DE112014001131T5

DE112014001131T5 - Verfahren, Vorrichtung und Computerprogramm zum Steuern eines drahtlosen Geräts

Info

Publication number: DE112014001131T5
Application number: DE112014001131.2T
Authority: DE
Inventors: Karol Schober; Tommi Tapani Koivisto; Mihai Enescu
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: DE112014001131B4; GB2511550A; WO2014135993A1; US20160020837A1; US9490883B2; CN105191165A; CN105191165B; GB201304108D0; GB2511550B; DE112014005046B4; HK1215625A1

Abstract

Es wird ein doppelt strukturiertes Codebuch beschrieben, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W1) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W2) hat. Der Abschnitt C(W2) ist dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort von C(W2) durch wenigstens zwei Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten von C(W2) unterschieden wird. Ein Gerät (UE, eNB, etc.) verwendet die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W2 eindeutig aus C(W2) auszuwählen (404) und konstruiert einen Vor-Codierer W aus dem ausgewählten Codewort W2 und aus einem anderen Codewort W1, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W1) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren (406). Ein zusätzlicher Cophasing-Ausdruck zum Sicherstellen von Orthogonalität kann mit den Strahlauswahlvektoren pro Schicht verwendet werden, um das Codewort eindeutig aus C(W2) auszuwählen, und die zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht entsprechen verschiedenen Polarisationen (410).

