TW200847670A - Method and system for an alternating channel delta quantizer for 2x2 MIMO pre-coders with finite rate channel state information feedbac - Google Patents

Description

200847670 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及通耗_錢驗，技魏說，本發明涉及 -種用於具有有限㈣通道狀__的2讀膽預編碼器 的交替通道5量化的方法和系統。 【先前技術】 移動通信改變了人們通信的方式，移動她蝴來的奢 成爲人們日常生活中的必需品。當今移動電話的使用由社 秦、支配而不是被軸立置或技術阻礙。雖然語音連接滿足了 ，的基本需要’射雜語音連接繼續甚錢—步滲透到生活 p每-天中，移動英特網將是軸通信革命的下一步。所述移 因特網自然地成爲日常資訊的—個公共來源，且對這一資料服 務的間單和通用移動接入將是必然的方式。 第，代购蜂_路是用來實現所述移動曝_這些需求 ° 及幡，相對於目前 (Ό 寫罔運会商而吕’如低成本的網路容量優化和服務質量 ^相素將會變得更加重要。這些瞻輯過細緻的網路規 ^作，改4發射方法’和__技術物_。爲此， ^需要缺柳f加Τ行吞⑽的麟，魏触高的⑽ _ 1速度从卿如電魏_和/或肌服频供商提供 的服務。 爲了滿足這〇Lb雲i 二而水在發射機和接收機都放置多天線的通信 6 200847670 系統因其可在無絲落魏巾很大地提高I賊容量而近來引起 了廣泛的注意。這些多天線結構，也就是熟知的智慧天線技術， 可以在k號接收時用來減少多徑和/或信號干擾。可以預見智慧天 線技術隨著基站設施的鋪取及蜂赫統巾移動手_戶對所述 這些系統的處理容量要求的增加將會得到更廣泛的使用。這些要 求部分是因從基射吾音服務到下一代無線多媒體服務的轉變所引 起的，所述多媒體服務將提供語音、視頻和資料通信服務。 多個發射和/或接收天線的使用設計成引入分集增益以及提 南自由度以抵抗信號接收處理中産生的干擾。分集增益通過增加 接收信噪師穩定發射鏈路改善系_性能。另―方面來看，更 多的自由度允許多铜時的發射，從而提供了對抗信號干擾的魯 棒性（robustness)，和/或允許了更高的頻率複用以達到更高的容 里例如在具有多個天線接收機的通信系統中，Μ個接收天線 集可以用來完全消除(Μ-1)個干擾效應。因此，則固信號可以在相 同的帶寬内使用Ν個發射天線同時發射，所述Ν個發射信號接著 通過配置在接收機的Ν個天線集分成Ν個獨自的信號。使用多個 發射和接收天線的系統可以指的是多輸入多輸出(ΜΙΜ〇)系統。在 特定的MIMQ祕巾，乡天料、統的―個吸；丨人的方面指的是通 過利用追些發射結構可雜大程度的增加了祕量。對於固 定的總發射神和帶寬，MIMQ結構可歧供的容量隨著增加的 信嘴比(SNR)動態變化。例如，在多徑衰弱通道的情況下，對於 SNR每增加3dB，ΜΙΜΟ結射以增加綠的容量到接近％比 7 200847670 特/周期(cycle)。 由於體積的％加，複雜度的提高，以及功耗的增加引起的費 用力曰加而限鄉天、縣統被在無線通信巾廣泛岐用。這成 、、在系、、充❿丨和應用需要注意的問題。結果，關於多天線系統 的-些研究可能關注于可以支援單用戶關點的鏈路，其他研究 可能關注於多用戶場景。使用多天線的通㈣統可啸大成程度 改善系統的容量。 使用MIMQ技術是爲了獲得非常大的性能增益，然而這需要 提供通道資訊給發射機以允許MIM〇滅理。基於職〇發射 機的ΜΙΜΟ預處理和其他圖〇技術受益於或需要關於通道的 知識，稱爲通道狀態資訊(CSI)。此外，因爲許多無線系統是以頻 分雙工(FDD)模式操作’所以上行和下行連接使用不同的頻率。 在這些情況下，通過接收機的通道並反綱述:纽，這樣才 能進行發送機的通道測量。然而，由於職〇系統中發送和接收 天線數量的增加，反鎖通道狀態資訊包含很大資料量的傳輸。因 此需要限制反饋’使其盡可能不會影響性能。在這些情況下，還 茜要在糸統自適應速度和反饋比率之間取得折穿。 通過與本申請後續部分結合附圖介紹的本發明的多個方面進 行比較，現有和傳統方法巾存在陳制和弊端，對本領域的普通 技術人員來說將變得非常明顯。 【發明内容】

