CN107431511A - 用于确定无线通信网络中的预编码器参数的方法和设备 - Google Patents

用于确定无线通信网络中的预编码器参数的方法和设备 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于确定无线通信系统中的预编码器的参数的方法和设备。根据一个方面，方法包括选择与多个正交波束相对应的波束的子集；获得波束的所选择的子集的功率水平以用于生成预编码器的因子并且获得波束的所选择的子集的相位以用于生成的第二因子，其中第一因子和第二因子是预编码器的参数的一部分。

Description

用于确定无线通信网络中的预编码器参数的方法和设备
相关申请的交叉引用
该非临时专利申请要求优先权基于：
1)以Sebastian FAXER和Svante BERGMAN的名义于2016年4月1日提交的、申请号为62/316820的题为“FACTORIZED PRECODER STRUCTURE FOR MULTI-BEAM PRECODERCODEBOOKS”的在先美国临时专利申请；
2)以Sebastian FAXER和Svante BERGMAN的名义于2016年3月31日提交的、申请号为62/315972的题为“BEAM SPACE ROTATION FEEDBACK FOR MULTI-BEAM PRECODERCODEBOOKS”的在先美国临时专利申请；
3)以Sebastian FAXER和Svante BERGMAN的名义于2016年4月1日提交的、申请号为62/316857的题为“FREQUENCY PARAMETRIZATION OF BEAM CO-PHASING FOR MULTI-BEAMPRECODER CODEBOOKS”的在先美国临时专利申请。
技术领域
本公开涉及无线通信，并且特别地，涉及用于多波束预编码器码本的因子分解(fractorized)预编码器结构。
背景技术
多天线技术可以显著地增加无线通信系统的数据速率和可靠性。如果发射器和接收器二者均装备有导致多输入多输出(MIMO)通信信道的多个天线，则性能尤其得到改善。这样的系统和/或相关技术通常被称为MIMO。
长期演进(LTE)标准目前以增强型MIMO支持演进。LTE中的一组成部分是对MIMO天线部署和MIMO相关技术的支持。当前LTE-Advanced支持用于具有信道依赖预编码的8发射(Tx)天线的8层空间复用模式。空间复用模式旨在用于有利的信道条件中的高数据速率。在图1中提供空间复用操作100的图示，其中存在NT个天线110端口和NT个快速傅里叶反变换(IFFT)120。
如所看到的，携带符号向量s 130的信息乘以NTx r预编码器矩阵w140，其用于将发射能量分布在NT(与NT个天线端口相对应)维向量空间的子空间中。预编码器矩阵w140通常选自可能的预编码器矩阵的码本，并且通常借助于预编码器矩阵指示符(PMI)指示，其针对给定数目的符号流指定码本中的唯一预编码器矩阵。s 130中的r个符号各自与层150相对应并且r被称为传输秩。以此方式，由于可以通过相同的时间/频率资源元素(TFRE)同时地传输多个符号，实现了空间复用。符号的数目r通常被适配以适合当前信道特性。
LTE在下行链路中使用正交频分复用(OFDM)(以及在上行链路中离散傅里叶变换(DFT)预编码的OFDM)，并且因此用于子载波n上的特定TFRE的所接收的NR x 1向量yn(或备选地数据TFRE数目n)因此通过以下建模：
yn＝HnWsn+en 式1
其中en是根据随机过程的实现所得到的噪声/干扰向量，并且NR是接收天线的数目。预编码器w可以是宽带预编码器，其在频率上是常量或者是频率选择性的。
预编码器矩阵w常常被选择以匹配NRxNT MIMO信道矩阵Hn的特征，这导致所谓的信道依赖预编码。这还通常被称为闭环预编码，并且基本上争取将发射能量集中到在将大部分所发射的能量传达给无线设备的意义上是强的子空间中。另外，预编码器矩阵还可以被选择以争取使信道正交化，这意味着在无线设备处的适当的线性均衡之后，减少层间干扰。
无线设备选择预编码器矩阵W的一个示例方法可以是选择使假设等效信道的Frobenius范数最大化的Wk：
其中是可能地从如下文所描述的信道状态信息参考信号(CSI-RS)得到的信道估计；
Wk是具有索引k的假设预编码器矩阵；以及
是假设等效信道。
在用于LTE下行链路的闭环预编码中，无线设备基于前向链路(下行链路)中的信道测量向基站(例如，eNodeB(eNB))传输对使用的适合预编码器的推荐。基站根据无线设备的传输模式将无线设备配置为提供反馈，并且可以传输CSI-RS以及将无线设备配置为使用CSI-RS的测量来反馈无线设备从码本选择的推荐预编码矩阵。可以反馈假定覆盖大带宽(宽带预编码)的单个预编码器。还可以是有益的是，匹配信道的频率变化并且作为替代反馈频率选择性预编码报告(例如，数个预编码器，每子频带一个)。这是信道状态信息(CSI)反馈的更普遍情况的示例，其还涵盖除推荐预编码器外的其他信息以辅助基站到无线设备的后续传输。这样的其他信息可以包括信道质量指示符(CQI)以及传输秩指示符(RI)。
给定来自无线设备的CSI反馈，基站确定其希望用来向无线设备传输的传输参数，包括预编码矩阵、传输秩和调制和编码方案(MCS)。这些传输参数可以与无线设备做出的推荐不同。因此，可以在下行链路控制信息(DCI)中信号通知秩指示符和MCS，并且可以在DCI中信号通知预编码矩阵或者基站可以传输解调参考信号，从解调参考信号可以测量等效信道。在预编码器w的列的数目中反映传输秩以及由此空间复用层的数目。对于高效的性能而言，重要的是，选择匹配信道特性的传输秩。
在LTE Release-10(Rel-10)中，针对估计下行链路信道状态信息CSI-RS的意图引入了新的参考符号序列。相对于使CSI反馈基于在先前版本中出于该目的而使用的公共参考符号(CRS)，CSI-RS提供若干优点。第一，CSI-RS不被用于数据信号的解调，并且因此不要求相同密度(即，CSI-RS的开销基本上是较少的)。第二，CSI-RS提供用以配置CSI反馈测量的灵活得多的方式(例如，可以以特定于无线设备的方式配置对哪个CSI-RS资源测量)。
通过测量从基站所传输的CSI-RS，无线设备可以估计CSI-RS行经的有效信道，包括无线电传播信道和天线增益。以更数学上的严格性来说，这隐含如果已知的CSI-RS信号x被传输，则无线设备可以估计所传输的信号和接收到的信号之间的耦合(即，有效信道)。因此，如果在传输中未执行虚拟化，则接收到的信号y可以被表达为
Y＝Hx+e 式3
并且无线设备可以估计有效信道H。
在LTE Rel-10中可以配置多达八个CSI-RS端口，即，无线设备可以估计来自多达八个发射天线的信道。
与CSI-RS相关的是零功率CSI-RS资源(还被称为静默CSI-RS)的概念，其正如规则CSI-RS资源那样被配置，使得无线设备知道数据传输被映射在那些资源周围。零功率CSI-RS资源的意图是使得网络能够使对应的资源上的传输静默，以便提升可能在相邻小区/传输点中传输的对应的非零功率CSI-RS的信号干扰噪声比(SINR)。对于LTE的Release 11(Rel-11)，引入了无线设备被强制使用以用于测量干扰加噪声的特殊零功率CSI-RS。无线设备可以假定感兴趣的传输点(TP)将不在零功率CSI-RS资源上传输，并且接收功率可以因此用作干扰加噪声的测量。
基于指定的CSI-RS资源和干扰测量配置(例如，零功率CSI-RS资源)，无线设备可以估计有效信道和噪声加干扰，并且因此还确定用来推荐的秩、预编码矩阵和MCS以最佳地匹配特定信道。
一些装置装备有二维天线阵列并且所呈现的实施例中的一些实施例使用这样的天线。可以通过与水平维度Nh相对应的天线列数、与垂直维度Nv相对应的天线行数以及与不同的极化Np相对应的维度的数目来(部分地)描述这样的天线阵列。天线的总数因此是N＝NhNvNp。应当指出，天线的概念在其可以指代物理天线元件的任何虚拟化(例如，线性映射)的意义上是非限制性的。例如，物理子元件对可以被馈送相同信号，并且因此共享相同的虚拟化天线端口。
图2中示出具有交叉极化天线元件的4x4阵列200的示例，其中水平维度“l”表示Nh并且垂直维度“m”表示Nv。
预编码可以被解译为在传输之前将信号乘以针对每个天线的不同的波束成形权重。典型的方法是将预编码器裁剪为适合天线形状因子，即，在设计预编码器码本时考虑Nh，Nv和Np。
常见类型的预编码是使用DFT预编码器，其中使用具有N个天线的单极性均匀线性阵列(ULA)而预编码单层传输所使用的预编码器向量被定义为
其中k＝0，1，...QN-1是预编码器索引并且Q是整数过采样因子。可以通过将两个预编码器向量的Kronecker积当作来创建用于二维均匀平面阵列(UPA)的对应的预编码器向量。扩展用于双极化UPA的预编码器可以然后被实现为
其中ejφ是可以例如选自QPSK字母表的共相位因子。用于多层传输的预编码器矩阵W2D，DP可以通过附加DFT预编码器向量的列被创建为
W2D，DP＝[w2D，DP(k1，l1，φ1)w2D，DP(k2，l2，φ2)…w2D，DP(kR，lR，φR)]，
