TWI491193B - Sub-sampling methods and apparatus for codebooks of LTE-A systems - Google Patents

Sub-sampling methods and apparatus for codebooks of LTE-A systems Download PDF

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Description

用於LTE-A系統的碼本的子取樣方法和設備
本發明係關於LTE進一步長期演進(LTE-A)，尤其關於用於LTE-A系統的對碼本的子採樣(sub-sampling)方法和設備。
目前，LTE技術是無線技術領域的前沿技術之一。在LTE系統中，預編碼技術得到了廣泛的使用。根據LTE-A Rel-10的R1-105011中規定的8發射天線碼本(簡稱8Tx碼本)，針對子帶的預編碼器是兩個矩陣W1 和W2 的乘積。其中矩陣W1 針對的是寬頻和/或長時通道特性，另一矩陣W2 針對的是頻率選擇特性和/或短時通道特性。對於秩1和秩2，針對W1 的碼本和針對W2 的碼本的大小都是4位元。由此，在通道狀態資訊(CSI)報告模式1-1(寬頻模式)中，預編碼矩陣指示(PMI)需要8個位元來表示，然而規定總共僅4個位元可以用於PMI回饋。因此，目前規定的8Tx碼本無法直接在該CSI報告模式1-1下使用，對目前規定的8Tx碼本進行子採樣是必需且重要的。
在文獻R1-105011,“Way Forward on 8Tx Codebook for Rel.10 DL MIMO”,RAN1#62,Madrid，Spain,2010年8月中，僅規定了8Tx碼本而沒有提出針對8Tx碼本的子採樣的解決方案。在此，透過援引將R1-105011的全部內容併入本文。因此，需要提出適用於CSI報告模式1-1的對8Tx碼本的子採樣方案。
針對現有技術中存在的問題，本發明的實施例提供了一種用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法和設備。
根據本發明的實施例，提供了一種用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法，在該系統中，預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對w、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 ，r為秩指示，該方法包括：對碼本C進行子採樣，使得經子採樣後的碼本C尺寸等於或小於4位元。
根據本發明的另一個實施例，提供了一種用於LTE-A系統的對碼本的子採樣設備，在該系統中預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對W、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 ，r為秩指示，該設備包括：子採樣裝置，用於對碼本C進行子採樣，使得經子採樣後的碼本C尺寸等於或小於4位元。
下面結合附圖並參照具體實施例來描述根據本發明的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法和設備。
在介紹本發明的實施例之前，先回顧在LTE-A Rel-10的R1-105011中所提出的8Tx碼本C。其中規定預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對W、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 。換言之，8Tx碼本C通過兩個構成碼本(即第一碼本C1 和第二碼本C2 )構成。
秩1碼本和秩2碼本的第一碼本Codebook1 C1 可以表示如下：B=[b 0 b 1 …b 31 ],,m =0,1,2,3,n =0,1,…,31
X (k ) {[b 2k mod32 b (2k +1)mod32 b (2k +2)mod32 b (2k +3)mod32 ]：k =0,1,…,15}
Codebook 1：C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (1) ,W 1 (2) ,…,W 1 (15) }
秩1碼本的第二碼本Codebook2 C2 可以表示如下：,k =0,1,2,3；l =0,1,2,3
Codebook 2：C 2 ={W 2 (0) ,W 2 (1) ,W 2 (2) ,…,W 2 (15) },其中α0 =1，α1 =j ，α2 =-1和α3 =-j ，e k 是4x1選擇向量，除了第k個元素是1之外，其他元素都是0。
秩2碼本的第二碼本Codebook2 C2 可以表示如下：,k =0,1,…,7；l =0,1
