CN106452538A - 用于多输入多输出通信的短期反馈的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的方法和装置。该方法包括从设备接收用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；从所述设备接收用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及向所述设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。本公开的实施例还提供在MIMO接收侧的方法，以及相应的装置。

Description

用于多输入多输出通信的短期反馈的方法和装置

技术领域

本公开的实施例涉及无线通信，并且更具体地多输入多输出(MIMO)通信。

背景技术

由于时间和频率资源的有限性，提高资源利用效率一直是通信技术中不懈追求的目标。MIMO技术能够利用空域在同一时频资源块上同时传输多个数据流，从而有效地提升系统吞吐量。

两维(2D)MIMO传输已经被研究并被一些无线通信系统，例如第三代合作伙伴项目(3GPP)的长期演进(LTE)所采纳。对于2D-MIMO，传统的天线阵列被水平地布置以形成在水平平面上的波束。为了利用来自三维(3D)无线信道的潜在增益，在无线通信领域，例如在3GPP会议上，已经对3D MIMO进行讨论，例如讨论了3D MIMO信道的建模。

为获得3D的MIMO信道，将使用平面(2D)天线阵列，以获得垂直空间的增益。随着天线阵列的维度和信道维度的增加，关于信道状态信息(CSI)的反馈量也将增加。然而，用于测量信道的资源和用于反馈CSI的反馈信道容量是有限的，这意味着需要提出新的反馈结构，并且需要设计针对3D MIMO的新的码本，以促进有效的反馈。

在最近的3GPP技术报告中，已经确定了3D MIMO预编码器结构。该3D MIMO预编码器被分成长期反馈和短期反馈。长期反馈提供一组波束，而短期反馈从长期反馈的波束组中选择波束或者列，并且执行不同天线极化间的相位调整。

在本公开的实施例中，提供了与短期反馈相关的解决方案。

发明内容

下面给出了对各实施例的简要概述，以提供对各种实施例的一些方面的基本理解。该概述不旨在标识关键元素的要点或描述各种实施例的范围。其唯一目的在于以简化形式呈现一些概念，作为对后述更具体描述的前序。

本公开的第一方面提供一种在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的方法。该方法包括从设备接收用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；从所述设备接收用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及向所述设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。

在一个实施例中，该短期预编码信息可以进一步分别指示针对水平域和垂直域的相位调整。

在另一实施例中，短期预编码信息可以指示具有如下结构之一的短期码本W₂：

其中M和N分别表示发送端在垂直域和水平域的天线数；e_k和e_k'分别表示第k和k’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第一天线极化从所述第一波数组中选择波束；e_l和e_l'分别表示第l和l’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第二天线极化从所述第二波束组中选择波束；φ_q和γ_q'分别指示针对垂直域和水平域的相位调整，其中q和q'表示候选相位调整因子的索引；表示克罗内克乘法运算；·表示点积。

在进一步的实施例中，短期预编码信息可以指示具有如下结构的短期码本W₂：

并且其中当k＝k'以及l＝l'时，通过e_k和e_l从波束组中选择的波束所组成的针对第一秩的第一向量与通过e_k'和e_l'从波束组中选择的波束所组成的针对第二秩的第二向量不是正交的，并且/或者当k≠k'或者l≠l'时，所述第一向量与所述第二向量是正交的。

在一个实施例中，针对不同的天线极化分别从第一波束组和第二波束组中选择的波束之间的偏移可以被限定在由最大偏移值所指定的范围内，其中最大偏移值可以为预定的或者通过信令通知的。在另一实施例中，对于不同秩的MIMO通信，该最大偏移值不同。

在另一实施例中，在短期码本W₂中，l∈{k-t₁,…,k-1,k,k+1,…,k+t₁}，并且/或者，l'∈{k'-t₂，…,k'-1,k',k'+1,…,k'+t₂}，其中t₁和t₂的值为预定的或者通过信令通知的。在进一步的实施例中，可以设定t₁≠t₂。

在一个实施例中，短期码本W₂中的针对垂直域和水平域的相位调整因子φ_q和γ_q'可以分别选自不同的相位调整因子候选值集合。在另一实施例中，φ_q和γ_q'选自相同的相位调整因子候选值集合。在又一实施例中，φ_q和γ_q'的值与相应的天线端口索引相关。

在另一实施例中，在短期码本W₂中，φ_q和γ_q'中的一个可以为固定值，并且φ_q和γ_q'中的另一个是可配置的值。在进一步的实施例中，该固定值指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子相同；并且所述可配置的值分别指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。在另一实施例中，φ_q和γ_q'均为可配置的值，并且分别指示对于水平域和垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

