一种码本、基于该码本生成预编码器的方法与装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域,尤其涉及用于无线通信的码本及预编码器领域。
背景技术
在LTE系统中,二维(2D)传输已被广泛研究和采用。传统的天线阵列以水平布置来在水平面形成波束。为了利用三维(3D)空间的更多的空间增益,3D多输入多输出(MIMO)信道传播模型在最近的3GPP会议中已被讨论并建模。在3D MIMO信道中,均匀面阵列天线将被采用以获得垂直空间增益。然而,传统的2D码本以及信道信息反馈机制仅考虑并支持水平波束成形。为了利用垂直空间增益以提升系统性能,基于3D MIMO信道的码本以及3D预编码矩阵索引反馈机制成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种生成用于无线通信的码本的方法与装置,一种在无线通信的基站中利用所述码本生成用于3D信道的预编码器的方法与装置,以及一种,在无线通信的用户设备中针对所述码本用于辅助生成预编码器的方法与装置。
根据本发明的一个方面,提供一种生成用于无线通信的码本的方法,其中,该码本包括第一码本以及第二码本,该方法包括:
-根据下式确定第一码本(V V ):
其中,
并且其中,L为第一码本(V V )中的码字数,M为水平天线端口数,N为垂直天线端口数,zl为用于无线通信的现有任意码本Z中的第l列,Z的大小为N行L列;
-根据下式确定第二码本(V H ):
其中,
X(k)=[bkmodK b(k+1)modK … b(k+P-1)modK],
并且其中,K为第二码本(V H )中的码字数,M为水平天线端口数,P为X矩阵的列数,bk为矩阵B的第k列,并且矩阵B为,
根据本发明的另一个方面,提供一种在无线通信的基站中生成用于3D信道的预编码器的方法,其特征在于利用上述方法所生成的码本来执行以下步骤:
-根据该3D信道的信道信息,分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH);
-基于所述第一码字(VV)以及所述第二码字(VH)的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)。
根据本发明的又一个方面,提供一种在无线通信的用户设备中用于辅助生成预编码器的方法,其特征在于利用上述方法所生成的码本来执行以下步骤:
-根据信道信息,从第一码本和/或第二码本中分别选择适用于该信道的第一码字(VV)和/或第二码字(VH);
-向基站发送预编码矩阵索引信息,所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引,和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引。
根据本发明的还一个方面,提供一种生成用于无线通信的码本的装置,其中,该码本包括第一码本以及第二码本,该装置包括:
-用于根据下式确定第一码本(V V )的装置:
其中,
并且其中,L为第一码本(V V )中的码字数,M为水平天线端口数,N为垂直天线端口数,zl为用于无线通信的现有任意码本Z中的第l列,Z的大小为N行L列;
-用于根据下式确定第二码本(V H )的装置:
其中,
X(k)=[bkmodK b(k+1)modK … b(k+P-1)modK],
并且其中,K为第二码本(V H )中的码字数,M为水平天线端口数,P为X矩阵的列数,bk为矩阵B的第k列,并且矩阵B为,
根据本发明的另一个方面,提供一种在无线通信的基站中生成用于3D信道的预编码器的装置,其特征在于利用由上述方法所生成的码本,所述装置包括:
-用于根据该3D信道的信道信息,分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH)的装置;
-用于基于所述第一码字(VV)以及所述第二码字(VH)的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)的装置。
根据本发明的再一个方面,提供一种在无线通信的用户设备中用于辅助生成预编码器的装置,其特征在于利用由上述方法所生成的码本,所述装置包括:
-用于根据信道信息,从第一码本和/或第二码本中分别选择适用于该信道的第一码字(VV)和/或第二码字(VH)的装置;
-用于向基站发送预编码矩阵索引信息的装置,所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引,和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引。
与现有技术相比,本发明所提供的码本不仅可用于水平波束成形,并且可用于垂直波束成形;利用所述码本,基站可以生成用于3D信道的预编码器,相对于传统的预编码器,本发明所提供的预编码器不仅可以控制波束的方位角,并且可以控制波束的下倾角;此外,针对所述码本,用户设备可以向基站发送用于指示波束下倾角的第一预编码矩阵索引和/或用于指示波束方位角的第二预编码矩阵索引。与现有技术相比,本发明利用了3D信道的垂直空间增益,从而提高了系统性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1示出基于3D信道的波束成形的示意图;
图2示出用于3D信道的均匀面阵列天线的示意图;
图3示出根据本发明一个方面的实施例的生成用于无线通信的码本的方法流程图;
