CN105164932A - 用于在多级波束形成系统中执行通信的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于在多级波束形成系统中执行通信的方法包括确定指示基站发送的模拟波束的优先级的统计信道信息，基于该统计信道信息和模拟波束当中基站在实际通信中使用的模拟波束来配置用于数字波束形成的自适应码本，以及基于该自适应码本通过数字波束形成执行与基站的通信。

Description

用于在多级波束形成系统中执行通信的方法和装置

技术领域

本公开涉及无线通信系统中的信号发送和接收，更具体地，涉及用于在多级波束形成系统中发送和接收无线电信号的方法和装置。

背景技术

蜂窝无线通信系统可被配置成诸如波分多址(beamdivisionmultipleaccess，BDMA)系统的多级波束形成系统。举例来说，多级波束形成可包括使用定向天线的数字波束形成和模拟波束形成。在典型的通信环境中，模拟波束形成在数字形成之前操作，并且因此在其中执行数字波束形成的信道的状态受到在数字波束形成之前执行的模拟波束形成的影响。因此，在数字波束形成中，有必要考虑作为数字波束形成的前端的模拟波束形成的设计和操作条件。

像在典型通信系统中一样，多级波束形成系统的数字波束形成基于信道信息来操作。因此，接收器向发送器报告关于根据模拟波束形成的操作的信道环境变化的信息。

用于数字波束形成的信道估计由于其特性而非常受限制。例如，当数字级的射频链数量与模拟级的天线数量相比较小时，很难获得关于所有模拟级天线的信道信息。在这种情况下，获得的信道信息会限制前端波束形成的操作，并且也不能提供信道环境统计特性以用于数字级操作。

对于数字级的波束形成，可以使用基于发送器和接收器共享的码本的信道信息反馈配置。这里，术语“码本”指的是用于数字级波束形成的一组预编码矩阵的候选。有必要自适应地设计码本以便根据信道环境调整码本。然而，在传统技术中，因为不考虑多级波束形成环境，所以码本的设计不与诸如模拟波束形成的前端波束形成的操作相关联。特别是，存在这样的问题：传统技术不能提供应用了波束形成操作条件的码本自适应设计。

发明内容

技术问题

为了处理上述缺陷，主要目的是提供用于在通信系统中发送/接收信号的方法和装置。

本公开的另一方面提供用于在多级波束形成系统中生成和发送发送器的波束形成所必需的信道反馈信息的方法和装置。

本公开的再一方面提供用于设计和操作数字波束形成的信道信息反馈所必需的码本的方法和装置。

本公开的再一方面提供考虑到模拟波束形成的信道估计来配置用于数字波束形成的码本的方法和装置。

本公开的再一方面提供考虑到根据模拟波束形成的信道环境变化执行数字波束形成的方法和装置。

解决问题的方案

根据本公开的一方面，提供一种在多级波束形成系统中执行通信的方法。该方法包括确定指示基站发送的模拟波束的优先级的统计信道信息，基于该统计信道信息和模拟波束当中基站在实际通信中使用的模拟波束配置用于数字波束形成的自适应码本，以及基于该自适应码本通过数字波束形成执行与基站的通信。

根据本公开的另一方面，提供一种在多级波束形成系统中执行通信的方法。该方法包括确定指示基站发送的模拟波束的优先级的统计信道信息，基于该统计信道信息和模拟波束当中基站在实际通信中使用的模拟波束配置用于数字波束形成的自适应码本，以及基于该自适应码本通过数字波束形成执行与终端的通信。

根据本公开的再一方面，提供一种用于在多级波束形成系统中执行通信的终端。该终端包括：信道估计单元，其执行针对从基站发送的模拟波束的信道估计；控制器，其确定指示该模拟波束的优先级的统计信道信息，并基于该统计信道信息以及模拟波束当中基站在实际通信中使用的模拟波束配置用于数字波束形成的自适应码本；以及通信单元，其基于自适应码本通过数字波束形成与基站通信。