Description

Querbezug zu verwandter Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht unter 35 U.S.C. § 119 und 37 CFR § 1.55 den Nutzen der UK-Patentanmeldung Nr. 1304108.2 , eingereicht am 7. März 2013, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Steuern eines drahtlosen Geräts. Die beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen dieser Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf drahtlose Kommunikationssysteme, Verfahren, Geräte und Computerprogramme, und spezifische Beispiele beziehen sich auf Codebücher, die für drahtlose Mehrweg-Kommunikationen wie zum Beispiel Multi-Input/Multi-Output (MIMO) [Mehrfach-Eingang/Mehrfach-Ausgang] und Cooperative Multipoint (CoMP) [kooperative Mehrpunkt]-Kommunikationen verwendet werden.
Hintergrund
Mehrweg-Kommunikationen sind in der Drahtlostechnik bekannt und werden verwendet, um die Spektraleffizienz zu steigern. Zum Beispiel unterstützt das Third Generation Partnership Project (3GPP) [Partnerschaftsprojekt der dritten Generation] Evolved Universal Terrestrial Radio Access System (E-UTRA, auch als Long Term Evolution von UTRA oder LTE bekannt) sowohl Einzelnutzer-(single user; SU) als auch Mehrfachnutzer-(multi user (MU)MIMO-Schemata. Die Leistung dieser MIMO-Schemata hängt sehr von der Qualität des Feedbacks von Kanalzustandsinformationen (channel state information; CSI) ab, das vom Benutzerendgerät bzw. User Equipment (UE) erhalten wird. Bei LTE weist dieses CSI-Feedback eine Precoding Matrix Indication (PMI) [Vorcodierungsmatrixkennung], eine Channel Quality Indication (CQI) [Kanalqualitätskennung] und eine Rank Indication (RI) [Rangkennung] auf. Die PMIs werden durch das UE aus einem bekannten Codebuch ausgewählt, einem, das vorab sowohl dem Netzwerk-Zugangsknoten bzw. Network Access Node (eNB) als auch dem UE bekannt ist. Das Codebuch ist typischerweise in einem veröffentlichten Drahtlosprotokoll spezifiziert, und wenn es eine Wahl des Codebuchs gibt, kann dasjenige, das im Einsatz ist, dem UE über Signalisierung bekanntgegeben werden. Diese Codebücher sind im Allgemeinen während der früheren Entwicklung von LTE gleich geblieben: Die Codebücher für zwei und vier Sendeantennen wurden bereits im Release 8 und das Codebuch für acht Sendeantennen wurde im Release 10 spezifiziert.
Als Teil der Entwicklung hin zur LTE-Spezifikation von Release 12 erforscht das 3GPP weitere Verbesserungen des CSI-Feedbacks und zielt insbesondere auf die Anwendung mit vier Sendeantennen auf der Senderseite ab. Im Besonderen wurde in der Sitzung der Radio Access Network Working Group 1 (RAN WG1), auf die gleich im Folgenden Bezug genommen wird, vereinbart, das sogenannte doppelte Codebuch (double codebook; DCB) als 3GPP Release 12 PMI-Verbesserung zum Steigern von MIMO-Leistung in Drahtloskommunikationen, die 4-transmit (Tx)-Antennen (Sendeantennen) verwenden, zu prüfen. Das DCB ist bereits im 3GPP Release 10 für 8-Tx Antennen standardisiert, siehe Abschnitt 7.2.4 von 3GPP TS 36.213 v11.1.0 (2012-02). Es wurde auch vorgeschlagen, diese 8-TX Codebuchstruktur für 4-Tx Antennen zu akzeptieren, weil sie die Wiederverwendung bestehender Codewort (PMI)-Auswahlschemata bei der UE-seitigen Implementierung ermöglicht, siehe zum Beispiel das Dokument R1-130258 von LG Electronics mit dem Titel „Considerations an CSI feedback structure for DL MIMO enhancement” [Überlegungen zur CSI-Feedbackstruktur für DL MIMO-Verbesserung] [3GPP TSG RAN WG1 Meeting #72; St. Julian's, Malta, 28. Januar bis 1. Februar 2013]. Die exakten Codeworte müssen jedoch noch vereinbart werden.
Die oben erwähnte Spezifikation 3GPP TS 36.213 hat ein Codebuch für 4-Tx Antennen, das erstmals im Release 8 standardisiert wurde. Dieses 4-Tx Codebuch kann als DCB verwendet werden, wenn eine Identitätsmatrix als Breitband-Codewort W₁ verwendet wird.
Überblick
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts bereitgestellt, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben, wobei das Verfahren umfasst: Speichern eines doppelt strukturierten Codebuchs, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist, in einem computerlesbaren Speicher des drahtlosen Funkgeräts, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) dadurch gekennzeichnet ist, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird, wobei RI eine positive ganze Zahl ist; für den Fall, in dem das drahtlose Funkgerät mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, Verwenden der wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen; und Konstruieren eines Vor-Codierers W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Verarbeitungssystem, das dazu konfiguriert ist, das drahtlose Funkgerät zu veranlassen wenigstens zum: Speichern eines doppelt strukturierten Codebuchs, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist, im Speicher, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) dadurch gekennzeichnet ist, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird, wobei RI eine positive ganze Zahl ist; für den Fall, in dem das drahtlose Funkgerät mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, Verwenden der wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen; und Konstruieren eines Vor-Codierers W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das einen Satz computerausführbarer Befehle zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts aufweist, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben, wobei der Satz computerausführbarer Befehle aufweist: Code zum Speichern eines doppelt strukturierten Codebuchs, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist, in einem computerlesbaren Speicher des drahtlosen Funkgeräts, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) dadurch gekennzeichnet ist, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird, wobei RI eine positive ganze Zahl ist; Code, der für den Fall ausführbar ist, in dem das drahtlose Funkgerät mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, zum Verwenden der wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen; und Code zum Konstruieren eines Vor-Codierers W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren.
Das oben beschriebene Verarbeitungssystem kann wenigstens einen Prozessor und einen Speicher zum Speichern eines Satzes von Computerbefehlen aufweisen.
Es kann ein computerlesbarer Speicher bereitgestellt werden, der einen Satz computerausführbarer Befehle wie oben beschrieben materiell speichert.
Beispiele der oben dargelegten Lehren beziehen sich auf eine Doppel-Codebuch-Struktur, und die Beispiele sind im Zusammenhang mit 4-Tx Antennen gegeben. Die Vorteile gegenüber Codebüchern des Stands der Technik sind für die Rang-2 Codeworte, die in dem Codebuch enthalten sind, ziemlich ausgeprägt.
Die durch Beispiele der unten angeführten Lehren verbesserte CSI-Genauigkeit kann auch für CoMP-Kommunikationen verwendet werden, welche eine weitere Art von Mehrweg-Kommunikationen sind. CoMP verwendet mehrere Kommunikationspunkte oder -knoten, die physikalisch voneinander getrennt sind, um dieselben oder verschiedene Daten gleichzeitig an einen Empfänger zu kommunizieren, während MIMO häufig so verstanden wird, dass es impliziert, dass mehrere Antennenports eines einzigen Senders verwendet werden, um gleichzeitige Übertragungen derselben Daten an einen einzigen Empfänger räumlich zu trennen. Diese Lehren können auch bei einer hybriden MIMO/CoMP-Anwendung verwendet werden, bei der wenigstens eine der CoMP-Sendeeinheiten MIMO verwendet und die Codeworte für die Gesamtheit aller involvierten CoMP Tx-Antennenports aus demselben Codebuch ausgewählt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die nur beispielhaft angeführt werden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Schaubild von Codeworten entlang der horizontalen und der Auswahlfrequenz entlang der vertikalen Achse, das eine Auswahlstatistik für ein Rang-2 W2 Codewort aus einem Doppel-Codebuch DCB-1 in ITU UMa NLos (XP) mit Feedbackmodus 3-2 des Stands der Technik zeigt;
2 ist ähnlich 1, jedoch für ein DCB-2 des Stands der Technik;
3 ist ähnlich 1, jedoch für ein Rang-2 W2 Codewort aus einem Doppel-Codebuch DCB gemäß einem Beispiel der vorliegenden Lehren, mit demselben ITU UMa NLoS (XP) mit Feedbackmodus 3-2 wie bei den 1 und 2;
4 zeigt ein logisches Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines drahtlosen Funkgeräts erläutert, zum Beispiel eines Benutzerendgeräts bzw. User Equipment/UE oder einer Netzwerk-Zugangsvorrichtung, sowie ein Ergebnis der Ausführung eines Satzes von Computerbefehlen, die in einem computerlesbaren Speicher enthalten sind, durch eine Vorrichtung, zum Betreiben eines solchen Geräts, gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
