CN103378896A - 用于确定信道状态信息的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供了一种用于确定信道状态信息的方法和设备。该方法包括：利用由多个预编码矩阵对信道矩阵进行预处理，每个预编码矩阵可以用相应的PMI来加以标识，以产生相应的多个广义信道矩阵；针对多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量；将多个第一信道容量进行比较，以确定多个第一信道容量的最大值；将与最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值；针对与最佳PMI值对应的广义信道矩阵，计算第二信道容量；以及基于第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值。第一信道容量的计算复杂度低于第二信道容量的计算复杂度。利用本发明的实施方式的方法和设备可降低在确定最佳PMI值和最佳CQI值时的计算复杂度。

Description

用于确定信道状态信息的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年4月23日递交的第61/636,861号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入于此。

技术领域

本发明的实施方式涉及无线通信领域，尤其涉及用于确定信道状态信息的方法和设备、以及包含该设备的用户设备。

背景技术

LTE标准通过利用宽带OFDM、MIMO(多输入多输出)、跨层调度技术来构建高速率、低延迟、基于分组数据的系统。

MIMO技术是改进LTE系统中的频谱效率和数据速率的关键技术。图1示意性地示出了2*2MIMO系统和反馈机制。在图1所示的2*2MIMO系统中，发射端(BS)具有两个发射天线Tx1和Tx2，接收端(UE)具有两个接收天线Rx1和Rx2。每个发射天线与每个接收天线之间都存在一个信道，将它们表示为矩阵形式便得到了信道矩阵。对于一个具有TxNum个发射天线，RxNum个接收天线的MIMO系统，其信道矩阵是一个TxNum×TxNum的复数矩阵H。例如，对于图1所示的2*2MIMO系统，信道矩阵H可表示为 $H=\left(\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right),$ 其中元素h_ij表示第i个发射天线到第j个接收送天线的信道，i＝1...TxNum，j＝1...RxNum。

LTE系统是一种宽带系统，频域中的资源颗粒被称作为RB(资源块)。在图1中仅示例性地示出了RB0、RB1...RB5。在每个RB上都存在一个或多个信道矩阵。在每个RB上存在一个信道矩阵的情况下，例如对于20MHz带宽而言，RB的数目为100，信道矩阵的数目也为100。

为了实现MIMO方案的最大增益，UE应当选择适当的(最佳)预编码矩阵指示符PMI并且基于所选择的PMI确定适当的(最佳)信道质量指示符CQI。UE应当将所选择的最佳PMI和CQI报告给BS，从而BS可以获得下行链路(DL)信道质量的信息，然后利用高频谱效率为UE分配无线电资源。

图2示意性地示出了现有技术中用于确定最佳PMI/CQI的穷举搜索方案。

在LTE系统中，预编码矩阵限制在预定义集合上。利用一对(秩指示符RI，预编码矩阵指示符PMI)可以确定一个预编码矩阵。秩指示符RI也称为层数(LayerNum)，其表示同时并发传输的数据流数。因此，一旦确定了最佳PMI值和RI值即可确定相应的预编码矩阵。

如图2所示，首先在框201处，对信道矩阵H进行预处理，即通过将信道矩阵H与预编码矩阵F相乘而产生广义信道矩阵G，其中预编码矩阵F可通过以下方式确定。从RI的多个备选值中初步选择一个RI值，并且从PMI的多个备选值中初步选择一个PMI值，以确定相应的预编码矩阵F。对于2*2或4*4的MIMO，RI例如可以取2、4等，PMI可以取0，1，...，15中的任意值。例如，在2*2MIMO场景下，利用(RI＝2，PMI＝1)可以确定预编码矩阵F＝0.5*[+1，+1；+1，-1]。

接下来，在框202处，对广义信道矩阵G进行精确评估。例如，可针对广义信道矩阵G计算相应的信道容量Cap。信道容量Cap例如可通过以下公式确定：

$\mathrm{Cap}=\underset{l\∈[0,\mathrm{RI}-1]}{\mathrm{\Σ}}{\log }_2(1+\mathrm{SN}{R}_l)$     (公式1)

其中，

G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，I表示单位对角阵，N表示噪声方差，(G^HG+I·N)^-1表示取矩阵(G^HG+I·N)的逆矩阵，[(G^HG+I·N)^-1]_l，l表示取方括号内矩阵的对角线元素，RI表示秩指示符。