本發明涉及-種祕具有纽轉通道狀態資訊反饋的W 200847670 ΜΙΜΟ預編彻的交魏•魏的方法和系統，在結合至少 個附圖而充分地顯示和/或描述 述0 並在權利要求書中更加完全的闡

根據本發_—個方面，—姻於處理通信信_方法包括. 使用代咖數’將2χ2ΜΙΜΟ預編·統中通道狀態資訊上 的變化第-魏碼書±，獨—谢括—個或多個酉 矩陣； /吏用代價函數，將2χ2議〇預編碼系統中通道狀態資訊上 的、文化第-里化到第二碼書上，所述第二瑪書包括—個或多個酉 矩陣；以及 以父替方式重復所述第—量化和所述第二量化。 優選地，所骑道狀態資訊是矩陣V。 4選地所述方法進一步包括使用奇異值分解(SVD)產生所 述矩陣V。 k运地所述方法進—步包括㈣幾何均值分解(⑽産生 所述矩陣V。 ^地’所述代價函數f(A)由以下關係式定義： ，⑷销bf: 其中八是臓的辦，ay是矩陣A的元素(i，j)。 梭运地所迷方法進一步包括從第一矩陣和第二矩陣産生所 述一個或多個酉矩陣。 9 200847670 優選地， 戶斤述方法進一步包括使用吉文斯（Givens)分解産 生所述弟-矩陣和第二矩陣。 # U鱗妓進―步包括通過錢步長變絲修改所述 弟碼書和/或第二碼書的動態範圍。 錢地’所述方法進—步包括在親麻^職碼纽中將 “ κ弟馬曰或所逑第二碼書的元素索引從接收機發送到發射 機’其中通道狀態資訊上的所述變化被量化觸述第—碼書或第 —碼書上。 優選地’所述方法進—步包括使用—個所述酉矩陣線性地轉 換所述MIMQ預編碼彡統的射峨處的矩陣。 根據本發明的一個方面，一種用於處理通信信號的系統包括： 包括-個或多個電路的2x2MIMO預編碼系統，所述一個或 多個電路用於： 使用代價函數，將2x2讀0預編碼系統中通道狀態資訊上 的變化第-量化到第-碼書上，所述第1書包括—倾多個酉 矩陣； 使用代價函數，將2x2MM0預編瑪系統中通道狀態資訊上 的變化第二量化到第二碼書上，所述第二碼書包括_個或多個酉 矩陣；以及 以交替方式重復所述第一量化和所述第二量化 優選地，所述通道狀態資訊是矩陣V。 優選地，所述一個或多個電 路使用奇異值麵(SVD)産生所 10 200847670 述矩陣v。 優選地，所述一個或多個電路使用幾何均值分解(GMD)産生 所述矩陣v。 優選地，所述代價函數f(A)由以下關係式定義： /(♦〔诗/ 其中A是NxN的矩陣，aij·是矩陣A的元素(y)。 r 優選地，所述一個或多個電路從第一矩陣和第二矩陣産生一 ‘ 個或多個酉矩陣。 優選地，所述一個或多個電路使用吉文斯分解産生所述第一 矩陣和第二矩陣。 優選地，所述-個衫個電路通過修改步長變數來修改所述 第一碼書和/或第二碼書的動態範圍。 優選地’所述一個或多個電路在所述MIM0職碼系統中將 i 所述第-碼書或所述第二碼書的元素索引從接收機發送到發射 機’其中通道狀,％資訊上的所述變化被量化到所述第一碼奎或第 —碼書上。 、 優選地’所述-個或多個電路使用一個所述酉矩陣線性地轉 換所述ΜΙΜΟ預編碼系統的發射機處的矩陣。 本發明的這些與其他的優點、方魏及新特性，以及其且體 的實施例，可以從下文的描述和圖中得到更加完全的理解/。、/、 π 200847670 【實施方式】 本發明的實_介紹了-觀於具有有限比率通道狀態資訊 反饋的2x2ΜΙΜΟ預編碼器的交替通道續化的方法和系統。用 匕、有有限比率通道狀悲資訊反饋的2χ2μιμ〇預編碼器的交替 通·量化的方法和系統包括：使用代價函數將2χ2ΜΐΜ〇預編 碼系、財的通道狀態資訊上的變化量化到碼書上，並在兩個石馬書 之間又替進行’其中每個碼書包括—個或多個酉矩陣。所述通道 狀。資Λ疋使用可異值分解(SVD)或者幾何均值分解(〇_)產生 的矩陣V。所述代價函數f(A)由以下關係式定義··

