CN111726148B - 用于自适应波束成形的无线通信设备及其操作方法 - Google Patents

用于自适应波束成形的无线通信设备及其操作方法 Download PDF

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Abstract

一种操作无线通信设备的方法，该方法包括：使用从基站接收的探测分组来估计第一信道以获得估计的第一信道，探测分组包括多个第一流；通过对估计的第一信道执行奇异值分解(SVD)来生成对角矩阵和波束控制矩阵；使用对角矩阵生成分别与通过将波束控制矩阵应用于所述多个第一流而生成的多个第二流对应的多个第二信道的状态信息；以及基于状态信息向基站发送波束成形反馈。

Description

用于自适应波束成形的无线通信设备及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2019年3月21日提交的韩国专利申请No.10-2019-0032541以及于2019年6月4日提交的韩国专利申请No.10-2019-0066060的优先权，这些申请的公开内容整体以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明构思涉及无线通信设备，更具体地，涉及支持基站的自适应波束成形的无线通信设备及其操作方法。
背景技术
基于多天线的无线通信系统可通过蜂窝通信环境中的发送机与接收机之间的波束成形改进数据传输速率。波束成形方法基于基站与无线通信设备之间的信道状态来执行，并且通常，可以是在无线通信设备(或接收机)中使用估计作为参考信号的信道来生成波束控制矩阵并将关于波束控制矩阵的信息(例如，码本)反馈给基站(或发送机)的方法。
已研究了能够支持用于改进无线通信系统的性能的波束成形技术的无线通信设备，并且为了确定适合于基站与无线通信设备之间的信道状态的波束成形方法，正在进行对无线通信设备的波束成形反馈生成方法的研究。
发明内容
本发明构思提供了一种无线通信设备及其操作方法，该无线通信设备能够生成更精确地反映支持波束成形的无线通信设备所接收的信号经历的信道状态的波束成形反馈。
根据本发明构思的一方面，提供了一种操作无线通信设备的方法，该方法包括步骤：使用从基站接收的探测分组来估计第一信道以获得估计的第一信道，该探测分组包括多个第一流；通过对估计的第一信道执行奇异值分解(SVD)来生成对角矩阵和波束控制矩阵；使用对角矩阵生成分别与通过对多个第一流应用波束控制矩阵而生成的多个第二流对应的多个第二信道的状态信息；以及基于状态信息向基站发送波束成形反馈。
根据本发明构思的一方面，提供了一种操作无线通信设备的方法，该方法包括步骤：通过对与基站和无线通信设备之间的第一信道对应的信道矩阵执行奇异值分解来生成对角矩阵和波束控制矩阵，对角矩阵包括多个奇异值；使用对角矩阵确定与波束控制矩阵多个第二信道对应的多个信噪比(SNR)，其中，通过多个第二信道接收应用波束控制矩阵的多个波束控制流；以及向基站提供包括多个SNR和波束控制矩阵的波束成形反馈。
根据本发明构思的一方面，提供了一种包括基站和无线通信设备的无线通信系统中的波束成形方法，该波束成形方法包括步骤：由无线通信设备通过对使用从基站接收的探测分组估计的第一信道执行奇异值分解来生成对角矩阵和波束控制矩阵，探测分组包括多个第一流；由无线通信设备生成多个第二信道当中的至少一个目标信道的状态信息，所述多个第二信道对应于通过对多个第一流应用波束控制矩阵而生成的多个第二流；由无线通信设备基于状态信息向基站发送波束成形反馈；以及由基站基于波束成形反馈来确定用于与无线通信设备的无线通信的波束成形秩数。
根据本发明构思的一方面，提供了一种无线通信设备，该无线通信设备包括被配置为支持波束成形的多个天线、以及处理电路，该处理电路被配置为：使用从基站接收的探测分组来估计第一信道，探测分组包括多个第一流，以获得估计的第一信道；对估计的第一信道执行奇异值分解以生成对角矩阵和波束控制矩阵；生成与通过对多个第一流应用波束控制矩阵而生成的多个第二流对应的多个第二信道当中的至少一个目标信道的状态信息，使得该状态信息可用于确定波束成形秩数；以及基于状态信息来生成波束成形反馈以用于传输给基站。
附图说明
从以下结合附图进行的详细描述将更清楚地理解本发明构思的实施例，附图中：
图1是根据实施例的无线通信系统的框图；
图2是根据实施例的无线通信设备的波束成形反馈生成方法的流程图；
图3是根据实施例的链路适配器的操作的框图；
图4是示出在作为秩2无线局域网系统的无线通信系统中生成波束成形反馈的方法的框图；
图5是根据实施例的图3的信道状态仪的操作的流程图；
图6是根据实施例的链路适配器的操作的框图；
图7是根据实施例的图6的秩指示符生成器的操作的流程图；
图8是示出在作为秩4无线局域网系统的无线通信系统中生成波束成形反馈的方法的框图；
图9是根据实施例的图6的秩指示符生成器的操作的流程图；
图10A是根据实施例的链路适配器的操作的框图，图10B是图10A的查找表的示图；
图11是示出根据实施例的操作无线通信系统的方法的流程图；
图12是示出根据实施例的操作基站的方法的流程图；
图13是根据实施例的物联网(IoT)网络系统的概念图；
图14是根据实施例的电子装置的框图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明构思的实施例。
图1是示意性地示出根据实施例的无线通信系统1的框图。
参照图1，无线通信系统1可包括无线通信设备100和/或基站10，并且无线通信设备100和基站10可通过第一信道20彼此通信。无线通信系统1可被称为多输入多输出(MIMO)系统。无线通信系统1可以是(但不限于)长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信系统(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统和/或任何其它无线通信系统。无线通信系统1可支持根据第一信道20的状态确定信道编码速率的调制方法和/或自适应调制和编码(AMC)方法。无线通信系统1可包括t个发送天线12(例如，发送天线12X1至Xt)和R个接收天线110(接收天线110Y1至YR)。