之后，将RI的值保持不变，改变PMI的值，从而确定新的预编码矩阵。利用新的预编码矩阵重复框201和框202中所示的操作。在遍历了PMI的所有备选值(0，1，...，15)之后，得到了针对一个信道矩阵H的16个信道容量值。

然后，在框203处，将16个信道容量值进行比较，以便将其中的最大值确定为该信道矩阵的信道容量最大值Cap_max。接下来，基于信道容量最大值Cap_max遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值。

在图2的场景下，为了选择最佳预编码矩阵(即最佳PMI)，对于每个信道矩阵H，需要遍历PMI的16个备选值以确定针对该信道矩阵的最佳PMI值，即需要进行16次信道容量的计算。对于20MHz带宽的系统而言，需要针对100个信道矩阵重复该操作。即，需要进行100*16次信道容量的计算。从公式1可以看出，在计算信道容量时，需要进行矩阵的逆运算，而该运算的复杂度是非常高的。因此，图2所示的穷举搜索方案不是一种高效的方案。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种用于确定信道状态信息的方法和设备，以解决或者至少部分地缓解现有技术中存在的上述问题。

在第一方面中，本发明的实施方式提供了一种用于确定信道状态信息的方法，信道状态信息包括预编码矩阵指示符PMI和信道质量指示符CQI。该方法可包括：利用由PMI的多个备选值形成的多个预编码矩阵对信道矩阵进行预处理，以产生相应的多个广义信道矩阵；针对多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量；将多个第一信道容量进行比较，以确定多个第一信道容量的最大值；将与最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值；针对与最佳PMI值对应的广义信道矩阵，计算第二信道容量；以及基于第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值。第一信道容量的计算复杂度低于第二信道容量的计算复杂度。

在一个示例性实施方式中，该方法还可包括对预定数目的多个信道矩阵进行合并；并且对所述信道矩阵进行预处理包括：对合并后的信道矩阵进行预处理。

在一个示例性实施方式中，对预定数目的多个信道矩阵进行合并包括：按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行线性平均：

$H_c=\frac{1}{K}\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\right)$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

在一个示例性实施方式中，对预定数目的多个信道矩阵进行合并包括：按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行平方平均：

$H_c=\frac{1}{K}{\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k^H{H}_k\right)}^{1/2}$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_k ^H表示信道矩阵H_k的转置矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

在一个示例性实施方式中，可按照以下公式计算每个信道矩阵的第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示总发射功率，N_T表示发送天线的数目，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

在一个示例性实施方式中，可按照以下公式计算第二信道容量：

${\mathrm{Cap}}_2=\underset{l\∈[0,\mathrm{RI}-1]}{\mathrm{\Σ}}{\log }_2(1+\mathrm{SN}{R}_l)$

其中Cap₂表示第二信道容量，

G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，I表示单位对角阵，N表示噪声方差，[(G^HG+I·N)^-1]_l，l表示取方括号内矩阵的对角线元素，RI表示秩指示符。

在一个示例性实施方式中，可按照以下公式计算第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T\·N}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示发射功率，N_T表示发送天线的数目，N表示噪声方差，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

在第二方面中，本发明的实施方式提供了一种用于确定信道状态信息的设备，信道状态信息包括预编码矩阵指示符PMI和信道质量指示符CQI。该设备可包括：用于利用多个预编码矩阵对信道矩阵进行预处理，以产生相应的多个广义信道矩阵的装置，其中每个预编码矩阵用相应的预编码矩阵指示符PMI来标识；用于针对多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量的装置；用于将多个第一信道容量进行比较，以确定多个第一信道容量的最大值的装置；用于将与最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值的装置；用于针对与最佳PMI值对应的广义信道矩阵，计算第二信道容量的装置；以及用于基于第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值的装置。第一信道容量的计算复杂度低于第二信道容量的计算复杂度。

在一个示例性实施方式中，该设备可进一步包括：用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置；并且用于对所述信道矩阵进行预处理的装置可包括：用于对合并后的信道矩阵进行预处理的装置。

在一个示例性实施方式中，用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置被配置为按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行线性平均：

$H_c=\frac{1}{K}\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\right)$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

在一个示例性实施方式中，用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置被配置为按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行平方平均：

$H_c=\frac{1}{K}{\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k^H{H}_k\right)}^{1/2}$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_k ^H表示信道矩阵H_k的转置矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

在一个示例性实施方式中，用于计算第一信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示总发射功率，N_T表示发送天线的数目，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

