CN110999121A

CN110999121A - 用于无线通信的接收设备和发送设备

Info

Publication number: CN110999121A
Application number: CN201880053090.7A
Authority: CN
Inventors: 费利克斯·费尔豪尔; 托马斯·翰特; 达纳·乔基纳; 纳比尔·斯文·洛金
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2038-08-16
Also published as: US11070274B2; US20210328649A1; CN110999121B; EP3669468A1; WO2019034746A1; US11515921B2; US20200212984A1

Abstract

一种在无线OFDM通信系统中使用的接收设备，包括：两个或多个接收天线，用于接收经由信道从具有两个或多个发射天线并且应用发射波束成形的发送设备接收的OFDM信号；和线路，被配置为：执行信道估计，以估计信道；基于信道估计生成发射波束成形信息，所述发射波束成形信息包括每个子载波或时域抽头的波束成形信息；从所述发射波束成形信息中确定发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集中的子载波或所述缩减集中的抽头；并且将发射波束生成信息的缩减集反馈至发送设备。

Description

用于无线通信的接收设备和发送设备

技术领域

本公开涉及一种在无线OFDM通信系统中使用的接收设备和方法及发送设备和方法。

背景技术

在无线OFDM通信系统中使用发射波束成形。为了利用发射波束成形的改进性能，将在接收器处生成的波束成形信息反馈至发送器。出于此目的，可以使用与数据通信相同的通信信道(例如，以更低的数据速率并且相反的方向)或不同的信道。与通过波束成形形成并且用于数据通信的正向通信信道相比较，这些反馈信道通常被限制为低数据速率。进一步地，通常，如果信道改变，则反复执行波束成形信息的反馈。因此，需要保持反馈开销尽可能的小。

此处提供的“背景”描述是为了整体呈现本公开的上下文之目的。在背景部分描述的程度范围内，当前命名的发明人的工作以及在提交时可能无法视为现有技术的内容，均未明确、或暗含承认为反对本公开的现有技术。

发明内容

其目的是提供一种能够以较少的开销反馈波束成形信息的接收设备和方法。其另一目的是提供一种对应的发送设备和方法以及用于实现所述方法的对应计算机程序及非易失性计算机可读记录介质。

根据一方面，提供一种用于无线OFDM通信系统的接收设备，所述接收设备包括：

两个或多个接收天线，用于接收经由信道从具有两个或多个发射天线并且应用发射波束成形的发送设备接收的OFDM信号；和

线路，被配置为：

执行信道估计，以估计信道；

基于信道估计生成发射波束成形信息，所述发射波束成形信息包括每个子载波或时域抽头的波束成形信息；

从所述发射波束成形信息中确定发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的子载波或所述缩减集的抽头；以及

将发射波束成形信息的缩减集反馈至发送设备。

根据又一方面，提供一种用于无线OFDM通信系统的发送设备，所述发送设备包括：

两个或多个发射天线，用于经由信道将OFDM信号发送至具有两个或多个接收天线的接收设备；和

线路，被配置为：

从接收设备中接收发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的子载波或所述缩减集的抽头；

从所接收的发射波束成形信息的缩减集重构发射波束成形信息；以及

通过使用所重构的发射波束成形信息而应用发射波束成形。

根据又一些方面，提供一种包括程序装置的计算机程序，当在计算机上运行所述计算机程序时，程序装置用于致使计算机执行此处所公开的方法的步骤，以及一种其中存储有计算机程序产品的非易失性计算机可读记录介质，当由处理器运行时，计算机程序产品致使执行此处所公开的方法。

从属权利要求对实施方式进行了限定。应当理解的是，所公开的方法、所公开的计算机程序、以及所公开的计算机可读记录介质与从属权利要求限定和/或此处公开的要求保护的设备具有相似和/或相同的进一步实施方式。

本公开的一方面是通过开发其频(子载波)域或时(抽头)域的特性而对波束成形信息进行压缩，例如，对波束成形矩阵进行压缩。由此，不仅通过接收设备将全部的波束成形信息反馈至发送设备，例如，全部子载波或全部抽头的全部波束成形矩阵，而且还通过接收设备将关于子载波或抽头的缩减集的波束成形信息的缩减集发送至发送设备。这极大地减少了需要将信令反馈至发送设备的开销。

通过一般性介绍提供了上述段落并且上述段落并不旨在限制下列权利要求的范围。通过参考结合所附附图展开的下列细节描述，将能很好地理解所描述的实施方式以及进一步的优点。

附图说明

当结合所附附图考虑时，通过参考下列详细描述，将变得更好理解，因此，将容易获得对本公开的更完整的理解及其许多随附的优点，其中：

图1示出了发送设备的整体布局的示意图；

图2示出了接收设备的整体布局的示意图；

图3示出了根据本公开的无线通信系统的示意图，示出了本公开所解决的问题；

图4示出了根据本公开的无线通信系统的示意图，包括根据本公开的发送设备和接收设备的简化图；

图5示出了说明一组完整的发射波束成形信息和一组简化的发射波束成形信息的示图；

图6示出了用于压缩发射波束成形信息的实现方式的流程图；

图7示出了用于压缩发射波束成形信息的另一实现方式的流程图；

图8示出了波束成形反馈控制字段的示例性实施方式的示图；

图9示出了波束成形反馈控制字段的另一示例性实施方式的示图；

图10示出了图4中所示的发送设备的重构单元的示意图；以及

图11示出了近似函数和重构函数的示图。

具体实施方式

在许多情形中，通过使用多个天线发射天线，如果在接收器侧有多个天线可用也称为MIMO(多输入多输出)，如果在接收器侧仅有单一天线可用也称为MISO(多输入单输出)，无线通信系统能够获得更高的通信速率。由于多个天线之间的信道自然地引入了发射信号之间的干扰，不得不考虑这种干扰。

