專利名稱：產(chǎn)生用于多極化的多入多出系統(tǒng)的碼書的碼書產(chǎn)生方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各方面涉及多入多出(MIMO)系統(tǒng)，更具體地，涉及一種在MIMO系統(tǒng)中^f吏用的預編碼矩陣的碼書和產(chǎn)生在這樣的MIMO系統(tǒng)中使用的碼書的方法。
背景技術(shù)：
目前，用于在無線通信環(huán)境中提供各種多々某體服務的無線通信技術(shù)正在擴展。在無線通信系統(tǒng)中提供高質(zhì)量多媒體服務需要高速數(shù)據(jù)傳輸。因此，已經(jīng)進行了各種研究以支持在這樣的無線通信系統(tǒng)中的高速數(shù)據(jù)傳輸。 一種最近的實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南敕ㄉ婕霸诎l(fā)送器和接收器兩者使用多天線，被稱為多入多出(MIMO)系統(tǒng)。
MIMO技術(shù)通過在發(fā)送器和接收器兩者使用多天線使具有有限的頻率資源的信道容量和數(shù)據(jù)傳輸率顯著增加。在這樣的MIMO系統(tǒng)中，當實際是分散條件時使用多個天線，理論上，MIMO系統(tǒng)提供與天線的數(shù)量成比例的信道容量。這樣的MIMO技術(shù)可作為下一代移動通信系統(tǒng)(例如，第三代合作伙伴計劃(3GPP)、超級3G(或3G長期演進"LTE，，)、 3GPP2和即將到來的4G系統(tǒng))的重要組成部分，具體地，用于從單個基站到多個用戶設(shè)備的下行鏈路。
然而，當采用MIMO技術(shù)時，安裝天線的物理空間和面積可能是有限的。使用MIMO技術(shù)的通信系統(tǒng)很大程度上受到天線之間的間距的影響。特別地，隨著天線之間的間距變得更小，可產(chǎn)生更高的無線信道之間的相關(guān)性。具體地，當天線具有相同極化時，可產(chǎn)生更高的無線信道之間的相關(guān)性。無線信道之間產(chǎn)生的相關(guān)性降低了數(shù)據(jù)通信的可靠性，并且還降低了數(shù)據(jù)傳輸率。
因此，需要使用天線的極化方向的各種方法以降低安裝多天線的面積并且還增加系統(tǒng)容量。當在MIMO系統(tǒng)中使用多極天線時，可降低無線信道之間的相關(guān)性。
在MIMO系統(tǒng)中，需要被稱為預編碼的編碼操作以經(jīng)由無線信道有效發(fā)送數(shù)據(jù)，從而最大化系統(tǒng)性能和容量。預編碼表示多層波束賦形，其中，根據(jù)數(shù)據(jù)預編碼規(guī)則(即，適當?shù)南辔?和增益)加權(quán))從每個天線發(fā)射傳輸信號(數(shù)據(jù))，從而最大化接收器輸入的信號功率并最小化多徑衰退影響?？筛鶕?jù)預編碼矩陣(即， 一組波束賦形向量)表示權(quán)重，并從碼書中的一組預編碼矩陣選4奪權(quán)重。
目前，存在設(shè)計用于單極化MIMO方案的具體情況的各種類型的碼書，在單極化MIMO方案中天線的極化是單極化。然而，還沒有提供與多極化MIMO方案的情況相關(guān)聯(lián)的有效碼書，在多極化MIMO方案中，天線的極化是多極化。設(shè)計用于單極化MIMO方案的現(xiàn)有碼書對于多極化MIMO方案不
能是最優(yōu)的。
因此，需要一種即使天線的極化是多極化也能產(chǎn)生用于MIMO系統(tǒng)的具有低復雜度和優(yōu)秀性能的碼書的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的各方面提供一種產(chǎn)生用于多極化多入多出(MIMO)系統(tǒng)的碼書的方法和設(shè)備，即使天線的極化是多極化所述方法和設(shè)備也能夠使用單極化預編碼矩陣產(chǎn)生預編碼矩陣，從而獲得容易產(chǎn)生的優(yōu)秀的預編碼矩陣。
將在以下的描述中部分地闡述本發(fā)明的另外方面和/或優(yōu)點，部分地，通過描述將是明顯的，或可通過本發(fā)明的實踐而得知。
本發(fā)明的各方面還提供一種在多極化MIMO系統(tǒng)中產(chǎn)生碼書的方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備能夠根據(jù)傳輸階(transmission rank)重構(gòu)預編碼矩陣。
本發(fā)明的各方面還提供一種在多才及化MIMO系統(tǒng)中產(chǎn)生碼書的方法和設(shè)備，當發(fā)射天線的極化方向旋轉(zhuǎn)時所述方法和設(shè)備能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的矩陣，能夠靈活地配合極化方向的改變。技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種產(chǎn)生在多極化MIMO中使用的碼書的方法，所述方法包括將單極化預編碼矩陣分配到以塊對角結(jié)構(gòu)排列的多個塊中的每個對角塊，在所述塊對角結(jié)構(gòu)中，對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方
i。' '；、 、 、A'、' 、 ^ 、、
12根據(jù)本發(fā)明的另一方面，碼書產(chǎn)生方法還可包括通過對分配給對角塊
的單極化預編碼矩陣和分配給塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的其余的塊的零矩陣進行組合來
產(chǎn)生用于多極化MIMO的預編碼矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，碼書產(chǎn)生方法還可包括通過根據(jù)與將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流相應的傳輸階從預編碼矩陣中選擇至少 一個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，碼書產(chǎn)生方法還可包括當發(fā)射天線的極化方向旋轉(zhuǎn)時使用預編碼矩陣和與極化方向的旋轉(zhuǎn)角度相應的旋轉(zhuǎn)的矩陣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，碼書產(chǎn)生方法還可包括使用對角矩陣調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種產(chǎn)生用于多極化MIMO的碼書的設(shè)備，所述設(shè)備包括單極化預編碼矩陣分配單元，將單極化預編碼矩陣分配給排列在塊對角結(jié)構(gòu)中的多個塊中的每個對角塊，在所述塊對角結(jié)構(gòu)中，'對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量相應；零矩陣分配單元，將零矩陣分配給塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)除了對角塊之外的每個其余的塊。
除了以上描述的示例實施例和方面，通過參照附圖和以下描述的教導，另外的方面和實施例將是清楚的。


通過下面結(jié)合附圖對示例實施例的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明，以下所有形成本發(fā)明的公開的 一部分。雖然以下描寫和圖示的公開集中于公開本發(fā)明的示例實施例，^f旦是應理解，其同樣Y義是一種圖示和示例的方式，而本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的精神和范圍僅由權(quán)利要求的項限定。下面表示附圖的簡要描述，其中
圖1-圖3示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的MIMO系統(tǒng)中的多極化發(fā)送/接收天線；