在一个示例性实施方式中，用于计算第二信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第二信道容量：

${\mathrm{Cap}}_2=\underset{l\∈[0,\mathrm{RI}-1]}{\mathrm{\Σ}}{\log }_2(1+\mathrm{SN}{R}_l)$

其中Cap₂表示所述第二信道容量，

G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，I表示单位对角阵，N表示噪声方差，[(G^HG+I·N)^-1]_l，l表示取方括号内矩阵的对角线元素，RI表示秩指示符。

在一个示例性实施方式中，用于计算第一信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T\·N}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示发射功率，N_T表示发送天线的数目，N表示噪声方差，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

在第三方面中，本发明的实施方式提供了一种用户设备。该用户设备包括：上述用于确定信道状态信息的设备；以及收发器，被配置为将所确定的最佳RI值、PMI值和最佳CQI值报告给基站。

根据本发明的实施方式的方法和设备，利用运算复杂度较低的运算来多次计算第一信道容量，将计算出的多个第一信道容量进行比较，以从中确定最大值。然后将与第一信道容量最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值，并针对与最佳PMI值对应的一个广义信道矩阵进行运算复杂度较高的第二信道容量的计算，从而降低了搜索最佳PMI值的运算复杂度，提高了搜索效率。

附图说明

图1示意性地示出了2*2MIMO系统和反馈机制；

图2示意性地示出了现有技术中用于最佳PMI/CQI的穷举搜索方案；

图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于确定信道状态信息的方法的流程图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的用于确定信道状态信息的方法的流程图；以及

图5示出了包括根据本发明的实施方式的用于确定信道状态信息的设备的用户设备的示意性框图。

具体实施方式

在第一方面中，本发明的实施方式提供了一种用于确定信道状态信息的方法。下面将参照图3至4详细描述根据本发明的实施方式的用于确定信道状态信息的方法。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于确定信道状态信息的方法的流程图。信道状态信息可包括预编码矩阵指示符PMI、信道质量指示符CQI以及秩指示符RI。应当注意，在以下的描述中，假定在秩指示符RI取多个备选值之一的情况下，选择最佳PMI值和最佳CQI值。

在步骤301，利用多个预编码矩阵F对信道矩阵H进行预处理，以产生相应的多个广义信道矩阵G。每个预编码矩阵F用相应的预编码矩阵指示符PMI来标识。

例如，对于TxNum＝4，Rx＝4的系统，RI例如可以取2、4等。当RI＝4时，可以从基站同时传输4个数据流，例如表示为x₀、x₁、x₂、x₃。用r₀、r₁、r₂、r₃表示UE接收到的数据流，则：

$\left(\begin{array}{c}{r}_0\\ r_1\\ r_2\\ r_3\end{array}\right)=G\·X=H\·F\·X=\left(\begin{array}{cccc}{h}_{00}& h_{01}& h_{02}& h_{03}\\ h_{10}& h_{11}& h_{12}& h_{12}\\ h_{20}& h_{21}& h_{22}& h_{22}\\ h_{30}& h_{31}& h_{32}& h_{32}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}{f}_{00}& f_{01}& f_{02}& f_{03}\\ f_{10}& f_{11}& f_{12}& f_{12}\\ f_{20}& f_{21}& f_{22}& f_{22}\\ f_{30}& f_{31}& f_{32}& f_{32}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ x_2\\ x_3\end{array}\right)$

$=\left(\begin{array}{cccc}{g}_{00}& g_{01}& g_{02}& g_{03}\\ g_{10}& g_{11}& g_{12}& g_{12}\\ g_{20}& g_{21}& g_{22}& g_{22}\\ g_{30}& g_{31}& g_{32}& g_{32}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ x_2\\ x_3\end{array}\right)$

在某些情况下，基站同时传输2个数据流x₀和x₁会比同时传输4个数据流更好，则此时的RI等于2，即：

$\left(\begin{array}{c}{r}_0\\ r_1\\ r_2\\ r_3\end{array}\right)=G\·X=H\·F\·X=\left(\begin{array}{cccc}{h}_{00}& h_{01}& h_{02}& h_{03}\\ h_{10}& h_{11}& h_{12}& h_{12}\\ h_{20}& h_{21}& h_{22}& h_{22}\\ h_{30}& h_{31}& h_{32}& h_{32}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}{f}_{00}& f_{01}& & \\ f_{10}& f_{11}& & \\ f_{20}& f_{21}& & \\ f_{30}& f_{31}& & \end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ \\ \end{array}\right)$

