CN112514334B - 基于高阶pca分解或pca合成的显式信道信息反馈 - Google Patents

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Abstract

用于在无线通信系统中提供显式信道状态信息CSI反馈的通信设备，包括收发器和处理器，收发器经由无线电时变频率MIMO信道从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号，处理器使用在一个或多个时刻/时隙上根据参考信号配置对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，使用CSI估计构造频域信道张量，对信道张量执行较高阶主分量分析HO‑PCA，识别信道张量的多个主导主分量，由此获得经压缩的信道张量，以及向发送器报告包括信道张量的主导主分量的显式CSI。

Description

基于高阶PCA分解或PCA合成的显式信道信息反馈
技术领域
本申请涉及无线通信领域，更具体地，涉及采用使用显式信道状态信息(CSI)的预编码的无线通信系统。
背景技术
图1是包括核心网络102和无线电访问网络104的地面无线网络100的示例的示意性表示。无线电访问网络104可以包括多个基站gNB1至gNB5，每个基站服务于基站周围的特定区域，这由相应的小区1061至1065示意性表示。基站被提供以服务小区内的用户。术语基站(BS)在5G网络中称为gNB，在UMTS/LTE/LTE-A/LTE-A Pro中称为eNB，在其他移动通信标准中仅称为BS。用户可以是固定设备或移动设备。此外，可以通过连接到基站或用户的移动或固定的IoT设备访问无线通信系统。移动设备或IoT设备可以包括物理设备，基于地面的车辆(诸如机器人或汽车，诸如载人飞行器或无人飞行器(UAV)的飞行器，后者也称为无人机)，建筑物以及其中嵌入了电子器件、软件、传感器、致动器等的其他物品或设备，以及使得这些设备能够跨现有网络基础设施收集和交换数据的网络连接。图1示出仅五个小区的示例性视图，但是，无线通信系统可以包括更多这样的小区。图1示出位于小区1062中并且由基站gNB2服务的两个用户UE1和UE2，也称为用户设备(UE)。另一用户UE3在由基站gNB4服务的小区1064中示出。箭头1081、1082和1083示意性地表示用于从用户UE1、UE2和UE3向基站gNB2、gNB4发送数据，或者用于从基站gNB2、gNB4向用户UE1、UE2、UE3发送数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1示出小区1064中的两个可以是固定设备或者移动设备的IoT设备1101和1102。IoT设备1101经由基站gNB4访问无线通信系统以接收和发送数据，如箭头1121示意性地表示。IoT设备1102经由用户UE3访问无线通信系统，如箭头1122示意性地表示。相应的基站gNB1至gNB5经由相应的回程链路1141至1145连接到核心网络102，在图1中通过指向“核心”的箭头示意性地表示这些回程链路。核心网络102可以被连接到一个或多个外部网络。此外，可以例如经由NR中的S1或X2接口或XN接口、经由相应的回程链路1161至1165彼此连接相应的基站gNB1至gNB5中的一些或全部，在图1中通过指向“gNB”的箭头示意性地表示这些回程链路。图1中描绘的无线网络或通信系统可以由具有两个不同的重叠网络的异构网络，具有包括宏基站(例如基站gNB1至gNB5)的每个宏小区的宏小区网络以及小型小区基站网络(图1中未示出，如毫微微基站或微微基站)。
对于数据传输，可以使用物理资源网格。物理资源网格可以包括资源元素集合，各种物理信道和物理信号被映射到该资源元素集合。例如，物理信道可以包括承载用户专用数据(也称为下行链路和上行链路有效载荷数据)的物理下行链路和上行链路共享信道(PDSCH，PUSCH)，承载例如主信息块(MIB)和系统信息块(SIB)的物理广播信道(PBCH)，承载例如下行链路控制信息(DCI)的物理下行链路和上行链路控制信道(PDCCH，PUCCH)等。对于上行链路，物理信道还可以包括物理随机接入信道(PRACH或RACH)，一旦UE同步并获得MIB和SIB，UE使用该物理随机接入信道访问网络。物理信号可以包括参考信号(RS)、同步信号等。资源网格可以包括在时域中具有特定持续时间(如10毫秒)以及在频域中具有给定带宽的帧或无线电帧。该帧可以具有预定长度的特定数量的子帧，例如具有1毫秒长度的2个子帧。每个子帧可以包括6个或7个OFDM符号的两个时隙，这取决于循环前缀(CP)长度。帧也可以由较少数量的OFDM符号组成，例如当利用缩短的发送时间间隔(sTTI)或仅包括几个OFDM符号的基于微时隙/非时隙的帧结构时。
此外，基站(gNB)的下行链路信号可以包含一种或多种类型的RS，包括LTE中的公共RS(CRS)，信道状态信息RS(CSI-RS)，解调RS(DM-RS)和相位跟踪RS(PT-RS)。CRS在DL系统带宽部分上发送，并在用户设备(UE)处使用以获得信道估计以解调数据或控制信息。与CRS相比，以在时域和频域中降低的密度发送CSI-RS，并且在UE处用于信道估计/信道状态信息(CSI)获取。DM-RS仅在相应的PDSCH的带宽部分中发送，并且由UE使用以进行数据解调。对于在gNB处的信号预编码，引入了几种CSI-RS报告机制，诸如非预编码CSI-RS和波束成形的CSI-RS报告(请参见参考文献[1])。对于非预编码的CSI-RS，利用gNB处天线阵列的CSI-RS端口与收发器单元(TXRU)之间的一对一映射。因此，未预编码的CSI-RS提供了小区范围的覆盖，其中不同的CSI-RS端口具有相同的波束方向和波束宽度。对于波束成形的/预编码的UE专用的或非UE专用的CSI-RS，波束成形的操作应用于单个或多个天线端口，以在不同方向上具有几个有高增益的窄波束，并因此没有小区范围的覆盖。
无线通信系统可以是任何基于频分复用的单音或多载波系统，如正交频分复用(OFDM)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、或具有或不具有CP的任何其它基于IFFT的信号，例如DFT-s-OFDM。可以使用其它波形，如用于多址的非正交波形，例如滤波器组多载波(FBMC)、通用频分复用(GFDM)或通用滤波多载波(UFMC)。无线通信系统可以根据LTE-Advanced pro标准或5G或NR(新无线电)标准(新无线电)标准。
在如图1所示的无线通信网络中，无线电访问网络104可以是包括主要小区网络的异构网络，每个主要小区包括主要基站(也称为宏基站)。此外，可以为宏小区中的每个提供多个辅助基站(也称为小型小区基站)。除了以上描述的地面无线网络之外，还存在非地面无线通信网络，包括如卫星的星载收发器和/或如无人机系统的空中收发器。非地面无线通信网络或系统可以如与以上参考图1描述的地面系统类似的方式进行操作，例如根据LTE-Advanced pro标准或5G或NR(新无线电)标准操作。
在类似于图1中示意性描绘的无线通信系统中，例如根据LTE或NR，可以使用多天线技术来改善用户数据速率、链路可靠性、小区覆盖范围和网络容量。为了支持多流或多层发送，在通信系统的物理层中使用了线性预编码。线性预编码由预编码器矩阵执行，该预编码器矩阵将数据层映射到天线端口。预编码可以看作是波束成形的泛化，它是一种将数据传输空间定向/聚焦到预期接收器的技术。使用信道状态信息CSI确定在gNB处待用于将数据映射到发送天线端口的预编码器矩阵。
在采用时分双工(TDD)的无线通信系统中，由于信道互易性，信道状态信息(CSI)在基站(gNB)处可用。但是，当采用频分双工FDD时，由于缺少信道互易性，因此必须在UE处估计信道并将其反馈给gNB。图2示出根据LTE版本8的使用基于码本的预编码的MIMO DL传输的基于块的模型。图2示意性示出基站200(gNB)、用户设备(UE)202和信道204，如基站200和用户设备202之间进行无线数据通信的无线电信道。基站包括具有多个天线或天线元件的天线阵列ANTT，以及接收数据向量208和来自码本210的预编码器矩阵F的预编码器206。信道204可以由信道张量/矩阵212描述。用户设备202经由天线或具有多个天线或天线元件的天线阵列ANTR接收数据向量214。提供用户设备202与基站200之间的反馈信道216，用于发送反馈信息。最高到版本15的3GPP的先前版本支持使用几个下行链路参考符号(诸如CSI-RS)用于在UE处的CSI估计。在FDD系统(最高到版本15)中，UE处的估计信道隐式地报告给gNB，其中UE通过反馈信道发送的CSI包括秩索引(RI)，预编码矩阵索引(PMI)和信道质量索引(CQI)(以及来自版本13的CRI)在gNB处，允许确定预编码矩阵以及待发送的符号的调制阶数和编码方案(MCS)。PMI和RI用于从被称为“码本”的预定义矩阵Ω确定预编码矩阵。例如根据LTE，码本可以是在表格的每个项中具有矩阵的查找表，并且来自UE的PMI和RI确定从表格的哪一行和哪一列获得待使用的预编码器矩阵。对于配备有一维均匀线性阵列(ULA)或者二维均匀平面阵列(UPA)的gNB，预编码器和码本被设计为最高到版本15，该ULA具有N1个双极化天线(总共Nt＝2N1个天线元件)，该UPA具有N1N2个双极化天线(总共Nt＝2N1N2个天线元件)。ULA仅允许在水平(方位角)方向上控制无线电波，使得在gNB处仅方位角的波束成形的是可能的，但是UPA支持在垂直(仰角)和水平(方位角)两个方向上发送的波束成形的，这称为全维度(FD)MIMO。例如，在诸如FD-MIMO的大型天线阵列的情况下，该码本可以是一组波束成形权重，其使用阵列的阵列响应向量形成空间上分离的电磁发送波束/接收波束。阵列的波束成形的权重(也称为“阵列导向向量(array steering vector)”)是振幅增益和相位调整，其被应用于馈送到天线的信号(或从天线接收的信号)以发送(或获得)朝向(或来自)特定方向的辐射。预编码器矩阵的分量从码本获得，并且PMI和RI用于“读取”码本并获得预编码器。阵列导向向量可以由2D离散傅里叶变换(DFT)矩阵的列描述。
隐式反馈的固有缺点是gNB处可用的CSI的有限精确度，这可能不足以在多用户设置中使用诸如非线性(NL)预编码的高级预编码器技术。由于未来NR系统(例如，版本16)可能基于高级预编码器技术，因此隐式CSI反馈的使用可能导致CSI失配，当以高性能为目标时，这将成为一个严重的问题。考虑到此问题，RAN1已同意支持关于高级CSI报告的规范，诸如即将到来的版本16中的显式CSI。在此，显式CSI指的是从UE向gNB报告显式信道系数，而没有用于UE处的预编码器选择的码本。在具有显式CSI反馈的情况下，不使用码本以确定预编码器。预编码器矩阵的系数由UE进行显式发送。可替代地，可以发送瞬时信道矩阵的系数，由gNB从瞬时信道矩阵的系数中确定预编码器。
WO 2018/052255A1涉及显式CSI获取以表示使用主分量分析(PCA)的无线通信系统中的信道，该PCA应用于频域信道矩阵、协方差矩阵或信道矩阵的特征向量。PCA方法的主要缺点在于，在PCA分解之后“压缩的”信道矩阵的大小(相对于维度)与“未压缩的”信道矩阵的大小相同。因此，反馈开销与系统带宽大小即分配的子带总数量成线性比例。因此，精确的显式CSI的可用性以不希望的对于反馈信道增加的开销为代价。
原则上，可以通过增加大系统带宽大小的子带大小来解决此问题。但是，子带大小的增加是以gNB处降低的CSI精确度为代价。
注意，以上部分中的信息仅用于增强对本发明背景的理解，并因此其可能包含本领域普通技术人员已知的信息，不构成现有技术。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于精确的显式CSI报告的改进方法，避免增加反馈信道上的信令开销。
该目的通过独立权利要求中限定的主题实现。
实施例在从属权利要求中定义。
附图说明
现在参考附图更详细地描述本发明的实施例，其中：
图1示出无线通信系统的示例的示意性表示；
图2示出根据LTE版本8的使用基于码本的预编码的MIMO DL传输的基于块的模型；
图3是无线通信系统的示意性表示，无线通信系统用于在可以根据本文中描述的发明教导进行操作的发送器与可以根据本文中描述的发明教导进行操作的多个接收器之间进行信息通信；
图4是示出根据本发明的实施例的信道张量的HO-PCA分解/压缩、UE处的报告以及在gNB处的信道张量的重构的流程图；
图5示出尺寸为Nr×Nt×S的频域信道张量(三维阵列)
图6是示出根据本发明的实施例的结合延迟域压缩的信道张量的HO-PCA分解/压缩、UE处的报告以及gNB处的信道张量的重构的流程图；
图7是示出根据本发明的实施例的信道矩阵的PCA分解/压缩、UE处的报告以及gNB处的信道矩阵的重构的流程图；
图8示出尺寸为N×S的频域信道矩阵(二维阵列)H，其中N＝NtNr；
图9是示出根据本发明的实施例的结合HO-PCA分解的信道张量的变换/压缩、UE处的报告以及gNB处的信道张量的重构的流程图；
图10是示出根据本发明的实施例的结合非HO PCA分解的信道矩阵的变换/压缩、UE处的报告以及gNB处的信道张量的重构的流程图；
图11是示出根据本发明的实施例的四维信道张量的HO-PCA分解/压缩、UE处的报告以及gNB处的信道张量的重构的流程图；
图12示出大小为N×SD的频域信道矩阵，其中N＝NtNr；
图13是示出根据本发明的实施例的结合延迟域或时域/多普勒域压缩的四维信道张量的HO-PCA分解/压缩、UE处的报告以及gNB处的信道张量的重构的流程图；
图14是示出根据本发明的实施例的除了HO-PCA分解、UE处的报告以及gNB处的信道张量的重构之外的四维信道张量的变换/压缩的流程图；
图15是示出根据本发明的实施例的除了非HO-PCA分解、UE处的报告以及gNB处的信道矩阵的重构之外的四维信道张量的变换/压缩的流程图；和
图16(a)示出具有10个时隙的周期性和没有重复(未配置CSI-RS-BurstDuration或CSI-RS-BurstDuration＝0)的CSI-RS；
图16(b)示出具有10个时隙的周期性和4个时隙的重复(CSI-RS-BurstDuration＝4)的CSI-RS；
图17示出根据实施例的CSI-RS-BurstDuration信息元素；
图18示出计算机系统的示例，在该计算机系统上可以执行根据本发明方法描述的单元或模块以及方法的步骤。
具体实施方式
在下文中，参考附图进一步详细描述本发明的优选实施例，在附图中，具有相同或相似功能的元件由相同的附图标记表示。
如以上所提到的，本发明的实施例可以在如图1或图2所描绘的无线通信系统或网络中实现，该无线通信系统或网络包括如基站的发送器或收发器，以及如移动或固定终端或IoT设备的接收器或用户。图3是无线通信系统的示意性表示，无线通信系统用于在发送器200(如基站)与由基站200服务的多个接收器2021至202n(如UE)之间进行信息通信。基站200和UE 202可以经由无线通信链路或信道204(如无线电链路)进行通信。基站200包括一个或多个天线ANTT或具有多个天线元件的天线阵列，以及信号处理器200a。UE 202包括一个或多个天线ANTR或具有多个天线的天线阵列，信号处理器202a1、202an和收发器202b1、202bn。基站200和相应的UE 202可以根据本文中描述的发明教导进行操作。