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的在多極化MIMO系統(tǒng)中使用的產(chǎn)生預編碼矩陣的碼書的方法的流程圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的在多極化MIMO系統(tǒng)中使用的預編碼
矩陣；圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的在多極化MIMO系統(tǒng)中離散傅立葉變換(DFT)預編碼矩陣被分配給對角塊的預編碼矩陣；以及
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的用于產(chǎn)生在多極化MIMO系統(tǒng)中使用的預編碼矩陣的碼書的碼書產(chǎn)生設(shè)備的框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的現(xiàn)有實施例，本發(fā)明的示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終表示相同的元件。以下通過參照附圖描述實施例來解釋本發(fā)明。
在詳細描述本發(fā)明的實施例之前，在此提供設(shè)計用于包括離散傅立葉變換(DFT)碼書和旋轉(zhuǎn)的DFT碼書的單極化MIMO的現(xiàn)有碼書的示例，以幫助理解用于多極化MIMO的具體情況的新碼書的構(gòu)造。例如，在單極化MIMO系統(tǒng)中提供DFT預編碼矩陣的DFT碼書可表示如下
/ = ["(G),t/①,.,…,t/2M]:預編碼矩陣集合，t/(w=[^,.....,f/L,]:第b預編碼矩陣，
⑨
Um-!:矩陣U^中的第m列向量，
其中，B是指示那些"個DFT預編碼矩陣中的一個所需的比特數(shù)量，M是發(fā)射天線的數(shù)量，"是作為DFT預編碼矩陣的集合的DFT碼書，U^是第b個DFT預編碼矩陣。矩陣U⑨中的第m列向量可以表示為uJ2。特別地，DFT碼書包括2(3)個DFT預編碼矩陣。所述2("個DFT預編碼矩陣中的每一個包括M個列向量。
另外，每個DFT預編碼矩陣都是MxM矩陣，并且uS是具有m元的向量，并且可以是大小為Mxl的列向量。在DFT碼書中，《可定義如下<formula>formula see original document page 15</formula>
也就是說，在DFT碼書中存在2("個DFT預編碼矩陣。每個DFT預編碼矩陣都是MxM矩陣。另外，每個MxM DFT預編碼矩陣包括M個列向量。每個列向量可以是Mxl列向量，可根據(jù)如上的等式2確定列向量的元。
例如，當兩個(2)發(fā)射天線的極化是單極化時，DFT預編碼矩陣可包括下面給出的兩個矩陣
<formula>formula see original document page 15</formula>
與用于單極化MIMO系統(tǒng)的現(xiàn)有的DFT碼書相反，旋轉(zhuǎn)的DFT碼書是在單極化MIMO系統(tǒng)中使用的旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣的集合。這樣的旋轉(zhuǎn)的DFT碼書可表示如下
《E， E ， …，E }:從而使
第i旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣可表示如下[等式5]<formula>formula see original document page 16</formula>
其中，Z)F7^是單極化MIMO系統(tǒng)中的DFT預編碼矩陣。通過將包括在 矩陣U^。
另外，在MIMO系統(tǒng)中，位于發(fā)送器方的發(fā)射天線將數(shù)據(jù)信號經(jīng)由無線 信道發(fā)送到位于接收器方的接收天線。這些無線信道可被稱為信道矩陣H。 在多極化MIMO系統(tǒng)中，信道矩陣H可被模型化為i/二義頓i7'。這里，符號 "砂，表示矩陣的Hadamard積并具有如下所示的計算規(guī)則
④
，
以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1-圖3,示出了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的用于多極化MIMO 信道的雙極化發(fā)射/接收天線的各種組合。
參照圖l,MIMO系統(tǒng)110包括安排在發(fā)送器方的兩個發(fā)射天線(2Tx)111 和112以及安排在接收器方的兩個接收天線(2Rx)113和114。兩個發(fā)射天線 111和112相互垂直。因此，發(fā)射天線111和112經(jīng)由無線信道(即，信道矩 陣H)發(fā)送的信號的極化方向相互正交。
對于2Tx-2Rx，預編碼矩陣X可表示如下
.1 VF
被稱為去極化因子的參數(shù)7可被認為是天線和信道的全局XPD (交叉極 化鑒別)。由于去極化因子的精確值取決于多個因素并且從一個無線環(huán)境到另 一無線環(huán)境變化，因此難以量化。這樣的去極化因子可覆蓋值0《;rSl的較寬
16范圍。
相似地，如圖2所示的另一 MIMO系統(tǒng)120包括安排在發(fā)送器方的四個 發(fā)射天線(4Tx)121、 122、 123和124以及安排在接收器方的兩個接收天線 (4Rx)125和126。由兩個發(fā)射天線121和122與其余的兩個發(fā)射天線123和 124經(jīng)由無線信道(即，信道矩陣H)發(fā)送的信號的極化方向相互正交。
對于4Tx-2Rx,預編碼矩陣X可表示如下
<formula>formula see original document page 17</formula>
另夕卜，如圖3所示的另一MIMO系統(tǒng)130包括安排在發(fā)送器方的四個發(fā) 射天線(4Tx)131、 132、 133和134以及安排在接收器方的四個接收天線 (4Rx)135、 136、 137和138。
對于4Tx-4Rx，預編碼矩陣X可表示如下<formula>formula see original document page 17</formula>
其中，7是實凄t,并且0S;j^1。
參照等式7，矩陣X的第一列和第二列相應于兩個發(fā)射天線(2Tx)121和 122，矩陣X的第三列和第四列相應于其他的兩個發(fā)射天線(2Tx)123和124。
具體地，信道矩陣H可被;漠型化為H X H'。另外，如圖3所示， 當在MIMO系統(tǒng)130中安排四個發(fā)射天線(4Tx)和四個接收天線(4Rx)時，預 編碼矩陣X可以是4x4矩陣，如等式7所示。另外，四個發(fā)射天線(4Tx)131、 132、 133和134以兩個極化方向發(fā)送信號。結(jié)果，矩陣X可被模型化為具有 正交方向的兩個塊的預編碼矩陣。
當發(fā)射天線(Tx)與接收天線(Rx)之間的距離很小時，也就是，例如當用 戶設(shè)備(UE)靠近基站(BS)時，被稱為去極化因子的參數(shù);r可以是接近于零 "0"。相反，當發(fā)射天線(Tx)與接收天線(Rx)之間的距離很大時，也就是，例如當無線網(wǎng)絡內(nèi)存在較大的小區(qū)時，義可以是接近于一 "1"。因此，當Z從
"0"改變到'T，(即，在0《；i^l的范圍內(nèi))時，碼書應該在單極化MIMO 系統(tǒng)和多極化MIMO系統(tǒng)中都具有優(yōu)秀的性能。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的在多極化MIMO系統(tǒng)中使用的產(chǎn)生 碼書的方法的流程圖。這樣的碼書設(shè)置有酉陣的集合，不僅設(shè)計用于多極化 MIMO方案，還用于單極化MIMO方案而不會明顯降低性能。用于這樣的多 極化MIMO的碼書可被構(gòu)建為塊對角結(jié)構(gòu)，被稱為塊對角多極化碼書。相似 地，這樣的塊對角結(jié)構(gòu)的在多極化MIMO中使用的預編碼矩陣可被表示為 MxN，其中，M表示發(fā)送器方的發(fā)射天線的數(shù)量，N表示矩陣X中的數(shù)據(jù)流 的數(shù)量?？筛鶕?jù)與發(fā)射天線的數(shù)量和將經(jīng)由無線信道發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量中 的至少一個相應的傳輸階(空間復用率)確定這樣的矩陣的大小。例如，如 果發(fā)射天線(Tx)的數(shù)量是四(4)且傳輸階(即，數(shù)據(jù)流的數(shù)量)也是四(4),則 矩陣的大小可以是4x4。