无线通信设备100可被称为可与基站10通信以发送和/或接收数据和/或控制信息的各种设备中的一个或多个。例如，无线通信设备100可被称为用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端(MT)、用户终端(UT)、订户站(SS)、移动装置等。此外，基站10可被称为与无线通信设备100和/或另一基站通信的固定站，并且可与无线通信设备100和/或另一基站通信以发送和/或接收数据。例如，基站10可被称为节点B、演进节点B(eNB)、基站收发器系统(BTS)和/或接入点(AP)。
无线通信设备100与基站10之间的无线通信网络可通过共享可用网络资源来支持多个用户之间的通信。例如，在无线通信网络中，可以各种方式发送信息，诸如，码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)等。
在下文中，假设无线通信系统1是无线局域网系统，并且假设针对每个流支持相同的调制和编码方案或相似的调制和编码方案。然而，这仅是实施例，本发明构思不限于此。本公开的精神可适用于各种网络系统。
无线通信设备100可包括多个天线(或接收天线)110、射频(RF)电路120和/或处理器130。包括在无线通信设备100中的每个组件(例如，RF电路120和/或处理器130)可以是包括模拟电路和/或数字电路的硬件块，并且可以是包括由处理器执行的多个命令的软件块。RF电路120可通过多个天线110从基站10接收信号(例如，下行链路信号)。RF电路120可包括模拟下转换混频器，并且可通过使用模拟下转换混频器将所接收的信号下转换来生成基带信号。另外，RF电路120还可包括模数转换器以执行诸如将基带信号转换为数字信号的处理操作。根据一些示例实施例，RF电路120可使用本领域普通技术人员将理解的结构和/或方法来实现。
处理器130可包括信道估计器132和/或链路适配器134。以下，尽管信道估计器132和链路适配器134被示出为处理器130中包括的单独的块，但信道估计器132和链路适配器134不限于此。块可以是能够执行一系列操作的集成逻辑块。根据一些示例实施例，本文中描述为由无线通信设备100、基站10、处理器130、信道估计器132和/或链路适配器134执行的操作可由处理电路执行。如本公开中所用的术语“处理电路”可指例如包括逻辑电路的硬件、诸如执行软件的至少一个处理器的硬件/软件组合、或其组合。例如，更具体地，处理电路可包括(但不限于)中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。
信道估计器132可通过使用从基站10接收的探测分组(sounding packet)中所包括的参考信号来估计第一信道20。探测分组可由基站10作为信号发送到无线通信设备100以执行适合于第一信道20的状态的波束成形，并且可被称为空数据分组。探测分组可由多个第一流(本文中也称为“多个探测流”)组成。无线通信设备100可通过使用探测分组来生成指示第一信道20的状态的波束成形反馈(例如，波束成形反馈信息、信号和/或数据)并且可将所生成的波束成形反馈发送到基站10。
根据实施例的链路适配器134可包括信道状态仪134a。链路适配器134可通过对估计的信道(例如，第一信道20)执行奇异值分解(SVD)来生成对角矩阵和波束控制矩阵。信道状态仪134a可使用对角矩阵生成与多个第二流(本文中也称为“多个波束成形流”)对应的第二信道的状态信息，多个第二流是(例如，由基站10)通过对探测分组的第一流应用波束控制矩阵而生成的。更详细地，信道状态仪134a可针对每个第二信道单独地生成信道状态。根据一些示例实施例，每个第二信道的信道状态可包括在所生成的第二信道的状态信息中。在实施例中，信道状态可以是与每个第二信道对应的信噪比(SNR)和/或信号干扰噪声比(SINR)。稍后将在下面参照图4详细描述与第二流对应的第二信道。根据一些示例实施例，本文中描述为由信道状态仪134a执行的操作可由处理电路执行。
链路适配器134可向基站10发送包括第二信道的状态信息的波束成形反馈。根据实施例的基站10可通过从第二信道的状态信息中选择性地使用一些信息来确定波束成形秩数。更详细地，基站10可通过首先检查第二信道的状态信息当中的可能使波束成形性能劣化的信道状态来确定波束成形秩数。基站10可通过基于所确定的波束成形秩数执行波束成形来执行与无线通信设备100的无线通信。秩数也可被称为信道系数。
根据实施例的链路适配器134可通过选择性地使用第二信道的状态信息当中的一些信息来确定适当秩数，并且链路适配器134可生成指示适当秩数的秩指示符。更详细地，链路适配器134可通过首先检查第二信道的状态信息当中的可能使波束成形性能劣化的信道状态来确定波束成形秩数。秩数可与当基站10向无线通信设备100发送至少一个传输块时传输块所映射至的层的数量对应。层的数量可根据第二信道的状态而变化，并且链路适配器134可向基站10发送包括秩指示符的波束成形反馈。这里，基站10可参考秩指示符来确定波束成形秩数。
根据实施例的无线通信设备100可通过首先识别与通过应用波束控制矩阵而生成的流对应的第二信道当中的可能负面影响波束成形性能的至少一个信道的状态来生成用于确定波束成形秩数的波束成形反馈。结果，基站10可基于波束成形反馈考虑不良信道状态来执行波束成形控制，从而改善无线通信系统1的波束成形性能。
图2是示出根据实施例的无线通信设备100的波束成形反馈生成方法的流程图。