其中A是NxN的矩陣，aij是矩陣a的元素⑽。所述一個或多 個酉矩陣從第-矩陣和第二矩陣産生。所述第—矩陣和第二矩陣 可使用吉域分驗生。所箱個猶的動態細通過修改步長 艾數進订修改。所料書的元素索引在ΜΙΜ〇職碼祕中從接 收機被發送到發射機，其巾通道狀態資訊上的所述變化被量化到 所述碼書上。使用—個酉矩陣可以線性轉換μιμ〇預編碼系統 的發射機處的矩陣。 圖1Α示出了結合本發明實施例在基站和移動計算終端之間 的蜂窩多*通信。參考圖1Α，給出了房子η〇、移動終端m、 工薇124、基站126、汽車128、以及通信路徑130、132、和134。 基站126和移動終端122包括有合適的邏輯、電路和/或代 12 200847670 m之H'tt 通繼。在基站126和移動終端 多個通^ 輯過無料魏行。崎鱗通道包括 C :例如’通信路徑13。、132、和⑶。所述無線通 Γ移動終端m和/或汽車128移動而動態變化。在-些 月况下’移動終端122絲站126餘轉播⑽s)。在其 :下’移動終端122與基站126之間可能不是直接視距，射頻作 號在通信實紅_反_信職之_播，糊聯的典型^ 么路k 130 132、和134。所述射頻信號可由人造結構如房子u /薇124或者&車128、或者自然存在的障礙如山反射。這樣的 系統指的是非視距(NLOS)通信系統。 這指的是多徑干擾。例如，通信路徑⑽、132、以及134達到移 動終端122具有不同的延遲。通信路徑130、132、以及134還可 以具有不關親。例如，在下行鏈路中，在移動終端122接收 到的信號可以是不同衰減通信路徑13〇，132，和/或134的信號的 求和，這些不騎信路徑可歧不同步的而且絲變化的。這樣 的通迢稱爲衰弱多徑通道。衰弱多徑通道可以引入干擾，但是也 可以爲所述無線通道引入分集和自由度。在基站和/或移動終端具 有多天線的通信系、統，例如ΜΙΜΟ系、統，特別適合利用無線通道 通信系統可同時包括L0S和见⑽信號分量。如果存在⑽ 信號分量，所述L0S信號分量比nlos信號分量強的多。在一些 通錄統中’ NL0S信號分量可以産生干擾並降低接收機性能。 的特性並可以由衰弱多徑通道得到很大的性能增益，相對於在基 200847670 站126和移動終端122具有單天線的通信系統（特別是见〇§通 信系統）’所述多天線的通信系統可以得到很大的性能提高。 圖1B示出了依據本發明實施例的mjm〇通信系統的示意 圖。參考圖1B ’示出了 MM〇發射機搬和MM〇接收機顺， 以及天線娜、⑽、11G、112、m、116。圖中還示出了無線通 道’所述通道包括通信路徑hll、hi2、h22、^、、&駆、“ 1 hnRx 2 hNRX Ντχ，其中hmn可以表示從發射機天線n到接收機 天線m的通祕數。可能有Ντχ個發射機天線和^個接收機天 線。圖中還給出了發射符號Χι、Χ2、ΧΝτχ和接收符號十㈣廳。 ΜΙΜΟ發射機1()2包括有合適的邏輯，電路和/或代碼，用於 産生發射符號Xi u{1’2，...Ntx}，所述符號通過如圖ΐβ示出的發射 天線106、108、110發射。麵〇接收機1〇4包括有合適的邏輯， 電路和/或代碼，用於處理通過如圖m所示的接收天線ιΐ2、工Μ、 116接收的接收*_yiis{u，Nrx}。在mim〇系統中發射的和接 收的信號之間的輸人輪出關係可以表示爲如下所示： 其中Υ=[πυΝΚχ]τ是具有Nrx個元素的列向量，r表示向量截 置，叫:吨2,心地心表示^⑽隹的通道矩陣，. 可以寫成Η=ϋΣνΗ，其中·"表示哈密頓轉置（hermitian transpose)’！；是ΝκχχΝτχ的酉矩陣，以知如的對角矩陣， 响，·.#是具有Ντχ個元素的列向量，η是具有恥個元紗 雜訊採樣列㈣。通道鱗Η在使料鐘分解(svd)的情況下 14 200847670 而V是ΝτχχΝτχ的酉矩陣。也可以使用其他矩陣分解而不是sVD 分解以對角化或者變換所述矩陣Η。如果ΜΙΜΟ接收機104内執 行的接收機演算法是例如排序干擾抵消(〇SIC)，則其他可以轉換 矩陣Η到下/上三角矩陣的矩陣分解也是可以的。這樣的分解包括 幾何均值分解(GMD)，其中H=QRPh，其中R可以是Η的奇異 值的幾何均值位於對角元素上的上三角矩陣，Q和ρ可以是酉矩 陣。 ( ' 圖2示出了依據本發明實施例的ΜΙΜΟ預編碼收發器鏈模型 的框圖。參考圖2，示出了的ΜΙΜΟ預編碼系統200包括]^]^。 