$=\left(\begin{array}{cccc}{g}_{00}& g_{01}& & \\ g_{10}& g_{11}& & \\ g_{20}& g_{21}& & \\ g_{30}& g_{31}& & \end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ \\ \end{array}\right)$

如前所述，例如对于2*2或4*4MIMO，PMI可以取0，1，...，15中的任意值。在RI保持不变的情况下，对于PMI的16个备选值，存在对应的16个预编码矩阵，利用16个预编码矩阵分别对信道矩阵进行预处理，从而可产生相应的16个广义信道矩阵。

接下来在步骤302，针对多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量。

根据一个实施例，对于采用MMSE(Minimum Mean Squre Error，最小均方误差)接收机的系统，可按照以下公式2来计算第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T}G{G}^H)\right)$     (公式2)

其中Cap₁表示第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示总发射功率，N_T表示发送天线的数目，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

根据另一个实施例，对于采用MLD(Maximum LikelihoodDetector，最大似然)接收机的系统，可按照以下公式3来计算第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T\·N}G{G}^H)\right)$     (公式3)

其中Cap₁表示第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示发射功率，N_T表示发送天线的数目，N表示噪声方差，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。对于采用MLD接收机的系统，也可采用前述的公式1来计算第一信道容量。

仍然参照图3，在步骤303，将多个第一信道容量进行比较，以便将其中的最大值确定为针对该信道矩阵的第一信道容量最大值。随后，在步骤304，将与第一信道容量最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值。之后，在步骤305，针对与最佳PMI值对应的广义信道矩阵计算第二信道容量，其中第二信道容量的计算复杂度关于第一信道容量的计算复杂度。

根据一个实施例，对于采用MMSE接收机的系统，可按照前述的公式1来计算第二信道容量。可替换的，可以按照公式

计算出SNR_l，然后基于预定义的表格将SNR_l转换为Cap₂。例如，可以采用SNR到BitMI的转换表格、或SNR到Symbol MI的转换表格。具体可参见以下参考文献：a)IEEE802.16m Evaluation Methodology Document(EMD)]。

根据另一个实施例，对于采用MLD接收机的系统，可以采用精确的MLD接收机模型(复杂度很高)来计算第二信道容量。由于MLD接收机模型是本领域中公知的，因而在此省略对其详细描述。例如可以参考以下参考文献：a)IEEE802.16m Evaluation MethodologyDocument(EMD)；b)Hongming Zheng，Wu Mav，Yang-seok Choi，Senjie Zhang，于2010年3月11日递交的、题为“Link PerformanceAbstraction for ML Receivers based on RBIR Metrics”的美国专利申请公布第20100064185号。

最后，在步骤306，基于第二信道容量遍历CQI的多个备选值以确定最佳CQI值。根据一个实施例，可根据计算出的第二信道容量的值在以下的CQI表中进行查找，以确定最佳CQI值。例如，如果计算出的第二信道容量的值在5.1到5.5之间，则可在CQI表的最后一栏的倒数第1和倒数第2行中找到对应的效率值5.1152和5.5547，由效率值5.1152和5.5547查找到相应的CQI索引值14和15，可再根据其他参考值(如误码率BLER)选择CQI索引值14和15之一作为最佳CQI值。

应当理解，以上描述了针对一个信道矩阵确定最佳PMI值和最佳CQI值的操作。例如对于20MHz带宽的系统而言，信道矩阵H的数目为100。因此，需要针对100个信道矩阵重复执行步骤301至306的操作，以确定针对100个信道矩阵的100个最佳PMI值和100个最佳CQI值。在确定了100个最佳PMI值和100个最佳CQI值之后，UE可以将100个最佳PMI值和100个最佳CQI值全部报告给BS。UE也可以按照BS的预先配置，将100个信道矩阵进行分组，例如将4个信道矩阵分为一组，针对每组信道矩阵报告一个最佳PMI值和一个最佳CQI。

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的用于确定信道状态信息的方法的流程图。如前所述，例如对于20MHz带宽的系统而言，信道矩阵H的数目为100，因而需要针对100个信道矩阵重复执行100次图3所示的步骤301至306的操作，以确定各自的最佳PMI值和最佳CQI值。为了降低计算复杂度，可以对预定数目的信道矩阵H进行合并以产生合并后的信道矩阵H_c(框401)。根据一个具体示例，可以按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行线性平均：

