CN104396154B - 用于wlan的完全压缩和部分压缩的反馈格式 - Google Patents

用于wlan的完全压缩和部分压缩的反馈格式 Download PDF

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Abstract

在向第一通信设备提供在第二通信设备处确定的信道状态信息的方法中，在第二通信设备处确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H(1202)。在第二通信设备处基于信道估计矩阵H来确定描述前向通信信道的反馈(1204)。当在多用户模式中操作或者在单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，生成完全压缩的反馈(1206)。完全压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵中的一个或者多个列中的每列的角值集合和ψ角值集合。当在单用户模式中并且利用单个空间流进行操作时，生成部分压缩的反馈(1208)。部分压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵的角值集合，并且忽略对应于信道估计矩阵的ψ角值集合。从第二通信设备向第一通信设备发送反馈(1210)。

Description

用于WLAN的完全压缩和部分压缩的反馈格式
相关申请的交叉引用
本公开内容要求2012年5月15日提交的名为“Simple Compressed BeamformingFeedback Single Stream”的第61/647,114号美国临时专利申请、以及2012年8月1日提交的、名为“Simple Compressed Beamforming Feedback Single Stream”的第61/678,523号美国临时专利申请的权益，其公开内容由此通过引用方式整体并入于此。
技术领域
本公开内容总体涉及通信网络，并且更具体而言，本公开内容涉及用于波束成形应用的经压缩的反馈的帧格式。
背景技术
诸如为电气与电子工程师协会(IEEE)801.11a、802.11b、802.11g、以及802.11n标准的无线局域网(WLAN)标准的发展已经提高了单用户峰值数据吞吐量。例如，IEEE802.11b标准规定了11兆比特每秒(Mbps)的单用户峰值吞吐量，IEEE 802.11a和802.11g标准规定了54Mbps的单用户峰值吞吐量，以及IEEE 802.11n标准规定了600Mbps的单用户峰值吞吐量。允诺提供更大吞吐量的新标准IEEE 802.11ac上的工作已经开始。
其中的每个标准将规定在1GHz以下(sub-1GHz)频率中的无线网络操作的两个新标准IEEE 802.11ah和IEEE 802.11af上的工作已经开始。相比于在更高频率处的传输，低频通信信道总体上以更好的传播质量和更广的传播范围为特征。过去，1GHz以下范围尚未被用于无线通信网络，因为这样的频率被预留用于其它应用(例如，许可的TV频带、无线电频带等)。存在1GHz以下范围中的保留有未经许可的少量的频带，其中具有不同地理区域中的不同的具体的未经许可的频率。IEEE 802.11ah标准将规定可用的未经许可的1GHz以下频带中的无线操作。IEEE 802.11af标准将规定TV白空间(TVWS)中的无线操作，该TV白空间(TVWS)即1GHz以下频带中的未使用的TV频道。
发明内容
在实施例中，一种从第一通信设备向第二通信设备提供在第一通信设备处确定的信道状态信息的方法，包括利用第一通信设备确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H。该方法还包括利用第一通信设备并且基于信道估计矩阵H来生成描述前向通信信道的反馈。当在多用户模式中进行操作或者在单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，生成反馈包括生成完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值。当在单用户模式中并且利用单个空间流进行操作时，生成反馈包括生成部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵的角值，并且忽略对应于信道估计矩阵的ψ角值。该方法进一步包括从第一通信设备向第二通信设备发送反馈。
在另一实施例中，一种装置，包括：网络接口，被配置为确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H。网络接口还被配置为生成描述前向通信信道的反馈。当在多用户模式中进行操作或者在单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，网络接口被配置为生成完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值。当在单用户模式中并且利用单个空间流进行操作时，网络接口被配置为生成部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵的角值，并且忽略对应于信道估计矩阵的ψ角值。网络接口进一步被配置为向第二通信设备发送反馈。
在又一实施例中，一种在包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统中的波束成形的方法，包括在第一通信设备处从第二通信设备接收描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的反馈。反馈对应于以下中的一项：(i)当前向通信信道包括多个空间流时或者当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在多用户模式中进行操作时，对应于完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值，或者(ii)当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在单用户模式中进行操作时，对应于部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的角值并且忽略对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的ψ角值。该方法还包括基于反馈来确定将被应用于将从第二通信设备向第一通信设备发送的信号的调向矩阵(steering matrix)。该方法附加地包括在向第一通信设备处的多个发射天线提供将向第二设备发送的信号而将调向矩阵应用于该信号。
在另一实施例中，一种装置，包括网络接口，被配置为从第一通信设备接收描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的反馈。反馈对应于以下中的一项：(i)当前向通信信道包括多个空间流时或者当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在多用户模式中进行操作时，对应于完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值，或者(ii)当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在单用户模式中进行操作时，对应于部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的角值并且忽略对应于在第二通信设备处为前针对通信信道确定的信道估计矩阵的ψ角值。网络接口还被配置为基于反馈来确定将应用于将向第二设备发送的信号的调向矩阵。网络接口附加地被配置为在向第一通信设备处的多个发射天线提供将向第二设备发送的信号时将调向矩阵应用于该信号。
附图说明
图1为根据实施例的其中利用信道状态信息反馈的示例无线局域网(WLAN)10的框图。
图2A-2B图示了根据实施例的用于生成针对4x3信道配置的完全压缩的反馈信息的示例技术。
图3图示了根据实施例的用于针对3x3信道配置的调向矩阵的QR分解的示例技术。
图4图示了根据实施例的用于针对2x2信道配置的调向矩阵的QR分解的示例技术。
图5图示了根据实施例的用于重建针对4x3信道配置的调向矩阵的技术。
图6图示了根据实施例的用于重建针对3x3信道配置的调向矩阵的示例技术。
图7图示了根据实施例的用于重建针对2x2信道配置的调向矩阵的示例技术。
图8A-8B图示了根据实施例的用于生成针对4x1信道配置的部分压缩的反馈的示例技术。
图9为根据某些实施例的列出当利用完全压缩的反馈时针对不同的信道配置的压缩的反馈角的顺序的表。
图10为根据某些实施例的列出当利用完全压缩的反馈或者部分压缩的反馈时用针对不同的信道配置的压缩的反馈角的顺序的表。