这样做的方法通常被称为发射波束成形并且需要发送器和接收器对所使用的方法达成一致，并进一步交换一些信息以如此做。这种类型的信息通常被命名为波束成形反馈(FB)信息。

在数学上，可以将减少多个发射信号之间的干扰的一种有利的解决方案公式化成如下：

H＝UDV^H

其中，维度为(N_r x N_t)的H描述使用N_t个天线的TX与使用N_r个天线的接收器之间的信道，并且(.)^H表示厄米算符。D是维度为(N_s x N_s)的对角矩阵，且N_s＝min(N_t,N_r)，与从发送器(TX)发送至接收器(RX)的独立流的数量对应。使用N_s,used<N_s，其还可能有益于发送比可能更少的流。为了形成H以外的对角矩阵D，能够一起使用矩阵V和U：

D＝U^HHV

为了找到已知H的维度为(N_r x N_s,used)的矩阵U和维度为(N_t x N_s,used)的矩阵V，存在类似奇异值分解(SVD)的有效方法。在通过RX进行分解之前，例如，需要基于相应的导频序列对信道矩阵H进行估计。上述等式意味着发送器利用矩阵V对其发送数据进行预编码，而接收器应用U^H进行接收或均衡(equalization)。

通常，所描述的利用MIMO进行通信的方法与正交频分多路复用(OFDM)(即，对多个载波频率上的数字数据进行编码的方法)一起使用。因此，由于其正交性，能够对产生的N_sub个子载波(或音调)中的每个上的信号进行单独处理。进一步地，能够选择子载波，使得其带宽非常窄并且由此能够假设其相应的信道在频域上一致(假设窄带)。由此，能够通过维度为(k x N_t x N_r)的三维矩阵H对MIMO系统的整个OFDM信道进行描述，其中，k描述了k＝1...N_sub的范围内的子载波索引。尤其在宽带通信信道中，诸如用于mm波通信的60GHz频段的信道等，子载波N_sub的数量可能相当大，从而产生较大的反馈开销。因此，需要尽可能多地减少该开销的方法。

图1示出了OFDM-MIMO系统的发送设备10的整体布局的示意图。首先，对发送数据进行加扰、编码，并且然后，将其拆分为N_s个发送流。然后，将这些流映射为发送符号并且进一步映射为OFDM子载波。为了执行发射波束成形，发送器需要具有关于每个子载波的波束成形矩阵V的知识。

图2示出了OFDM-MIMO系统的接收设备20的整体布局的示意图。在接收时域中的全部天线的信号之后，将信号转换到频域，然后使用组合矩阵U进行组合。

为了利用发射波束成形的改善性能，不得不将波束成形信息反馈至发送器。因此，可以使用与数据通信相同的通信信道(以更低速率和相反的方向)，但是，也能够使用不同的信道。这在图3中示出，图3示出了说明本公开所解决的问题的无线通信系统30的示意图。系统30包括根据本公开的发送设备40和接收设备50，其中仅示出了基本的元件。

接收设备(RX)50包括两个(或更多个)接收天线51、用于执行信道估计的信道估计单元52、用于进行分解而解出矩阵U和V的信道分解单元53、用于将矩阵V压缩成发射波束成形信息的缩减集

(即，V的压缩版本)的压缩单元54、以及使用矩阵U^H或诸如MMSE(最小均方误差)或迫零(ZF)等某一其他接收器策略的接收波束成形单元55。发送设备(TX)40包括两个(或更多个)发射天线41、用于经由反馈信道31接收通过接收设备50发送的缩减波束成形信息

的接收单元42、用于重构完整的发射波束成形信息的重构单元43、以及用于对每个子载波应用波束成形信息

(v的重构形式)(即，从缩减的波束成形信息

进行重构)的发射波束成形单元44。应注意，接收设备50计算U和V，但是仅应用U，或甚至两者都不应用(在MMSE-或ZF-接收器的情况下)。

与前向方向(TX至RX)上的波束成形信道相比，由于这些反馈信道通常被限制在低数据速率，并且如果信道改变，则不得不反复执行波束成形信息的反馈，因此建议保持反馈开销尽可能的少并且因此对反馈信息进行压缩(至少部分压缩；例如，反馈信息可以包括无法或不需要压缩或线性量化的发送流的SNR信息)。

为了保持反馈开销尽可能的低，已经提出了针对各个子载波独立地压缩波束成形矩阵的方法。一种简单的方法是利用适当量化的实部和虚部对第k个子载波的波束成形矩阵V_k的复值项进行离散化。为了能够对反馈信息量进行调整而选择量化分辨率和/或间距，从而针对每个发射波束成形矩阵产生被反馈至TX的全部数量的实值变量：N＝2x N_t xN_s,used。

另一种方法采用了V的单一特性：在将每个子载波的波束成形矩阵反馈至TX之前，使用所谓的“吉文斯旋转”对各个矩阵进行分解。在应用该方法之后，能够通过下列一组式子表示单一子载波的波束成形矩阵：

定义范围为[0,2π]的角；和

N_θ＝(N_t×(N_t-1)/2)θ-定义范围为[0,π/2]的角。

与V的实部和虚部的直接离散化相比较，这种表示法需要更少的反馈开销。进一步地，为了对反馈开销的量进行调整，能够利用不同的分辨率对合成的角进行量化。对于更简单的符号，在发送器端使用压缩波束成形矩阵的符号