本公开的第二方面提供一种在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的方法，包括向设备发送用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；向所述设备发送用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；其中所述长期预编码信息和所述短期预编码信息用于由所述设备构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及从所述设备接收根据所述预编码矩阵编码的数据。

本公开的第三方面提供一种在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的装置，包括第一接收单元，被配置为从设备接收用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；第二接收单元，被配置为从所述设备接收用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；预编码矩阵构造单元，被配置为根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及发射单元，被配置为向所述设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。

本公开的第四方面提供一种在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的装置，包括：第一发送单元，被配置为向设备发送用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；第二发送单元，被配置为向所述设备发送用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；其中所述长期预编码信息和所述短期预编码信息被所述设备用于构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及接收单元，被配置为从所述设备接收根据所述预编码矩阵编码的数据。

根据本公开的实施例的方法或装置，能够提高短期预编码信息反馈的有效性，改善3D MIMO的性能。

尽管在附图中通过示例的方式示出了特定的实施例，然而，应当理解，本文的具体实施例的描述不意在将实施例限制为所公开的具体形式。

附图说明

从下文的公开内容和权利要求中，本公开的目的、优点和其他特征将变得更加明显。这里仅出于示例的目的，参考附图来给出优选实施例的非限制性描述，在附图中：

图1示出了示例性的、能够在其中实施本公开的实施例的方法的无线通信系统的示意图；

图2示出根据本公开的实施例的、在MIMO的发送方实施的方法的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的、在MIMO的接收方实施的方法的流程图；

图4示出了根据本公开的实施例的、在MIMO的发送方实施的装置的结构图；以及

图5示出了根据本公开的实施例的、在MIMO的接收方实施的装置的结构图。

具体实施方式

在以下描述中，出于说明的目的而阐述许多细节。然而，本领域普通技术人员将认识到可以在不使用这些具体细节的情况下实现本公开的实施例。因此，本公开不旨在于受限于所示实施例、而是将被赋予与本文描述的原理和特征一致的最宽的范围。

应当理解，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来。而实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。另外还应当理解“包括”，“包含”仅被用来说明所陈述的特征、元素、功能或者部件的存在，然而并不排除存在一个或者多个其他的特征、元素、功能或者部件。

为了便于解释，本文中将以3GPP LTE/LTE-高级(LTE-A)为背景介绍本公开的实施例，并且采用LTE/LTE-A中特定的术语，然而，如本领域技术人员可以理解的，本公开的实施例绝不限于3GPPLTE/LTE-A的应用环境，相反，而是可以被应用于任何存在类似问题的无线通信系统中，例如WLAN，或者未来研制的其他通信系统等。同样，本公开中的设备可以是用户设备(UE)，也可以是具有无线通信功能任何终端，包括但不限于，手机、计算机、个人数字助理、游戏机、可穿戴设备、以及传感器等。该术语UE能够和移动站、订户站、移动终端、用户终端或无线设备互换使用。另外，设备也可以是网络节点，例如节点B(Node B，或者NB)、基本收发器站(BTS)、基站(BS)、或者基站子系统(BSS)、中继、远程无线电头端(RRF)等。

在图1中给出了示例性的、能够在其中实施本公开的实施例的方法的无线通信系统100的示意图。无线通信系统100可以包括一个或者多个网络节点101，例如，在该示例中，网络节点101可以体现为基站，例如演进的节点B(eNodeB，或eNB)。应当理解的是，该网络节点101也可以体现为其它形式，例如节点B(Node B，或者NB)、基本收发器站(BTS)、基站(BS)、或者基站子系统(BSS)，中继器等。网络节点101可以为处于其覆盖范围之内的多个无线设备(例如，UE 102-104)提供无线电连接。

网络节点101可以配备有2D天线阵列(例如，M行N列并具有交叉极化的天线阵列)，以提供与UE的3D MIMO通信。该MIMO通信可以应用于从基站到UE的下行链路方向，也可以应用于从UE到基站的上行链路方向。对于下行链路MIMO，UE可以基于例如下行导频信号估计信道状态信息(CSI)并反馈给基站，用于在基站侧获得用于下行MIMO通信的适当的传输参数。

预编码矩阵索引(PMI)是MIMO通信系统中的一种重要的信道状态反馈信息，其指定用于MIMO的预编码矩阵的索引。在3GPP会议上，已经同意3D MIMO的码本W_3D采用如下的基本结构：

W_3D＝W₁W₂ (1)