5 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm von Beispielen eines UE und eines drahtlosen Funknetzwerks, repräsentiert von einem eNodeB (eNB) und von einem Server-Gateway, welche beispielhafte elektronische drahtlose Funkgeräte sind, die zur Verwendung beim Praktizieren der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung geeignet sind.
Detaillierte Beschreibung
Die unten angeführten Beispiele sind in Zusammenhang mit dem E-UTRA-System angegeben, einschließlich künftiger Releases, zum Beispiel dem momentan beabsichtigten LTE-Advanced (LTE-A), aber diese Zusammenhänge der Funkzugangstechnik sind für die breiteren vorliegenden Lehren nicht einschränkend. Bei anderen Anwendungen können diese Lehren zum Melden von Kanalbedingungen mit anderen Arten von Funkzugangstechniken (radio access technologies; RATs) verwendet werden, wie sie für 4-Tx MIMO/CoMP entwickelt werden können, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Wideband Code Division Multiplex Access (WCDMA) [Breitband-Codemultiplexverfahren] und andere drahtlose Funktechniken, die bereits eingeführt oder noch zu entwickeln sind.
Die vorliegenden Lehren werden am besten im Vergleich mit aktuellen Praktiken für Codewort-Struktur und -Auswahl verstanden werden. Wie oben erwähnt, weist das umfassendere CSI-Feedback PMI, CQI und RI auf. Herkömmliches LTE ermöglicht Breitband- oder pro-Subband-Meldung von CQI und PMI, wobei ein meldendes Subband aus einer ganzzahligen Anzahl physikalischer Ressourcenblöcke (physical resource blocks; PRBs) besteht, wobei die Anzahl der PRBs von der Systembandbreite und dem Feedbackmodus des UE abhängt. Beispielsweise ist unter der Annahme einer Bandbreite von 10 MHz und Feedbackmodi mit Ausnahme des Modus 2-2 die Größe des Subbands 6 PRBs, und der RI wird stets in Breitband gemeldet.
Das oben erwähnte 3GPP TS 36.213 definiert verschiedene Feedbackmodi als Kombinationen von Breitband- und Subband-Meldung von CQI und PMI. Der Feedbackmodus 3-1 bedeutet zum Beispiel Breitband-PMI-Meldung und Subband-CQI-Meldung, und der Feedbackmodus 2-2 bedeutet, dass PMI und CQI für die M besten Subbänder gemeldet werden, die vom UE ausgewählt werden. Herkömmliches LTE definiert einen weiteren Feedbackmodus 1-2 mit Subband-PMI und Breitband-CQI.
Im Allgemeinen hat ein doppelt strukturiertes Codebuch sowohl eine Breitbandkomponente (W₁), die langfristig ist, als auch eine frequenzselektive (Subband) Komponente (W₂), die kurzfristig ist. Ein doppelt strukturiertes 4-Tx Codebuch W kann daher definiert werden als W = W₁W₂, wobei
Die Ausdrücke
sind N mit diskreter Fouriertransformation (DFT) überabgetastete Vektoren, wobei N die Anzahl von Basisvektoren definiert und M die Anzahl benachbarter Basisstrahlen, indexiert mit m, repräsentiert. Jeder dieser Ausdrücke repräsentiert einen Strahl, wenn er als Antennengewicht an einen Antennen-Array oder -Unterarray angelegt wird. Ein gegebener Unterarray kann zum Beispiel Antennen entsprechen, die dieselbe Polarisation haben, oder einer Untergruppe von Antennen eines einheitlichen linearen Arrays von Antennen.
Der Breitbandabschnitt des Codebuchs C(W₁) ist sowohl für Rang-1 als auch für Rang-2 gleich. Diese Struktur stammt von dem existierenden 8-Tx Doppel-Codebuch, das im Release 10 bei TS 36.213 v 11.1.1 spezifiziert wurde, und ist im Dokument R1-130258 für 4-Tx Antennen gezeigt (auf beide wird oben im Abschnitt Hintergrund Bezug genommen).
Für den frequenzselektiven Abschnitt des Codebuchs C(W₂) gibt es mehrere Indizes i, j, k und l, abhängig vom Rangindex, wobei i, k und l jeweils ∊ {1... M} sind, wobei M die Gesamtzahl benachbarter Basisstrahlen ist, die in dem entsprechenden W₁ Codewort enthalten sind. Die Indizes i, k und l repräsentieren verschiedene Schichten, so dass es eine Schicht für RI = 1, zwei Schichten für RI = 2, drei Schichten für RI = 3, usw., gibt. Das UE verwendet verschiedene Strahlauswahlvektoren s_i, s_k und s_l, um ein gegebenes Codewort aus dem frequenzselektiven Abschnitt des Codebuchs C(W₂) für einen gegebenen Rang auszuwählen.
Bei Rang-1 werden gemäß herkömmlicher Praxis die frequenzselektiven W₂ Codeworte gebildet als:
wobei i ∊ {1 ... M} wie oben ist; s_i ist der Strahlauswahlvektor für die RI = 1 Schicht, der alle Nullen und Eins an der i-ten Position hat; i ist die imaginäre Einheit; und θ_j ist ein willkürlich gewählter Cophasing-Kreuzpolarisations-Ausdruck, zum Beispiel aus dem M-PSK Alphabet. Somit wählt herkömmlicherweise das UE das W₂ Codewort für RI = 1 unter Verwendung eines Strahlauswahlvektors und eines Cophasing-Ausdrucks aus.
Bei Rang-2 werden gemäß herkömmlicher Praxis (Tabelle 7.2.4-2 von TS36.213) die frequenzselektiven W₂ Codeworte gebildet als:
wobei i ∊ {1 ... M} und k ∊ {1 ... M} wie oben ist. Herkömmlicherweise wählt das UE das W₂ Codewort für RI = 2 unter Verwendung von zwei Strahlauswahlvektoren und einem Cophasing-Ausdruck aus. Allgemeiner gesprochen verwendet das UE einen Strahlauswahlvektor pro Schicht und einen Cophasing-Ausdruck für die Auswahl des W₂ Codeworts. Es ist wichtig zu erkennen, dass, wenn i = k ist, der Ausdruck e^iθj kein neues Codewort erzeugt, sondern nur Orthogonalisierung des Codeworts bereitstellt. Diese Orthogonalität ist für lineare Empfänger besonders günstig, weil nicht lineare Empfänger besser mit Nicht-Orthogonalität unter Codeworten zurechtkommen.
Im Allgemeinen ermöglicht die oben genannte herkömmliche Rang-2 Struktur nur eine begrenzte Anzahl von Codeworten, die für kreuzpolare Antennen-Arrays optimiert sind, und somit liefert die Rang-2 Leistung dieser Struktur keine volle Flexibilität für kreuzpolare Antenneneinrichtungen. Insbesondere im Fall von 8-Tx Codebüchern passt die Hälfte der Rang-2 Codeworte (i = k) besser zu kopolaren Antenneneinrichtungen (einheitlicher linearer Array bzw. Uniform Linear Array, ULA). Kreuzpolare Antennen gelten jedoch typischerweise als relevanter für praktische Entwicklungen.
Aus diesem Grund, und auch weil die Wahrscheinlichkeit von Rang-2 bei kopolaren Antennen-Arrays normalerweise sehr gering ist, stellen die unten stehenden Lehren eine Codebuch-Struktur vor, die Rang-2 Codeworte für kreuzpolare Antennen-Arrays optimiert. Die operative Annahme ist ein mittel- oder hochkorrelierter Kanal auf Senderseite, der eng beabstandete TX-Antennenelemente impliziert.
Die vorliegenden Lehren stellen eine andere Struktur für die frequenzselektiven Codeworte bereit, wodurch im Vergleich zu den herkömmlichen Codebüchern in LTE eine größere Anzahl dieser Codeworte ermöglicht wird. Vorteilhaft stellt ein Codebuch gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Lehren eine größere Anzahl verwendbarer Rang-2 Codeworte im Fall von kreuzpolaren Antennen-Arrays bereit. Dies ist insbesondere günstig bei Verkehrsbedingungen eines endlichen Puffers mit geringer Ladung, wo es wahrscheinlich ist, dass Einzelnutzer-MIMO höheren Rangs verwendet wird.
Die vorliegenden Lehren stellen eine neuwertige Rang-2 W₂ Codewortstruktur vor, die eine neue Dimension in die Codeworte des Doppel-Codebuchs einbringt. Die allgemeine Struktur für die Rang-2 Codeworte kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehren ausgedrückt werden als
wobei
und i₁ = k₂, i₂ = k₁. Es wird angemerkt, dass der allgemeine Fall, bei dem i₁ ≠ i₂ k₁ ≠ k₂ ist, nicht garantiert, dass der endgültige Vorcodierer konstanten Modulus hat, und daher ist die Einschränkung i₁ = k₂, i₂ = k₁ bei einem Beispiel erforderlich. Es gibt somit für diese Struktur zwei Strahlauswahlvektoren pro Schicht: s_i1, s_i2, s_k1 und s_k2. Jedes Paar von Strahlauswahlvektoren derselben Schicht repräsentiert verschiedene Polarisationen, die oben durch den Ausdruck θ angegeben sind. Da das herkömmliche W₂ Codebuch einen Strahlauswahlvektor pro Schicht verwendet hat, wäre es, um die oben genannte Notation für diese herkömmlichen Codebücher zu verwenden, immer erforderlich, dass i₁ = i₂ und k₁ = k₂. Bei der oben genannten neuartigen Codebuch-Struktur ermöglicht für den Fall von M = 4 das Codebuch 4!/2!/2! = 6 neue Rang-2 Codeworte im Vergleich zu herkömmlichen Codebüchern. Wenn 4-PSK für θ_j verwendet wird, dann gibt es 6·4 = 24 neue eindeutige Codeworte unter Verwendung der obigen Struktur.
Da es bei dem obigen Beispiel zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren und einen Cophasing-Ausdruck gibt, gibt es insgesamt drei Freiheitsgrade für die Rang-2 frequenzselektiven Codeworte W₂ gemäß der vorliegenden Lehren, was bedeutet, dass bei dem frequenzselektiven Abschnitt des Codebuchs C(W₂) aus insgesamt ( M / 2) × j neuen eindeutigen Codeworten ausgewählt werden kann, wobei ( M / 2 ) über 2 angibt.
Diese Rang-2 Codewort-Struktur zeigt die drei folgenden Aspekte:

