线配置中系统容量的仿真结果；

图4(c)为8发8收的天线配置中信道特征空间反馈值与其真值之间的平均弦距离；

图4(d)为8发8收的天线配置中系统容量的仿真结果；

图5为本发明实施例三提供的信道信息反馈的方法流程图；

图6为本发明实施例四提供的反馈链路发送端的结构示意图一；

图7为图6所示的反馈链路发送端中第一选取单元的结构示意图；

图8为本发明实施例四提供的反馈链路发送端的结构示意图二；

图9为本发明实施例四提供的反馈链路发送端的结构示意图一；

图10为本发明实施例四提供的反馈链路发送端的结构示意图二；

图11为本发明实施例五提供的通信系统的系统架构图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定装置结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明实施例提供一种反馈信道信息的方法、装置及系统，实现了较高精度的信道信息反馈。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一方面提供了一种信道信息反馈的方法，可以应用于反馈链路发送端，包括：

101、获取信道矩阵。

102、根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从预先设置的码本中选取第一码字。

其中，所述码本包括按照序号排列的多个码字，所述多个码字为量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。

作为一种实现方式，所述步骤102可以通过以下方式实现：根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述预先设置的码本中选取所述第一码字，或者，采用矩阵间距离最小作为标准从预先设置的码本中选取所述第一码字，其具体实现方式可以不限于上述的两种方式，此处不一一赘述。

作为一种实现方式，所述第一参照矩阵可以通过以下方式设置生成：若所述信道信息反馈在初始时刻时，所述反馈链路发送端获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取任意M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；若所述信道信息反馈不在初始时刻时，所述反馈链路发送端根据上一次信道信息反馈时的第一码字以及上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵。其具体实现方式可以不限于上述两种方式，此处不一一赘述。

103、将所述第一码字的序号发送给反馈链路接收端。

如图2所示，本发明实施例还提供反馈信道信息的方法，可以应用于反馈链路接收端，包括：

201、接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号。

202、根据所述第一码字的序号从预先设置的码本中选取所述第一码字。

其中，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述信道矩阵的主特征矩阵为计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。

作为一种实现方式，所述第一参照矩阵可以通过以下方式获得：若所述信道信息反馈在初始时刻，所述反馈链路接收端获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取任意M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；若所述信道信息反馈不在初始时刻时，所述反馈链路接收端将上一次信道信息反馈时的生成的第二参照矩阵作为所述第一参照矩阵。其具体实现方式可以不限于上述两种方式，此处不一一赘述。

203、根据所述第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵。

可选地，反馈链路接收端可以将第二参照矩阵发送给前向链路，进行预编码操作，以匹配信道使得信道中的信息在传输中获得较大增益。

本发明实施例中的第二参考矩阵可以作为下一次信道信息反馈时反馈链路接收端的第一参考矩阵，并执行方法步骤201-203，从而完成下一次信道信息反馈。

本发明实施例一中，反馈链路接收端可以为基站，反馈链路发送端可以为用户设备。

本发明实施例提供的信道信息反馈的方法，反馈链路发送端根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从预先设置的码本中选取第一码字并将第一码字的序号发送给反馈链路的接收端；反馈链路接收端接收到第一码字的序号后，根据该序号在码本中选取第一码字，再根据该第一码字和第一参照矩阵生成第二参照矩阵，从而实现了信道信息的反馈。本发明实施例一通过使用主特征矩阵矩阵作为反馈对象，由于主特征矩阵主特征矩阵为反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的有效信道信息，也就是反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的最小信道信息，从而可以从源头上降低反馈量，并且，通过反馈量量化主特征矩阵主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量的码字，属于差分反馈，在一般低速移动的工作场景，有较强的时间相关性，差分反馈可以充分这种时间上的冗余信息，进一步的降低反馈量，码字是用于量化反馈量的，反馈量越小反馈精度越高，从而实现了较高的反馈精度。

实施例二

为了使得本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的信道信息反馈的方法，现对该方法进行详细的说明。在本实施例中，所述信道信息反馈的方法应用于多用户MIMO系统，该系统设有N_t发N_r收的天线配置，该系统的MIMO信道经历频率平坦的瑞利衰落，并且在一个时间块T_Blk内(或一次信道信息反馈的过程中)保持不变。如图3所示，具体的，本发明实施例提供的信道信息反馈的方法，包括：