参照图2，在操作S100中，无线通信设备100可从基站10接收探测分组。在操作S110中，无线通信设备100可使用探测分组来估计第一信道(例如，第一信道20)。在操作S120中，无线通信设备100可通过针对估计的第一信道分解奇异值来生成对角矩阵和波束控制矩阵。在操作S130中，无线通信设备100可使用对角矩阵来生成与应用波束控制矩阵的流对应的第二信道(例如，由基站10生成并发送到无线通信设备100的第二信道)的状态信息。无线通信设备100可向基站10发送包括第二信道的状态信息的波束成形反馈。基站10可基于波束成形反馈来确定波束成形秩数。稍后将在下面参照图3和图4描述对角矩阵、波束控制矩阵和第二信道的状态信息的细节。
图3是根据实施例的链路适配器134的操作的框图，图4是示出在作为秩2无线局域网系统的无线通信系统1中生成波束成形反馈的方法的示图。
参照图3，链路适配器134可包括信道状态仪134a、分解电路134b和/或波束成形反馈生成器134c。在描述图3的配置之前，下面将参照图1描述对角矩阵和波束控制矩阵。根据一些示例实施例，本文中描述为由分解电路134b和/或波束成形反馈生成器134c执行的操作可由处理电路执行。
进一步参照图1，首先，当基站10通过发送天线12发送由多个流组成的信号X1和X2时，无线通信设备100可通过接收天线110接收信号Y1和Y2。接收的信号Y1和Y2是经历第一信道20的结果(例如，基于第一信道20的影响，接收的信号Y1和Y2可不同于发送的信号X1和X2)，并且发送的信号X1和X2与接收的信号Y1和Y2之间的关系由下式(1)给出。
Y＝H·X+N (1)
式1的每个元素可以是向量或矩阵。“N”指高斯白噪声，“Y”指接收的信号Y1和Y2并且可以是2×1矩阵。“X”指发送的信号X1和X2并且可以是2×1矩阵。“H”指信道矩阵并且可以是2×2矩阵。“H”指基站10与无线通信设备100之间的频率响应。信道估计器132可通过估计第一信道20来生成信道矩阵H。
链路适配器134可对信道矩阵H(例如，估计的第一信道20)执行奇异值分解。例如，链路适配器134可如下式(2)所示针对信道矩阵H执行奇异值分解。
H＝u∑V* (2)
“U”和“V”可以是单位矩阵，并且“∑”可以是包括第一信道20的非负奇异值(例如，σ1和σ2)的对角矩阵。“V*”可以是“V”的共轭转置矩阵。另外，“U*”可以是“U”的共轭转置矩阵，并且链路适配器134可将“U*”应用于信道矩阵H。另外，链路适配器134可使用“V*”来生成“V”，并且“V”可指波束控制矩阵。链路适配器134可基于波束控制矩阵V来生成预编码矩阵指示符PMI。无线通信设备100可基于预编码矩阵指示符PMI来执行自适应波束成形。因此，发送的信号X1和X2与接收的信号Y1和Y2之间的关系由下式3给出。
Y＝H·V·X+N (3)
链路适配器134可将“U*”应用于式3中的“Y”，结果，可如下导出式4。
Y′＝u*Y＝u*(H·V·X+N)＝u*·(u∑V*·V·X+N)＝∑X+N′ (4)
因此，作为基站10执行自适应波束成形的结果，由无线通信设备100接收的信号Y1和Y2(例如，Y’)可被定义为第一信道20的奇异值，并且噪声N’被反映在发送的信号X1和X2中。
再参照图3，分解电路134b可接收信道矩阵H并对信道矩阵H执行奇异值分解以生成波束控制矩阵V和对角矩阵∑并将波束控制矩阵V和对角矩阵∑提供给信道状态仪134a。信道状态仪134a可向波束成形反馈生成器134c提供通过测量与(例如，由基站10)应用波束控制矩阵V的流对应的第二信道的状态而生成的信道状态信息CH_ST。作为测量第二信道的状态的方法，根据实施例，可应用SNR测量方法。更详细地，信道状态仪134a可通过从对角矩阵∑获得分别与第二信道对应的奇异值来计算和/或确定与第二信道对应的SNR。信道状态仪134a可将所计算的SNR作为第二信道的状态提供给波束成形反馈生成器134c。稍后将在下面参照图4描述分别与应用波束控制矩阵V的流和第二信道对应的奇异值。
进一步参照图4，无线通信系统1可包括基站10和/或无线通信设备100，其中，基站10可包括两个发送天线12a和12b，和/或无线通信设备100可包括两个接收天线110a和110b。应用波束控制矩阵V的流可包括流1STR_1和流2STR_2。与图4的应用波束控制矩阵V的流对应的第二信道CH_1和CH_2(本文中也称为信道1CH_1和信道2CH_2)可基于对角矩阵∑的奇异值。
流1STR_1可仅通过信道1CH_1发送到无线通信设备100。因此，流1STR_1可对应于秩数“1”。流2STR_2的一部分可通过信道1CH_1发送到无线通信设备100，流2STR_2的另一部分可通过信道2CH_2发送到无线通信设备100。因此，流2STR_2可对应于秩数“2”。
信道1CH_1可包括多个子信道，并且分别与信道1CH_1的子信道对应的奇异值SV可被称为第一奇异值σ1。换言之，流1STR_1可通过与信道1CH_1对应的多个子载波来发送，并且第一奇异值σ1可以是与子载波对应的奇异值SV。
信道2CH_2可包括多个子信道，并且分别与信道2CH_2的子信道对应的奇异值SV可被称为第二奇异值σ2。换言之，流2STR_2的一部分可通过与信道2CH_2对应的多个子载波来发送，并且第二奇异值σ2可以是与子载波对应的奇异值SV。
考虑到与通过应用波束控制矩阵V而生成的流STR_1和STR_2对应的第二信道CH_1和CH_2的特性，第二奇异值σ2可小于第一奇异值σ1。因此，信道2CH_2的状态可能不及信道1CH_1的状态。实际上，奇异值分解的特性在于，当信道之间的奇异值的差较大时，大多数分组错误发生在与最高秩数对应的流(本文中也称为“最高秩流”)中。然而，将信道1CH_1的状态和信道2CH_2的状态作为整体考虑，例如，传统无线通信设备生成信道1CH_1的状态和信道2CH_2的状态被组合的信道容量(该信道容量对应于信道1CH_1的状态和信道2CH_2的状态的平均)并将该信道容量提供给基站10，或者基于组合的信道容量来确定适当秩数。结果，即使当信道2CH_2的状态劣化时，当信道1CH_1的状态良好(例如，没有劣化和/或较少劣化)时，波束成形秩数可被确定为“2”。在这种情况下，如上所述，由于无线通信系统针对每个流支持相同的调制和编码方案或相似的调制和编码方案，所以难以单独地应用与劣化的信道2CH_2对应的调制和编码方案。结果，由于通过信道2CH_2接收的一些流的解码失败的可能性增加，所以传统无线通信设备可能降低整个无线通信系统的波束成形性能(例如，增加传输错误和/或降低传输速度)。
