CN105406908A - 波束形成系统中用于信道有关信息反馈的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及要被提供用于支持超过诸如长期演进(LTE)的后第4代(4G)通信系统的更高数据速率的预第5代(5G)或5G通信系统。提供了一种由发送器执行的用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的方法。所述方法包括确定接收器是否要使用发送器和接收器之间的信道有关信息来反馈关于在发送器和接收器之间建立的有效信道的增益信息，向接收器通知指示是否要反馈增益信息的反馈模式，一旦从接收器接收到基于反馈模式而配置的反馈信息，就基于反馈信息来重新配置有效信道，并且在重新配置的有效信道上发送信号。

Description

波束形成系统中用于信道有关信息反馈的方法和装置

技术领域

本公开涉及一种在波束形成系统中用于信道有关信息反馈的方法和装置。

背景技术

为了满足自4G(第4代)通信系统的部署以来增加的对无线数据业务的需求，已经进行努力来开发改善的5G(第5代)或预5G通信系统。因此，5G或预5G(pre-5G)通信系统也被称为“后4G网络(Beyond4GNetwork)”或“后LTE系统(PostLTEsystem)”。

5G通信系统被认为是在更高频(mm波)带(例如，60GHz频带)中实施，以便完成更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信系统中讨论波束形成、大规模多输入多输出(massiveMIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成、大规模天线技术。

另外，在5G通信系统中，基于高级小小区(advancedsmallcell)、云无线电接入网络(RAN)、超密网络(ultra-densenetwork)、设备对设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等等，正在进行用于系统网络改善的开发。

在5G系统中，已经开发出作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。

为了满足无线通信系统中对于无线数据业务的日益增加的需求，已经开发出用于支持更高数据速率的技术。在一种技术中，基于波束形成(BF)的基站(BS)使用毫米波(mm波)频带中的宽频带从而显著增加蜂窝系统的能力。

在传统的高级长期演进(LTE-A)标准中考虑的多输入多输出(MIMO)系统具有多个数字路径或无线电频率(RF)链来向单个用户或多个用户发送多条信息。通过这样多个数字路径的MIMO通信导致诸如分集增益或复用增益的性能增益。然而，如果增加数字路径的数量来实现更高的增益，则在数字路径之间的同步、费用和操作复杂性方面可能产生问题。

在此上下文中，考虑混合BF系统来高效地在mm波频带中实现高通信容量。为了在混合BF系统中向单一用户或多个用户发送信号，BS从用户设备(UE)接收信道有关信息的反馈，并且基于反馈来发送和接收信号。

因此，在向单一用户或多个用户发送多条信息的环境中，BS需要从UE获取精确的信道有关信息。

作为背景信息呈现以上信息仅仅是为了帮助对本公开的理解。至于以上任何是否可以适用为关于本公开的现有技术，没有进行确定，也没有进行声明。

发明内容

为了解决上述不足，主要目标是在向单一用户或多个用户发送多条信息的环境中提供由UE发送精确的信道有关信息的反馈的方法和装置。

根据本公开的一方面，提供了一种由发送器执行的用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的方法。所述方法包括确定接收器是否要使用发送器和接收器之间的信道有关信息来反馈关于在发送器和接收器之间建立的有效信道的增益信息，向接收器通知指示是否要反馈增益信息的反馈模式，一旦从接收器接收到基于反馈模式配置的反馈信息，就基于反馈信息来重新配置有效信道，以及在重新配置的有效信道上发送信号。

根据本公开的另一方面，提供了一种由接收器执行的用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的方法。该方法包括，一旦从发送器接收到参考信号，就检查从发送器接收到的、指示是否要反馈关于与发送器建立的有效信道的增益信息的反馈模式，以及配置与反馈模式对应的、用于参考信号的信道有关信息并且向发送器反馈信道有关信息。

根据本公开的另一方面，提供了一种波束形成系统中用于信道有关信息反馈的发送器。该发送器包括：控制器，被配置为确定接收器是否要使用发送器和接收器之间的信道有关信息反馈关于在发送器和接收器之间建立的有效信道的增益信息，通过收发器向接收器通知指示是否要反馈增益信息的反馈模式；有效信道重新配置器，被配置为一旦从接收器接收到基于反馈模式而配置的反馈信息，就基于反馈信息来重新配置有效信道；以及收发器，被配置为在重新配置的有效信道上发送信号。

根据本公开的另一方面，提供了一种波束形成系统中用于信道有关信息反馈的接收器。接收器包括：控制器，其被配置为一旦从发送器接收到参考信号，就检查从发送器接收到的、指示是否要反馈关于与发送器建立的有效信道的增益信息的反馈模式；反馈信息生成器，其被配置为配置与反馈模式对应的、用于参考信号的信道有关信息；以及收发器，被配置为向发送器反馈信道有关信息。