图4示出根据本发明另一个方面的实施例的利用上述码本在无线通信的基站中生成用于3D信道的预编码器的方法流程图;
图5示出根据本发明还一个方面的实施例的针对上述码本在无线通信的用户设备中用于辅助生成预编码器的方法流程图;
图6示出根据本发明又一个方面的实施例的生成用于无线通信的码本的装置示意图;
图7示出根据本发明另一个方面的实施例的利用上述码本在无线通信的基站中生成用于3D信道的预编码器的装置示意图;
图8示出根据本发明再一个方面的实施例的针对上述码本在无线通信的用户设备中用于辅助生成预编码器的装置示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本文所述的无线通信包括基于GSM,3GPP协议通过无线信号进行的通信方式。其中,无线通信网络包括基于GSM,3GPP协议的通信网络,一般地,包括多个基站,每个基站提供其所在小区的无线覆盖,以及多个用户设备,每个用户设备可以在不同小区中或之间移动。基站包括但不限于NodeB,eNodeB。每个小区可以部署一个基站,每个基站可以包含数个扇区。可以在基站之间使用用于传输用户业务或控制业务的接口互相通信。基站可以直接或间接与各用户设备通信。而各用户设备可以是任何一种能以无线方式直接或间接和基站通信的电子设备,包括但不限于:手机、PDA等。此外,作为一种优选方式,该无线通信网络中的每一基站具有多根天线,每一用户设备也具有多根天线。此外,用户设备可以分布于不同的垂直高度上。由此,用户设备以及基站可构成基于3D信道的无线通信系统。优选地,该无线通信网络中的各用户设备和基站可以采用时分双工模式(time-division duplexingmode,TDD mode)收发信息以及频分双工模式(frequency-division duplexing mode,FDDmode)收发信息。本领域技术人员应该理解,无线通信技术以及各用户设备和基站收发信息的模式并非以上述为限,其他现有的或今后可能出现的无线通信技术以及收发信息的模式如可适用于本发明,也应包含在本发明保护范围之内,并以引用方式包含于此。
图1示出基于3D信道的波束成形的示意图。如图所示,基站1利用天线阵列形成了分别指向用户设备1以及用户设备2的波束。由于用户设备1以及用户设备2分别位于不同的垂直高度上,该两个分别指向不同垂直高度的用户设备的波束除需要具有不同的方位角之外,还需要具有不同的下倾角,也即3D信道的波束成形需要支持水平方向以及垂直方向的波束成形。然而,现有的2D码本仅支持水平方向的波束成形,而不能实现在水平与垂直两个方向同时进行波束成形。此外,随着天线端口数的增多,按现有结构来设计的2D码本将变得过大,这也将导致用户设备反馈预编码矩阵索引时的开销过大,影响系统性能。
图2示出用于3D信道的一种均匀面阵列天线的示意图。如图所示,用于3D信道的均匀面阵列天线由N行M列天线单元组成。假定每个天线单元为一个天线端口,则该均匀面阵列天线具有N×M个天线端口。并且对于该阵列天线中的每一列天线单元,由于其含有N个天线单元,我们将其称为N个垂直天线端口。并且对于该阵列天线中的每一行天线单元,由于其含有M个天线单元,我们将其称为M个水平天线端口。
本发明可适用于例如极化天线,非极化天线等各种形式的天线。为描述简明起见,在下文所描述的实施例中,如有涉及,基站将使用上述具有N×M天线端口的均匀面阵列天线进行信号传输。本领域技术人员应理解,此处,均匀面阵列天线仅为示例性而非限定性描述,任何适用于本发明的天线也应包含在本发明保护范围以内,并以引用方式包含于此。
图3示出根据本发明一个方面的实施例的生成用于无线通信的码本的方法流程图,其中,所述码本包括第一码本以及第二码本。
再一次,为描述清楚起见,我们将结合上述具有N×M个天线端口的均匀面阵列天线来进行描述。
首先,在步骤S31中,根据下式确定第一码本(V V ):
其中,
并且其中,L为第一码本(V V )中的码字数,M为水平天线端口数,N为垂直天线端口数,zl为用于无线通信的现有任意码本Z中的第l列,Z的大小为N行L列。
此处,βm(1≤m≤M)为共相位量化因子,其量化了各列之间的相位差。
码本Z可为用于无线通信的现有技术中的任意码本,以下我们以DFT(DiscreteFourier Transform,离散傅立叶变换)矩阵为例,来说明码本Z,其中该码本Z具有N行L列。码本Z中的每一列可以如下表示:
其中,l为列索引,d为天线空间,λ为载波频率的波长。并且θl代表下倾角,其中θi≠θj(i≠j)。
由上可知,第一码本中的码字VV的大小为[NM×M],也即VV为N×M行,M列的矩阵,其中M为水平天线端口数,N为垂直天线端口数。
此外,第一码本(V V )中所包含的码字的数量L可以根据系统实际需要来调整。
接着,在步骤S32中,根据下式确定第二码本(V H ):
其中,
X(k)=[bkmodK b(k+1)modK … b(k+P-1)modK],(6)
并且其中,K为第二码本(V H )中的码字数,M为水平天线端口数,P为X矩阵的列数,bk为矩阵B的第k列,并且矩阵B为,
由上可知,第二码本中的码字VH的大小为[M×2P],也即VH为M行2P列的矩阵,其中M为水平天线端口数。
此外,第二码本(V H )中所包含的码字的数量K可以根据系统实际需要进行调整。
在一个优选实施例中,除所述第一码本以及第二码本之外,所述用于无线通信的码本还包括第三码本(VS)。
在步骤S33(未示出)中,根据下式确定第三码本(VS):
其中,