301、用户设备获取信道矩阵。

在本实施例中，所述信道矩阵是各天线对之间的信道衰落系数组成的一个N_t*N_r随机矩阵H(t)。在第t个时间块内，从发送天线n到接受接收天线m的传播路径的衰落系数可以用随机变量h_m，n(t)表示。

302、用户设备根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述预先设置的码本中选取所述第一码字。

其中，所述码本由若干个按照序号排列的码字组成，码字的个数由整个反馈链路的反馈量决定，每个码字都是一个(N_t-M)*M(M为信道矩阵的主特征矩阵的列向量的个数)的矩阵，是用于量化残差的矩阵，所述残差为所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照特征矩阵之间的变化量，所述信道矩阵的主特征矩阵为所述反馈链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。值得说明的是，码本在预设置好后，保存于反馈链路发送端和反馈链路接收端。可选地，在信道信息反馈的初始时刻，反馈链路发送端的第一参照矩阵和反馈链路接收端的第一参照矩阵相同。

具体的，所述步骤302可以通过以下步骤实现：首先用户设备获取所述第一参照矩阵的正交补矩阵，然后根据所述信道矩阵、所述第一参照矩阵以及第一参照矩阵的正交补矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述预先设置的码本中选取所述第一码字。所述第一参照矩阵的正交补矩阵的求解有多种算法本实施例中采用QR分解法得到。

在本实施例中，若所述信道反馈在初始时刻，所述第一参照矩阵可以是预先设置的初始值：首先获取N_t×N_t的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取任意M构成N_t×M，将N_t×M设置为第一参照矩阵，其中M为信道矩阵的主特征矩阵的列向量的个数。若所述信道信息反馈不在初始时刻，所述第一参照矩阵为用户设备根据上一次信道信息反馈时的第一码字以及上一次信道信息反馈时的第一参照矩阵生成的。

具体的，在信道信息反馈不在初始时刻时，所述第一参照矩阵可以基于格拉斯曼(Grassmann)流形的切空间理论，通过以下公式具体实现：

$\tilde{U}\left(t\right)=\mathrm{qrd}\{\tilde{U}(t-1)+{\tilde{U}}_{\⊥}(t-1)D(t-1)\}$

其中：为所述第一参照矩阵；qrd{}为QR分解运算符；为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵；为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵的正交补矩阵；D(t-1)为所述上一次信道信息反馈时的第一码字。

在本实施例中，所述步骤302可以基于功率最大为标准，通过以下公式选取第一码字：

其中，D(t)为所述第一码字；为从码本中选取功率增益最大所采用的码字；H(t)为所述信道矩阵；qrd{}为QR分解运算符；为所述第一参照矩阵；为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；C为码本中的一个码字。

303、用户设备将所述第一码字的序号发送给基站(反馈链路接收端)。

304、基站接收端接收所述用户设备发送的第一码字的序号。

305、基站根据所述第一码字的序号从预先设置的码本中选取所述第一码字。

其中，所述基站中预先设置的码本与所述用户设备中预先设置的码本相同，包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。

306、基站根据所述第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵。

其中，所述第一参照矩阵的设置方式为：若所述信道反馈在初始时刻，所述反馈链路接收端将第一参照矩阵与用户设备在信道反馈初始时刻设置的第一参照矩阵相同；若所述信道信息反馈不在初始时刻时，所述反馈链路接收端将上一次信道信息反馈时的生成的第二参照矩阵作为所述第一参照矩阵。

可选地，基站可以将第二参照矩阵发送给前向链路，进行预编码操作，以匹配信道使得信道中的信息在传输中获得较大增益。

在本实施例中，所述第二参照矩阵的生成方式，可以通过以下公式实现：

$\tilde{U}(t+1)=\mathrm{qrd}\{\tilde{U}\left(t\right)+\tilde{U}\left(t\right)D\left(t\right)\}$

其中：为所述第二参照矩阵；qrd{·}为QR分解运算符；为所述第一参照矩阵；为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；D(t)为所述第一码字。

值得说明的是，现已对实施例二提供的反馈信道信息的方法进行了仿真评估，仿真中假设无线信道没有频率选择性，并且在时间上以1ms为单位进行变化，变化规则为： $H\left(t\right)=\mathrm{\αH}(t-1)+\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}\mathrm{\Δ}\left(t\right).$

其中参数α和是是按Jakes信道模型确定的相关系数；Δ(t)是0均值单位方差的高斯增量信号，其性质与加性高斯白噪声相同。在Jakes信道模型下，相邻时刻信道的相关系数满足