根据以下结合附图来公开本公开的示范性实施例的详细描述，本公开的其它方面、优点和显著特征将对本领域技术人员变得显然。

在进行下面的“具体实施方式”之前，阐述遍及此专利文档中使用的某些词语和短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其衍生词意思是没有限制的包括；术语“或”是包括的，意思是和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联的”及其衍生词可以意指包括、被包括在……之内、与……互连、包含、被包含在……之内、连接到或与……连接、耦接到或与……耦接、与……可通信的、与……合作、交织、并置、接近、绑定到或与……绑定、具有、具有……的属性等等；并且术语“控制器”意思是控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，这样的设备可以用硬件、固件或软件、或至少其中两个的某种组合来实现。应该注意到，与任何特定的控制器相关联的功能可以是集中或分布的，不管是本地的还是远程的。遍及此专利文档提供某些词语和短语的定义，本领域普通技术人员应该理解，如果不是在大多数情况则在很多情况中，这样的定义适用于如此定义的词语和短语的先前以及未来的使用。

附图说明

为了更完全地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中相似的参考标号代表相似的部分：

图1示出本公开的各种实施例可应用到的混合波束形成(BF)系统；

图2示出根据本公开的各种实施例的发送器的整体操作；

图3示出根据本公开的各种实施例的接收器的操作；

图4示出根据本公开的各种实施例的发送器；以及

图5示出根据本公开的各种实施例的接收器。

遍及附图，相似的参考数字将被理解为指代相似的部分、组件和结构。

具体实施方式

下面讨论的图1至5以及在此专利文献中用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，而不应该以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。提供以下参照附图的描述来帮助对如权利要求及其等价物定义的本公开的示范性实施例的全面理解。它包括帮助理解的各种特定细节，但是这些应被认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本公开的范围和精神。另外，为了清楚和简明，省略公知功能和结构的描述。

在以下描述和权利要求中使用的术语和词汇不限于文献书目的意义，而是仅由发明人用来使其能清楚和一致地理解本公开。因此，对于本领域技术人员来说应该显然的是，提供本公开的示范性实施例的以下描述仅出于说明的目的，而不是为了限制如所附权利要求及其等价物所定义的本公开的目的。

应该理解，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代，除非上下文清楚地规定其他含义。因而，例如，提及“一个组件表面”包括提及一个或多个这样的表面。

通过术语“基本上”意思是不需要确切的达到所述特征、参数或值，而是偏差或变化，包括例如容差、测量误差、测量精度限制和对领域技术人员已知的其它因素，可以以不排除该特征打算提供的效果的量发生。

本公开的实施例提供了一种用于在向单一用户或多个用户发送多个信号的环境中由用户设备(UE)向基站(BS)发送精确的关于有效信道的信道有关信息的方法和装置。

图1是本公开的各种实施例可应用的混合波束形成(BF)系统的框图。

参照图1，例如，混合BF系统100包括发送器110和接收器120。发送器110包括预定数量的阵列天线116来形成多输入多输出(MIMO)信道。为了便于描述，假设存在n个阵列天线116-1至116-n。阵列天线116-1至116-n的每个包括预定数量的天线元件。虽然每个阵列天线包括不同数量的天线元件，但是作为示例，在此阵列天线116-1至116-n的每个包括相同数量的天线元件。接收器120也包括具有与阵列天线116-1至116-n相同配置的阵列天线122-1至122-m。作为示例，假设接收器120具有总共m个天线122。在此，m和n是等于或大于1的自然数。根据各种实施例，m和n被设置为相同或不同的值。

发送器110在图1中被显示为包括MIMO编码器112和基带预编码器114用于对传输信号编码和预编码，并且接收器120在图1中被显示为包括基带组合器(basebandcombiner)124和MIMO解码器126用于组合和解码通过阵列天线122接收的信号。为了便于描述，发送器110和接收器120的每个被显示为包括示意性组件。然而，根据本公开的各种实施例，发送器110和接收器120包括更详细的组件。

在具有以上配置的混合BF通信系统中，当发送器向单一用户或多个用户发送多个信号(在下文中，称为“复用传输(multiplexingtransmission)”)时，发送器出于各种目的，使用从接收器接收的信道有关信息的反馈。例如，发送器基于信道有关信息的反馈应用预编码方案，用于复用传输。因此，可以减少用于具有多个天线的单个用户的信号之间的干扰或者多个用户之间的干扰，从而可以增加系统的传输容量。