并且其中,Q为第三码本(VS)中的码字数,P为上述第二码本所使用的X矩阵的列数,r为流数,表示具有t个元素,其中第s个元素为1,其余元素为0的矢量。
由上可知,第三码本中的码字VS的大小为[2P×r],也即VS为2P行,r列的矩阵,其中P为上述第二码本所使用的X矩阵的列数,r为流数。
图4示出根据本发明另一个方面的实施例的在无线通信的基站中利用上述码本生成用于3D信道的预编码器的方法流程图。
在步骤S41中,基站根据该3D信道的信道信息,分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH)。
此处,可以使用不同的获取方式获取所述所述信道信息。例如,在TDD网络中,利用上下行信道的互易性,基站可以通过获取用户设备所发送的探测信号,估计出该用户设备到基站的上行链路的信道信息,并作为基站到用户设备的下行链路的信道信息,并且该信道信息优选地可以是信道矩阵。对于3D信道,所述信道信息可以包括垂直面信道信息,以及水平面信道信息。又如,在FDD网络中,用户设备可以估计出的信道矩阵并且根据一定的选择准则,例如最大吞吐量准则来从码本中选择适合于该信道的码字,并将该码字在码本中的索引值,也即预编码矩阵索引(PMI,Precoding Matrix Index)上报至基站,从而基站可以将所获取的该PMI作为信道信息。并且,当无线通信系统使用本发明所提出的码本时,基站可以接收来自用户设备的预编码矩阵索引信息,所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引(vPMI)和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引(hPMI)。并且,在一个优选实施例中,基站所接收的来自用户设备的预编码矩阵索引信息还包括来自用户设备的指示所选择的第三码字(VS)的第三预编码矩阵索引(sPMI)。
在一个实施例中,基站在同一子帧中接收来自用户设备的各项预编码矩阵索引。其中,所述各项预编码矩阵索引包括上文所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的一项或多项。并且,基站接收预编码矩阵索引的频度可以根据系统实际需要来进行调节。
在另一个实施例中,基站在多个子帧中接收来自用户设备的各项预编码矩阵索引。其中,所述各项预编码矩阵索引包括上文所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的一项或多项。并且,在所述多个子帧中的每一个子帧中,基站可以接收一项或多项预编码矩阵索引。例如,基站可以在第n子帧中接收vPMI,以及在第m子帧中接收hPMI以及sPMI。又如,基站可以在三个不同的子帧中分别接收vPMI、hPMI和sPMI。此外,基站接收各项预编码矩阵索引的频度可以相同,也可以不同。例如,hPMI可以比vPMI更频繁地被基站接收。又如,由于第三码字用于反映短期信道信息,而第一和第二码字用于反映长期信道信息,从而sPMI可以比vPMI以及hPMI更频繁地被基站接收。而各项预编码矩阵索引的接收频度可以根据系统实际需要来进行调节。
本领域技术人员应理解,此处,关于信道信息以及获取信道信息的方式的描述仅为示例性而非限定性描述,存在各种其他的实现方式而不背离本发明的精神或范畴,并以引用的方式包含于此。
接着,根据3D信道的信道信息,基站分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH)。
在一个实施例中,当所述3D信道信息为例如信道矩阵时,基站根据其中所包含的垂直面信道信息来例如根据最大吞吐量等原则来从第一码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV),该第一码字用被称为垂直预编码矩阵,其用于控制所形成的波束的下倾角。并且,基站根据该3D信道信息中所包含的水平面信道信息来例如根据最大吞吐量等原则来从第二码本中选择适用于该3D信道的第二码字(VH),从而使得该第二码字可指示所形成的波束的方位角。从而,根据所选择的第一码字(VV)以及该第二码字(VH),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
在另一个实施例中,所述信道信息为用户设备所上报的预编码矩阵索引信息,并且无线通信系统使用本发明所提出的上述码本。从而,如上文所述,基站所获取到的所述预编码矩阵索引信息可以包括指示用户设备所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引(vPMI)和/或指示用户设备所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引(hPMI)。基站根据vPMI以及hPMI来从第一码本以及第二码本中分别选择对应的码字作为适用于该3D信道的第一码字(VV)和第二码字(VH)。该第一码字(VV)可用于指示所形成的波束的下倾角,并且该第二码字(VH)可用于指示所形成的波束的方位角。从而,根据所选择的第一码字(VV)以及该第二码字(VH),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