图11为根据实施例的图示用于从波束成形发送器向波束成形接收器发送完全压缩或者部分压缩的反馈的数据单元的控制字段的图。
图12为根据实施例的向第二通信设备提供在第一通信设备处确定的信道状态信息的示例方法的流程图。
图13为根据实施例的在包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统中的波束成形的示例方法的流程图。
具体实施方式
在以下描述的实施例中，诸如为无线局域网(WLAN)的接入点(AP)的无线网络设备向一个或者多个客户端站发送数据流。在某些实施例中，WLAN支持其中AP和/或客户端站包括多于一个天线的多输入多输出(MIMO)通信，由此创建能够在其上同时发送数据的多个空间(或者空间-时间)流。在其中发送设备(例如，AP或者客户端站)采用多个天线以用于传输的实施例中，发送设备利用各种天线来发送同样的信号，同时在向各种发射天线提供信号时对这一信号调相(以及放大)，以实现波束成形或者波束调向。为了实现波束成形技术，发送设备一般需要关于针对其将创建波束成形图案的发送设备与该一个或多个接收设备之间的通信信道的某些特性(本文还称作“信道特性”)的知识。为了获得信道特性，根据一个实施例，发送设备向一个或者多个接收设备发送包括允许接收设备精确地估计MIMO信道的多个训练字段的探测分组(sounding packet)。该一个或者多个接收设备接着以某一形式来向发送设备发送或者反馈所获得的信道特性，例如，通过在向发送设备发送的管理或者控制帧中包括表征信道特性的信息。在从接收设备中的一个或者多个接收设备接收表征对应的通信信道的信息之后，发送设备能够生成在向一个或者多个站的后续传输中使用的期望的波束图案。
在各种实施例和/或场景中，信道状态信息一般由波束成形接收器(beamformee)以若干形式中的一个形式来发送。例如，波束成形接收器例如通过反馈在波束成形接收器处确定的信道估计矩阵的系数来直接反馈信道状态信息。在另一实施例和/或场景中，波束成形接收器计算调向矩阵，并且向波束成形发送器(beamformer)反馈调向矩阵的系数。进一步，在某些实施例或者情形中，为了减少接收设备需要向发送设备发送的反馈量，并且为了由此减少与通信网络中的波束成形相关联的开销，波束成形接收器利用经压缩的反馈，其中调向矩阵以完全或部分地代表反馈调向矩阵的压缩版本的角度的形式来发送。
图1为根据实施例的其中利用信道状态信息反馈的示例无线局域网(WLAN)10的框图。WLAN 10支持AP 14与多个客户端站25-i之间的下行(DL)多用户(MU)多输入和多输出(MIMO)通信。附加地，WLAN 10支持AP 14与客户端站25-i中的每个之间的DL单用户(SU)通信。AP 14包括耦合到网络接口16的主机处理器15。网络接口16包括介质访问控制(MAC)处理单元18和物理层(PHY)处理单元20。PHY处理单元20包括多个收发器21，并且收发器21耦合到多个天线24。尽管在图1中图示了三个收发器21和三个天线24，但是，在其它实施例中，AP 14能够包括不同数目(例如，1、2、4、5个等)的收发器21和天线24。在实施例中，如果AP14执行波束成形或者波束调向(beam steering)，和/或如果AP 14在多用户模式中操作，则AP 14包括至少两个天线24。WLAN 10包括多个客户端站25。尽管在图1中图示了四个客户端站25，但是，在各种场景和实施例中，WLAN 10能够包括不同数目(例如，1、2、3、5、6个等)的客户端站25。
客户端站25-1包括耦合到网络接口27的主机处理器26。网络接口27包括MAC处理单元28和PHY处理单元29。PHY处理单元29包括多个收发器30，并且收发器30耦合到多个天线34。尽管在图1中图示了三个收发器30和三个天线34，但是，在其它实施例中，客户端站25-1能够包括不同数目(例如，1、2、4、5个等)的收发器30和天线34。在实施例中，如果客户端站25-1执行波束成形或者波束调向，则客户端站25-1包括至少两个天线34。
在实施例中，客户端站25-2、25-3和25-4中的一个或者所有客户端站具有与客户端站25-1相同的或者相似的结构。在这些实施例中，与客户端站25-1相同或者相似构造的客户端站25具有相同的或者不同数目的收发器和天线。例如，根据实施例，客户端站25-2仅仅具有两个收发器和两个天线(未示出)。
在各种实施例中，AP 14的PHY处理单元20被配置为生成遵循第一通信协议的数据单元。(多个)收发器21被配置为经由(一个或多个)天线24来发送所生成的数据单元。类似地，(一个或多个)收发器24被配置为经由(一个或多个)天线24来接收数据单元。根据实施例，AP 14的PHY处理单元20被配置为处理所接收的遵循第一通信协议的数据单元。
在各种实施例中，客户端设备25-1的PHY处理单元29被配置为生成遵循第一通信协议的数据单元。(一个或多个)收发器30被配置为经由(一个或多个)天线34来发送所生成的数据单元。类似地，(一个或多个)收发器30被配置为经由(一个或多个)天线34来接收数据单元。根据实施例，客户端设备25-1的PHY处理单元29被配置为处理所接收的遵循第一通信协议的数据单元。
在某些实施例中，AP 14和/或客户端站25(例如，客户端站25-1)能够执行接收设备的方向上的波束成形或者调向传输。一般地，从第一通信设备(例如，站A)向第二通信设备(例如，站B)的经调向传输增加了信号指向性，由此在站B处提供更高的信噪比(SNR)，并且进一步利用了从站A向站B的空间分集增益。因而，采用调向传输的系统配置总体上胜过开环(或者未调向的)系统配置，特别在其中用于从站A发送信号的发射天线的数目大于在其上从站A向站B发送信号的空间流的数目的情形中。
如这里所使用的，术语“波束成形”和“波束调向”一般指发送端波束成形(即，在发送设备处应用波束成形调向矩阵)而非接收端波束成形。此外，在实施例中，发送设备(例如，AP 14)支持单用户(SU)操作和多用户、多输入多输出(MU-MIMO)操作两者，类似于如在IEEE 802.11ac下定义的SU和MU-MIMO操作。为了方便起见，MU-MIMO操作这里简单地称作MU操作。虽然MU操作固有地利用波束成形，但是SU数据单元一般可以是经波束成形的(SU-BF数据单元)或者非经波束成形的(即，“开环”、或者SU-OL数据单元)。
在一个实施例中，在单用户情况下，客户端站25-1为波束成形接收器或者波束成形指向的设备，并且AP 14为波束成形发送器，或者执行波束成形或者波束调向的设备。在另一实施例中，在MU操作中，AP 14同时执行向多个客户端站25的波束成形。在这一实施例中，波束成形指向的每个客户端站25为波束成形接收器，并且AP 14为波束成形发送器。在又一实施例中，AP 14为波束成形接收器并且客户端站25-1为波束成形发送器。
一般而言，AP 14(站A)与诸如为例如客户端站25-1(站B)的客户端站之间的信道在数学方面有如下为特征：
yB＝HABQsteerxA+nB 等式1
其中yB和nB分别为站B处的所接收的信号矢量和额外的噪声矢量；HAB为从站A向站B的等同信道；xA为将从站A发送的信号矢量；以及Qsteer为在站A处扩散信号矢量到实际发送链上的站A处的调向矩阵(其可以为矢量)。在实施例中，信道矩阵HAB具有Ntx x Nrx的矩阵维数，其中Ntx为站A处用于与站B通信的发射天线的数目，以及Nrx为站B处用于与站A通信的接收天线的数目。在实施例中，调向矩阵Qsteer具有Ntx x Nss的矩阵维数，其中，Ntx为站A处用于与站B通信的发射天线的数目，以及Nss为对应于站A与站B之间的通信信道的空间(或者空间-时间)流的数目。
在实施例中，调向矩阵Qsteer基于针对站A与站B之间的信道的当前信道状态信息(CSI)来确定。在各种实施例和/或场景中，信道状态信息使用多种技术来获得。例如，在显式波束成形(explicit beamforming)中，站A通过发送诸如为非数据分组(NDP)探测分组、包括允许站B获得从站A向站B的前向通信信道的估计HAB的训练信息的探测分组来“探测(sound)”信道。接着，基于信道估计HAB，站B确定站B处的调向矩阵V，以及，为了生成压缩的反馈，确定表征矩阵V的一组角。站B接着向站A发送或者反馈包括所确定的角的压缩的反馈。在从站B接收反馈之后，站A基于该组角来重建在站B处确定的调向矩阵V。接着，基于所重建的调向矩阵V，站A生成调向Qsteer(例如，Qsteer＝V)，并且在后续向站B的传输中利用调向矩阵Qsteer。在正交频分复用(OFDM)系统的情况下，根据实施例，在站B处针对每个子载波、相邻子载波组、或者“采样的”子载波的子集来进行信道估计，并且将对应于每个“采样的”子载波频率的一组角反馈给站A。