即，任意方法进行压缩的结果。在反馈矩阵

之后，为了首先将其应用于发送信号，发送器不得不对波束成形矩阵进行重构。对于每个子载波，该重构过程的结果是被描述为

的波束成形矩阵。在应用压缩之后，发送器将无法重新构建理想的波束成形矩阵V，这将导致降低可实现的数据速率。

除将反馈信息量调整为基层通信信道的性质之外，还能够对多个子载波的反馈信息组合在一起。这可以通过对多个相邻子载波的波束成形矩阵进行平均化并且反馈由所使用的分组宽度进行补充的合成平均矩阵而实现。当前标准IEEE 802.11ac仅允许两用户等距分组宽度并且并不指定对多个相邻的V-矩阵进行组合所使用的方法。

除反馈压缩的已知方法之外，本公开中提出了通过开发其在其余维度的特性而对波束成形矩阵进行进一步地压缩，即，在频(子载波)域或时(抽头)域。除传统标准(类似IEEE 802.11ac)中已经定义的方法之外，能够执行这种类型的压缩，其中，对每个子载波的发射波束成形矩阵进行独立地处理(分组特征除外，即，因将固定数量的相邻子载波分组成单个波束成形矩阵而受限制)。

本公开的一个构思是仅将具体的发射波束成形信息(例如，波束成形矩阵)，也被称为发射波束成形信息的缩减集，包括在反馈信息(所谓的支持向量)中，并且跳过如果跳过则不超过一定误差阈值的项。所述误差阈值表示根据本公开所使用的误差标准，以选择应被包括在反馈信息中的那些子载波或抽头反馈信息。

图4示出了根据本公开的对应无线通信系统60的示意图，包括根据本公开的发送设备70和接收设备80的简化图。接收设备80包括与图3中所示的接收设备50相同的元件。然而，如下面说明的，在本实施方式中，压缩单元54进行不同的操作。发送设备70包括两个(或更多个)发射天线41、用于经由反馈信道31接收通过接收设备80发送的发射波束成形信息的缩减集的接收单元42、用于重构完整的发射波束成形信息的重构单元43、以及用于使用重构的发射波束成形信息而应用发射波束成形的发送波束成形单元44(在本实施方式中，也进行不同的操作)。

根据本公开，可以应用发送设备和接收设备的实现方式的下列变形。在RX侧，对压缩方法进行扩展，以在额外的维度执行发射波束成形信息的压缩。反馈信息包括使用额外的维度和额外的信息执行压缩的指示符，其中，在频域或时域中，不得不应用反馈波束成形信息。在TX侧，使一组完整的波束成形的重构方法适应于在对应RX侧应用的压缩方法。

当观察基带中的60GHz混合MIMO信道的发射波束成形矩阵的特性时，尤其应用使用吉文斯-旋转进行矩阵分解之后，能够观察到许多所得数值(吉文斯角)随着频率/子载波索引而发生线性地变化。在对这些矩阵应用吉文斯分解之后，每个矩阵能够由

(且

和

实值角、而非N_t×N_S，used复数(或2×N_t×N_S，used实值数)表示。根据子载波指数k，将这些值被视为多个离散函数f_i[k](且i＝1...I)。此处，函数索引i能够直接反映V-矩阵的各项或使用吉文斯-旋转/高斯-若尔当分解或其他独立地处理每个子载波的V的压缩方法进行的转换之后的相应角。

近似函数的数量取决于先验近似所应用的压缩方法。如果未应用压缩，则I＝2xN_t x N_s,used将成立(由于V中的每项的实部和虚部必须被近似)。如果应用吉文斯旋转，则

成立。

因此，对于任意I函数(对于全部片段j，误差阈值可以保持恒定，或者对于每个片段和/或信道，可以动态导出误差阈值)，将具有长度J的时/频域

中的支持位置的向量定义为包含减少数量的全部可用位置S_sub＝{0，1，...N_sub-1}。S_app中的各项被选择为使得被定义为

的片段(前一支持位置s_app[f-1]与支持位置s_app[f]))中的累积误差阈值不超过Δ_i，max的预定误差阈值。因此，即使仅实现一个定义阈值，s_app中的每项也表示应被包括在缩减反馈中的各个I函数的位置。

在这些支持位置之间，可以应用推导f_i，approx的不同内插或近似化方法。通过使用线性内插能够实现这种方法的最简单情况。因此，使用线性函数对各个初始化函数f_i[k]进行分段式插值。图5中示出了描述说明发射波束成形信息的完整集与发射波束成形信息的缩减集的示图的该过程的结果的实施例。

为了简化实现方式，能够对上面提出的标准施加进一步的约束。一个实施例是仅允许子载波之间的预定义距离。基于此，Δ_i，j变化的上述标准如下：

解出S_app[j]s.th.