此外,在另一个实施例中,基站可以结合其所估计的信道矩阵以及来自用户设备所上报的预编码矩阵索引信息来从第一码本以及第二码本中分别选择对应的码字作为适用于该3D信道的第一码字和第二码字。例如,当用户设备所上报的预编码矩阵索引信息仅包含hPMI时,基站根据hPMI从第二码本中选择第二码字,并且基站按照上文所述的方法来根据其所估计的信道矩阵从第一码本中选择第一码字。此外,在用户设备所上报的预编码矩阵索引信息包括vPMI以及hPMI的情况下,基站仍可以根据信道矩阵,并参考所述vPMI以及hPMI来从第一码本以及第二码本中分别选择对应的码字。
接着,在步骤S42中,基站基于所述第一码字(VV)以及所述第二码字(VH)的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)。具体地,基站首先将VV与VH相乘。如上文所述,第一码字(VV)的大小为[NM×M];第二码字(VH)的大小为[M×2P],其中N为垂直天线端口数,M为水平天线端口数,P为第二码本所使用的X矩阵的列数。因此,VV与VH相乘VVVH,其大小为[NM×2P],也即其为N×M行,2P列的矩阵。然后,基站从VVVH中选择r列作为预编码器(T),其中r为流数。在一个实施例中,基站可以按照例如根据最大吞吐量等原则从所述2P列中选择r列作为预编码器(T)。在另一个实施例中,基站可以将VVVH与预先确定的固定码字,其为2P行,r列的矩阵相乘,从而选择出VVVH中的r列以作为预编码器(T)。由于第一码字(VV)可用于指示所形成的波束的下倾角,并且第二码字(VH)可用于指示所形成的波束的方位角,从而,根据所生成预编码器(T),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
在一个优选实施例中,当基站按照上文所述的方法选择了第一码字(VV)以及第二码字(VH)之后,还可以根据信道信息,并根据对应于该信道的流数,从第三码本中选择适用于该3D信道的第三码字(VS)。然后基站基于VV、VH以及VS的乘积生成用于该3D信道的预编码器(T)。在一个实施例中,当所述信道信息为信道矩阵时,基站根据信道矩阵以及对应于该信道的流数,来例如按照最大吞吐量等原则从第三码本中选择适用于该3D信道的第三码字(VS)。如上文所述,VS的大小为[2P×r],其中P为第二码本所使用的X矩阵的列数,r为流数。在另一个实施例中,当用户设备所上报的预编码矩阵索引信息包括指示用户设备所选择的第三码字(VS)的第三预编码矩阵索引(sPMI)时,基站根据sPMI来从第三码本中选择对应的码字作为适用于该3D信道的第三码字VS。
接着,基站基于VV、VH以及VS的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)。具体地,基站首先将VV与VH相乘,如上文所述,得到VVVH其其大小为[NM×2P]。然后,基站将VVVH与VS相乘,由于VS的大小为[2P×r],其中r为流数,则所得到VVVHVS大小为[NM×r]。基站将VVVHVS作为预编码器(T),其为N×M行,r列的矩阵。由于第一码字(VV)可用于指示所形成的波束的下倾角,并且第二码字(VH)可用于指示所形成的波束的方位角,从而,根据所生成预编码器(T),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
在另一个实施例中,基站可以利用本发明所提供的上述码本来生成用于2D信道的预编码器。其中,基站可以按照上文所述的方式,根据水平面信道信息或hPMI来从第二码本中选择第二码字VH,其大小为[M×2P],然后再例如根据最大吞吐量准则从其中的r列来作为用于2D信道的预编码器(T)。在另一个例子中,基站可以按照上文所述的方式,根据水平面信道信息或hPMI来从第二码本中选择第二码字VH,并且从第三码本中选择第三码字VS,其大小为[2P×r],然后将VH与VS相乘从而得到VHVS其大小为[M×r]来作为用于2D信道的预编码器(T)。由上可知,本发明所提供的码本除可用于3D信道外,仍可适用于传统的2D信道。
图5示出根据本发明还一个方面的实施例的利用上述码本在无线通信的用户设备中用于辅助生成预编码器的方法流程图。
在步骤S51中,用户设备根据信道信息,从第一码本和/或第二码本中分别选择适用于该信道的第一码字(VV)和/或第二码字(VH)。具体地,用户设备可以根据所接收到的参考信号来进行信道估计,以得出信道矩阵,然后再根据该信道矩阵以及一定的选择准则从码本中选择适用于该信道的码字。
在一个实施例中,用户设备被配置了用于垂直天线端口的参考信号。则用户设备可根据该参考信号估计出垂直面信道矩阵,并根据例如最大吞吐量准则从第一码本中选择适用于该信道的第一码字(VV)。该第一码字(VV)可用于指示到该用户设备的波束的下倾角。
在另一个实施例中,用户设备被配置了用于水平天线端口的参考信号。则用户设备根据该参考信号估计出水平面信道矩阵,并根据例如最大吞吐量准则从第二码本中选择适用于该信道的第二码字(VH)。该第二码字(VH)可用于指示到该用户设备的波束的方位角。
在还一个实施例中,用户设备被配置了分别用于垂直天线端口和水平天线端口的两组参考信号。则用户设备可以根据两组参考信号分别估计出垂直面信道矩阵以及水平面信道矩阵,然后根据例如最大吞吐量准则从第一码本中选择适用于该信道的第一码字(VV),并从第二码本中选择适用于该信道的第二码字(VH)。并且该第一码字(VV)可用于指示到该用户设备的波束的下倾角,并且,该第二码字(VH)可用于指示到该用户设备的波束的方位角。