其中R是传输层的数目(即，传输秩)。在秩2的DFT预编码器的常见特例中，k1＝k2＝k并且l1＝l2＝l，这意味着
多用户MIMO情况下，在相同时间频率资源上共同调度相同小区中的两个或更多个用户。即，两个或更多个独立数据流同时向不同的无线设备传输，并且空间域被用于分离相应的流。通过同时地传输数个流，可以增加系统的容量。然而，这以降低每流的SINR为代价，因为功率必须在流之间共享并且流将引起对彼此的干扰。
当增加天线阵列大小时，增加的波束成形增益将导致更高的SINR，然而，因为用户吞吐量仅对数地取决于SINR(对于大SINR而言)，将SINR中的增益交换用于复用增益的反而是有益的，其随着复用用户的数目线性地增加。
准确的CSI被要求，以便执行共同调度的用户之间的适当的零陷波束成形(nullforming)。在当前LTE Release 13(Rel-13)标准中，不存在用于MU-MIMO的特殊CSI模式，并且因此，MU-MIMO调度和预编码器构造必须基于针对单用户MIMO设计的现有CSI报告(即，指示基于DFT的预编码器的PMI、RI以及CQI)。这可以证明对于MU-MIMO是相当具挑战性的，因为报告的预编码器仅包含关于用户的最强信道方向的信息并且因此不包含足够的信息以进行适当的零陷波束成形，其可能导致共同调度的用户之间的大量干扰，降低MU-MIMO的益处。
多波束预编码器可以作为数个DFT预编码器向量的线性组合被定义为
其中{ci}可以是通用复数系数。这样的多波束预编码器可以更准确地描述无线设备的信道并且因此带来相较于DFT预编码器额外的性能益处，特别地是对于MU-MIMO，在其中丰富的信道知识是期望的以便执行共同调度的无线设备之间的零陷波束成形。
根据利用基于DFT的预编码器的隐含CSI报告的MU-MIMO的现有方案存在关于准确估计和减少共同调度的用户之间的干扰的问题，这导致不佳的MU-MIMO性能。
多波束预编码器方案可以导致更好的MU-MIMO性能，但是以增加的CSI反馈开销和无线设备预编码器搜索复杂性为代价。
发明内容
一些实施例有利地提供用于确定无线通信系统中的预编码器的方法和设备。根据第一方面，方法包括从多个正交波束选择波束的子集，获得波束的所选择的子集的功率水平以用于生成预编码器的第一因子并且获得波束的所选择的子集的相位以用于生成预编码器的第二因子；其中第一因子和第二因子是预编码器的参数的一部分。
根据第二方面，提供了用于确定无线通信系统中的预编码器的参数的无线设备。无线设备包括处理电路，其包括存储器和处理器。处理电路被配置为：从多个正交波束选择波束的子集；获得用于生成预编码器的第一因子的波束的所选择的子集的功率水平；并且获得用于生成预编码器的第二因子的波束的所选择的子集的相位，其中第一因子和第二因子是预编码器的参数的一部分。
根据第三方面，提供了用于将预编码器的参数发送到无线通信系统中的网络节点的方法。方法包括向网络节点发送针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和波束的所选择的子集的功率水平；并且向网络节点发送针对第二频率粒度的波束的所选择的子集的相位，其中波束的所选择的子集、波束的所选择的子集的功率水平和相位是预编码器的参数的一部分。
根据第四方面，提供了用于将预编码器的参数发送到无线通信系统中的网络节点的无线设备。无线设备包括处理电路，其包括处理器和存储器。处理电路被配置为使得无线设备：向网络节点发送针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和波束的所选择的子集的功率水平；并且向网络节点发送针对第二频率粒度的波束的所选择的子集的相位，其中波束的所选择的子集、波束的所选择的子集的功率水平和相位是预编码器的参数的一部分。
根据第五方面，提供了用于确定无线通信系统中的无线设备的传输参数的方法。方法包括：响应于向无线设备发射参考信号，接收预编码器参数，其包括针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和波束的所选择的子集的功率水平，以及针对第二频率粒度的波束的所选择的子集的相位；以及基于接收到的预编码器参数，确定传输参数。
根据第六方面，提供了用于确定无线通信系统中的无线设备的传输参数的网络节点。网络节点包括处理电路，其包括处理器和存储器。处理电路被配置为使得网络节点：响应于向无线设备发射参考信号，接收预编码器参数，其包括针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和波束的所选择的子集的功率水平，以及针对第二频率粒度的波束的所选择的子集的相位；以及基于接收到的预编码器参数，确定传输参数。
根据第七方面，提供了用于确定无线通信系统中的无线设备的传输参数的方法。方法包括：响应于发射参考信号，接收预编码器参数，其包括从多个正交波束所选择的波束的子集、与波束的所选择的子集的功率水平相关联的第一因子和与波束的所选择的子集的相位相关联的第二因子；以及基于接收到的预编码器参数，确定传输参数。
根据第八方面，提供了用于确定无线通信中的无线设备的传输参数的网络节点。网络节点包括处理电路，其被配置为使得网络节点：响应于发射参考信号，接收预编码器参数，其包括从多个正交波束所选择的波束的子集、与波束的所选择的子集的功率水平相关联的第一因子和与波束的所选择的子集的相位相关联的第二因子；以及基于接收到的预编码器参数，确定传输参数。
附图说明
本实施例及其伴随的优点和特征将在结合附图考虑时通过参考以下详细描述而更容易地理解，其中：
图1是实现数字波束成形的已知发射器的框图；
图2是共极化天线元件的平面阵列的图示；
图3图示了无线通信系统/网络的示意图；
图4A至图4D是用于四个不同的波束空间旋转因子的信道的角扩展的示图；
图5是用于交换预编码器信息的无线设备与网络节点之间的信令图；
图6是根据实施例的用于确定用于无线设备的预编码器参数的方法的流程图；
图7是根据实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；
图8是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；
图9是根据实施例的被配置为确定用于无线设备的传输参数的网络节点(诸如eNodeB)的框图；
图10根据实施例的用于发送无线通信系统中的预编码器参数的方法的流程图；
图11根据实施例的用于确定无线通信系统中的预编码器参数的方法的流程图；
图12是根据实施例的用于确定无线通信系统中的传输参数的流程图；
图13是根据另一实施例的用于确定无线通信系统中的传输参数的流程图；
图14是根据另一实施例的被配置为确定用于无线设备的传输参数的网络节点的框图；
图15是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；
图16是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；
图17是根据另一实施例的被配置为确定预编码器的参数的无线设备的框图；以及
图18是根据另一实施例的被配置为确定用于无线设备的传输参数的网络节点的框图。
具体实施方式
在详细描述示例性实施例之前，应注意到，实施例存在于与用于多波束预编码器码本的因子分解预编码器结构有关的装置部件和处理步骤的组合中。
因此，在适当的情况下，部件已经通过附图中的常规符号表示，这仅示出与理解实施例有关的那些特定细节，以便不使本公开为对从本文描述获益的本领域普通技术人员而言将容易明显的那些细节而难以理解。
如本文所使用的，相关术语(诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等)可以仅用于将一个实体或元件与另一实体或元件区分，而不必要求或隐含这样的实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
本公开的实施例可以被实现在无线网络(诸如图3中所图示的示例无线通信网络/系统)中。然而，实施例可以使用任何适合的部件被实现在任何适当类型的系统中。
图3图示了可以被用于无线通信的无线通信网络300的示例。无线通信网络300包括无线设备310(例如，用户设备UE)和多个网络节点320(例如，eNB、gNB、基站等)，多个网络节点320经由互联网络330连接到一个或多个核心网络节点340。覆盖区域内的无线设备310可以各自具有通过无线接口与网络节点320直接通信的能力。在某些实施例中，无线设备310还可以具有经由设备到设备(D2D)通信彼此通信的能力。在某些实施例中，网络节点320还可以具有例如经由接口(例如，LTE中的X2或其他适合的接口)彼此通信的能力。
作为示例，无线设备310可以通过无线接口与网络节点320通信。即，无线设备310可以传输无线信号和/或从网络节点320接收无线信号。无线信号可以包含语音业务流、数据业务流、控制信号和/或任何其他适合的信息。在一些实施例中，与网络节点320相关联的无线信号覆盖的区域可以被称为小区。