在实施例中，调向矩阵V为例如使用信道估计矩阵H的SVD分解来计算的酉矩阵。在这一情况下，调向矩阵V的QR分解得到矩阵Q和矩阵R，其中R为单位矩阵，并且在矩阵V的QR分解期间确定的旋转角完全表征矩阵V。因而，在这一实施例中，在矩阵V的QR分解期间确定的旋转角足以被用作从站B向站A的反馈。在某些实施例中，为了减少需要向站A发送的反馈量，在至少某些情形中，将部分旋转角信息反馈给站A。例如，对于单流信道配置(例如，Nrx＝1)，部分角信息足以产生用于从站A向站B的传输的波束成形增益，特别是对于站A与站B之间的单用户通信。对应地，在某些实施例中，对于至少某些系统配置，诸如在单流单用户系统配置中，站B通过仅仅发送部分地表征矩阵V的部分角来减少向站A发送的反馈量。例如，参见图1，在实施例中，客户端站25-4包括或者利用仅仅单个天线以用于与AP 14通信。在这一实施例中，客户端25-4当AP 14在单用户配置中与客户端站25-4通信时利用部分压缩的反馈，并且当AP 14与客户端站25-4通信、作为与多个客户端站25的多用户通信的一部分时利用完全压缩的反馈。在另一实施例中，客户端站25-4为被配置为一直利用部分压缩的反馈以将信道信息反馈给AP 14的单天线设备。
图2A-2B图示了根据实施例的用于生成用于4x3(Ntx＝4，Nrx＝3)信道配置的完全压缩的反馈信息的示例技术200。在这一实施例中，角旋转和QR分解在具有4x3维数的调向矩阵V上执行。本领域普通技术人员将认识到参照图2A-2B描述的算法能够直观地针对具有其它合适维数(例如，4x2、4x1、3x3、3x2、3x1、2x2、2x1、或者其它合适的维数)的调向矩阵V而进行修改。在实施例中，客户端站25(例如，客户端站25-1)当在多流(单用户或者多用户)配置中与AP 14通信时利用技术200以生成完全压缩的反馈。
参见图2A，将被分解的调向矩阵V由元素v的4x3阵列表示。如图2A中所图示的，旋转V矩阵的每列，使得V矩阵的最后一行中的每个元素成为实数非负值。为此，在实施例中，首先，矩阵V的第一列中的每个元素旋转对应于元素V41(即，θ41)的角，接着，第二列中的每个元素旋转对应于元素V42(即，θ42)的角，并且最终，第三列中的每个元素旋转对应于元素V43(即，θ43)的角。实际上，这一角旋转能够由矩阵V和对角矩阵O的矩阵乘积来表示，如等式2中所示：
等式2
现在参见图2B，根据实施例，技术200继续以得到的矩阵V’的QR分解。在图2B中，矩阵V’被图示为元素X的4x3阵列。首先，确定矩阵使得其乘以原始矩阵V’将导致复数元素120成为实数。实际上，这一过程导致复数元素122旋转角接着，确定矩阵使得用原始矩阵V’乘以将导致复数元素122成为实数。实际上，这一过程导致复数元素122旋转角类似地，确定使得用原始矩阵V’乘以将导致复数元素124成为实数。实际上，这一过程得到复数元素124旋转角
接下来，确定矩阵使得用原始矩阵V’乘以得到包括元素120和122的矢量旋转导致元素122去往零的角度(-ψ21)。接着，确定矩阵使得原始矩阵V’乘得到包括元素120和124的矢量旋转导致元素124去往零的角度(-ψ31)。类似地，确定矩阵使得用原始矩阵V’乘以导致包括元素120和128的矢量旋转导致元素128去往零的角度(-ψ41)。如图2A中所图示的，在后续迭代中，下两列中的每列的非零元素以同样的方式旋转。根据实施例，调向矩阵V的角旋转和QR分解能够表示为：
等式3
因而，调向矩阵V的角旋转和所得到的矩阵V’的QR分解的过程得到矩阵对角矩阵R和在矩阵V’的QR分解期间确定的旋转矩阵Q的积。进一步，在矩阵V’的分解期间确定的旋转角ψi，j和足以重建原始调向矩阵V，其中索引i、j、k和1为大于或者等于1的整数。因此，在实施例中，波束成形接收器向波束成形发送器发送旋转角ψi，j和以允许波束成形发送器在波束成形接收器的方向上进行波束成形。简化起见，在以下描述中，在以下描述中，索引i、j、k和1有时被丢弃，并且旋转角ψi，j和有时在这里分别称作简单的ψ角(或者ψ角值)和角(或者角值)。
图3图示了根据实施例的用于用于3x3(NTX＝3，NRX＝3)信道配置的调向矩阵V’的QR分解的示例技术300。QR分解技术300类似于图2的QR分解技术200B，除了分解技术300针对具有3x3维数的调向矩阵V’而执行。类似地，图4图示了根据实施例的针对2x2(NTX＝2，NRX＝2)信道配置的调向矩阵V’的QR分解的示例技术400。QR分解技术400类似于图2的QR分解技术200B，除了分解技术300针对具有2x2维数的调向矩阵V’而执行。
在实施例中，当在矩阵V’的QR分解过程期间确定旋转角ψi，j和之后，波束成形接收器量化旋转角ψi，j和的所确定的值并且将角ψi，j和的经量化的值反馈给波束成形发送器。在实施例中，角在的范围中，并且将每个角量化成整数类似地，ψi，j角在的范围中，并且将每个ψi，j角量化成整数kψ。根据实施例，整数和kψ由以下给出：
等式4
其中和bψ分别为用来量化旋转角和旋转角ψi，j的量化大小。作为示例，在一个实施例中，并且bψ＝2。在这一实施例中，使用四个比特来量化角并且使用两个比特来量化角ψi，j角度。在其它实施例中，用于角和/或角ψi，j的其它合适的量化水平被利用。例如，在一个实施例中，用于和bψ的值从集合 中选择。在另一实施例中，用于和bψ的值从用于单用户传输的集合以及从用于多用户传输的集合中选择。
在从波束成形接收器接收经量化的旋转角ψi，j和之后，波束成形发送器去量化旋转角ψi，j和并且执行角去旋转以重建调向矩阵V。图5图示了根据实施例的用于重建用针对4x3信道配置的调向矩阵V的技术500。在实施例中，波束成形发送器(例如，AP 14)利用技术500以基于从波束成形接收器接收的旋转角ψi，j和来重建在波束成形接收器(例如，客户端站25-1)处针对4x3信道配置确定的调向矩阵V。技术500通过使用根据图2的技术200B确定的旋转角ψi，j和来旋转单位矩阵的元素来有效地执行逆转以上关于图2B描述的QR分解过程。在这一实施例中，根据技术500执行的去旋转过程能够表示为：
等式5
图6图示了根据实施例的用于重建针对3x3信道配置的调向矩阵V的示例技术600。技术600类似于图5的技术500，除了分解技术600针对具有3x3维数的调向矩阵V’执行。技术600通过使用根据图3的技术300确定的旋转角ψi，j和来旋转单位矩阵的元素来有效地逆转图3中图示的QR分解技术300。类似地，图7图示了根据实施例的用于重建针对2x2信道配置的调向矩阵V的示例技术700。技术700类似于图5的技术500，除了分解技术700针对具有2x2维数的调向矩阵V’执行。技术700通过使用根据图4的技术400确定的旋转角ψi，j和来旋转单位矩阵的元素来有效地逆转图4中图示的QR分解技术400。
如上所讨论的，在某些实施例中，在至少某些情形下(例如，对于单流、单用户系统配置)，客户端站25中的一个或者多个被配置为生成部分压缩的反馈，以及被配置为向AP14发送部分压缩的反馈。根据实施例，部分压缩的反馈包括信道的部分描述，当使用基于从波束成形接收器接收的部分压缩的反馈确定的调向矩阵(Qsteer)来在波束成形接收器的方向上进行波束成形时足以获得合适的波束成形增益。例如，在至少某些系统配置中，诸如在单流系统配置中，所有或者大部分波束成形增益通过利用所计算的波束控制矩阵(或者，在单流信道的情况下，矢量)的相位信息并且忽略量值信息来达到。作为示例，考虑使用针对4x1信道情况下的单值分解(SVD)计算的调向矩阵。在这一示例中，波束成形接收器确定信道矩阵H(例如，基于从波束成形发送器接收的探测分组)，并且执行信道矩阵的SVD分解以生成调向矩阵V。针对4x1信道的信道矩阵能够表示为H＝[h11，h12，h13，h14]。接着，在实施例中，波束成形接收器基于信道矩阵H、基于信道矩阵H的SVD来确定调向矩阵V。在这一实施例中，调向矩阵V给定为：
等式6
已经确定调向矩阵V后，波束成形接收器执行以下更具体地描述的所确定的V矩阵的部分解压缩，并且将经量化的角值反馈给波束成形发送器。波束成形发送器接收反馈并且去量化在反馈中提供的角值。接着，基于经去量化的角值，波束成形发送器计算调向矩阵V的仅相位近似V’。
等式7
波束成形发送器接着利用近似V’来执行波束成形接收器的方向上的波束调向。在这一情况下，去往波束成形接收器的波束成形的信道能够表示为：
等式8
因为基于从波束成形接收器接收的部分压缩的反馈来在波束成形发送器处确定的调向矩阵提供了用于后续向波束成形接收器的传输的足够的波束成形增益，在至少某些实施例中，进行具有足够的波束成形增益的波束成形并且与向波束成形接收器的信道状态信息的反馈相关联的开销减小。在某些实施例中，部分压缩的反馈由遵循诸如例如为IEEE-802.11af和/或IEEE-802.11ah标准的长距离、低频通信协议的设备利用。在这样的实施例中，在低(例如，1GHz以下)频率处操作所需的天线尺寸和构造低操作频率处的天线阵列所需的天线间隔将接收设备(或者波束成形接收器)限于可用于与波束成形接收器通信的单个天线。进一步，在某些实施例中，根据这样的长距离低频率通信协议操作的设备经常是小的、功率电池设备(例如，传感器)，其由设备处可用的功率、设备的尺寸和/或设备的成本而被限于单个天线。对应地，在这样的实施例中，在至少某些情形下，诸如对于单用户通信，波束成形发送器(例如，AP 14)与波束成形接收器通信，并且使用单个空间流来调向至波束成形接收器的传输，诸如在非常适于部分压缩的反馈的Ntx x 1信道配置中。在其它实施例中，在其它通信协议中和/或对于其它合适的信道配置，利用部分压缩的反馈。