其中，J₀(·)为零阶第一类Bessel函数；f_c表示载波频率，在仿真中设为1.8GHz；T_alk表示所考虑的时间间隔，仿真中设为1ms；V_UE表示用户设备移动速度，仿真中考虑了3至30km/h范围内的多种情况。

首先考查4发2收的天线配置，系统采用波束赋形技术，仅需反馈一维的主特征矩阵主特征矩阵。反馈时采用3bit码本，每1ms反馈一次，并假设反馈信道没有延时。图4(a)为信道特征空间反馈值与其真值之间的平均弦距离，其中最右边一条代表了Rel.8标准中采用的无记忆反馈方法和相应的码本。Rel.8标准中采用的是4bit码本，其反馈量大于本发明实施例二提供的信道信息反馈的方法。但是，从图中可以看到，本发明实施例二提供的信道信息反馈的方法，在用户设备对应于不同的移动速度时，其反馈值与真值之间弦距离的平均值分别为：3km/h时在0～0.05之间，10km/h时在0.1～0.15之间，20km/h时为0.2～0.25之间，30km/h时为0.3～0.35之间。而传统的反馈方法，其反馈值与真值之间弦距离的平均值要大于0.55，由此可见本发明实施例提供的信道信息反馈的方法，其性能优于Rel.8标准中的算法。图4(b)为系统容量的仿真结果。为了便于观察，图中用完全信道状态信息情况下的系统容量作为参考值。可以看到，本发明实施例二提供的信道信息反馈的方法，用户设备对应于不同的移动速度时，其传输吞吐量均大于95％，而传统的反馈方法，其传输吞吐量小于85％，由此可见，本发明实施例提供的信道信息反馈的方法明显优于Rel.8采用的方法。

其次还考查了8发8收的天线配置，假设需反馈4维的主特征矩阵主特征矩阵。反馈时采用6bit码本，每1ms反馈一次，并假设反馈信道没有延时。图4(c)为信道特征空间反馈值与其真值之间的平均弦距离，使在30km/h的移动速度下，其反馈值与真值之间弦距离的平均值也要小于0.55。图4(d)为系统容量的仿真结果。可以看到，即使在30km/h的移动速度下，也可以获得大于92％的信道容量。

本发明实施例通过使用主特征矩阵主特征矩阵作为反馈对象，由于主特征矩阵为反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的有效信道信息，也就是反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的最小信道信息，从而可以从源头上降低反馈量，并且，通过反馈量化主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量的码字，属于差分反馈，在一般低速移动的工作场景，有较强的时间相关性，差分反馈可以充分这种时间上的冗余信息，进一步的降低反馈量，码字是用于量化反馈量的，反馈量越小反馈精度越高，从而实现了较高的反馈精度。

实施例三

为了使得本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的反馈信道信息的方法，现对该方法进行详细的说明。在本实施例中，所述反馈信道信息的方法应用于多用户MIMO系统，该系统设有N_t发N_r收的天线配置，该系统的MIMO信道经历频率平坦的瑞利衰落，并且在一个时间块T_Blk内保持不变。如图5所示，具体的，本发明实施例提供的反馈信道信息的方法，包括：

501、用户设备获取信道矩阵。

所述步骤501的具体实现方式与上述步骤301相同，此处不再赘述。

502、用户设备根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用矩阵距离最小作为标准从预先设置的码本中选取所述第一码字。

其中，码本由按照序号排列的若干个码字组成，码字的个数由整个反馈链路的反馈量决定，每个码字都是一个(N_t-M)*M的矩阵，是用于量化残差的矩阵，所述残差为所述信道矩阵的主特征矩阵主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量，所述信道矩阵的主特征矩阵为所述反馈链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。值得说明的是，码本同时保存于反馈链路发送端和反馈链路接收端。

具体的，首先用户设备获取信道矩阵的主特征矩阵以及第一参照矩阵的正交补矩阵。然后根据所述主特征矩阵、所述第一参照矩阵以及所述第一参照矩阵的正交补矩阵，采用矩阵距离最小作为标准从预先设置的码本中选取所述第一码字。