然而，根据实施例的无线通信设备100可通过选择性地考虑第二信道CH_1和CH_2的状态当中的可能负面影响波束成形性能的接收最高秩的流的信道(例如，信道2CH_2)的状态来生成波束成形反馈，以确定波束成形秩数，并且可将所生成的波束成形反馈提供给基站10。另外，无线通信设备100可考虑信道2CH_2的状态来确定适当秩数，可生成秩指示符，并且可将秩指示符提供给基站10。根据一些示例实施例，可确定波束成形秩数以当接收最高秩的流的信道(例如，信道2CH_2)劣化时，排除或减少经由该信道的传输。因此，防止或减少经由劣化的信道的传输，从而与传统无线通信设备相比增加波束成形性能(例如，减少传输错误和/或增加传输速度)(例如，通过降低原本将经由劣化的信道接收的流的解码失败的可能性)。
根据实施例的信道状态仪134a可计算与信道1CH_1对应的SNR作为信道1CH_1的状态。更详细地，信道状态仪134a可使用第一奇异值σ1来计算通过信道1CH_1接收的流1STR_1的第一SNR。根据一些示例实施例，信道状态仪134a可使用本领域普通技术人员已知的结构和/或方法来基于奇异值σ1计算流1STR_1的SNR值。另外，信道状态仪134a可计算与信道2CH_2对应的SNR作为信道2CH_2的状态。更详细地，信道状态仪134a可使用第二奇异值σ2来计算通过信道2CH_2接收的流2STR_2的第二SNR。根据一些示例实施例，信道状态仪134a可使用本领域普通技术人员已知的结构和/或方法来基于奇异值σ2计算流2STR_2的SNR值。
信道状态仪134a可向波束成形反馈生成器134c提供包括第一SNR和第二SNR的信道状态信息CH_ST。波束成形反馈生成器134c可生成包括第一SNR和第二SNR的波束成形反馈FB并将波束成形反馈FB发送到基站10(参见例如图3)。根据一些实施例，信道状态仪134a可基于对波束成形秩数的确定来生成波束成形反馈FB以仅包括第二信道CH_1和CH_2当中的信道2CH_2的第二SNR，以将信道2CH_2的第二SNR提供给波束成形反馈生成器134c。
根据实施例的基站10可将第一SNR和第二SNR当中的低于第一SNR的第二SNR与参考值进行比较以基于比较结果确定波束成形秩数。例如，基站10可在第二SNR等于或大于参考值时确定信道2CH_2的状态适合发送信号，并且可将波束成形秩数确定为作为与信道2CH_2对应的秩数的“2”。另外，基站10可在第二SNR小于参考值时确定信道2CH_2的状态不适合发送信号，并且可将波束成形秩数确定为比与信道2CH_2对应的秩数低一级(例如，秩)的“1”。
根据实施例的参考值可基于基站10与无线通信设备100之间的MIMO方案来确定。更详细地，参考值可根据基站10的用于MIMO(或波束成形)的天线的数量和无线通信设备100的用于波束成形的天线的数量来确定。这将稍后在下面参照图10A和图10B来描述。
图5是示出根据实施例的图3的信道状态仪134a的操作的流程图。
参照图3和图5，在操作S132中，信道状态仪134a可使用与信道N的第N子载波对应的第N奇异值来计算信道N的第N SNR。根据一些示例实施例，操作S132可包括信道状态仪134a在计算第N SNR之前将“N”设定为具有初始值(例如，“1”)的初始化操作。在操作S134中，信道状态仪134a可确定“N”是不是第二信道的总数NT。当操作S134为“否”时，在信道状态仪134a将“N”向上计数(例如，递增)之后可继续操作S132。否则，当操作S134为“是”时，信道状态仪134a可将包括第二信道的SNR的信道状态信息CH_ST提供给波束成形反馈生成器134c。
图6是根据实施例的链路适配器134'的操作的框图。除了图6的波束成形反馈生成器134c'之外，图6的链路适配器134'与图3的链路适配器134相同或相似。省略图3和图6之间的冗余描述。
参照图6，与图3相比，链路适配器134'的波束成形反馈生成器134c'还可包括秩指示符生成器RI_G。根据实施例的秩指示符生成器RI_G可基于信道状态信息CH_ST来生成秩指示符。例如，在上面参照图4给出的描述的前提下，秩指示符生成器RI_G将第一SNR和第二SNR当中的低于第一SNR的第二SNR与参考值进行比较以基于比较结果确定适当秩数。例如，秩指示符生成器RI_G可在第二SNR等于或大于参考值时确定信道2CH_2的状态适合发送信号，并且可将适当秩数确定为与信道2CH_2对应的秩数“2”。另外，秩指示符生成器RI_G可在第二SNR小于参考值时确定信道2CH_2的状态不适合发送信号，并且可将适当秩数确定为比与信道2CH_2对应的秩数低一级(例如，秩)的“1”。根据一些示例实施例，本文中描述为由秩指示符生成器RI_G执行的操作可由处理电路执行。
图7是示出根据实施例的图6的秩指示符生成器RI_G的操作的流程图。
参照图6和图7，秩指示符生成器RI_G可从信道状态仪134a接收信道状态信息CH_ST。信道状态信息CH_ST可包括与应用波束控制矩阵的流对应的第二信道的SNR。在操作S200中，秩指示符生成器RI_G可从信道状态信息CH_ST获得SNR当中的最低的目标SNR。在操作S210中，秩指示符生成器RI_G可确定所获得的目标SNR是否小于参考值。当操作S210的结果为“否”时，在操作S220中，秩指示符生成器RI_G可将与目标SNR对应的秩数确定为适当秩数。与目标SNR对应的秩数可以是与具有目标SNR的第二信道对应的秩数。在操作S230中，响应于操作210中的结果“是”，秩指示符生成器RI_G可将比与目标SNR对应的秩数低一级(例如，一秩)的秩数确定适当秩数。在操作S240中，秩指示符生成器RI_G可生成指示所确定的适当秩数的秩指示符。波束成形反馈生成器134c'可向基站10提供包括秩指示符的波束成形反馈FB'。