假设混合BF通信系统使用频分复用(FDD)。在某些实施例中，一旦从发送器接收到参考信号，接收器就使用所接收的参考信号来估计发送器和接收器之间的信道有关信息。接收器向发送器反馈所估计的信道有关信息。在高级长期演进(LTE-A)系统中，例如，所估计的信道有关信息的反馈被称为预编码矩阵指示符(PMI)反馈。发送器在形成用于接收器的预编码矩阵时使用从接收器接收的PMI反馈。具体地，发送器和接收器预存储预编码矩阵，并且PMI指示预编码矩阵中的一个。

接收器还向发送器发送信道质量指示符(CQI)，以便发送器在调度和调制与编码方案(MCS)选择中使用CQI。

如果混合BF系统100在毫米波(mm波)频带中操作，则它由于高频带而具有非常小的天线形状系数(antennaformfactor)。因此，使用多个阵列天线的BF系统被容易地配置。通过对每个阵列天线元件应用不同的相移值从而在意图的方向上控制(steer)波束，来在mm波频带中实施波束形成。为了补偿mm波频带中的高路径损耗，以这样的方式布置阵列天线使得每个天线元件包括窄波束宽度。

因此，混合BF通信系统100不同于传统的MIMO系统的地方在于使用阵列天线来形成波束。

具体地，如果上述混合BF通信系统被配置用于多个用户，则因为来自每个阵列天线的波束随着阵列天线数量的增加而变得更尖锐(sharp)，所以天线具有非常不同的有效信道增益。例如，在单一波束仅向一个用户传递信号的射束分割多址(BDMA)的情况中，用于与单一波束对应的天线的有效信道的增益与其它天线相比具有非常高的增益，并且其它天线包括接近“0”的有效信道增益。

传统无线通信标准之一LTE-A使用基于单位矩阵的码本用于PMI反馈。单位矩阵的特征在于小的信道增益偏差和均匀的信道增益。因此，如果基于单位矩阵的码本用于混合BF系统中的复用传输，则难以精确地表示MIMO信道。

因此，本公开的各种实施例提供了用于反馈有效的信道有关信息用于精确地MIMO通信的方法。具体地，在接收器估计相对于发送器的有效信道之后，接收器向发送器反馈关于有效信道元件的增益信息以及作为有效信道有关信息的PMI信息。根据系统的特征或传输模式，存在排除反馈关于有效的信道元件的增益信息的需要的情形。例如，该情形对应于具有宽波束宽度的系统。因此，在本公开的各种实施例中，通过使用由接收器估计的、在发送器和接收器之间的有效信道元件的增益并形成每个PMI的独立码本，灵活地确定反馈比特的数量。结果，可以减少系统开销。

图2是示出根据本公开的各种实施例的发送器的整体操作的流程图。发送器执行对至少一个用户的复用传输。

参照图2，发送器在操作200中设置用于至少一个接收器的闭环MIMO模式。为了便于描述，假设发送器设置用于具有天线阵列的接收器的闭环MIMO模式，其中天线阵列具有预定数量的天线元件。根据某些实施例，发送器考虑在操作205中每个波束路径发送参考信号之后从接收器接收的反馈信息来确定是否设置用于接收器的闭环MIMO模式。

在操作205中，发送器通过传输(Tx)波束发送用于每个波束路径的参考信号，其中每个波束路径由与发送器的每个传输天线元件对应的Tx波束以及与接收器的每个接收天线元件对应的接收(Rx)波束定义。换言之，与一个传输天线元件对应的Tx波束被置于与每个Rx波束的一一配对关系中，其中Rx波束与接收天线元件对应。

在操作210中，发送器接收作为信道有关信息的反馈的最佳Tx和Rx波束的索引和增益。最佳Tx和Rx波束的索引是与由接收器从发送器接收的参考信号的信号强度最高的Tx-Rx波束组合对应的Tx波束和Rx波束的索引。

在操作215中，发送器基于从接收器接收的信道有关信息来选择反馈模式，并且向接收器通知所选择的反馈模式。具体地，根据各种实施例，根据以下来确定反馈模式：携载到接收器的参考信号的Tx波束的波束宽度或阵列天线中的天线元件的数量、从接收器获取的信道有关信息、以及由接收器支持的传输模式，例如，作为单用户(SU)模式或多用户(MU)模式的当前MIMO模式。

根据本公开的各种实施例，从以下模式中选择一个作为反馈模式：从UE反馈的信道有关信息包括PMI的模式，以及信道有关信息包括PMI和关于有效信道元件的增益信息两者的模式。例如在物理下行链路控制信道(PDCCH)上向接收器指示反馈模式。根据本公开的各种实施例，例如，用1比特来配置反馈模式以指示是否发送关于有效信道元件的增益信息。