和|s_app[j]-s_app[j-1]|∈S_FB

其中，S_FB包含预定义的值，例如，S_FB＝{1,2,4,…2^N}。如图10中所示，这种情况的优点在于，能够使用一组固定大小的线性内插器来促进在发送器处的数字波束成形器的重构。图10具体示出了通过使用一组固定分组宽度和N_g,j∈S_FB的重构器而对f_i，approx进行重构的设备的示意图。该布置可能是图4中描述的重构单元43的部件。

该标准的应用应从与DC(直流，即，中心)子载波相邻的子载波开始并且应朝向信道边缘移动。由此，确保DC子载波不是被反馈的子载波的一部分。图11中将此作为实施例进行了示出。见上述等式，图11示出了动态分组宽度为S_FB＝{2⁰,2¹,2²,…2^N}的函数f₁[k]的近似值90、基于S_app[j]的重构函数91(f_1，apprax[k])(交叉点92)。不包括DC子载波(如由圆圈93指示的)。

信道边缘处的条件可以放宽，以便允许构成信令的一部分，并且允许发送器对预编码器进行正确的重构。如图11中描述的，存在多种选项：

a.包括S_FB＝1的全部剩余的子载波(有关结果f_i，apppox，见菱形94和点线95)；

b.仅包括最后子载波(见加号96和虚线97)；

c.不包括任意另外的子载波，从而导致值(实线98)或斜率(点划线99)的恒定持续。

因为应该在信道边缘或与构成绑定信道的一部分的信道边缘对应的子载波中存在子载波，所以可选地，能够提供具有与N_g不同的大小的重构单元并且在图10中用虚线标记。

能够在选项a之上施加进一步的约束，以确保s_app[j]不属于指示导频位置的一组索引。

图5具体示出了使用J＝34<<N_sub＝512个动态放置的支持位置(交点C)在频率上近似的I＝2函数f₁和f₂(子载波索引k)产生近似f_1，apppox和f_2，approx的可视化，对于使用吉文斯旋转的每个子载波，反映首先被分解成两个角的维度为(N_t＝2 x N_s＝2)的v-矩阵。考虑到预编码器对于具有恒定相的乘法是不变的事实，能够对通过吉文斯旋转矩阵获得的角直接使用回归/插值方法或者对这些转换应用回归/插值方法。由此，在应用具有恒定相项(被选择为补偿一个角的孤立变化)的吉文斯旋转之前，例如，在图5中的f₂发生时或改善线性化时，例如，通过解出其中线性化的最大误差或总和误差为最小的乘法相因数，能够乘以具体子载波的v-矩阵。

由此，其波束成形信息被包括在发射波束成形信息的缩减集中的子载波/抽头的缩减集包括子载波/抽头，其中，相邻子载波/抽头之间的距离可以相等或不等，并且对于不同配对的相邻子载波/抽头，相邻子载波/抽头之间的距离甚至可以不同，即，相邻子载波/抽头之间可能存在动态宽度。

根据本公开的实施方式，可以将不同种类的压缩的发射波束成形信息从接收设备反馈至发送设备。可以沿着时间或频率的维度对波束成形矩阵进行压缩，即，根据下列一种方法，可以减少频域或时域上的反馈开销：

a.通过差分信令(子载波之间)，指不绝对地、而是相对于某一参考(例如，前一子载波/抽头)发出波束成形矩阵的信号；

b.通过分组，指为了减少波束成形反馈信息，对多个子载波应用平均化；

c.如上所述，通过对但具有一组固定(即，对于全部的信道是固定的)减少支持向量s_app的分组的线性/非线性插值或回归(固定宽度)；

d.如上所述，通过对动态分组线性/非线性插值或回归；

e.通过减少时域中的信道状态信息(CSI)；或者

f.通过减少时域中的v。

进一步地，可替代地或另外地，可以对每个子载波的波束成形矩阵进行独立地压缩。根据下列方法之一，可以对单个发射波束成形矩阵v进行压缩：

g.通过线性量化；

h.通过使用吉文斯-旋转进行分解(如上所述)；

i.通过使用高斯-若尔当消元法进行分解；或

j.通过在量化之前将V-矩阵的笛卡尔复值项转换成极坐标。

图6示出了上述项e.的实施方式的可能实现方式的流程图。在第一步骤S10中，获得每个链路的时域中的脉冲响应，例如，测量h_ij(n)，且1≤i≤N_r并且1≤j≤N_t。在第二步骤S12中，将每个脉冲响应可选地归一化成其平均功率，即，

在第三步骤S14中，选择预定义或推导的阈值α，其定义了被认为是有效的每个

的抽头的最小幅值。在第四步骤S16中，为了提取一组重要的抽头，对每个

应用阈值。该组有效的抽头

包括复值脉冲响应值及相应的时间指数n^SIG。更详细地，对于固定n₀的每个i和j，通过对

进行评估而确定n^SIG。如果任意

超过阈值α，则将抽头n₀视为有效的并且包括到组n^SIG。对于n₀，相关联的有效脉冲响应抽头由

给出并且包括

在第五步骤S18中，对于由(全部i和j)

定义的每个信道矩阵H^SIG，计算波束成形矩阵V(如适用，包括诸如吉文斯旋转等可选压缩)：

假设n^SIG包含S项，从各个H^SIG计算S波束成形矩阵V^SIG。在第六步骤S20中，将n^SIG和V^SIG中的元素反馈至发送器，即，(V^SIG，n^SIG)。在第七步骤S22中，发送器通过下列式子对所接收的频域中的波束成形信息进行转换：

其中，T表示脉冲响应的抽头间隔或采样间隔。由于OFDM发送器通常应用离散傅里叶变换，在ω＝2πk/N_sub中，仅对上述等式进行评估，且k是子载波索引并且N_sub是子载波的总数。应注意，根据实现方式，可以省去第二步骤S12。