$H_c=\frac{1}{K}\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\right)$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。例如，可以对4个信道矩阵进行线性平均，产生25个合并后的信道矩阵H_c，从而将信道矩阵的数目减少四分之三。根据另一个具体示例，可以按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行平方平均：

$H_c=\frac{1}{K}{\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k^H{H}_k\right)}^{1/2}$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_k ^H表示信道矩阵H_k的转置矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

接下来，在框402处，对合并后的信道矩阵H_c进行预处理，即通过将合并后的信道矩阵H_c与预编码矩阵F相乘而产生多个广义信道矩阵G。框402处的预处理操作与图2所示的框201处的预处理操作类似，因而在此不再赘述。

之后，在框403处，对多个广义信道矩阵G进行粗略评估。例如，对于采用MMSE接收机的系统，可按照前述的公式2来计算多个广义信道矩阵G的相应的多个第一信道容量Cap₁，以粗略评估多个广义信道矩阵G。对于采用MLD接收机的系统，可按照前述的公式3来计算第一信道容量。

然后，在框404处，将多个第一信道容量进行比较，以便将其中的最大值确定为针对该信道矩阵的第一信道容量最大值，然后将与该第一信道容量最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值。在图4中为了清楚起见，将与最佳PMI值对应的一个广义信道矩阵表示为“最佳G”。

接下来，在框405处，对最佳G进行精确评估。例如，对于采用MMSE接收机的系统，可按照前述的公式1来计算第二信道容量，以精确评估最佳G。又例如，对于采用MLD接收机的系统，可以采用精确的MLD接收机模型(复杂度很高)来计算第二信道容量，以精确评估最佳G。

最后，在框406处，基于第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值。例如，可如上所述那样通过查找CQI表来确定最佳CQI值。

应当注意，在以上参照图3和图4进行的描述中，假定在秩指示符RI取多个备选值之一的情况下来选择最佳PMI值和最佳CQI值。针对秩指示符RI的不同取值，可以重复执行图3和图4所示的操作，以最终确定最佳RI值、PMI值和最佳CQI值。

在第二方面中，本发明的实施方式提供了一种用于确定信道状态信息的设备，信道状态信息包括预编码矩阵指示符PMI和信道质量指示符CQI。该设备可包括：用于利用多个预编码矩阵对信道矩阵进行预处理，以产生相应的多个广义信道矩阵的装置，其中每个预编码矩阵用相应的预编码矩阵指示符PMI来标识；用于针对多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量的装置；用于将多个第一信道容量进行比较，以确定多个第一信道容量的最大值的装置；用于将与最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值的装置；用于针对与最佳PMI值对应的广义信道矩阵，计算第二信道容量的装置；以及用于基于第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值的装置。第一信道容量的计算复杂度低于第二信道容量的计算复杂度。

在一个示例性实施方式中，该设备进一步包括：用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置；并且用于对所述信道矩阵进行预处理的装置包括：用于对合并后的信道矩阵进行预处理的装置。

在一个示例性实施方式中，其中用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置被配置为按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行线性平均：

$H_c=\frac{1}{K}\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\right)$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

在一个示例性实施方式中，其中用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置被配置为按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行平方平均：

$H_c=\frac{1}{K}{\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k^H{H}_k\right)}^{1/2}$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_k ^H表示信道矩阵H_k的转置矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

在一个示例性实施方式中，用于计算第一信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示总发射功率，N_T表示发送天线的数目，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

在一个示例性实施方式中，用于计算第二信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第二信道容量：

${\mathrm{Cap}}_2=\underset{l\∈[0,\mathrm{RI}-1]}{\mathrm{\Σ}}{\log }_2(1+\mathrm{SN}{R}_l)$

其中Cap₂表示所述第二信道容量，

G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，I表示单位对角阵，N表示噪声方差，[(G^HG+I·N)^-1]_l，l表示取方括号内矩阵的对角线元素，RI表示秩指示符。

在一个示例性实施方式中，用于计算第一信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T\·N}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示发射功率，N_T表示发送天线的数目，N表示噪声方差，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

在第三方面中，本发明的实施方式提供了一种用户设备。该用户设备包括：上述用于确定信道状态信息的设备；以及收发器，被配置为将所确定的最佳PMI值和最佳CQI值报告给基站。

根据本发明的实施方式的方法和设备，利用运算复杂度较低的运算来多次计算第一信道容量，将计算出的多个第一信道容量进行比较，以从中确定最大值。然后将与第一信道容量最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值，并针对与最佳PMI值对应的一个广义信道矩阵进行运算复杂度较高的第二信道容量的计算，从而降低了搜索最佳PMI值的运算复杂度，提高了搜索效率。