图8A-8B图示了根据实施例的用于生成用于4x1通信信道配置的部分压缩的反馈信息的示例技术800。在这一示例实施例中，波束成形接收器获得4x1信道估计矩阵H(例如，基于从波束成形发送器接收的探测分组)，并且基于信道估计矩阵H，确定4x1调向矢量V。参见图8A，调向矢量V表示为元素v的4x1矢量。参见图8A，调向矢量V的每个元素被旋转，使得调向矢量V的元素802成为实数非负值。如图8A中所图示的，调向矢量V的每个元素被旋转对应于元素802的角度(即，θ4)。因此，在这一实施例中，所得到的矢量V’能够表示为：
等式9
现在参见图8B，根据实施例，技术800继续来将所得到的矩阵V’的部分进行QR分解。在图8B中，将矢量V’图示为元素v’的4x1矢量。首先，确定矢量使得将其与原始矢量V’相乘将导致复数元素V11 (1)成为实数。实际上，这一过程导致复数元素V11 (1)旋转角接着，确定矩阵使得用乘以原始矢量V’将导致复数元素V21 (1)成为实数。实际上，这一过程导致复数元素V21 (1)旋转角类似地，确定使得用原始矢量V’乘以将导致复数元素V31 (1)成为实数。实际上，这一过程导致复数元素V31 (1)旋转角这一旋转过程能够表示为：
等式10
相比于以上描述的完全压缩的反馈技术，在实施例中，在部分反馈技术800中，旋转过程不继续以确定ψ角的值。替代地，将所确定的角被量化并且反馈给波束成形发送器。从等式6和7中，能够看出在这一实施例中在角旋转期间确定的角表示为：
φ11＝θ11-θ41
φ21＝θ21-θ41 等式11
φ31＝θ31-θ41
在某些实施例中，用于部分压缩的反馈的角基于在波束成形接收器处获得的信道矩阵来直接确定，而不执行基于在波束成形接收器处确定的信道矩阵来确定的调向矩阵的压缩。例如，从等式7中，对于以上描述的示例4x1信道配置，能够看出角能够根据以下来根据针对4x1信道获取的信道矩阵而直接确定：
φ11＝w14-w11
φ21＝w14-w12 等式12
φ31＝w14-w13
因此，在实施例中，当正在利用部分压缩的反馈时，波束成形接收器不执行调向矩阵V’的压缩以确定将反馈给波束成形发送器的角值。相反，在这一实施例中，当正在利用部分压缩的反馈时，波束成形接收器根据在波束成形接收器处获得的信道矩阵H而直接确定将反馈给波束成形发送器的角值。
在接收到经量化的角值之后，波束成形发送器去量化经量化的角值，并且基于经去量化的角来构造调向矢量V。为了生成调向矢量V，在一个实施例中，波束成形发送器使用经去量化的角和假定的或者预定的角ψ的值来执行去旋转(以单位矢量开始)。例如，在实施例中，在以下等式13中给出的具有预定值的相等增益ψ角将被利用。
等式13
在其它实施例中，用于{ψEG}＝{ψ21，ψ31，ψ41}的其它等增益值被利用。一般地，用于ψ角的任意合适的值能够在波束成形发送器处被假定，并且在其它实施例中利用用于ψ角的其它合适的预定值。
例如，在某些实施例中，诸如为ψ角值的经量化的值之类的在等式13中给出的ψ角的近似值被利用。作为示例，在实施例中，将在等式13中给出的ψ角值量化为两个比特(bψ＝2)。在这一实施例中，{ψEG}给定为在其它实施例中，使用不同于3比特的合适的量化给出的等式13中的值的近似值被利用。在实施例中，作为几个另外的示例，对于3x1通信信道配置，或者这些值的合适的近似值被用于ψEG角值。作为另一示例，在实施例中，对于2x1信道配置，或者这一值的合适的近似值被用于ψEG角值。
在具有其它单流信道配置的实施例和/或场景中，对应的不同组的ψ角值被利用。例如，在3x1信道配置中，或者这些ψ角值的合适的近似值被利用。作为另一示例，在2x1信道配置中，或这一值的合适的近似值被利用。在其它实施例中，单流信道配置中的其它合适的ψEG角值被利用。
在某些实施例中，当在波束成形发送器处将调向矩阵应用于信号之后，向多个功率放大器(PA)提供信号，每个PA对应于波束成形发送器处的发射天线中的不同的天线。在至少某些实施例和/或情形中，每个PA以最大功率电平来驱动以最大化由对应的发射天线输出的输出功率、发送功率。在某些这样的实施例中，不同的PA之间的功率平衡被执行，例如通过确定应用于向PA提供的信号的最大信号增益，并且比较每个其它的信号增益与最大信号增益。接着，在实施例中，PA的输出功率基于信号增益比较来调整。如上所讨论的，在其中利用部分压缩的反馈的实施例和/或场景中，波束成形接收器向波束成形发送器反馈角值，并且忽略将ψ角值反馈给波束成形发送器(部分压缩的反馈)，V矩阵的量值信息有效地丢失，并且仅仅将相位信息反馈给波束成形发送器。在某些这样的实施例中，接着确定将应用于向波束成形接收器发送的信号的调向矩阵，使得将适当的相位应用于向不同的天线提供的信号，并且将相等增益应用于向不同的天线提供的信号。在这样的实施例中，波束成形增益基本上类似于在其中利用完全压缩的反馈的系统中达到的波束成形增益，因为即使当利用量值信息以在波束成形发送器处确定调向矩阵时，从不同的天线发送的信号的量值被平衡以实现最大输出功率。进一步，在其中假定相等的增益用于基于在波束成形接收器处来确定调向矩阵的实施例中，PA控制被简化，因为在向PA中的每个PA提供信号时相等波束调向增益应用于信号，并且因此，PA的输出功率平衡不需要执行。在某些实施例中，对于其中利用完全压缩的反馈的系统配置，启用波束成形发送器处的PA功率平衡，并且对于其中部分压缩的反馈被利用的系统配置，停用波束成形发送器处的PA功率平衡。
在实施例中，在从波束成形接收器接收经量化的角值之后，波束成形发送器重建调向矩阵V，而不执行利用所接收的角值的分解。也就是说，在已经接收和去量化的角值的情况下，波束成形发送器构造在波束成形接收器处计算的调向矩阵的近似的、仅相位版本V’。重建的调向矩阵V’能够表示为：
等式14
根据实施例，波束成形发送器接着利用调向矩阵的重建的版本V’来波束成形接收器的方向中进行波束成形。
图9为根据某些实施例的列出针对不同的信道配置的压缩反馈角的顺序排列的表900。当AP 14在多用户模式中进行操作时，即当AP 14同时向客户端站25-i中的多个客户端站发送时，表900中列出的顺序排列被用于各种信道配置。根据实施例，表900对应于其中完全压缩的反馈被用于所列出的信道配置的系统配置。因此，表900包括用于所列出的信道配置中的每个配置的和ψ角两者的顺序排列。图10为根据某些实施例的列出用于不同的信道配置的压缩反馈角的顺序排列的表1000。当AP 14在单用户模式中进行操作时，即，当AP14一次仅向客户端站25-i中的一个客户端站发送时，表1000中列出的顺序排列被用于各种信道配置。根据实施例，表1000对应于其中部分压缩的反馈被用于所列出的信道配置中的某些配置的系统配置。表1000类似于图9的表900，除了针对利用了部分压缩的反馈的信道配置而从表1000中“划掉(struck out)”或者“截去(punctured)”ψ角。
在某些实施例中，在图10中没有指示的额外的信道配置中，部分压缩的反馈被用于单用户波束成形。例如，在某些实施例中，当利用操作的单用户模式时，部分压缩的反馈被针对2x2信道配置。在这样的实施例中，对于表1000中列出的2x2信道配置，另外将ψ角从表1000中截去。在某些这样的实施例中，在波束成形发送器处重建的调向矩阵V’包括在波束成形接收器处计算的调向矩阵V’的第一列的仅相位版本，以及在波束成形接收器处计算的调向矩阵V’的调向矩阵V’的第二列的失真的版本。在实施例中，波束成形发送器利用在波束成形发送器处重建的调向矩阵V’的第一列来在波束成形接收器的方向上调相一个流。
进一步，在某些实施例中，部分压缩的反馈附加地被用于表10中列出的某些或者所有的多流信道配置。在某些这样的实施例中，对应于调向矩阵V’的仅第一列的ψ角从图10的表1000中针对这些信道配置列出的顺序排列中截去。例如，在实施例中，针对4x1信道配置，从表1000中划掉角{ψ21，ψ31，ψ41}。在这一实施例中，在波束成形发送器处利用例如如上所述的预定的相等增益值{ψ21，ψ31，ψ41}，以重建调向矩阵V’的第一列，并且利用从波束成形接收器反馈的ψ角以重建调向矩阵V’的第二和第三列。在这一情况下，在波束成形接收器处获得调向矩阵V’的第一列的仅相位版本，并且在波束成形发送器处重建的调向矩阵V’的第二和第三列为在波束成形接收器处计算的调向矩阵V’的对应列的失真的版本。参见图1，其中对应于在客户端站25处计算的调向矩阵V’的仅第一列的ψ角从来自客户端站25的反馈中被截去的这样的部分压缩的反馈由AP 14利用以在向客户端站25的后续的多流传输中调向单流导频音，诸如在其中调向矩阵V’的第一列被用于针对空间流中的每个流进行导频音波束成形的实施例中。