图7示出了上述项f.的实施方式的可能实现方式的流程图。在第一步骤S30中，获得每个链路的频域的信道状态信息(CSI)，并且测量每个子载波k，即，

且1≤i≤N_r并且1≤j≤N_t(此处，矩阵H^t/V^t表示时域表示法，H^f/V^f表示频域表示法，且N_S＝min(N_t，N_r)并且1≤v≤N_S。在第二步骤S32中，执行H^f(k)的分解，以获得每个子载波k的频域的V^f(k)和U^f(k)。可替代地，在第一步骤S30中，可以获得时域中的信道信息，然后，在第二步骤S32中应用分解之前，不得不首先转换成频域。

在第三步骤S34中，将元素

转换回成时域，以获得每个抽头n的元素

在第四步骤S36中，选择或推导预定义或具体的阈值a，其定义了被视为有效的每个

的抽头的最小幅值(可以将该步骤描述为集群检测)。

在第五步骤S38中，为了提取一组有效的抽头，对每个

应用该阈值。该组有效抽头

构成复值元素及相应的抽头索引n^SIG(应注意，n^SIG是单一维度并且由此

是全部元素的一组共同抽头)。更详细地，对于固定n₀中的每个j和v，通过对

进行评估而确定n^SIG。如果任意

超过阈值α，则将抽头n₀视为有效的并且包括该组n^SIG。n₀的相关联波束成形抽头由

给出并且包括

阈值α可能被预先确定为静态值或可以通过考虑发射波束成形矩阵的相应值而进行动态推导(即，平均信道功率)。该阈值仅旨在包括完整发射波束成形信息的相关(相对于可实现的发送速率)元素。在第六步骤S40中，对于全部的j和v，将每个有效抽头组反馈至发送器，即，

在第七步骤S42中，发送器将反馈信息转换回成频域并且对每个子载波应用合成的

以执行发射波束成形。可以对V^f-矩阵的吉文斯表示法应用相同的方法。然后，可以分别在步骤S32中包括吉文斯旋转的额外步骤并且在步骤S42中包括反吉文斯-旋转。

图8示出了波束成形反馈控制字段的示例性实施方式的示图，具体地，增强型定向多吉比特(EDMG)波束成形反馈控制，即，配置如下列表1中所示的EDMG波束成形反馈元素。

通过解出下列式子能够获得使用吉文斯-旋转的压缩：

和

因此，

且I_n描述了(n×n)-单位矩阵。

图8中所示的字段具有下列含义：

Nss字段表示波束成形反馈矩阵的列数减一。

Nr字段表示波束成形反馈矩阵的行数减一。

Ncb字段表示2.16GHz信道的数量，测量结果由减一得到。

分组字段表示被分组成下列中的一组的子载波的数量：

对于未分组设置为0->N_g＝1，

设置为1->N_g＝2

设置为2->N_g＝4

对于动态分组宽度设置为3->由子载波/抽头字段的数量指定元件的数量。

反馈类型字段表示将反馈类型设置成：

设置为0->频域中未经压缩的反馈

设置为1->在频域中使用吉文斯旋转进行压缩

设置为2->在时域中未经压缩的反馈

设置为3->在时域使中用吉文斯旋转进行压缩反馈

系数大小字段表示波束成形反馈矩阵(

并且

位)中的元素的位的量化分辨率：

对于N_b＝2(对于压缩反馈模式，b_ψ＝1，

)，设置为0

对于N_b＝6(对于压缩反馈模式，b_ψ＝3，

)，设置为2

对于N_b＝8(对于压缩反馈模式，b_ψ＝4，

)，设置为4。

子载波/抽头字段的数量指定了报告中存在的抽头/子载波的数量减一(仅在使用动态分组宽度时才相关)。

图9示出了通过使用一组重构器对f_i，approx进行重构的设备的示意图，分组宽度固定并且N_g，j∈S_FB。该布置可能是如图4中所示的重构单元43的部件。可选地，信道边缘处或构成接合信道的一部分(具有与N_g不同的预定义值)的信道边缘处存在子载波的重构单元并且以虚线进行标记。如图9所示，可替代地，分组字段可以包括两个以上的位来表示被分组成一个组的子载波的数量：

设置为0，以表示N_g＝2

设置为1，以表示N_g＝4…

设置为N_l，以表示最大分组的大小

设置为N_l+1(或严格大于N_l并且严格小于

的值)，以表示动态分组。在这种情况下，抽头/载波指数字段中存在绝对或差分形式的子载波的具体索引。索引应使得反馈内存在并且适用下列条件的任意两个相邻的子载波之间的差异：

-它们不是任意信道或绑定信道的边缘子载波

-它们不与DC(直流)子载波相邻

是所允许的一个分组或与所允许的一个分组对应并且由分组字段表示。能够基于信道特性的离线分析而选择N_g，max并且N_bg＝ceil(log₂(N_l+1))表示所需的位数。在更高级的实现方式中，存在于反馈中并且满足上述两个条件的任意两个相邻子载波之间的差可以是比分组字段中定义的倍数或者这些的倍数或除数大2的幂。

表1–EDMG波束成形反馈元素

关于波束成形反馈矩阵，应注意，表4中限定了压缩反馈模式的角度顺序。对于非压缩反馈模式的反馈，矩阵元素可以对每个实部和虚部使用N_b位进行向量化和量化，然后一个接一个地放置(Re、Im、…)。

自然，载波指数字段中的值可以是所呈现的相对索引或绝对值，即，stctdx(0)、stcidx(1)、...