Codebook 2：C 2 ={W 2 (0) ,W 2 (1) ,W 2 (2) ,…,W 2 (15) }, 其中α0 =1，α1 =j ，e k 是4x1選擇向量，除了第k個元素是1之外，其他元素都是0，以及(Y 1 0 ,Y 2 0 )-(e 1 ,e 1 ),(Y 1 1 ,Y 2 1 )-(e 2 ,e 2 ),(Y 1 2 ,Y 2 2 )=(e 3 ,e 3 ),(Y 1 3 ,Y 2 3 )=(e 4 ,e 4 ),(Y 1 4 ,Y 2 4 )=(e 1 ,e 2 ),(Y 1 5 ,Y 2 5 )=(e 2 ,e 3 ),(Y 1 6 ,Y 2 6 )=(e 1 ,e 4 ),(Y 1 7 ,Y 2 7 )=(e 2 ,e 4 )。
R1-105011中所提出的秩3碼本和秩4碼本的第一碼本Codebook1 C1 可以表示如下：B =[b 0 b 1 …b 15 ],,m =0,1,2,3,n =0,1,…15
X (k ) {[b 4k mod16 b (4k +1)mod16 …b (4k +7)mod16 ]：k =0,1,2,3}
Codebook 1：C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (1) ,W 1 (2) ,W 1 (3) }。
秩3碼本的第二碼本Codebook2 C2 可以表示如下：
秩4碼本的第二碼本Codebook2 C2 可以表示如下：
Y {[e 1 e 5 ],[e 2 e 6 ],[e 3 e 7 ],[e 4 e 8 ]}。
在本申請的上下文中，除非另有說明，e k 均是8x1選 擇向量，除了第k個元素是1之外，其他元素都是0。
關於R1-105011中的所提出的秩為5-8的碼本，在CSI報告模式1-1下，並不需要進行子採樣。因此，在此不進行詳細說明。關於秩為5-8的碼本的更多內容可以詳見R1-105011。
針對秩1-8的碼本的負載大小可以總結如下：秩為1或2時：C1 4-位元，C2 4-位元；秩為3時：C1 2-位元，C2 4-位元，秩為4時：C1 2-位元，C2 3-位元，秩為5-7時：C1 2-位元，C2 0-位元；秩為8時：C1 0-位元，C2 0-位元。
針對CSI報告模式1-1，僅4位元可以用於回饋W1 和W2 。因此，在CSI報告模式1-1中，應當將秩為1-4的碼本子採樣至最多4位元。
圖1示出了根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法100。在該系統中，預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對W、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 ，r為秩指示。如圖1所示，在步驟101中，對碼本C進行子採樣，使得經子採樣後的碼本C尺寸等於或小於4位元。碼本C例如是R1-105011中規定的8Tx碼本。在秩1和秩2時，碼本C的尺寸為8位元，即包含256個碼字。經過子採樣後，將從碼本C中的256個碼字中抽取均勻分佈的16個碼字。從而經子採樣的碼本C將可以通過4位元來表示PMI。
根據本發明的一個實施例，當r=3或4時，C1 保持2位元，C2 被如下子採樣：當r=3時， 當r=4時， 其中e k 是8x1的僅第k個元素為1、其餘元素全為0的選擇向量。可以看出，上述經子採樣後的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
根據本發明的另一個實施例，當r=1或2時，C1 保持4位元，C2 被固定如下：當r=1時，經採樣的C2 為， 當r=2時，經採樣的C2 為，其中經子採樣後的秩1碼本、秩2碼本與上述的經子採樣的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
根據本發明的又一個實施例，當r=1或2時，C1 保持4位元；對於C1 中的每個碼字，只有C2 中唯一的一個碼字與之對應。根據本發明的一個較佳實施例，當r=1時， 對於C1 中的碼字W 1 (4k +1) ，k =0,1,2,3，l =0,1,2,3，抽取C2 中 的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j ，α2 =-1和α3 =-j 。當r=2時，對於C1 中的碼字W 1 (2k +1) ，k =0,1,…,7，l =0,1，抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j 。
根據本發明的另一個實施例，當r=1或2時，C1 和C2 被分別子採樣，C1 被子採樣為3位元，C2 被子採樣為1位元。根據本發明的一個較佳實施例，經子採樣的C1 為C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (2) ,W 1 (4) ,...,W 1 (14) } ；當r=1時，經採樣的C2 為；當r=2時，經採樣的C2 為