發射機202、ΜΙΜΟ等效基帶通道203、ΜΙΜΟ接收機2〇4和加 法模組208ΜΙΜΟ發射機202包括發射機(ΤΧ)基帶處理模組21〇 和發射預編碼模組214。ΜΙΜΟ等效基帶通道203包括無線通道 206、ΤΧ射頻(RF)處理模組212和接收機(rx) rf處理模組218。 ΜΙΜΟ接收機204包括預編碼解碼模組216和RX基帶處理模組 Ο 220。圖中還示出了符號向量S、預編碼向量X、雜訊向量η、接 收向量y和通道解碼向量〆。 ΜΙΜΟ發射機202包括基帶處理模組210，其包括有合適的 邏輯、電路和/或代碼，用於産生ΜΜΟ基帶發射信號。所述ΜΙΜ〇 基帶發射信號可以傳輸到發射預編碼模組214。基帶信號在發射 預編碼模組214内經過適當地編碼以在無線通道2〇6中發射，發 射預編碼模組214包括有合適的邏輯、電路和/或代碼以用於使得 其執行這些功能。TXRF處理模組212包括有合適的邏輯，電路 15 200847670 和/或代碼’用於使得傳輸到丁挪處理模組212的信號被調製 到射頻(RP)以在無線通道206中發射。虹即處理模組218包括 有合適的邏輯，電路和/或代碼，用於執行射爾端魏以接收在 無線通道206中發射的信號。rxrp處理模組218包括有合適的 邏輯，電路和/或代碼，用於將其輸入錄解調成基帶信號。加法 模組208表示在ΜΙΜΟ接收機中將雜訊加到接收到的信號内。 麵〇接收機204包括預編碼解碼模組216，它線性解碼接收到 的信號並傳輸所述信號到RX基帶處理模組⑽。狀 組现包括有合適的邏輯，電路和/或代碼，用於對該基帶信號應 用進一步的信號處理。 ΜΙΜΟ發射機202包括基帶處理模組21〇，其包括有合適的 邏輯’電路和/或代碼，用於産生讀〇基帶發射信號。所述麵〇 基帶發射信號，也就是符號向量s，被傳輸到發射預編碼模組 2H。符號向量s可以是Ντχχ1維的向量。 發射預編碼模、组214對符號向量s執行線性變換，使得 X-Ws ’其中W的維數爲Ντχ乘以s的長度，且χ=[χ成，.· X祖]τ。 預編碼向量X的每-個元素在可關知個不同的天線上發射。 發射的預編碼向量X通過ΜΙΜΟ等效基帶通道2〇3。由Nrx 健收機天線概_錄y是發射信號χ通過MM()等效基^ 通道203變換（由矩陣η表示），並加上雜訊分量（表示爲雜訊 向量η) *得到的。如加法模、组208所示，接收向量y表示爲 y=HX+n=HWs+n。接收向量y被傳輸到預編碼解碼模組216，其 16 200847670 剌解碼向量 η /、中β是適當維數的複數矩陣。解 的輪出執行進-步信號處理。 ΣνΗ是奇異值分解 禮私如果應用於發射預編碼向量χ的ΜΙΜ0等效絲通道203 專福數Η在μιΜ〇發射機2〇2和嶋接收機綱端都已知， 則所述通道可以被對角化，例如，設置料和㈣，其中㈣ 關係 式所示: 在這些情況下，通道解碼向量〆爲如下 y5=UHU Σ VHVs+UHn= Σ s+UHn 因爲Σ是對角矩陣，y，中的符號向量s的元素之間沒有干擾 子在□此所述無線通信系統類似于具有高達Ντχ個並行單天線 的無線通信系統那樣，對於s的每—個元素，通道矩陣Η的秩可 以小於等於Ντχ。 圖3示出了依據本發明實施例的具有有限比率通道狀態資訊 反饋的ΜΙΜΟ預編碼系統的框圖。參考圖3，示出的ΜΙΜ〇預編 碼系統300包括部分ΜΙΜΟ發射機302、部分ΜΙΜΟ接收機3〇4、 無線通道306、加法模組308、和反饋通道320。部分ΜΙΜΟ發 射機302包括發射預編碼模組314。部分Μ!Μ〇接收機3〇4包括 預編碼解碼模組316、通道估計模組322、通道量化模組310、通 道分解模組312、以及碼書處理模組318。圖3還示出了符號向量 s、預編碼向量X、雜訊向量η、接收向量y、以及解碼向量〆。 17 200847670 編碼麵她314、域物％、加法麵3G8、以及預 等扁胸轉聯_職編14、顧〇 同。、二通逼加、加法模組208和預編碼解碼模組216基本相 料^估物組322包括有合適的邏輯，電路和/或代瑪，用於 的傳輸函數。通道估計值可傳送給通道分解模 通道分解模組312包括有合適的邏輯，電路和/或代碼， ;刀解通逼。在廷方面，被分解的通道通信連接到通道量化模 、、且310通逼量化模組31〇包括有合適的邏輯，電路和/或代碼， 、1所逑通迢部分置化到碼書上。碼書處理模組灿包括有合 翻邏輯，電路和/或代碼，用於產生碼書。反饋通道320表示爲 'Ρ刀]VIIMO接收機3〇4傳輸通道狀態資訊到部分⑽肋發射 機302的通道。 