根据本公开的再一方面，提供一种用于多级波束形成系统的基站。该基站包括：控制器，其确定指示从基站发送的模拟波束的优先级的统计信道信息，并基于该统计信道信息以及模拟波束当中基站在实际通信中使用的模拟波束配置用于数字波束形成的自适应码本；以及波束形成单元，其基于自适应码本通过数字波束形成与终端通信。

在开始下面的“具体实施方式”部分之前，阐明本专利文件中通篇使用的特定词汇和短语的定义可能是有益的：术语“包括”和“包含”及其派生词指的是非限制性的包括；词语“或”是包含性的，意思是和/或；短语“与...相关联”和“与之相关联”以及它们的派生词可以指包括、被包括在其中、与...相互连接、包含、被包含在其中、连接到或与...连接、耦接到或与...耦接、可与...通信、与...协作、交织、并置、接近于、捆绑到或与...捆绑、具有、具有...的性质，等等；并且术语“控制器”指的是控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分，这样的设备可以硬件、固件或软件，或者以其中至少两者的某种组合来实现。应当注意到，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，或者本地地或者远程地。贯穿本专利文件提供了特定词汇和短语的定义，本领域普通技术人员应当理解，即便不是在大多数情况下，那么在许多情况下，这些定义适用于现有的以及将来的对这些所定义词汇和短语的使用。

附图说明

为了更全面地理解本公开及其优点，现提供结合附图的以下描述，附图中同样的参考标记代表相同的部件：

图1是根据本公开的实施例图示多级波束形成系统的示例的视图；

图2是根据本公开的实施例图示在基站中确定统计信道信息以供设计码本时使用的过程的流程图；

图3是根据本公开的实施例图示在终端中确定统计信道信息以供设计码本时使用的过程的流程图；

图4是根据本公开的实施例图示在基站中设计码本的过程的流程图；

图5是根据本公开的实施例图示在终端中设计码本的过程的流程图；

图6是根据本公开的实施例图示终端中基于自适应码本的通信过程的流程图；

图7是根据本公开的实施例图示基站中基于自适应码本的通信过程的流程图；

图8是根据本公开的实施例图示仿真结果的曲线图，其中指示了自适应码本的性能增益；

图9是根据本公开的实施例图示基站的配置的框图；以及

图10是根据本公开的实施例图示终端的配置的框图。

具体实施方式

下面讨论的图1到图10以及在本专利文件中用来描述本公开原理的各种实施例仅仅是示例性的，不应以任何限制本公开范围的方式进行解释。本领域技术人员将理解，可以以任何适当布置的电信技术来实现本公开的原理。下文中，将参照附图描述本公开的优选实施例。此外，在本公开的以下描述中，当详细描述本文包括的已知功能和配置可能反而使本公开的主题不清楚时，将省略这样的详细描述。下面将描述的术语是考虑到本公开中的功能而定义的术语，可能根据用户、用户的意图或习惯而有所不同。因此，需要基于本说明书的整体内容来确定该定义。

下文中，将描述根据本公开的实施例的包括多个模拟天线和多个数字链的波分多址(BDMA)系统。然而，本公开不局限于这样的系统，并且本领域技术人员要理解，稍后描述的本公开的实施例可以容易地应用于包括多个波束形成级的多级波束形成系统。

下文中，将描述生成和反馈设计用于发送器的数字波束形成的码本所必需的信道信息的技术。特别是，接收器考虑根据模拟波束形成操作的信道环境的变化，更高效地配置利用多级波束形成的发送器的数字波束形成所需的信道信息。接收器反馈的信道信息受到根据模拟波束形成的波束系数设定的信道环境变化的影响。特别是，信道信息可具有码本设计所需的信道的统计特性。