• Die den zwei Polarisationen entsprechenden Strahlauswahlvektoren derselben Schicht sind verschieden, d. h. i₁ ≠ i₂ und k₁ ≠ k₂.
• Die Strahlauswahlvektoren werden für die zweite Schicht umgedreht, d. h. i₁ = k₂ und i₂ = k₁.
• Ein zusätzlicher Cophasing-Ausdruck –c wird addiert, um die Orthogonalität der Codeworte sicherzustellen.

Die obige Codewort-Struktur erzeugt orthogonale Codeworte für jedes Codewort eines frequenzselektiven Codebuchs (Abschnitts) C(W₁). Da die Struktur mehrere Strahlen anstelle desselben Strahls für jede Schicht verwendet (das heißt, die neue Codebuch-Struktur verwendet für jede Antennenpolarisation einen anderen Strahl), ist sie für Funkkanäle mit hoher Winkel (Azimut)-Ausbreitung recht nützlich.
Für Rang 1 ist es von Vorteil, die sogenannte „verschachtelte” Eigenschaft aufrecht zu erhalten, welche im Wesentlichen bedeutet, dass jedes Rang-2 Codewort ein Rang-1 Codewort als eine seiner Spalten enthält. Wenn zur Demodulation UE-spezifische Referenzsignale verwendet werden, hilft die verschachtelte Eigenschaft hauptsächlich bei Codewort-auswahl-Komplexität auf UE-Seite, weil einige der Berechnungen des UE für die Codewort-Auswahl wiederverwendet werden können. Je nachdem, ob die verschachtelte Eigenschaft aufrecht zu erhalten ist, können verschiedene Implementierungen der vorliegend dargelegten Codewort-Struktur zu verschiedenen Rang-1 Codewort-Strukturen führen.
Bei einer Ausführungsform, bei der die verschachtelte Eigenschaft nicht aufrechterhalten wird, sind zum Beispiel keine Veränderungen beim Rang-1 4-Tx Codebuch nötig. Aber bei einer anderen Ausführungsform kann das entsprechende Rang-1 Codewort W₂, das garantiert, dass die verschachtelte Eigenschaft aufrecht erhalten wird, definiert werden als:
Bei der obigen letztgenannten Ausführungsform ist die Struktur von W₁ dazu ausgelegt, besser für die Antennen-Arrays mit einheitlichem linearem Array (uniform linear array; ULA) zu passen. Das heißt, wenn
wird die Addition des Cophasing-Ausdrucks festgelegt auf
Für Rang-3 können Codeworte mit der Struktur gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Lehre konstruiert werden als
wobei

• s_i1 ⊥ s_l1 und s_i2 ⊥ s_l2 und |l₁ – k₁| = |l₂ – k₂|, oder
• s_k1 ⊥ s_l1 und s_k2 ⊥ s_l2 und |l₁ – i₁| = |l₂ – i₂|.

Es wird angemerkt, dass für 2-Tx Strahlen, s_i1 ⊥ s_l1 impliziert, dass l₁ – k₁ = l₂ – k₂. Für 2-Tx Strahlen, wenn

• s_i1 ⊥ s_l1 und s_i2 ⊥ s_l2, dann c₂ = 1; sonst
• s_k1 ⊥ s_l1 und s_k2 ⊥ s_l2, dann c₂ = C.

Die obige Rang-3 Schicht basiert auf vier Gestaltungsaspekten:

• Die neuartige Struktur für Rang 2 wird für die Schichten eins und zwei verwendet.
• Für jede Polarisation ist der Strahl in der dritten Schicht orthogonal zu Strahlen in der ersten und zweiten Schicht.
• Im Fall, dass die Strahlen für mehr als zwei Antennen sind, ist für jede Polarisation der Absolutwert der Strahlenverschiebung/-differenz zwischen dem Strahl der zweiten/ersten Schicht und dem Strahl der dritten Schicht gleich.
• Ein zusätzlicher Cophasing-Ausdruck c₂ wird addiert, um die Orthogonalität der Codeworte sicherzustellen.

Ausführungsformen dieser Lehre, die die neue Codebuch-Struktur verwenden, können ohne Weiteres in existierenden Infrastruktursystemen implementiert werden, weil die Signalisierung im Wesentlichen dieselbe sein kann, wie sie beim LTE Release 10 verwendet wird.
Ein MIMO-Kommunikationssystem mit geschlossener Schleife kann im Allgemeinen wie folgt beschrieben werden. Die Sendeeinheit, zum Beispiel der Netzwerkzugangsknoten/eNB:

• signalisiert das verwendete Codebuch an das UE zusammen mit Codebuch-Teilmengeneinschränkung (das Codebuch kann auch so spezifiziert werden, dass sowohl UE als auch eNB es ohne Signalisierung kennen, und wenn Signalisierung verwendet wird, dann um eine Teilmengenbeschränkung für das spezifizierte Codebuch zu identifizieren);
• sendet CSI-RS- oder CRS-Referenzsignale und konfiguriert gegebenenfalls die Interferenzmessressource (interference measurement resource; IMR) auf dem Downlink;
• empfängt die Vorcodierungsmatrixindices (precoding matrix indices; PMIs) auf dem Uplink;
• codiert die UE-spezifischen Downlink-Signale (zum Beispiel den gemeinsamen physikalischen Downlink-Kanal (physical downlink shared channel; PDSCH) oder den verbesserten physikalischen Downlink-Steuerkanal (enhanced physical downlink control channel; EPDCCH) mit vorcodierenden Codeworten entsprechend den empfangenen PMIs vor. – Wenigstens eine Teilmenge der in dem Codebuch enthaltenen PMIs folgt dem vorliegend dargelegten Codebuchformat.

Die Empfangseinheit, zum Beispiel das Benutzerendgerät bzw. User Equipment (UE):

• beurteilt den Downlink-Kanal basierend auf CSI-RS oder CRS und Interferenzmessungen (zum Beispiel wenigstens auf der konfigurierten IMR);
• wählt ein am besten vorcodierendes Codewort W ⌵ = W ⌵₁W ⌵₂ basierend auf den ausgewerteten Kanälen und der Interferenz auf dem Downlink aus; – Das Codewort wird aus dem Codebuch ausgewählt, das wenigstens eine Teilmenge von Codeworten/PMIs enthält, die dem vorliegend dargelegten Format folgen.
• findet die korrespondierenden PMIs. Die ausgewählten vorcodierenden Codeworte
und
können unabhängig, nacheinander oder zusammen ausgewertet werden; und
• signalisiert die PMIs an den eNB.

Es folgen einige Simulationen, die die Erfinder zu Vergleichszwecken mit dem herkömmlichen LTE 8-Tx Codebuch durchgeführt haben. 1 zeigt eine Codewortauswahlstatistik für ein Codebuch, das vom herkömmlichen LTE 8-Tx Antennen-Codebuch, das in der untenstehenden Tabelle als „Stand der Technik DCB-2” für Rang 2 bezeichnet ist, auf 4-Tx Antennen herunterskaliert wurde. Diese Statistik zeigt, dass die Rang-2 Codeworte, die kopolaren Antennen-Arrays entsprechen, im Fall von kreuzpolaren Antennen-Arrays nahezu nicht verwendet werden. Für eine gute Rang-2 Leistung im Fall von kreuzpolaren Antennen-Arrays wäre es am besten, wenn alle Codeworte gleich wären.
Wie jedoch oben erwähnt, ermöglicht die LTE Rang-2 Struktur des Stands der Technik nur eine beschränkte Anzahl eindeutiger Codeworte, die für kreuzpolare Antennen optimiert sind. Solche Codeworte sind dadurch gekennzeichnet, dass sie über jede der beiden Polarisationen für beide Schichten denselben Strahl haben, d. h., dass in der Gleichung des Stands der Technik für Rang-2 Codeworte
zutrifft. Diese drei Freiheitsgrade (zwei Strahlauswahlvektoren und θ) über den beiden Schichten ermöglichen ein Maximum von ( M / 2) × JW₂ Codeworten. Mit M = 4 und J = 4 können 24 eindeutige Codeworte konstruiert werden, die jedoch dieselbe Struktur haben, und somit wäre es nicht günstig, sie alle im Codebuch zu verwenden.
Der neue Freiheitsgrad pro Schicht (Polarisation für den Strahlauswahlvektor) für Rang-2 DCB Codeworte gemäß den vorliegenden Lehren ist für Codebuchgestaltung vorteilhaft. Die unten stehende Tabelle reflektiert die Messungen der Erfinder hinsichtlich Vollband-Empfangs (Rx)-Leistung für zwei DCB Codebücher mit der LTE 8-Tx Codewort-Struktur des Stands der Technik, und für ein DCB Codebuch, das Codeworte gemäß der oben dargelegten Struktur enthält. Diese Messungen wurden sowohl für den Feedbackmodus 3-1 als auch für den Feedbackmodus 3-2 durchgeführt.
Obwohl die Vollband-Empfangsleistung ohne Weiteres Auskunft über den Strahlformungsgewinn des Codebuchs für Rang-1 gibt, ist dieselbe Metrik zu Vergleichszwecken für Rang-2 nützlich, trotz des Umstands, dass für Rang-2 Codewort-Orthogonalisation ins Spiel kommt, was bedeutet, dass die Vollband-Empfangsleistung nicht immer ein solider Indikator für den Codebuch-Durchsatz ist. Die Empfangsleistung entspricht jedoch durchaus der Systemleistung bei einem nicht linearen Empfänger. Somit ist die unten stehende Tabelle von Nutzen, um Rang-1 Leistung und Rang-2 Leistung zwischen dem Codebuch des Stands der Technik und einem Codebuch gemäß den vorliegenden Lehren zu vergleichen. Die Daten sind für Leistungsverbesserung zwischen Rang-1 und Rang-2 nicht zwingend repräsentativ.