根據本發明的另一個實施例，在該子採樣中，從碼本C中抽取均勻分佈的碼字，其中部分或全部碼字具有離散傅立葉變換(DFT)向量的形式以適用於均勻線性陣列，剩餘碼字適用於交叉極化線性陣列。
圖2示出了根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣設備200。在該系統中，預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對W、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 ，r為秩指示。如圖2所示，該設備200包括子採樣裝置201，用於對碼本C進行子採樣，使得經子採樣後的碼本C尺寸等於或小於4位元。
根據本發明的一個實施例，當r=3或4時，C1 保持2 位元，C2 被如下子採樣：當r=3時， 當r=4時，
其中e k 是8x1的僅第k個元素為1、其餘元素全為0的選擇向量。可以看出上述經子採樣後的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
根據本發明的一個實施例，當r=1或2時，C1 保持4位元，C2 被固定如下：當r=1時，經採樣的C2 為， 當r=2時，經採樣的C2 為，其中經子採樣後的秩1碼本、秩2碼本與上述的經子採樣的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
根據本發明的一個實施例，當r=1或2時，C1 保持4位元；對於C1 中的每個碼字，只有C2 中唯一的一個碼字與之對應。根據本發明的一個較佳實施例，當r=1時，對於C1 中的碼字W 1 (4k +1) ，k =0,1,2,3，l =0,1,2,3抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j ，α2 =-1和α3 =-j 。當r=2時，對於C1 中的碼字W 1 (2 k +1) ，k =0,1,…,7，l =0,1，抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j 。
根據本發明的一個實施例，當r=1或2時，C1 和C2 被分別子採樣，C1 被子採樣為3位元，C2 被子採樣為1位元。根據本發明的一個較佳實施例，經子採樣的C1 為C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (2) ,W 1 (4) ,...,W 1 (14) } ；當r=1時，經採樣的C2 為C 2 =；當r=2時，經採樣的C2 為
根據本發明的另一個實施例，在該子採樣中，從碼本C中抽取均勻分佈的碼字，其中部分或全部碼字具有離散傅立葉變換(DFT)向量的形式以適用於均勻線性陣列，剩餘碼字適用於交叉極化線性陣列。
下面結合本發明的具體實施例來對根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法作進一步的描述。
根據本發明的實施例的針對CSI模式1-1的子採樣方案
在下文中，提出了根據本發明的實施例的針對CSI模式1-1的秩1-4的子採樣方案。
1.秩為3或4的碼本的子採樣
為了獲得秩3-7碼本中的嵌套特性，提出按照如下進行秩3/秩4碼本的子採樣(注意，由於秩8碼本僅對應一個碼字，因此無需考慮嵌套特性)：
秩為3或4時：第一碼本C1 與上述的原始2位元的碼本相同，第二碼本Codebook2即C2 被子採樣為：
當秩=3時，
當秩=4時，
根據這種子採樣方式得到的經採樣的秩3和秩4碼本可以與相應的具有嵌套特性的經採樣的秩1和秩2碼本，以及秩5-7碼本一起均獲得嵌套特性。這種嵌套特性對於預編碼非常重要，因為根據回饋的PMI，基地台就可以準確獲知各種秩的碼字資訊。
2.秩為1或2的碼本的子採樣
關於秩為1或2的碼本的子採樣，將從碼本C中的256個碼字中抽取均勻分佈的16個碼字，這可以存在多種解決方案。然而，根據本發明的實施例的採樣應當遵循以下原則：
(1)由於CSI模式1-1中的4位元限制，因而在子採樣中，針對W1構建中的X存在至多16點4TxDFT波束。
(2)相應地，子採樣方案可以從C1 中針對X選擇16點、8點或者4點4TxDFT波束。
(3)另外，由W1*W2應該生成至少4個8TxDFT向量，這種8TxDFT向量非常適合於均勻線性陣列。
下面給出用於子採樣秩為1或2的碼本的一些示例。針對秩r，碼字(m,n)r 表示由C1 中索引為m的碼字與C2 中索引為n的碼字的乘積構造的秩為r的碼字。
針對秩為1或2的碼本的子採樣方案1
在W1 的建構中，針對X選擇16點4-TxDFT，根據W1 和W2 生成4個8-TxDFT向量。這種8TxDFT向量非常適合於均勻線性陣列。而經子採樣的碼本中的其他12個碼字適合交叉極化線性陣列。利用該子採樣以及按照公式(5)和公式(6)的針對秩3和秩4的子採樣，從秩1到秩7的經子採樣的碼本都具有嵌套特性。