此外，将描述发送器和接收器基于相同的信道信息自适应地配置供数字波束形成使用的码本的技术。通过使用接收器基于模拟波束形成估计的信道的统计特性来确定码本。

图1是根据本公开的实施例图示多级波束形成系统的示例的视图。这里，尽管示出了位于服务区域，即小区中的一个发送器100和多个接收器150的示例，但发送器100可以代表基站，并且接收器150可以代表终端。

参照图1，发送器100被配置成包括第一级波束形成单元110、第二级波束形成单元120和包括多个天线的天线单元130。第一级波束形成单元110例如可以由数字波束形成器构成，并且第二级波束形成单元120例如可以由模拟波束形成器构成。

第一级波束形成单元110包括预编码器和多个射频链，预编码器用于接收L个信息流S₁、S₂、…、S_L的输入，并且通过使用利用从预定义的码本接收的信道信息获得的预编码矩阵V来对信息流预编码，以便生成多个预编码流，多个射频链用于调制和输出多个预编码流。经调制的流通过数模转换器(DAC)114被发送到第二级波束形成单元120。

第二级波束形成单元120接收来自多个DAC的模拟信号输入，并且通过使用由用于模拟波束形成的波束形成系数向量构成的模拟波束形成矩阵W来执行模拟信号的波束形成。经历了波束形成的信号被携带在L个模拟波束140、142、144和146上，并通过N个天线向空中发射。

从发送器100发射的模拟波束140、142、144和146可到达多个接收器150。接收器150被分类为分别与模拟波束140、142、144和146相对应的L个用户组152、154、156和158。也就是说，属于第i个用户组的至少一个接收器通过来自发送器100的第i个模拟波束接收信号。例如，可基于由每个接收器150报告的关于优选波束的信息来配置用户组152、154、156和158。也就是说，每个接收器150从模拟波束中选择至少一个优选波束，并向发送器100发送关于所选择的优选波束的信息。发送器100基于从接收器接收的关于优选波束的信息将接收器分类成组。特别是，每个接收器被分类到与其最优选波束相对应的用户组中。

每个接收器150可通过使用一个或多个接收天线接收来自发送器100的信号。在包括多个接收天线的情况下，接收器150使用多输入多输出(MIMO)方案检测信号。在包括单个接收天线的情况下，接收器150使用多输入单输出(MISO)方案检测信号。

接收器150基于在发送器100中使用的模拟波束形成矩阵W和预编码矩阵V检测发送器100发送的信号当中的期望信号。

在发送器100中应用于数字波束形成的预编码矩阵是基于发送器100和接收器150共享的码本确定的。接收器150基于发送器100发送的训练信号，即参考信号(RS)执行信道估计，根据信道估计的结果从码本中选择一个预编码矩阵，并且反馈指示所选择的预编码矩阵(或预编码向量)的预编码矩阵指示符或索引(PMI)。发送器100基于接收器150反馈的PMI为接收器150确定应用于信号的数字波束形成的预编码向量。

下文中，将描述根据本公开的实施例的设计用于数字波束形成的码本的方案。

关于用于多级波束形成中的模拟波束形成的模拟波束形成矩阵的信息被发送器和接收器所共享。作为一个实施例，发送器可以周期性地或者非周期性地更新和发送模拟波束形成矩阵到接收器。作为另一实施例，发送器和接收器在内部存储器中存储由系统操作者或制造者设置的模拟波束形成矩阵。

以下的式1表示由发送器和接收器共享的模拟波束形成矩阵。

数学式1

[式1]

W＝[w₁，w₂，...，w_Ntraining]

其中，w_n是与第n个模拟波束相关的模拟波束形成系数。

可以基于由接收器反馈的信道信息周期性地或非周期性地设计用于数字波束形成的码本。用于码本设计的信道信息通过测量发送器发送的训练模拟波束获得。发送器通过N个训练模拟波束发送训练信号，即参考信号，以便接收器估计信道信息。根据该实施例，可以周期性地发送训练模拟波束以用于码本的更新。根据实施例，训练模拟波束的数量与RF链的数量L相同，或者可以小于或大于RF链的数量L。