在一个优选实施例中,用户设备还可以根据信道信息,并根据对应于该信道的流数,来从第三码本中选择适用于该信道的第三码字(VS)。例如,用户设备根据用于垂直天线端口和/或水平天线端口的参考信号来得出垂直面信道矩阵和/或水平面信道矩阵。然后,用户设备根据所述信道矩阵以及对应于该信道的流数,按照例如最大吞吐量准则来从第三码本中选择适用于该信道的第三码字(VS)。
然后,在步骤S52中,用户设备向基站发送预编码矩阵索引信息,所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引信息(vPMI),和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引信息(hPMI)。并且在一个优选实施例中,用户设备向基站发送的预编码矩阵索引信息还包括指示所选择的第三码字(VS)的第三预编码矩阵索引信息(sPMI)。
在一个实施例中,用户设备在同一子帧中向基站发送指示所选择的各个码字的各项预编码矩阵索引信息。其中,所述各项预编码矩阵索引信息可以包括如上所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的任意一项或多项。并且,用户设备发送预编码矩阵索引的频度可以根据系统实际需要来进行调节。
在另一个实施例中,用户设备在多个子帧中向基站发送指示所选择的各个码字的各项预编码矩阵索引信息。其中,所述各项预编码矩阵索引信息可以包括如上文所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的任意一项或多项。并且,在所述多个子帧中的每一个子帧中,用户设备可以发送一项或多项预编码矩阵索引信息。例如,用户设备可以在第n子帧中发送vPMI,在第m子帧中发送hPMI以及sPMI。又例如,用户设备可以在三个不同的子帧中分别发送vPMI,hPMI和sPMI。并且,在一个优选实施例中,用户设备可以以相同的频度或者不同的频度来发送各项预编码矩阵索引。例如,hPMI可以比vPMI更频繁地被用户设备发送。又如,由于第三码字用于反映短期信道信息,而第一和第二码字用于反映长期信道信息,从而sPMI可以比vPMI以及hPMI更频繁地被用户设备发送。各项预编码矩阵索引的发送频度可以根据系统实际需要来进行调节。
图6示出根据本发明一个方面的实施例的生成用于无线通信的码本的装置示意图,其中,所述码本包括第一码本以及第二码本。
再一次,为描述清楚起见,我们将结合上述具有N×M个天线端口的均匀面阵列天线来进行描述。
首先,用于确定第一码本的装置61(以下简称第一码本确定装置61)根据下式确定第一码本(V V ):
其中,
并且其中,L为第一码本(V V )中的码字数,M为水平天线端口数,N为垂直天线端口数,zl为用于无线通信的现有任意码本Z中的第l列,Z的大小为N行L列。
此处,βm(1≤m≤M)为共相位量化因子,其量化了各列之间的相位差。
码本Z可为用于无线通信的现有技术中的任意码本,以下我们以DFT(DiscreteFourier Transform,离散傅立叶变换)矩阵为例,来说明码本Z,其中该码本Z具有N行L列。码本Z中的每一列可以如下表示:
其中,l为列索引,d为天线空间,λ为载波频率的波长。并且θl代表下倾角,其中θi≠θj(i≠j)。
由上可知,第一码本中的码字VV的大小为[NM×M],也即VV为N×M行,M列的矩阵,其中M为水平天线端口数,N为垂直天线端口数。
此外,第一码本(V V )中所包含的码字的数量L可以根据系统实际需要来调整。
接着,用于确定第二码本的装置62(以下简称第二码本确定装置62)根据下式确定第二码本(V H ):
其中,
X(k)=[bkmodK b(k+1)modK … b(k+P-1)modK], (6)
并且其中,K为第二码本(V H )中的码字数,M为水平天线端口数,P为X矩阵的列数,bk为矩阵B的第k列,并且矩阵B为,
由上可知,第二码本中的码字VH的大小为[M×2P],也即VH为M行2P列的矩阵,其中M为水平天线端口数。
此外,第二码本(V H )中所包含的码字的数量K可以根据系统实际需要进行调整。
在一个优选实施例中,除所述第一码本以及第二码本之外,所述用于无线通信的码本还包括第三码本(VS)。
用于确定第三码本的装置63(未示出),根据下式确定第三码本(VS):
其中,
并且其中,Q为第三码本(VS)中的码字数,P为上述第二码本所使用的X矩阵的列数,r为流数,表示具有t个元素,其中第s个元素为1,其余元素为0的矢量。
由上可知,第三码本中的码字VS的大小为[2P×r],也即VS为2P行,r列的矩阵,其中P为上述第二码本所使用的X矩阵的列数,r为流数。
图7示出根据本发明另一个方面的实施例的在无线通信的基站中利用上述码本生成用于3D信道的预编码器的装置示意图。
用于根据该3D信道的信道信息,分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH)的装置71(以下简称第一第二码字选择装置71)根据该3D信道的信道信息,分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH)。