在一些实施例中，可以由非限制性术语用户设备(UE)可交换地指代无线设备310。其指代与蜂窝或移动通信系统中的网络节点和/或另一UE通信的任何类型的无线设备。UE的示例是目标设备、设备到设备(D2D)UE、机器类型UE或具有机器到机器(M2M)通信能力的UE、个人数字助理(PDA)、平板计算机、移动终端、智能电话、膝上型嵌入式装备(LEE)、膝上型安装设备(LME)、通用串行总线(USB)软件狗、窄带物联网(NB-IoT)UE等。无线设备310的示例实施例在下面关于图15至图17更详细地进行了描述。
“网络节点”可以与任何类型的无线电网络节点或任何网络节点相对应，其与UE和/或与另一网络节点通信。网络节点的示例是基站(例如，无线电基站(RBS))，其在本文有时可以被称为例如演进NodeB“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”、“B node”、“gNB”或BTS(基地收发站)，这取决于使用的技术和术语。基站可以基于传输功率以及由此也是小区大小而具有不同的种类，诸如例如宏eNodeB、家庭eNodeB或微型基站。小区是其中无线电覆盖由基站站址处的基站提供的地理区域。位于基站站址上的一个基站可以服务一个或数个小区。而且，每个基站可以支持一个或数个通信技术。基站通过在无线电频率上操作的空中接口与基站的范围内的终端通信。在本公开的上下文中，下行链路(DL)的表述用于从基站到移动站的传输路径。上行链路(UL)的表述用于相反方向上(即，从移动站到基站)的传输路径。
在某些实施例中，网络节点320可以与无线电网络控制器(未示出)对接。无线电网络控制器可以控制网络节点320并且可以提供某些无线电资源管理功能、移动性管理功能和/或其他适合的功能。在某些实施例中，无线电网络控制器的功能可以被包括在网络节点320中。无线电网络控制器可以与核心网络节点340对接。在某些实施例中，无线电网络控制器可以经由互联网络330与核心网络节点340对接。
互联网络330可以指代能够传输音频、视频、信号、数据、消息和前述内容的任何组合的任何互联系统。互联网络330可以包括以下的全部或部分：公共交换电话网络(PSTN)、公共或私有数据网络、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、本地、区域或全球通信或计算机网络(诸如互联网)、有线或无线网络、企业内联网或任何其他适合的通信链路，包括其组合。
在一些实施例中，核心网络节点340可以管理通信会话的建立以及用于无线设备310的各种其他功能。在某些实施例中，网络节点320可以通过节点间接口与一个或多个其他网络节点对接。例如，网络节点320可以通过X2接口彼此对接。
虽然图3图示了网络300的特定布置，但本公开预期在此所描述的各种实施例可以被应用到具有任何适合的配置的各种网络。例如，网络300可以包括任何适合数目的无线设备310和网络节点320，以及适于支持无线设备之间或无线设备与另一通信设备(诸如固定电话)之间的通信的任何附加元件。实施例可以被实现在支持任何适合的通信标准和使用任何适合的部件的任何适当类型的电信系统中，并且适于在其中无线设备接收和/或传输信号(例如，数据)的任何无线电访问技术(RAT)或多RAT系统。虽然针对新无线电(NR)和/或LTE描述了某些实施例，但是实施例可以适于任何RAT，诸如UTRA、E-UTRA、窄带物联网IoT(NB-IoT)、WiFi、蓝牙、下一代RAT(NR,NT)、4G、5G、LTE频分双工(FDD)/时分双工(TDD)等。
应当注意，如由基站所执行的本文所描述的功能可以被分布在多个基站和/或网络节点上。而且，虽然参考基站描述了实施例，但是应当理解，可以在基站是其一种类型的任何适合的网络节点中或跨该网络节点实现实施例。此外，网络300可以虑及多用户多输入多输出(MU-MIMO)传输。由此，网络300可以被称为MU-MIMO无线通信网络或系统。
实施例提供用于多波束预编码器反馈的预编码器结构，其利用各种特性缩减反馈开销。一些实施例通过以合理的反馈开销而具有丰富预编码器反馈来提供与已知布置相比而言提升的MU-MIMO性能。公开了具有多波束预编码器的码本，多波束预编码器具有允许低反馈开销的特定结构。
首先考虑以波长中的dλ天线元件分离的大小-N共极化均匀线性阵列(ULA)与单接收天线之间的时域信道。可以以通用形式表达信道矩阵
即，包括M个多径分量之和，其中ci是复数信道系数，是阵列导引向量，θi是相对于多径分量i的ULA的离开角(AoD)并且τi是其传播延迟。
信道矩阵的频域表示然后被得到为
现在考虑特定频率f＝f0的信道矩阵。信道向量然后变为其中是另一复数系数。完全地反转该信道的优化预编码器是最大比传输(MRT)预编码器wMRT＝(hT(f))H＝h*，其中*表示复数共轭。
DN被定义为大小N×N DFT矩阵，即，DN的元素被定义为而且，是针对0≤q＜1定义的大小N×N旋转矩阵。从左将DN乘以RN(q)创建具有项的旋转DFT矩阵。旋转DFT矩阵RN(q)DN＝[d1 d2 …dN]包括归一化的正交列向量其还跨越向量空间即，对于任何q而言，RN(q)DN的列是的标准正交基。
MRT预编码器乘以旋转DFT矩阵以便将基从所谓的天线空间改变到波束空间。得到的预编码器向量的波束空间表示可以然后被表达为
首先注意，导引向量可以被表达为旋转DFT矩阵[RN(q)DN]i，l以和的缩放列。注意，共轭导引向量a*(θ)等于具有在阵列的宽边(broadside)处镜像的角度的另一导引向量，即，a*(θ)＝a(π-θ)。
现在回到预编码器向量的波束空间表示，注意，aT(θi)dl是共轭导引向量与旋转DFT矩阵的列之间的内积。先前已注意到，任何导引向量可以被表达为旋转DFT矩阵的缩放列(以针对q＝q0和l＝l0设定的适当值)。在该情况下，(共轭)导引向量与dl之间的内积将是
再次地，这要求q被适当地设定，使得波束空间被旋转以完美地适配多径系数i的导引向量。如果情况不是这样，导引向量将仍然在波束空间坐标系中解析，以及一个或多个系数具有大幅度并且其他系数具有低幅度。因此，在很大程度上，每个多径分量仅有助于一个或几个波束空间系数。在图4A至图4D中图示了波束空间旋转对波束空间信道的稀疏性的影响，其中示出视线(LoS)信道。图4A针对q＝0的旋转指数/因子。图4B针对q＝2/4的旋转指数/因子。图4C针对q＝1/4的旋转指数/因子。图4D针对q＝3/4的旋转指数/因子。
然而，频域信道是各自具有可能地不同离开角θi的M个多径分量之和。因此，信道的波束空间稀疏性取决于多径分量AoDθi的分布。该分布中的扩展常常被表示为信道的角扩展。纯视线(LoS)信道具有低的角扩展并且可以在波束空间中非常稀疏地被表示，如在图4A至图4D中所图示的。另一方面，具有非常大的角扩展的信道不能在波束空间中稀疏地被表示，而是将需要由许多波束空间系数来表示。然而，蜂窝无线信道通常仅具有几个足够强的多径分量，并且可以因此利用仅几个波束空间系数有效地来表示。这是本文所呈现的多波束码本所利用的。
为了阐释一些实施例的预编码器结构，针对单极化ULA的适当的变换的(旋转)DFT矩阵被扩展为还适配双极化2D均匀平面阵列(UPA)的更普遍的情况。
旋转的2D DFT矩阵被定义为
的列构成向量空间的标准正交基。这样的列di因此表示(DFT)波束。
现在考虑双极化UPA，其中信道矩阵H＝[Hpol1 Hpol2]。
创建双极化波束空间变换矩阵
的列构成向量空间的标准正交基。这样的列bi因此表示单极化波束(SP-波束)，因为其通过单极化上传输的波束d(即，或)而构建。还引入记法“双极化波束”以指代两个极化(与(任意的)共相位因子ejα共相位，即，)上传输的波束。应当注意，共相位因子可以用于在接收器处使来自(多层传输的)层内的两个极化的传输波束相干地(即，同相)加起来以便增加该层的接收功率，其进而增加该层的接收SINR。共相位因子还可以使不同的层(在秩2传输或更高秩传输的情况下)朝向彼此正交接收以便最小化层间干扰，这还导致增加这些层的接收SINR。
利用信道在某种程度上是稀疏的假定，可以通过仅选择的列子集来足够地采集大部分信道能量。即，描述几个SP-波束是足够的，这使得反馈开销得到缩减。选择由的NSP列组成的列子集IS，以创建精简的波束空间变换矩阵换句话说，作为一个非限制性示例，选择列数IS＝[15 10 25]以创建精简的波束空间变换矩阵
此外，应当注意，可以从信道矩阵H的特征值得到预编码器矩阵w。更具体地，预编码器w可以被计算以近似地等于信道矩阵H的主特征向量。例如，在单接收天线的情况下，其可以因此仅支持单层传输，最强的特征向量(v1)等于MRT预编码器，即，wMRT＝h*＝v1。
用于对单层预编码的一般预编码器结构如下：
其中是复数系数。更精细的多波束预编码器结构通过将复数系数分离为功率(或幅度)和相位部分被实现为
由于将预编码器向量w乘以复数常量C不改变其波束成形特性(因为仅相对于其他单极化波束的相位和幅度具有重要性)，在不失一般性的情况下，可以假定与例如SP-波束1相对应的系数被固定到p1·＝1和使得对于一个较小的波束的参数可以从无线设备被信号通知到基站。而且，预编码器还可以被假定为乘以归一化因子，使得实现和功率约束(即，||w||2＝1)。为了清楚起见，本文从等式中省略任何这样的归一化因子。
一旦无线设备已经确定预编码器矩阵，以下信息应当由无线设备在CSI反馈报告中反馈到基站(例如，eNodeB)，例如：