通信设备
本发明提供了一种用于在无线通信系统中提供显式信道状态信息CSI反馈的通信设备202，通信设备202包括收发器202b以及处理器202a，收发器202b被配置为经由无线电时变频率MIMO信道204从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号，处理器202a被配置为
-使用在一个或多个时刻/时隙上根据参考信号配置对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，
-使用CSI估计构造频域信道张量，
-对信道张量执行较高阶主分量分析HO-PCA，
-识别信道张量的多个主导主分量，由此获得经压缩的信道张量，以及
-向发送器200报告包括信道张量的主导主分量的显式CSI。
根据实施例，通信设备被配置为从发送器接收显式CSI报告配置，所述显式CSI报告配置包含用于CSI报告的CSI信道类型信息CSI-Ind指示，其中所述CSI-Ind指示与信道类型配置相关联，按照由CSI-Ind指示所指示的，所述信道张量是三维3D信道张量，或者由3D信道协方差张量、3D波束成形的信道张量或3D波束成形的信道协方差张量表示，以及其中尺寸为Nr×Nt×S的经压缩的3D信道张量的多个主导主分量包括：
-包含在矩阵中的第一组r1个基向量；
-包含在矩阵中的第二组r2个基向量；
-包含在矩阵中的第三组r3个基向量；以及
-与高阶奇异值sijk相关联的r1r2r3，其被排序为使得对于所有i,j,k，
∑j,k|si,j,k|2≥∑j,k|si+1,j,k|2,∑i,k|si,j,k|2≥∑i,k|si,j+1,k|2和∑i,j|si,j,k|2≥∑i,j|si,j,k+1|2。
根据实施例，分别表示经压缩的3D信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的数量的r1、r2和r3的值是
-由发送器经由CSI报告配置进行配置的，或者
-由通信设备在CSI报告中报告的，或者
-在通信设备处预先确定和已知的。
根据实施例，处理器被配置为使用码本方法对3D信道张量的向量uR,i、uT,j和uS,k中的系数以及HO奇异值sijk进行量化，针对较高阶奇异向量，待量化的复系数的数量由Nrr1+Ntr2+Sr3给出，以及针对较高阶奇异值，待量化的实系数的数量分别由r1r2r3给出。
根据实施例，按照由CSI-Ind指示所指示的，信道张量是四维4D信道张量，或者由4D信道协方差张量、4D波束成形的信道张量或4D波束成形的信道协方差张量表示，以及尺寸为Nr×Nt×S×D的经压缩的4D信道张量的多个主导主分量包括：
-包含在矩阵中的第一组r1个基向量；
-包含在矩阵中的第二组r2个基向量；
-包含在矩阵中的第三组r3个基向量；
-包含在矩阵中的第四组r4个基向量；以及
-与高阶奇异值sijkl相关联的r1r2r3r4，其被排序为使得对于所有i,j,k,l，
∑j,k,l|si,j,k,l|2≥∑j,k,l|si+1,j,k,l|2，∑i,k,l|si,j,k,l|2≥∑i,k,l|si,j+1,k,l|2，∑i,j,l|si,j,k,l|2≥∑i,j,l|si,j,k+1,l|2和∑i,j,k|si,j,k,l|2≥∑i,j,k|si,j,k,l+1|2。
根据实施例，表示4D信道张量的主导主分量的数量的r1、r2、r3和r4的值是由发送器经由CSI报告配置进行配置的，或者它们是由通信设备在CSI报告中报告的，或者它们是在通信设备处预先确定和已知的。
根据实施例，处理器被配置为使用码本方法对向量uR,i、uT,j、uS,k、uD,l的系数以及奇异值sijkl进行量化，针对较高阶奇异向量，待量化的复系数的数量由Nrr1+tr2+r3+r4给出，以及针对较高阶奇异值，待量化的实系数的数量分别由r1r2r3r4给出。
根据实施例，显式CSI包括用于较高阶奇异值矩阵的延迟域CSI，以及其中处理器被配置为
从频域较高阶奇异矩阵计算经尺寸减小的延迟域较高阶奇异矩阵/>其中延迟域较高阶奇异矩阵由下式给出
其中
-包含从离散傅里叶变换DFT码本Ω中选择的L个大小为S×1的向量，经压缩的延迟域矩阵/>的大小由L×r3给出，以及L是延迟数量，以及
-被过采样的码本矩阵由给出，其中/> i∈{0,…,SOf-1}，以及Of∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子；
使用码本方法对于向量中的系数进行量化；
向发送器报告显式CSI，所述显式CSI包含而不是/>的系数、以及通过与码本Ω中所选择的DFT向量对应的索引集合表示的L个延迟。
根据实施例，显式CSI包括用于较高阶奇异值矩阵的多普勒频域CSI，以及其中处理器被配置为
从时域较高阶奇异矩阵计算经尺寸减小的多普勒频域较高阶奇异矩阵/>其中多普勒频域较高阶奇异矩阵由下式给出
其中
-包含从离散傅里叶变换DFT码本Ω中选择的大小为D×1的G个向量，经压缩的多普勒频域矩阵/>的大小由G×r4给出，以及G是多普勒频率分量的数量，以及
-被过采样的码本矩阵由给出，其中/> i∈{0,…,OtD-1}，且Ot∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子；
使用码本方法对向量中的系数进行量化；或者
向发送器报告包含而不是/>的系数的显式CSI报告、以及通过与从码本Ω中选择的DFT向量对应的的索引集合表示的G个多普勒频率分量。
本发明提供了一种用于在无线通信系统中提供显式信道状态信息CSI反馈的通信设备202，通信设备2包括收发器202b，被配置为经由无线电时变频率MIMO信道204从发送器200接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号；以及处理器202a，被配置为
-使用在一个或多个时刻/时隙上根据参考信号配置对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，
-使用CSI估计构造频域信道张量，
-使用信道张量计算经变换的信道张量，
-将经变换的信道张量重写为经变换的信道矩阵，
-对经变换的信道矩阵执行标准主分量分析PCA，
-识别经变换的信道矩阵的多个主导主分量，由此获得经变换/经压缩的信道矩阵，以及
-向发送器200报告包括信道张量的主导主分量的显式CSI。
根据实施例，通信设备被配置为从发送器接收显式CSI报告配置，所述显式CSI报告配置包含用于CSI报告的CSI信道类型信息CSI-Ind指示，其中所述CSI-Ind指示与信道类型配置相关联，或者按照所述CSI-Ind指示所指示的，所述信道张量是三维3D信道张量，或者由3D信道协方差张量、3D波束成形的信道张量或3D波束成形的信道协方差张量表示，或者按照所述CSI-Ind指示所指示的，所述信道张量是四维4D信道张量，或者由4D信道协方差张量、4D波束成形的信道张量或4D波束成形的信道协方差张量表示，以及尺寸为N′r×N′t×S′的3D经变换的信道张量、或尺寸为N′r×N′t×S′×D′的4D经变换的信道张量被重写为尺寸为N′tN′r×S′D′的经变换的信道矩阵，其中分别对于3D经变换的信道张量，D′＝1，以及对于4D经变换的信道张量，D′>1，并且经变换的信道矩阵的多个主导主分量包括：
-包含在矩阵中的第一组r个基向量；
-包含在矩阵中的第二组r个基向量；
-包含在对角矩阵中的一组r个系数，在其对角线上具有有序的奇异值si(s1≥s2≥…≥sr)。
根据实施例，表示经变换的信道矩阵的主导主分量的数量的r的值是
-由发送器经由CSI报告配置进行配置的，或者
-由通信设备在CSI报告中报告的，或者
-在通信设备处预先确定和已知的。
根据实施例，处理器被配置为使用码本方法对经变换的信道矩阵的基向量ui、vi的系数以及奇异值si进行量化。
根据实施例，处理器被配置为
在构造3D信道张量之后，相对于3D信道张量的空间维度、或3D信道张量的频率维度、或3D信道张量的频率维度和空间维度两者，应用信道张量的一维变换/压缩、二维变换/压缩或多维变换/压缩，或者
在构造4D信道张量之后，相对于信道张量的空间维度、或信道张量的频率维度、或信道张量的时间维度、或信道张量的频率维度和时间维度两者，应用信道张量的一维变换/压缩、二维变换/压缩或多维变换/压缩，
以便在一个或多个维度上利用3D信道张量或4D信道张量的稀疏表示或接近稀疏表示。
根据实施例，处理器被配置为在构造3D信道张量之后，相对于以下维度应用变换/压缩
尺寸为Nr×Nt×S的3D信道张量的所有三个维度，所述变换/压缩由(按列的)克罗内克积表示为
其中
-是相对于3D信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择；
-是相对于3D信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的变换向量，从码本矩阵Ω2中选择；
-是相对于3D信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择；
-是与向量/>和/>相关联的经变换/经压缩的信道系数，以及
-N′r、N′t和S′(N′r≤Nr,N′t≤Nt,S′≤S)分别表示经变换/经压缩的3D信道张量的第一维度、第二维度和第三维度的值，或者
3D信道张量的空间维度，所述变换/压缩由下式表示
其中
-b3,s是第s个元素为1的全零变换向量，
-是相对于3D信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的向量，从码本矩阵Ω2中选择，以及
-是相对于3D信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择，N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′＝S，或者
3D信道张量的频率维度，所述变换/压缩由下式表示
其中
-是第nr个元素为1的全零变换向量，/>是第nt个元素为1的全零向量，以及
-是相对于3D信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择，N′r＝Nr，N′t＝Nt，和S′≤S。
根据实施例，(i)3D变换函数是通过分别相对于信道张量的空间维度和频率维度的二维离散余弦变换(2D-DCT)和1D-DFT变换给出的，码本矩阵Ωn,n＝1,2是通过被过采样的DCT矩阵给出的，以及码本矩阵Ω3是通过被过采样的DFT矩阵给出的，或者(ii)3D变换函数/>是通过3D-DFT变换给出的，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2,3是通过被过采样的DFT矩阵给出的，或者(iii)2D变换函数/>是通过2D离散余弦变换(DCT)给出的，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2是通过被过采样的DCT矩阵给出的，或者(iv)1D变换函数/>是通过1D-DFT变换给出的，以及码本矩阵Ω3是通过被过采样的DFT矩阵给出的。
根据实施例，处理器被配置为在构造4D信道张量之后，相对于以下维度应用变换/压缩信道张量的所有四个维度，所述变换/压缩由(按列的)克罗内克积表示为
其中
-是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择；
-是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的变换向量，从码本矩阵Ω2中选择；
-是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择；
-是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1的变换向量，从码本矩阵Ω4中选择；
-是与向量/>和/>相关联的经变换/经压缩的信道系数；以及
-N′r、N′t、S′和D′(N′r≤Nr,N′t≤Nt,S′≤S,D′≤D)分别表示经变换/经压缩的信道
张量的第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的值，或者4D信道张量的空间维度，所述变换/压缩由下式表示
其中
-b4,d是第d个元素为1的全零变换向量，
-b3,s是第s个元素为1的全零变换向量，
-是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的变换向量，从码本矩阵Ω2中选择，以及
-是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择，以及N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′＝S和D′＝D，或者
4D信道张量的频率维度和时间维度，所述变换/压缩由下式表示
其中
-是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1的变换向量，从码本矩阵Ω4中选择，
-是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择，
-是第nr个元素为1的全零变换向量，以及
-是第nt个元素为1的全零变换向量，且N′r＝NrN′t＝Nt，S′≤S和D′≤D。
根据实施例，(i)4D变换函数是通过4D-DFT变换给出的，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2,3,4是通过过采样DFT矩阵给出的，或者(ii)2D变换/压缩函数/>是通过2D-DFT给出的，以及码本矩阵Ωn,n＝3,4是通过被过采样的DFT矩阵给出的，或者(iii)2D变换函数/>是通过2D离散余弦变换(DCT)给出的，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2是通过被过采样的DCT矩阵给出的，或者(iv)1D变换函数/>是通过1D-DFT变换给出的，以及码本矩阵Ω3是通过被过采样的DFT矩阵给出的，或者(v)1D变换函数/>是通过1D-DFT变换给出的，以及码本矩阵Ω4是通过被过采样的DFT矩阵给出的。
根据实施例，处理器被配置为
从码本矩阵Ωn中选择变换向量，并且将所选择的索引存储在g元组的集合中，其中g是指信道张量的经变换维度的数量，以及
将集合作为CSI报告的一部分向发送器报告。
根据实施例，码本的过采样因子是
-由发送器经由CSI报告配置或者经由较高层或物理层进行配置的，
-在通信设备处预先确定和已知的。
本发明提供了一种用于在无线通信系统中提供显式信道状态信息CSI反馈的通信设备202，通信设备包括收发器202b，被配置为经由无线电时变频率MIMO信道204从发送器200接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号；以及处理器202a，被配置为
-使用对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，