Bei diesen Simulationen wurden Nutzer einheitlich in einem Sektor der Zelle unterbrochen, und der verwendete Kanal war eine Nicht-Sichtverbindungs- bzw. Non-Line-of-Sight (NLoS) und eine Sichtverbindungs- bzw. Line-of-Site (LoS) städtische Makrozelle bzw. Urban Macrocell (UMa) der International Telecommunications Union-Radio (ITU-R) Empfehlungen. Die durchschnittliche Empfangsleistung für Rang-2 Übertragung mit verschiedenen Codebüchern ist in der unten stehenden Tabelle zusammengefasst, welche ein Codebuch mit Codewort-Struktur gemäß den vorliegenden Lehren als „vorgeschlagenes Codebuch” identifiziert. Es wird angemerkt, dass dieses „vorgeschlagene Codebuch” mit Codeworten, die die vorliegend dargelegte Struktur haben, die beste Leistung in einer UMa-Kanalumgebung bringt. Die Ergebnisse in den oberen drei Zeilen entsprechen einem Codebuch mit N = 32 Basisstrahlen in W₁, und die Ergebnisse in den unteren drei Zeilen entsprechen einem Codebuch mit N = 16 Basisstrahlen in W₁. Der SVD-Vorcodierer bezieht sich auf eine Singulärwertzerlegung bzw. Singular Value Decomposition (SVD). DURCHSCHNITTLICHE ABGEGEBENE RX-LEISTUNG IM VERGLEICH ZU VOM SVD-VORCODIERER ABGEGEBENER LEISTUNG

Codebuch	ITU UMa NLoS (XP) Modus 3-1	ITU UMa NLoS (XP) Modus 3-2
Stand der Technik DCB-1, N = 32	0,8538	0,8616
Stand der Technik DCB-2, N = 32	0,8609	0,8707
Vorgeschlagenes DCB, N = 32	0,8643	0,8769
Stand der Technik DCB-1, N = 16	0,8528	0,8626
Stand der Technik DCB-2, N = 16	0,8597	0,8742
Vorgeschlagenes DCB, N = 16	0,8634	0,8830

Bei diesen Simulationen zeigt 1 die Rang-2 W₂ Codewort-Auswahl für das DCB-1 Codebuch des Stands der Technik und mit dem Feedbackmodus 3-2. Bei diesem Codebuch ist M = 4 und N = 32/16 DFT Vektoren, m = {1 ... 16} und die Strahlenüberlappung ist zwei/drei. In W₂ ^{i1,i2,k1,k2,j}, {i₁, i₂, k₁, k₂} = {1,1,1,1){2,2,2,2}{3,3,3,3}{4,4,4,4}, und die Phase θ wird mit zwei Bits quantisiert, θ_j = {0, π / 4, 2π / 4, 3π / 4} . Dieses Codebuch hat 16 W₂ Codeworte und eine schlechte Leistung.
2 zeigt die Rang-2 W₂ Codewort-Auswahl für das DCB-2 Codebuch des Stands der Technik und mit dem Feedbackmodus 3-2. Bei diesem Codebuch ist M = 4 und N = 32/16 DFT Vektoren, m = {1 ... 16} und die Strahlenüberlappung ist zwei/drei. In W₂ ^{i1,i2,k1,k2,j}, {i₁, i₂, k₁, k₂} = {1,1,1,1}{2,2,2,2}{3,3,3,3}{4,4,4,4}{1,1,2,2}{2,2,3,3,}{1,1,4,4,}{2,2,4,4}, und die Phase θ wird mit einem Bit quantisiert, θ_j = {0, π / 2} Dieses Codebuch hat 16 W₂ Codeworte.
Dieses Codebuch hat eine bessere Leistung, und W₂ ist dasselbe wie bei dem herkömmlichen 8-Tx Codebuch von Release 10.
3 zeigt die Rang-2 W₂ Codewort-Auswahl für ein Codebuch mit der neuen, vorliegend dargelegten Codewort-Struktur, und mit dem Feedbackmodus 3-2. Bei diesem Codebuch ist M = 4 und N = 32/16 DFT Vektoren, m = {1 ... 16} und die Strahlenüberlappung ist zwei/drei. In W₂ ^{i1,i2,k1,k2,j}, {i₁, i₂, k₁, k₂} = {1,1,2,2}{2,2,2,2}{3,3,3,3}{3,3,4,4}{2,2,3,3,}{1,1,4,4,}{1,3,3,1}{4,2,2,4}. Die Phase θ wird für jede {i₁, i₂, k₁, k₂} Gruppe variabel quantisiert, wobei θ_j = {0, π / 4, 2π / 4, 3π / 4, 4π / 4, 5π / 4, 6π / 4, 7π / 4} und j ist entsprechend den Gruppen j = {1}{3}{1}{3}{2,4,6,8}{2,4,6,8}{1,5}{1,5}. Dieses Codebuch hat 16 W₂ Codeworte und die beste Leistung von allen gezeigten, da die Wahrscheinlichkeit, eines der 16 verschiedenen W₂ Codeworte auszuwählen, in 3 viel konstanter ist, als in den 1 oder 2. Beim Feedbackmodus 3-2 werden die neu strukturierten Codewort-Gruppen {i₁, i₂, k₁, k₂} = {1,3,3,1}{4,2,2,4} entsprechend den Codeworten 13-16 so häufig ausgewählt wie die anderen Codeworte.
Ausführungsformen der vorliegenden Lehren haben den technischen Effekt, wenigstens die Rang-2 Codebücher in Kanalumgebungen zu verbessern, die nicht vernachlässigbare Winkelausbreitungen haben.
4 präsentiert eine Zusammenfassung einiger der obigen Lehren zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts, zum Beispiel eines UE oder eines Netzwerkzugangsknotens, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben. Ein solches UE kann als Mobiltelefon, mobiles Endgerät, Funkhandapparat und dergleichen implementiert werden, und der Netzwerkzugangsknoten kann als eNodeB, NodeB, Basisstation, Zugangspunkt und dergleichen implementiert werden.
Block 402 gibt an, dass das drahtlose Funkgerät in seinem lokalen computerlesbaren Speicher ein doppelt strukturiertes Codebuch speichert, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist. Der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) ist dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird. RI ist natürlich eine positive ganze Zahl. Block 404 fasst dann zusammen, dass das Gerät, wenn es mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, der in Block 402 erwähnt ist, die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht verwendet, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen. Das Gerät verwendet dieses ausgewählte Codewort in Block 406, wo es einen Vor-Codierer W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, konstruiert. Dieser Vorcodierer ist zum Signalisieren von Kanalbedingungen vorgesehen.
Einige der oben dargelegten nicht einschränkenden Implementierungen sind auch in 4 nach Block 406 zusammengefasst. Der Block 408 dehnt den „wenigstens einen RI” von Block 402 auf alle in dem Codebuch repräsentierten RIs aus. Insbesondere weist der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) Codeworte für jeden mehrerer RIs auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass für jeden dieser RIs jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig von allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird.
Block 410 fasst zusammen, dass das Gerät einen zusätzlichen Cophasing-Ausdruck (in den obigen Beispielen c) zusammen mit den wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht bei Block 404 und 408 verwendet, um das Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen. Dieser Cophasing-Ausdruck bewirkt, dass die Orthogonalität ausgewählter Codewort-Paare sichergestellt wird.
Bei den obigen Beispielen entsprechen für jede Schicht die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren, die in den Blöcken 402, 406 und 406 angegeben sind, verschiedenen Polarisationen. Beispiele sind oben für Rang-1 (RI + 1), Rang-2 (RI = 2) und Rang-3 (RI = 3) angegeben, wobei für Rang 2 besondere Vorteile gezeigt sind.
Für RI = 2 weisen zum Beispiel die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 2 auf:

• s_i1 und S_i2 für eine erste der RI = 2 Schichten, und
• s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 2 Schichten,

₁

₂

₁

₂

₁

406

₁

₂

₁

₂

₁

₂

₁

Als weiteres Beispiel für RI = 1 weisen die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 1 s_i1 und s_i2 für die RI = 1 Schicht auf.
Und als drittes Beispiel weisen für RI = 3 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 3 auf:

• s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 3 Schichten,
• s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 3 Schichten, und
• s_l1 und s_l2 für eine dritte der RI = 3 Schichten; wobei entweder
• s_i1 ⊥ s_l1 und s_i2 ⊥ s_l2 und |l₁ – k₁| = |l₂ – k₂|, oder
• s_k1 ⊥ s_l1 und s_k2 ⊥ s_l2 und |l₁ – i₁| = |l₂ – i₂|.

Eine Eigenschaft eines Codebuchs gemäß der obigen Lehre für RI = 3 ist, dass jeder der Strahlauswahlvektoren in der dritten der Schichten orthogonal zu jedem der Strahlauswahlvektoren in der ersten und in der zweiten der Schichten ist, die korrespondierende Polarisationen haben.
Das Logikdiagramm von 4 und die obige Zusammenfassung aus der Perspektive des drahtlosen Funkgeräts können so angesehen werden, dass sie die Arbeitsweise eines Beispiels eines Verfahrens erläutern, und ein Ergebnis der Ausführung eines Computerprogramms, das in einem computerlesbaren Speicher gespeichert ist, und eine spezifische Art und Weise, in der Komponenten eines elektronischen Geräts konfiguriert werden, um zu veranlassen, dass das elektronische Gerät arbeitet, egal ob ein solches elektronisches Gerät das UE, der Zugangsknoten/eNB oder einer oder mehrere Komponenten davon ist, wie zum Beispiel ein Modem, ein Chipsatz oder dergleichen. Die verschiedenen Blöcke, die in 4 gezeigt oder in dem obigen Text beschrieben sind, können auch als eine Vielzahl gekoppelter logischer Schaltungselemente betrachtet werden, die dazu konstruiert sind, die zugehörige(n) Funktion(en) durchzuführen, oder als spezifisches Ergebnis von Strängen von Computerprogrammcode oder Befehlen, die in einem Speicher gespeichert sind.
Solche Blöcke und die Funktionen, die sie repräsentieren, sind nicht einschränkende Beispiele und können in verschiedenen Komponenten implementiert werden, zum Beispiel in Chips und Modulen integrierter Schaltungen, und die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in einer Vorrichtung implementiert werden, die als integrierte Schaltung verkörpert ist. Die integrierte Schaltung, oder Schaltungen, können Schaltung (sowie gegebenenfalls Firmware) zum Verkörpern wenigstens eines oder mehrerer eines Datenprozessors oder Datenprozessoren, eines digitalen Signalprozessors oder -prozessoren, Basisbandschaltung und Hochfrequenzschaltung aufweisen, die dazu konfigurierbar sind, gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu arbeiten.
Derartige Schaltungs-Ausführungsformen umfassen eines der folgenden: (a) Schaltungsimplementierungen nur mit Hardware (wie zum Beispiel Implementierungen nur in analoger und/oder digitaler Schaltung) und (b) Kombinationen von Schaltungen und Software (und/oder Firmware), wie zum Beispiel: (i) eine Kombination aus Prozessor(en) oder (ii) Abschnitten von Prozessor(en)/Software (einschließlich digitalen Signalprozessor(en)), Software, und Speicher, die zusammenarbeiten, um zu veranlassen, dass ein Gerät, zum Beispiel ein Benutzerendgerät bzw. User Equipment/mobiles Endgerät oder ein Zugangsknoten/eNB, die verschiedenen in 2 und oben zusammengefassten Funktionen durchführt, und (c) Schaltungen, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor/Mikroprozessoren oder einen Teil eines Mikroprozessors/von Mikroprozessoren, die zum Betrieb Software oder Firmware benötigen, auch wenn die Software oder Firmware nicht physikalisch vorhanden ist. Diese Definition von „Schaltung” trifft für alle Verwendungen dieses Begriffs in der vorliegenden Beschreibung, einschließlich aller Patentansprüche, zu. Als weiteres Beispiel umfasst der Begriff „Schaltung”, wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, auch eine Implementierung nur eines Prozessors (oder mehrerer Prozessoren) oder eines Teils eines Prozessors und seiner (oder ihrer) begleitenden Software und/oder Firmware. Der Begriff „Schaltung” umfasst zum Beispiel auch eine integrierte Basisband-Schaltung oder eine in einem Anwendungsprozessor integrierte Schaltung für ein UE oder eine ähnliche integrierte Schaltung in einem Netzwerkzugangsknoten oder einer anderen Netzwerkvorrichtung, die gemäß den vorliegenden Lehren arbeitet.
Nun wird auf 5 Bezug genommen, um ein vereinfachtes Blockdiagramm von Beispielen verschiedener elektronischer Geräte und Vorrichtungen zu zeigen, die zur Verwendung beim Implementieren der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet sind. In 5 ist ein eNB 22 zur Kommunikation über eine drahtlose Verbindung 21 mit einer Vorrichtung, zum Beispiel einem mobilen Endgerät oder UE 20, ausgelegt. Der eNB 22 kann ein beliebiger Zugangsknoten (einschließlich frequenzselektiver Repeater) eines beliebigen drahtlosen Netzwerks, zum Beispiel LTE, LTE-A, GSM, GERAN, WCDMA, WLAN und dergleichen, sein. Das Betreibernetzwerk, von dem der eNB 22 ein Teil ist, kann auch ein Netzwerksteuerungselement wie zum Beispiel eine Mobilitätsverwaltungseinheit bzw. Mobility Management Entity MME und/oder ein Server-Gateway SGW 24 oder einen Funknetzwerk-Controller bzw. Radio Network Controller RNC aufweisen, das Verbindungsfähigkeit mit anderen Netzwerken bereitstellt (z. B. einem öffentlichen Telefonnetz bzw. Publicly Switched Telephone Network PSTN und/oder einem Datenkommunikationsnetzwerk/Internet).
Das UE 20 weist eine Verarbeitungseinrichtung wie zum Beispiel wenigstens einen Datenprozessor (DP) 20A auf, eine Speichereinrichtung wie zum Beispiel wenigstens einen computerlesbaren Speicher (MEM) 20B, der wenigstens ein Computerprogramm (PROG) 20C speichert, und eine Kommunikationseinrichtung wie zum Beispiel einen Sender TX 20D und einen Empfänger RX 20E für bidirektionale Drahtloskommunikationen mit dem eNB 22 über eine oder mehrere Antennen 20F (vier sind für die oben genannten Beispiele gezeigt). Ebenso gespeichert in dem MEM 20B ist bei Bezugszeichen 20G der Codebuchabschnitt C(W₁) mit zwei (oder gegebenenfalls mehr) Auswahlvektoren pro Schicht, wie in jeder der oben dargelegten verschiedenen Lehren erläutert ist. Ein solches Codebuch kann zum Beispiel als Algorithmus oder Nachschlagetabelle in dem Speicher implementiert werden, ohne von den vorliegenden Lehren abzuweichen.
Der eNB 22 weist auch eine Verarbeitungseinrichtung wie zum Beispiel wenigstens einen Datenprozessor (DP) 22A auf, eine Speichervorrichtung wie zum Beispiel wenigstens einen computerlesbaren Speicher (MEM) 22B, der wenigstens ein Computerprogramm (PROG) 22C speichert, und eine Kommunikationseinrichtung wie zum Beispiel einen Sender TX 22D und einen Empfänger RX 22E für bidirektionale Drahtloskommunikationen mit dem UE 20 über eine oder mehrere Antennen 22F (vier sind gezeigt). Der eNB 22 speichert bei Block 22G einen ähnlichen Codebuchabschnitt C(W₁) mit zwei oder mehr Auswahlvektoren pro Schicht wie oben erläutert.