当累积字段指示应是累积信道的反馈时，对载波索引字段内的索引进行排序，以使得首先指示与较低的2.16或4.62信道对应的子载波索引组。因此，较高的2.16或4.62信道的子载波索引伴随其后，以使得反馈的子载波的总数与控制字段内的指示对应。

可替代地，对于累积情况，可以用信号发送在每个信道内子载波的数量，在这种情况下，可以为每个信道发送单独的波束成形信息和载波索引信息。

表2-传回其压缩波束成形反馈矩阵子字段的子载波

表3–波束成形反馈矩阵的大小

表4-具有上述所述吉文斯-旋转角度的“波束成形反馈矩阵”字段中的角度顺序。

作为表2的可替代表格，包含固定大小，可以表示为如下(表示为表2’)，其中，

表示分组大小为N_g并且信道接合因数为CB＝i的子载波集。

表2’-传回其压缩波束成形反馈矩阵子字段的子载波，且当累积字段＝0时，DC子载波指数为dcidx＝[-1，0，1]

在表2’中，k_CB1、k_CB2、k_CB3以及k_CB4表示最大正整数，以分别使得N_gk_CB1+2＜177，N_gk_CB2+177＜386，N_gk_CB3+386＜596、并且N_gk_CB4+596＜805。

当反馈针对累积信道时，即，2.16+2.16或4.32+4.32，表2”中示出了子载波索引，其中，

表示索引是由

定义、但分别应用于较低和相对较高2.16GHz信道的索引。相似地，

和

表示由

定义、但分别应用于较低和相对较高4.32GHz信道的索引。

表2”–传回其压缩波束成形反馈矩阵子字段的子载波，且当累积字段＝1时，DC子载波指数为dcidx＝[-1，0，1]

表2’和表2”示出了缩减波束成形反馈报告的载波指数集的实例，其中，结构从中心(与DC子载波相邻的子载波)开始并且朝向边缘进行。相似地，结构还能够从边缘开始并且朝向中心移动并且能够通过相似的方式推导子集索引。

对于CB＝i，接收器的一个可能实现方式是首先将缩减集视为具有最大分组大小的

并且核查误差标准。对于不满足此要求的相邻子载波，则从

考虑的子载波位置。然后，反复重复该过程，直至满足缩减集内的所有相邻子载波都满足误差标准。如果N_g，1≤N_g，2，则因为始终将N_g，1的子载波集包括在N_g，2的子载波集中，所以通过使用固定子载波位置，容易在固定和动态模式之间决定并且还容易根据需要在两者之间进行切换。

所公开的方法和设备允许减少被反馈至发送器所需的信息量，以在充分保持数据链路的相同性能的同时执行发射波束成形。这将提高通信系统(诸如具有接入点的智能手机-平板-客户端通信等)的整体性能(数据吞吐量)。

由此，上述讨论仅公开并且描述了本公开的示例性实施方式，本领域技术人员应当理解的是，在不背离其实质或基本特征的情况下，本公开可以涵盖其他具体形式。相应地，本公开的公开内容旨在是示出性的，而非限制本公开以及其他权利要求的范围。包括此处教导的任意易于识别的变形的本公开部分限定上述要求保护技术的范围，因此，不对公众公开发明性的主题。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且非限定性冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除复数形式。单一元件或其他单元可以执行权利要求中陈述的若干项的功能。唯一的事实在于，在相互不同的从属权利要求中陈述的特定措施并非表示不能有利地使用这些措施的组合。

迄今为止，在被描述为至少部分由软件控制数据处理装置实现的本公开的实施方式中，应当认识到，还将承载诸如光盘、磁带、半导体存储器等这种软件的非易失性机器可读介质视为表示本公开的实施方式。进一步地，还可以通过其他形式分配该软件，诸如，经由因特网或其他有线或无线电信系统等。

通过对应的硬件和/或软件元件可以实现所公开设备、装置、以及系统的元件，例如，适当地电路。电路是包括常规电路元件的电子部件、包括专用集成电路、标准集成电路、专用标准产品的集成电路、以及场可编程门阵列的结构装配。进一步地，电路包括中央处理单元、图形处理单元、以及根据软件代码进行编程或配置的微处理器。尽管电路包括上述所述硬件运行软件，然而，电路不包括纯软件。

其遵循所公开主题的进一步实施方式的列表：

1.一种用于无线OFDM通信系统的接收设备，所述接收设备包括：

-两个或多个接收天线，用于接收经由信道从具有两个或多个发射天线并且应用发射波束成形的发送设备接收的OFDM信号；和

-线路，被配置为：

-执行信道估计，以估计信道；

-基于信道估计生成发射波束成形信息，所述发射波束成形信息包括每个子载波或时域抽头的波束成形信息；

-从所述发射波束成形信息中确定发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的子载波或所述缩减集的抽头；以及

-将发射波束成形信息的缩减集反馈至发送设备。

2.根据实施方式1限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为对所生成的发射波束成形信息进行压缩并且从所压缩的发射波束成形信息中确定发射波束成形信息的缩减集。

3.根据实施方式2限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为：通过应用线性量化或矩阵分解，具体地，应用吉文斯-旋转或高斯-若尔当消元法，或通过将所生成的发射波束成形信息的波束成形信息转换成极坐标，对所生成的发射波束成形信息的至少一部分进行压缩，以获得包括每个子载波或抽头的波束成形信息的压缩发射波束成形信息。

4.根据前述实施方式中任一项限定的接收设备，

其中，发射波束成形信息的缩减集包括频域中的所述子载波的缩减集中的每个子载波的波束成形信息值或矩阵、或者时域中的所述抽头的缩减集中的每个抽头的波束成形信息值或矩阵。

5.根据实施方式4限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为反馈波束成形信息值或矩阵的缩减集，以及及指示其在频域中的位置的相关联的子载波值或指数或者指示其在时域中的位置或延迟的相关联抽头位置或抽头延迟。