接收器基于从发送器接收的训练模拟波束执行信道估计并获得波束信道质量指示(波束CQI或B.CQI)。

波束CQU信息例如可以由以下的式2表示。

数学式2

[式2]

B.CQI：D＝diag[d₁，d₂，...，d_Ntraining]

其中，构成波束CQI信息的d_i指示第i个模拟波束w_i的波束增益(接收信号的强度)。

在诸如基于正交频分多址(OFDMA)的长期演进(LTE)的通信系统中，在对应小区的全部可用频带中插入参考信号(RS)，并且接收器通过测量并平均接收到的参考信号的信道特性来获得B.CQI。根据另一实施例，接收器可以通过在一时间区中平均参考信号的信道特性来获得B.CQI。

特定模拟波束的波束增益d_i可通过以下的式3来表示。

数学式3

[式3]

$d_i=\frac{1}{T}\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{\left(h_t^i\right)}^{*}{h}_t^i$

其中h_t ⁱ指的是对第i个模拟波束测量的信道脉冲响应，并且T指的是要被平均的频带中包括的子载波数量，或者时间区的长度。

可替换地，可以使用波束偏好信息代替信道信息作为码本设计所必需的信息。波束偏好信息是基于接收器选择每个波束的次数创建的。波束偏好信息K通过以下的式4来表示。

数学式4

[式4]

K＝[k₁，k₂，...，k_Ntraining]

$k_i=\frac{1}{K_{feedback}}{\mathrm{\ΣN}}_{preferred}$

其中，k_i是一平均值，指的是至少一个接收器选择第i个模拟波束作为偏好波束的次数，N_preferred指的是在K_feedback期间第i个模拟波束被选为偏好波束的次数，并且K_feedback指示期望的时间。

接收器基于测量的信道信息从接收自发送器的训练模拟波束中选择至少一个偏好波束，并且对每个模拟波束被选择的次数计数，以便确定波束偏好信息K。此外，发送器在期望的时间内基于从每个接收器报告的关于偏好波束的信息对选择每个模拟波束的次数计数，从而使对波束偏好信息K的确定与在接收器中的相同。在另一实施例中，发送器或接收器可以将确定的波束偏好信息发送给对方，并共享相同的波束偏好信息。用于码本设计的统计信道信息指的是发送器发送的所有模拟波束的优先级，并且根据实施例，可基于上述CQI信息和波束偏好信息中的至少一个来确定。

通过使用波束CQI信息D确定的信道的统计信息R由以下的式5表示。

数学式5

[式5]

R＝G(WDW^H)

通过使用波束偏好信息K确定的信道的统计信息R由以下的式6表示。

数学式6

[式6]

R＝G(WKW^H)

其中，H是指共轭转置，G指的是格拉姆施密特正交化(GramSchmidtOrthogonalization)运算，并且W表示上述模拟波束形成矩阵。

图2是根据本公开的实施例图示在基站中确定统计信道信息以供设计码本使用的过程的流程图。

参照图2，在步骤210中，基站通过N个模拟波束发送参考信号。模拟波束基于包括模拟波束形成系数的模拟波束形成矩阵W形成。在实施例中，基站可以预先将关于模拟波束形成矩阵W的信息通知给小区中的终端。在另一实施例中，关于模拟波束形成矩阵W的信息由上级网络对象确定，并且可以被通知给基站和终端。在再一实施例中，关于模拟波束形成矩阵W的信息可以由系统操作者或制造者存储在基站和终端中。

在步骤220中，基站从终端接收测量的模拟波束的CQI信息D。可替换地，基站基于终端报告的关于偏好波束的信息确定模拟波束的波束偏好信息K。可替换地，基站从终端获得波束偏好信息K。

在步骤230中，基站基于模拟波束形成矩阵W和波束CQI信息D，在每次接收到波束CQI信息时，或者按照预定周期，确定统计信道信息R。作为一实施例，统计信道信息R可以根据式5来计算。可替换地，统计信道信息R可以基于波束偏好信息K根据式6来计算。