●的所选择的列，即，NSP个单极化波束。这要求至多NSP·log22NVNH比特；
●垂直和水平DFT基旋转因子qV和qH。例如，针对Q的某个值。对应的开销然后将是2·log2Q比特；
●SP-波束的(相对)功率水平如果L是可能的离散功率水平的数目，需要(NSP-1)·log2L以反馈SP-波束功率水平；以及
●SP-波束的共相位因子例如，针对K的某个值。对应的开销将是(NSP-1)·log2K。
在以下示例中，可以执行进一步的优化以便减小CSI反馈开销。在一些实施例中，的列的可能的选择被限制，以使得如果选择列i＝i0，i＝i0+NVNH列也被选择。即，如果选择与被映射到第一极化的特定波束相对应的SP-波束，例如，这将隐含还选择SP-波束即，也选择与被映射到第二极化的所述特定波束相对应的SP-波束。这将减少反馈开销，因为将仅必须选择并且信号通知回基站的NDP＝NSP/2列。换句话说，在波束(或DP-波束)水平而不是SP-波束水平进行列选择。如果特定波束在极化中的一个上是强的，则这将通常隐含该波束在另一极化上也是强的，至少在宽带意义上，因此以这种方式限制列选择的损失将不会显著地降低性能。
在一个实施例中，以功率强度对波束进行排序。相对功率的量化可以然后对于具有弱功率的波束更粗略以节省反馈比特。在另一实施例中，仅指出最强的波束的索引，以不取决于功率强度的顺序给定其他波束。以无序的方式指定波束可以节省反馈比特。
在一些实施例中，多波束预编码器被因子分解为以不同的频率粒度所选择的两个或更多个因子，以便减少反馈开销。在优选的这样的实施例中，以特定频率粒度选择SP-波束选择(即，矩阵的选择)和相对SP-波束功率/幅度(即，矩阵的选择)，同时以另一特定频率粒度选择SP-波束相位(即，矩阵的选择)。在一个这样的实施例中，所述特定频率粒度与宽带选择(即，载波的整个带宽的一个选择)相对应，同时所述另一特定频率粒度与每子频带选择相对应(即，载波带宽被分割为若干子带，通常由1-10个物理资源块(PRB)组成，并且针对每个子带实现分离的选择)。
在典型的这样的实施例中，多波束预编码器向量被因子分解为w＝W1W2，其中W1是第一因子并且可以以特定频率粒度选择(或生成)，W2是第二因子并且可以以另一特定频率粒度选择(或生成)。预编码器向量可以然后被表达为使用该记法，如果所述特定频率粒度与W1的宽带选择相对应并且所述另一特定频率粒度与W2的每子带选择相对应，用于子带1的预编码器向量可以被表达为wl＝W1W2(l)。即，仅W2是子带索引l的函数。
在先前的实施例集合的更一般版本中，丢弃多波束预编码器向量由两个或更多个矩阵因子组成的这一准则。替代地，w的选择可以被表达为两个或更多个预编码器索引(即，i1，i2，...)的选择，其中可以以不同的频率粒度选择预编码器索引。即，预编码器指数可以被表达为两个或更多个预编码器索引i1，i2，...的函数，使得w(i1，i2，...)。在优选的实施例中，可以在宽带基础上选择i1，而可以在每子带基础上选择i2，使得用于子带l的预编码器向量可以被表达为wl＝w(i1，i2(l))。
已经呈现先前的实施例，假定用于单层传输(即，传输秩一)的预编码器向量w也适用于使用预编码器矩阵W的多层传输(即，大于一的传输秩)。以下实施例进一步涉及用于多层传输的预编码器矩阵设计。
在一些实施例中，通过针对多层传输的所有层保持SP-波束选择以及相对SP-波束功率/幅度相同并且仅改变用于不同层的SP-波束相位，来构建预编码器矩阵。即，用于多层传输的多波束预编码器矩阵可以被表达为其中R是多层传输中的层数(即，传输秩)。
在另一实施例中，相位矩阵中的条目中的一些条目被允许是零，以便不使用所有所选择的SP-波束来传输所有层。
注意，关于多层传输的先前的实施例可以与关于预编码器因子的不同的频率粒度的实施例组合。例如，和使得第一矩阵因子(或第一因子)W1在多层传输的所有层之间是共同的，而第二矩阵因子(或第二因子)W2包含特定于层的预编码。
在一些实施例中，考虑用于秩2预编码器的预编码器结构，并且假定在DP-波束基础而不是SP-波束基础上实现的列的选择，如在先前的实施例中所公开的。在这些实施例中，用于第二层的预编码器的相位选择是用于第一层的预编码器的相位选择的函数。在一个这样的实施例中，用于与第一极化相对应的第二层的相位等于用于与第一极化相对应的第一层的相位，而用于与第二极化相对应的第二层的相位是与用于第二极化相对应的第一层的相位的否定。否定与180度的相位偏移相对应。以该方式构建预编码器确保两个层是正交的。
以下实施例涉及SP-波束的相对功率水平如何被量化。可以注意到，相对功率水平可以大于零且小于一，因为可以假定第一所选择的SP-波束对应于最强的SP-波束。在一个实施例中，波束功率在[pmin，1]之间均匀地量化，其中pmin与最小功率水平(其可以等于零)相对应。在一个实施例中，波束功率的单调函数被均匀地量化。在一个这样的实施例中，波束功率的平方根(即，)被均匀地量化。
在另一这样的实施例中，在dB-域中实现量化，使得替代地在间隔[pmin，dB，0]中对值10log10pi均匀地进行量化。注意此处pmin，dB＜0。
以下实施例涉及如本文所描述的这样的反馈可以如何通过无线设备计算，即，它们是无线设备实现实施例。
在这些实施例中，无线设备选择SP-波束的相位其中每个相位可以选自一组可能值，例如，对于K的某个值，因此，存在个可能的组合，如果K或NSP是大的则其可以非常大，并且由此，无线设备进行所有可能性的穷尽搜索可能是不可行的。作为替代，无线设备可以执行顺序的共相位。即，无线设备首先针对第一共相位因子搜遍K个可能性(通过例如计算预编码器假设的接收功率)，同时将所有剩余的NSP-2个共相位因子设置为零。无线设备然后针对第二共相位因子搜遍K个可能性，同时将剩余的KSP-3个共相位因子设置为零，以此类推。取代搜遍所有个可能组合，无线设备仅须搜遍K·(NSP-1)个假设。
无线设备还可以选择哪些SP-波束应当被包括在预编码器中，即，如何从双极化波束空间变换矩阵选择列以形成精简的波束空间变换矩阵首先，无线设备可以通过在与波束选择(例如，在整个带宽上)的频率粒度相对应的频率中进行平均来形成平均信道相关性矩阵为R＝∑fHHH。然后，无线设备可以通过取矩阵积的对角元素来计算每个SP-波束的宽带接收功率。无线设备可以然后选择具有最大宽带接收功率的NSP个波束。(假设的)波束i的接收功率通过||Hbi||2给定。预编码器中的(假设的)波束的相对功率水平p可以被设定以与波束的相对接收功率相对应，即：
一个实施例涉及旋转因子qV和qH可以如何通过无线设备来计算。假定旋转因子可以选自固定的一组可能值，例如，针对Q的某个值，针对旋转因子(qV，qH)的每个可能值，无线设备可以然后计算与根据先前的“波束选择方法”实施例的旋转的波束空间变换矩阵相对应的NSP个最强的波束的接收功率。无线设备可以然后在减少的波束空间中选择最大化接收功率的旋转假设。
应当注意，在波束的选择中，波束不是由网络节点所传输的波束，而是无线设备所评估的假设传输。网络节点/基站(从例如天线阵列的每个天线元件)传输由无线设备测量的一组非预编码的CSI-RS，其可以然后被用于确定信道估计H.。基于该信道估计，无线设备将选择最佳预编码器(其由正交DFT波束之和所包括)。例如，为了选择好的波束，无线设备将在不同地被旋转的正交DFT基/矩阵上执行搜索以：
1)选择最好的旋转的正交DFT基/矩阵以及相应的旋转因子(qV，qH)；以及
2)从基/矩阵选择好的NSP个波束。
图5图示了无线通信网络/系统300中的网络节点320(诸如eNB)与无线设备310之间例如用于将CSI反馈从无线设备报告给eNB的信令图500。
网络节点320首先向无线设备310发送参考信号，诸如CSI-RS或CRS、或者允许确定或提供关于信道的信息的任何其他信号(步骤510)。
基于接收到的参考信号，无线设备310确定预编码器的参数(步骤520)。例如，无线设备可以基于接收到的参考信号，确定用于信道条件/估计的最佳预编码器。
一旦确定预编码器参数，则无线设备310向网络节点发送CSI报告，CSI报告包括所确定的预编码器参数(步骤530)。
一旦网络节点320接收到CSI报告，则其基于接收到的信息(例如，预编码器的参数)，确定传输参数。例如，网络节点320可以决定使用由无线设备推荐的预编码器以确定调制和编码方案(MCS)并且使用该预编码器的预编码方案用于无线设备的数据传输。然而，基于接收到的信息，网络节点320可以决定使用另一预编码器并且基于该预编码器确定MCS和预编码方案(步骤540)。
应当注意，信令图500在本领域中是已知的。本公开的实施例涉及无线设备310如何确定预编码器的参数以推荐给网络节点320。作为示例，无线设备310可以例如从多个正交波束而选择具有最大的接收功率的一些波束。为了计算波束的功率水平，无线设备取矩阵积的对角元素，其中R＝∑fHHH，如上文所描述的。无线设备还确定所选择的波束的相位。为了确定相位，无线设备310可以使用顺序的共相位方法，如上文所描述的。无线设备还可以计算旋转因子qV和qH，其被用于得到正交波束(d)以及计算波束空间变换矩阵还可以使用用于确定功率水平的其他方法。例如，无线设备可以潜在地对所有预编码器假设做完全穷举搜索并且计算以每个预编码器可实现的吞吐量的估计。