根据本公开的各种实施例，使用三个示范性标准来确定反馈模式。一个标准是发送器中的天线元件的数量和天线元件之间的波束宽度。如果满足天线元件的数量等于或大于预定数目的条件，则天线元件之间的波束宽度相对较窄。因为接收器需要执行更精确地有效信道估计，所以选择发送PMI和关于有效信道元件的增益信息两者的模式作为接收器的反馈模式。另一方面，如果天线元件的数量少于预定数目，则天线元件之间的波束宽度变得相对较宽，并且接收器容易执行信道估计。因此，选择仅发送PMI的模式作为接收器的反馈模式。然后，如果形成在发送器和接收器之间配置的有效信道的有效信道元件的值之间的差等于或大于预定阈值，则形成相对较窄的传输波束。因而，选择发送PMI和关于有效信道元件的增益信息两者的模式作为接收器的反馈模式。另一方面，如果形成在发送器和接收器之间配置的有效信道的有效信道元件的值之间的差小于预定阈值，则形成相对较宽的传输波束。因此，选择仅发送PMI的模式作为接收器的反馈模式。

最后，与SU-MIMO模式相比，MU-MIMO模式中的发送器和接收器之间的信道环境相对差。因此，选择发送PMI和关于有效信道元件的增益信息两者的模式作为接收器的反馈模式。在SU-MIMO模式中，选择仅发送PMI的模式作为接收器的反馈模式。

在操作220中，发送器选择用在确定从发送器接收传输信号的接收器(即，用户调度)和信号的传输中的Tx波束。假设选择与最佳Tx和Rx波束的索引对应的Tx波束。发送器通过所选择的Tx波束向所选择的接收器发送参考信号。在另一个示例中，如果多个用户的每个选择两个Tx波束用于发送器，则所选择的Tx波束对于每个用户不同。在某些实施例中，发送器从用户选择的Tx波束当中选择两个最佳Tx波束。

在操作225中，根据本公开的各种实施例，发送器通过所选择的Tx波束发送参考信号，然后从接收器接收基于参考信号的信道反馈信息。根据所指示的反馈模式来配置信道反馈信息。例如，如果所指示的反馈模式是用于发送PMI和关于有效信道元件的增益信息两者的模式，则反馈信息包括PMI和关于有效信道元件的增益信息两者。或者如果所指示的反馈模式是用于仅发送PMI的模式，则信道反馈信息仅包括PMI。

在使用信道反馈信息重新配置相对于接收器的有效信道之后，发送器在操作230中在重新配置的有效信道上向接收器发送信号。

现在，将根据本公开的实施例对于以下方法给出描述：选择发送器和接收器之间的信道反馈信息的方法、选择包括在信道反馈信息中的关于有效信道元件的增益信息的方法、用于设置增益信息的反馈比特的数量的方法、以及用于根据系统特征来确定是否反馈增益信息的方法。为了描述方便，假设接收器的RF链的数量是一。

图3是示出根据本公开的各种实施例的接收器的操作的流程图。

参照图3，为了描述方便，假设在操作220中接收器已经通过发送器的用户调度被选择，并且已经通过Tx波束向接收器发送参考信号。因此，接收器在操作300中接收通过Tx波束的参考信号，并且在操作305中基于参考信号来估计相对于发送器的有效信道。所估计的有效信道被表示为[等式1]。为了描述方便，发送器假设MU-MIMO模式，其中与K个单独的用户进行MIMO通信，每个单独的用户使用单一数字路径。在此，将每个用户的数字路径连接到相应的阵列天线，从而获得波束增益。在通过[等式1]表示的由接收器估计的有效信道中反映此效果。根据另一实施例，相同的内容可应用于SU-MIMO模式，其中单个用户使用多个数字路径。

[等式1]

其中N_DP是发送器和K个用户之间的数字路径或者RF链的数量，并且K是用户的数量，即，接收器的数量。形成有效信道的有效信道元件的每个被表示为，例如，增益和角度其中i是用户索引，并且j是由Tx波束和Rx波束定义的发送器中的数字路径的索引。表示由发送器测量的在第j数字路径和第i用户之间的信道。

在操作310中，接收器确定与所估计的有效信道对应的信道反馈信息。根据本公开的各种实施例，信道反馈信息包括由接收器估计的关于有效信道元件的增益信息以及PMI。假设因为根据发送器所指示的反馈模式来配置信道反馈信息，发送器向接收器指示发送PMI和关于有效信道元件的增益信息两者的模式。