-使用CSI估计构造频域信道矩阵；
-对信道矩阵执行标准主分量分析PCA，
-识别信道矩阵的主导主分量，信道矩阵包括
ο包含在矩阵中的第一组r个基向量；
ο包含在矩阵中的第二组r个基向量；以及
ο包含在对角矩阵中的第三组r个系数，在其对角线上具有有序的奇异值si(s1≥s2≥…≥sr)；
-从频域矩阵计算经尺寸减小的延迟域矩阵/>其中包括r个基向量的延迟域矩阵由下式给出
其中
-包含从离散傅立叶变换DFT码本Ω中选择的大小为S×1的L个向量，经压缩的延迟域矩阵/>的大小由L×r给出，且L为延迟数量，以及
-被过采样的码本矩阵由给出，其中/> i∈{0,…,SOf-1}，以及Of∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子；以及
-向发送器报告显式CSI，所述显式CSI包含所识别的第一组r个基向量、经尺寸减小的延迟域的第二组r个基向量、以及通过与从码本Ω中选择的DFT向量对应的索引集合表示的L个延迟。
根据实施例，表示经变换的信道矩阵的主导主分量的数量的r的值是由发送器经由CSI报告配置进行配置的，或者由通信设备在CSI报告中报告的，或者在通信设备处预先确定和已知的。
根据实施例，处理器被配置为使用码本方法对信道矩阵的基向量ui、的系数以及奇异值si进行量化。
根据实施例，通信设备是利用以下码本配置的
-一个或多个标量码本，用于对信道张量或经压缩的信道张量的多个主导主分量的每个基向量的每个项、以及奇异值或高阶奇异值进行量化，或者
-一个或多个单位范数向量码本，用于对信道张量或经压缩的信道张量的多个主导主分量的每个基向量进行量化，以及其中通信设备为每个基向量选择表示所述基向量的码本向量，以及
通信设备被配置为作为CSI报告的一部分向发送器报告与标量码本或向量码本中的所选择的项对应的索引。
发送器
本发明提供了一种无线通信系统中的发送器200，发送器包括：
具有多个天线的天线阵列ANTT，用于与一个或多个本发明的通信设备202a、202b进行无线通信，以向发送器200提供信道状态信息CSI反馈；以及
连接到天线阵列ANTT的预编码器206，预编码器206将一组波束成形权重应用到天线阵列ANTT的一个或多个天线，以通过天线阵列ANTT形成一个或多个发送波束或一个或多个接收波束，
收发器200b，被配置为
向通信设备202a、202b发送根据CSI-RS的下行链路参考信号(CSI-RS)以及包括CSI-RS配置的下行链路信号；以及
从通信设备202a、202b接收包括多个CSI报告的上行链路信号，所述多个CSI报告包括显式CSI；以及
处理器200a，被配置为使用显式CSI构造应用于天线端口上的预编码器矩阵。
系统
本发明提供了一种无线通信网络，包括至少一个本发明的通信设备202a、202b以及至少一个本发明的发送器200。
根据实施例，通信设备和发送器包括以下中的一个或多个：移动终端、或者固定终端、或者蜂窝IoT-UE、或者IoT设备、或者基于地面的车辆、或者飞行器、或者无人机、或者移动基站、或者路边单元、或者建筑物、或者宏小区基站、或者小小区基站、或者路边单元、或者UE、或者远程无线电头端、或者AMF、或者SMF、或者核心网络实体、或者NR或5G核心环境中的网络切片、或者使得物品或设备能够使用无线通信网络进行通信的任何发送点/接收点(TRP)，该物品或设备设有用于使用无线通信网络进行通信的网络连接性。
方法
本发明提供了一种用于由无线通信系统中的通信设备提供显式信道状态信息CSI反馈的方法，方法包括：
经由无线电时变频率MIMO信道从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号，
使用在一个或多个时刻/时隙上根据参考信号配置对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，
使用CSI估计构造频域信道张量，
对信道张量执行高阶主分量分析HO-PCA，
识别信道张量的多个主导主分量，由此获得经压缩的信道张量，以及
向发送器报告来自通信设备的显式CSI，所述显式CSI包括信道张量的主导主分量。
本发明提供了一种用于由无线通信系统中的通信设备提供显式信道状态信息CSI反馈的方法，方法包括：
经由无线电时变频率MIMO信道从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号，
使用在一个或多个时刻/时隙上根据参考信号配置对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，
使用CSI估计构造频域信道张量，
使用信道张量计算经变换的信道张量，
将经变换的信道张量重写为经变换的信道矩阵，
对经变换的信道矩阵执行标准主分量分析PCA，
识别经变换的信道矩阵的多个主导主分量，由此获得经变换/经压缩的信道矩阵，以及
向发送器报告来自通信设备的显式CSI，所述显式CSI包括经变换/经压缩的信道张量的多个主分量。
本发明提供了一种用于由无线通信系统中的通信设备提供显式信道状态信息CSI反馈的方法，方法包括：
经由无线电时变频率MIMO信道从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括参考信号配置的下行链路信号；以及
使用对无线电信道的下行链路参考信号的测量来估计CSI，
使用CSI估计构造频域信道矩阵，
对信道矩阵执行标准主分量分析PCA，
识别信道矩阵的主导主分量，信道矩阵包括
ο包含在矩阵中的第一组r个基向量；
ο包含在矩阵中的第二组r个基向量；以及
ο包含在对角矩阵中的第三组r个系数，在其对角线上具有有序的奇异值si(s1≥s2≥…≥sr)；
-从频域矩阵计算经尺寸减小的延迟域矩阵/>其中包括r个基向量的延迟域矩阵由下式给出
其中
-包含从离散傅立叶变换DFT码本Ω中选择的大小为S×1的L个向量，经压缩的延迟域矩阵/>的大小由L×r给出，以L为延迟数量，以及
-被过采样的码本矩阵由给出，其中/> i∈{0,…,SOf-1}，以及Of∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子；以及
-向发送器报告来自通信设备的显式CSI，所述显式CSI包含所识别的第一组r个基向量、经尺寸减小的延迟域的第二组r个基向量、以及通过与从码本Ω中选择的DFT向量对应的索引集合表示的L个延迟。
本发明提供了一种用于在无线通信系统中进行发送的方法，所述无线通信系统包括根据权利要求1至14中任一项所述的通信设备以及发送器，方法包括
向通信设备发送根据CSI-RS配置的下行链路参考信号(CSI-RS)、以及包括CSI-RS配置的下行链路信号；
在发送器处，接收来自通信设备的包括多个CSI报告的上行链路信号，所述多个CSI报告包括显式CSI；
为连接到具有多个天线的天线阵列的预编码器构造预编码器矩阵；
使用显式CSI将预编码器矩阵应用于天线端口上，以便将一组波束成形权重应用到天线阵列的一个或多个天线，以通过天线阵列形成一个或多个发送波束或者一个或多个接收波束。
计算机程序产品
本发明提供了一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由计算机执行时，指令使计算机执行根据本发明的一种或多种方法。
因此，本发明提供了几种基于信道变换和压缩技术用于显式CSI报告的低反馈开销方法，以及实施例涉及无线通信系统，并且更具体地涉及频域、延迟域、时域或混合的频域/延迟域和时域/多普勒频域的显式CSI反馈，以便以信道张量或矩阵、波束成形的信道张量或矩阵、协方差信道张量或矩阵、信道张量或矩阵的主导特征向量(dominanteigenvector)、或者波束成形的信道张量或矩阵的主导特征向量的形式表示gNB与单个UE之间的下行链路信道。在下文中，将描述低反馈开销方法的几个实施例，低反馈开销方法基于信道变换和压缩技术用于(频域、延迟域、时域或混合的频域/延迟域和时域/多普勒频域的)显示CSI报告。
对于频域信道张量的高阶PCA
根据第一实施例1，UE被配置为报告“显式CSI类型I”，“显式CSI类型I”表示在所配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道张量、或者波束成形的信道张量、或者信道协方差张量、或者波束成形的信道协方差张量的经压缩形式。此处，SB对应于一组连续的PRB。例如，对于10MHz的带宽部分，对每个具有8个PRB的6个子带进行配置。
经压缩的CSI是基于信道张量的高阶主分量分析(HO-PCA)，以利用空间域和频域中信道张量的相关性。
此方法的图示说明示出在图4中。在第一步骤中，UE在频域中使用对下行链路参考信号(诸如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后构造尺寸为Nr×Nt×S的三维(3D)频域信道张量(三维阵列)其中S是子带、PRB或子载波的数量(请参见图5)。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量2UNt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量2U，Nt＝2U。
然后，UE对信道张量执行HO-PCA，使得/>由下式表示
其中
·是包含相对于信道张量/>的第一维度的较高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于信道张量/>的第二维度的较高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于频率维度(信道张量/>的第三维度)的较高阶奇异向量的矩阵，其中R＝min(S,NtNr)；
-sijk是较高阶奇异值，其被排序为使得对于所有i,j,k，
∑j,k|si,j,k|2≥∑j,k|si+1,j,k|2,∑i,k|si,j,k|2≥∑i,k|si,j+1,k|2和∑i,j|si,j,k|2≥∑i,j|si,j,k+1|2。
此外，°符号表示外积算子，它是两个向量的外积(产生包含两个向量的所有元素的成对乘积的矩阵)的到多向(multi-way)矩阵/张量的泛化。R向张量(即由R个索引指示的矩阵)和P向张量/>的外积是(R+P)向张量/>其包含/>和/>的所有元素的所有成对乘积。请注意，向量和矩阵可以分别视为1向张量和2向张量。因此，两个向量之间的外积是矩阵，向量和矩阵之间的外积是3向张量，依此类推。/>
为了减少信道系数的数量，通过分别相对于第一维度、第二维度和第三维度以及对应的左奇异矩阵、右奇异矩阵和横向奇异矩阵的(r1,r2,r3)个主导主分量，(1≤r1≤Nr,1≤r2≤Nt,1≤r3≤S)，来近似信道张量经压缩的显式频域信道张量(显式CSI)由下式给出
其中
·
·
·
为了向gNB报告来自UE的经压缩的频域信道张量(显式CSI)，UE使用码本方法对向量uR,i、uT,j和uS,k中的系数以及HO奇异值sijk进行量化。
gNB将经压缩的信道张量重构为
针对较高阶奇异向量，频域HO-PCA方法需要量化的复系数的数量由Nrr1+Ntr2+Sr3给出，而针对较高阶奇异值，频域HO-PCA方法需要量化的实系数的数量分别为r1r2r3。相比之下，对于标准(非高阶)PCA，针对奇异向量和奇异值，需要量化NrNtr+Sr+r个值，其中r＝min(NrNt,S)。对于(r1,r2,r3)中的小值(信道张量的低秩近似)，HO-PCA实现的压缩高于标准非HO PCA方法实现的压缩。
在一种方法中，分别表示信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的数量的(r1,r2,r3)的值是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC-CE)信令进行配置的。在另一种方法中，UE将(r1,r2,r3)的值的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
根据第一实施例1的子实施例1-1，如图6所示，UE被配置为报告具有“对于较高阶奇异值矩阵的延迟域CSI”的“显式CSI类型I”。在该配置中，UE从频域较高阶奇异矩阵/>计算近似的经尺寸减小的(经压缩的)的延迟域较高阶奇异矩阵/>延迟域较高阶奇异矩阵由下式给出
其中是由L个离散傅里叶变换(DFT)向量组成的大小为S×L的非正方形矩阵或正方形矩阵。经压缩的延迟域矩阵/>的大小由L×r3给出。当L<S时实现压缩。
FS中的DFT向量是从被过采样的DFT码本矩阵中选择的，其中/>i＝0,…,OfS-1。此处，Of∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子。从码本Ω中选择的FS中的向量的索引被存储在集合/>中。
UE使用码本方法，对和 中的向量的系数以及HO奇异值sijk进行量化，并将它们连同通过与码本Ω中所选择的DFT向量对应的的索引集合/>表示的L个延迟一起向gNB报告。
gNB根据实施例1重构频域信道张量其中/>被计算为
在一种方法中，延迟的数量L是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)信令进行配置的。在另一种方法中，UE将L的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
DFT码本矩阵的过采样因子Of经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)或物理层(经由下行链路控制指示(DCI))信令进行配置，或者在UE处是已知的。
具有延迟域压缩的频域信道矩阵的标准(非高阶)PCA
根据第二实施例2，根据以下子实施例UE被配置为报告“显式CSI类型II”，其表示在配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道矩阵、或者波束成形的信道矩阵、或者信道协方差矩阵、或者波束成形的信道协方差矩阵的经压缩的形式。
经压缩的CSI结合了信道矩阵的延迟域变换和压缩、对信道矩阵执行标准的非高阶主分量分析(non-HO-PCA)。
此方法的图示说明示出在图7中。在第一步骤中，UE在频域中使用对下行链路参考信号(诸如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后构造尺寸为NtNr×S的2D频域信道矩阵其中S是子带、PRB或子载波的数量(参见图8)。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量，Nr＝2U。
UE将标准PCA分解应用于频域信道矩阵H，由下式表示
其中
-U＝[u1,u2,…,uR]是NtNr×R左奇异矩阵；
-V＝[v1,v2,…,vR]是S×R右奇异矩阵；
-∑是R×R对角矩阵，在其主对角线上具有有序的奇异值si(s1≥s2≥…≥sR)且R＝min(S,NtNt)。
为了减少信道系数的数量，信道矩阵H近似为r个主导主分量，1≤r≤R。“经压缩的”信道矩阵Hc由下式给出
其中和/>
此外，UE从频域右奇异矩阵计算对应的“经压缩的”延迟域右奇异矩阵。延迟域右奇异矩阵的近似为