Obwohl es für das UE 20 oder den eNB 22 nicht speziell gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass solche Geräte als Teil ihrer Drahtloskommunikationseinrichtung auch ein Modem und/oder einen Chipsatz aufweisen, welche auf einem HF-Front End Chip in diesen Geräten 20, 22 eingebaut sein können oder nicht, und welche ebenfalls wie im Einzelnen oben dargelegt arbeiten.
Es wird angenommen, dass wenigstens eines der PROGs 20C in dem UE 20 einen Satz von Programmbefehlen aufweist, die, wenn sie von dem zugehörigen DP 20A ausgeführt werden, das Gerät befähigen, gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu arbeiten, wie oben dargelegt; einige davon sind bei 2 zusammengefasst. In dem MEM 22B des eNB 22 ist auch Software gespeichert, um bestimmte Aspekte der vorliegenden Lehren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen zu implementieren. In dieser Hinsicht können die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise durch Computersoftware implementiert werden, die auf dem MEM 20B, 22B gespeichert ist, und die von dem DP 20A des UE 20 und/oder von dem DP 22A des eNB 22 ausführbar ist, oder durch Hardware, oder durch eine Kombination materiell gespeicherter Software und Hardware (und materiell gespeicherter Firmware). Elektronische Geräte, die diese Aspekte der Erfindung implementieren, müssen nicht die ganzen Geräte sein, die in 5 gezeigt sind, und können eine oder mehrere Komponenten derselben sein, wie zum Beispiel die oben beschriebene materiell gespeicherte Software, Hardware, Firmware und DP, oder ein System auf einem Chip SOC oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung bzw. Application Specific Integrated Circuit ASIC.
Im Allgemeinen können die verschiedenen Ausführungsformen des UE 20 aufweisen, sind jedoch nicht beschränkt auf, persönliche tragbare digitale Geräte mit Drahtloskommunikationsfähigkeiten, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf zellulare und andere Arten mobiler Telefone, mobile Endgeräte, Navigationsvorrichtungen, Laptop/Palmtop/Tablet Computer, Digitalkameras und Musikvorrichtungen und Internet-Geräte.
Verschiedene Ausführungsformen der computerlesbaren MEMs 20B, 22B weisen jede Art von Datenspeichertechnik auf, die für die lokale technische Umgebung geeignet ist, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, halbleiterbasierte Speichervorrichtungen, magnetische Speichervorrichtungen und -systeme, optische Speichervorrichtungen und -systeme, Festspeicher, entfernbare Speicher, Plattenspeicher, Flash-Speicher, DRAM, SRAM, EEPROM und dergleichen. Verschiedene Ausführungsformen der DPs 20A, 22A weisen auf, sind jedoch nicht beschränkt auf, Universalrechner, Spezialrechner, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs) und Mehrkernprozessoren.
Verschiedene Modifizierungen und Anpassungen der vorgenannten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können für Fachleute auf dem relevanten Gebiet angesichts der vorstehenden Beschreibung offensichtlich werden. Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen oben im Zusammenhang mit LTE und LTE-Advanced Systemen beschrieben worden sind, sind, wie oben angemerkt, die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, nur mit dieser bestimmten Art von Drahtloskommunikationssystem verwendet zu werden.
Die obigen Ausführungsformen sind als erläuternde Beispiele der Erfindung zu verstehen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind vorgesehen. Es ist selbstverständlich, dass jedes in Bezug mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmal alleine oder in Kombination mit anderen beschriebenen Merkmalen verwendet werden kann, und auch in Kombination mit einem oder mehreren Merkmalen jeder anderen der Ausführungsformen verwendet werden kann, oder jeder Kombination einer anderen der Ausführungsformen. Des Weiteren können Äquivalente und Modifizierungen, die nicht oben beschrieben worden sind, ebenso verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben, wobei das Verfahren umfasst: Speichern eines doppelt strukturierten Codebuchs, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist, in einem computerlesbaren Speicher des drahtlosen Funkgeräts, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) dadurch gekennzeichnet ist, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird, wobei RI eine positive ganze Zahl ist; für den Fall, in dem das drahtlose Funkgerät mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, Verwenden der wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen; und Konstruieren eines Vor-Codierers W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein zusätzlicher Cophasing-Ausdruck mit den wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht verwendet wird, um das Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen, wobei der Cophasing-Ausdruck bewirkt, dass die Orthogonalität ausgewählter Codewort-Paare sichergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei für jede Schicht die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren verschiedenen Polarisationen entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) Codeworte für jeden mehrerer RIs aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass für jeden der RIs jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei für RI = 2 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 2 aufweisen: s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 2 Schichten, und s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 2 Schichten, wobei i₁, l₂, k₁ und k₂ aus einer ganzzahligen Menge {1 ... M} ausgewählt werden, wobei M eine Anzahl benachbarter Basisstrahlen repräsentiert, die in dem anderen Codewort W₁ enthalten sind, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, und wobei des Weiteren i₁ ≠ l₂ und k₁ ≠ k₂.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei für die zweite der Schichten i₁ = k₂ und i₂ = k₁ zutrifft.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei für RI = 1 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 1 s_i1 und s_i2 für die RI = 1 Schicht aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei für RI = 3 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 3 aufweisen: s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 3 Schichten, s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 3 Schichten, und s_l1 und s_l2 für eine dritte der RI = 3 Schichten; wobei entweder s_i1 ⊥ s_l1 und s_i2 ⊥ s_l2 und |l₁ – k₁| = |l₂ – k₂|, oder s_k1 ⊥ s_l1 und s_k2 ⊥ s_l2 und |l₁ – i₁| = |l₂ – i₂|.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei jeder der Strahlauswahlvektoren in der dritten der Schichten orthogonal zu jedem der Strahlauswahlvektoren in der ersten und in der zweiten der Schichten ist, die entsprechende Polarisationen haben.