一旦确定预编码器的参数，无线设备向基站发送CSI报告，CSI报告包括预编码器的参数。根据一些实施例，预编码器的参数包括与所选择的波束相对应的索引、其功率水平和相位、以及旋转因子。
在一个实施例中，图6是根据实施例的在无线设备310处所执行的用于确定使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的参数的示例性过程的流程图。过程包括选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与单极化波束相对应(块610)。过程还包括将每个列因子分解为至少两个因子，第一因子具有第一频率粒度并且第二因子具有第二频率粒度(块620)。
图7是根据实施例的被配置为确定用以使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的预编码器信息的示例无线设备310的框图。
无线设备310具有处理电路700。在一些实施例中，处理电路700可以包括存储器710和处理器720，存储器710包括包含当由处理器720执行时将处理器720配置为执行本文所描述的一个或多个功能(诸如方法600的步骤)的指令。除传统的处理器和存储器之外，处理电路700可以包括用于处理和/或控制的集成电路，例如，一个或多个处理器和/或处理器核心和/或FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)。
存储器710被配置为存储预编码器信息730，预编码器信息包括单极化波束的因子的频率粒度。处理器被配置为选择(740)波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与SP波束相对应，SP波束具有相位。处理器720还对每个列执行因子分解(750)为至少两个因子，其中第一因子具有第一频率粒度并且第二因子具有第二频率粒度。无线设备310还包括发射器760，其被配置为将因子和频率粒度传输给基站。
图8是根据另一实施例的被配置为确定用以使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的参数的无线设备310的备选实施例的框图。无线设备310包括存储预编码器信息730的存储器模块(与图7的710类似)。无线设备还包括波束选择器模块810，其被配置为选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与SP波束相对应，SP波束具有相位。无线设备还包括因子分解模块820，其被配置为将每个列因子分解为至少两个因子，其中第一因子具有第一频率粒度并且至少第二因子具有第二频率粒度。无线设备310还包括发射器模块830，其被配置为将因子和频率粒度传输给基站。
图9是根据实施例被配置为基于从无线设备接收到的信息根据传输参数向无线设备传输的基站320(诸如eNodeB或网络节点)的框图。基站320具有处理电路900，其具有存储器910和处理器920。存储器910被配置为存储被包含在从无线设备接收的CSI报告中的预编码器信息930。处理器920被配置为确定传输参数940，包括秩指示符、调制和编码方案。基站320具有接收器950，其被配置为从无线设备接收预编码器信息，包括：波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与单极化SP波束相对应，SP波束具有相位和幅度，以及SP波束的因子的频率粒度。基站还包括发射器960，其被配置为将传输参数传输给无线设备。
图10图示了用于在无线通信系统(诸如300)中通过无线设备将预编码器的参数发送给网络节点的方法1000的流程图。
方法以向网络节点发送针对第一频率粒度的从多个正交波束选择的波束子集和所选择的波束子集的功率水平而开始(块1010)。
方法然后以向网络节点发送针对第二频率粒度的所选择的波束子集的相位而继续(块1020)，其中所选择的波束子集、所选择的波束子集的功率水平和相位是预编码器的参数的一部分。应当注意，发送给网络节点320的预编码器的参数还可以包括旋转因子和其他信息。
例如，波束子集如上文所解释地而被选择以创建精简的空间波束变换矩阵作为示例，多个正交波束与的列相对应。第一频率粒度与(整个)频率带宽(载波的)相对应，并且第二频率粒度与频率带宽内的频率子带相对应。而且，功率水平对于多层传输的所有层是相同的，并且相位特定于多层传输的每个个体层，例如，相位是针对每个个体层独立可分配的。
应当注意，所选择的波束子集、功率水平和相位可以在一个消息或数个消息中发送给网络节点，如本领域的技术人员将理解的。
图11图示了根据另一实施例的用于确定无线通信系统(诸如多用户多输入多输出(MU-MIMO)通信系统)中的预编码器的参数的方法1100的流程图。方法由无线设备(诸如例如310)执行。应当注意，方法1100与图6的方法600类似，具有以不同的方式所描述的因子分解步骤620。
方法1100以块1110通过从多个正交波束选择波束子集而开始。多个正交波束可以与旋转的2D DFT矩阵(诸如)的列相对应。例如，所选择的波束子集可以与的列相对应。
方法1100继续，获得所选择的波束子集的功率水平以用于生成第一因子(块1120)。例如，可以通过无线设备310或通过云计算来计算功率水平。例如，第一因子与W1相对应。
然后，方法1100获得所选择的波束子集的相位以用于生成第二因子，其中第一因子和第二因子是预编码器的参数的一部分(块1130)。可以通过无线设备310或通过云计算来计算相位。第二因子与W2相对应。并且，预编码器w由以下给定：w＝W1W2。
例如，预编码器的参数然后CSI反馈报告中发送给网络节点320。应当注意，发送给网络节点320的预编码器的参数还可以包括旋转因子和其他信息。
在一些实施例中，所选择的波束子集是与单极化上的传输相对应的单极化波束。在一些其他实施例中，以极化对选择波束子集，每个极化对与双极化(DP)波束相对应。
在一些实施例中，通过确定具有最大的宽带接收功率的波束来实现波束子集的选择。
当计算宽带接收功率时，无线设备310实际上计算功率系数或功率水平。波束子集的功率系数可以被表达为与相对应的第一矩阵。例如，在宽带基础上(与第一频率粒度相对应)选择或获得功率水平(或功率系数或功率)。此外，功率水平可以被获得以与多层传输的所有层相同(或共同)，这意味着在所有层与极化之间共享波束功率水平。例如，相位可以被获得以特定于多层传输的每个层，这意味着相位是针对每个个体层独立可分配的。
而且，所选择的波束子集可以以功率水平或功率强度的顺序进行排序。而且，具有比第二波束更小强度的第一波束可以利用比第二波束更粗略的量化进行量化。如此，当将预编码器的参数报告给网络节点时，可以节省比特数。应当注意，第一波束具有比第二波束更小的强度意味着第一波束的功率水平劣于第二波束的功率水平。
为了减少CSI反馈开销，所选择的波束的功率可以以第一量化分辨率被量化，并且所选择的波束的相位可以以第二量化分辨率被量化。为了进一步减少CSI反馈开销，在向网络节点的报告中，指定所选择的波束子集的最强波束(例如，具有最高的功率水平)的索引，并且关于强度以无序的方式指定所选择的波束子集中的其余波束。而且，功率水平可以在第一值与第二值之间均匀地量化，第一值是最小功率水平。
在一些实施例中，针对第一频率粒度生成第一因子，并且针对第二频率粒度生成第二因子，第一因子粒度与整个频率带宽(载波的)相对应并且第二频率粒度与频率带宽内的频率子带相对应。
在一些实施例中，对于秩2的预编码器而言，针对第一层的所选择的波束子集的相位是针对第二层的所选择的波束子集的相位的函数。
应当注意，术语“功率水平”、“功率系数”和“幅度”可交换地使用在本公开中以表征包括幅度/功率水平和相位的波束。
图12图示了根据实施例的用于确定无线通信系统(诸如300)的传输参数的方法1200的流程图。方法由网络节点(诸如例如320)执行。
方法1200从块1210通过以下开始：响应于向无线设备传输参考信号，接收预编码器参数，其包括从多个正交波束所选择的波束子集和针对第一频率粒度的所选择的波束子集的功率水平，以及针对第二频率粒度的所选择的波束子集的相位。参考信号可以包括CSI-RS、RS或允许确定信道估计的任何其他信号。
方法1200继续，基于接收到的预编码器参数，确定传输参数(块1220)。例如，基于接收到的信息，网络节点确定传输参数，诸如用于无线设备的数据传输的调制编码方案和预编码方案。基于接收到的信息，网络节点可以决定/选择使用由无线设备所建议的预编码器，或者其可以决定/选择使用另一预编码器。网络节点然后将所确定的传输参数发送给无线设备以用于数据传输。
图13图示了根据另一实施例的用于确定无线通信系统(诸如300)的传输参数的方法1300的流程图。方法由网络节点(诸如例如320)执行。
方法1300从块1310通过以下开始：响应于向无线设备传输参考信号，接收预编码器参数，其包括从多个正交波束所选择的波束子集、与所选择的波束子集的功率水平相关联的第一因子和与所选择的波束子集的相位相关联的第二因子。参考信号可以包括CSI-RS、RS或允许确定信道估计的任何其他信号。