其中是大小为S×L的正方形DFT矩阵或非正方形DFT矩阵。经压缩的延迟域左奇异矩阵的大小由L×r给出。对于L<S实现压缩。
变换/压缩矩阵FV的列是从尺寸为S×SOf的DFT码本矩阵(Ω)中选择的，其中Of表示DFT码本矩阵的过采样因子。FV中的从码本中选择的向量的索引被存储在集合 中。
UE使用码本方法量化频域左奇异矩阵延迟域右奇异矩阵/>和奇异值s1,s2,…,sr，然后将它们与由索引集合/>表示的L个延迟一起向gNB报告。
gNB将显式CSI重构为
在一种方法中，延迟的数量L经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)信令或物理层(经由下行链路控制指示(DCI))信令进行配置。在另一种方法中，UE将L的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
在一种方法中，表示信道矩阵的主导主分量的数量的r的值是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC-CE)信令进行配置的。在另一种方法中，UE将r的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
DFT码本矩阵的过采样因子Of经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)或经由DCI物理信令进行配置，或者在UE处是已知的。
结合HO-PCA的信道张量的变换/压缩
根据第三实施例3，UE被配置为报告“显式CSI类型III”，其表示相对于信道张量的空间维度、频率维度或空间和频率维度，在配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道张量、或者波束成形的信道张量、或者信道协方差张量、或者波束成形的信道协方差张量的变换后和经压缩的形式。通过利用延迟域中的稀疏表示以及空间域和频域/延迟域中信道系数的相关性，CSI将信道张量变换与数据压缩结合。
该方法的图示说明书示出在图9中。在第一步骤中，UE在频域中使用对下行链路参考信号(诸如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后构造尺寸为Nr×Nt×S的3D频域信道张量其中S是子带、PRB或子载波的数量。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nr是波束成形的天线端口/波束的数量Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量Nt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量Nr＝2U。
在构造频域信道张量之后，相对于信道张量的空间维度、频率维度、或者空间维度和频率维度，应用信道张量的一维(1D)变换、二维(2D)变换或三维(3D)变换。变换的目的是获得信道张量在一维、二维或三维上的稀疏表示或接近稀疏表示。在变换和压缩步骤之后，减小了信道张量的大小，并且实现了相对于信道张量的一维、二维或三维的压缩。
例如，相对于信道张量的所有三个维度的变换/压缩由(按列的)克罗内克积表示为
其中
-是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择；
-是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的变换向量，从码本矩阵Ω2中选择；
-是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择；
-是与向量/>和/>相关联的经变换/经压缩的信道系数，以及
-N′r、N′t和S′分别表示经变换/经压缩的信道张量的第一维度、第二维度和第三维度的值。
经变换/经压缩的信道系数用于形成尺寸为N′r×N′t×S′的经变换/经压缩的信道张量/>其中N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′≤S。
例如，信道张量的相对于两个空间维度的变换/压缩由下式表示
/>
其中b3,s是第s个元素为1的全零变换向量，是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1、从码本矩阵Ω2中选择的向量，/>是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1、从码本矩阵Ω1中选择的变换向量，并且N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′＝S。
例如，相对于信道张量的频率维度的变换/压缩由下式表示
其中是第nr个元素为1的全零变换向量，/>是第nt个元素为1的全零向量，是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量，并且N′r＝Nr，N′t＝Nt，和S′≤S。
从码本矩阵Ωn,n＝1,2,3中选择的向量和/>的索引被存储在g元组的集合/>中，其中g指的是变换后维度的数量。
例如，对于g＝1，集合由/>表示，其中T表示相对于信道张量/>的经变换/经压缩的维度的所选择的向量的数量。例如，在相对于频率维度进行变换/压缩的情况下，T＝S′。
例如，对于g＝3，集合由3元组(/>i3,s)表示，其中/>是与向量/>相关联的索引，/>是与向量/>相关联的索引，以及i3,s是与向量/>相关联的索引。集合/>由下式给出
在一种方法中，集合的大小经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)或物理层信令进行配置。在另一种方法中，UE将集合的优选大小作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
码本矩阵Ωn由矩阵给出，其中参数On表示相对于第n维的过采样因子，其中对于n＝1，T＝Nr，对于n＝2，T＝Nt，以及对于n＝3，T＝S。
码本矩阵的过采样因子Of,n是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)或DCI物理层信令进行配置，或者在UE处是已知的。
作为示例，相对于第二维度和第三维度的变换/压缩的变换/压缩向量和经变换/经压缩的信道系数的选择可以通过下式计算
优化问题可以通过诸如正交匹配追踪的标准算法求解。结果，从码本的变换矩阵中选择的向量的索引以及与每个域相关联的变换后信道系数是已知的。
在信道变换/压缩之后，UE对经变换/经压缩的信道张量执行HO-PCA，使得/>由下式表示
其中
·是包含相对于信道张量/>的第一维度的高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于信道张量/>的第二维度的高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于具有R＝min(S′,N′tN′r)的信道张量的第三维度的高阶奇异向量的矩阵；
-sijk是高阶奇异值，其被排序为使得对于所有i,j,k,l，
∑j,k,l|si,j,k,l|2≥∑j,k,l|si+1,j,k,l|2，∑i,k,l|si,j,k,l|2≥∑i,k,l|si,j+1,k,l|2，∑i,j,l|si,j,k,l|2≥∑i,j,l|si,j,k+1,l|2和∑i,j,k|si,j,k,l|2≥∑i,j,k|si,j,k,l+1|2。
为了进一步压缩信道系数的数量，将经变换/经压缩的信道张量近似为相对于第一维度、第二维度和第三维度以及对应左奇异矩阵、右奇异矩阵和横向奇异矩阵的(r1,r2,r3)个主导主分量，(1≤r1≤N′r,1≤r2≤N′t,1≤r3≤S′)。然后经变换/经压缩的显式信道张量(显式CSI)由下式给出
其中
·
·
·
UE使用码本方法量化了向量uR,i、uT,j和uS,k的系数以及HO奇异值sijk。将量化后向量uR,i、uT,j和uS,k以及量化后奇异值sijk与索引集合一起向gNB报告。
gNB首先将经变换/经压缩的信道张量重构为
然后，基于经变换/经压缩的信道张量和带信号的索引集合/>将频域信道张量重构为/>
(三维变换/压缩)；
(二维变换/压缩)；
(一维变换/压缩)。
针对较高阶奇异向量和较高阶奇异值，频域HO-PCA方法需要量化的复系数的数量由N′rr1+N′tr2+S′r3+r1r2r3给出。而针对较高阶奇异值，频域HO-PCA方法需要量化的实系数的数量分别由r1r2r3给出。
在一种方法中，分别表示经变换/经压缩的信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的数量的(r1,r2,r3)的值是经由从gNB向UE的较高层信令进行配置的。在另一种方法中，UE报告(r1,r2,r3)的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
根据第三实施例3的子实施例3_1，3D变换/压缩函数由相对于信道张量的空间维度的二维离散余弦变换(2D-DCT)以及相对于信道张量的频率维度的1D-DFT变换给出。码本矩阵Ωn,n＝1,2由过采样的离散余弦变换(DCT)矩阵给出。码本矩阵Ω3由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第三实施例3的子实施例3_2，3D变换/压缩函数由3D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2,3由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第三实施例3的子实施例3_3，2D变换/压缩函数由2D离散余弦变换(DCT)给出，以及码本矩阵Ωn,＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出。
根据第三实施例3的子实施例3_4，1D变换/压缩函数由1D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ω3由被过采样的DFT矩阵给出。
结合标准非HO-PCA的信道矩阵的变换/压缩
根据第四实施例4，UE被配置为报告“显式CSI类型IV”，其表示相对于信道矩阵的空间维度、频率维度或空间和频率维度，在配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道矩阵、或者波束成形的信道张量、或者信道协方差张量的变换后和经压缩的形式。通过利用延迟域中的稀疏表示以及空间域和频域/延迟域中信道系数的相关性，CSI将信道张量变换与数据压缩结合。
该方法的图示说明书示出在图10中。在第一步骤中，UE在频域中使用对下行链路参考信号(诸如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后构造尺寸为Nr×Nt×S的三维(3D)频域信道张量(三维阵列)其中S是子带、PRB或子载波的数量。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口数量2N1N2的，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量，Nr＝2U。
在构造频域信道张量之后，相对于信道张量的空间维度、频率维度或者空间维度和频率维度，应用信道张量的一维(1D)变换和压缩、二维(2D)变换和压缩或三维(3D)变换和压缩。变换的目的是获得信道张量在一维、二维或三维中的稀疏表示或接近稀疏表示，以及提取具有最高能量的主导系数。在变换/压缩步骤之后，减小了信道张量的大小，并且实现了相对于信道张量的一维、二维或三维的压缩。
例如，相对于信道张量的所有三个维度的变换/压缩由(按列的)克罗内克积表示为
其中
-是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择；
-是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的变换向量，从码本矩阵Ω2中选择；
-是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择；
-是与向量/>和/>相关联的经变换/经压缩的信道系数，以及
-N′r、N′t和S′分别表示经变换/经压缩的信道张量的第一维度、第二维度和第三维度的值。
经变换/经压缩的信道系数用于形成尺寸为N′r×N′t×S′的经变换/经压缩的信道张量/>
例如，相对于信道张量的两个空间维度的变换/压缩由下式表示
其中b3,s是第s个元素为1的全零变换向量，S′＝S，是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1、从码本矩阵Ω2中选择的向量，/>是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1、从码本矩阵Ω1中选择的变换向量，N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′＝S。
例如，相对于信道张量的频率维度的变换/压缩由下式表示/>
其中是第nr个元素为1的全零变换向量，/>是第nt个元素为1的全零向量，是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量，N′r＝Nr，N′t＝Nt，和S′≤S。
作为示例，相对于第二维度和第三维度的变换/压缩的变换/压缩向量和经变换/经压缩的信道系数的选择可以通过下式计算
优化问题可以通过诸如正交匹配追踪的标准算法求解。结果，从码本的变换矩阵中选择的向量的索引以及与每个域相关联的变换后信道系数是已知的。
从码本矩阵Ωn,n＝1,2,3中选择的向量和/>的索引被存储在g元组的集合/>中，其中g指的是变换后维度的数量。
例如，对于g＝1，集合由/>表示，其中T表示相对于信道张量/>的经变换/经压缩的维度的所选择的向量的数量。例如，在相对于频率维度进行变换/压缩的情况下，T＝S′。
例如，对于g＝3，集合由3元组(/>i3,s)表示，其中/>是与向量/>相关联的索引，/>是与向量/>相关联的索引，以及i3,s是与向量/>相关联的索引。集合/>由下式给出
在一种方法中，集合的大小经由从gNB向UE的较高层信令进行配置。在另一种方法中，UE将集合的优选大小作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
码本矩阵Ωn由矩阵给出，其中参数Of,n表示相对于第n维的过采样因子，其中对于n＝1，T＝Nr，对于n＝2，T＝Nt，以及对于n＝3，T＝S。
码本矩阵的过采样因子Of,n是经由从gNB向UE的较高层或DCI物理层信令进行配置，或者在UE处是已知的。
在信道变换/压缩之后，UE将经变换/经压缩的信道张量重写成经变换/经压缩的信道矩阵并且应用标准PCA分解，由下式表示
其中
-U＝[u1,u2,…,uR]是N′tN′r×R左奇异矩阵；
-V＝[v1,v2,…,vR]是S′×R右奇异矩阵；