具体地，根据本公开的各种实施例，接收器通过不同的算法来确定与所估计的有效信道对应的信道反馈信息。根据本公开的各种实施例，接收器在三个方案(即，联合搜索(jointsearch)、顺序搜索和独立搜索)之一中来确定信道反馈信息。根据本公开的各种实施例，信道反馈信息还包括由接收器估计的关于有效信道元件的增益信息。基于与用于有效信道元件的一组候选增益矢量对应的增益码本来确定增益信息。根据本公开的各种实施例，假设增益码本被预存储在发送器和接收器两者中。根据本公开的各种实施例，增益信息包括以下至少一个：作为由接收器估计的与有效信道元件的增益矢量对应的增益码本的索引的信道增益索引(ChannelGainIndex(CGI))，以及指示码本中的增益矢量的位置的置换矩阵索引(PermutationMatrixIndex(PTI))。

-信道反馈信息选择方法

1)联合搜索

根据本公开的各种实施例，接收器通过联合搜索方案基于所估计的相对于发送器的有效信道来选择满足[等式2]的一组增益矢量和一组预编码矢量，并且配置与所选择的组的每个对应的信息作为要发送给发送器的信道反馈信息。

[等式2]

$\{g_k^{*},c_k^{*}\}=\underset{g_k,c_k}{max}\left|\right|{\tilde{h}}_k\·{(g_k*c_k)}^H|{|}^2$

其中g_k是在联合搜索方案中由用户k(即，接收器k)选择的增益矢量组中包括的元素矢量中的一个()，c_k是在联合搜索方案中由接收器k选择的预编码矢量组中包括的元素矢量中的一个，N_CGI是由每个UE反馈的CGI的反馈比特的数量，是形成增益码本的候选增益矢量的数量，N_PMI是由每个UE反馈的PMI的反馈比特的数量，是形成预编码码本的候选增益矢量的数量，并且运算符*表示逐元素的乘法。与仅传输PMI相比，在上述联合搜索方案中确定向发送器反馈PMI和CGI两者增加了复杂性。然而，由于CGI，发送器更精确地恢复有效信道。因此，期待有高性能。

2)顺序搜索

根据本公开的各种实施例，接收器用顺序搜索方案来确定要发送给发送器的信道反馈信息。在顺序搜索方案中，接收器确定c_k和g_k之一的最佳值，然后搜索另一个的最佳值。

具体地，接收器k从由接收器k估计的有效信道的增益矢量当中选择参考g_k，并且基于所选择的参考g_k将与满足[等式3]的预编码码本c_k对应的PMI确定为要发送给发送器的信道反馈信息。

[等式3]

$c_k^{*}=\underset{c_k}{max}\left|\right|{\tilde{h}}_k\·{(g_k*c_k)}^H|{|}^2$

或者接收器k从由接收器k估计的有效信道的预编码矢量当中选择参考c_k，并且基于所选择的参考c_k将与满足[等式4]的g_k对应的CGI确定为要发送给发送器的信道反馈信息。

[等式4]

$g_k^{*}=\underset{g_k}{max}\left|\right|{\tilde{h}}_k\·{(g_k*c_k)}^H|{|}^2$

3)独立搜索

根据本公开的各种实施例，接收器用独立搜索方案来确定要发送给发送器的信道反馈信息。因为接收器独立地使用c_k和g_k以反馈到发送器，所以与其它方案相比，独立搜索方案有利地减小了计算复杂度。

具体地，接收器将指示满足用于估计的有效信道的[等式5]的g_k的CGI确定为要发送给发送器的信道反馈信息。同样地，接收器将与满足用于估计的有效信道的[等式6]的c_k对应的PMI确定为要发送给发送器的PMI反馈。

[等式5]

$g_k^{*}=\underset{g_k}{max}\left|\right|\[\left|{\tilde{h}}_k\right|\mathrm{...}\left|{\tilde{h}}_{{\mathrm{kN}}_{DP}}\right|\]\·{g_k}^H|{|}^2$

[等式6]

$c_k^{*}=\underset{c_k}{max}\left|\right|{\tilde{h}}_k\·c_k^H|{|}^2$

在操作315中，接收器以指示在上述三个方案之一中选择的所选择的g_k以及PMI的信息来配置信道反馈信息，并且向发送器发送信道反馈信息。

-增益码本配置方法

根据本公开的各种实施例，如下配置用于发送器和接收器之间的有效信道的码本。

为了表示各种有效信道元件的增益值，码本的大小增加。取决于系统特征，出现这样的情况：不必反馈关于有效信道元件的增益信息。因此，根据本公开的各种实施例独立地管理增益码本和预编码码本。在下面的算法2、算法3和算法4中，每个用户(即，每个接收器)反馈每个数字路径的有效信道增益差以及增益数量级(gainmagnitudeorder)。