方法1300继续，基于接收到的预编码器参数，确定传输参数(块1320)。例如，基于接收到的信息，网络节点确定传输参数，诸如用于无线设备的数据传输的调制编码方案和预编码方案。基于接收到的信息，网络节点可以决定/选择使用由无线设备所建议的预编码器，或者其可以决定/选择使用另一预编码器。网络节点然后将所确定的传输参数发送给无线设备以用于数据传输。
图14是根据一些实施例的被配置为基于从无线设备接收到的信息确定传输参数的基站320(诸如eNodeB)的框图。基站320具有处理电路1410，其具有存储器1450和处理器1440。基站320还包括网络接口1430和一个或多个收发器1420。在一些实施例中，收发器1420促进将无线信号传输给无线设备310以及从无线设备310接收无线信号(例如，经由天线)，一个或多个处理器1440执行指令以提供如由网络节点320所提供的上文所描述的功能中的一些或全部，存储器1450存储用于由一个或多个处理器1440执行的指令，并且网络接口1430将信号传递给后端网络部件(诸如网关、交换机、路由器、互联网、公共交换电话网络(PSTN)、核心网络节点或无线电网络控制器等)。网络接口1430连接到处理器和/或存储器。
作为示例，处理器1440被配置为执行方法1200和方法1300。一个或多个处理器1440可以包括一个或多个模块中所实现的硬件和软件的任何适合的组合，以执行指令以及操纵数据来执行网络节点320的所描述的功能(诸如在方法1200和方法1300中所描述的)的一些或全部。在一些实施例中，一个或多个处理器1440可以包括例如一个或多个计算机、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个应用、一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)和/或其他逻辑。在某些实施例中，一个或多个处理器1440可以包括下面关于图18所讨论的模块中的一个或多个。应当注意，处理电路1410与处理电路900类似。处理器1440与处理器920类似，并且存储器1450与存储器910类似。
存储器1450通常可操作以存储指令，诸如计算机程序、软件、包括逻辑、规则、算法、代码、表等中的一项或多项的应用、和/或能够由一个或多个处理器1440执行的其他指令。存储器1450的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、海量存储介质(例如，硬盘)、可移除的存储介质(例如，压缩光盘(CD)或数字视频光盘(DVD))和/或存储信息的任何其他易失性或非易失性、非暂态计算机可读和/或计算机可执行存储器设备。
图15图示了被配置为确定无线通信系统(诸如300)中的预编码器参数的示例无线设备310。
无线设备310包括天线1520、无线电前端电路1530、处理电路1510、计算机可读存储介质1540、输入接口1560和输出接口1570。天线1520可以包括一个或多个天线或天线阵列，并且被配置为发送和/或接收无线信号，并且被连接到无线电前端电路1530。无线电前端电路1530可以包括各种滤波器和放大器，其被连接到天线1520和处理电路1510，并且被配置为调节天线1520与处理电路1510之间所传递的信号。在某些备选实施例中，UE 310可以不包括无线电前端电路1530，并且处理电路1510可以替代地在没有无线电前端电路1530的情况下连接到天线1520。
在一些实施例中，处理电路1510可以包括处理器1580和存储器(诸如存储装置/存储器1540)，处理器1580被连接到输入接口1560和输出接口1570。存储器1540包含指令，其当由处理器执行时将处理器配置为执行例如图10的方法1000和图11的方法1100中所描述的一个或多个功能。处理电路1510与图7的700类似。
处理电路1510可以包括和/或被连接到和/或适于访问(例如，写入和/或读取)存储器1540。这样的存储器1540可以被配置为存储由控制电路可执行的代码和/或其他数据，例如关于通信的数据(例如，节点的配置和/或地址数据等)。处理电路1510可以被配置为控制本文所描述的方法中的任一个和/或使得这样的方法执行(例如，通过处理器)。对应的指令可以被存储在存储器1540中，其可以是可读取的和/或可读取地连接到处理电路1510。存储器1540与图14的存储器1450类似。
天线1520、无线电前端电路1530、处理电路1510和/或输入接口1560和输出接口1570可以被配置为执行本文所描述的如由无线设备执行的任何传输操作。任何信息、数据和/或信号可以被传输给网络节点和/或另一无线设备。输入接口1560和输出接口1570可以被统称为网络接口，其被连接到处理器和/或存储器。
图16是根据另一实施例的无线设备310的示例实施例的框图，无线设备310被配置为确定无线通信系统中的预编码器的参数。无线设备310包括选择模块1610、第一获得模块1620和第二获得模块1630。选择模块1610被配置为从多个正交波束(例如，与波束空间变换矩阵的列相对应)选择波束子集。第一获得模块1620被配置为获得所选择的波束子集的功率水平以用于生成第一因子。第二获得模块1630被配置为获得所选择的波束子集的相位以用于生成第二因子。无线设备310还可以包括传输模块(未示出)，其被配置为向基站或网络节点传输/发送预编码器参数。
图17是根据另一实施例的无线设备310的示例实施例的框图，无线设备310被配置为将预编码器的参数发送给无线通信系统中的网络节点。无线设备310包括第一发送模块1710和第二发送模块1720。第一发送模块1710被配置为向网络节点发送从多个正交波束所选择的波束子集和针对第一频率粒度的所选择的波束子集的功率水平。第二发送模块1720被配置为发送针对第二频率粒度的所选择的波束子集的相位。在一些实施例中，第一模块和第二模块可以被组合以形成一个发送模块。
图18是根据另一实施例的网络节点(诸如eNB或基站)的示例实施例的框图，网络节点320被配置为确定用于无线通信系统中的无线设备的传输参数。网络节点320包括接收模块1810和确定模块1820。
接收模块1810被配置为响应于向无线设备传输参考信号，接收预编码器的参数。预编码器参数可以包括从多个正交波束所选择的波束子集和针对第一频率粒度的所选择的波束子集的功率水平，以及针对第二频率粒度的所选择的波束子集的相位。预编码器参数还可以包括从多个正交波束所选择的波束子集、与所选择的波束子集的功率水平相关联的第一因子以及与所选择的波束子集的相位相关联的第二因子。
确定模块1820被配置为基于接收到的预编码器参数来确定传输参数。
下面给出进一步的示例性实施例：
实施例1。一种用于确定使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的参数的无线设备处的方法，方法包括：选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与单极化SP波束相对应，每个SP波束具有相位和幅度；以及将每个列因子分解为至少两个因子，第一因子具有第一频率粒度并且至少第二因子具有第二频率粒度。
实施例2。实施例1的方法，其中第一因子是SP波束的幅度，并且第二因子是SP波束的相位。
实施例3。实施例2的方法，其中SP波束的幅度在第一量化分辨率处被量化；以及SP波束的相位在第二量化分辨率处被量化。
实施例4。实施例1的方法，其中列在列的极化对中被选择，每个极化对于双极化DP波束相对应。
实施例5。实施例1的方法，还包括按功率强度的顺序对SP波束进行排序并且粗略地对具有比第二SP波束更小的强度的第一SP波束进行量化。
实施例6。实施例1的方法，其中第一粒度被应用跨越整个频率带宽并且第二粒度是频率带宽内的频率子频带的函数。
实施例7。实施例1的方法，还包括将因子和频率粒度发射到基站。
实施例8。一种用于确定使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的参数的无线设备，无线设备包括：处理电路，其包括存储器和处理器，存储器被配置为存储预编码器信息，预编码器信息包括单极化SP波束的因子的频率粒度；处理器，其被配置为：选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与SP波束相对应；每个SP波束具有相位和幅度；以及将每个列因子分解为至少两个因子，其中第一因子具有第一频率粒度并且至少第二因子具有第二频率粒度。
实施例9。实施例8的无线设备，其中第一因子是SP波束的幅度，并且第二因子是SP波束的相位。
实施例10。实施例9的无线设备，其中SP波束的幅度在第一量化分辨率处被量化；以及SP波束的相位在第二量化分辨率处被量化。
实施例11。实施例8的无线设备，其中列在列的极化对中被选择，每个极化对于双极化DP波束相对应。
实施例12。实施例8的无线设备，还包括按功率强度的顺序对SP波束进行排序并且粗略地对具有比第二SP波束更小的强度的第一SP波束进行量化。
实施例13。实施例8的无线设备，其中第一粒度被应用跨越整个频率带宽并且第二粒度是频率带宽内的频率子频带的函数。