其中W₁是长期和宽带的预编码矩阵(或者称为码本)反馈，其根据长期CSI指示一组波束，而W₂是短期和子带的预编码矩阵反馈，其从W₁定义的一组波束中进一步选取特定波束，即，从长期码本的波束组中选取特定的列，并调整不同天线极化之间的相位。W₁码本和W₂码本分别从相应的码本集合中选取并反馈给MIMO的发送端。

目前，在3GPP标准化过程中，对于MIMO码本的设计制定了一些特殊要求，这些要求包括，例如，幅度恒定特性，嵌套特性；其中幅度恒定特性要求码本的幅度恒定，即预编码不增加发射功率；而嵌套特定要求针对低阶秩设计的码本是针对高阶秩设计的码本的子集。而目前公开的关于3D MIMO码本的设计方案大多并不符合3GPP制定的上述要求，并且需要较大的实现复杂度以及/或者较多的标准化方面的工作投入。另外，3GPP标准中现存的码本，例如TS36.211中记载的码本，是基于波束网格(GoB)准则的，并且这些码本的设计中仅考虑了水平维度，而未考虑垂直维度，因此对于3D MIMO信道并不适合。此外，目前尚未公开关于短期码本W₂的设计准则。

在本公开中，假定长期码本W₁已经被选定，在此基础上提出设计及反馈短期码本的方法和装置，以改进3D MIMO系统的性能。

作为示例，发送方(例如eNB)的2D天线阵列可以具有M行和N列有效天线(active antennas)，并且在接收方(例如UE)，接收信号可以被表示为：

Y＝H_3DW_3Ds+n (2)

其中Y表示接收到的合并之前的信号，s表示发送信号，n表示噪声和干扰，H_3D表示3D信道，并且W_3D表示3D预编码器，W_3D可以由上述公式(1)表示。如上所述，(1)式中W₁是长期和宽带码本反馈，其根据长期CSI指示一组波束，而W₂是短期和子带的码本反馈，其根据短期CSI从W₁定义的一组波束中进一步选取特定波束，即，从长期码本的波束组中选取特定的列，并调整不同天线极化之间的相位。作为示例，W₁的结构可以表示如下，但是本公开并不限于此结构：

其中，和可以是从例如离散傅里叶变换(DFT)矩阵中选取的波束。在本公开中，假定W₁已经被选定，并且其针对2D交叉极化(X-pol)的有效天线阵列的每个极化方向形成一组波束，在该例中，对于第一极化方向形成的一组波束为而针对第二极化方向形成的一组波束为并且，其中表示克罗内克乘法运算，该克罗内克乘法运算组合了水平和垂直域的预编码器。

现在参考图2，其示出根据本公开的实施例在无线通信网络(例如网络100)中用于MIMO通信的方法200的流程图。该方法200可以由MIMO的发送方来执行，例如在下行MIMO的情况下由图1中的eNB 101执行，或者在上行MIMO的情况下由图1中的UE102-104中的任何一个执行。仅作为示例，在下文的描述中，该方法由eNB执行。

如图2所示，该方法200包括：在块S201处，eNB从设备(例如UE 102)接收用于MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；在块S202，该eNB从该设备接收用于该MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；针对不同的天线极化分别选择波束、而不是对不同的极化选择同样的波束使得能够灵活地提供短期预编码信息，从而改进3D MIMO的性能；之后，在块S203，根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，eNB构造用于该MIMO通信的预编码矩阵；并且在块S204，eNB向该设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。

在一个实施例中，在块S201中接收的长期预编码信息可以指示具有(3)式所示结构的长期码本W₁，其中第一波束组由指定，而第二波束组由指定。但是应该理解的是，本公开的实施例并不限于这种示例性的长期预编码信息，实际上，该长期预编码信息可以以任何适当的形式来指示针对第一天线极化的第一波束组和针对第二天线极化的第二波束组。

在另一实施例中，在块202接收的短期预编码信息可以进一步分别指示针对水平域和垂直域的相位调整。针对水平域和垂直域分别指示相位调整使得短期预编码信息更加灵活，并且更适用于短期信道环境，从而同样有利于改进3D MIMO的性能。

在又一实施例中，在块202中接收的短期预编码信息可以指示具有如下结构之一的短期码本W₂：

其中(4)式所示的结构针对秩为1的MIMO，而(5)式所示的结构针对秩为2的MIMO。在(4-5)式中，M和N分别表示发送端在垂直域和水平域的天线数；e_k和e_k'分别表示第k和k’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第一天线极化从所述第一波数组中选择波束；e_l和e_l'分别表示第l和l’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第二天线极化从所述第二波束组中选择波束；φ_q和γ_q'分别指示针对垂直域和水平域的相位调整，其中q和q'表示候选相位调整因子的索引；表示克罗内克乘法运算；“·”表示点积。