关于根据本公开的各种实施例的四种算法分开描述配置用于有效信道的增益码本的方法。

1)算法1

根据本公开的各种实施例，在算法1中使用有效信道元件的实际增益值来形成增益码本Q。因而，Q是大小为的实矩阵。在本公开的各种实施例中，用各种量化方案来配置用于有效信道的增益码本。例如，使用均匀量化、非均匀量化或基于波束宽度的量化(beamwidth-basedquantization)。

2)算法2

根据本公开的各种实施例，如果使用算法2，则每个用户(即，每个接收器)主要用三个步骤来配置用于有效信道的增益码本。

在第一步骤中，每个接收器使用由接收器估计的相对于发送器的有效信道元件的最大增益值来规范化增益矢量，以便将最大增益表示为1，然后按降序排列规范化的增益矢量。具体地，假设在具有单一天线和发送器的两个用户的每个之间存在两个数字路径。然后，还假设用户1对于数字路径的增益矢量具有4和1的增益值，并且用户2对于数字路径的增益矢量具有0.5和5的增益值。因为对于用户1来说最大增益是4，所以使用4将增益值规范化为1和0.25。以相同的方式，因为对于用户2来说最大增益是5，所以使用5将增益值规范化为0.1和1。

[等式7]

${\tilde{h}}_{1,\mathrm{eff},\mathrm{gain}}=\left[\begin{array}{cc}4& 1\end{array}\right]\→\left[\begin{array}{cc}1& 0.25\end{array}\right]$

${\tilde{h}}_{2,\mathrm{eff},\mathrm{gain}}=\left[\begin{array}{cc}0.5& 5\end{array}\right]\→\left[\begin{array}{cc}0.1& 1\end{array}\right]$

在另一示例中，如果对于用户k从发送器建立个数字路径，并且用户k的最大增益是，则如[等式8]中所示按降序排列规范化的增益矢量。

[等式8]

${{\stackrel{\‾}{h}}_k}^{gain}=\begin{array}{ccc}1& \mathrm{...}& {\tilde{h}}_{{\mathrm{kN}}_{DP}}^{gain}\end{array}$

在第二步骤中，将按降序排列的规范化的增益矢量当中除了具有最大值的增益矢量之外的剩余矢量，即具有第二大增益值的增益矢量到具有第N_DP大增益值的增益矢量与预配置的Q比较。然后，从Q的增益矢量当中选择接近于的增益矢量，并且选择指示所选择的增益矢量的位置的PTI。根据本公开的各种实施例，用各种量化方案来配置Q，并且假设包括按较小的增益值的次序排列的有效信道元件的增益矢量(即，按降序排列的行矢量)的增益值的大小为的实矩阵。

在第三步骤中，接收器选择指示所选择的增益矢量的增益值的数量级的PTI。在前述示例中，在第二和第三步骤中，用户1将选择规范化的增益0.25，并且用户2将选择规范化的增益0.1。例如，如果 $Q=\left[\begin{array}{cccc}0.1& 0.3& 0.5& 0.7\end{array}\right],$ ，则用户1将选择接近0.25的0.3的量化增益值，并且用户2将选择等于0.1的0.1的量化增益值。然后，用户1和用户2配置指示从Q所选择的量化增益值的置换矩阵T， $T=\left[\begin{array}{cc}1& 2\\ 2& 1\end{array}\right].$ 在此，T是表示在用于用户1和用户2各自的第一和第二数字路径的信道大小。例如，T指示用户1在第二数字路径中比在第一数字路径中具有更大的信道大小。然后，用户1和用户2选择与T对应的PTI，并且以PTI来配置信道反馈信息。

3)算法3

在根据本公开的各种实施例的算法3中，Q包括具有有效信道元件的增益值的行矢量，如同算法2中的Q。Q还被配置为包括每个行矢量的元件的增益值的次序。在某些实施例中，在算法2的第三步骤中不需要PTI选择。

4)算法4

在根据本公开的各种实施例的算法4中，Q包括被表示为 $Q=\left[\begin{array}{cccc}0.1& 0.3& 0.5& 0.7\end{array}\right]$ 的一个行矢量。在某些实施例中，接收器仅以从Q中选择的CGI的PTI来配置信道反馈信息，并且反馈信道反馈信息。然后，接收器基于来自已知的Q中的PTI来获取增益矢量，并且使用所获取的增益矢量来重新配置有效信道。以相同方式，通过各种方式的量化来表示Q的元素矢量。在使用算法4的各种实施例中，因为N_CGI＝0，所以可以显著减少系统开销。

如果根据前述算法2、3和4来以PTI配置信道反馈信息，则通过NPTI＝NDP！来计算PTI的反馈比特的数量。使用PTI的反馈比特的数量来表示有效信道元件的增益矢量的所有数量级组合。在这种情况中，通过均匀量化或非均匀量化或者通过基于波束宽度的量化来量化有效信道元件的增益值。