实施例14。实施例8的无线设备，还包括将因子和频率粒度发射到基站。
实施例15。一种用于确定使能无线通信系统中的预编码器码本结构的构建的无线设备，无线设备包括：存储器模块，其被配置为存储预编码器信息，预编码器信息包括单极化SP波束的因子的频率粒度；列选择模块，其被配置为选择波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与SP波束相对应；每个SP列具有相位和幅度；以及
因子分解模块，其被配置为将每个列因子分解为至少两个因子，其中第一因子具有第一频率粒度并且至少第二因子具有第二频率粒度。
实施例16。一种用于基于从无线设备接收到的信息确定用于传输到无线设备的传输参数的基站，基站包括：处理电路，其包括存储器和处理器；存储器，其被配置为存储预编码器信息；处理器，其被配置为基于预编码器信息，确定秩指示器、调制和编码方案；发射器，其被配置为将秩指示器、调制和编码方案发射到无线设备；以及接收器，其被配置为从无线设备接收预编码器信息，包括：波束空间变换矩阵的列的子集，每个列与单极化SP波束相对应，SP波束具有相位和幅度；以及SP波束的因子的频率粒度。
实施例17。一种预编码器码本包括用于无线通信系统中的信道状态信息CSI反馈的预编码器，码本中的预编码器包括：从旋转的二维离散傅里叶变换DFT选择的多个正交波束的加权和，并且其中波束的幅度和相位利用不同的频率粒度分离。
如由本领域的技术人员将理解的，本文所描述的概念可以被实现为方法、数据处理系统和/或计算机程序产品。因此，本文所描述的概念可以采取以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例或组合全部通常本文被称为“电路”或“模块”的硬件和软件方面的实施例。而且，本公开可以采取有形计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，有形计算机可用存储介质具有被实现在可以由计算机执行的介质中的计算机程序代码。可以利用任何适合的有形计算机可读介质，包括硬盘、CD-ROM、电子存储设备、光学存储设备或磁性存储设备。
参考方法、系统和计算机程序产品的流程图示和/或框图在本文描述了一些实施例。将理解到，可以由计算机程序指令实现流程图示和/或框图的每个框和流程图示和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机(其然后形成专用计算机)、专用计算机的处理器或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器运行的指令创建用于实现流程图和/或(一个或多个)框图框的装置。
这些计算机程序指令还可以被存储在计算机可读存储器或存储介质中，其可以引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定的方式运行，使得被存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现流程图和/或(一个或多个)框图块中指定的功能/动作的指令装置的制造品。
计算机程序指令还可以被加载到计算机和/或其他可编程数据处理装置上以使得一系列操作步骤在计算机和/或其他可编程装置上执行以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现框图和/或(一个或多个)流程块中所指定的功能/动作的步骤。
将理解到，块中指出的功能/动作可以脱离操作图示中指出的顺序发生。例如，连续示出的两个框可以实际上基本并发执行或可以有时以相反的顺序执行，这取决于所包含的功能/动作。而且，虽然示图中的一些示图包括通信路径上的箭头以示出通信的主要方向，但是将理解到，通信可能在与所描绘的方向相反的方向上发生。
可以以面向对象编程语言(诸如或C++)编写用于执行本文所描述的概念的操作的计算机程序代码。然而，还可以以常规程序编程语言(诸如“C”编程语言)编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码。计算机可执行代码可以作为独立的软件包全部地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上和部分地在远程计算机或全部地在远程计算机或服务器上运行。在后面的场景中，远程计算机可以通过局域网(LAN)或广域网(WAN)、或可以对外部计算机做出的连接(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)而连接到用户的计算机。
结合以上的描述和附图，本文已经公开了许多不同的实施例。将理解到，照字面地描述和图示这些实施例的每个组合和子组合将是过度重复并且模糊的。因此，所有实施例可以以任何方式和/或组合进行组合，并且包括附图的本发明应当被解释为在此所描述的实施例的所有组合和子组合以及制造和使用它们的方式和过程的完整的书面描述，并且应当支持任何这样的组合和子组合的权利要求。
本领域的技术人员将理解到，本文所描述的实施例不限于已经在上文所特别示出以及描述的。另外，除非上文相反进行叙述，应当指出，所有附图未按比例。鉴于以上教导，各种修改和变型是可能的。

Claims (59)

1.一种用于将预编码器的参数从无线设备发送到无线通信系统中的网络节点的方法，所述方法包括：
向所述网络节点发送针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和所选择的所述子集波束的功率水平；以及
向所述网络节点发送针对第二频率粒度的所选择的所述子集波束的相位，
其中所选择的所述波束、所选择的所述子集波束的所述功率水平和所述相位是所述预编码器的所述参数的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率粒度与整个频率带宽相对应并且所述第二粒度与所述频率带宽内的频率子频带相对应。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述功率水平对于多层传输的所有层是相同的，并且所述相位特定于所述多层传输的每个单独层。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述预编码器的所述参数在信道状态信息(CSI)反馈报告中被发送到所述网络节点。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中波束的所选择的所述子集与单极化上的传输相对应。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中波束的所选择的所述子集在极化对中被选择，每个极化对与双极化(DP)波束相对应。
7.根据权利要求1所述的方法，其中波束的所选择的所述子集通过确定具有最大的带宽接收功率的波束被选择。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，还包括按功率强度的顺序对所选择的所述子集波束进行分类并且对具有比第二波束更小的强度的第一波束进行量化。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中所选择的所述子集波束的所述功率水平在第一量化分辨率处被量化并且所选择的所述波束的所述相位在第二量化分辨率处被量化。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括将经量化的所述功率水平和经量化的相位发送到所述网络节点。
11.根据权利要求1所述的方法，其中发送波束的所选择的所述子集包括发送与波束的所选择的所述子集相对应的指数。
12.一种对于用于确定无线通信系统中的预编码器的参数的无线设备的方法，所述方法包括：
从多个正交波束选择波束的子集；
获得波束的所选择的所述子集的功率水平以用于生成所述预编码器的第一因子；以及
获得波束的所选择的所述子集的相位以用于生成所述预编码器的第二因子；
其中所述第一因子和所述第二因子是所述预编码器的所述参数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中波束的所选择的所述子集的所述功率水平对于多层传输的所有层是相同的，并且所述相位特定于所述多层传输的每个单独层。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述预编码器的所述参数在信道状态信息(CSI)反馈报告中被发送所述网络节点。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中波束的所选择的所述子集与单极化上的传输相对应。
16.根据权利要求12至14中的任一项所述方法，其中波束的所选择的所述子集在极化对中被选择，每个极化对与双极化(DP)波束相对应。
17.根据权利要求12所述的方法，其中波束的所选择的所述子集通过确定具有最大的带宽接收功率的波束被选择。