6.根据前述实施方式中任一项限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过下列一项或多项确定发射波束成形信息的缩减集：

-子载波或抽头之间的波束成形信息的差分处理；

-两个或多个子载波或抽头的波束成形信息的分组；

-固定或动态数量的两个或多个子载波或抽头的波束成形信息的组内插值或回归；以及

-减去时域的信道状态信息。

7.根据前述实施方式中任一项限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过下列项确定包括关于频域中的子载波的缩减集的波束成形信息的发射波束成形信息的缩减集：

-通过计算使用发射波束成形信息的缩减集进行重构的近似波束成形信息与子载波间隔内的完整发射波束成形信息之间的累积误差确定以包含单一子载波的子载波的缩减集开始的附加子载波，附加子载波的相关联波束成形信息应包括在发射波束成形信息的缩减集中；以及

-如果所计算的累积误差超过预定的误差阈值，则将与所述附加子载波位置或与所述子载波间隔长度相关联的波束成形信息或其梯度包括在波束成形信息的缩减集中。

8.根据实施方式7限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过使用从与所述附加子载波及波束成形间隔的前一子载波相关联的波束成形信息确定的子载波间隔内的子载波的近似波束成形信息而计算累积误差。

9.根据实施方式8限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过下列项计算累积误差：

-确定所述子载波间隔中的每个子载波在近似波束成形信息与完整发射波束成形信息的波束成形信息之间的距离度量；

-计算子载波间隔中的每个子载波的所述距离度量的绝对值的平方；以及

-针对子载波间隔中的全部子载波求所述平方的和。

10.根据前述实施方式中任一项限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过下列项确定包括时域中的抽头的缩减集的波束成形信息的发射波束成形信息的缩减集：

-通过计算使用发射波束成形信息的缩减集进行重构的近似波束成形信息与抽头间隔内的完整发射波束成形信息之间的累积误差而确定以包含单一抽头的抽头的缩减集开始的附加抽头，附加抽头的相关联波束成形信息应包括在发射波束成形信息的缩减集中；以及

-如果所计算的累积误差超过预定的误差阈值，则将与所述附加抽头位置或所述抽头间隔长度相关联的波束成形信息或其梯度包括在波束成形信息的缩减集中。

11.根据实施方式10限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过使用从与所述附加抽头及波束成形间隔的前一抽头相关联的波束成形信息确定的抽头间隔内的抽头确定的近似波束成形信息而计算累积误差。

12.根据实施方式11限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过下列项计算累积误差：

-确定抽头间隔中的每个抽头在近似波束成形信息与完整发射波束成形信息的波束成形信息之间的距离度量；

-计算抽头间隔中的每个抽头的所述距离度量的绝对值的平方；以及

-针对抽头间隔中的全部抽头求所述平方的和。

13.根据实施方式8至11中任一项限定的接收设备，

其中，线路被进一步配置为通过发射波束成形信息的缩减集中的子载波或抽头之间的插值确定近似波束成形信息。

14.根据前述实施方式中任一项限定的接收设备，

-通过基于在时域中获得或估计的信道信息评估误差标准来选择具有最强幅值或超过预定幅值阈值的抽头；

-计算所选择的每个信道信息的波束成形信息；以及

-将所选择的抽头的波束成形信息包括在发射波束成形信息的缩减集中。

15.一种用于无线OFDM通信系统的接收方法，所述接收方法包括：

-接收经由信道从具有两个或多个发射天线并且应用发射波束成形的发送设备接收的OFDM信号；以及

-执行信道估计，以估计信道；

-将发射波束成形信息的缩减集反馈至发送设备。

16.一种用于无线OFDM通信系统的发送设备，所述发送设备包括：

-两个或多个发送天线，用于经由信道将OFDM信号发送至具有两个或多个接收天线的接收设备；和

-线路，被配置为：

从接收设备接收发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的子载波或所述缩减集的抽头；

-从所接收的发射波束成形信息的缩减集重构发射波束成形信息；以及

-通过使用所重构的发射波束成形信息而应用发射波束成形。

17.根据实施方式16限定的发送设备，

其中，线路被进一步配置为通过对频域或时域中的波束成形信息进行插值或近似化而应用发射波束成形信息。

18.根据实施方式16或17限定的发送设备，

其中，线路被进一步配置为在数据发送帧的前导码中设置旗标，以指示对当前发送帧应用发射波束成形。

19.一种用于无线OFDM通信系统的发送方法，所述发送方法包括：

-经由信道将OFDM信号发送至具有两个或多个接收天线的接收设备；

-从接收设备接收发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的子载波或所述缩减集的抽头；

-通过使用所重构的发射波束成形信息而应用发射波束成形。

20.一种非易失性计算机可读记录介质，存储有计算机程序产品，当由处理器运行时，计算机程序产品致使执行根据实施方式15或19所述的方法。

21.一种包括程序代码装置的计算机程序，当在计算机上运行所述计算机程序时，计算机代码装置用于致使计算机执行根据实施方式15或19所述的所述方法的步骤。

Claims

1.一种用于无线OFDM通信系统中的接收设备，所述接收设备包括：

-线路，被配置为：

-执行信道估计，以估计所述信道；

-基于所述信道估计生成发射波束成形信息，所述发射波束成形信息包括每个子载波或时域抽头的波束成形信息；

-从所述发射波束成形信息中确定发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的所述子载波或所述缩减集的所述抽头；以及