图5示出了包括根据本发明的实施方式的用于确定信道状态信息的设备的用户设备的示意性框图。

应当理解，如图5所示和下文所述的移动电话仅是将从本发明示例性实施方式中受益的一类用户设备的示例，而不用来限制本发明示例性实施方式的范围。尽管出于举例目的而图示了用户设备10的实施方式，但是例如便携数字助理(PDA)、寻呼机、移动电视、游戏设备、膝上型计算机、相机、录像机、音频/视频播放器、收音机、GPS设备或者前述装置的任何组合之类的其他类型的用户设备以及其他类型的语音和文字通信系统可以容易地运用本发明的示例性实施方式。

此外，尽管用户设备10可以使用本发明方法的多个实施方式，但是除了用户设备之外的装置也可以运用根据本发明示例性实施方式的方法。另外，虽然主要结合了移动通信应用描述了本发明示例性实施方式的方法和设备，但是，应当理解，可以在移动通信业中和在移动通信业以外结合各种其他应用来利用本发明示例性实施方式的方法和设备。

用户设备10可以包括与发射器14和接收器16可操作通信的一个天线12(或者多个天线)。用户设备10还可以包括分别向发射器14提供信号和从接收器16接收信号的装置，例如控制器20或者其他处理单元。信号包括根据适用蜂窝系统空中接口标准的信令信息，还包括用户语音、接收的数据和/或由用户生成的数据。就这一点而言，用户设备10能够利用一个或者多个空中接口标准、通信协议、调制类型和接入类型来操作。举例而言，用户设备10能够根据多个第一代、第二代、第三代和/或第四代等通信协议中的任何通信协议来操作。例如，用户设备10可以能够根据第二代(2G)无线通信协议IS-136(时分多址(TDMA))、GSM(全球移动通信系统)和IS-95(码分多址(CDMA))或者根据例如通用移动电信系统(UMTS)、CDMA2000、宽带CDMA(WCDMA)和时分-同步CDMA(TD-SCDMA)这样的第三代(3G)无线通信协议、根据第3.9代(3.9G)无线通信协议如演进通用地面无线电接入网络(E-UTRAN)、根据第四代(4G)无线通信协议等来操作。取而代之(或者除此之外)，用户设备10可以能够根据非蜂窝通信机制来操作。例如，用户设备10可以能够在无线局域网(WLAN)或者其他通信网络中通信。另外，用户设备10可以例如根据以下技术来通信，这些技术例如是射频(RF)、红外线(IrDA)或者多个不同无线联网技术(包括WLAN技术如IEEE802.11(例如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)技术如IEEE802.16和/或无线个人区域网络(WPAN)技术如IEEE802.15、蓝牙(BT)、超宽带(UWB)和/或类似技术)中的任何技术。

可以理解，例如控制器20这样的装置可以包括实施用户设备10的音频和逻辑功能所需的电路。例如，控制器20可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备以及各种模拟到数字转换器、数字到模拟转换器和其他支持电路。

在一种实施方式中，微处理器设备是一枚双频或多频CPU。基于用户选择的启动模式，该双频或多频CPU可工作在相应的频率上。在另一种实施方式中，微处理器设备是一枚工作频率较高的主CPU和一枚工作频率较低的辅CPU。基于用户选择的启动模式，或者该主CPU工作，或者该辅CPU工作。

用户设备10的控制和信号处理功能在这些设备之间根据它们的相应能力来分配。控制器20因此也可以包括用以在调制和传输之前对消息和数据进行卷积编码和交织的功能。控制器20还可以包括内部语音编码器并且可以包括内部数据调制解调器。另外，控制器20可以包括用以操作可以存储于存储器中的一个或者多个软件程序的功能。例如，控制器20可以能够操作连通程序，例如常规Web浏览器。连通程序然后可以允许用户设备10例如根据无线应用协议(WAP)、超文本传送协议(HTTP)和/或类似协议来发送和接收Web内容，例如基于位置的内容和/或其他网页内容。