在很多無線系統中，通道狀態資訊，也就是關於通道傳輸矩 陣H的瞭解’對於發射機和接收機可能是不知道的'然而，爲了 J用如圖2所示的預編碼系統，可能希望在發射機端知道至少部 刀通道貧訊。在如@2所公開的本發韻實施例巾，ΜΙΜ〇發射 機302需要有用於在mjmo發射機2〇2的發射預編碼模組2丨4内 進行預編碼的酉矩陣V。 在頻为複用(FDD)系統中，用於從基站到移動終端的下行通 信的通信頻帶與用於上行通信的頻帶是不一樣的。由於頻帶的不 同’上行鏈路的通道測量一般對於下行鏈路是沒有用的，反之亦 然。在這些情況下，僅在接收機端執行所述測量，而通道狀態資 18 200847670 訊(cSI)可以通過反饋的方式傳輪回發射機。對於_因，⑶ 可以通過反饋通道320從部分Mim〇接收機綱反饋回到部分 觸發射機搬的發射預編铺㈣*。發射預編碼模組似、 播線通運裏、以及加法模組細朗2所示的對朗模、 203、以及208基本相同。 在部分讓0接收機304處，接收的信號y可在通道估計模 組222中用來估計通道傳輪函數H，用会表示。例如，所述估計 值可以進-步分解賴肖_或者三__式，這取決於特定 接收機實現，如圖2所解釋。例如，通道分解模組312可以執行 SVD分賴趨Η。矩陣Η和歧秩β的矩陣。這可以是以下 情況，例如’當發送天線的數量和接收天線的數量爲2的時候， 即ΝΤΧ為θ。需㈣矩陣々量化成維數爲^祕η的矩陣％， =中從最後-個\生成’即Vki，酉旋轉矩陣A。從預 疋義的有限酉矩陣集Cd={Qi}中生成。所述酉矩陣集&便稱爲碼 書。矩陣々的改變相肝通道更新速率會緩慢一些。在這些情況 中卷送更新給如-篁化矩陣Vk-!(而不是發送給新的矩陣Vk)並 使用通道魏，雜蚊加贿。通舰生成vk的碼書Cd中尋 找矩陣g，在某種意義上，Vk最接近於矩陣々，這足以將矩陣0 的索引q發送到發射預編碼模組314。上述過程可以通過來自通 道量化模組310的反饋通道320完成。部分ΜΙΜΟ發射機302需 要知道碼書Cd。碼書Q比通道傳輸函數η變化更慢，從而足以 在發射預編碼模組314中通過反饋通道320從碼書處理模組318 19 200847670 周期性地更新瑪書Q。碼書Q可以是靜態的或者自適應的。此 二，碼書Cd還可以從-個碼書集中自適應或者非自適應地選擇， 這些碼書包括自適應和/或靜態設計的瑪書。在這些情況下，部分 ΜΙΜΟ接收機304可以在任何時間點告知所使用的瑪書給部分 ΜΙΜΟ發射機302。 在通迢矩陣Η可相對於通道狀態資訊反觀率緩慢變化的情 兄下進#以減小暫您自由度的代價減小反饋速率是可行的。 這可以通過將較大碼書c分成兩個碼書來完成，即 c’《uc』={c_={a}%，}。碼書匸_和各 包括c的一半元素。在一些情況中，碼書和codd是不重疊的， 即{C_，}〇L0} ’其中0表示空集。矩陣々每次被量 化成vk日守，碼書Cevei^c〇dd兩者中只有一個用於量化目的，因 =里化碼書Crf S{C_，C^}。碼書Q針對不同的量化情況，在碼 書Ceven和Ccdd之間以輪轉(r0und_r0bin)方式進行交替。例如，如 ^量化成Vk發生在時間點π，其中是是整數且τ是連續量化 軌1的時間間隔，那麼^是偶數時使用碼書c_，^是 可數禮用碼書c0dd。這需要部分臟奶接收機3〇4的索引女保 持與部分ΜΙΜΟ雜機3G2對應索引的同步。通過以上述方式對 碼書進行劃分’量化碼書Q在任何量化點僅包括碼書c的一半 元素，即c的基數是|+2〜2机|=2.2糾。而這足以反饋使c 中元素被索引的Μ比特。通過選擇用於量化的碼書的基數爲 II丨eve^~lCa<w丨’足以反饋Μ-1比特，如以上等式所示'。既 20 200847670 然碼書C，槪素是旋轉，使用減小大小的碼書Cd可以被解 定所述旋轉爲座標的子集。然而，雖然所述 轉Γ可1 = Qdd之間交替’在c愧任何轴(或座標)的旋 轉疋了月匕的’但疋在C P ^ , _心^ 括—定數量的連續旋轉。 用於量可行的’ _制減从小的碼書Cd r韓Μ況中’通過限妓化碼tCd的大小以及有效 疋轉的方向來減小反饋速率，可能需要多個旋轉以獲得通過使用 完整碼書C以更少旋轉織娜果。因此，使用交替碼書可 %釋爲對反饋資料速率以及獲得任意旋轉的速率之間的折衷。缺 而，在許多情況中，矩，可緩慢旋轉，且犧牲旋轉速度而減小 反饋轉是有_ ’纽減少上㈣路上的控婦_銷並增加 可用資料有效載荷是可行的。 矩陣；可以按如下描述的關係量化成vk: Q卜咖、。，、)=y_