Vorrichtung zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben, wobei die Vorrichtung ein Verarbeitungssystem aufweist, das dazu konfiguriert ist, das drahtlose Funkgerät zu veranlassen wenigstens zum: Speichern eines doppelt strukturierten Codebuchs, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist, in einem computerlesbaren Speicher des drahtlosen Funkgeräts, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) dadurch gekennzeichnet ist, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird, wobei RI eine positive ganze Zahl ist; für den Fall, in dem das drahtlose Funkgerät mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, Verwenden der wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen; und Konstruieren eines Vor-Codierers W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein zusätzlicher Cophasing-Ausdruck mit den wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht verwendet wird, um das Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen, wobei der Cophasing-Ausdruck bewirkt, dass die Orthogonalität ausgewählter Codewort-Paare sichergestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei für jede Schicht die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren verschiedenen Polarisationen entsprechen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) Codeworte für jeden mehrerer RIs aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass für jeden der RIs jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei für RI = 2 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 2 aufweisen: s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 2 Schichten, und s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 2 Schichten, wobei i₁, l₂, k₁ und k₂ aus einer ganzzahligen Menge {1 ... M} ausgewählt werden, wobei M eine Anzahl benachbarter Basisstrahlen repräsentiert, die in dem anderen Codewort W₁ enthalten sind, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, und wobei des Weiteren i₁ ≠ l₂ und k₁ ≠ k₂.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei für die zweite der Schichten i₁ = k₂ und i2 = k₁ zutrifft.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei für RI = 1 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 1 s_i1 und s_i2 für die RI = 1 Schicht aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei für RI = 3 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 3 aufweisen: s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 3 Schichten, s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 3 Schichten, und s_l1 und s_l2 für eine dritte der RI = 3 Schichten; wobei entweder s_i1 ⊥ s_l1 und s_i2 ⊥ s_l2 und |l₁ – k₁| = |l₂ – k₂|, oder s_k1 ⊥ s_l1 und s_k2 ⊥ s_l2 und |l₁ – i₁| = |l₂ – i₂|.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei jeder der Strahlauswahlvektoren in der dritten der Schichten orthogonal zu jedem der Strahlauswahlvektoren in der ersten und in der zweiten der Schichten ist, die entsprechende Polarisationen haben.
Computerprogramm, das einen Satz computerausführbarer Befehle aufweist zum Steuern eines drahtlosen Funkgeräts, um Feedback über Kanalbedingungen zu geben, wobei der Satz computerausführbarer Befehle aufweist: Code zum Speichern eines doppelt strukturierten Codebuchs, das einen Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) und einen frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) aufweist, in einem computerlesbaren Speicher des drahtlosen Funkgeräts, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) dadurch gekennzeichnet ist, dass für wenigstens einen Rangindex RI jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird, wobei RI eine positive ganze Zahl ist; Code, der für den Fall ausführbar ist, in dem das drahtlose Funkgerät mit dem wenigstens einen RI konfiguriert ist, zum Verwenden der wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht, um ein Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen; und Code zum Konstruieren eines Vor-Codierers W aus dem ausgewählten Codewort W₂ und aus einem anderen Codewort W₁, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, um Kanalbedingungen zu signalisieren.
Computerprogramm nach Anspruch 19, wobei der Code zum Verwenden einen zusätzlichen Cophasing-Ausdruck mit den wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren pro Schicht verwendet, um das Codewort W₂ eindeutig aus dem frequenzselektiven Codebuchabschnitt C(W₂) auszuwählen, wobei der Cophasing-Ausdruck bewirkt, dass die Orthogonalität ausgewählter Codewort-Paare sichergestellt wird.
Computerprogramm nach Anspruch 19 oder 20, wobei für jede Schicht die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren verschiedenen Polarisationen entsprechen.
Computerprogramm nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der frequenzselektive Codebuchabschnitt C(W₂) Codeworte für jeden mehrerer RIs aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass für jeden der RIs jedes Codewort des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) durch wenigstens zwei verschiedene Strahlauswahlvektoren pro Schicht eindeutig gegenüber allen anderen Codeworten des frequenzselektiven Codebuchabschnitts C(W₂) unterschieden wird.
Computerprogramm nach Anspruch 22, wobei für RI = 2 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 2 aufweisen: s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 2 Schichten, und s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 2 Schichten, wobei i₁, l₂, k₁ und k₂ aus einer ganzzahligen Menge {1 ... M} ausgewählt werden, wobei M eine Anzahl benachbarter Basisstrahlen repräsentiert, die in dem anderen Codewort W₁ enthalten sind, das aus dem Breitband-Codebuchabschnitt C(W₁) ausgewählt wird, und wobei des Weiteren i₁ ≠ l₂ und k₁ ≠ k₂.
Computerprogramm nach Anspruch 23, wobei für die zweite der Schichten i₁ = k₂ und i₂ = k₁ zutrifft.
Computerprogramm nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, wobei für RI = 1 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 1 s_i1 und s_i2 für die RI = 1 Schicht aufweisen.
Computerprogramm nach Anspruch 25, wobei für RI = 3 die wenigstens zwei verschiedenen Strahlauswahlvektoren für RI = 3 aufweisen: s_i1 und s_i2 für eine erste der RI = 3 Schichten, s_k1 und s_k2 für eine zweite der RI = 3 Schichten, und s_l1 und s_l2 für eine dritte der RI = 3 Schichten; wobei entweder s_i1 ⊥ s_l1 und s_i2 ⊥ s_l2 und |l₁ – k₁| = |l₂ – k₂|, oder s_k1 ⊥ s_l1 und s_k2 ⊥ s_l2 und |l₁ – i₁| = |l₂ – i₂|.
Computerprogramm nach Anspruch 26, wobei jeder der Strahlauswahlvektoren in der dritten der Schichten orthogonal zu jedem der Strahlauswahlvektoren in der ersten und in der zweiten der Schichten ist, die entsprechende Polarisationen haben.