可选地，在某些实施例中，对于单用户和多用户系统配置两者，针对所有的信道配置发送完全压缩的反馈。例如，在某些这样的实施例中，在图9的表900中列出的角顺序排列被用于单用户和多用户系统配置两者。但是，对于至少某些系统配置，诸如单流单用户系统配置，波束成形发送器忽略从波束成形接收器反馈的ψ角值。例如，在某些实施例中，当重建调向矩阵V’时，波束成形发送器利用预定的ψ角值的相等增益值(例如，以上讨论的ψEG值)，而非使用从波束成形接收器接收的ψ角值。在这样的实施例中，如上所讨论的，当ψEG值被用于在波束成形发送器处重建调向矩阵V’时，波束成形发送器不需要执行PA平衡。
图11为根据实施例的图示用来从波束成形接收器向波束成形发送器发送(完全或者部分)压缩的反馈的数据单元的MIMO控制字段1100的框图。在实施例中，控制字段1100用来发送包括在数据单元中的描述压缩的反馈的各种信息。在一个实施例中，当WLAN 10在单用户模式中进行操作时，即，当AP 14一次仅仅向客户端站25-i中的一个客户端站发送时，控制字段1100被包括在客户端站25向AP 14发送的数据单元中，以向AP 14反馈针对单流信道的信道状态信息。在另一实施例中，当WLAN 10在多用户模式中进行操作时，即，当AP 14同时向客户端站25-i中的多于一个客户端站发送(以及进行波束成形)时，控制字段1100被包括在客户端站25向AP 14发送的数据单元中，以针对多流信道、单流信道反馈信道状态信息。在某些实施例中，控制字段1100包括对于两个系统配置共同的元素、或者子字段，其中某些元素基于所用的特定系统配置而不同地解释。
控制字段1100包括MU子字段1102以指示正在利用单用户还是多用户模式(“模式指示符”)。在示例实施例中，MU子字段1102被设置成逻辑“0”以指示单用户反馈(SU FB)，以及被设置成逻辑“1”以指示多用户反馈“MU FB”。可选地，在另一实施例中，逻辑“0”指示MUFB并且逻辑“1”指示SU FB。
控制字段1100还包括Nc子字段1104和Nr子字段1106以分别指示对应于反馈通信信道(即，波束成形发送器和波束成形接收器之间的通信信道)的调向矩阵中的列数和行数。更具体而言，在实施例中，调向矩阵具有对应于(发射天线的数目)x(空间(或者空间-时间)流的数目)的维数，该维数形成适于信道反馈所对应的通信信道的调向矩阵。对应地，在这一实施例中，Nc子字段1104指示对应于通信信道的空间流(或者如果空间-时间编码被利用，空间-时间流)的数目，并且Nr子字段1106指示在波束成形发送器处使用的用于调相去往波束成形接收器的传输的发射天线的数目。在实施例中，调向矩阵对应的空间/空间-时间流的特定数目在波束成形接收器处确定。作为示例，在实施例中，最多利用四个发射天线和最大四个接收天线，形成最多四个空间/空间-时间流。在这一实施例中，取决于反馈对应的特定信道配置，Nc子字段1104和Nr子字段1106中每个包含0到3的范围中的值以分别指示空间/空间-时间流的对应数目和发射天线的对应数目。在其它实施例中，支持其它合适的信道配置，并且对应地，在至少某些情形中，Nc子字段1104和/或Nr子字段1106包含其它合适的值。
控制字段1100还包括BW子字段1108以指示反馈数据对应的信道带宽。在一个实施例中，带宽子字段1108包括两个比特，其被设置成0值以指示2MHz带宽、1值以指示4MHz带宽、2值以指示8MHz、以及3值以指示16MHz带宽。在其它实施例中，BW子字段1108包括其它合适数目的比特和/或用于指示其它合适的带宽。控制字段1100还包括Ng子字段1110以指示用于发送信道反馈的音调组。
控制字段1100还包括用于指示用于量化和/或编码与压缩的反馈对应的角度的比特的数目的码本信息子字段1112。在实施例中，码本由来自(x，y)的记录组成，其中x值对应于用来量化角值的比特的数目，并且y值对应于用来量化ψ角值的比特的数目。在实施例中，具体的码本信息取决于正在利用单流SU配置还是多流(SU或者MU)配置。对应地，在这一实施例中，子字段1112的值取决于正被利用的特定系统配置而不同地解释。
在实施例中，子字段1112包括允许指示两个合适的码本条目中的一个条目的一个比特，并且该一个比特指示基于正在被利用的系统配置而不同地解释。例如，在实施例中，对于多流(SU或者MU)信道配置(由设置成指示大于1的列数的Nc子字段1104所指示的)，或者对于多用户(单流或者多流)系统配置(由设置成“MU”的SU/MU子字段1102所指示的)，码本信息字段中的逻辑“0”值指示用于SU模式(例如，由SU/MU子字段1102中的0值所指示的)的(4，2)量化比特，以及在MU模式中(例如，由SU/MU子字段1102中的1值所指示的)的(7，5)量化比特。类似地，在实施例中，对于多流(SU或者MU)信道配置(由Nc子字段1104设置成指示列数大于1所指示的)，或者对于多用户(单流或者多流)系统配置(由设置成“MU”的SU/MU子字段1102所指示的)，子字段1112中的逻辑“1”指示SU模式中的(6，4)量化比特和MU模式中的(9，7)量化比特。
另一方面，在某些实施例中，对于单流、单用户系统配置(例如，由设置成“SU”的SU/MU子字段1102和设置成指示Nc＝1的Nc子字段1104所指示的)，利用包括角值并且忽略ψ角值的部分压缩的反馈，并且码本信息子字段1112需要指示用于角反馈的量化并且不需要指示用于ψ角值的量化，ψ角值的量化没有包括在反馈中。进一步，在其中将ψ角值反馈给波束成形发送器但是被波束成形发送器忽略的某些实施例中，码本信息子字段1112解释为如同ψ角值被从由波束成形接收器发送的反馈中忽略。在某些实施例中，由于针对单流信道配置的角值的不准确性上的更高的容差度，用于量化角值的比特数目相比于在多流系统配置中使用的比特数目而言被减少。例如，在一个这样的实施例中，码本信息子字段1112中的逻辑“0”指示2比特被用于角反馈的量化，并且逻辑“1”指示3比特被用于角反馈的量化。在其它实施例中，码本信息子字段1112中的逻辑“0”和/或逻辑“1”指示其它合适数目的比特(例如，1比特、4比特、5比特等)被用于角反馈的量化。
在又一实施例中，码本信息子字段1112中的逻辑“0”指示利用部分压缩的反馈，而码本信息子字段1112中的逻辑“1”指示利用完全压缩的反馈，或者反之亦然。例如，在一个这样的实施例中，码本信息子字段1112中的逻辑“0”指示2比特被用于角反馈的量化，并且还指示反馈中的ψ角值的忽略(即，正在利用部分压缩的反馈)。另一方面，在这一实施例中，码本信息子字段1112中的逻辑“1”指示用于完全压缩的反馈的(x，y)(例如，(4，2))量化比特，即，用于量化角值的x比特和用于量化反馈中的ψ角值的y比特。
图12为根据实施例的向第二通信设备提供在第一通信设备处确定的信道状态信息的示例方法1200的流程图。参照图1，在实施例中，方法1200由客户端站25-1的网络接口27来实现。例如，在一个这样的实施例中，PHY处理单元29被配置为实现方法1200。根据另一实施例，MAC处理单元28还被配置为实现方法1200的至少一部分。继续参照图1，在又一实施例中，方法1200由网络接口16(例如，PHY处理单元20和/或MAC处理单元18)来实现。在其它实施例中，方法1200由其它合适的网络接口来实现。
在块1202处，在第二通信设备处确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H。在实施例中，在块1202处基于例如由第一通信设备向第二通信设备发送的探测分组来确定信道估计矩阵H。在实施例中，在块1202处确定的信道估计矩阵H具有Ntx x Nrx的维数，其中Ntx对应在第一通信设备处使用的用于与第二通信设备通信的多个发射天线，并且Nrx对应在第二通信设备处使用的用于与第一通信设备通信的多个接收天线。因此，当第一通信设备与第二通信设备之间的通信信道包括单个空间流时(例如，当Nrx＝1时)，在块1202处确定的信道估计矩阵为矢量。
在块1204处，在第二通信设备处生成描述前向通信信道的反馈。块1204包括块1206和1208。在块1206处，生成完全压缩的反馈。当通信系统在多用户模式中进行操作或者当通信系统在单用户模式中并且前向通信信道包括多个空间流(例如，Ntx＞1并且Nrx＞1)进行操作时，执行块1206。完全压缩的反馈包括对应于在块1202处确定的信道估计矩阵H中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值。在实施例中，如上所述地结合图2A-2B来生成完全压缩的反馈。在另一实施例中，如上所述地结合图3-4中的一个图来生成完全压缩的反馈。在其它实施例中，使用其它合适的技术来在块1206处确定完全压缩的反馈。