可根據(jù)塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量將這樣的矩陣(塊對 角多極化碼書)組織或模型化為具有多個塊。對角方向上的塊被稱為對角塊。 在MxN矩陣中，術(shù)語"對角方向"是指從第一列第一行的元到第M列第N 行的元的方向。例如，當將4x4矩陣分割為4組2x2矩陣時，這樣的兩個2x2 矩陣被表征為"對角塊" 一個2x2矩陣所包括的元既被包括在矩陣的第一 (Ist)列或第二 (2nd)列中，還被包括在矩陣的第一 (Ist)行或第二 (2nd) 行中，另一2x2矩陣所包括的元既被包括在矩陣的第三(3rd)列或第四(4th) 列中，還被包括在矩陣的第三(3rd)行或第四(4th)行中。
在這樣的情況下，當發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量是二(2)時，對角塊的總 數(shù)量可以是二(2),而在塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的其余塊的總數(shù)量可以是二(2)。相似地， 當發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量是三(3)時，對角塊的總數(shù)量可以是三(3),而其 余塊的總數(shù)量可以是六(6)。
參照圖4，在操作S210，將單極化預編碼矩陣分配給對角塊結(jié)構(gòu)內(nèi)的多 個塊中的每個對角塊。這樣的單極化預編碼矩陣是設(shè)計用于單極化MIMO的 預編碼矩陣。
例如，分配給這樣的塊對角多極化碼書中的對角塊的單極化預編碼矩陣 可包括在設(shè)計用于單極化MIMO的矩陣碼書(例如，DFT碼書或旋轉(zhuǎn)的DFT 碼書或其他矩陣碼書)中選擇的DFT預編碼矩陣或旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣?？蓪FT預編碼矩陣和旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣中的任意一個分配給對角塊。 另外，可根據(jù)具有相同極化方向的發(fā)射天線(Tx)的數(shù)量來確定單極化預 編碼矩陣的大小。例如，假設(shè)發(fā)射天線(Tx)的總數(shù)量是八(8),兩個發(fā)射天線 (2Tx)的極化方向是方向x,其余的六個發(fā)射天線(6Tx)的極化方向是方向y。 在這種情況下，方向x與方向y垂直。另外，極化方向的數(shù)量是二(2)，即， 方向x和方向y。因此，用于多極化MIMO的預編碼矩陣可具有兩個對角塊。 另外，分配給一個對角塊的單極化預編碼矩陣的行數(shù)可以是六(6)，分配 給其余的一個對角塊的單極化預編碼矩陣的行數(shù)可以是二(2)。在這種情況下， 如果傳輸階(transmission rank)是八(8)，更具體地，如果將方向x作為極化方 向的兩個天線的傳輸階是二(2)而將方向y作為極化方向的六個天線的傳輸階 是六(6)，則可將2x2單^l化預編碼矩陣分配給兩個對角塊中的任意一個，并 將6x6單極化預編碼矩陣分配給兩個對角塊中的另外一個。
中的每一個。
特別地，將所有元都是"0"的零矩陣分配給根據(jù)發(fā)射天線的極化方向的 數(shù)量獲得塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的塊中不是對角塊的塊。
在操作S230，通過組合分配給對角塊的單極化預編碼矩陣和分配給塊對 角結(jié)構(gòu)內(nèi)的其余塊的零矩陣來隨后產(chǎn)生用于多極化MIMO的預編碼矩陣，即， 塊對角多^1化碼書。
例如，如果存在四個發(fā)射天線(4Tx),其中兩個發(fā)射天線(2Tx)以方向x 為極化方向，其余兩個發(fā)射天線(2Tx)以方向y作為極化方向，則用于多極化 MIMO系統(tǒng)的碼書可包括例如由以下等式提供的4x4矩陣
<formula>formula see original document page 19</formula>
等式8的兩個多極化預編碼矩陣僅是本發(fā)明的示例。例如，可通過將分 兩個零矩陣隨^/L組合來產(chǎn)生多極化預編碼矩陣。特別地，可通過根據(jù)發(fā)射天線的計劃方向的數(shù)量將預編碼矩陣組織為多
MIMO系統(tǒng)的預編碼矩陣。隨后將零矩陣分配到塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的其余塊中的 每一個。
時，用于多極化MIMO的預編碼矩陣的大小可以是4x4。另外，由于發(fā)射天 線的極化方向的數(shù)量是二(2)，因此可根據(jù)極化方向的數(shù)量將預編碼矩陣組織 為總共四個(4)塊。隨后通過將單極化預編碼矩陣分配給兩個對角塊的每一個 并將零矩陣分配給塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的不是上述兩個(2)對角塊的其余兩個塊中的 每一個來產(chǎn)生用于多極化MIMO的預編碼矩陣(塊對角多極化碼書)。
在操作S240，隨后，通過根據(jù)與將經(jīng)由無線信道發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相 應的傳輸階從相同的矩陣中選擇至少一個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣(塊對角 多極化碼書)。
例如，可假設(shè)如果四個發(fā)射天線具有多個極性，則產(chǎn)生4x4預編碼矩陣。 所述4x4預編碼矩陣被給定如下 [等式9]
1 —1 0 0 0 0
00
00
11
1
參照等式9,當傳輸階是二(2)時，可通過從包括在預編碼矩陣中的四個 列向量選擇兩個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣(塊對角多極化碼書)。特別地，可 重構(gòu)等式9的預編碼矩陣以產(chǎn)生具有大小為4x2的六個預編碼矩陣，給定如 下<formula>formula see original document page 21</formula>當發(fā)射天線的數(shù)量是M,傳輸階是r時，可產(chǎn)生MxM預編碼矩陣。另 外，可通過才艮據(jù)傳輸階選擇列向量并重構(gòu)預編碼矩陣來產(chǎn)生Mxr預編碼矩陣。特別地，根據(jù)本發(fā)明，可通過根據(jù)傳輸階重構(gòu)預編碼矩陣從預編碼矩陣 移除不必要的列向量，從而可有效地產(chǎn)生碼書。在操作S250,當發(fā)射天線的極化方向旋轉(zhuǎn)時，使用預編碼矩陣和旋轉(zhuǎn)的 矩陣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。旋轉(zhuǎn)的矩陣可相應于發(fā)射天線(Tx)的極化方向 的旋轉(zhuǎn)角度?？梢砸愿鞣N方式實施發(fā)射天線的陣列結(jié)構(gòu)。例如，在多極化MIMO系統(tǒng) 中，可相對于參考平面垂直地安裝與一個極化方向相應的發(fā)射天線，并相對 于參考平面水平地安裝與另一極化方向相應的發(fā)射天線。另外，可相對于參平面以-45度的方向安裝與另 一極化方向相應的發(fā)射天線。