此处,第一第二码字选择装置71可以使用不同的获取方式获取所述信道信息。例如,在TDD网络中,利用上下行信道的互易性,第一第二码字选择装置71可以通过获取用户设备所发送的探测信号,估计出该用户设备到基站的上行链路的信道信息,并作为基站到用户设备的下行链路的信道信息,并且该信道信息优选地可以是信道矩阵。对于3D信道,所述信道信息可以包括垂直面信道信息,以及水平面信道信息。又如,在FDD网络中,用户设备可以估计出的信道矩阵并且根据一定的选择准则,例如最大吞吐量准则来从码本中选择适合于该信道的码字,并将该码字在码本中的索引值,也即预编码矩阵索引(PMI,PrecodingMatrix Index)上报至基站,从而第一第二码字选择装置71可以将所获取的该PMI作为信道信息。并且,当无线通信系统使用本发明所提出的码本时,用于接收来自用户设备的预编码矩阵索引信息的装置73(未示出,以下简称预编码矩阵索引信息接收装置73)可以接收来自用户设备的预编码矩阵索引信息,所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引(vPMI)和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引(hPMI)。并且,在一个优选实施例中,预编码矩阵索引信息接收装置73所接收的来自用户设备的预编码矩阵索引信息还包括来自用户设备的指示所选择的第三码字(VS)的第三预编码矩阵索引(sPMI)。
在一个实施例中,预编码矩阵索引信息接收装置73在同一子帧中接收来自用户设备的各项预编码矩阵索引。其中,所述各项预编码矩阵索引包括上文所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的一项或多项。并且,基站接收预编码矩阵索引的频度可以根据系统实际需要来进行调节。
在另一个实施例中,预编码矩阵索引信息接收装置73在多个子帧中接收来自用户设备的各项预编码矩阵索引。其中,所述各项预编码矩阵索引包括上文所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的一项或多项。并且,在所述多个子帧中的每一个子帧中,预编码矩阵索引信息接收装置73可以接收一项或多项预编码矩阵索引。例如,预编码矩阵索引信息接收装置73可以在第n子帧中接收vPMI,以及在第m子帧中接收hPMI以及sPMI。又如,预编码矩阵索引信息接收装置73可以在三个不同的子帧中分别接收vPMI、hPMI和sPMI。此外,预编码矩阵索引信息接收装置73接收各项预编码矩阵索引的频度可以相同,也可以不同。例如,hPMI可以比vPMI更频繁地被基站接收。又如,由于第三码字用于反映短期信道信息,而第一和第二码字用于反映长期信道信息,从而sPMI可以比vPMI以及hPMI更频繁地被预编码矩阵索引信息接收装置73接收。而各项预编码矩阵索引的接收频度可以根据系统实际需要来进行调节。
本领域技术人员应理解,此处,关于信道信息以及获取信道信息的方式的描述仅为示例性而非限定性描述,存在各种其他的实现方式而不背离本发明的精神或范畴,并以引用的方式包含于此。
接着,根据3D信道的信道信息,第一第二码字选择装置71分别由第一码本与第二码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV)以及第二码字(VH)。
在一个实施例中,当所述3D信道信息为例如信道矩阵时,第一第二码字选择装置71根据其中所包含的垂直面信道信息来例如根据最大吞吐量等原则来从第一码本中选择适用于该3D信道的第一码字(VV),该第一码字用被称为垂直预编码矩阵,其用于控制所形成的波束的下倾角。并且,第一第二码字选择装置71根据该3D信道信息中所包含的水平面信道信息来例如根据最大吞吐量等原则来从第二码本中选择适用于该3D信道的第二码字(VH),从而使得该第二码字可指示所形成的波束的方位角。从而,根据所选择的第一码字(VV)以及该第二码字(VH),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
在另一个实施例中,所述信道信息为用户设备所上报的预编码矩阵索引信息,并且无线通信系统使用本发明所提出的上述码本。从而,如上文所述,预编码矩阵索引信息接收装置73所获取到的所述预编码矩阵索引信息可以包括指示用户设备所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引(vPMI)和/或指示用户设备所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引(hPMI)。第一第二码字选择装置71根据vPMI以及hPMI来从第一码本以及第二码本中分别选择对应的码字作为适用于该3D信道的第一码字(VV)和第二码字(VH)。该第一码字(VV)可用于指示所形成的波束的下倾角,并且该第二码字(VH)可用于指示所形成的波束的方位角。从而,根据所选择的第一码字(VV)以及该第二码字(VH),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
此外,在另一个实施例中,第一第二码字选择装置71可以结合其所估计的信道矩阵以及来自用户设备所上报的预编码矩阵索引信息来从第一码本以及第二码本中分别选择对应的码字作为适用于该3D信道的第一码字和第二码字。例如,当用户设备所上报的预编码矩阵索引信息仅包含hPMI时,第一第二码字选择装置71根据hPMI从第二码本中选择第二码字,并且第一第二码字选择装置71按照上文所述的方法来根据其所估计的信道矩阵从第一码本中选择第一码字。此外,在用户设备所上报的预编码矩阵索引信息包括vPMI以及hPMI的情况下,第一第二码字选择装置71仍可以根据信道矩阵,并参考所述vPMI以及hPMI来从第一码本以及第二码本中分别选择对应的码字。