在块1208处，生成部分压缩的反馈。当通信系统在单用户模式中进行操作时并且当前向通信信道包括单个空间流(例如，Nrx＝1并且Nrx＞1)时，执行块1208。在块1208处生成的部分压缩的反馈包括角值并且忽略对应于在块1202处确定的信道估计矩阵H的ψ角值。在实施例中，如上所述地结合图8A-8B来生成部分压缩的反馈。在另一实施例中，如上所述地结合等式11和12中的一个等式来生成部分压缩的反馈。在其它实施例中，使用其它合适的技术来在块1208处确定部分压缩的反馈。
在块1210处，从第二通信设备向第一通信设备发送在块1210处生成的反馈。在实施例中，反馈首先被量化(例如，如上所述地结合等式4，或者使用另一量化方案)，并且在块1210处向第一通信设备发送经量化的反馈。在实施例中，在块1210处生成包括反馈的数据单元，并且向第一通信设备发送数据单元。在实施例中，在块1210处生成的数据单元包括控制字段，诸如图11的控制字段1100。在实施例中，控制字段用于指示码本信息及其它，该码本信息指示用来量化包括在数据单元中的反馈的一个或者多个量化比特值集合。在其它实施例中，在块1210处生成除了包括图11的控制字段1100的数据单元之外的合适的数据单元并且向第一通信设备发送。
图13为根据实施例的在包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统中的波束成形的示例方法1300的流程图。参照图1，在实施例中，方法1300由AP 14的网络接口16来实现。例如，在一个这样的实施例中，PHY处理单元20被配置为实现方法1300。根据另一实施例，MAC处理单元18还被配置为实现方法1300中的至少一部分。继续参照图1，在又一实施例中，方法1300由网络接口27(例如，PHY处理单元29和/或MAC处理单元28)来实现。在其它实施例中，方法1300由其它合适的网络接口来实现。
在块1302处，在第一通信设备处从第二通信设备接收描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的反馈。块1302包括块1304和块1306。在块1304处，接收完全压缩的反馈。当通信系统在多用户模式中进行操作时或者当通信系统在单用户模式中并且前向通信信道包括多个空间流进行操作时执行块1206。完全压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵H的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值。
在块1208处，接收部分压缩的反馈。当通信系统在单用户模式中进行操作并且当前向通信信道包括单个空间流时执行块1208。在块108处生成的部分压缩的反馈包括角值并且忽略对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵H的ψ角值。
在块1308处，基于在块1302处接收到的反馈来确定将应用于将向第二通信设备发送的信号的调向矩阵。在实施例和/或场景中，当在块1302处接收到完全压缩的反馈时，如上所述地结合图5在块1308处确定调向矩阵。在另一实施例和/或场景中，当在块1302处接收到完全压缩的反馈时，如上所述地结合图6和7中的一个图来在块1308处确定调向矩阵。在实施例和/或场景中，当在块1302处接收到部分压缩的反馈时，如上所讨论地结合等式9使用针对ψ角值的预定的相等增益值来在块1308处确定调向矩阵。在实施例和/或场景中，当在块1302处接收到部分压缩的反馈时，在块1308处，基于在块1302处接收的反馈来确定仅相位的调向矩阵，例如上文结合等式14所述。在其它实施例和/或场景中，使用其它合适的技术来在块1308处确定调向矩阵。
在块1310处，在向第一通信设备处的多个发射天线提供将向第二通信设备发送的信号而将在块1308处确定的调向矩阵应用于该信号。在某些实施例中，当在块1310处将调向矩阵应用于该信号之后，向对应于在块1310处向其提供信号的多个发射天线的多个功率放大器提供信号。在一个这样的实施例中，当在块1302处接收到完全压缩的反馈时启用功率放大器的平衡以最大化每个功率放大器的输出功率，并且当在块1302处接收到部分压缩的反馈时停用功率放大器的平衡。在其它实施例中，当在块1302处接收到部分压缩的反馈时不停用功率放大器平衡。
以上描述的各种块、操作、以及技术中的至少某些可以利用硬件、执行固件指令的处理器、执行软件指令的处理器、或者其任意组合来实现。当利用执行软件或者固件指令的处理器实现时，软件或者固件指令可以存储在任意计算机可读存储器中，诸如磁盘、光盘、或者其它存储介质中、在RAM或者ROM或者闪速存储器、处理器、硬盘驱动器、光盘驱动器、或者磁带驱动器等中。同样地，软件或者固件指令可以经由包括例如在计算机可读磁盘或者其它可传递计算机存储机构上的任意已知的或者期望的传递方法、或者经由通信介质来向用户或者系统传递。通信介质典型地体现为计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如为载波或者其它传送机制的经调制的数据信号中的其它数据。术语“经调制的数据信号”意味着具有以这样的方式设置或者改变以在信号中编码信息的其特性中的一个或者多个特性的信号。通过示例的方式，并且非限制的，通信介质包括诸如为有线网络或者直接有线连接的有线介质、以及诸如为声学的、射频的、红外的以及其它无线介质的无线介质。因而，软件或者固件指令可以经由诸如为电话线、DSL线、电缆电视线路、光纤线路、无线通信信道、因特网等(其被视为与经由可传送的存储介质来提供这样的软件相同或者与经由可传送的存储介质来提供这样的软件可互换)的通信信道来向用户或者系统传递。软件或固件指令可以包括当由处理器执行时导致处理器执行各种动作的机器可读指令。
当实现在硬件中时，硬件可以包括分立的组件、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)等中的一个或者多个。
虽然已经参照具体示例描述了本发明，该具体示例意图是仅仅说明的并且并非对本发明做出限制，可以对所公开的实施例做出改变、添加和/或删除，而不脱离本发明的范围。
本发明的进一步的方面涉及以下语句中的一个或者多个。
在实施例中，从第一通信设备向第二通信设备提供在第一通信设备处确定的信道状态信息的方法包括利用第一通信设备确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H。该方法还包括利用第一通信设备并且基于信道估计矩阵H来生成描述前向通信信道的反馈。当在多用户模式中进行操作或者单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，生成反馈包括生成完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵中的一个或者多个列中的每列的角值和ψ角值。当在单用户模式中并且利用单个空间流进行操作时，生成反馈包括生成部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵的角值并且忽略对应于信道估计矩阵的ψ角值。该方法进一步包括从第一通信设备向第二通信设备发送反馈。
在其它实施例中，该方法包括以下特征中的一个或多个特征。
生成部分压缩的反馈包括基于信道矩阵H来确定调向矩阵V，通过旋转调向矩阵V中的每个元素使得调向矩阵V的最后元素成为正实数来生成调向矩阵V’，以及执行调向矩阵V’的部分QR分解以确定将被包括在部分压缩的反馈中的角值。
生成部分压缩的反馈包括直接根据信道矩阵H确定将被包括在部分压缩的反馈中的角值。
生成反馈进一步包括量化反馈。
当反馈对应于完全压缩的反馈时，使用第一量化比特集合来量化反馈。
当反馈对应于部分压缩的反馈时，使用第二量化比特集合来量化反馈。
第二量化比特集合不同于第一量化比特集合。
发送反馈包括生成数据单元以包括反馈。
数据单元进一步包括指示用来量化反馈的量化比特集合的码本信息字段。
码本信息字段基于反馈是对应于完全压缩的反馈还是对应于部分压缩的反馈而被不同地解释。
在另一实施例中，装置包括网络接口，该网络接口被配置为确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H。网络接口还被配置为生成描述前向通信信道的反馈。当在多用户模式中进行操作或者单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，网络接口被配置为生成完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵中的一个或者多个列中的每列的角值和ψ角值。当在单用户模式并且利用单个空间流进行操作时，网络接口被配置为生成部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于信道估计矩阵的角值，并且忽略对应于信道估计矩阵的ψ角值。网络接口被进一步配置为向第二通信设备发送反馈。
在其它实施例中，该装置包括以下特征中的一个或者多个特征。