須使用旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣對數(shù)據(jù)流進行波束賦形?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。特別地，可通過將預編碼矩陣與旋轉(zhuǎn)的矩陣相乘來 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
例如，當假設(shè)以相對于參考平面+45度方向和-45方向安裝四個發(fā)射天線 中的兩個發(fā)射天線時，旋轉(zhuǎn)的矩陣可表示如下<formula>formula see original document page 22</formula>旋轉(zhuǎn)的矩陣u旭可乘以隨機的復數(shù)值。當將旋轉(zhuǎn)的矩陣u似乘以隨機標 量值得到的結(jié)構(gòu)也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
當預編碼矩陣被稱為WBD時，通過旋轉(zhuǎn)預編碼矩陣WBD產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)的預編
碼矩陣Wrbd可表示為如下 <formula>formula see original document page 22</formula>參照等式12,旋轉(zhuǎn)的矩陣Urot可被確定為與發(fā)射天線的極化方向的旋轉(zhuǎn)
角度相應。
根據(jù)本發(fā)明，即使提供不同類型的陣列(例如，具有旋轉(zhuǎn)的極化方向的 發(fā)射天線)，可使用旋轉(zhuǎn)的矩陣容易地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
在操作S250,通過對包括在預編碼矩陣中的列向量重新排序獲得重排的 矩陣，重排的矩陣和旋轉(zhuǎn)的矩陣用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
例如，假設(shè)以相對于參考平面+45度方向和-45方向安裝四個發(fā)射天線中 的兩個發(fā)射天線時，產(chǎn)生預編碼矩陣WBD。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)的矩陣U加與 等式11相同。預編碼矩陣WBD表示為如下[等式13]
BD
1100
—1100
0011
00一l1
當包括在等式13的預編碼矩陣WeD中的列向量被重新排序時，重排的矩 陣W麗der,BD可表示如下
W
1010
—.1010
0101
0—101
通過使用重排矩陣Wfe。rder,BD和等式11的旋轉(zhuǎn)的矩陣Urat ,可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的 預編碼矩陣Wr3d ,并可使用旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣WRB。對數(shù)據(jù)流進行波束賦形， Wrb。表示如下
i =丄
咖 2.rotBD 2
10-1 o 0
0-1 10 10
]0 —I o
0 1
1 0
1 ()
0 1
參照等式15，可以看出當以相對于參考平面+45度方向和-45方向安裝 四個發(fā)射天線中的分別的兩個發(fā)射天線時，可像等式15 —樣產(chǎn)生與等式13 的預編碼矩陣WeD相應的旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣W^d。
在操作S260,調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位。可使用對角矩陣調(diào)整包括在重排矩陣中的每個元的相位。在這種情況下，對角矩陣包括對 角元。另外，每個對角元的相位可以相同或彼此不同。每個對角元的幅度被 設(shè)為"1"。除了對角元的其余的元中的每一個的幅度被設(shè)為"0"。
對角矩陣與數(shù)據(jù)碼元的調(diào)制方案相關(guān)聯(lián)，而不是與增加MIMO系統(tǒng)的信 道容量相關(guān)聯(lián)。例如，當使用四相移鍵控(QPSK)調(diào)制數(shù)據(jù)碼元時，對角矩陣 可僅改變數(shù)據(jù)碼元的相位，而可以不影響MIMO系統(tǒng)的信道容量。
在這種情況下，假設(shè)預編碼矩陣WBD和重排矩陣WreOTdCT,BD被給定為如
下
<formula>formula see original document page 24</formula>
在這種情況下，可像下面的等式17—樣調(diào)整包括在重排矩陣Wre。rder,BD中 的每個元的相位，并通過使用W're。rder,BD對數(shù)據(jù)碼元進行波束賦形。等式17 給定為
<formula>formula see original document page 24</formula>
可將本發(fā)明的各方面記錄在包括用于實現(xiàn)由計算機實施的各種操作的程 序指令的計算機可讀介質(zhì)中。介質(zhì)還可包括程序指令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 等或者它們的組合。計算機可讀介質(zhì)的示例包括7磁性介質(zhì)(諸如硬盤、軟盤
和磁帶)、光學介質(zhì)(諸如CD ROM盤和DVD )、磁光介質(zhì)(諸如光盤)、酉己 置用于存儲和執(zhí)行程序指令的硬件裝置(諸如只讀存儲器(ROM)、隨機存取 存儲器(RAM)、閃存等)。程序指令的示例包括諸如由編譯器產(chǎn)生的機器碼和包含可以由計算機使用解釋器執(zhí)行的更高級代碼的文件。所述的硬件裝置可 配置用于作為一個或多個軟件模塊以執(zhí)行上述的本發(fā)明實施例的操作。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的在多極化MIMO系統(tǒng)中使用預編碼矩陣。
參照圖5,當發(fā)射天線的數(shù)量是四(4)，發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量是二 (2)， U指示用于多極化MIMO系統(tǒng)的預編碼矩陣。如圖5所示，例如"A" 矩陣310和"B，，矩陣320表示單極化矩陣，即，從設(shè)計用于單極化MIMO 的矩陣碼書(例如，DFT碼書或旋轉(zhuǎn)的DFT碼書或任意其他碼書)中選擇的 預編碼矩陣，兩個"0"矩陣330和340表示零矩陣。
可根據(jù)具有相同極化方向的發(fā)射天線的數(shù)量確定"A"矩陣310和"B" 矩陣320的大小。
例如，當發(fā)射天線的極化方向是方向x和方向y,則發(fā)射天線的極化方 向的數(shù)量可以是二(2)。另外，可假設(shè)當發(fā)射天線的總數(shù)量是四(4)時，兩個發(fā) 射天線的極化方向是方向x,其余兩個發(fā)射天線的極化方向是方向y。在這種 情況下，"A，，矩陣310可以是與方向x的極化方向相應的單極化預編碼矩陣。 由于以方向x為極化方向的發(fā)射天線的數(shù)量是二(2),因此，"A"矩陣310的 行數(shù)可以是二(2)。另外，"B，，矩陣320的行數(shù)可以是二(2)。
當方向x的傳輸階是二(2)時，"A，，矩陣310的行數(shù)可以是二(2)。另夕卜， 當y方向的傳輸階是二(2)時，"B，，矩陣320的行數(shù)可以是二(2)。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例實施例的多極化MIM0系統(tǒng)中諸如分配給對角 塊的DFT預編碼矩陣的單極化預編碼矩陣。
參照圖6， WmJ和W"^是當發(fā)射天線的數(shù)量為四(4),發(fā)射天線的極化 方向的數(shù)量為二(2)，并且具有相同極化方向的發(fā)射天線的數(shù)量是二(2)時的預 編碼矩陣。
分配給預編碼矩陣Www和W"^的對角塊的DFT預編碼矩陣可表示如
下
—1 1 ——1 1 —
1— 1
通過對包括在預編碼矩陣Www和w 中的列向量進行重排產(chǎn)生的重排
25矩陣W, W.