由(4-5)式可见，这种W₂的结构允许对于第一极化和第二极化分别通过e_k和e_l来选择列。e_k的大小等于W₁中波束组(例如，)中的波束或者列的数目，当将e_k与相乘时，表示W₁中的第k列被选取用于短期反馈。类似地，e_l的大小同样等于W₁中波束组中的波束或者列的数目，将e_l与相乘时，表示的第l列被选取用于短期反馈。从而，对于不同极化分别进行波束选择，保证了选择的灵活性。

在一个实施例中，短期预编码信息指示具有(5)式结构的秩为2的短期码本W₂。并且，当k＝k'以及l＝l'时，通过e_k和e_l从波束组中选择的波束所组成的针对第一秩的第一向量与通过e_k'和e_l'从波束组中选择的波束所组成的针对第二秩的第二向量可以不是正交的，因为根据(5)式的W₂结构，仅利用相位调整向量已经能够保证秩之间的正交性。而当k≠k'或者l≠l'时，所述第一向量与所述第二向量要保证是正交的。

另外，在一个实施例中，对于秩为2的短期码本W₂，针对不同的秩分别进行列选择。即，(e_k'，e_l')与(e_k，e_l)独立地进行选取，其中e_k'和e_l'被用于从波数组中选取针对第2秩的波束/列。同样，在选取针对第2秩的波束/列中，针对不同的天线极化分别选择波束，即e_k'和e_l'也被分别进行选择。类似的，e_k'和e_l'的大小等于W₁中波束组和中波束或者列的数目。

应该注意的是，上面给出的W₂的结构仅为示例性的，而非限制性的。实际上本公开的实施例也可以包括其他的W₂结构，来实现针对不同的天线极化分别进行列选择。

尽管在块202中接收的短期预编码信息针对不同的天线极化分别进行列选择，但是，在一个实施例中，针对不同的天线极化分别从第一波束组和第二波束组中选择的波束之间的偏移可以被限定在由最大偏移值所指定的范围内。该最大偏移值可以为预定的或者通过信令通知的。因为在实际的3D MIMO信道中，对于交叉极化天线的两个极化，所选择的列通常差别不大，或者说，针对第二天线极化所选择的列相对于针对第一天线极化所选择的列仅具有小的变动。

基于以上考虑，在一个实施例中，对于(4-5)式的短期码本W₂，可以设定仅允许在距离k一定偏移的范围内选取l，从而减小短期码本的大小。例如可以设定l∈{k-t₁,…,k-1,k,k+1,…,k+t₁}，并且/或者l'∈{k'-t₂,…,k'-1,k',k'+1,…,k'+t₂}，其中t₁和t₂分别为k和l以及k’和l’之间的最大偏移，其限定了从中选取l和l’的范围。最大偏移表示的值可以为预定的或者通过信令通知的，例如可以由基站通知给UE。

在一个实施例中，对于不同秩的MIMO通信，最大偏移值可以不同。例如对于(4)式，k和l之间的最大偏移为t₁，而对于(5)式，k’和l’之间的最大偏移为t₂，t₁和t₂可以不同。在另一实施例中，对于不同的秩的情况，也可以采用相同的最大偏移。

另外，在(4)-(5)的示例中，还允许φ_q和γ_q'分别取不同的值，其中q和q'分别表示对于垂直域和水平域的候选的相位调整因子的索引。例如φ_q和γ_q'可以表示为φ_q∈{φ₁,φ₂,…,φ_Q}，γ_q'∈{γ₁,γ₂,…,γ_Q'}。这使得能够针对垂直域和水平域分别进行相位调整，这使得能够反馈更精确灵活的短期预编码信息。

在一个实施例中，φ_q和γ_q'可以选自相同的相位调整因子候选值集合。在另一实施例中，φ_q和γ_q'可以分别选自不同的相位调整因子候选值集合。

在又一实施例中，φ_q和γ_q'的值可以不是选择的，而是与相应的天线端口索引相关。在一个实施例中，φ_q和γ_q'可以由相应的天线端口索引隐含确定。例如，φ_q和γ_q'可以是与天线端口索引有关的固定值，以此来产生天线端口间的相位旋转，创建特定的码本集合。