图3是根据本公开的实施例图示在终端中确定统计信道信息以供设计码本使用的过程的流程图。

参照图3，在步骤310中，终端从基站获得关于由基站操作的模拟波束的模拟波束形成矩阵W的信息。可替换地，终端可以从上级网络对象或内部存储器获得模拟波束形成矩阵W。

在步骤320中，终端通过使用基站发送的参考信号执行针对模拟波束中的每一个模拟波束的频带的信道估计，并且在步骤330中，终端基于信道估计结果确定模拟波束的波束CQI信息D。在步骤340中，将波束CQI信息D从终端反馈到基站。可替换地，终端基于模拟波束的信道估计选择偏好波束，并且基于期望时间内的选择结果确定模拟波束的波束偏好信息K。可以将关于选择的偏好波束的信息或者波束偏好信息K从终端反馈到基站。

在步骤350中，基站基于模拟波束形成矩阵W和波束CQI信息D，在每次从基站接收到参考信号时，或者按照预定周期，确定统计信道信息R。作为一实施例，统计信道信息R可以根据式5来计算。可替换地，统计信道信息R可以基于波束偏好信息K根据式6计算。

下文中，将描述用于数字波束形成的码本的自适应设计。

终端和基站具有由系统操作者或制造者设置的共用的码本C_common，并且基于统计信道信息更新共用的码本，以便确定自适应码本。

共用的码本由以下的式7表示。

数学式7

[式7]

C_common＝[c₁，c₂，...c_M]

其中，共用的码本C_common包括M个向量码字，C_m是第m个向量码字，其指的是长度为L的预编码向量。向量码字的长度L根据数字波束形成单元的RF链的数量确定。

自适应码本通过使用上述统计信道信息R和公共的码本来配置。自适应码本C_adaptive通过以下的式8表示。

数学式8

[式8]

$\begin{array}{c}{C}_{adpative}=fN\left(R_{adaptive}^{1/2}{C}_{common}\right)\\ R_{adaptive}=W_{used}^{H}R{W}_{used}\end{array}$

其中，W_used指的是基站实际用于通信的模拟波束的模拟波束形成系数，其与统计信道信息估计时使用的W相同或不同。

举例来说，W_used可以由一子矩阵构成，该子矩阵包括W的列当中的与实际用于与终端通信的模拟波束相对应的一些列。此外，fN指的是用于归一化向量码字的量值的归一化函数。

如上所述，考虑到实际用于通信的模拟波束形成系数W_used将统计信道信息R转换成自适应信道信息R_adaptive，然后将其应用于自适应码本的设计。

图4是根据本公开的实施例图示在基站中设计码本的过程的流程图。

参照图4，在步骤410中，基站通过基于小区中的终端报告的信道信息执行调度来选择实际执行发送的至少一个终端或终端组，选择用于到所选择终端(组)的发送的至少一个模拟波束，并基于至少一个所选择的模拟波束确定模拟波束形成矩阵W_used。作为一实施例，基站可以将关于模拟波束形成矩阵W的信息通知给小区中的相应终端。可替换地，基站将关于至少一个所选择的模拟波束的信息通知给相应终端，以便允许每个相应终端创建所使用的模拟波束形成矩阵W_used。

在步骤420中，基站基于所使用的模拟波束形成W_used和所确定的统计信道信息R确定自适应信道信息R_adaptive。然后，在步骤430中，基站通过使用自适应信道信息R_adaptive从公共码本C_common确定自适应码本C_adaptive。作为一实施例，自适应码本可以通过将与自适应信道信息R_adaptive相对应的每个波束的元素应用到公共码本的每个向量码字来配置。可替换地，基站选择公共码本的向量码字的至少一部分，并考虑到与自适应信道信息R_adaptive相对应的每个波束的元素来更新所选择的向量码字，以便构成自适应码本。此外，可以应用各种实施例和算法进行码本的自适应修改，并且本公开不限制具体方法。