reorder，BD， 1 隨dei-,BD，7和W認der，BD，7
等式19]
W證der，BD，2 、Wreorder，BD，3 、Wreorder,BD4 、
Wreorder，BD，5 、 Wreorder，BD6
的示例可表示如下:
W,
reorder，BD，l
w,
reorder，BD，3
w,
reorder，BD，5
w,
reorder，BD,7
1010
10—10
0101
010—1
1010
0-乂0
0101
0101
0101 一
0乂0 --乂
1010
乂0-乂0_
0101 一
0—101
1010
-1010
w,
reorder，BD，2
w,
reorder，BD，4
w,
reorder，BD，6
w,
reorder，BD，7
o i
0 i
1 0 1 0
-0 1
0 - 乂
1 0
o
1 0 -l 0 0 1
0 -l
1 0
-/ o
0 1
o -乂
0 1
0 -1
1 0 —1 0
0
0
1
0 0
0 0
0 0
o-
0
1 1
o-
0
1
可將重排的矩陣乘以對角矩陣。在這種情況下，對角矩陣的對角元是具
有模為l的復數(shù)，其余的元是o。對角矩陣不影響信道容量或波束賦形性能，
并且與數(shù)據(jù)碼元的調(diào)制方案相關(guān)聯(lián)。
例如，包括在使用隨機對角矩陣的重排的矩陣中的每個元的相位可被調(diào)
整為如等式20所示。在這種情況下，對角矩陣D,.的對角元可以是具有幅度1
的隨機復數(shù)。
26<formula>formula see original document page 27</formula>另外，可從使用重排的矩陣WreOTder，BD，i和對角矩陣D,產(chǎn)生的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 的預編碼矩陣『^W。更特別地，可通過預編碼矩陣W^^和WBD,2的數(shù)學變換 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣W，d一D,。
在這種情況下，當從預編碼矩陣產(chǎn)生重排的矩陣，并通過將重排的矩陣
乘以對角矩陣產(chǎn)生^，,.時，可由等式21給出旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣^^，,. [等式21]
1
W,:玉H
通過使用等式21,可將相對于包括在等式20中的K,的旋轉(zhuǎn)的預編碼矩
陣『，，,.表示如下 [等式22]
<formula>formula see original document page 28</formula>
參照等式22,當以相對于參考平面+45度的方向安裝與一個極化方向相 應的發(fā)射天線并以相對于參考平面-45度的方向安裝與另一極化方向相應的 發(fā)射天線時，可使用旋轉(zhuǎn)的矩陣產(chǎn)生四個(4)旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。在這種情況下，盡管在等式22中表達了四個旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員很明顯的是，可使用本發(fā)明的技術(shù)精神產(chǎn)生各種類型的旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
另外，旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣^^，,.可表示如下
W,
rbd,5
1 — 1
5U'.otWc'5=5
1 0
0
1
1 0 10-1 01 0
0 1 0
1
.o —乂 o 乂
0 10 1 —10 10 力o _乂 0
1
Wrbd,6 =5UrotWc,6 =5
0
1 0
0 1
1 0
1 0
10 10 一l 0 1 0 0 10 1 0 —l 0 1
0
1 0
0 1
1 0
1 0
0 -l 0 1 0 10 1 _1 0 1 1 10 10
1 1
Wrbd,s =5UrotWC8 =三
0 -l
1 0
0 1
1 0
10 10
-y o 乂 o
o o -_/
0 _1 0 1
當使用等式22和等式23計算旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣時，可表示如下: [等式24]
1 1 1
1 一l _1
一l 1 —1
一l 一l 1
29<formula>formula see original document page 30</formula>因此，根據(jù)空分多址(SDMA)方案的發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的各種類型的通信設(shè)備可使用等式24中公開的預編碼矩陣中的至少一個執(zhí)行通信。SDMA表示這 樣的技術(shù)，該技術(shù)使基站能夠以相同的帶寬和時間同時經(jīng)由多個天線將信號 (即，至少一個數(shù)據(jù)流)發(fā)送到多個用戶或從多個用戶接收信號，從而最大 化數(shù)據(jù)傳傳輸率和總?cè)萘?。這里，在等式24中公開的預編碼矩陣基于傳輸階 是4時的情況，但是可以通過選擇等式24中公開的預編碼矩陣的列向量來產(chǎn) 生與各種類型的傳輸階相應的預編碼矩陣。
另外，基站(BS)和終端可將等式24的矩陣的碼書存儲在計算機可讀記錄 介質(zhì)等中。當基站(BS)發(fā)送導頻信號時，每個終端可響應于導頻信號選擇存 儲的矩陣中的任意一個。在這種情況下，每個終端可基于形成于每個終端與 基站之間的無線信道選擇任意一個矩陣，并且還可以基于可實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸 率選擇任意一個矩陣。另外，每個終端可從包括在選4奪的矩陣中的列向量選 擇任意一個列向量。
關(guān)聯(lián)的信息。與選擇的矩陣相關(guān)聯(lián)的信息可以是選擇的矩陣的索引信息，與 選擇的列向量相關(guān)聯(lián)的信息可以是選擇的列向量的索引信息。
在這種情況下，基站(BS)可基于從終端反饋的信息選擇等式24中公開的 矩陣中的任意一個作為預編碼矩陣。具體地，基站可根據(jù)每用戶平均速率控 制(PU2RC)方案選擇預編碼矩陣?；?BS)可使用選擇的預編碼矩陣對將要經(jīng) 由天線發(fā)送的數(shù)據(jù)執(zhí)行預編碼(波束賦形)。
特別地，根據(jù)本發(fā)明一方面的終端可包括信號接收器，用于接收從基 站發(fā)送的導頻信號；碼書存儲單元，存儲包括至少一個Wi的碼書，其中，i 是1到8中的一個自然數(shù)；
l 1 —
-1 _1
l -1
-l 1 _
i i -i -r
-i i i 一i —i i 一i i
i i
i -1 i —i
w =丄
2 2
31<formula>formula see original document page 32</formula>
選擇器，響應于導頻信號從存儲的至少一個Wi選擇目標矩陣；以及信息反饋 單元，將與目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息反饋到基站。
在一種情況下，選擇器可基于終端與基站之間形成的無線信道的狀態(tài)，
從包括至少一個Wi的存儲的碼書中選擇目標矩陣。另外，選擇器可基于可實 現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸率從包括至少一個Wi的存儲的碼書中選擇目標矩陣。此外，選 擇器響應于導頻信號從包括至少一個Wi存儲的碼書中選擇目標矩陣，并從包
括在選擇的目標矩陣中的列向量中選擇至少一個列向量。另外，根據(jù)本發(fā)明的一方面的基站可包括碼書存儲單元，用于存儲包
括至少一個Wi的碼書，其中，i是l到8中的一個自然數(shù)
<formula>formula see original document page 33</formula><formula>formula see original document page 34</formula>
信息接收器，接收與終端從包括至少 一個Wi的存儲的碼書中選擇的矩陣相關(guān)
聯(lián)的信息；矩陣選擇器，基于與選擇的矩陣相關(guān)聯(lián)的信息選擇預編碼矩陣； 以及，預編碼器，使用選擇的預編碼矩陣對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流執(zhí)行預編碼。
在一種情況中，信息接收器可接收與相應于多個終端的矩陣相關(guān)聯(lián)的信 息，其中，由所述多個終端分別選擇矩陣，矩陣選擇器可基于與相應于多個 終端的矩陣相關(guān)聯(lián)的信息選擇預編碼矩陣。