-∑是R×R对角矩阵，在其主对角线上具有有序的奇异值si(s1≥s2≥…≥sR)且R＝min(S′,N′tN′r)。
然后使用′个主导主分量，1≤r≤R，将经变换/经压缩的信道张量重构为
其中和/>以及/>
UE使用码本方法量化了和奇异值s1,s2,…,sr，并且将它们与索引集合/>一起向gNB报告。
gNB首先将经变换/经压缩的信道矩阵重构为
然后gNB基于经变换/经压缩的信道矩阵，重构经变换/经压缩的信道张量使用带信号的索引集合/>将频域信道张量/>重构为
(三维变换/压缩)；
(二维变换/压缩)；
(一维变换/压缩)。
在一种方法中，表示经变换/经压缩的信道矩阵的主导主分量的数量的r的值是经由从gNB向UE的较高层信令进行配置的。在另一种方法中，UE报告r的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者它在UE处是已知的。
根据第四实施例4的子实施例4_1，3D变换/压缩函数由相对于信道张量的空间维度的2D-DCT以及相对于信道张量的频率维度的1D-DFT变换给出。码本矩阵Ωn,n＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出。码本矩阵Ω3由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第四实施例4的子实施例4_2，3D变换/压缩函数由3D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2,3由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第四实施例4的子实施例4_3，2D变换/压缩函数由2D离散余弦变换(DCT)给出，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出。
根据第四实施例4的子实施例4_4，1D变换/压缩函数由1D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ω3由被过采样的DFT矩阵给出。
扩展到多普勒频域：四维频域信道张量上的高阶PCA
根据第五实施例5，根据以下子实施例UE被配置为报告“显式CSI类型V”，其表示在配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道张量、或者波束成形的信道张量、或者信道协方差张量、或者波束成形的信道协方差张量的经压缩的形式。
经压缩的CSI基于四维信道张量的高阶主分量分析(HO-PCA)，以利用信道张量在空间域、频域和时域/多普勒频域中的相关性。
此方法的图示说明示出在图11中。在第一步骤中，UE在频域中使用对下行链路参考信号(诸如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后构造尺寸为Nr×Nt×S×D的4D频域信道其中S是子带、PRB或子载波的数量，且D是在D个连续时刻/时隙测量处的信道快照数量。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量，Nr＝2U。
然后，UE对四维信道张量执行HO-PCA，使得/>由下式表示
其中
·是包含相对于接收天线(信道张量/>的第一维度)的较高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于发送天线(信道张量/>的第二维度)的较高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于频率维度(信道张量/>的第三维度)的较高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于时间/信道快照维度(信道张量/>的第四维度)的较高阶奇异向量的矩阵，其中是由R＝min{NrNtS,D}给出的信道张量的秩；
·sijk是较高阶奇异值，其被排序为sijk≥si′j′k′l′，其中i′≤i,j′≤j,k′≤k,l′≤l。
为了减少信道系数的数量，将信道张量近似为相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度以及对应1模(左)奇异矩阵、2模(右)奇异矩阵、3模(横向)奇异矩阵和4模奇异矩阵的(r1,r2,r3,r4)个主导主分量，(1≤r1≤Nr,1≤r2≤Nt,1≤r3≤S,1≤r4≤D)。经压缩的显式频域信道张量(显式CSI)由下式给出
其中
·
·
·
·/>
为了向gNB报告来自UE的压缩频域信道张量(显式CSI)，UE使用码本方法量化了向量uR,i、uT,j、uS,k和uD,l的系数以及奇异值sijkl。
gNB将经压缩的信道张量重构为
对于较高阶奇异向量，频域HO-PCA方法需要量化的复系数的数量由Nrr1+Ntr2+Sr3+Dr4给出，而对于较高阶奇异值，频域HO-PCA方法需要量化的实系数的数量分别由r1r2r3r4给出。相比之下，对于标准(非高阶)PCA(参见图12)，对于奇异向量需要量化NrNtr+SDr+r个值以及奇异值，其中r＝min(NrNt,SD)。对于(r1,r2,r3,r4)中的小值(信道张量的低秩近似)，HO-PCA实现的压缩高于标准非HO PCA方法实现的压缩。
在一种方法中，分别表示信道张量的相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的主导主分量的数量的(r1,r2,r3,r4)的值是经由从gNB向UE的较高层信令进行配置的。在另一种方法中，UE将(r1,r2,r3,r4)的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
根据第五实施例5的子实施例5_1，UE被配置为报告具有“对于较高阶奇异值矩阵的延迟域CSI”的“显式CSI类型V”。在该配置中，UE从频域较高阶奇异矩阵/>计算近似减小大小(经压缩的)的延迟域较高阶奇异矩阵/>延迟域较高阶奇异矩阵由下式给出
其中是大小为S×L的DFT矩阵。经压缩的延迟域矩阵/>的大小由L×r3给出。当L<S时实现压缩。
FS中的DFT向量是从尺寸为S×SOf的过采样的DFT码本矩阵Ω中选择的。此处，Of∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子。FS中的从码本Ω中选择的向量的索引被存储在集合中。
UE使用码本方法量化 和/>中向量的系数和HO奇异值sijkl，并将它们与通过与从码本Ω中选择的DFT向量对应的的索引集合/>表示的L个延迟一起向gNB报告。
gNB根据该实施例重构频域信道张量其中/>被计算为
该方法的图示说明示出在图13中。
在一种方法中，延迟的数量L经由从gNB向UE的较高层信令进行配置。在另一种方法中，UE将L的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
DFT码本矩阵的过采样因子Of经由从gNB向UE的较高层或DCI物理层信令进行配置，或者在UE处是已知的。
根据第五实施例5的子实施例5_2，UE被配置为报告具有“对于较高阶奇异值矩阵的多普勒频域CSI”的“显式CSI类型V”。在该配置中，UE从时域较高阶奇异矩阵/>计算近似减小大小(经压缩的)的多普勒频域较高阶奇异矩阵/>
多普勒频域较高阶奇异矩阵由下式给出
其中是大小为D×G的DFT矩阵。经压缩的多普勒频域矩阵/>的大小由G×r4给出。当G<D时实现压缩。
FD中的DFT向量是从尺寸为D×DOt的过采样的DFT码本矩阵中选择的，其中Of∈{1,2,3,…}表示DFT码本矩阵的过采样因子。FD中的从码本Ω中选择的向量的索引被存储在集合中。
UE使用码本方法对和/>中的向量的系数以及HO奇异值sijkl进行量化，并将它们与通过与从码本Ω中选择的DFT向量对应的的索引集合/>表示的G个多普勒频率值一起向gNB报告。
该方法的图示说明示出在图13中。
在一种方法中，多普勒频率值G的数量经由从gNB向UE的较高层信令进行配置。在另一种方法中，UE将G的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
DFT码本矩阵的过采样因子Of是经由从gNB向UE的较高层或物理层信令(经由DCI)进行配置，或者在UE处已知的。
扩展到多普勒频域：结合HO-PCA的四维信道张量的压缩
根据第六实施例6，UE被配置为报告“显式CSI类型VI”，其表示相对于信道张量的空间维度、频率维度、时间维度，或频率和空间维度，或频率和时间维度，或空间和时间维度，在配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道张量、或者波束成形的信道张量、或者信道协方差张量、或者波束成形的信道协方差张量的变换后和经压缩的形式。通过利用信道系数在空间域、频率域、延迟域和时域/信道快照域中的相关性，CSI将信道张量变换与数据压缩结合。
该方法的图示说明书示出在图14中。在第一步骤中，UE使用频域中的下行链路参考信号(例如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后然后构造尺寸为Nr×Nt×S×D的4D频域信道张量其中S是子带、PRB或子载波的数量，且D是在D个连续时刻处测量的信道快照数量。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量2N1N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量，Nr＝2U。
在构造频域信道张量之后，相对于信道张量的空间维度、频率维度或者时间维度，应用信道张量的一维(1D)变换、二维(2D)变换或三维(3D)或四维(4D)变换。变换的目的是获得信道张量在一维、二维、三维或四维中的稀疏表示或接近稀疏表示。在变换和压缩步骤之后，减小了信道张量的大小，并且实现了相对于信道张量的一维、二维、三维或四维的压缩。
例如，相对于信道张量的所有四个维度的变换/压缩由(按列的)克罗内克积表示为
其中
-是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1的变换向量，从码本矩阵Ω1中选择；
-是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1的变换向量，从码本矩阵Ω2中选择；
-是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1的变换向量，从码本矩阵Ω3中选择；
-是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1的变换向量，从码本矩阵Ω4中选择；
-是与/>和/>相关联的经变换/经压缩的信道系数；以及
-N′r、N′t、S′和D′分别表示经变换/经压缩的信道张量的第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的值。
经变换/经压缩的信道系数用于形成尺寸为N′r×N′t×S′×D′的经变换/经压缩的信道张量/>其中N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′≤S，D′≤D。
例如，相对于信道张量的两个空间维度的变换/压缩由下式表示
其中b4,d是第d个元素为1的全零向量，b3,s是第s个元素为1的全零向量，是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1、从码本矩阵Ω2中选择的向量，/>是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1、从码本矩阵Ω1中选择的变换向量，以及N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′＝S和D′＝D。
例如，相对于信道张量的频率和时间维度的变换/压缩由下式表示/>
其中是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1、从码本矩阵Ω4中选择的变换向量，/>是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量，/>是第nr个元素为1的全零向量，以及/>是第nr个元素为1的全零向量，且N′r＝NrN′t＝Nt，S′≤S和D′≤D。
例如，相对于信道张量的频率维度的变换/压缩由下式表示
其中b4,d是第d个元素为1的全零向量，是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量，/>是第nr个元素为1的全零向量，/>是第nt个元素为1的全零向量，且N′r＝Nr N′t＝Nt，S′≤S和D′≤D。
例如，相对于信道张量的时间维度的变换/压缩由下式表示
其中是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1、从码本矩阵Ω4中选择的变换向量，b3,s是第s个元素为1的全零向量，/>是第nr个元素为1的全零向量，以及是第nt个元素为1的全零向量，且N′r＝Nr N′t＝Nt，S′≤S和D′≤D。
作为示例，相对于第二维度和第三维度的变换/压缩的变换/压缩向量和经变换/经压缩的信道系数的选择可以通过下式计算
优化问题可以通过诸如正交匹配追踪的标准算法求解。结果，从中选择码本的变换矩阵中的向量的索引以及与每个域相关联的变换后信道系数是已知的。
从码本矩阵Ωn,n＝1,2,3,4中选择的向量和的索引被存储在g元组的集合/>中，其中g指的是变换后维度的数量。
例如，对于g＝1，集合由/>表示，其中T表示相对于信道张量/>的经变换/经压缩的维度的所选择的向量的数量。例如，在相对于频率维度进行变换/压缩的情况下，T＝S′。/>
例如，对于g＝4，集合由4元组(/>i3,s,i4,d)表示，其中/>是与向量相关联的索引，/>是与向量/>相关联的索引，i3,s是与向量/>相关联的索引，以及i4,d是与向量/>相关联的索引。集合/>由下式给出
在一种方法中，集合的大小经由从gNB向UE的较高层信令进行配置。在另一种方法中，UE将集合的优选大小作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
码本矩阵Ωn由矩阵给出，其中参数Of,n表示相对于第n维的过采样因子，其中对于n＝1，T＝Nr，对于n＝2，T＝Nt，对于n＝3，T＝S，以及对于n＝4，T＝D′。
码本矩阵的过采样因子Of,n是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)或DCI物理层信令进行配置，或者它们在UE处是已知的或它在UE处是已知的。
在信道变换/压缩之后，UE对经变换/经压缩的信道张量执行HO-PCA，使得/>由下式表示
其中
·是包含相对于经变换/经压缩的信道张量/>的第一维度的高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于经变换/经压缩的信道张量/>的第二维度的高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于信道张量/>的第三维度的高阶奇异向量的矩阵；