-将所述发射波束成形信息的缩减集反馈至所述发送设备。

2.根据权利要求1所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为对所生成的发射波束成形信息进行压缩并且从所压缩的发射波束成形信息中确定所述发射波束成形信息的缩减集。

3.根据权利要求2所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为：通过应用线性量化或矩阵分解，具体地，应用吉文斯-旋转或高斯-若尔当消元法，或通过将所述生成的发射波束成形信息的所述波束成形信息转换成极坐标，对所述生成的发射波束成形信息的至少一部分进行压缩，以获得包括每个子载波或抽头的波束成形信息的压缩发射波束成形信息。

4.根据权利要求1所述的接收设备，

其中，所述发射波束成形信息的缩减集包括所述频域中的所述子载波的缩减集中的每个子载波的波束成形信息值或矩阵、或者所述时域中的所述抽头的缩减集中的每个抽头的波束成形信息值或矩阵。

5.根据权利要求4所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为反馈所述波束成形信息值或矩阵的缩减集，以及指示其在频域中的位置的相关联的子载波值或索引或者指示其在时域中的位置或延迟的相关联抽头位置或抽头延迟。

6.根据权利要求1所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过下列一项或多项确定所述发射波束成形信息的缩减集：

-子载波或抽头之间的波束成形信息的差分处理；

-两个或多个子载波或抽头的波束成形信息的分组；

-固定或动态数量的两个或多个子载波或抽头的波束成形信息的组内插或回归；以及

-减去时域的信道状态信息。

7.根据权利要求1所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过下列项确定包括关于所述频域中的子载波的缩减集的波束成形信息的所述发射波束成形信息的缩减集：

-通过计算使用所述发射波束成形信息的缩减集进行重构的近似波束成形信息与子载波间隔内的完整发射波束成形信息之间的累积误差确定以包含单一子载波的子载波的缩减集开始的附加子载波，所述附加子载波的相关联波束成形信息应包括在所述发射波束成形信息的缩减集中；以及

-如果所计算的累积误差超过预定的误差阈值，则将与所述附加子载波位置或与所述子载波间隔长度相关联的所述波束成形信息或其梯度包括在所述波束成形信息的缩减集中。

8.根据权利要求7所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过使用从与所述附加子载波及波束成形间隔的前一子载波相关联的所述波束成形信息确定的子载波间隔内的子载波的近似波束成形信息计算所述累积误差。

9.根据权利要求8所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过下列项计算所述累积误差：

-确定所述子载波间隔中的每个子载波在所述近似波束成形信息与所述完整发射波束成形信息的所述波束成形信息之间的距离度量；

-计算所述子载波间隔中的每个子载波的所述距离度量的绝对值的平方；以及

-针对所述子载波间隔中的全部子载波求所述平方的和。

10.根据权利要求1所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过下列项确定包括所述时域中的抽头的缩减集的波束成形信息的所述发射波束成形信息的缩减集：

-通过计算使用所述发射波束成形信息的缩减集进行重构的近似波束成形信息与抽头间隔内的完整发射波束成形信息之间的累积误差而确定以包含单一抽头的抽头的缩减集开始的附加抽头，所述附加抽头的相关联波束成形信息应包括在所述发射波束成形信息的缩减集中；以及

-如果所计算的累积误差超过预定的误差阈值，则将与所述附加抽头位置或所述抽头间隔长度相关联的所述波束成形信息或其梯度包括在所述波束成形信息的缩减集中。

11.根据权利要求10所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过使用从与所述附加抽头及波束成形间隔的前一抽头相关联的所述波束成形信息确定的抽头间隔内的抽头的近似波束成形信息而计算所述累积误差。

12.根据权利要求11所述的接收设备，

-确定所述抽头间隔中的每个抽头在所述近似波束成形信息与所述完整发射波束成形信息的所述波束成形信息之间的距离度量；

-计算所述抽头间隔中的每个抽头的所述距离度量的绝对值的平方；以及

-针对所述抽头间隔中的全部抽头求所述平方的和。

13.根据权利要求8或11所述的接收设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过所述发射波束成形信息的缩减集中的子载波或抽头之间的插值确定近似波束成形信息。

14.根据权利要求1所述的接收设备，

-通过基于在所述时域中所获得或所估计的信道信息评估误差标准来选择具有最强幅值或幅值超过预定幅值阈值的抽头；

-计算所选择的每个信道信息的波束成形信息；以及

-将所选择的抽头的所述波束成形信息包括在所述发射波束成形信息的缩减集中。

-执行信道估计，以估计所述信道；

从所述发射波束成形信息中确定发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的所述子载波或所述缩减集的所述抽头；以及

-将所述发射波束成形信息的缩减集反馈至所述发送设备。

-线路，被配置为：

-从所述接收设备接收发射波束成形信息的缩减集，其中，所述缩减集包括频域中的子载波的缩减集的或时域中的抽头的缩减集的波束成形信息，其中，基于误差标准确定所述缩减集的所述子载波或所述缩减集的所述抽头；

-通过使用所重构的发射波束成形信息而应用发射波束成形。

17.根据权利要求16所述的发送设备，

其中，所述线路被进一步配置为通过对所述频域或所述时域中的波束成形信息进行插值或近似化而应用所述发射波束成形信息。

18.根据权利要求16所述的发送设备，

其中，所述线路被进一步配置为在数据发送帧的前导码中设置旗标，以指示对当前发送帧应用发射波束成形。

-通过使用所重构的发射波束成形信息而应用发射波束成形。

20.一种非易失性计算机可读记录介质，存储有计算机程序产品，当由处理器运行时，所述计算机程序产品致使执行根据权利要求15或19所述的方法。