-用于确定CGI的反馈比特的数量的方法

根据本公开的各种实施例，当接收器向发送器反馈CQI时，根据各种波束宽度来确定CGI的反馈比特的数量。如前所述，发送器和接收器之间的有效信道的大小与混合BF通信系统中的波束宽度密切相关。例如，如果在Tx和Rx波束之间设置窄波束宽度或者映射到数字路径的阵列天线元件的数量增加，则接收器识别出的有效信道的元件的增益值非常不同。因此，如果设置窄波束宽度，则与具有相对宽的波束宽度的系统相比，设置大量(N_CGI)比特。

根据另一实施例，当对于CGI确定反馈比特的数量N_CGI时，考虑是否支持MU或SU。在SU-MIMO系统中，每个Tx波束很可能在单一用户的方向上发送。因此，与SU-MIMO系统相比，在MU-MIMO系统中设置大量(N_CGI)比特。

-用于根据系统特征确定是否反馈关于有效信道的增益信息的方法

根据本公开的各种实施例，如果CGI反馈不助于改善系统性能或者贡献小得可忽略，则将N_CGI设置为0并将N_PTI设置为0导致用于反馈的系统开销减少。

虽然根据本公开的各种实施例，在图4和5中将发送器和接收器显示为根据发送器和接收器的操作以详细的组件来配置，但是一些单元被集成为一个单元或者单元被划分为子单元。

图4是根据本公开的各种实施例的发送器的框图。

参照图4，发送器400包括控制器402、收发器404、有效信道重新配置器406和调度器408。发送器400按照前面参照图2描述的方式操作。因而，在此将不提供图2的冗余描述。根据本公开的各种实施例，收发器404向接收器发送参考信号，并且从接收器接收信道有关信息和信道反馈信息。

控制器402基于以下来确定用于接收器的反馈模式：发送器400中的天线的数量、发送器400的每个天线的波束宽度、接收器是单一用户还是多个用户、以及从接收器接收的、基于发送给接收器的参考信号的信道有关信息。然后，控制器402通过收发器404向接收器通知所确定的反馈模式。

如果通过收发器404接收的信道反馈信息包括关于与接收器建立的有效信道的增益信息，则有效信道重新配置器406基于增益信息来重新配置有效信道。随后，控制器402控制收发器404在重新配置的有效信道上向接收器发送信号。

调度器408分配用于到接收器的信道传输和自接收器的信道接收的资源。

图5是根据本公开的各种实施例的接收器的框图。

参照图5，接收器500包括控制器502、收发器504和反馈信息生成器506。接收器500按照前面参照图3描述的方式操作。因而，在此将不提供图3的冗余描述。

收发器504从发送器接收参考信号和关于反馈模式的信息，并且向发送器发送通过反馈信息生成器506基于参考信号和反馈模式所配置的信道有关信息和信道反馈信息。

一旦通过收发器504识别出参考信号的接收，控制器502就检查反馈模式，并且反馈信息生成器生成与反馈模式对应的信道反馈信息。控制器502还考虑发送器的每个天线的Tx波束和用户的数量中的至少一个来确定增益信息的反馈比特的数量，并且控制反馈信息生成器506生成与反馈比特的数量对应的增益信息。

如果反馈模式是用于向发送器反馈有效信道的增益信息，则反馈信息生成器506用上述三个方案之一来生成增益信息。如前所述，因为根据本公开的各种实施例，接收器另外向发送器反馈关于有效信道的增益信息，所以发送器重新配置更精确的有效信道，从而增加了系统传输容量。

如从本公开的之前描述中显然的，因为接收器用基于信道状态来确定的反馈模式向发送器反馈有效信道有关信息以及PMI，所以发送器可以恢复接近实际信道的信道，从而增加系统的传输容量。

虽然已经以示范性实施例描述了本公开，但是对于一位本领域技术人员可以建议各种改变和修改。本公开旨在将这样的改变和修改涵盖为落入所附权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种由发送器执行的用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的方法，该方法包括：

确定接收器是否要使用所述发送器和所述接收器之间的信道有关信息来反馈关于与所述接收器建立的有效信道的增益信息；

向所述接收器通知指示是否要反馈所述增益信息的反馈模式；以及

一旦从所述接收器接收到基于所述反馈模式而配置的反馈信息，基于所述反馈信息来重新配置所述有效信道，并且在重新配置的有效信道上发送信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述信道有关信息包括以下至少一个：关于所述发送器中的天线的数量的信息、关于所述发送器的每个天线的波束宽度的信息、所述接收器是单一用户还是多个用户、以及从所述接收器接收的基于发送给所述接收器的参考信号而配置的信道反馈信息。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述反馈模式是以下模式之一：指示从所述接收器反馈关于有效信道的增益信息的第一模式，以及指示从所述接收器仅反馈关于预编码矩阵的信息的第二模式。