图8是示出在作为秩4无线局域网系统的无线通信系统1中生成波束成形反馈的方法的框图。
参照图4和图8，无线通信系统1可包括基站10和无线通信设备100，其中，基站10可包括四个发送天线12a至12d(例如，发送天线12a、发送天线12b、发送天线12c和发送天线12d)，并且无线通信设备100可包括四个接收天线110a至110d(例如，接收天线110a、接收天线110b、接收天线110c和接收天线110d)。应用波束控制矩阵V的流可包括流1STR_1至流4STR_4(例如，流1STR_1、流2STR_2、流3STR_3和流4STR_4)。分别与图8的应用波束控制矩阵V的流对应的第二信道可包括信道1CH_1至信道4CH_4(例如，信道1CH_1、信道2CH_2、信道3CH_3和信道4CH_4)，并且第二信道CH_1至CH_4可基于对角矩阵∑的奇异值。
流1STR_1可仅通过信道1CH_1发送到无线通信设备100。因此，流1STR_1可对应于秩数“1”。流2STR_2的一部分可通过信道1CH_1发送到无线通信设备100，并且流2STR_2的另一部分可通过信道2CH_2发送到无线通信设备100。因此，流2STR_2可对应于秩数“2”。流3STR_3的第一部分可通过信道1CH_1发送到无线通信设备100，流3STR_3的第二部分可通过信道2CH_2发送到无线通信设备100，并且流3STR_3的第三部分可通过信道3CH_3发送到无线通信设备100。因此，流3STR_3可对应于秩数“3”。流4STR_4的第一部分可通过信道1CH_1发送到无线通信设备100，流4STR_4的第二部分可通过信道2CH_2发送到无线通信设备100，流4STR_4的第三部分可通过信道3CH_3发送到无线通信设备100，并且流4STR_4的第四部分可通过信道4CH_4发送到无线通信设备100。因此，流4STR_4可对应于秩数“4”。
信道1CH_1可包括多个子信道(本文中也称为子载波)，并且分别与信道1CH_1的子信道对应的奇异值SV可被称为第一奇异值σ1。换言之，流1STR_1可通过与信道1CH_1对应的多个子载波发送，并且第一奇异值σ1可以是与这些子载波对应的奇异值SV。
信道2CH_2可包括多个子信道(本文中也称为子载波)，并且分别与信道2CH_2的子信道对应的奇异值SV可被称为第二奇异值σ2。换言之，流2STR_2的一部分可通过与信道2CH_2对应的多个子载波发送，并且第二奇异值σ2可以是分别与这些子载波对应的奇异值SV。
信道3CH_3可包括多个子信道(本文中也称为子载波)，并且分别与信道3CH_3的子信道对应的奇异值SV可被称为第三奇异值σ3。换言之，流3STR_3的一部分可通过与信道3CH_3对应的多个子载波发送，并且第三奇异值σ3可以是分别与这些子载波对应的奇异值SV。
信道4CH_4可包括多个子信道(本文中也称为子载波)，并且分别与信道4CH_4的子信道对应的奇异值SV可被称为第四奇异值σ4。换言之，流4STR_4的一部分可通过与信道4CH_4对应的多个子载波发送，并且第四奇异值σ4可以是分别与这些子载波对应的奇异值SV。
考虑到与通过应用波束控制矩阵V而生成的流STR_1至STR_4对应的第二信道CH_1至CH_4的特性，第一奇异值σ1、第二奇异值σ2、第三奇异值σ3和第四奇异值σ4可依次减小。即，第四奇异值σ4可小于其它奇异值σ1至σ3。
根据实施例的无线通信设备100可通过考虑第二信道CH_1至CH_4的状态当中的可能负面影响波束成形性能的信道4CH_4的状态来生成用于确定波束成形秩数的波束成形反馈，并且可将所生成的波束成形反馈提供给基站10。另外，无线通信设备100可考虑信道4CH_4的状态来确定适当秩数，可生成秩指示符，并且可将秩指示符提供给基站10。
根据实施例的信道状态仪134a可计算与信道1CH_1对应的SNR作为信道1CH_1的状态。更详细地，信道状态仪134a可使用第一奇异值σ1来计算通过信道1CH_1接收的流1STR_1的第一SNR。信道状态仪134a可计算与信道2CH_2对应的SNR作为信道2CH_2的状态。更详细地，信道状态仪134a可使用第二奇异值σ2来计算通过信道2CH_2接收的流2STR_2的第二SNR。信道状态仪134a可计算与信道3CH_3对应的SNR作为信道3CH_3的状态。更详细地，信道状态仪134a可使用第三奇异值σ3来计算通过信道3CH_3接收的流3STR_3的第三SNR。另外，信道状态仪134a可计算与信道4CH_4对应的SNR作为信道4CH_4的状态。更详细地，信道状态仪134a可使用第四奇异值σ4来计算通过信道4CH_4接收的流4STR_4的第四SNR。
信道状态仪134a可将包括第一SNR至第四SNR的信道状态信息CH_ST提供给波束成形反馈生成器134c。波束成形反馈生成器134c可生成包括第一SNR至第四SNR的波束成形反馈FB并将波束成形反馈FB发送到基站10。根据一些实施例，信道状态仪134a可基于对波束成形秩数的确定来生成波束成形反馈FB以仅包括第二信道CH_1至CH_4当中的信道4CH_4的第四SNR，以将信道4CH_4的第四SNR提供给波束成形反馈生成器134c。
根据实施例的基站10可将第一SNR至第四SNR当中的最低的SNR(例如，第四SNR)与参考值进行比较，并且可基于比较结果确定波束成形秩数。根据一些示例实施例，基站10可在第四SNR等于或大于参考值时确定信道4CH_4的状态适合发送信号，并且可将波束成形秩数确定为与信道4CH_4对应的秩数“4”。另外，基站10可在第四SNR小于参考值时确定信道4CH_4的状态不适合发送信号，并且可将波束成形秩数确定为比与信道4CH_4对应的秩数低一级(例如，秩)的“3”。根据一些实施例，当第四SNR小于参考值时，基站10可首先确定第三SNR是否小于另一参考值并基于确定结果来确定波束成形秩数。