在一个实施例中，在短期码本W₂中，φ_q和γ_q'中的一个可以为固定值，而φ_q和γ_q'中的另一个是可配置的值。例如，可以假定在水平域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子相同，即因此，仅对垂直域的相位调整因子进行设计，即φ_q∈{φ₁,φ₂,…,φ_Q}，在另一示例中，也可以假定在水平域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子不同，但是为固定值。这种情况下，同样可以仅对垂直域的相位调整因子进行设计。在另一实施例中，也可以假定在垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子固定(例如，相同，即而仅对水平域的相位调整因子进行设计，例如，γ_q'∈{γ₁,γ₂,…,γ_Q'}，

可以理解的是，在另一实施例中，在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'可以均为可配置的值，并且分别指示对于水平域和垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。例如，可以允许在水平域，对于第二极化，每个天线端口的相位调整因子不同。即，φ_q∈{φ₁,φ₂,…,φ_Q}，γ_q'＝[γ_q',1,γ_q',2,…,γ_q',N2]^Tr，并且其中，γ_q',n表示在水平域，对于交叉极化天线阵列的第二极化，在第n个天线端口上的相位调整因子。或者，可以允许在垂直域，对于第二极化，每个天线端口的相位调整因子不同。例如γ_q'∈{γ₁,γ₂,…,γ_Q'}，φ_q＝[φ₁,φ₂,…,φ_M]^Tr，并且其中φ_q,m表示在垂直域，对于交叉极化天线阵列的第二极化，在第m个天线端口上的相位调整因子。

根据本公开的实施例，能够有效地设计用于3D MIMO的短期码本。使得短期预编码信息被灵活地提供，并且/或者，通过引入针对不同天线极化的码本选择的相关性，来减小短期码本的大小和反馈开销。利用本公开的实施例，能够使得垂直域的多秩传输在各秩之间不造成干扰，实现3D-MIMO系统性能的改善，同时降低UE侧用于干扰消除的复杂度。

以下参照图3来描述根据本公开的实施例的在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的方法300的流程图。该方法300可以由MIMO的接收方来执行，例如在下行MIMO的情况下由图1中的UE 102-104中的任一UE执行，或者在上行MIMO的情况下由图1中的eNB 101执行。仅作为示例，在下文的描述中，该方法由UE执行。

如图3所示，该方法300包括：在块S301处向eNB设备发送用于MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；在块S302，向该eNB发送用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；其中所述长期预编码信息和所述短期预编码信息用于由该eNB构造用于该MIMO通信的预编码矩阵；以及在块S303，从该eNB接收根据所述预编码矩阵编码的数据。

执行示例方法300的UE可以与执行示例方法200的eNB通信，包括执行数据的发送和接收，以及与MIMO有关的反馈信息的发送和接收。因此，在块S301中发送的长期预编码信息可以是参考图2描述的方法200中在块S201处接收的长期预编码信息，因此，关于图2和方法200进行的关于长期预编码信息的描述在此同样适用，因此不再重复。

同样，在块S302中发送的短期预编码信息可以是参考图2描述的方法200中在块S202处接收的短期预编码信息，因此，关于图2和方法200进行的关于短期预编码信息和短期码本W₂的描述在此同样适用，并不再重复。例如，在块S302中发送的短期预编码信息可以指示具有(4-5)结构之一的短期码本W₂。

图4示出根据本公开的实施例的在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的装置400的示例性结构图。在一个实施例中，装置400可以被实施为MIMO通信中的发送方(例如，eNB 101或者UE 102)或其的一部分。装置400可操作用于执行参照图2所描述的方法200，以及任何其他的处理和方法。应当理解，方法200不局限于由装置400来执行，方法200的至少一些块也可以由其他的装置或者实体来执行。

如图4所示，装置400包括第一接收单元401，被配置为从设备接收用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；第二接收单元402，被配置为从所述设备接收用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；预编码矩阵构造单元403，被配置为根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及发射单元404，被配置为向所述设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。

由于装置400可操作用于执行参照图2所描述的方法200，因此，关于图2和方法200所进行的关于长期预编码信息、短期预编码信息、以及短期码本W₂的描述在此同样适用，并不再重复。

图5示出根据本公开的实施例的在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的装置500的示例性结构图。在一个实施例中，装置500可以被实施为MIMO通信中的接收方(例如，eNB 101或者UE 102)或其的一部分，并且可以与装置400进行MIMO通信。装置500可操作用于执行参照图3所描述的方法300，以及任何其他的处理和方法。应当理解，方法300不局限于由装置500来执行，方法300的至少一些块也可以由其他的装置或者实体来执行。