其中，获取信道矩阵的主特征矩阵的具体实现方式为：

通过以下公式对信道矩阵进行特征分解：

$H*\left(t\right)H\left(t\right)=[u_1\left(t\right),...,u_{N_t}\left(t\right)]\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{\λ}}_1\left(t\right)& & & & \\ & .& & & \\ & & .& & \\ & & & .& \\ & & & & {\mathrm{\λ}}_{N_t}\left(t\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_1^{*}\left(t\right)\\ .\\ .\\ .\\ u_{N_t}^{*}\left(t\right)\end{array}\right]$

其中，和分别表示特征值和相应的特征向量。根据特征分解，信道的M阶主特征矩阵定义为前M个特征向量组成的N_t×M正交单位阵： $U\left(t\right)\stackrel{\mathrm{del}}{=}[u_1\left(t\right),...,u_M\left(t\right)].$

主特征矩阵的列空间即各列向量张成的空间是中的一个M维子空间，称为信道的主特征矩阵，记为U(t)，其中，为N_t维向量矩阵，也就是所有N_t维复向量组成的集合。

其中，所述第一参照矩阵的正交补矩阵的获取方法与上述步骤302的具体实现方式相同，此处不再赘述。

在实施例中，所述步骤502可以通过以下公式实现：

其中，D(t)为所述第一码字；为从码本中选取与所述信道矩阵的主特征矩阵之间距离最小的矩阵所采用的码字；d()为矩阵间的距离运算符；qrd{}为QR分解运算符；U(t)为所述信道矩阵的主特征矩阵；为所述第一参照矩阵；为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；C为码本中的一个码字。

在Grassmann流形中可以定义多种度量，考虑G(N_t，M)中的两个元素[X]、[Y]。令σ₁，...，σ_M表示X*Y的奇异值，它们由[X]、[Y]定，与代表矩阵的选择无关。这些奇异值在0和1之间，所以可以定义角度φ_m＝arccos(σ_m)，称为与[X][Y]对应的两个子空间之间的主角(Principalangle)。Grassmann流形中的度量d()都可以通过这些主角定义。例如

测地线距离： $d_g\left(\right[X],\{Y\left]\right)=\sqrt{{\mathrm{\φ}}_1^2+{\mathrm{\φ}}_2^2+...+{\mathrm{\φ}}_M^2}$

Fubini-Study距离：d_FS([X]，[Y])＝arccos(σ₁×σ₂×...×σ_M)

投影2-范数距离：d_p2([X]，[Y])＝max_m{sinφ_m}

弦距离： $d_c=\sqrt{{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_1+...+{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_M}$

在研究信道信息反馈的工作中，Grassmann流形上的Fubini-Study距离、投影2-范数距离、弦距离等都已被用作反馈的失真度量标准。

503、用户设备将将所述第一码字的序号发送给基站(反馈链路接收端)。

504、基站接收端接收所述用户设备发送的第一码字的序号。

505、基站根据所述第一码字的序号从预先设置的码本中选取所述第一码字。

其中，所述基站中预先设置的码本与所述用户设备中预先设置的码本相同，包括多个码字，所述码字为用于量化信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。

506、基站根根据所述第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵。

其中，所述第一参照矩阵的设置方式为：若所述信道反馈在初始时刻，所述反馈链路接收端获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取任意M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；若所述信道信息反馈不在初始时刻时，所述反馈链路接收端将上一次信道信息反馈时的生成的第二参照矩阵作为所述第一参照矩阵。

可选地，反馈链路接收端可以将第二参照矩阵发送给前向链路，进行预编码操作，以匹配信道使得信道中的信息在传输中获得较大增益。

在本实施例中，所述第二参照矩阵的生成方式，可以通过以下公式实现：

$\tilde{U}(t+1)=\mathrm{qrd}\{\tilde{U}\left(t\right)+\tilde{U}\left(t\right)D\left(t\right)\}$

其中：为所述第二参照矩阵；qrd{·}为QR分解运算符；为所述第一参照矩阵；为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；D(t)为所述第一码字。

本发明实施例提供的信道信息反馈的方法，反馈链路发送端根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从预先设置的码本中选取第一码字并将第一码字的序号发送给反馈链路的接收端从而实现信道信息的反馈，其中所述码本包括多个码字，所述码字为用于量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息；通过使用主特征矩阵作为反馈对象，由于主特征矩阵为反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的有效信道信息，也就是反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的最小信道信息，从而可以从源头上降低反馈量，并且，通过反馈量化主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量的码字，属于差分反馈，在一般低速移动的工作场景，有较强的时间相关性，差分反馈可以充分这种时间上的冗余信息，进一步的降低反馈量，码字是用于量化反馈量的，反馈量越小反馈精度越高，从而实现了较高的反馈精度。