接着,用于基于所述第一码字(VV)以及所述第二码字(VH)的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)的装置72(以下简称预编码器生成装置72)基于所述第一码字(VV)以及所述第二码字(VH)的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)。具体地,预编码器生成装置72首先将VV与VH相乘。如上文所述,第一码字(VV)的大小为[NM×M];第二码字(VH)的大小为[M×2P],其中N为垂直天线端口数,M为水平天线端口数,P为第二码本所使用的X矩阵的列数。因此,VV与VH相乘VVVH,其大小为[NM×2P],也即其为N×M行,2P列的矩阵。然后,预编码器生成装置72从VVVH中选择r列作为预编码器(T),其中r为流数。在一个实施例中,预编码器生成装置72可以按照例如根据最大吞吐量等原则从所述2P列中选择r列作为预编码器(T)。在另一个实施例中,预编码器生成装置72可以将VVVH与预先确定的固定码字,其为2P行,r列的矩阵相乘,从而选择出VVVH中的r列以作为预编码器(T)。由于第一码字(VV)可用于指示所形成的波束的下倾角,并且第二码字(VH)可用于指示所形成的波束的方位角,从而,根据所生成预编码器(T),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
在一个优选实施例中,当第一第二码字选择装置71按照上文所述的方法选择了第一码字(VV)以及第二码字(VH)之后,用于根据信道信息,并根据对应于该信道的流数,从第三码本中选择适用于该3D信道的第三码字(VS)的装置74(未示出,以下简称第三码字选择装置74)还可以根据信道信息,并根据对应于该信道的流数,从第三码本中选择适用于该3D信道的第三码字(VS)。然后预编码器生成装置72基于VV、VH以及VS的乘积生成用于该3D信道的预编码器(T)。在一个实施例中,当所述信道信息为信道矩阵时,第三码字选择装置74根据信道矩阵以及对应于该信道的流数,来例如按照最大吞吐量等原则从第三码本中选择适用于该3D信道的第三码字(VS)。如上文所述,VS的大小为[2P×r],其中P为第二码本所使用的X矩阵的列数,r为流数。在另一个实施例中,当用户设备所上报的预编码矩阵索引信息包括指示用户设备所选择的第三码字(VS)的第三预编码矩阵索引(sPMI)时,第三码字选择装置74根据sPMI来从第三码本中选择对应的码字作为适用于该3D信道的第三码字VS。
接着,预编码器生成装置72基于VV、VH以及VS的乘积,生成用于该3D信道的预编码器(T)。具体地,预编码器生成装置72首先将VV与VH相乘,如上文所述,得到VVVH其其大小为[NM×2P]。然后,预编码器生成装置72将VVVH与VS相乘,由于VS的大小为[2P×r],其中r为流数,则所得到VVVHVS大小为[NM×r]。预编码器生成装置72将VVVHVS作为预编码器(T),其为N×M行,r列的矩阵。由于第一码字(VV)可用于指示所形成的波束的下倾角,并且第二码字(VH)可用于指示所形成的波束的方位角,从而,根据所生成预编码器(T),可以形成一组波束,其具有由VV所指示的下倾角,并具有由VH所指示的方位角。
在另一个实施例中,预编码器生成装置72可以利用本发明所提供的上述码本来生成用于2D信道的预编码器。其中,第一第二码字选择装置71可以按照上文所述的方式,根据水平面信道信息或hPMI来从第二码本中选择第二码字VH,其大小为[M×2P],然后预编码器生成装置72再例如根据最大吞吐量准则选择其中的r列来作为用于2D信道的预编码器(T)。在另一个例子中,第一第二码字选择装置71可以按照上文所述的方式,根据水平面信道信息或hPMI来从第二码本中选择第二码字VH,并且第三码字选择装置74从第三码本中选择第三码字VS,其大小为[2P×r],然后预编码器生成装置72将VH与VS相乘从而得到VHVS其大小为[M×r]来作为用于2D信道的预编码器(T)。由上可知,本发明所提供的码本除可用于3D信道外,仍可适用于传统的2D信道。
图8示出根据本发明还一个方面的实施例的利用上述码本在无线通信的用户设备中用于辅助生成预编码器的装置示意图。
用户设备中用于根据信道信息,从第一码本和/或第二码本中分别选择适用于该信道的第一码字(VV)和/或第二码字(VH)的装置81(以下简称用户设备第一第二码字选择装置81)根据信道信息,从第一码本和/或第二码本中分别选择适用于该信道的第一码字(VV)和/或第二码字(VH)。具体地,用户设备第一第二码字选择装置81可以根据所接收到的参考信号来进行信道估计,以得出信道矩阵,然后再根据该信道矩阵以及一定的选择准则从码本中选择适用于该信道的码字。
在一个实施例中,用户设备被配置了用于垂直天线端口的参考信号。则用户设备第一第二码字选择装置81可根据该参考信号估计出垂直面信道矩阵,并根据例如最大吞吐量准则从第一码本中选择适用于该信道的第一码字(VV)。该第一码字(VV)可用于指示到该用户设备的波束的下倾角。
在另一个实施例中,用户设备被配置了用于水平天线端口的参考信号。则用户设备第一第二码字选择装置81根据该参考信号估计出水平面信道矩阵,并根据例如最大吞吐量准则从第二码本中选择适用于该信道的第二码字(VH)。该第二码字(VH)可用于指示到该用户设备的波束的方位角。