如图5所示，装置500包括第一发送单元501，被配置为向设备(例如eNB)发送用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；第二发送单元502，被配置为向该设备发送用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；其中所述长期预编码信息和所述短期预编码信息用于由该设备构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及接收单元503，被配置为从所述设备接收根据所述预编码矩阵编码的数据。

由于装置500可操作用于执行参照图3所描述的方法300，并于装置400通信，因此，关于方法200、300所进行的关于长期预编码信息、短期预编码信息、以及短期码本的描述在此同样适用，并不再重复。

本公开所提出的方法和装置的优点包括以下的至少一项：

-能够有效地设计用于3D MIMO的短期码本；

-使得短期预编码信息被灵活地提供；

-通过引入针对不同天线极化的码本选择的相关性，来减小短期码本的大小和反馈开销；

-能够使得垂直域的多秩传输在各秩之间不造成干扰，实现3D-MIMO系统性能的改善，同时降低UE侧用于干扰消除的复杂度。

本领域技术人员将容易地认识到，各种上述各种方法中的块或者步骤可以通过编程的计算机来执行。在本公开中，一些实施例还意在涵盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，这是机器或计算机可读的并且编码机器可执行或计算机可执行的指令程序，其中，所述指令执行上述方法的一些或所有步骤。程序存储设备可以是，例如，数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。该实施例还意在涵盖编程为执行所述上述方法的步骤的计算机。

在附图中示出的装置的各种元件的功能，可以通过使用软件、专用硬件以及与适当软件相关联的能够执行软件的硬件、或者固件、或者其结合来提供。当由处理器提供时，该功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器来提供。此外，术语“处理器”可以包括但不限于，数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。还可以包括其他常规和/或定制的硬件。

本领域技术人员应当理解，说明书和附图仅仅说明本公开的原理。因此，应当理解，本领域的技术人员将能够设计出各种布置，虽然这里没有明确地描述或示出，但是该布置体现本公开的原理并且被包括在本公开的精神和范围内。此外，这里阐述的所有示例主要旨在明确仅用于教学目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人贡献的用于促进本领域的概念，并且应被解释为不限于这些具体阐释的示例和条件。而且，这里阐述本公开的原理、方面和实施例的所有阐述及其具体示例也意在包含其等同物。

Claims (56)

1.一种用于多输入多输出MIMO通信的方法，包括：

从设备接收用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；

从所述设备接收用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；

根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及

向所述设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述短期预编码信息进一步分别指示针对水平域和垂直域的相位调整。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构之一的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{MN}}\left[\begin{array}{c}{e}_k\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l\end{array}\right];$

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

其中M和N分别表示发送端在垂直域和水平域的天线数；e_k和e_k'分别表示第k和k’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第一天线极化从所述第一波数组中选择波束；e_l和e_l'分别表示第l和l’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第二天线极化从所述第二波束组中选择波束；φ_q和γ_q'分别指示针对垂直域和水平域的相位调整，其中q和q'表示候选相位调整因子的索引；表示克罗内克乘法运算；“·”表示点积。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

并且其中：

当k＝k'以及l＝l'时，通过e_k和e_l从波束组中选择的波束所组成的针对第一秩的第一向量与通过e_k'和e_l'从波束组中选择的波束所组成的针对第二秩的第二向量不是正交的，并且/或者，

当k≠k'或者l≠l'时，所述第一向量与所述第二向量是正交的。

5.根据权利要求1或者2所述的方法，其中针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束之间的偏移在由最大偏移值所指定的范围内，其中所述最大偏移值为预定的或者通过信令通知的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中对于不同秩的所述MIMO通信，所述最大偏移值不同。

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述短期码本W₂中，l∈{k-t₁,L,k-1,k,k+1,L,k+t₁}，并且/或者l'∈{k'-t₂,L,k'-1,k',k'+1,L,k'+t₂}，其中t₁和t₂的值为预定的或者通过信令通知的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中t₁≠t₂。

9.根据权利要求3所述的方法，其中φ_q和γ_q'分别选自不同的相位调整因子候选值集合。

10.根据权利要求3所述的方法，其中φ_q和γ_q'选自相同的相位调整因子候选值集合。

11.根据权利要求3所述的方法，其中φ_q和γ_q'的值与相应的天线端口索引相关。

12.根据权利要求3所述的方法，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'中的一个为固定值，并且φ_q和γ_q'中的另一个是可配置的值。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述固定值指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子相同；并且所述可配置的值分别指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

14.根据权利要求3所述的方法，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'均为可配置的值，并且分别指示对于水平域和垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