·是包含相对于时间/信道快照维度(信道张量/>的第四维度)的较高阶奇异向量的矩阵，其中是由R＝min{N′rN′tS′,D′}给出的信道张量的秩；
-sijk是较高阶奇异值，其被排序为使得对于所有i,j,k,l，
∑j,k,l|si,j,k,l|2≥∑j,k,l|si+1,j,k,l|2，∑i,k,l|si,j,k,l|2≥∑i,k,l|si,j+1,k,l|2，∑i,j,l|si,j,k,l|2≥∑i,j,l|si,j,k+1,l|2和∑i,j,k|si,j,k,l|2≥∑i,j,k|si,j,k,l+1|2。
为了减少信道系数的数量，将信道张量近似为相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度以及对应1模(左)奇异矩阵、2模(右)奇异矩阵、3模(横向)奇异矩阵和4模奇异矩阵的(r1,r2,r3,r4)个主导主分量，(1≤r1≤Nr,1≤r2≤Nt,1≤r3≤S,1≤r4≤D)。经压缩的显式频域信道张量(显式CSI)由下式给出
其中
·
·
·
·
UE使用码本方法量化了向量uR,i、uT,j、uS,k和uD,l的系数以及奇异值sijkl。将量化后向量uR,i、uT,j、uS,k和uD,l以及量化后奇异值sijkl与索引集合一起向gNB报告。
gNB首先将经变换/经压缩的信道张量重构为
然后，基于经变换/经压缩的信道张量和带信号的索引集合/>将频域信道张量重构为
(四维变换/压缩)；
(二维变换/压缩)；
(二维变换/压缩)；
(一维变换/压缩)。
(一维变换/压缩)。
对于较高阶奇异向量和较高阶奇异值，频域HO-PCA方法需要量化的复系数的数量由N′rr1+N′tr2+S′r3+D′r4+r1r2r3r4给出。而针对较高阶奇异值，频域HO-PCA方法需要量化的实系数的数量分别由r1r2r3r4给出。
在一种方法中，分别表示经变换/经压缩的信道张量的相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的主导主分量的数量的(r1,r2,r3,r4)的值是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC-CE)信令进行配置的。在另一种方法中，UE将(r1,r2,r3,r4)的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者它们在UE处是已知的。
根据第六实施例6的子实施例6_1，4D变换/压缩函数由相对于信道张量的空间维度的二维离散余弦变换(2D-DCT)以及相对于信道张量的频率和时间维度的2D-DFT变换给出。码本矩阵Ωn,n＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出，以及码本矩阵Ω3和Ω4由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第六实施例6的子实施例6_2，4D变换/压缩函数由4D-DFT变换给出。码本矩阵Ωn,n＝1,2,3,4由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第六实施例6的子实施例6_3，2D变换/压缩函数由2D离散余弦变换(DCT)给出，以及码本矩阵Ωn,＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出。
根据第六实施例6的子实施例6_4，2D变换/压缩函数由2D离散傅里叶变换(DFT)给出，以及码本矩阵Ωn,＝3,4由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第六实施例6的子实施例6_5，1D变换/压缩函数由1D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ω3由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第六实施例6的子实施例6_6，1D变换/压缩函数由1D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ω4由被过采样的DFT矩阵给出。
扩展到多普勒频域：结合非HO-PCA(标准PCA)对四维信道张量的压缩
根据第七实施例7，UE被配置为报告“显式CSI类型VII”，其表示相对于信道张量的空间维度、频率维度、时间维度，或频率和空间维度，或频率和时间维度，或空间和时间维度，在配置的子带(SB)、PRB或子载波上的信道张量、或者波束成形的信道张量、或者信道协方差张量、或者波束成形的信道协方差张量的变换后和经压缩的形式。通过利用延迟域和时域中的稀疏表示，以及信道系数在空间域和频域/延迟域/时域中的相关性，CSI将信道张量变换与数据压缩结合。
该方法的图示说明书示出在图15中。在第一步骤中，UE在频域中使用对下行链路参考信号(例如CSI-RS)的测量来估计未量化的显式CSI，然后然后构造尺寸为Nr×Nt×S×D的4D频域信道其中S是子带、PRB或子载波的数量，且D是在D个连续时刻/时隙上的CSI-RS信道测量。Nt和Nr的定义取决于CSI类型的配置：
-对于CSI类型配置“信道张量”，Nt是发送天线端口的数量21N2，Nt＝2N1N2，以及Nr是UE接收天线端口的数量；对于CSI类型配置“信道协方差张量”，Nt是在gNB处发送天线端口的数量21N2，Nt＝2N1N2，Nr＝2N1N2；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
-对于CSI类型配置“波束成形的信道协方差张量”，Nt是波束成形的天线端口/波束的数量，Nt＝2U，以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量，Nr＝2U。
在构造频域信道张量之后，相对于信道张量的空间维度、频率维度和/或时间维度，应用信道张量的一维(1D)变换、二维(2D)变换或三维(3D)或四维(4D)变换。在变换和压缩步骤之后，减小了信道张量的大小，并且实现了相对于信道张量的一维、二维、三维或四维的压缩。
例如，相对于信道张量的所有四个维度的变换/压缩由(按列的)克罗内克积表示为
其中
-是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1、从码本矩阵Ω1中选择的变换向量；/>
-是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1、从码本矩阵Ω2中选择的变换向量；
-是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量；
-是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1、从码本矩阵Ω4中选择的变换向量；
-是与向量/>和/>相关联的经变换/经压缩的信道系数；以及
-N′r、N′t、S′和D′分别表示经变换/经压缩的信道张量的第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的值。
经变换/经压缩的信道系数用于形成尺寸为N′r×N′t×S′×D′的经变换/经压缩的信道张量/>其中N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′≤S，D′≤D。
例如，信道张量的相对于两个空间维度的变换/压缩由下式表示
其中b4,d是第d个元素为1的全零向量，b3,s是第s个元素为1的全零向量，是相对于信道张量/>的第二维度的大小为Nt×1、从码本矩阵Ω2中选择的向量，/>是相对于信道张量/>的第一维度的大小为Nr×1、从码本矩阵Ω1中选择的变换向量，以及N′r≤Nr，N′t≤Nt，S′＝S和D′＝D。
例如，相对于信道张量的频率和时间维度的变换/压缩由下式表示
其中是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1、从码本矩阵Ω4中选择的变换向量，/>是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量，/>是第nr个元素为1的全零向量，以及/>是第nt个元素为1的全零向量，且N′r＝NrN′t＝Nt，S′≤S和D′≤D。
例如，相对于信道张量的频率维度的变换/压缩由下式表示
/>
其中b4,d是第d个元素为1的全零向量，是相对于信道张量/>的第三维度的大小为S×1、从码本矩阵Ω3中选择的变换向量，/>是第nr个元素为1的全零向量，/>是第nt个元素为1的全零向量，且N′r＝NrN′t＝Nt，S′≤S和D′＝D。
例如，相对于信道张量的时间维度的变换/压缩由下式表示
其中是相对于信道张量/>的第四维度的大小为D×1、从码本矩阵Ω4中选择的变换向量，b3,s是第s个元素为1的全零向量，/>是第nr个元素为1的全零向量，以及是第nt个元素为1的全零向量，且N′r＝Nr N′t＝Nt，S′＝S和D′≤D。
作为示例，相对于第三维度和第四维度的变换/压缩的变换/压缩向量和经变换/经压缩的信道系数的选择可以通过下式计算
优化问题可以通过诸如正交匹配追踪的标准算法求解。结果，从码本的变换矩阵中选择的向量的索引以及与每个域相关联的变换后信道系数是已知的。
从码本矩阵Ωn,n＝1,2,3,4中选择的向量和的索引被存储在g元组的集合/>中，其中g指的是变换后维度的数量。
例如，对于g＝1，集合由/>表示，其中T表示相对于信道张量/>的经变换/经压缩的维度的所选择的向量的数量。例如，在相对于频率维度进行变换/压缩的情况下，T＝S′。
例如，对于g＝4，集合由4元组(/>i3,s,i4,d)表示，其中/>是与向量相关联的索引，/>是与向量/>相关联的索引，i3,s是与向量/>相关联的索引，以及i4,d是与向量/>相关联的索引。集合/>由下式给出
在一种方法中，集合的大小经由从gNB向UE的较高层信令进行配置。在另一种方法中，UE将集合的优选大小作为CSI报告的一部分报告，或者在UE处是已知的。
码本矩阵Ωn由矩阵给出，其中参数Of,n表示相对于第n维的过采样因子，其中对于n＝1，T＝Nr，对于n＝2，T＝Nt，对于n＝3，T＝S，以及对于n＝4，T＝D′。
码本矩阵的过采样因子Of,n是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC)或DCI物理层信令进行配置，或者它们在UE处是已知的。
在信道变换/压缩之后，UE将经变换/经压缩的信道张量重写成大小为N′tN′r×S′D′的经变换/经压缩的信道矩阵(参见图12)，并且应用标准PCA分解，由下式表示
其中
-U＝[u1,u2,…,uR]是N′tN′r×R左奇异矩阵；
-V＝[v1,v2,…,vR]是S′D′×R右奇异矩阵；
-∑是R×R对角矩阵，在其主对角线上具有有序的奇异值si(s1≥s2≥…≥sR)且R＝min(S′D′,N′tN′r)。
然后使用r个主导主分量，1≤r≤R，将经变换/经压缩的信道张量重构为
其中和/>以及/>
UE使用码本方法量化了和奇异值s1,s2,…,sr，并且将它们与索引集合/>一起向gNB报告。
gNB首先将经变换/经压缩的信道矩阵重构为
然后gNB基于经变换/经压缩的信道矩阵，重构经变换/经压缩的信道张量使用带信号的索引集合/>将频域信道张量/>重构为
(四维变换/压缩)；
(二维变换/压缩)；
(二维变换/压缩)；
(一维变换/压缩)。
(一维变换/压缩)。
在一种方法中，表示经变换/经压缩的信道矩阵的主导主分量的数量的r的值是经由从gNB向UE的较高层(例如RRC或MAC-CE)信令进行配置的。在另一种方法中，UE将r的优选值作为CSI报告的一部分报告，或者它们在UE处是已知的。
根据第七实施例7的子实施例7_1，4D变换/压缩函数由相对于信道张量的空间维度的二维离散余弦变换(2D-DCT)以及相对于信道张量的频率和时间维度的2D-DFT变换给出。码本矩阵Ωn,n＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出，以及码本矩阵Ω3和Ω4由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第七实施例7的子实施例7_2，4D变换/压缩函数由4D-DFT变换给出。码本矩阵Ωn,n＝1,2,3,4由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第七实施例7的子实施例7_3，2D变换/压缩函数由2D-DCT给出，以及码本矩阵Ωn,n＝1,2由被过采样的DCT矩阵给出。/>
根据第七实施例7的子实施例7_4，2D变换/压缩函数由2D-DFT给出，以及码本矩阵Ωn,n＝3,4由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第七实施例7的子实施例7_5，1D变换/压缩函数由1D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ω3由被过采样的DFT矩阵给出。
根据第七实施例7的子实施例7_6，1D变换/压缩函数由1D-DFT变换给出，以及码本矩阵Ω4由被过采样的DFT矩阵给出。
CSI类型配置和所需的信令
根据第八实施例8，根据不同的所提出的基于标准PCA或HO-PCA的CSI变换/压缩方案中的一个执行显式CSI报告。gNB将显式CSI报告配置发送给UE。显式CSI报告配置包含
“显式CSI类型I”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的值(r1,r2,r3)；
具有“对于较高阶奇异值矩阵 的延迟域CSI”的“显式CSI类型I”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的值(r1,r2,r3)；
-由UE报告的延迟的数量L；
-DFT码本的过采样因子Of；
“显式CSI类型II”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道矩阵的主导主分量的值r；
-由UE报告的延迟的数量L；
-DFT码本的过采样因子Of；
“显式CSI类型III”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的变换函数类型(“3D-DFT”，“2D-DCT”，“2D-DCT+1D-DFT”，“1D-DFT”)；
-相对于信道张量的三个维度的码本的过采样因子Of,n；
-经变换/经压缩的信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的值(r1,r2,r3)；
“显式CSI类型IV”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的变换函数类型(“3D-DFT”，“2D-DCT”，“2D-DCT+1D-DFT”，“1D-DFT”)；
-相对于信道张量的三个维度的码本的过采样因子Of,n；