18.根据任何权利要求12-17所述的方法，还包括按功率强度的顺序对波束的所选择的所述子集进行分类并且对具有比具有更粗略的量化的第二波束更小的强度的第一波束进行量化。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括向所述网络节点发送经量化的所述第一波束。
20.根据任何权利要求12-19所述的方法，还包括指定波束的所选择的所述子集的最强波束的指数，并且其中所选择的所述子集中的所述波束的所述剩余部分在对所述网络节点的报告中以无序的方式被指定。
21.根据权利要求12所述的方法，其中波束的所选择的所述子集的所述功率水平在第一量化分辨率处被量化并且波束的所选择的所述子集的所述相位在第二量化分辨率处被量化。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括将经量化的所述功率水平和经量化的相位发送到所述网络节点。
23.根据任何权利要求12-22所述的方法，其中所述第一因子针对第一频率粒度被生成并且所述第二因子是第二频率粒度的函数。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一频率粒度与整个频率带宽相对应并且所述第二频率粒度与所述频率带宽内的频率子频带相对应。
25.根据权利要求12所述的方法，其中，对于秩2的预编码器而言，对于第一层的波束的所选择的所述子集的所述相位是对于第二层的波束的所选择的所述子集的所述相位的函数。
26.根据任何权利要求12-24所述的方法，其中所述功率水平在第一值与第二值之间被均匀地量化，其中所述第一值是最小功率水平。
27.根据权利要求12至26中的任一项所述的方法，其中获得所述功率水平包括获得相对于波束的所选择的所述子集中的所述其他波束的功率水平，并且其中获得所述相位包括获得共相位因子。
28.一种用于将预编码器的参数发送到无线通信系统中的网络节点的无线设备，所述无线设备包括处理电路，其被配置为使得所述无线设备：
向所述网络节点发送针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和所选择的所述子集波束的功率水平；以及
向所述网络节点发送针对第二频率粒度的所选择的所述子集波束的相位，
其中所选择的所述波束、所选择的所述子集波束的所述功率水平和所述相位是所述预编码器的所述参数的一部分。
29.根据权利要求28所述的无线设备，其中所述处理电路包括处理器、存储器和网络接口，其二者连接到所述处理器，所述存储器包含指令，其当被执行时使得所述处理器执行发送具有所述功率水平的波束的所选择的所述子集和发送波束的所选择的所述子集的所述相位的所述操作。
30.根据权利要求28或29中的任一项所述的无线设备，其中所述第一频率粒度与整个频率带宽相对应并且所述第二粒度与所述频率带宽内的频率子频带相对应。
31.根据权利要求28或29所述的无线设备，其中所述功率水平对于多层传输的所有层是相同的，并且所述相位特定于所述多层传输的每个单独层。
32.根据权利要求28至31中的任一项所述的无线设备，其中波束的所选择的所述子集与单极化上的传输相对应。
33.根据权利要求29至32中的任一项所述的无线设备，其中所述处理器被配置为选择极化对中的波束的所述子集，每个极化对与双极化DP波束相对应。
34.根据权利要求29所述的无线设备，其中所述处理器被配置为通过确定具有最大的宽带接收功率的波束选择波束的所述子集。
35.根据权利要求29至34中的任一项所述的无线设备，其中所述处理器被配置为按功率强度的顺序对波束的所选择的所述子集进行分类并且对具有比第二波束更小的强度的第一波束进行量化。
36.根据权利要求29至35中的任一项所述的无线设备，其中所述处理器被配置为在第一量化分辨率处对波束的所选择的所述子集的所述功率水平进行量化并且在第二量化分辨率处对波束的所选择的所述子集的所述相位进行量化。
37.一种用于确定无线通信系统中的预编码器的参数的无线设备，所述无线设备包括处理电路，其被配置为：
从多个正交波束选择波束的子集；
获得波束的所选择的所述子集的功率水平以用于生成所述预编码器的第一因子；以及
获得波束的所选择的所述子集的相位以用于生成所述预编码器的第二因子；
其中所述第一因子和所述第二因子是所述预编码器的所述参数。
38.根据权利要求37所述的无线设备，其中所述处理电路包括处理器、存储器和网络接口，其二者连接到所述处理器，所述存储器包含指令，其当被执行时使得所述处理器选择波束的所述子集以获得波束的所选择的所述子集的所述功率水平和所述相位。
39.根据权利要求37或38所述的无线设备，其中波束的所选择的所述子集的所述功率水平对于多层传输的所有层是相同的，并且所述相位特定于所述多层传输的每个单独层。
40.根据任何权利要求37-39所述的无线设备，其中所述处理器被配置为在信道状态信息(CSI)反馈报告中将所述预编码器的所述参数发送到所述网络节点。
41.根据任何权利要求37至40所述的无线设备，其中波束的所选择的所述子集与单极化上的传输相对应。
42.根据权利要求38至40中的任一项所述的无线设备，其中所述处理器被配置为选择极化中的波束的所述子集，每个极化对与双极化DP波束相对应。
43.根据任何权利要求38至42所述的无线设备，其中所述处理器还被配置为通过确定具有最大的宽带接收功率的波束选择波束的所述子集。
44.根据任何权利要求38至43所述的无线设备，其中所述处理器被配置为按功率强度的顺序对波束的所选择的所述子集进行分类并且对具有比具有更粗略的量化的第二波束更小的强度的第一波束进行量化。
45.根据权利要求44所述的无线设备，其中所述处理器被配置为将经量化的所述第一波束发送到所述网络节点。
46.根据任何权利要求38至45所述的无线设备，其中所述处理器被配置为指定波束的所选择的所述子集的最强波束的指数，并且其中所选择的所述子集中的所述波束的所述剩余部分在对所述网络节点的报告中以无序的方式被指定。
47.根据任何权利要求38至46所述的无线设备，其中所述处理器被配置为在第一量化分辨率处对波束的所选择的所述子集的所述功率水平进行量化并且在第二量化分辨率处对波束的所选择的所述子集的所述相位进行量化。
48.根据权利要求47所述的无线设备，其中所述处理器被配置为将经量化的所述功率水平和经量化的相位发送到所述网络节点。
49.根据任何权利要求37至48所述的无线设备，其中所述第一因子针对第一频率粒度被生成并且所述第二因子是第二频率粒度的函数。
50.根据权利要求49所述的无线设备，其中所述第一频率粒度与整个频率带宽相对应并且所述第二频率粒度与所述频率带宽内的频率子频带相对应。
51.根据任何权利要求37-38所述的方法，其中，对于秩2的预编码器而言，对于第一层的波束的所选择的所述子集的所述相位是对于第二层的波束的所选择的所述子集的所述相位的函数。
52.根据权利要求38所述的无线设备，其中所述处理器被配置为均匀地量化第一值与第二值之间的所述功率水平，其中所述第一值是最小功率水平。
53.根据权利要求38至52中的任一项所述的无线设备，其中所述处理器获得相对于波束的所选择的所述子集中的所述其他波束的所述功率水平。
54.一种用于确定无线通信系统中的传输参数的方法，所述方法包括：
响应于向所述无线设备发射参考信号，接收预编码器参数，其包括针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和波束的所选择的所述子集的功率水平，以及针对第二频率粒度的波束的所选择的所述子集的相位；以及
基于接收到的所述预编码器参数，确定所述传输参数。
55.一种用于确定无线通信系统中的传输参数的方法，所述方法包括：
响应于向所述无线设备发射参考信号，接收预编码器参数，其包括从多个正交波束所选择的波束的子集、与波束的所选择的所述子集的功率水平相关联的第一因子和与波束的所选择的所述子集的相位相关联的第二因子；以及
基于接收到的所述预编码器参数，确定所述传输参数。
56.一种用于确定无线通信系统中的传输参数的网络节点，所述网络节点包括处理电路，其被配置为使得所述网络节点：
响应于向所述无线设备发射参考信号，接收预编码器参数，其包括针对第一频率粒度的从多个正交波束所选择的波束的子集和波束的所选择的所述子集的功率水平，以及针对第二频率粒度的波束的所选择的所述子集的相位；以及
基于接收到的所述预编码器参数，确定所述传输参数。
57.根据权利要求56所述的网络节点，其中所述处理电路包括处理器、存储器和网络接口，其二者连接到所述处理器，所述存储器包含指令，其当被执行时使得所述装置执行接收和确定的所述操作。
58.一种用于确定无线通信系统中的传输参数的网络节点，所述网络节点包括处理电路，其被配置为使得所述网络节点：
响应于向所述无线设备发射参考信号，接收预编码器参数，其包括从多个正交波束所选择的波束的子集、与波束的所选择的所述子集的功率水平相关联的第一因子和与波束的所选择的所述子集的相位相关联的第二因子；以及
基于接收到的所述预编码器参数，确定所述传输参数。
59.根据权利要求58所述的网络节点，其中所述处理电路包括处理器、存储器和网络接口，其二者连接到所述处理器，所述存储器包含指令，其当被执行时使得所述装置执行接收和确定的所述操作。
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