在該方案中，第一碼本Codebook1 C1 與原始的4位元碼本相同，第二碼本Codebook2 C2 固定為：
秩1：Codebook 2:　C 2 =
秩2：Codebook 2:　C 2 =。
由此，經子採樣的碼字可以編制索引如下：
秩1：(0,0)1 ，(1,0)1 ，(2,0)1 ，(3,0)1 ，(4,0)1 ，(5,0)1 ，(6,0)1 ，(7,0)1 ，(8,0)1 ，(9,0)1 ，(10,0)1 ，(11,0)1 ，(12,0)1 ，(13,0)1 ，(14,0)1 ，(15,0)1 。
秩2：(0,0)2 ，(1,0)2 ，(2,0)2 ，(3,0)2 ，(4,0)2 ，(5,0)2 ，(6,0)2 ，(7,0)2 ，(8,0)2 ，(9,0)2 ，(10,0)2 ，(11,0)2 ，(12,0)2 ，(13,0)2 ，(14,0)2 ，(15,0)2 。
針對秩為1或2的碼本的子採樣方案2
在W1 的建構中，針對X選擇16點4-TxDFT，根據W1 和W2 生成16個8-TxDFT向量。
經子採樣的碼字編制索引如下：
秩1：(0,0)1 ，(1,1)1 ，(2,2)1 ，(3,3)1 ，(4,0)1 ，(5,1)1 ，(6,2)1 ，(7,3)1 ，(8,0)1 ，(9,1)1 ，(10,2)1 ，(11,3)1 ，(12,0)1 ，(13,1)1 ，(14,2)1 ，(15,3)1 。
秩2：(0,0)2 ，(1,1)2 ，(2,0)2 ，(3,1)2 ，(4,0)2 ，(5,1)2 ，(6,0)2 ，(7,1)2 ，(8,0)2 ，(9,1)2 ，(10,0)2 ，(11,1)2 ，(12,0)2 ，(13,1)2 ，(14,0)2 ，(15,1)2 。
針對秩為1或2的碼本的子採樣方案3
在W1 的建構中，針對X選擇8點4-TxDFT，根據W1 和W2 生成4個8-TxDFT向量。
第一碼本Codebook 1:　C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (2) ,W 1 (4) ,…,W 1 (14) }；
秩1：Codebook 2:　C 2 =
秩2：Codebook 2:　C 2 =
所以，經子採樣的碼字編制索引如下：
秩1：(0,0)1 ，(0,1)1 ，(2,0)1 ，(2,1)1 ，(4,0)1 ，(4,1)1 ，(6,0)1 ，(6,1)1 ，(8,0)1 ，(8,1)1 ，(10,0)1 ，(10,1)1 ，(12,0)1 ，(12,1)1 ，(14,0)1 ，(14,1)1 。
秩2：(0,0)2 ，(0,1)2 ，(2,0)2 ，(2,1)2 ，(4,0)2 ，(4,1)2 ，(6,0)2 ，(6,1)2 ，(8,0)2 ，(8,1)2 ，(10,0)2 ，(10,1)2 ，(12,0)2 ，(12,1)2 ，(14,0)2 ，(14,1)2 。
透過以上的描述可以看出，根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法和設備易於從協定已經規定的原始碼本獲得，具有良好的嵌套特性，而且具有高的空間解析度。此外，根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法和設備可用於LTE高級基地台和用戶設備UE對資料進行預編碼。
以上對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於特定的方法和設備，本領域內技術人員可以在所附申請專利範圍的範圍內做出各種變形或修改。
200．．．用於LTE-A系統的對碼本的子採樣設備
201．．．子採樣裝置
透過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發明的其他特徵、目的和優點將會變得更明顯。
圖1示出了根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法。
圖2示出了根據本發明的實施例的用於LTE-A系統的對碼本的子採樣設備。

Claims (16)