回到圖7,示出了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的用于產(chǎn)生在多極化MIMO系 統(tǒng)中使用的預編碼矩陣的碼書的碼書產(chǎn)生設(shè)備的框圖。參照圖7，碼書產(chǎn)生 設(shè)備包括單極化預編碼矩陣分配單元510、零矩陣分配單元520、預編碼矩陣 產(chǎn)生單元530、預編碼矩陣重構(gòu)單元540、旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣產(chǎn)生單元550和 相位調(diào)整單元560。
單極化預編碼矩陣分配單元510將單極化預編碼矩陣分配給塊對角結(jié)構(gòu) 內(nèi)的多個塊中的每個對角塊。根據(jù)發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量組織塊。
余塊;
多極化MIMO的預 編碼矩陣(即，塊對角多極化碼書)。
預編碼矩陣重構(gòu)單元540通過根據(jù)與將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相應的傳 輸階從預編碼矩陣選擇至少一個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣。
當發(fā)射天線的極化方向被旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣產(chǎn)生單元550使用矩陣。
旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣產(chǎn)生單元550可通過對包括在預編碼矩陣中的列向量 進行重排來產(chǎn)生重排的矩陣，并通過使用重排的矩陣和;旋轉(zhuǎn)的矩陣來產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。相位調(diào)整單元560使用對角矩陣調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位。
沒有參照圖7的設(shè)備進行的描述與參照圖1至圖6進行的描述相同，因 此將省略該描述。
包括在根據(jù)本發(fā)明一方面產(chǎn)生的預編碼矩陣(塊對角多極化碼書)中的 矩陣將被存儲在各種類型的通信設(shè)備中并被使用。例如，通信設(shè)備可通過使 用根據(jù)本發(fā)明 一方面產(chǎn)生的矩陣在空分多址(SDMA)通信系統(tǒng)中發(fā)送和接收 數(shù)據(jù)。通信設(shè)備可包括用于SDMA通信系統(tǒng)的各種類型的裝置，諸如，基站、 轉(zhuǎn)發(fā)器、終端等。
特別地，根據(jù)本發(fā)明一方面的通信設(shè)備可存儲預編碼矩陣(塊對角多極 化碼書)，所述預編碼矩陣是通過將單極化預編碼 多個塊中的對角塊， 產(chǎn)生的，所述多個塊根據(jù)發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量被劃分或組織。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，可通過對分配給對角塊的單極化預編碼矩陣和分
極化碼書)。
另外，根據(jù)本發(fā)明一方面的通信設(shè)備可存儲重構(gòu)的矩陣，其中，通過根
據(jù)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相應的傳輸階從預編碼矩陣選擇至少一個列向量 來重構(gòu)所述矩陣。
另外，根據(jù)本發(fā)明一方面的通信設(shè)備可存儲旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣，當發(fā)射 天線的極化方向纟皮旋轉(zhuǎn)時，通過使用預編碼矩陣和相應于極化方向的旋轉(zhuǎn)角 度的旋轉(zhuǎn)的矩陣產(chǎn)生所述旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
另外，根據(jù)本發(fā)明示例實施例的通信設(shè)備可通過將包括在預編碼矩陣中 的列向量重新排序來產(chǎn)生重排的矩陣，并存儲通過使用重排的矩陣和旋轉(zhuǎn)的 矩陣產(chǎn)生的矩陣。
當通信設(shè)備是無線網(wǎng)絡(例如，3GPP、超級3G ( 3G長期演進"LTE，，)、 3GPP2和即將到來的4G系統(tǒng))中用于支持多用戶設(shè)備的基站(BS)時，基站(BS) 可發(fā)送傳輸信號，該傳輸信號使用包括在基站(BS)中的矩陣將數(shù)據(jù)流波束賦 形。特別地，基站(BS)可包括碼書存儲單元，存儲根據(jù)本發(fā)明的矩陣的碼 書；以及波束賦形器，使用存儲的矩陣將數(shù)據(jù)流波束賦開
17
相反，當通信設(shè)備是終端時，終端可使用從存儲在終端中的碼書選擇的矩陣產(chǎn)生反饋數(shù)據(jù)。當基站(BS)執(zhí)行波束賦形時使用反饋數(shù)據(jù)，其中，根據(jù) 從存儲在終端中的碼書選擇的矩陣從發(fā)射天線發(fā)射多個數(shù)據(jù)流。特別地，終
端可包括碼書存儲單元，存儲根據(jù)本發(fā)明的矩陣的碼書；以及反饋數(shù)據(jù)產(chǎn)
生單元，使用存儲的矩陣產(chǎn)生與基站的無線信道相應的反饋數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的各方面，提供一種產(chǎn)生用于多極化MIMO系統(tǒng)的碼書的方 法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備可在即使天線的極化是多極化時使用單極化預編 碼矩陣產(chǎn)生預編碼矩陣，從而產(chǎn)生易于生成的優(yōu)秀的預編碼矩陣。發(fā)送器端 和接收器端可共享這樣的碼書。
另外，根據(jù)本發(fā)明的各方面，提供一種產(chǎn)生多極化MIMO系統(tǒng)的碼書的 方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備能夠根據(jù)傳輸階重構(gòu)預編碼矩陣，從而可更有 效地產(chǎn)生碼書。
另外，根據(jù)本發(fā)明的各方面，提供一種產(chǎn)生多極化MIMO系統(tǒng)的碼書的 方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備能夠在發(fā)射天線的極化方向被旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 的矩陣， >人而更靈活地處理極化方向的改變。
如上所示，可有利地獲得在多極化MIMO方案中使用的具有低復雜度和 優(yōu)秀性能和魯棒性的碼書。這樣的碼書設(shè)計還可用于單極化MIMO方案，而 不會明顯降低性能。
如圖7所示的碼書產(chǎn)生設(shè)備的各種部件，諸如，單極化預編碼矩陣分配 單元510、零矩陣分配單元520、預編碼矩陣產(chǎn)生單元530、預編碼矩陣重構(gòu) 單元540、旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣產(chǎn)生單元550和相位調(diào)整單元560可集成為單 個控制單元，諸如位于發(fā)送器端(例如，基站)的基帶處理器或控制器，或 者，可以以軟件或硬件實施，例如，以現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和專用集成 電路(ASIC)實施。這樣，意圖在于在此描述的處理被寬泛地理解為由軟件、 硬件或者二者的組合等效執(zhí)行。如上所示，軟件模塊可通過各種軟件語言編 寫，包括C、 C++、 Java、 Visual Basic以及其他。這些軟件模塊可包括也能 夠被存儲在一種或多種機器可讀存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)和指令，機器可讀存儲介 質(zhì)例如為動態(tài)或靜態(tài)隨機存取存儲器(DRAM或SRAM)、可擦除和可編程只 讀存儲器(EPROM)、電可擦擦和可編程只讀存儲器(EEPROM)和閃存、磁盤 (例如，固定盤、軟盤和可移動盤)、其他磁性介質(zhì)(包括磁帶)和光學介質(zhì) (例如，致密盤(CD)或數(shù)字視頻盤(DVD))。軟件進程或模塊的指令也可以以 多種不同方式之一被加載或傳輸?shù)綗o線網(wǎng)絡上的無線卡或任意的計算裝置。