网络接口被配置为至少通过基于信道矩阵H来确定调向矩阵V以生成部分压缩的反馈，通过旋转调向矩阵V中的每个元素使得调向矩阵V中的最后元素成为正实数来生成调向矩阵V’，以及执行调向矩阵V’的部分QR分解以确定将被包括在反馈中的角值。
网络接口被配置为至少通过直接根据信道矩阵H确定将被包括在反馈中的角值来生成部分压缩的反馈。
网络接口进一步被配置为在发送反馈之前量化反馈。
网络接口被配置为当反馈对应于完全压缩的反馈时使用第一量化比特集合来量化反馈。
网络接口被配置为当反馈对应于部分压缩的反馈时使用第二量化比特集合来量化反馈。
第二量化比特集合不同于第一量化比特集合。
网络接口进一步被配置为生成数据单元以包括反馈。
数据单元进一步包括指示用来量化反馈的量化比特集合的码本信息字段。
码本信息字段基于反馈是对应于完全压缩的反馈还是对应于部分压缩的反馈而被不同地解释。
在又一实施例中，在包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统中的波束成形的方法包括在第一通信设备处从第二通信设备接收描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的反馈。反馈对应于以下中的一个：(i)当前向通信信道包括多个空间流时或者当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在多用户模式中进行操作时，对应于完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的一个或者多个列中的每列的角值和ψ角值，或者(ii)当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在单用户模式中进行操作时，对应于部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括角值并且忽略对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的ψ角值。该方法还包括基于反馈来确定将被应用于将从第二通信设备向第一通信设备发送的信号的调向矩阵。该方法附加地包括在向第一通信设备处的多个发射天线提供将向第二设备发送的信号时将调向矩阵应用于该信号。
在其它实施例中，该方法包括以下特征中的一个或者多个特征。
当反馈对应于部分压缩的反馈时，确定调向矩阵包括通过基于所接收的角值和预定的ψ角值来重建在接收设备处针对前向通信信道确定的接收器调向矩阵来确定调向矩阵。
当反馈对应于部分压缩的反馈时，确定调向矩阵包括通过基于所接收的角值来重建在第二通信设备处针对前向通信信道确定的接收器调向矩阵的仅相位版本来确定调向矩阵。
该方法进一步包括在将调向矩阵应用于信号之后，向对应于多个发射天线的多个功率放大器提供信号，并且平衡该多个功率放大器的输出功率以最大化该多个功率放大器中的每个功率放大器的输出功率。
当反馈对应于完全压缩的反馈时，启用输出功率放大器的平衡。
当反馈对应于部分压缩的反馈时，停用输出功率放大器的平衡。
确定调向矩阵包括至少去量化所接收的角值。
去量化(i)当所接收的反馈为完全压缩的反馈时基于第一数目的量化比特来执行，以及(ii)当所接收的反馈为部分压缩的反馈时基于第二数目的量化比特来执行，其中量化比特的第二数目不同于量化比特的第一数目。
该方法进一步包括接收指示用来在接收设备处生成反馈的量化比特的数目的码本信息。
码本信息取决于所接收的反馈是完全压缩的反馈还是部分压缩的反馈而被不同地解释。
在再一实施例中，一种装置包括网络接口，该网络接口被配置为从第一通信设备接收描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的反馈。反馈对应于以下中的一个：(i)当前向通信信道包括多个空间流时或者当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在多用户模式中进行操作时，对应于完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的一个或者多个列中的每列的角值和ψ角值，或者(ii)当前向通信信道包括单个空间流并且第一通信设备在单用户模式中进行操作时，对应于部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括角值并且忽略对应于在第二通信设备处针对前向通信信道确定的信道估计矩阵的ψ角值。网络接口还被配置为基于反馈来确定将被应用于将向第二设备发送的信号的调向矩阵。网络接口附加地被配置为在向第一通信设备处的多个发射天线提供将向第二设备发送的信号时将调向矩阵应用于该信号。
在其它实施例中，该装置包括以下特征中的一个或者多个特征。
网络接口被配置为当反馈对应于部分压缩的反馈时至少通过基于所接收的角值和预定的ψ角值来重建在第二通信设备处针对前向通信信道确定的接收器调向矩阵来确定调向矩阵。
网络接口被配置为当反馈对应于部分压缩的反馈时至少通过基于所接收的角值来重建在第二通信设备处针对前向通信信道确定的接收器调向矩阵的仅相位版本来确定调向矩阵。
网络接口被进一步配置为在将调向矩阵应用于信号之后，向对应于该多个发射天线的多个功率放大器提供信号，以及平衡该多个功率放大器的输出功率以最大化该多个功率放大器中的每个功率放大器的输出功率。
当反馈对应于完全压缩的反馈时，启用输出功率放大器的平衡。
当反馈对应于部分压缩的反馈时，停用输出功率放大器的平衡。
网络接口被进一步配置为在确定调向矩阵之前去量化至少所接收的角值。
去量化(i)当所接收的反馈为完全压缩的反馈时基于第一数目的量化比特来执行，以及(ii)当所接收的反馈为部分压缩的反馈时基于第二数目的量化比特来执行。
量化比特的第二数目不同于量化比特的第一数目。
网络接口进一步被配置为接收指示用来在第二通信设备处生成反馈的量化比特的数目的码本信息，并且取决于所接收的反馈是完全压缩的反馈还是部分压缩的反馈来不同地解释码本信息。

Claims (22)

1.一种从第一通信设备向第二通信设备提供在所述第一通信设备处确定的信道状态信息的方法，所述方法包括：
使用所述第一通信设备确定描述所述第一通信设备与所述第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H；
使用所述第一通信设备并且基于所述信道估计矩阵H来生成描述所述前向通信信道的反馈，其中
当在多用户模式中进行操作或者在单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，生成所述反馈包括：生成完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于所述信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值，以及
当在所述单用户模式中并且利用单个空间流进行操作时，生成所述反馈包括：生成部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于所述信道估计矩阵的角值，并且忽略对应于所述信道估计矩阵的ψ角值，其中所述角值和所述ψ角值对应于QR分解过程的旋转角；并且
其中所述方法进一步包括从所述第一通信设备向所述第二通信设备发送所述反馈。
2.根据权利要求1所述的方法，其中生成部分压缩的反馈包括：
基于所述信道估计矩阵H来确定调向矩阵V；
通过旋转所述调向矩阵V的每个元素使得所述调向矩阵V的最后元素成为正实数来生成调向矩阵V’；以及
执行所述调向矩阵V’的部分QR分解，以确定将被包括在所述部分压缩的反馈中的所述角值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述部分压缩的反馈包括直接根据所述信道估计矩阵H确定将被包括在所述部分压缩的反馈中的角值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述反馈进一步包括量化所述反馈，其中当所述反馈对应于所述完全压缩的反馈时使用第一量化比特集合来量化所述反馈，并且其中当所述反馈对应于所述部分压缩的反馈时使用第二量化比特集合来量化所述反馈，其中所述第二量化比特集合不同于所述第一量化比特集合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中发送所述反馈包括生成数据单元以包括所述反馈，其中所述数据单元进一步包括指示用来量化所述反馈的所述量化比特集合的码本信息字段，并且其中所述码本信息字段基于所述反馈是对应于所述完全压缩的反馈还是对应于所述部分压缩的反馈而被不同地解释。
6.一种用于通信的装置，包括：
网络接口，所述网络接口被配置为
确定描述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的信道估计矩阵H，以及