在还一个实施例中,用户设备被配置了分别用于垂直天线端口和水平天线端口的两组参考信号。则用户设备第一第二码字选择装置81可以根据两组参考信号分别估计出垂直面信道矩阵以及水平面信道矩阵,然后根据例如最大吞吐量准则从第一码本中选择适用于该信道的第一码字(VV),并从第二码本中选择适用于该信道的第二码字(VH)。并且该第一码字(VV)可用于指示到该用户设备的波束的下倾角,并且,该第二码字(VH)可用于指示到该用户设备的波束的方位角。
在一个优选实施例中,用户设备中用于根据信道信息,并根据对应于该信道的流数,来从第三码本中选择适用于该信道的第三码字(VS)的装置83(未示出,以下简称用户设备第三码字选择装置83)还可以根据信道信息,并根据对应于该信道的流数,来从第三码本中选择适用于该信道的第三码字(VS)。例如,用户设备第三码字选择装置83根据用于垂直天线端口和/或水平天线端口的参考信号来得出垂直面信道矩阵和/或水平面信道矩阵。然后,用户设备第三码字选择装置83根据所述信道矩阵以及对应于该信道的流数,按照例如最大吞吐量准则来从第三码本中选择适用于该信道的第三码字(VS)。
然后,用于向基站发送预编码矩阵索引信息的装置82(以下简称预编码矩阵索引信息发送装置82),所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引,和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引,向基站发送预编码矩阵索引信息,所述预编码矩阵索引信息包括指示所选择的第一码字(VV)的第一预编码矩阵索引信息(vPMI),和/或指示所选择的第二码字(VH)的第二预编码矩阵索引信息(hPMI)。并且在一个优选实施例中,预编码矩阵索引信息发送装置82向基站发送的预编码矩阵索引信息还包括指示所选择的第三码字(VS)的第三预编码矩阵索引信息(sPMI)。
在一个实施例中,预编码矩阵索引信息发送装置82在同一子帧中向基站发送指示所选择的各个码字的各项预编码矩阵索引信息。其中,所述各项预编码矩阵索引信息可以包括如上所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的任意一项或多项。并且,预编码矩阵索引信息发送装置82发送预编码矩阵索引的频度可以根据系统实际需要来进行调节。
在另一个实施例中,预编码矩阵索引信息发送装置82在多个子帧中向基站发送指示所选择的各个码字的各项预编码矩阵索引信息。其中,所述各项预编码矩阵索引信息可以包括如上文所述的vPMI、hPMI以及sPMI中的任意一项或多项。并且,在所述多个子帧中的每一个子帧中,预编码矩阵索引信息发送装置82可以发送一项或多项预编码矩阵索引信息。例如,预编码矩阵索引信息发送装置82可以在第n子帧中发送vPMI,在第m子帧中发送hPMI以及sPMI。又例如,预编码矩阵索引信息发送装置82可以在三个不同的子帧中分别发送vPMI,hPMI和sPMI。并且,在一个优选实施例中,预编码矩阵索引信息发送装置82可以以相同的频度或者不同的频度来发送各项预编码矩阵索引。例如,hPMI可以比vPMI更频繁地被用户设备发送。又如,由于第三码字用于反映短期信道信息,而第一和第二码字用于反映长期信道信息,从而sPMI可以比vPMI以及hPMI更频繁地被用户设备发送。各项预编码矩阵索引的发送频度可以根据系统实际需要来进行调节。
需要注意的是,本发明可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施,例如,可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中,本发明的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地,本发明的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中,例如,RAM存储器,磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外,本发明的一些步骤或功能可采用硬件来实现,例如,作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
另外,本发明的一部分可被应用为计算机程序产品,例如计算机程序指令,当其被计算机执行时,通过该计算机的操作,可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。而调用本发明的方法的程序指令,可能被存储在固定的或可移动的记录介质中,和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输,和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此,根据本发明的一个实施例包括一个装置,该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器,其中,当该计算机程序指令被该处理器执行时,触发该装置运行基于前述根据本发明的多个实施例的方法和/或技术方案。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括”一词不排除其他单元或步骤,单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个装置也可以由一个装置通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。