-经变换/经压缩的信道张量的主导主分量的值r；
“显式CSI类型V”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-经变换/经压缩的信道张量的相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的主导主分量的值(r1,r2,r3,r4)；
具有“对于较高阶奇异值矩阵 的延迟域CSI”的“显式CSI类型V”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的主导主分量的值(r1,r2,r3,r4)；
-由UE报告的延迟的数量L；
-DFT码本的过采样因子Of；
具有“对于较高阶奇异值矩阵 的时域/多普勒频域CSI”的“显式CSI类型V”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的主导主分量的值(r1,r2,r3,r4)；
-由UE报告的多普勒频率的数量G；
-DFT码本的过采样因子Ot；
“显式CSI类型VI”
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的变换函数类型(“4D-DFT”，“2D-DCT”，“2D-DCT+2D-DFT”，“用于频域和时域/多普勒频域的2D-DFT”，“用于时域/多普勒频域的1D-DFT”，“用于频域的1D-DFT”)；
-相对于信道张量的四个维度的码本的过采样因子Of,n；
-经变换/经压缩的信道张量的相对于第一维度、第二维度、第三维度和第四维度的主导主分量的值(r1,r2,r3,r4)；
“显式CSI类型VII”：
-CSI信道类型(“信道”，“信道的协方差”，“波束成形的信道”，“波束成形的信道的协方差”)；
-信道张量的变换函数类型(“4D-DFT”，“2D-DCT”，“2D-DCT+2D-DFT”，“用于频域和时域/多普勒频域的2D-DFT”，“用于时域/多普勒频域的1D-DFT”，“用于频域的1D-DFT”)；
-相对于信道张量的四个维度的码本的过采样因子Of,n；
-经变换/经压缩的信道矩阵的主导主分量的值r；
作为响应，UE
-在D个时刻/时隙上执行CSI-RS的测量[如果配置了D]
-取决于被配置为报告显式CSI的每个SB的配置后CSI信道类型，构造信道张量或信道矩阵；
-取决于参考实施例1-7解释的配置，将经变换/经压缩的函数应用于信道张量或信道矩阵并且计算索引集合
-取决于参考实施例1-7解释的配置，对信道矩阵执行标准PCA，或对信道张量执行HO-PCA；
-最后量化奇异矩阵、奇异值，并将它们与索引集合一起向gNB报告。
gNB重构信道张量或信道矩阵如参考实施例1-7所解释的。
用于奇异值矩阵和奇异值量化的码本
根据第九实施例9，UE被配置有单独的码本，或者根据以下实施例联合码本用于量化“显式CSI类型I”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijk
结合“对于较高阶奇异值矩阵 的延迟域CSI”的“显式CSI类型I”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijk
“显式CSI类型II”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值
“显式CSI类型III”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijk
“显式CSI类型IV”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值/>
“显式CSI类型V”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijkl
结合“对于较高阶奇异值矩阵 的延迟域CSI”的“显式CSI类型V”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijkl
结合“对于较高阶奇异值矩阵 的时域/多普勒频域CSI”的“显式CSI类型V”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijkl
“显式CSI类型VI”
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值sijkl
“显式CSI类型VII”：
-的每个向量的项；
-的每个向量的项；
-奇异值
根据第九实施例9的子实施例9_1，UE被配置有标量码本，用于根据以下备选方案量化HO-PCA或标准PCA奇异矩阵的向量的每个项：
-通用码本：每个HO-PCA或标准PCA奇异矩阵的每个项均以k个比特针对幅值，n个比特针对相位，以相同的分辨率/码本进行量化；
-单独码本：每个HO-PCA或标准PCA奇异矩阵的项将以不同的分辨率/码本进行量化。例如，对于HO-PCA信道压缩，以k1个比特针对幅值且n1个比特针对相位对的每个向量的项进行量化，并且以k2个比特针对幅值且n2个比特针对相位对/>的每个向量的项进行量化，并且以k3个比特针对幅值且n3个比特针对相位对/>的每个向量的项进行量化，并且以k4个比特针对幅值且n4个比特针对相位对/>的每个向量的项进行量化。
码本是UE的先验知识，或者经由从gNB向UE的较高层信令进行配置。
根据第九实施例9的子实施例9_2，UE被配置有单位范数向量码本，用于量化HO-PCA或标准PCA奇异矩阵的每个向量。
取决于显式CSI配置，令和/>分别是用于高阶奇异矩阵/>和奇异矩阵/>的码本，
“显式CSI类型I”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nr×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nt×1，和
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S×1。
结合“对于较高阶奇异值矩阵 的延迟域CSI”的“显式CSI类型I”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nr×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nt×1，和
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为L×1。
“显式CSI类型II”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为NtNr×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为L×1。
“显式CSI类型III”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为N′r×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为N′t×1，和
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S′×1。
“显式CSI类型IV”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为N′×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S′×1。
“显式CSI类型V”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nr×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nt×1，和
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S×1。/>
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为D×1。
结合“对于较高阶奇异值矩阵 的延迟域CSI”的“显式CSI类型V”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nr×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nt×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为L×1。
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为D×1。
结合“对于较高阶奇异值矩阵 的d时域/多普勒频域CSI”的“显式CSI类型V”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nr×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为Nt×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S×1。
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为G×1。
“显式CSI类型VI”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为N′r×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为N′t×1，和
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S′×1。
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为D′×1。
“显式CSI类型VII”：
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为N′tN′r×1，
-码本包括单位范数向量集合，每个单位范数向量大小为S′D′×1。
UE为矩阵A(其中A表示以下矩阵或/>中的一个)中的每个向量/列在CA中选择表示A中的每个向量/列的向量，并且将与CA中所选择的向量对应的索引作为CSI报告的一部分向gNB报告。
根据第九实施例9的子实施例9_3，UE被配置有标量码本，以使用标量码本对矩阵中的高阶奇异值sijk或sijk或非HO奇异值进行量化，其中每个奇异值以k个比特针对幅值进行量化。
开销减少
根据第十实施例10，UE被配置有如实施例1-7中所描述的显式CSI报告，并且配置为根据分离地位于替代CSI报告实例中的显式CSI配置，HO奇异矩阵(或/>或/>)或非HO奇异矩阵(/>或/>)，来减少UE报告的开销。
CSI-RS-突发持续时间(CSI-RS-BurstDuration)
根据其他实施例，gNB或基站向UE发送CSI-RS配置和CSI报告配置，并且CSI-RS配置可以包括相对于TS 38.211中的子条款7.4.1.5(3GPP TS 38.211 V15.1.0,3rdGeneration Partnership Project；Technical Specification Group Radio AccessNetwork；NR；Physical channels and modulation(Release 15)，2018年3月)”以及TS.38.331中的子条款6.3.2(3GPP TS 38.331 V15.1.0，3rd Generation PartnershipProject；Technical Specification Group Radio Access Network；NR；Radio ResourceControl(RRC)；Protocol specification(Release 15)，2018年3月)的CSI-RS资源配置。此外，还包括附加的高层参数配置(被称为CSI-RS-突发持续时间)。
包括CSI-RS-BurstDuration以提供CSI-RS设计，允许跟踪信道的时间演变。根据实施例，除了来自以上提及到的TS 38.211中的条款7.4.1.5和来自TS 38.331中的条款6.3.2的配置之外，UE还被配置有具有更高层参数CSI-RS-BurstDuration的CSI-RS资源集配置以跟踪CSI的时间演变。根据CSI-RS被重复的连续时隙的数量，CSI-RS的时域重复由更高层参数CSI-RS-BurstDuration提供。用于NR数字μ的CSI-RS-BurstDuration可能值为2μ·XB个时隙，其中XB∈{0,1,2,…,maxNumBurstSlots-1}。NR数字μ＝0,1,2,3,4…根据NR标准定义了例如2μ·15kHz的子载波间隔。
例如，当未配置XB＝0的值或参数CSI-RS-BurstDuration时，CSI-RS不会在多个时隙上重复。突发持续时间随数字成比例变化，以跟上隙大小的减小。使用与CSI-RS的周期性相同的逻辑。图16(a)示出具有10个时隙的周期性并且没有重复(未配置CSI-RS-BurstDuration或者CSI-RS-BurstDuration＝0)的CSI-RS，图16(b)示出具有10个时隙的周期性和4个时隙的重复(CSI-RS-BurstDuration＝4)的CSI-RS。图17示出根据实施例的CSI-RS-BurstDuration信息元素。新RRC参数CSI-RS-BurstDuration的信息元素如下：文本突发时隙(text burstSlot)旁边的值表示XB的值，对于给定新无线电数字μ(参见[1])，该值提供了CSI-RS的突发持续时间2μ·XB，即CSI-RS重复的连续时隙的数量。
跨多个连续时隙的突发-CSI-RS能够以上面更详细描述的方式提取CSI的时间演化信息并用于报告显式CSI。换句话说，UE可以利用在多个连续时隙上CSI-RS资源的重复计算根据以上描述的实施例的显式CSI，并相应地报告它们。
根据实施例，无线通信系统可以包括地面网络或非地面网络、或使用空中车辆或星载车辆作为接收器的网络或网络段、或其组合。
根据实施例，UE可以包括以下中的一个或多个：移动或固定终端、IoT设备、基于地面的车辆、飞行器、无人机、建筑物、或被提供有网络连接性使得物品/设备能够使用无线通信网络进行通信的任何其他物品或设备(如传感器或致动器)。
根据实施例，基站可以包括以下中的一个或多个：宏小区基站、或者小小区基站、或者星载车辆(如卫星或太空)、或者空中车辆(如无人飞行器系统(UAS)，例如系留式UAS、轻于空气的UAS(LTA)、重于空气的UAS(HTA)和高空UAS平台(HAP))、或者使得被提供有网络连接性的物品或设备能够使用无线通信系统进行通信的任何发送/接收点(TRP)。
根据实施例，无线通信系统可以包括地面网络或非地面网络、或使用空中车辆或星载车辆作为接收器的网络或网络段、或其组合。
根据实施例，UE可以包括以下中的一个或多个：移动或固定终端、IoT设备、基于地面的车辆、飞行器、无人机、建筑物、或被提供有网络连接性使得物品/设备能够使用无线通信网络进行通信的任何其他物品或设备(如传感器或致动器)。