生成描述所述前向通信信道的反馈，
其中
当在多用户模式中进行操作或者在单用户模式中并且利用多个空间流进行操作时，生成所述反馈包括生成完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于所述信道估计矩阵中的一个或者多个列中的每列的角值和ψ角值，以及
当在所述单用户模式中并且利用单个空间流进行操作时，生成所述反馈包括生成部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于所述信道估计矩阵的角值，并且忽略对应于所述信道估计矩阵的ψ角值，其中所述角值和所述ψ角值对应于QR分解过程的旋转角，
其中所述网络接口进一步被配置为向所述第二通信设备发送所述反馈。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述网络接口被配置为至少通过以下来生成部分压缩的反馈：
基于所述信道估计矩阵H来确定调向矩阵V；
通过旋转所述调向矩阵V中的每个元素使得所述调向矩阵V的最后元素成为正实数来生成调向矩阵V’；以及
执行所述调向矩阵V’的部分QR分解，以确定将被包括在所述反馈中的所述角值。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述网络接口被配置为至少通过直接根据所述信道估计矩阵H确定将被包括在所述反馈中的角值来生成部分压缩的反馈。
9.根据权利要求6所述的装置，其中所述网络接口进一步被配置为在发送所述反馈之前量化所述反馈，其中所述网络接口被配置为当所述反馈对应于所述完全压缩的反馈时使用第一量化比特集合来量化所述反馈，并且其中所述网络接口被配置为当所述反馈对应于所述部分压缩的反馈时使用第二量化比特集合来量化所述反馈，其中所述第二量化比特集合不同于所述第一量化比特集合。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述网络接口进一步被配置为生成数据单元以包括所述反馈，其中所述数据单元进一步包括指示用来量化所述反馈的所述量化比特集合的码本信息字段，并且其中所述码本信息字段基于所述反馈是对应于所述完全压缩的反馈还是对应于所述部分压缩的反馈而被不同地解释。
11.一种在包括第一通信设备和第二通信设备的通信系统中的波束成形的方法，所述方法包括：
在所述第一通信设备处从所述第二通信设备接收描述所述第一通信设备与所述第二通信设备之间的前向通信信道的反馈，其中所述反馈对应于以下中的一项：
(i)当所述前向通信信道包括多个空间流时或者当所述前向通信信道包括单个空间流并且所述第一通信设备在多用户模式中进行操作时，对应于完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值，或者
(ii)当所述前向通信信道包括单个空间流并且所述第一通信设备在单用户模式中进行操作时，对应于部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的所述信道估计矩阵的角值并且忽略对应于在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的所述信道估计矩阵的ψ角值，其中所述角值和所述ψ角值对应于QR分解过程的旋转角；
基于所述反馈来确定将被应用于将从所述第一通信设备向所述第二通信设备发送的信号的调向矩阵；以及
在向所述第一通信设备处的多个发射天线提供将向所述第二通信设备发送的信号时，将所述调向矩阵应用于所述信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述反馈对应于部分压缩的反馈时，确定所述调向矩阵包括通过基于所接收的角值和预定的ψ角值来重建在第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的接收器调向矩阵，来确定所述调向矩阵。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述反馈对应于部分压缩的反馈时，确定所述调向矩阵包括通过基于所接收的角值来重建在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的接收器调向矩阵的仅相位版本，来确定所述调向矩阵。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法进一步包括：
在将所述调向矩阵应用于所述信号之后，向对应于所述多个发射天线的多个功率放大器提供所述信号，并且平衡所述多个功率放大器的输出功率以最大化所述多个功率放大器中的每个功率放大器的输出功率，其中
当所述反馈对应于完全压缩的反馈时，启用输出功率放大器的平衡，以及
当所述反馈对应于部分压缩的反馈时，停用输出功率放大器的平衡。
15.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述调向矩阵包括至少去量化所接收的角值，其中所述去量化(i)当接收的反馈为完全压缩的反馈时基于第一数目的量化比特来执行；以及(ii)当接收的反馈为部分压缩的反馈时基于第二数目的量化比特来执行，其中量化比特的所述第二数目不同于所述量化比特的所述第一数目。
16.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括：接收指示用来在接收设备处生成所述反馈的量化比特的数目的码本信息，其中所述码本信息取决于所接收的反馈是完全压缩的反馈还是部分压缩的反馈而被不同地解释。
17.一种用于通信的装置，包括：
网络接口，被配置为
从第一通信设备接收描述所述第一通信设备与第二通信设备之间的前向通信信道的反馈，其中所述反馈对应于以下中的一项：
(i)当所述前向通信信道包括多个空间流时或者当所述前向通信信道包括单个空间流并且所述第一通信设备在多用户模式中进行操作时，对应于完全压缩的反馈，其中完全压缩的反馈包括对应于在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的信道估计矩阵中的一个或多个列中的每列的角值和ψ角值，其中所述角值和所述ψ角值对应于QR分解过程的旋转角，或者
(ii)当所述前向通信信道包括单个空间流并且所述第一通信设备在单用户模式中进行操作时，对应于部分压缩的反馈，其中部分压缩的反馈包括对应于在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的所述信道估计矩阵的角值并且忽略对应于在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的所述信道估计矩阵的ψ角值；
基于所述反馈来确定将应用于将向所述第二通信设备发送的信号的调向矩阵；以及
在向所述第一通信设备处的多个发射天线提供将向所述第二通信设备发送的信号时，将所述调向矩阵应用于所述信号。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述网络接口被配置为：当所述反馈对应于部分压缩的反馈时，至少通过基于所接收的角值和预定的ψ角值来重建在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的接收器调向矩阵，来确定所述调向矩阵。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述网络接口被配置为：当所述反馈对应于部分压缩的反馈时，至少通过基于所接收的角值来重建在所述第二通信设备处针对所述前向通信信道确定的接收器调向矩阵的仅相位版本，来确定所述调向矩阵。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述网络接口进一步被配置为：
在将所述调向矩阵应用于所述信号之后，向对应于所述多个发射天线的多个功率放大器提供所述信号，并且平衡所述多个功率放大器的输出功率，以最大化所述多个功率放大器中的每个功率放大器的输出功率；以及
当所述反馈对应于完全压缩的反馈时，启用输出功率放大器的平衡；以及
当所述反馈对应于部分压缩的反馈时，停用输出功率放大器的平衡。
21.根据权利要求17所述的装置，其中所述网络接口进一步被配置为在确定所述调向矩阵之前至少去量化所接收的角值，其中所述去量化(i)当接收的反馈为完全压缩的反馈时基于第一数目的量化比特来执行；以及(ii)当所述接收的反馈为部分压缩的反馈时基于第二数目的量化比特来执行，其中量化比特的所述第二数目不同于量化比特的所述第一数目。
22.根据权利要求17所述的装置，其中所述网络接口进一步被配置为：
接收指示用来在所述第二通信设备处生成所述反馈的量化比特的数目的码本信息；以及
取决于所接收的反馈是完全压缩的反馈还是部分压缩的反馈来不同地解释所述码本信息。
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