Cd (ί = W7) = j <如果k是偶數 如果k是奇數 /⑷:

N

N 、 y 其中A=[ay]和A的維數是NxN。因此，可以選擇矩陣g爲碼蚩 中Cd中的矩陣么，其可以最大化如上定義的函數j )。函 數f(·)可以對其輸入矩陣的對角元素的絕對值的平方求平均。通過 最大化f(·)，在某種意義上，矩陣vk的選擇滿足乘積之最大程 度相似於單位矩陣。以上f(.)的運算式可以在某些近似法下最大化 21 200847670 +达預編瑪:_暫態容量。因此，通道Η可以在通道估 计模組322中估計出，並在通道分解模組312中分解。 ^通這量化模組310内，矩陣，例W，可以量化成矩陣 1 Q索引q通過反饋通這32〇反饋回部分隱^ 來自碼書處理模謂的碼書c，™過反饋通細發 ΜΙΜΟ發射機3〇2，但其反饋頻率比索引q緩慢。所述 馬曰c遇可以選擇爲不隨時間變化。而且，所述碼書c還可以從 碼書針自適應或者非自適應地選擇，這些碼書包括自適應和/ 或靜恶的碼書。當碼書Q的紐丨Cd丨滿獨口^時，爲了反 饋索引q，Μ比特就足夠了。 發射預編碼模組314可以執行例如線性變仏、。接收機端 的預編碼解碼模組316可以執行線性變換y, = t[Hy。 碼書C可包括複酉矩陣{Qq}。理想的碼書是包括易調整動態 範圍的碼書。針對旋轉_{Qq}，這可贿釋錢C可旋轉的^ 度的絕對細是可膽或可奴的，粒度(granul卿)亦是如此， 所述粒度爲相鄰矩㈣q之間的步長。動態範_自適應性使得碼 書可適用於寬範_不同通道條件。尤其是，碼書c可適應於無 線通道矩陣Η的變化的速率。 一個構造碼書Cd的典型協定可使用矩陣{Qq}的單式特性。用 於典型2x2 ΜΙΜΟ預處理系統的2x2複酉矩陣Qq根據吉文斯分解 (Givens decomposition)並通過兩個角度參數化表示爲如下關係· 22 (1)200847670 V# 〇' COS ¢7 sixιφm ^ 0 -sin ¢7 COS ¢7 % 其中上述角度變化的肖度顧是：㈣-〜2，〜2]及㈣―圳。在 指定Qq是單位矩陣的情況下，沒有旋轉發生。因此，在某種意義 上’矩陣{Qq}近似單位矩陣。碼書c以如下關係來構造： α^{%{Φ^(Ρ)\φ^±δ^πΙ2,φ^±$.7^ ⑵ 其中如是步長。也就是’可以從矩陣集{Qq}中構造出碼書c， 矩陣集{Qq}可根據等式⑴從-定數量的角度中生成。在所述碼書 的-個實施例中，構造的集c包括從角度集卜如/2,广土“的 可能組合中構造出的矩陣{Qq}，如等式⑺和*式⑴所定義。將叫 中的可能肖度組合結合上通過肖度推定出的可驗，將得到基數 |C|=4的碼書’即|c丨不同於包含在集c中的矩陣％。集c_和