本发明的实施例一至实施例三的可以相互结合，从而生成本领域技术人员可以理解的其他方法实施例，这里不再赘述。

实施例四

如图6所示，本发明实施例提供一种反馈链路发送端，包括：

获取单元61，用于获取信道矩阵；

第一选取单元62，用于根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从预先设置的码本中选取第一码字，所述码本包括多个码字，所述码字为用于量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息；

其中，如图7所示，所述第一选取单元，可以包括：

第一选取子单元621，用于根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述预先设置的码本中选取所述第一码字；和/或

第二选取子单元622，用于采用矩阵距离最小作为标准从预先设置的码本中选取所述第一码字。

在实施例中，所述第一选取子单元，用于根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述预先设置的码本中选取所述第一码字，具体用于通过以下公式实现：

其中，D(t)为所述第一码字；为从码本中选取功率增益最大所采用的码字；H(t)为所述信道矩阵；qrd{}为QR分解运算符；为所述第一参照矩阵；为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；C为码本中的一个码字。

在本实施例中，所述第二选取子单元，用于采用矩阵距离最小作为标准从预先设置的码本中选取所述第一码字，具体用于通过以下公式实现：

其中，D(t)为所述第一码字；为从码本中选取与所述信道矩阵的主特征矩阵之间距离最小的矩阵所采用的码字；d()为矩阵间的距离运算符；qrd{}为QR分解运算符；U(t)为所述信道矩阵的主特征矩阵；为所述第一参照矩阵；为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；C为码本中的一个码字。

第一发送单元63，用于将所述第一选取单元选取的第一码字的序号发送给反馈链路接收端。

其中，如图8所示，所述反馈链路发送端，还包括：

第一设置单元64，用于若所述信道信息反馈在初始时刻时，所述获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取任意M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；

第一生成单元65，用于若所述信道信息反馈不在初始时刻时，根据上一次信道信息反馈时的码字以及上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵。

在本实施例中，所述第一生成单元，若所述信道信息反馈不在初始时刻时，根据上一次信道信息反馈时的码字以及上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵，具体用于通过以下公式实现：

$\tilde{U}\left(t\right)=\mathrm{qrd}\{\tilde{U}(t-1)+{\tilde{U}}_{\⊥}(t-1)D(t-1)\}$

其中，为所述第一参照矩阵；qrd{}为QR分解运算符；为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵；为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵的正交补矩阵；D(t-1)为所述上一次信道信息反馈时的码字。

如图9所示，本发明实施例还提供一反馈链路接收端，包括：

第一接收单元91，用于接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号；

第二选取单元92，用于根据所述第一码字的序号从预先设置的码本中选取所述第一码字，所述码本包括多个码字，所述多个码字为用于量化信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息；

第二生成单元93，用于根据所述第二选取单元选取的第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵。

可选地，反馈链路接收端可以将第二参照矩阵发送给前向链路，进行预编码操作，以匹配信道使得信道中的信息在传输中获得较大增益。

在本实施例中，所述第二生成单元，用于根据所述第二选取单元选取的第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵，通过以下公式实现：

$\tilde{U}\left(t\right)=\mathrm{qrd}\{\tilde{U}(t-1)+{\tilde{U}}_{\⊥}(t-1)D\left(t\right)\}$

其中，为所述第二参照矩阵；qrd{}为QR分解运算符；为所述上一次信道信息反馈时的生成的第二参参照矩阵；为所述上一次信道信息反馈时的第二参参照矩阵的正交补矩阵；D(t)为所述第一码字。

进一步的，如图10所示，所述反馈链路接收端还包括：

第二设置单元94，用于获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取任意M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；

第三设置单元95，用于若所述信道信息反馈不在初始时刻时，上一次信道信息反馈时的生成的第二参照矩阵作为所述第一参照矩阵。

本发明实施例提供的反馈链路发送端及反馈链路接收端，通过使用主特征矩阵作为反馈对象，由于主特征矩阵为反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的有效信道信息，也就是反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的最小信道信息，从而可以从源头上降低反馈量，并且，通过反馈量化主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量的码字，属于差分反馈，在一般低速移动的工作场景，有较强的时间相关性，差分反馈可以充分这种时间上的冗余信息，进一步的降低反馈量，码字是用于量化反馈量的，反馈量越小反馈精度越高，从而实现了较高的反馈精度。