根据实施例的基站10可计算第一至第四SNR当中的小于第一参考值的目标SNR的平均(例如，响应于确定第一SNR和第四SNR二者均小于第一参考值)，可将目标SNR的平均值与第二参考值进行比较，并且可基于比较结果来确定波束成形秩数。例如，基站10可计算第一SNR至第四SNR当中的小于第一参考值的第三SNR和第四SNR的平均，并且当平均值大于或等于第二参考值时，可将波束成形秩数确定为与信道4CH_4对应的秩数“4”。另外，当平均值小于第二参考值时，基站10可根据平均值与第二参考值之差将波束成形秩数确定为比与信道4CH_4对应的秩数低特定级别的“3”、“2”和“1”之一。在另一实施例中，基站10可基于第二信道CH_1至CH_4当中的与大于参考数的秩数对应的目标信道的SNR来确定波束成形秩数。例如，当参考数为“2”时，基站10可基于与两个最高秩数所对应的信道(例如，信道3CH_3和信道4CH_4)中的每一个对应的SNR来确定波束成形秩数。
根据实施例的参考值、第一参考值、第二参考值和参考数可基于基站10与无线通信设备100之间的MIMO方案来确定。
图9是示出根据实施例的图6的秩指示符生成器RI_G的操作的流程图。
参照图6和图9，秩指示符生成器RI_G可从信道状态仪134a接收信道状态信息CH_ST。信道状态信息CH_ST可包括与应用波束控制矩阵的流对应的第二信道的SNR。在操作S300中，秩指示符生成器RI_G可从信道状态信息CH_ST获得SNR当中的小于第一参考值的目标SNR。在操作S310中，秩指示符生成器RI_G可计算目标SNR的平均值。在操作S320中，秩指示符生成器RI_G可确定所计算的平均值是否小于第二参考值。当操作S320的结果为“否”时，在操作S330中，秩指示符生成器RI_G可将与目标SNR中的任一个对应的秩数确定为适当秩数。否则，当操作S320的结果为“是”时，在操作S340中，秩指示符生成器RI_G可将与SNR中的目标SNR以外的任一个对应的秩数确定为适当秩数。在操作S350中，秩指示符生成器RI_G可生成指示所确定的适当秩数的秩指示符。波束成形反馈生成器134c'可向基站提供包括秩指示符的波束成形反馈FB'。在另一实施例中，秩指示符生成器RI_G可基于第二信道当中的与大于参考数的秩数对应的目标信道的SNR来确定适当秩数，并且可生成指示所确定的适当秩数的秩指示符。
图10A是根据实施例的链路适配器134”的操作的框图，图10B是图10A的查找表LUT的示图。除了图10A的存储器134d之外，图10A的链路适配器134”与图6的链路适配器134'相同或相似。省略图3、图6和图10A之间的冗余描述。
参照图10A，与图3和图6相比，链路适配器134”还可包括存储器134d。然而，这仅是实施例，本发明构思不限于此。存储器134d可位于链路适配器134”外部。存储器134d可存储查找表LUT，在查找表LUT中，当秩指示符生成器RI_G确定适当秩指示符时使用的参考值根据MIMO方案布置。
进一步参照图10B，在查找表LUT中，参考值可预设或根据用于MIMO的基站(例如，基站10)的发送天线NTX的数量和无线通信设备(例如，无线通信设备100)的接收天线NRX的数量来设定。例如，参考值在MIMO方案为“2×2”时可为“TH1”，在MIMO方案为“4×2”时可为“TH2”，在MIMO方案为“4×4”时可为“TH3”。
根据实施例的秩指示符生成器RI_G可参考查找表LUT来获得与当前MIMO方案对应的参考值并且可通过将参考值应用于信道状态信息CH_ST来确定适当秩数。秩指示符生成器RI_G可基于所确定的秩数来生成秩指示符。
然而，图10B的查找表LUT仅是实施例，一些示例实施例不限于此。参照图8描述的第一参考值和第二参考值等也可根据MIMO方案布置在查找表LUT中。此外，根据本发明构思的可由秩指示符生成器RI_G用来确定适当秩数的各种参考值(例如，参考数)可布置在查找表LUT中。
图11是示出根据实施例的操作无线通信系统(例如，无线通信系统1)的方法的流程图。
参照图11，在操作S400中，基站BS(例如，基站10)可向无线通信设备WCD(例如，无线通信设备100)发送由第一流组成的探测分组。在操作S410中，无线通信设备WCD可使用探测分组来估计第一信道。在操作S420中，无线通信设备WCD可生成包括与估计的第一信道对应的信道矩阵的奇异值的对角矩阵和波束控制矩阵。根据一些示例实施例，在操作S430中，无线通信设备WCD可将波束控制矩阵(也称为“第一波束成形反馈”)发送到基站BS。根据一些示例实施例，在操作S440中，基站BS可通过对第一流应用波束控制矩阵来生成多个第二流。根据一些示例实施例，基站BS可使用本领域普通技术人员已知的结构和/或方法通过对第一流应用波束控制矩阵来生成第二流。根据一些示例实施例，在操作S450中，基站可经由多个第二信道将第二流发送到无线通信设备WCD。在操作S460中，无线通信设备WCD可使用对角矩阵生成与使用对角矩阵应用波束控制矩阵的第二流对应的第二信道当中的至少一个目标信道的状态信息。在操作S470中，无线通信设备WCD可生成包括信道的状态信息和/或秩指示符的波束成形反馈。在操作S480中，无线通信设备WCD可将波束成形反馈(也称为“第二波束成形反馈”)发送到基站BS。根据一些示例实施例，在操作S490中，基站BS可基于波束成形反馈(例如，第二波束成形反馈)来确定波束成形秩数。根据一些示例实施例，在操作S495中，基站BS可基于波束成形秩数来执行与无线通信设备WCD的无线通信(例如，MIMO通信)。例如，基站BS可经由基于波束成形秩数选择的一个或多个第三信道将一个或多个第三信号发送到无线通信设备WCD。无线通信设备可接收并解码一个或多个第三信号。根据一些示例实施例，操作S400至S495可迭代地执行。
图12是示出根据实施例的操作基站(例如，基站10)的方法的流程图。
参照图12，在操作S500中，基站可从无线通信设备(例如，无线通信设备100)接收波束成形反馈。在操作S510中，基站可基于波束成形反馈来确定用于无线通信的波束成形秩数。根据一些示例实施例，基站可通过与上述操作相同的操作或相似的操作来确定基站的波束成形秩数。
图13是根据实施例的物联网(IoT)网络系统1000的概念图。