用户设备10还可以包括用户接口，该用户接口包括全部连接到控制器20的输出设备如常规耳机或者扬声器24、振铃器22、麦克风26、显示器28和用户输入设备。允许用户设备10接收数据的用户输入接口可以包括允许用户设备10接收数据的多个设备中的任何设备，例如输入设备(如，小键盘)30、触摸显示器(未示出)和其他输入设备。在包括小键盘30的实施方式中，小键盘30可以包括常规数字键(0-9)和有关键(#、*)以及用于操作用户设备10的其他硬键和软键。取而代之，小键盘30可以包括常规QWERTY小键盘布置。小键盘30也可以包括具有关联功能的各种软键。除此之外或者取而代之，用户设备10还可以包括接口设备如操纵杆或者其他用户输入设备。用户设备10还包括用于向为了操作用户设备10而需要的各种电路供电以及可选地提供机械振动作为可检测的输出的电池34，例如振动电池包。

用户设备10还可以包括用户标识模块(UIM)38。UIM38通常为具有内置处理器的存储器设备。UIM38可以例如包括用户标识模块(SIM)、通用集成电路卡(UICC)、通用用户标识模块(USIM)、可拆卸用户标识模块(R-UIM)等。UIM38通常存储与移动用户有关的信元。除了UIM38之外，移动设备10还可以配备有存储器。例如，用户设备10可以包括易失性存储器40，例如包括用于暂时存储数据的高速缓存区域的易失性随机存取存储器(RAM)。用户设备10也可以包括可以嵌入和/或可以拆卸的其他非易失性存储器42。除此之外或者取而代之地，非易失性存储器42还可以包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等。存储器可以存储由用户设备10用来实施用户设备10的功能的多条信息和数据中的任何信息和数据。例如，存储器可以包括能够唯一地标识用户设备10的标识符，例如国际用户设备标识(IMEI)代码，并且还能够将接收的相邻用户设备的当前时刻位置以及该当前时刻与相邻设备的唯一标识关联存储。具体而言，存储器可以存储用于由控制器20执行的应用程序，该控制器确定用户设备10的当前位置。

用户设备10还可以包括与控制器20通信的定位传感器36，例如全球定位系统(GPS)模块。定位传感器36可以是用于对用户设备10的定位进行位置确定的任何装置、设备或者电路。定位传感器36可以包括用于对用户设备10的定位进行位置确定的所有硬件。备选地或附加地，定位传感器36可以利用用户设备10的存储器设备来存储供控制器20执行的指令，其存储形式是确定用户设备10的位置所需的软件。虽然这一示例的定位传感器36可以是GPS模块，但是定位传感器36可以包括或者备选地实施为例如辅助全球定位系统(辅助GPS)传感器或者定位客户端，该辅助GPS传感器或者定位客户端可以与网络设备如空中或者地面传感器通信以接收和/或发送用于在确定用户设备10的定位时使用的信息。就这一点而言，用户设备10的定位也可以由如上所述GPS、小区ID、信号三角测量或者其他机制确定。在一个示例实施方式中，定位传感器36包括计步器或者惯性传感器。这样，定位传感器36可以能够确定用户设备10例如以用户设备10的经度和维度方向以及高度方向为参照的位置或者相对于参考点如目标点或者起点的定位。继而可以将来自定位传感器36的信息传送至用户设备10的存储器或者另一存储器设备，以便存储为定位历史或者位置信息。此外，定位传感器36可以能够利用控制器20来经由发射器14/接收器16发送/接收位置信息，例如用户设备10的定位。

应当理解，图5所述的结构框图是仅仅为了示例的目的而示出的，并非是对本发明的限制。在一些情况下，可以根据需要添加或者减少其中的一些设备。

应当理解，本发明的各方面可采用任何形式实现，包括硬件、软件、固件或其任何组合。本发明的实施例的元件和组件在物理、功能和逻辑方面，可采用任何合适的方式实现。当然，该功能可采用单个单元或IC，多个单元或IC或作为其他功能单元的一部分实现。

以上参照附图对本发明的示例性实施方式进行了描述。本领域技术人员应该理解，上述实施方式仅仅是出于说明的目的而列举的示例，而不是用来进行限制。凡在本发明的教导和权利要求保护范围下所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明要求保护的范围内。

Claims (15)

1.一种用于确定信道状态信息的方法，所述信道状态信息包括预编码矩阵指示符PMI和信道质量指示符CQI，所述方法包括：

利用多个预编码矩阵对信道矩阵进行预处理，以产生相应的多个广义信道矩阵，其中每个所述预编码矩阵用相应的预编码矩阵指示符PMI来标识；

针对所述多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量；

将所述多个第一信道容量进行比较，以确定所述多个第一信道容量的最大值；

将与所述最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值；

针对与所述最佳PMI值对应的广义信道矩阵，计算第二信道容量；以及

基于所述第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值；

其中所述第一信道容量的计算复杂度低于所述第二信道容量的计算复杂度。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：对预定数目的多个信道矩阵进行合并；并且