图5是根据本公开的实施例图示在终端中设计码本的过程的流程图。

参照图5，在步骤510中，终端获取所使用的模拟波束形成矩阵W_used的信息，该矩阵包括实际用于通信的至少一个模拟波束的模拟波束形成系数。作为一实施例，终端向基站报告关于偏好波束的信息，然后从基站接收关于所使用的模拟波束形成矩阵W_used的信息。可替换地，终端基于关于基站或终端所选择的至少一个模拟波束的信息来直接创建所使用的模拟波束形成矩阵W_used以便终端使用该模拟波束。

在步骤520中，终端基于所使用的模拟波束形成W_used和所确定的统计信道信息R确定自适应信道信息R_adaptive。然后，在步骤530中，终端通过使用自适应信道信息R_adaptive从公共码本C_common确定自适应码本C_adaptive。自适应码本必须通过使用与在基站中所使用的相同的算法来配置。

图6是根据本公开的实施例图示终端中基于自适应码本的通信过程的流程图。

参照图6，在步骤610中，终端基于基站发送的模拟波束确定统计信道信息。统计信道信息可以例如基于波束CQI信息，或者波束偏好信息和所有模拟波束的波束形成系数来确定。在步骤620中，终端基于统计信道信息和实际使用的模拟波束形成系数配置自适应码本。

在步骤630中，终端针对基站调度的至少一个使用的模拟波束W_used执行信道估计，并确定有效信道信息。每个模拟波束的有效信道信息可具有与基站的RF链的数量相对应的长度。

图6是根据本公开的实施例图示终端中基于自适应码本的通信过程的流程图。

参照图6，在步骤610中，终端基于基站发送的模拟波束确定统计信道信息。统计信道信息可以例如基于波束CQI信息，或者波束偏好信息和所有模拟波束的波束形成系数来确定。在步骤620中，终端基于统计信道信息和实际使用的模拟波束形成系数配置自适应码本。

在步骤630中，终端针对基站调度的至少一个使用的模拟波束W_used执行信道估计，并确定有效信道信息。每个模拟波束的有效信道信息可具有与基站的RF链的数量相对应的长度。

在步骤630中，终端针对基站调度的至少一个使用的模拟波束W_used执行信道估计，并确定有效信道信息。每个模拟波束的有效信道信息可具有与基站的RF链的数量相对应的长度。

在步骤640中，终端基于所确定的有效信道信息从预定的自适应码本C_adaptive中选择指示至少一个适当的向量码字的至少一个PMI。在步骤650中，通过使用规定的格式和信道将所选择的PMI反馈给基站。

图7是根据本公开的实施例图示基站中基于自适应码本的通信过程的流程图。

参照图7，在步骤710中，基站基于关于发送的模拟波束的反馈信息确定统计信道信息。统计信道信息可以例如基于波束CQI信息，或者波束偏好信息和所有模拟波束的波束形成系数来确定。在步骤720中，基站基于统计信道信息和实际用于通信的模拟波束形成系数配置自适应码本。

在步骤730中，基站从终端接收反馈信息，该反馈信息包括指示自适应码本C_adaptive的一个向量码字的一个PMI。在步骤740中，基站基于PMI针对发送到终端的信号执行数字波束形成。

图8是根据本公开的实施例描绘仿真结果的曲线图，其中指示了自适应码本的性能增益。在该仿真中，假设通过调整终端的位置和发送终端天线的角度扩展来实现终端的信道特性，并且天线环境具有10度的角度扩展和提高的相关性。基站具有十六个模拟天线，并且可以通过长度L为4的RF信道同时支持具有单个天线的四个终端。基站与终端共享的模拟波束的数量为十二，并且每个模拟波束形成系数被配置成长度为16的系数向量。公共码本由六十四个长度为4的向量码字构成。被选择用于实际发送的模拟波束的数量为4。