实施例五

本发明实施例提供了一种信道信息反馈系统，如图11所示，包括：

反馈链路发送端1101，用于获取信道矩阵，根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从预先设置的码本中选取第一码字，将所述第一码字的序号发送给反馈链路接收端；

反馈链路接收端1102，用于接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号，根据所述第一码字的序号从预先设置的码本中选取所述第一码字，根据所述第一码字以及第一参照矩阵生成第二参照矩阵；

可选地，反馈链路接收端可以将第二参照矩阵发送给前向链路，进行预编码操作，以匹配信道使得信道中的信息在传输中获得较大增益。

其中，所述码本包括多个码字，所述多个码字为用于量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息。

本发明实施例提供的信道信息反馈系统，由于反馈链路发送端根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从预先设置的码本中选取第一码字并将第一码字的序号发送给反馈链路的接收端从而实现信道信息的反馈，其中所述码本包括多个码字，所述码字为用于量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵，所述主特征矩阵为所述链路接收端计算预编码矩阵时所需要的有效信道信息；通过使用主特征矩阵作为反馈对象，由于主特征矩阵为反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的有效信道信息，也就是反馈链路接收端计算预编码矩阵所需要的最小信道信息，从而可以从源头上降低反馈量，并且，通过反馈量化主特征矩阵与所述参照特征空间之间的变化量的码字，属于差分反馈，在一般低速移动的工作场景，有较强的时间相关性，差分反馈可以充分这种时间上的冗余信息，进一步的降低反馈量，码字是用于量化反馈量的，反馈量越小反馈精度越高，从而实现了较高的反馈精度。

本发明实施例提供的信道信息反馈的方法、装置及系统可以应用在信道变化缓慢的场景，如无线信道、MIMO-OFDM系统中相邻子载波上的信道等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种信道信息反馈的方法，其特征在于，包括：

反馈链路发送端获取信道矩阵；

所述反馈链路发送端根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从码本中选取第一码字，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；

所述反馈链路发送端将所述第一码字的序号发送给反馈链路接收端；

若所述信道信息反馈在初始时刻时，所述链路反馈发送端获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；

若所述信道信息反馈不在初始时刻时，所述反馈链路发送端根据上一次信道信息反馈时的第一码字以及上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈链路发送端根据所述上一次信道信息反馈时的第一码字以及所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵，通过以下公式实现：

$\tilde{U}\left(t\right)=qrd\{\tilde{U}(t-1)+{\tilde{U}}_{\⊥}(t-1)D(t-1)\}$

其中：

为所述第一参照矩阵；

qrd{·}为QR分解运算符；

为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵；

为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵的正交补矩阵；

D(t-1)为所述上一次信道信息反馈时的第一码字。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵从所述码本中选取所述第一码字，包括：

根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述码本中选取所述第一码字，或者，采用矩阵距离最小作为标准从所述码本中选取所述第一码字。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述码本中选取所述第一码字，通过以下公式实现：

其中，

D(t)为所述第一码字；

为从码本中选取功率增益最大所采用的码字；

H(t)为所述信道矩阵；

qrd{·}为QR分解运算符；

为所述第一参照矩阵；

为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；

C为所述码本中的一个码字。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用矩阵距离最小作为标准从所述码本中选取所述第一码字，通过以下公式实现：

其中，

D(t)为所述第一码字；

为从码本中选取与所述信道矩阵的主特征矩阵之间距离最小所采用的码字；

d(·)为矩阵间的距离运算符；

qrd{·}为QR分解运算符；

U(t)为所述信道矩阵的主特征矩阵；

为所述第一参照矩阵；

为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；

C为所述码本中的一个码字。

6.一种信道信息反馈的方法，其特征在于，包括：

反馈链路接收端接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号；

所述反馈链路接收端根据所述第一码字的序号从码本中选取所述第一码字，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化信道矩阵的主特征矩阵与第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；

所述反馈链路接收端根据所述第一码字以及所述第一参照矩阵生成第二参照矩阵；

若所述信道信息反馈在初始时刻，所述反馈链路接收端获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；

若所述信道信息反馈不在初始时刻，所述反馈链路接收端将上一次信道信息反馈时生成的第二参照矩阵作为所述第一参照矩阵。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一码字以及所述第一参照矩阵生成所述第二参照矩阵，具体通过以下公式实现：