36盤上的指令或通過網(wǎng)絡接口卡、
調(diào)制解調(diào)器或其他接口裝置傳輸?shù)拇a段可被加載到系統(tǒng)并被執(zhí)行為相應的 軟件進程或模塊。在加載或傳輸處理中，實施為載波的(通過電話線、網(wǎng)絡 線、無線鏈路、線纜等傳輸?shù)?數(shù)據(jù)信號可將包括指令的代碼段通信到網(wǎng)絡 節(jié)點或元件。這樣的載波可以是電、光、聲、電磁形式，或者其他類型的信號。
另外，如圖4所示的碼書產(chǎn)生方法可被記錄在包括程序指令的計算機可 讀介質(zhì)中，以通過計算機實施各種操作。介質(zhì)也可包括程序指令、數(shù)據(jù)文件、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等之一或者它們的結(jié)合。計算機可讀介質(zhì)的示例包括磁介質(zhì)(例如， 硬盤、軟盤和磁帶)、光介質(zhì)(例如，CDROM盤和DVD)、磁光介質(zhì)(例如， 光盤)；特別配置用于存儲和執(zhí)行程序指令的硬件裝置，例如，只讀存儲器 (ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃存等。介質(zhì)還可以是傳輸介質(zhì)，諸如光 纖或金屬線、波導等，包括發(fā)送說明程序指令的信號的載波、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。 程序指令的示例包括機器碼(諸如編譯器產(chǎn)生的機器碼)，以及包含可由使用 解釋器的計算機執(zhí)行的更高級代碼的文件。描述的硬件裝置可被配置為作為 一個或多個軟件模塊，以便執(zhí)行上述的本發(fā)明的實施例的操作。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應理解，隨 著技術(shù)發(fā)展，可在不脫離本發(fā)明的真是范圍的情況下進行改變和修改，進行 等效替換?？稍诓幻撾x本發(fā)明的范圍的情況下進行多種^^改、交換、增加和 二次組合以使本發(fā)明的教導適應于具體情況。例如，如圖l到圖3所示的天 線排列，通常包括設(shè)置有發(fā)射天線Xi...XM的發(fā)送器端和設(shè)置由N個接收天 線Yi...Yn的接收器端，以經(jīng)由無線信道(信道矩陣H)進行通信。對于移動通 信系統(tǒng)，已知為符合3GPP、 3GPP2和4G規(guī)范中說明的"節(jié)點B"的基站(BS) 用于通過無線信道在發(fā)送器端發(fā)送數(shù)據(jù)。用戶設(shè)備(UE)，通常是移動站(MS)， 用于通過無線信道在接收器端接收數(shù)據(jù)。這樣的用戶設(shè)備(UE)可以是例如移 動電話(耳機)、個人數(shù)字助理(PDA)或其他裝置，諸如膝上計算機的無線卡或 具有無線互聯(lián)網(wǎng)連接能力的計算機、WiFi和WiMAX配件等。無線網(wǎng)絡可以 是無線通信技術(shù)中的任意一個，包括但不限于GSM (全球移動通信系統(tǒng))、 CDMA(碼分多址)、WLL(無線本地環(huán)路)、WAN(廣域網(wǎng))、WiFi和WiMAX (基于IEEE802.16的全球微波互聯(lián)接入)，并且可應用于多種現(xiàn)有和新興技 術(shù)標準，例如，IEEE802.il (用于無線局域網(wǎng))、IEEE802.16 (用于無線城域
37網(wǎng))和IEEE802.02 (用于移動寬帶無線接入)?；?BS)可以是IEEE802.il 接入點(AP)， UE可以是任意的客戶站。或者，基站還可以實施為在使用寬帶 碼分多址(WCDMA)技術(shù)的URAN (UMTS地面無線電4妻入網(wǎng))的GERAN (GSM/EDGE無線電接入技術(shù))。然而，本發(fā)明不限于這些無線電接入技術(shù)， 而且還可應用于以下無線電繼而技術(shù)GSM(全球移動通信系統(tǒng))、GPRS(通 用分組無線服務)、E-GPRS (EDGE GPRS )、 CDMA2000 (CDMA,碼分多 址)、US-TDMA (美國時分多址)和IS-95。因此，本發(fā)明不限于公開的各種 示例實施例，本發(fā)明包括落入權(quán)利要求范圍的所有實施例。
權(quán)利要求
1、一種產(chǎn)生在多入多出MIMO系統(tǒng)中使用的碼書的方法，所述方法包括將單極化預編碼矩陣分配給排列在塊對角結(jié)構(gòu)中的多個塊中的每個對角塊，在所述塊對角結(jié)構(gòu)中，對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量相應；將零矩陣分配給塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)除了對角塊之外的每一個其余的塊。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過對分配給對角塊的單極化預編碼矩陣和分配給塊對角結(jié)構(gòu)內(nèi)的其余的塊的零矩陣進行組合來產(chǎn)生預編碼矩陣。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括通過根據(jù)與將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相應的傳輸階從預編碼矩陣選擇至少一個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，當傳輸階是R時通過選擇R個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，單極化預編碼矩陣是設(shè)計用于單極化MIMO的離散傅立葉變換(DFT)預編碼矩陣和旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣中的一個。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當極化方向的數(shù)量大于或等于2時，極化方向4皮此正交。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)具有相同極化方向的發(fā)射天線的數(shù)量確定分配給每個對角塊的單極化預編碼矩陣的大小。
8、 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括當發(fā)射天線的極化方向被旋轉(zhuǎn)時，使用預編碼矩陣和相應于極化方向的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)的矩陣來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過重排包括在預編碼矩陣中的列向量獲得重排的矩陣。
10、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過將預編碼矩陣乘以旋轉(zhuǎn)的矩陣獲得旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括使用對角矩陣調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位。
12、 一種存儲用于實施權(quán)利要求1的方法的程序的計算機可讀介質(zhì)。
13、 一種產(chǎn)生在多入多出MIMO系統(tǒng)中使用的碼書的設(shè)備，所述設(shè)備包括:單極化預編碼矩陣分配單元，將單極化預編碼矩陣分配給排列在塊對角格式中的多個塊中的每個對角塊，在所述塊對角結(jié)構(gòu)中，對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量相應；零矩陣分配單元，將零矩陣分配給除了對角塊之外的其余的塊。
14、 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括預編碼矩陣產(chǎn)生單元，通過對分配給對角塊的單極化預編碼矩陣和分配給其余的塊的零矩陣進行組合來產(chǎn)生預編碼矩陣。
15、 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，還包括預編碼矩陣重構(gòu)單元，通過根據(jù)與將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相應的傳輸階從預編碼矩陣選擇至少一個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣。