  1. 一種用於LTE-A系統的對碼本的子採樣方法，在該系統中，預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對W、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 ，r為秩指示(rank indication)，該方法包括：對碼本C進行子採樣，使得經子採樣後的碼本C尺寸等於或小於4位元，其中當r=3或4時，C1 保持2位元，C2 被如下子採樣：當r=3時， 當r=4時， 其中ek 是8x1的僅第k個元素為1、其餘元素全為0的選擇向量，並且經子採樣後的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中當r=1或2時，C1 保持4位元，C2 被固定如下： 當r=1時，經採樣的C2 為， 當r=2時，經採樣的C2 為，其中經子採樣後的秩1碼本、秩2碼本與相應的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中當r=1或2時，C1 保持4位元；對於C1 中的每個碼字，只有C2 中唯一的一個碼字與之對應。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述的方法，其中當r=1時，對於C1 中的碼字W 1 (4k +1) ，k =0,1,2,3，l =0,1,2,3， 抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j ，α2 =-1和α3 =-j 。
  5. 根據申請專利範圍第3項所述的方法，其中當r=2時，對於C1 中的碼字W 1 (2k +1) ，k =0,1,…,7，l =0,1， 抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j 。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中當r=1或2時，C1 和C2 被分別子採樣，C1 被子採樣為3位元，C2 被子採樣為1位元。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的方法，其中經子採樣的C1 為C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (2) ,W 1 (4) ,...,W 1 (14) }； 當r=1時，經採樣的C2 為， 當r=2時，經採樣的C2 為。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中在該子採樣中，從碼本C中抽取均勻分佈的碼字，其中部分或全部碼字具有離散傅立葉變換(DFT)向量的形式以適用於均勻線性陣列，剩餘碼字適用於交叉極化線性陣列。
  9. 一種用於LTE-A系統的對碼本的子採樣設備，在該系統中預編碼矩陣W是兩個矩陣W1 和W2 的乘積，即W=W1 W2 ，針對W、W1 和W2 的碼本分別標記為C、C1 和C2 ，r為秩指示，該設備包括：子採樣裝置，用於對碼本C進行子採樣，使得經子採樣後的碼本C尺寸等於或小於4位元，其中當r=3或4時，C1 保持2位元，C2 被如下子採樣：當r=3時， 當r=4時， 其中e k 是8x1的僅第k個元素為1、其餘元素全為0的選擇向量，並且經子採樣後的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的設備，其中當r=1或2時，C1 保持4位元，C2 被固定如下：當r=1時，經採樣的C2 為， 當r=2時，經採樣的C2 為，其中經子採樣後的秩1碼本、秩2碼本與相應的秩3碼本和秩4碼本具有嵌套特性。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述的設備，其中當r=1或2時，C1 保持4位元；對於C1 中的每個碼字，只有C2 中唯一的一個碼字與之對應。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的設備，其中當r=1時，對於C1 中的碼字W 1 (4k +1) ，k =0,1,2,3，l =0,1,2,3， 抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j ，α2 =-1和α3 =-j 。
  13. 根據申請專利範圍第11項所述的設備，其中當r=2時，對於C1 中的碼字W 1 (2k +1) ，k =0,1,…,7，l =0,1， 抽取C2 中的碼字與之對應，其中α0 =1，α1 =j 。
  14. 根據申請專利範圍第9項所述的設備，其中當r=1 或2時，C1 和C2 被分別子採樣，C1 被子採樣為3位元，C2 被子採樣為1位元。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述的設備，其中經子採樣的C1 為C 1 ={W 1 (0) ,W 1 (2) ,W 1 (4) ,...,W 1 (14) }；當r=1時，經採樣的C2 為， 當r=2時，經採樣的C2 為。
  16. 根據申請專利範圍第10項所述的設備，其中在該子採樣中，從碼本C中抽取均勻分佈的碼字，其中部分或全部碼字具有離散傅立葉變換(DFT)向量的形式以適用於均勻線性陣列，剩餘碼字適用於交叉極化線性陣列。
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