Qdd每個都包括2個元素Qq。在本發明的一個實施例中，所述碼 書可以選擇但不限於以下關係給出的碼書： 1,/ C Q odd^ Γ eJS'Tt/2 o' cosS· π sill^ · 71 ' e-}8itn 0’ cos δ * n smS 丄0 -smS *π cos^.^r 3 _ 0 cos δ · η 幺/<5.λγ/2 r\ 〇- οο^δ*π 一 sins·/ 〇· CO这 δ ,7t -sinS* π l 0 ύηδ-π COS S · Τζ y 0 1 $ιΐίδ*π cos (5^ (4) 步長5幻允許調整矩陣{Qq}的動態範圍，因此上述碼書構造 C - {C_ u 適合用於不同變化速率的寬範圍時變衰弱通道矩陣 ⑶ Η。在這些情況中，將Bcd=l比特從部分ΜΙΜΟ接收機304反饋 回科ΜΙΜΟ發射機302，以此從石馬書c = {c_。反饋矩陣g 23 200847670 選擇物U。如上所轉的，麵於她轉Cd_ C時所恭 要的反饋速率Bc=2，這種方法將減少i個反饋比特。對於典^ 2χ2 ΜΙΜΟ錢’因此反舰柯以是〗峨通道更新。 圖4是根據本發明實施例的典型的預編·量化反作 的流程圖。參者圖弓' ' 434不出了開始步驟4〇2、判斷步驟 步驟 408、410、412、414、416、418 42〇。 处里 在步驟彻，通過設置計數變數U始一種典型的預編碼” 化反偏异法。變數k用於分別反映偶和奇瑪書、和^的使 用。魏k在ΜΙΜΟ接收機和MIM〇發射機處初始化，並且變 數k需要在兩個實體處保持同步，即在⑽觸接收機和 發射機處保持同步。在步驟4〇6，如果k是偶數，量化碼書設定 爲Q=ceven。如果k是奇數，量化碼書設定爲Cd=c_。所述量化 可以在MIMQ騎機以及MM()接_處進行奴。在步驟 412 ’在ΜΙΜΟ發射機處，在通道估計模組322中獲得通道估計 值。這樣可以提供通道矩_形式的通道估計值。在步驟_， 爲了獲得矩陣卩π解通道矩陣ή。例如，通道分解模組犯可 使用可異值分解(SVD)或幾網值分解(GMD)赠得矩陣々。在 步驟416 ’基於當别的量化碼書Q ’矩陣v被量化成矩陣^，其 爲旋轉矩陣0 e Q的函數。這可在通道量化模組則中完成。在 步驟，對應於❼C,的索引伙囊〇接收機被發送到 聰〇發射機’例如’通過反饋通道32〇，從通道量化模組別 發送到發送預編碼模組314，如圖3所示。在步驟樣，在mim〇 24 200847670 發射機和MM3概機朗遞增龍魏k，織反饋演算 法迴圈回步驟406。 圖5是根據本發明實施例的有具4元素碼書c的典型的况 讀0线的性關。參考圖5，利了麟效雜特/秒紐)轴 和信噪比(SNR)車由。圖中也示出了理想的波束賦形曲線搬和2 比特碼書曲線504。 因爲石馬書C有4個元素，碼書Crf ={c_，Cj包括2個元素， 因此需要反饋5 = 1〇副=1比特。步長可選爲Μ。儘管只反饋工 比特，2比特瑪書曲線504 能與理想的波束賦形曲線搬相 乜從圖5中可以看$，2比特碼書5〇4的性能接近理想波束賦 形502的性能。在理想的波束賦形5〇2的情況下，發射機2〇2的 發射預編碼模組214纟完整地、準確地知道通道狀態資訊，即無 線通道Η。因此，使用上述2比特碼書5〇4引起的性能損失，相 對於理想通道狀態資訊來說是相對比較小的。 根據本發_實關’-種用於具有有限速柄道狀態資訊 反饋的2x2 ΜΜΟ預編碼器的交變通道s量化的方法和系統包 括：在通道量化模組310中使用代價函數將2χ2ΜΙΜ〇預編碼系 統300中通道狀態資訊上的變化量化到碼書上，以及在兩上碼書 之間交替通道處理模組318中碼書，其中每個碼書包括一個或多 個酉矩陣。所述通這狀態資訊是使用奇異值分解(SVD)或者幾何 均值分解(GMD)在碼書處理模組318中産生的矩陣v。所述代價 函數f(A)由以下關係式定義： 25 200847670

其中A疋ΝχΝ的矩陣，aij是矩陣A的元素(i①。所述一個或多個 酉矩陣從石馬書處理模組318中的第-矩陣和第二矩陣產生。第一 矩陣和第—辦可使时文斯分解産生。所述兩_書的動態範 圍通過修改步長變數進行修改。所述碼書的元素索引在施齡預 、、扁碼系統3()()中從接收機綱被發送到發射機搬，其中通道狀 態資訊上的所述變化被量化到所述碼書上。在發射預編碼模組 314中，可以使用—個酉矩陣線性地轉換mim〇預編碼系統的發 射機處的矩陣。 Λ 本發明的另外-個實施例提供―個機器可讀記鋪，其上存 館的電腦程式具有至少—個可由機器執行的代碼段，從而促使該 —執行這裏描述的—種用於具有有限速率通道狀態資訊反饋的 Χ2 ΜΙΜΟ麵碼n的交量化的綠的各步驟。 因此，本發明可以通過硬體、軟體，或者軟、硬體社 現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集中方式實現，或^ 了〜現·方法的__或其他設備都是可翻的 硬體的結合可叹絲有電齡摘通料 —人 f所述財控魏聯备《按職綠撕。 中’利用處理H和存儲單絲實現所述方法。 自系、、光 本發明還和通蝴蝴品嫩施，所縣裝程式含 26 200847670 能夠實現本發明方法的全轉徵，當其安裝到電竭系統中時，通 過運行，可以實現本發明的方法。本文件中的電腦程式所指的是： 可以採用任何程式語言、代碼或魏編寫的—組指令的任何運笞 式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現較功能了 =進行下述-個或兩個步驟之後實補定魏：_換成其他 ❿a、編碼或符號；b)以不同的格式再現。