参照图13，IoT网络系统1000可包括多个IoT装置1100、1120、1140和/或1160(例如，无线通信设备100)、AP 1200、网关1250、无线网络1300和/或服务器1400。IoT可指事物之间使用有线和/或无线通信的网络。
IoT装置1100、1120、1140和/或1160中的每一个可根据其特性来形成组。例如，每个IoT装置可被分组为家用小工具组1100、家用电器/家具组1120、娱乐组1140和/或车辆组1160。IoT装置1100、1120和/或1140可通过AP 1200连接到通信网络和/或另一IoT装置。AP1200可被构建于(例如，包括在)IoT装置之一中。网关1250可改变协议以将AP 1200连接到外部无线网络。IoT装置1100、1120和/或1140可通过网关1250连接到外部通信网络。无线网络1300可包括互联网和/或公共网络。多个IoT装置1100、1120、1140和/或1160可通过无线网络1300连接到提供特定服务的服务器1400，并且用户可通过多个IoT装置1100、1120、1140,和/或1160中的至少一个来使用服务。
根据实施例，多个IoT装置1100、1120、1140和/或1160中的每一个可包括处理电路(例如，处理器)。多个IoT装置1100、1120、1140和/或1160中的每一个的处理电路可通过选择性地和/或优先地检查可能不利地影响用于IoT装置1100、1120、1140和/或1160与AP1200和/或无线网络1300之间的无线通信的波束成形的性能的信道状态来生成可用于确定波束成形秩数的波束成形反馈。多个IoT装置1100、1120、1140和/或1160中的每一个的处理电路可将波束成形反馈发送到AP 1200和/或无线网络1300。连接到AP 1200和/或无线网络1300的基站(例如，基站10)可基于波束成形反馈来确定波束成形秩数。
图14是根据实施例的电子装置2000的框图。
参照图14，电子装置2000(例如，无线通信设备100)可包括存储器2010、处理器单元2020、输入/输出控制器2040、显示单元2050、输入装置2060和/或通信处理器2090。这里，可包括多个存储器2010。
存储器2010可包括用于存储控制电子装置2000的操作的程序的程序存储单元2011以及用于存储在程序执行期间生成的数据的数据存储单元2012。数据存储单元2012可存储用于应用程序2013和/或波束成形反馈生成程序2014的操作的数据。程序存储单元2011可包括应用程序2013和波束成形反馈生成程序2014。这里，包括(例如，存储)在程序存储单元2011中的程序可以是指令的集合，其可被表示为指令集。
应用程序2013包括在电子装置2000上运行的应用程序。即，应用程序2013可包括由处理电路(例如，处理器2022)驱动的应用的指令。根据实施例的波束成形反馈生成程序2014可通过选择性地和/或优先地检查可能不利地影响用于无线通信的波束成形的性能的信道状态来生成可用于确定波束成形秩数的波束成形反馈。
外围装置接口2023可控制处理电路和/或存储器接口2021与基站(例如，基站10)的输入/输出外围装置的连接。处理电路可使用至少一个软件程序来控制基站提供对应服务。处理电路可执行存储在存储器2010中的至少一个程序(例如，经由存储器接口2021)以提供与该程序对应的服务。
输入/输出控制器2040可在输入/输出装置(诸如，显示单元2050和/或输入装置2060)与外围装置接口2023之间提供接口。显示单元2050可显示状态信息、输入字符、动态画面、静止画面等。例如，显示单元2050可显示由处理器2022驱动(例如，输出)的应用程序信息。
输入装置2060可通过输入/输出控制器2040将通过电子装置2000的选择(例如，输入)而生成的输入数据提供给处理器单元2020。输入装置2060可包括具有至少一个硬件按钮的按键和/或用于感测触摸信息的触摸板。例如，输入装置2060可通过输入/输出控制器2040将触摸信息(诸如，通过触摸板感测的触摸、触摸移动和/或触摸释放)提供给处理器2022。电子装置2000可包括可执行用于语音通信和/或数据通信的通信功能的通信处理器2090。
已经在如上所述的附图和具体实施方式中示出和描述了示例实施例。尽管在本公开中使用特定术语说明实施例，但这些特定术语并非旨在限制本发明构思的范围，而仅用于更好地理解本发明构思。本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明构思的范围不由本发明构思的具体实施方式限定，而是由所附权利要求限定。

Claims (23)

1.一种操作无线通信设备的方法，所述方法包括步骤：
使用从基站接收的探测分组来估计第一信道以获得估计的第一信道，所述探测分组包括多个第一流；
通过对所述估计的第一信道执行奇异值分解来生成对角矩阵和波束控制矩阵；
通过从所述对角矩阵获得与多个第二信道对应的多个奇异值来确定所述多个第二信道的状态信息，所述多个第二信道分别与通过将所述波束控制矩阵应用于所述多个第一流而生成的多个第二流对应，其中，所述状态信息是多个信噪比，所述多个第二信道中的每一个与所述多个信噪比当中的相应信噪比对应，并且所述多个奇异值中的每一个与所述多个第二信道当中的相应第二信道对应；以及
基于所述状态信息向所述基站发送波束成形反馈。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤确定多个信噪比，使得参考所述多个信噪比的子集来确定波束成形秩数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述确定的步骤确定多个信噪比，使得参考所述多个信噪比当中的最低的目标信噪比来确定波束成形秩数。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述确定的步骤确定多个信噪比，使得参考所述多个信噪比当中的等于或小于参考值的多个目标信噪比来确定波束成形秩数。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：