根据实施例，基站可以包括以下中的一个或多个：宏小区基站、或者小小区基站、或者星载车辆(如卫星或太空)、或者空中车辆(如无人飞行器系统(UAS)，例如系留式UAS、轻于空气的UAS(LTA)、重于空气的UAS(HTA)和高空UAS平台(HAP))、或者使得被提供有网络连接性的物品或设备能够使用无线通信系统进行通信的任何发送/接收点(TRP)。
以上已经参考采用等级1或层1通信的通信系统描述了本发明的实施例。然而，本发明不限于这样的实施例，并且还可以在采用更高等级或层通信的通信系统中实现。在这样的实施例中，反馈包括每层的延迟和每层的复杂预编码器系数。
以上已经参考通信系统描述了本发明的实施例，其中发送器是服务用户设备的基站，并且通信设备或接收器是由基站服务的用户设备。然而，本发明不限于这样的实施例，并且还可以在通信系统中实现，在该通信系统中发送器是用户设备站以及通信设备或接收器是服务用户设备的基站。根据其他实施例，通信设备和发送器两者可以是直接经由例如经由侧链接口进行通信的UE。
尽管已经在装置的上下文中描述了描述的概念的一些方面，但是明显的是，这些方面也表示对应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示相应装置的对应块或项目或特征的描述。
本发明的各种元件和特征可以使用模拟和/或数字电路以硬件实现，通过由一个或多个通用或专用处理器执行指令以软件实现，或者实现为硬件和软件的组合。例如，本发明的实施例可以在计算机系统或另一处理系统的环境中实现。图18图示说明计算机系统350的示例。单元或模块以及由这些单元执行的方法的步骤可以在一个或多个计算机系统350上执行。计算机系统350包括一个或多个处理器352，如专用或通用数字信号处理器。处理器352被连接到通信基础设施304，如总线或网络。计算机系统350包括主存储器356，例如随机存取存储器(RAM)，以及辅助存储器358，例如硬盘驱动器和/或可移动存储驱动器。辅助存储器358可以允许计算机程序或其它指令被加载到计算机系统350中。计算机系统350还可以包括通信接口360，以允许软件和数据在计算机系统350和外部设备之间传输。通信可以是电子、电磁、光或能够由通信接口处理的其它信号的形式。通信可以使用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、RF链路和其它通信信道362。
术语“计算机程序介质”和“计算机可读介质”用于一般地指代有形存储介质，诸如可移动存储单元或安装在硬盘驱动器中的硬盘。这些计算机程序产品是用于向计算机系统350提供软件的装置。计算机程序也称为计算机控制逻辑，被存储在主存储器356和/或辅助存储器308中。计算机程序也可以经由通信接口360接收。计算机程序当被执行时使得计算机系统350能够实现本发明。特别地，计算机程序当被执行时使得处理器352能够实现本发明的过程，诸如本文所描述的任何方法。因此，这样的计算机程序可以表示计算机系统350的控制器。在使用软件实现本公开的情况下，软件可以存储在计算机程序产品中，并且使用可移动存储驱动器、接口(如通信接口360)加载到计算机系统350中。
可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质，例如，云存储、软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器执行以硬件或以软件的方式的实现，电子可读控制信号与可编程计算机系统协作(或能够协作)，以使得执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作，以使得执行本文所描述的方法中的一个。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码可操作用于执行所述方法中的一个。例如，程序代码可以存储在机器可读载体上。
其它实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序。因此，换句话说，本发明方法的实施例是具有程序代码的计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文所描述的方法中的一个。
因此，本发明方法的进一步实施例是数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，包括记录在其上的用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序。因此，本发明方法的进一步实施例是表示用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序的数据流或信号序列。数据流或信号序列例如可以被配置为经由数据通信连接(例如经由因特网)传输。进一步实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑设备，被配置为或适用于执行本文所描述的方法中的一个。进一步实施例包括一种计算机，其上安装有用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序。
在一些实施例中，可编程逻辑设备(例如现场可编程门阵列)可以用于执行本文所描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所描述的方法中的一个。通常，优选地，由任何硬件装置执行所述方法。
上面描述的实施例仅是对本发明原理的说明。需要理解的是，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域的其他技术人员将是显而易见的。因此，意图是仅由所附权利要求的范围而不是由通过本文实施例的描述和解释而呈现的具体细节来限制。

Claims (9)

1.一种用于在无线通信系统中提供显式信道状态信息CSI反馈的通信设备，所述通信设备包括：
收发器，被配置为经由无线电MIMO信道从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括所述参考信号配置的下行链路信号，以及
处理器，被配置为-使用在一个或多个时刻/时隙上根据所述参考信号配置对无线电信道的所述下行链路参考信号的测量来估计所述CSI，
-使用CSI估计构造频域信道张量，
-对所述信道张量执行较高阶主分量分析HO-PCA，
-识别所述信道张量的多个主导主分量，由此获得经压缩的信道张量，以及
-向所述发送器报告包括所述信道张量的所述主导主分量的显式CSI，
其中所述频域信道张量是：
尺寸为Nr×Nt×S的三维3D频域信道张量或由3D信道协方差张量、3D波束成形的信道张量、3D波束成形的信道协方差张量表示，或者
尺寸为Nr×Nt×S×D的四维4D频域信道张量或由4D信道协方差张量、4D波束成形的信道张量、4D波束成形的信道协方差张量表示，其中
在3D或4D频域信道张量的情况下，Nt是发送天线端口的数量，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
在3D或4D信道协方差张量的情况下，Nt是在gNB处发送天线端口的数量，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
在3D或4D波束成形的信道张量的情况下，Nt是波束成形的天线端口的数量，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
在3D或4D波束成形的信道协方差张量的情况下，Nt是波束成形的天线端口的数量，
以及Nr是波束成形的天线端口/波束的数量；
S是子带、PRB或子载波的数量，以及
D是在D个连续时刻/时隙处测量的快照数量，
其中所述通信设备是利用以下码本进行配置的：
-一个或多个标量码本，用于对所述信道张量或所述经压缩的信道张量的所述多个主导主分量的每个基向量的每个项、以及奇异值或较高阶奇异值进行量化，或者
-一个或多个单位范数向量码本，用于对所述信道张量或所述经压缩的信道张量的多个主导主分量的每个基向量进行量化，以及其中所述通信设备为每个基向量选择表示所述基向量的码本向量，以及
所述通信设备被配置为作为CSI报告的一部分向所述发送器报告与所述标量码本或向量码本中的所选择的项对应的索引。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其中
所述通信设备被配置为从所述发送器接收显式CSI报告配置，所述CSI报告配置包含用于CSI报告的CSI信道类型信息CSI-Ind指示，其中所述CSI-Ind指示与信道类型配置相关联，
按照由所述CSI-Ind指示所指示的，所述信道张量是所述三维3D信道张量，或者由所述3D信道协方差张量、所述3D波束成形的信道张量或所述3D波束成形的信道协方差张量表示，以及
其中，尺寸为Nr×Nt×S的经压缩的3D信道张量的多个主导主分量包括：
-包含在矩阵中的第一组r1个基向量；
-包含在矩阵中的第二组r2个基向量；
-包含在矩阵中的第三组r3个基向量；以及
-与高阶奇异值si,j,k相关联的r1r2r3，其被排序为使得对于所有i,j,k，
∑j,k|si,j,k|2≥∑j,k|si+1,j,k|2，∑i,k|si,j,k|2≥∑i,k|si,j+1,k|2，和∑i,j|si,j,k|2≥∑i,j|si,j,k+1|2。
3.根据权利要求2所述的通信设备，其中分别表示所述经压缩的3D信道张量的相对于第一维度、第二维度和第三维度的主导主分量的数量的r1、r2和r3的值是
-由所述发送器经由所述CSI报告配置进行配置的，或者
-由所述通信设备在所述CSI报告中报告的，或者
-在所述通信设备处预先确定和已知的。
4.根据权利要求1所述的通信设备，
其中所述通信设备被配置为从所述发送器接收显式CSI报告配置，所述CSI报告配置包含用于CSI报告的CSI信道类型信息CSI-Ind指示，其中所述CSI-Ind指示与信道类型配置相关联，
其中按照由CSI-Ind指示所指示的，所述信道张量是所述四维4D信道张量，或者由所述4D信道协方差张量、所述4D波束成形的信道张量或所述4D波束成形的信道协方差张量表示，以及其中
尺寸为Nr×Nt×S×D的经压缩的4D信道张量的多个主导主分量包括：
-包含在矩阵中的第一组r1个基向量；
-包含在矩阵中的第二组r2个基向量；
-包含在矩阵中的第三组r3个基向量；
-包含在矩阵中的第四组r4个基向量；以及
-与高阶奇异值si,j,k,l相关联的r1r2r3r4，其被排序为使得对于所有i,j,k,l，
∑j,k,l|si,j,k,l|2≥∑j,k,l|si+1,j,k,l|2，∑i,k,l|si,j,k,l|2≥∑i,k,l|si,j+1,k,l|2，∑i,j,l|si,j,k,l|2≥∑i,j,l|si,j,k+1,l|2，和∑i,j,k|si,j,k,l|2≥∑i,j,k|si,j,k,l+1|2。
5.根据权利要求4所述的通信设备，其中表示所述4D信道张量的主导主分量的数量的r1、r2、r3和r4的值是由所述发送器经由CSI报告配置进行配置的，或者它们是由所述通信设备在所述CSI报告中报告的，或者它们是在通信设备处预先确定和已知的。
6.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述处理器被配置为
在构造3D信道张量之后，相对于所述3D信道张量的空间维度、或所述3D信道张量的频率维度、或所述3D信道张量的频率维度和空间维度两者，应用所述信道张量的一维变换或压缩、二维变换或压缩、或多维变换或压缩，或者
在构造4D信道张量之后，相对于所述信道张量的空间维度、或所述信道张量的频率维度、或所述信道张量的时间维度、或所述信道张量的频率维度和时间维度两者，应用所述信道张量的一维变换或压缩、二维变换或压缩或多维变换或压缩。
7.一种无线通信网络，包括：
至少一个根据权利要求1所述的通信设备，以及
至少一个发送器，所述发送器包括：
具有多个天线的天线阵列，用于与所述通信设备进行无线通信，以向所述发送器提供信道状态信息CSI反馈；以及
连接到所述天线阵列的预编码器，所述预编码器被配置为将一组波束成形权重应用到所述天线阵列的一个或多个天线，以通过所述天线阵列形成一个或多个发送波束或者一个或多个接收波束，
收发器，被配置为：
向所述通信设备发送根据CSI-RS的下行链路参考信号(CSI-RS)以及包括CSI-RS配置的下行链路信号；以及
从所述通信设备接收包括多个CSI报告的上行链路信号，所述多个CSI报告包括显式CSI；以及
处理器，被配置为使用所述显式CSI构造应用于天线端口上的预编码器矩阵。
8.一种用于由无线通信系统中的通信设备提供显式信道状态信息CSI反馈的方法，所述方法包括：
经由无线电MIMO信道从发送器接收无线电信号，所述无线电信号包括根据参考信号配置的下行链路参考信号、以及包括所述参考信号配置的下行链路信号，
使用在一个或多个时刻/时隙上根据所述参考信号配置对无线电信道的所述下行链路参考信号的测量来估计CSI，
使用CSI估计构造频域信道张量，
对所述信道张量执行高阶主分量分析HO-PCA，
识别所述信道张量的多个主导主分量，由此获得经压缩的信道张量，以及
向所述发送器报告来自所述通信设备的显式CSI，所述显式CSI包括所述信道张量的所述主导主分量，
其中所述频域信道张量是：
尺寸为Nr×Nt×S的三维3D频域信道张量或由3D信道协方差张量、3D波束成形的信道张量、3D波束成形的信道协方差张量表示，或者
尺寸为Nr×Nt×S×D的四维4D频域信道张量或由4D信道协方差张量、4D波束成形的信道张量、4D波束成形的信道协方差张量表示，其中
在3D或4D频域信道张量的情况下，Nt是发送天线端口的数量，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
在3D或4D信道协方差张量的情况下，Nt是在gNB处发送天线端口的数量，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
在3D或4D波束成形的信道张量的情况下，Nt是波束成形的天线端口的数量，以及Nr是UE接收天线端口的数量；
在3D或4D波束成形的信道协方差张量的情况下，Nt是波束成形的天线端口的数量，
以及Nr是波束成形的天线端口的数量；
S是子带、PRB或子载波的数量，以及
D是在D个连续时刻/时隙处测量的快照数量，
其中所述通信设备是利用以下码本进行配置的：
-一个或多个标量码本，用于对所述信道张量或所述经压缩的信道张量的所述多个主导主分量的每个基向量的每个项、以及奇异值或较高阶奇异值进行量化，或者
-一个或多个单位范数向量码本，用于对所述信道张量或所述经压缩的信道张量的多个主导主分量的每个基向量进行量化，以及其中所述通信设备为每个基向量选择表示所述基向量的码本向量，以及
所述通信设备被配置为作为CSI报告的一部分向所述发送器报告与所述标量码本或向量码本中的所选择的项对应的索引。
9.一种存储指令的计算机可读介质，所述指令当在计算机上执行时执行根据权利要求8所述的方法。
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