4.如权利要求3所述的方法，其中关于所述有效信道的所述增益信息是在与所述接收器预共享的码本中的增益值的大小和位置中的一个，并且所述码本是形成所述有效信道的元素矢量的一组增益值。

5.如权利要求3所述的方法，其中基于所述发送器的每个天线的传输波束和用户的数量中的至少一个来确定指示所述增益信息的比特数量。

6.一种由接收器执行的用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的方法，该方法包括：

一旦从发送器接收到参考信号，检查从所述发送器接收到的、指示是否要反馈关于与所述发送器建立的有效信道的增益信息的反馈模式；以及

配置与所述反馈模式对应的、用于所述参考信号的信道有关信息，并且向所述发送器反馈所述信道有关信息。

7.如权利要求6所述的方法，其中基于以下至少一个来确定所述反馈模式：关于所述发送器中的天线的数量的信息、关于所述发送器的每个天线的波束宽度的信息、所述接收器是单一用户还是多个用户、以及从所述接收器接收的基于发送给所述接收器的参考信号而配置的信道反馈信息。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述反馈模式是以下模式之一：指示从所述接收器反馈关于有效信道的增益信息的第一模式，以及指示从所述接收器仅反馈关于预编码矩阵的信息的第二模式。

9.如权利要求8所述的方法，其中关于所述有效信道的所述增益信息是在与所述接收器预共享的码本中的增益值的大小和位置中的一个，并且所述码本是形成所述有效信道的元素矢量的一组增益值。

10.如权利要求9所述的方法，其中基于所述发送器的每个天线的传输波束和用户的数量中的至少一个来确定指示所述增益信息的比特数量。

11.一种用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的发送器，该发送器包括：

控制器，被配置为确定接收器是否要使用所述发送器和所述接收器之间的信道有关信息来反馈关于在所述发送器和所述接收器之间建立的有效信道的增益信息，通过收发器向所述接收器通知指示是否要反馈所述增益信息的反馈模式；

有效信道重新配置器，被配置为一旦从所述接收器接收到基于所述反馈模式而配置的反馈信息，基于所述反馈信息来重新配置所述有效信道；以及

收发器，被配置为在重新配置的有效信道上发送信号。

12.如权利要求11所述的发送器，其中所述信道有关信息包括以下至少一个：关于所述发送器中的天线的数量的信息、关于所述发送器的每个天线的波束宽度的信息、所述接收器是单一用户还是多个用户、以及从所述接收器接收的基于发送给所述接收器的参考信号而配置的信道反馈信息。

13.如权利要求11所述的发送器，其中所述反馈模式是以下模式之一：指示从所述接收器反馈关于有效信道的增益信息的第一模式，以及指示从所述接收器仅反馈关于预编码矩阵的信息的第二模式。

14.如权利要求13所述的发送器，其中关于所述有效信道的所述增益信息是在与所述接收器预共享的码本中的增益值的大小和位置中的一个，并且所述码本是形成所述有效信道的元素矢量的一组增益值。

15.如权利要求13所述的发送器，其中基于所述发送器的每个天线的传输波束和用户的数量中的至少一个来确定指示所述增益信息的比特数量。

16.一种用于波束形成系统中的信道有关信息反馈的接收器，该接收器包括：

控制器，其被配置为一旦从发送器接收到参考信号，检查从所述发送器接收到的、指示是否要反馈关于与所述发送器建立的有效信道的增益信息的反馈模式；

反馈信息生成器，其被配置为配置与所述反馈模式对应的、用于所述参考信号的信道有关信息；以及

收发器，被配置为向所述发送器反馈所述信道有关信息。

17.如权利要求16所述的接收器，其中基于以下至少一个来确定所述反馈模式：关于所述发送器中的天线的数量的信息、关于所述发送器的每个天线的波束宽度的信息、所述接收器是单一用户还是多个用户、以及从所述接收器接收的基于发送给所述接收器的参考信号而配置的信道反馈信息。

18.如权利要求16所述的接收器，其中所述反馈模式是以下模式之一：指示从所述接收器反馈关于有效信道的增益信息的第一模式，以及指示从所述接收器仅反馈关于预编码矩阵的信息的第二模式。

19.如权利要求18所述的接收器，其中关于所述有效信道的所述增益信息是在与所述接收器预共享的码本中的增益值的大小和位置中的一个，并且所述码本是形成所述有效信道的元素矢量的一组增益值。

20.如权利要求19所述的接收器，其中基于所述发送器的每个天线的传输波束和用户的数量中的至少一个来确定指示所述增益信息的比特数量。