基于所述状态信息来生成指示用于无线通信的适当秩数的秩指示符。
6.根据权利要求5所述的方法，生成秩指示符的步骤还包括：
将所述多个信噪比当中的最低的目标信噪比与参考值进行比较；以及
基于比较结果，根据与所述最低的目标信噪比对应的秩数来确定所述适当秩数。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，生成秩指示符的步骤还包括：
计算所述多个信噪比当中的小于第一参考值的多个目标信噪比的平均值；
将所述平均值与第二参考值进行比较；以及
基于与所述多个目标信噪比中的每一个对应的秩数和比较结果来确定所述适当秩数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中
所述状态信息包括多个信道状态，所述多个信道状态当中的每个相应信道状态与所述多个第二信道中的一个对应；并且
所述方法还包括步骤：基于所述多个第二信道当中的与所述多个信道状态当中的小于参考值的特定信道状态对应的特定第二信道来生成秩指示符。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，所述波束成形反馈包括所述秩指示符。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括步骤:
基于所述基站与所述无线通信设备之间的多输入多输出方案来确定所述参考值。
11.根据权利要求1所述的方法，
其中，使用相同的调制和编码方案对所述多个第一流中的每一个调制和编码。
12.一种操作无线通信设备的方法，所述方法包括步骤：
通过对与基站和所述无线通信设备之间的第一信道对应的信道矩阵执行奇异值分解来生成对角矩阵和波束控制矩阵，所述对角矩阵包括多个奇异值；
使用所述对角矩阵确定与多个第二信道对应的多个信噪比，其中，通过所述多个第二信道接收应用所述波束控制矩阵的多个波束控制流，所述多个第二信道中的每一个与所述多个信噪比当中的相应信噪比对应，并且所述多个奇异值中的每一个与所述多个第二信道当中的相应第二信道对应；以及
向基站提供包括所述多个信噪比和所述波束控制矩阵的波束成形反馈。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：
从所述基站接收包括多个探测流的探测分组；以及
通过使用包括在所述探测分组中的参考信号估计所述第一信道来生成所述信道矩阵。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，确定多个信噪比的步骤还包括：
基于与包括在所述多个第二信道当中的第N信道中的多个子载波对应的多个奇异值来确定与所述第N信道对应的第N信噪比，N是1或更大的整数。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：
基于所述多个第二信道当中的与最大秩数对应的目标信道的信噪比和参考值来生成指示所述无线通信设备的适当秩数的秩指示符。
16.根据权利要求15所述的方法，生成秩指示符的步骤包括：
响应于所述目标信道的信噪比小于所述参考值，将所述适当秩数确定为比与所述目标信道对应的秩数低一个秩。
17.根据权利要求15所述的方法，
其中，所述参考值基于用于多输入多输出的基站的天线的数量和所述无线通信设备的天线的数量。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：
基于所述多个信噪比的与所述多个第二信道当中的与大于参考数的秩数对应的多个目标信道相关联的子集来生成指示所述无线通信设备的适当秩数的秩指示符。
19.一种在包括基站和无线通信设备的无线通信系统中的波束成形方法，所述波束成形方法包括步骤：
由所述无线通信设备通过对使用从所述基站接收的探测分组估计的第一信道执行奇异值分解来生成对角矩阵和波束控制矩阵，所述探测分组包括多个第一流；
由所述无线通信设备通过从所述对角矩阵获得与多个第二信道当中的至少一个目标信道对应的多个奇异值来确定所述至少一个目标信道的状态信息，所述多个第二信道对应于通过对所述多个第一流应用所述波束控制矩阵而生成的多个第二流，其中，所述状态信息是所述至少一个目标信道的信噪比，并且所述多个奇异值中的每一个与所述多个第二信道当中的相应第二信道对应；
由所述无线通信设备基于所述状态信息向所述基站发送波束成形反馈；以及
由所述基站基于所述波束成形反馈来确定用于与所述无线通信设备的无线通信的波束成形秩数。
20.根据权利要求19所述的波束成形方法，其中，确定波束成形秩数的步骤还包括：
由所述基站基于所述信噪比和参考值来确定所述波束成形秩数。
21.根据权利要求19所述的波束成形方法，还包括步骤：
由所述无线通信设备基于所述信噪比和参考值来生成指示适当秩数的秩指示符，
其中，所述波束成形反馈包括所述秩指示符。
22.根据权利要求21所述的波束成形方法，其中，确定波束成形秩数的步骤还包括：
由所述基站基于所述秩指示符来确定所述波束成形秩数。
23.一种无线通信设备，包括：
多个天线，其被配置为支持波束成形；以及
处理电路，其被配置为
使用从基站接收的探测分组来估计第一信道以获得估计的第一信道，所述探测分组包括多个第一流，
对所述估计的第一信道执行奇异值分解以生成对角矩阵和波束控制矩阵，
通过从所述对角矩阵获得与多个第二信道当中的至少一个目标信道对应的多个奇异值来确定所述至少一个目标信道的状态信息，所述多个第二信道与通过对所述多个第一流应用所述波束控制矩阵而生成的多个第二流对应，使得所述状态信息能够用于确定波束成形秩数，其中，所述状态信息是所述至少一个目标信道的信噪比，并且所述多个奇异值中的每一个与所述多个第二信道当中的相应第二信道对应，并且
基于所述状态信息来生成波束成形反馈以用于传输到所述基站。
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