对所述信道矩阵进行预处理包括：对合并后的信道矩阵进行预处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其中对预定数目的多个信道矩阵进行合并包括：按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行线性平均：

$H_c=\frac{1}{K}\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\right)$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

4.根据权利要求2所述的方法，其中对预定数目的多个信道矩阵进行合并包括：按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行平方平均：

$H_c=\frac{1}{K}{\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k^H{H}_k\right)}^{1/2}$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_k ^H表示信道矩阵H_k的转置矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

5.根据权利要求1所述的方法，其中按照以下公式计算每个信道矩阵的第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示总发射功率，N_T表示发送天线的数目，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

6.根据权利要求5所述的方法，其中按照以下公式计算所述第二信道容量：

${\mathrm{Cap}}_2=\underset{l\∈[0,\mathrm{RI}-1]}{\mathrm{\Σ}}{\log }_2(1+\mathrm{SN}{R}_l)$

其中Cap₂表示所述第二信道容量，

G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，I表示单位对角阵，N表示噪声方差，[(G^HG+I·N)^-1]_l，l表示取方括号内矩阵的对角线元素，RI表示秩指示符。

7.根据权利要求1所述的方法，其中按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T\·N}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示发射功率，N_T表示发送天线的数目，N表示噪声方差，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

8.一种用于确定信道状态信息的设备，所述信道状态信息包括预编码矩阵指示符PMI和信道质量指示符CQI，所述设备包括：

用于利用多个预编码矩阵对信道矩阵进行预处理，以产生相应的多个广义信道矩阵的装置，其中每个所述预编码矩阵用相应的预编码矩阵指示符PMI来标识；

用于针对所述多个广义信道矩阵计算相应的多个第一信道容量的装置；

用于将所述多个第一信道容量进行比较，以确定所述多个第一信道容量的最大值的装置；

用于将与所述最大值对应的PMI的值确定为最佳PMI值的装置；

用于针对与所述最佳PMI值对应的广义信道矩阵，计算第二信道容量的装置；以及

用于基于所述第二信道容量遍历CQI的多个备选值，以确定最佳CQI值的装置；

其中所述第一信道容量的计算复杂度低于所述第二信道容量的计算复杂度。

9.根据权利要求8所述的设备，进一步包括：用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置；并且

用于对所述信道矩阵进行预处理的装置包括：用于对合并后的信道矩阵进行预处理的装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置被配置为按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行线性平均：

$H_c=\frac{1}{K}\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k\right)$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

11.根据权利要求9所述的设备，其中用于对预定数目的多个信道矩阵进行合并的装置被配置为按照以下公式对预定数目的多个信道矩阵进行平方平均：

$H_c=\frac{1}{K}{\left(\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k^H{H}_k\right)}^{1/2}$

其中，H_k表示第k个信道矩阵，H_k ^H表示信道矩阵H_k的转置矩阵，H_c表示合并后的信道矩阵。

12.根据权利要求8所述的设备，其中用于计算第一信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示总发射功率，N_T表示发送天线的数目，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

13.根据权利要求12所述的设备，其中用于计算第二信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第二信道容量：

${\mathrm{Cap}}_2=\underset{l\∈[0,\mathrm{RI}-1]}{\mathrm{\Σ}}{\log }_2(1+\mathrm{SN}{R}_l)$

其中Cao₂表示所述第二信道容量，

G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，I表示单位对角阵，N表示噪声方差，[(G^HG+I·N)^-1]_l，l表示取方括号内矩阵的对角线元素，RI表示秩指示符。

14.根据权利要求8所述的设备，其中用于计算第一信道容量的装置被配置为按照以下公式计算所述第一信道容量：

${\mathrm{Cap}}_1={\log }_2\left(\det (I+\frac{P}{N_T\·N}G{G}^H)\right)$

其中Cap₁表示所述第一信道容量，I表示单位对角阵，P表示发射功率，N_T表示发送天线的数目，N表示噪声方差，G表示广义信道矩阵，G^H表示广义信道矩阵G的转置矩阵，det()表示计算括号内的矩阵的行列式。

15.一种用户设备，包括：

如权利要求8至14中任一项所述的用于确定信道状态信息的设备；以及

收发器，被配置为将所确定的最佳PMI值和最佳CQI值报告给基站。

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