/發明是财幾雜體實施舰行朗的，柄域技術人員 應當明白’在不_本發贿_情況下，射以對本發明進行 各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對 本《明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明不局 限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求範圍 内的全部實施方式。 【圖式簡單說明】

圖1A疋結合本發明實施例在基站和移動計算終端之間的蜂 窩多#通信的示意圖； 圖16是依據本發明實施例的ΜΙΜΟ通信系統的示意圖； 圖2疋依據本發明實施例的MUVtO預編碼收發器鏈模型的框 圖3是依據本發明實施例的具有有限比率通道狀態資訊反饋 的ΜΙΜΟ職碼彡統的框圖； 圖4是根據本發明實施例的典型的預編碼5量化反饋演算法 的流程圖； 27 200847670 圖5疋根據本發明實施例的具有4元素碼書C的典型的2x2 ΜΙΜΟ系統的性能圖 〇 【主要元件符號說明】 房子 120 移動終端 122 工廠 124 基站 126 斤車 128 通信路徑 130 、132、134 ΜΙΜΟ發射機 102 ΜΙΜΟ接收機 104 天線 106、 108、110、112、114、 116 ΜΙΜΟ預編碼系統 200 ΜΙΜΟ發射機 202 ΜΙΜΟ等效基帶通道 203 ΜΙΜΟ接收機 204 無線通道 206 加法模組 208 發射機(ΤΧ)基帶處理模組 210 ΤΧ射頻(RF)處理模組 212 發射預編瑪模組 214 預編碼解碼模組 216 接收機(rx)rf處理模組 218 RX基帶處理模組 220 ΜΙΜΟ預編碼系統 300 部分ΜΙΜΟ發射機 302 部分ΜΙΜΟ接收機 304 無線通道 306 加法模組 308 通道量化模組 310 通道分解模組 312 發射預編碼模組 314 預編碼解碼模組 316 碼書處理模組 318 回饋通道 320 通道估計模組 322 理想的波束賦形曲線 502 2位元元碼書曲線 504 28

Claims (1)

1. 200847670十、申請專利範圍： 卜-種麟處理触信賴方法，其特徵在於 所述方法包括: 使用代價函數，將2x2 ΜΙΜΟ預 、編碼系統中通道狀態資訊上 的變化第一量化到第一碼書上， 酉矩陣； 所述第一碼書包括一個或多個 使用代價函數，將2χ2 _3預編竭系統中通道狀態資訊上 的變化第二_第二碼書上’所述第二碼書包括—個或多個 酉矩陣；以及 以交替方式域所述第—魏和所述第二量化 如申請專利範圍第1項所述的方法 是矩陣V。 ’其中，所述通道狀態資訊

   ’所述方法進一步包 ’所述方法進一步包 所述代價函數f(A) 3、如申請專職_2項所述的方法，其中 括使用奇雜分驗生所述矩陣y。 卜如申請專利範圍第2項所述的方法，其中 括使用幾何均值分解産生所述矩陣卜' ;、如申請專利範圍第1項所述的方法，其中， 由以下闕係式定義：

   fU)： 八中A疋關的矩陣，aij是矩陣A的元素^。 、=申請專利範圍第i項所述的方法，其 括從第—鱗和第二_私觸-鑛多_鱗步包 29 200847670 7 、、處理通號的系統，其特徵在於，包括· 2=^她_馳⑽’所述―個或 1Γ1化到第—碼書上’所述第-碼書包括-個或多個 k個或多個 又弟一里化到弟二碼書上，所述第二碼書包括 酉矩陣；以及 第二量化。 ’所述通道狀態 以交替方式重復所述第一量化和所述 資訊 ，所述一個或多個電 ，所述一個或多個電 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中 是矩陣V。 9、如申請專利範圍第δ項所述的系統，其中 路使用奇異值分解産生所述矩陣V。 10、如申請專利範圍第8項所述的方法，其中 路使用幾何均值分解産生所述矩陣V。 30