15.一种用于多输入多输出MIMO通信的方法，包括：

向设备发送用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；

向所述设备发送用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；其中所述长期预编码信息和所述短期预编码信息被所述设备用于构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及

从所述设备接收根据所述预编码矩阵编码的数据。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述短期预编码信息进一步分别指示针对水平域和垂直域的相位调整。

17.根据权利要求15或者16所述的方法，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构之一的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{MN}}\left[\begin{array}{c}{e}_k\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l\end{array}\right];$

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

其中M和N分别表示发送端在垂直域和水平域的天线数；e_k和e_k'分别表示第k和k’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第一天线极化从所述第一波数组中选择波束；e_l和e_l'分别表示第l和l’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第二天线极化从所述第二波束组中选择波束；φ_q和γ_q'分别指示针对垂直域和水平域的相位调整，其中q和q'表示候选相位调整因子的索引；表示克罗内克乘法运算；“·”表示点积。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

并且其中：

当k＝k'以及l＝l'时，通过e_k和e_l从波束组中选择的波束所组成的针对第一秩的第一向量与通过e_k'和e_l'从波束组中选择的波束所组成的针对第二秩的第二向量不是正交的，并且/或者

当k≠k'或者l≠l'时，所述第一向量与所述第二向量是正交的。

19.根据权利要求15或者16所述的方法，其中针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束之间的偏移在由最大偏移值所指定的范围内，其中所述最大偏移值为预定的或者通过信令通知的。

20.根据权利要求19所述的方法，其中对于不同秩的所述MIMO通信，所述最大偏移值不同。

21.根据权利要求17所述的方法，其中所述短期码本W₂中，l∈{k-t₁,L,k-1,k,k+1,L,k+t₁}，并且/或者l'∈{k'-t₂,L,k'-1,k',k'+1,L,k'+t₂}，其中t₁和t₂的值为预定的或者通过信令通知的。

22.根据权利要求21所述的方法，其中t₁≠t₂。

23.根据权利要求17所述的方法，其中φ_q和γ_q'分别选自不同的相位调整因子候选值集合。

24.根据权利要求17所述的方法，其中φ_q和γ_q'选自相同的相位调整因子候选值集合。

25.根据权利要求17所述的方法，其中φ_q和γ_q'的值与相应的天线端口索引相关。

26.根据权利要求17所述的方法，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'中的一个为固定值，并且φ_q和γ_q'中的另一个是可配置的值。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述固定值指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子相同；并且所述可配置的值分别指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

28.根据权利要求17所述的方法，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'均为可配置的值，并且分别指示对于水平域和垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

29.一种在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的装置，包括：

第一接收单元，被配置为从设备接收用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；

第二接收单元，被配置为从所述设备接收用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；

预编码矩阵构造单元，被配置为根据所述长期预编码信息和所述短期预编码信息，构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及

发射单元，被配置为向所述设备发送根据所述预编码矩阵编码的数据。

30.根据权利要求29所述的装置，其中所述短期预编码信息进一步分别指示针对水平域和垂直域的相位调整。

31.根据权利要求29或者30所述的装置，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构之一的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{MN}}\left[\begin{array}{c}{e}_k\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l\end{array}\right];$

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

其中M和N分别表示发送端在垂直域和水平域的天线数；e_k和e_k'分别表示第k和k’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第一天线极化从所述第一波数组中选择波束；e_l和e_l'分别表示第l和l’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第二天线极化从所述第二波束组中选择波束；φ_q和γ_q'分别指示针对垂直域和水平域的相位调整，其中q和q'表示候选相位调整因子的索引；表示克罗内克乘法运算；“·”表示点积。

32.根据权利要求31所述的装置，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

并且其中：

当k＝k'以及l＝l'时，通过e_k和e_l从波束组中选择的波束所组成的针对第一秩的第一向量与通过e_k'和e_l'从波束组中选择的波束所组成的针对第二秩的第二向量不是正交的，并且/或者

当k≠k'或者l≠l'时，所述第一向量与所述第二向量是正交的。

33.根据权利要求29或者30所述的装置，其中针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束之间的偏移在由最大偏移值所指定的范围内，其中所述最大偏移值为预定的或者通过信令通知的。

34.根据权利要求33所述的装置，其中对于不同秩的所述MIMO通信，所述最大偏移值不同。

35.根据权利要求31所述的装置，其中所述短期码本W₂中，l∈{k-t₁,L,k-1,k,k+1,L,k+t₁}，并且/或者l'∈{k'-t₂,L,k'-1,k',k'+1,L,k'+t₂}，其中t₁和t₂的值为预定的或者通过信令通知的。