如图8中所示，与使用公共码本的通信的和速率820相比，使用根据上述实施例设计的自适应码本的通信的和速率810非常之高。这是由于根据信道信息的准确传输而减少了零形成波束形成的损耗。

图9是根据本公开的实施例图示基站的配置的框图。

参照图9，基站的通信单元(即，收发器)包括数字波束形成单元910和模拟波束形成单元920。数字波束形成单元910通过使用控制器940提供的码本和PMI执行针对输入信息的数字波束形成。模拟波束形成单元920按照期望的周期或者按照请求通过模拟波束发送参考信号以便支持终端的信道估计，并且通过在至少一个模拟波束上携带数字波束形成信号来经由多个发送天线发送数字波束形式信号。

反馈接收单元930从小区中的至少一个终端接收由信道估计产生的波束CQI信息、波束偏好信息和PMI中的至少一个，然后将接收到的信息发送到控制器940。控制器940基于反馈接收单元930提供的波束CQI信息或波束偏好信息计算统计信道信息R，并以统计信道信息为基础配置自适应码本并将其发送到数字波束形成单元910。此外，当从反馈接收单元930接收到PMI时，控制器940向数字波束形成单元910发送PMI以便数字波束形成单元910在执行数字波束形成时应用该PMI。

图10是根据本公开的实施例图示终端的配置的框图。

参照图10，终端的通信单元包括模拟接收单元1040和数字接收单元1050。模拟接收单元1040接收从基站通过多个模拟波束发送的信号，并且信道估计单元1020基于接收的信号中包括的参考信号执行针对频带的信道估计。控制器1010通过使用信道估计的结果配置波束CQI信息，并且通过反馈发送单元1030向基站报告波束CQI信息。可替换地，控制器1010可以通过对选择每个模拟波束的次数计数来确定波束偏好信息，并且通过反馈发送单元1030向基站报告波束偏好信息。另外可替换地，控制器1010通过反馈发送单元1030向基站报告关于从多个发送波束中选择的偏好波束的信息，以便基站确定波束偏好信息。

此外，控制器1010通过使用从基站获得的或者先前存储的波束CQI信息或者波束偏好信息和模拟波束形成系数W来计算统计信道信息R。在控制器1010中使用统计信道信息确定自适应码本。

特别是，控制器1010通过使用统计信道信息和基站提供的关于所使用的模拟波束形成系数W_used的信息来配置自适应码本。在实际通信期间，控制器1010从信道估计单元1020接收有效信道信息，并且基于有效信道信息确定指示从自适应码本中选择的向量码字的PMI。通过反馈发送单元1030将PMI反馈到基站。

此外，PMI可以被发送到数字接收单元1050。数字接收单元1050通过使用从控制器1010接收的PMI执行针对从模拟接收单元1040发送的模拟信号的信号检测，以便恢复基站发送的信息。

在特定实施例中，在美国专利公开文本第20100172290号中描述的用户站和基站可被用于本公开的实施例，该专利公开文本的公开内容通过引用全部合并于此。

尽管已经在本公开的详细描述中描述了特定的示例性实施例，但可以做出各种改变和修改而不脱离本公开的精神和范围。因此，本公开的范围不局限于上述实施例，而是应当由权利要求以及权利要求的等同物来限定。

尽管已经利用示例性实施例描述了本公开，但可向本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开意图涵盖落入权利要求范围内的这种改变和修改。

Claims (14)

1.一种在多级波束形成系统中执行通信的方法，该方法包括：

确定统计信道信息，该统计信道信息指示由基站发送的模拟波束的优先级；

基于所述统计信道信息和所述模拟波束当中由所述基站在实际通信中使用的模拟波束来配置用于数字波束形成的自适应码本；以及

基于所述自适应码本通过数字波束形成执行与所述基站的通信。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过使用通过测量从所述基站经所述模拟波束发送的参考信号获得的波束信道质量指示符(CQI)信息和指示所述模拟波束被选择作为偏好波束的次数的波束偏好信息中的至少一个来确定所述统计信道信息。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述统计信道信息通过下式确定：