$\tilde{U}(t+1)=qrd\{\tilde{U}\left(t\right)+\tilde{U}\left(t\right)D\left(t\right)\}$

其中：

为所述第二参照矩阵；

qrd{·}为QR分解运算符；

为所述第一参照矩阵；

为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；

D(t)为所述第一码字。

8.一种反馈链路发送端，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取信道矩阵；

第一选取单元，用于根据所述信道矩阵以及第一参照矩阵从码本中选取第一码字，所述码本包括按照序号排列的多个码字，所述多个码字为量化所述信道矩阵的主特征矩阵与所述第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；

第一发送单元，用于将所述第一选取单元选取的第一码字的序号发送给反馈链路接收端；

第一设置单元，用于若所述信道信息反馈在初始时刻时，获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；

第一生成单元，用于若所述信道信息反馈不在初始时刻时，根据上一次信道信息反馈时的第一码字以及上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵。

9.根据权利要求8所述的反馈链路发送端，其特征在于，所述第一生成单元，根据所述上一次信道信息反馈时的第一码字以及所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵生成所述第一参照矩阵，通过以下公式实现：

$\tilde{U}\left(t\right)=qrd\{\tilde{U}(t-1)+{\tilde{U}}_{\⊥}(t-1)D(t-1)\}$

其中：

为所述第一参照矩阵；

qrd{·}为QR分解运算符；

为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵；

为所述上一次信道信息反馈时的参照矩阵的正交补矩阵；

D(t-1)为所述上一次信道信息反馈时的第一码字。

10.根据权利要求8-9任意一项所述的反馈链路发送端，其特征在于，所述第一选取单元，包括：

第一选取子单元，用于根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述码本中选取所述第一码字；和/或

第二选取子单元，用于根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用矩阵距离最小作为标准从所述码本中选取所述第一码字。

11.根据权利要求10所述的反馈链路发送端，其特征在于，所述第一选取子单元，用于根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用功率增益最大作为标准从所述码本中选取所述第一码字，通过以下公式实现：

其中，

D(t)为所述第一码字；

为从码本中选取功率增益最大所采用的码字；

H(t)为所述信道矩阵；

qrd{·}为QR分解运算符；

为所述第一参照矩阵；

为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；

C为所述码本中的一个码字。

12.根据权利要求10所述的反馈链路发送端，其特征在于，所述第二选取子单元，用于根据所述信道矩阵以及所述第一参照矩阵，采用矩阵距离最小作为标准从所述码本中选取所述第一码字，通过以下公式实现：

其中，

D(t)为所述第一码字；

为从码本中选取与所述信道矩阵的主特征矩阵之间距离最小的矩阵所采用的码字；

d(·)为矩阵间的距离运算符；

qrd{·}为QR分解运算符；

U(t)为所述信道矩阵的主特征矩阵；

为所述第一参照矩阵；

为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；

C为所述码本中的一个码字。

13.一种反馈链路接收端，其特征在于，包括：

第一接收单元，用于接收所述反馈链路发送端发送的第一码字的序号；

第二选取单元，用于根据所述第一码字的序号从码本中选取所述第一码字，所述码本包括按序号排列的多个码字，所述多个码字为量化信道矩阵的主特征矩阵与第一参照矩阵之间的变化量的矩阵；

第二生成单元，用于根据所述第二选取单元选取的所述第一码字以及所述第一参照矩阵生成第二参照矩阵；

第二设置单元，用于若所述信道反馈在初始时刻，获取与所述信道矩阵的主特征矩阵行数相同的酉矩阵，从所述酉矩阵中选取M列设置为所述第一参照矩阵，所述M列为所述信道矩阵的主特征矩阵的列数；

第三设置单元，用于若所述信道信息反馈不在初始时刻时，上一次信道信息反馈时的生成的第二参照矩阵作为所述第一参照矩阵。

14.根据权利要求13所述的反馈链路接收端，所述第二生成单元，用于根据所述第二选取单元选取的所述第一码字以及所述第一参照矩阵生成所述第二参照矩阵，通过以下公式实现：

$\tilde{U}(t+1)=qrd\{\tilde{U}\left(t\right)+\tilde{U}\left(t\right)D\left(t\right)\}$

其中：

为所述第二参照矩阵；

qrd{·}为QR分解运算符；

为所述第一参照矩阵；

为所述第一参照矩阵的正交补矩阵；

D(t)为所述第一码字。