36.根据权利要求35所述的装置，其中t₁≠t₂。

37.根据权利要求31所述的装置，其中φ_q和γ_q'分别选自不同的相位调整因子候选值集合。

38.根据权利要求31所述的装置，其中φ_q和γ_q'选自相同的相位调整因子候选值集合。

39.根据权利要求31所述的装置，其中φ_q和γ_q'的值与相应的天线端口索引相关。

40.根据权利要求31所述的装置，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'中的一个为固定值，并且φ_q和γ_q'中的另一个是可配置的值。

41.根据权利要求40所述的装置，其中所述固定值指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子相同；并且所述可配置的值分别指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

42.根据权利要求31所述的装置，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'均为可配置的值，并且分别指示对于水平域和垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

43.一种在无线通信网络中用于多输入多输出MIMO通信的装置，包括：

第一发送单元，被配置为向设备发送用于所述MIMO通信的长期预编码信息，所述长期预编码信息指示针对第一天线极化的第一波束组，以及针对第二天线极化的第二波束组；

第二发送单元，被配置为向所述设备发送用于所述MIMO通信的短期预编码信息，所述短期预编码信息指示针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束；其中所述长期预编码信息和所述短期预编码信息被所述设备用于构造用于所述MIMO通信的预编码矩阵；以及

接收单元，被配置为从所述设备接收根据所述预编码矩阵编码的数据。

44.根据权利要求43所述的装置，其中所述短期预编码信息进一步分别指示针对水平域和垂直域的相位调整。

45.根据权利要求44或者45所述的装置，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构之一的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{MN}}\left[\begin{array}{c}{e}_k\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l\end{array}\right];$

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

其中M和N分别表示发送端在垂直域和水平域的天线数；e_k和e_k'分别表示第k和k’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第一天线极化从所述第一波数组中选择波束；e_l和e_l'分别表示第l和l’个元素为1而其余元素为0的向量，用于针对第二天线极化从所述第二波束组中选择波束；φ_q和γ_q'分别指示针对垂直域和水平域的相位调整，其中q和q'表示候选相位调整因子的索引；表示克罗内克乘法运算；“·”表示点积。

46.根据权利要求45所述的装置，其中所述短期预编码信息指示具有如下结构的短期码本W₂：

$W_2=\frac{1}{\sqrt{2MN}}\left[\begin{array}{cc}{e}_k& e_{k^{\′}}\\ ({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_l& -({\mathrm{\φ}}_q\⊗{\mathrm{\γ}}_{q^{\′}})\·e_{l^{\′}}\end{array}\right];$

并且其中：

当k＝k'以及l＝l'时，通过e_k和e_l从波束组中选择的波束所组成的针对第一秩的第一向量与通过e_k'和e_l'从波束组中选择的波束所组成的针对第二秩的第二向量不是正交的，并且/或者

当k≠k'或者l≠l'时，所述第一向量与所述第二向量是正交的。

47.根据权利要求43或者44所述的装置，其中针对不同的天线极化分别从所述第一波束组和所述第二波束组中选择的波束之间的偏移在由最大偏移值所指定的范围内，其中所述最大偏移值为预定的或者通过信令通知的。

48.根据权利要求47所述的装置，其中对于不同秩的所述MIMO通信，所述最大偏移值不同。

49.根据权利要求45所述的装置，其中所述短期码本W₂中，l∈{k-t₁,L,k-1,k,k+1,L,k+t₁}，并且/或者l'∈{k'-t₂,L,k'-1,k',k'+1,L,k'+t₂}，其中t₁和t₂的值为预定的或者通过信令通知的。

50.根据权利要求49所述的装置，其中t₁≠t₂。

51.根据权利要求45所述的方法，其中φ_q和γ_q'分别选自不同的相位调整因子候选值集合。

52.根据权利要求45所述的装置，其中φ_q和γ_q'选自相同的相位调整因子候选值集合。

53.根据权利要求45所述的装置，其中φ_q和γ_q'的值与相应的天线端口索引相关。

54.根据权利要求45所述的装置，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'中的一个为固定值，并且φ_q和γ_q'中的另一个是可配置的值。

55.根据权利要求54所述的装置，其中所述固定值指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子相同；并且所述可配置的值分别指示对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。

56.根据权利要求45所述的装置，其中在所述短期码本W₂中，φ_q和γ_q'均为可配置的值，并且分别指示对于水平域和垂直域，对于第二极化，在每个天线端口上的相位调整因子。