R＝G(WDW^H)

其中，R指的是统计信道信息，W指的是所述模拟波束的波束形成系数，D指示通过测量从所述基站经所述模拟波束发送的参考信号获得的波束CQI信息和指示所述模拟波束被选择作为偏好波束的次数的波束偏好信息之一，并且G指的是格拉姆施密特正交化运算。

4.如权利要求1所述的方法，其中，配置自适应码本包括：

通过向所述统计信道信息应用所使用的模拟波束的波束形成系数来确定自适应信道信息；以及

通过向预定公共码本应用所述自适应信道信息来配置所述自适应码本。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述自适应码本通过下式表示：

$C_{adpative}=fN\left(R_{adaptive}^{1/2}{C}_{common}\right)$

C_common＝[c₁，c₂，…c_M]

$R_{adaptive}=W_{used}^{H}R{W}_{used}$

其中，C_adaptive指的是自适应码本，C_common指的是预定公共码本，C_m是第m个向量码字，其是长度为L的预编码向量，W_used指的是所使用的模拟波束的波束形成系数，并且fN指的是归一化函数。

6.如权利要求1所述的方法，其中，执行与所述基站的通信包括：

通过针对所述模拟波束的信道估计来确定有效信道信息；

基于所述有效信道信息，从所述自适应码本中选择供在数字波束形成中使用的指示预编码向量的预编码矩阵指示符(PMI)；

将PMI反馈给所述基站；以及

接收通过使用所述PMI从所述基站发送的信号。

7.如权利要求1所述的方法，其中，执行与所述基站的通信包括：

从所述终端接收预编码矩阵指示符(PMI)，其指示从所述自适应码本中选择的预编码向量；以及

通过使用PMI对于要发送给所述终端的信号执行数字波束形成。

8.一种在多级波束形成系统中执行通信的方法，该方法包括：

确定统计信道信息，该统计信道信息指示由基站发送的模拟波束的优先级；

基于所述统计信道信息和所述模拟波束当中由所述基站在实际通信中使用的模拟波束来配置用于数字波束形成的自适应码本；以及

基于所述自适应码本通过数字波束形成执行与终端的通信。

9.如权利要求8所述的方法，其中，通过使用通过测量从所述基站经所述模拟波束发送的参考信号获得的波束信道质量指示符(CQI)信息和指示所述模拟波束被选择作为偏好波束的次数的波束偏好信息中的至少一个来确定所述统计信道信息。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述统计信道信息通过下式确定：

R＝G(WDW^H)

其中，R指的是统计信道信息，W指的是所述模拟波束的波束形成系数，D指示通过所述终端测量从所述基站经所述模拟波束发送的参考信号获得的波束CQI信息和指示所述模拟波束被选择作为偏好波束的次数的波束偏好信息之一，并且G指的是格拉姆施密特正交化运算。

11.如权利要求8所述的方法，其中，配置自适应码本包括：

通过向所述统计信道信息应用所使用的模拟波束的波束形成系数来确定自适应信道信息；以及

通过向预定公共码本应用所述自适应信道信息来配置所述自适应码本。

12.如权利要求8所述的方法，其中，所述自适应码本通过下式表示：

$C_{adpative}=fN\left(R_{adaptive}^{1/2}{C}_{common}\right)$

C_common＝[c₁，c₂，…c_M]

$R_{adaptive}=W_{used}^{H}R{W}_{used}$

其中，C_adaptive指的是自适应码本，C_common指的是预定公共码本，C_m是第m个向量码字，其是长度为L的预编码向量，W_used指的是所使用的模拟波束的波束形成系数，并且fN指的是归一化函数。

13.一种用于在多级波束形成系统中执行通信的终端，所述终端被配置成执行如权利要求1至7之一所述的方法。

14.一种用于多级波束形成系统的基站，所述基站被配置成执行如权利要求8至11之一所述的方法。