16、 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，單極化預編碼矩陣是用于單極化MIMO的DFT預編碼矩陣和旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣中的一個。
17、 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，還包括旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣產(chǎn)生單元，當發(fā)射天線的極化方向^f皮旋轉(zhuǎn)時，使用預陣。一 、 ； ° 、 又、、、'' 、 —
18、 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣產(chǎn)生單元通過重排包括在預編碼矩陣中的列向量的順序來獲得重排的矩陣，并使用重排的預編碼矩陣和旋轉(zhuǎn)的矩陣來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
19、 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，還包括相位調(diào)整單元，使用對角矩陣調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位。
20、 一種通信設(shè)備，包括多個發(fā)射天線；和處理器，安排用于使用預編碼矩陣經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)送數(shù)據(jù)，其中，通過將單極化預編碼矩陣分配給以塊對角格式排列的多個塊中的對角塊，并將零述塊對角格式中，對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量相應。
21、 如權(quán)利要求20所述的通信設(shè)備，其中，通過對分配給對角塊的單極化預編碼矩陣和分配給其余的塊的零矩陣進行組合來產(chǎn)生預編碼矩陣。
22、 如權(quán)利要求21所述的通信設(shè)備，還包括存儲器，用于存儲預編碼矩陣和通過根據(jù)與將經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相應的傳輸階從預編碼矩陣中選"f奪的至少一個列向量來重構(gòu)的矩陣中的至少一個。
23、 如權(quán)利要求22所述的通信設(shè)備，其中，存儲器還包括預編碼矩陣、重構(gòu)的矩陣和旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣中的至少一個，所述旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣是當發(fā)射天線的極化方向被旋轉(zhuǎn)時使用預編碼矩陣和與極化方向的旋轉(zhuǎn)角度相應的旋轉(zhuǎn)的矩陣產(chǎn)生的。
24、 如權(quán)利要求23所述的通信設(shè)備，其中，存儲器還存儲預編碼矩陣、重構(gòu)的矩陣、旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣以及通過使用重排的矩陣和旋轉(zhuǎn)的矩陣產(chǎn)生的矩陣中的至少一個，其中，通過重排包括預編碼矩陣中的列向量來產(chǎn)生所述重排的矩陣。
25、 如權(quán)利要求24所述的通信設(shè)備，其中，存儲器還存儲預編碼矩陣、重構(gòu)的矩陣、旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣、使用重排的矩陣和旋轉(zhuǎn)的矩陣產(chǎn)生的矩陣以及通過使用對角矩陣調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位產(chǎn)生的另一矩陣中的至少一個。
26、 一種終端，包括碼書存儲單元，用于存儲包括至少一個Wi的碼書，其中，i是l到8中的一個自然數(shù)，<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 5</formula>選擇器，用于從存儲的至少一個Wi中選擇目標矩陣；以及信息反饋單元，將與目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息反饋到基站。
27、 如權(quán)利要求26所述的終端，其中，選擇器基于終端與基站之間形成的無線信道的狀態(tài)從包括至少一個Wi的存儲的碼書中選擇目標矩陣。
28、 如權(quán)利要求26所述的終端，其中，選擇器基于可實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸率從包括至少 一個wi的存儲的碼書中選擇目標矩陣。
29、 如權(quán)利要求26所述的終端，其中，Wi是旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣。
30、 如權(quán)利要求26所述的終端，其中，選擇器從包括至少一個Wi的存儲的碼書中選擇目標矩陣，并從包括在選擇的目標矩陣中的列向量中選擇至少一個列向量，并且信息反饋單元將與選擇的目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息和與選擇的所述至少一個列向量相關(guān)聯(lián)的信息反饋到基站。
31、 如權(quán)利要求30所述的終端，其中，信息反饋單元將選擇的目標矩陣的索引信息和選擇的所述至少一個列向量的索引信息反饋到基站。
32、 一種操作終端的方法，包括接收存儲碼書的基站發(fā)送的導頻信號，所述碼書包括至少一個Wi,其中，i是1到8中的一個自然數(shù)，響應于導頻信號從包括至少一個W;的存儲的碼書中選擇目標矩陣；以及將與目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息反饋到基站。
33、 一種基站，包括碼書存儲單元，存儲包括至少一個Wi的碼書，其中，i是i到8中的一個自然數(shù)，<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 7</formula>信息接收器，接收與終端從包括至少一個w;的存儲的碼書中選擇的矩陣相關(guān)聯(lián)的信息；矩陣選擇器，基于與選擇的矩陣相關(guān)聯(lián)的信息選擇預編碼矩陣；預編碼器，使用選擇的預編碼矩陣對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流執(zhí)行預編碼。
34、 如權(quán)利要求33所述的基站，其中信息接收器接收與相應于多個終端的多個矩陣相關(guān)聯(lián)的信息，其中，所述多個終端分別選擇所述多個矩陣，矩陣選擇器基于與相應于所述多個終端的所述多個矩陣相關(guān)聯(lián)的信息選擇預編碼矩陣。
35、 如權(quán)利要求34所述的基站，其中，矩陣選擇器根據(jù)每人平均速率控制PU2RC方案選擇預編碼矩陣。
36、 一種操作基站的方法，包括存儲包括至少一個W;的碼書，其中，i是l到8中的一個自然數(shù)，<formula>formula see original document page 8</formula>從包括至少一個曹i的存儲的碼書中選擇預編碼矩陣；以及使用選擇的預編碼矩陣對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流執(zhí)行預編碼。
37、 一種通信系統(tǒng)，包括終端，存儲包括至少一個Wi的碼書，其中，i是l到8中的一個自然數(shù)，<formula>formula see original document page 8</formula><formula>formula see original document page 9</formula>;響應于導頻信號,人包括至少一個W！的存儲的碼書中選擇預編碼矩陣，并且反饋與目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息；基站，存儲至少一個Wk，其中，k是l到8中的一個自然數(shù)，<formula>formula see original document page 9</formula><formula>formula see original document page 10</formula>;接收與終端選擇的目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息，基于與選擇的目標矩陣相關(guān)聯(lián)的信息從存儲的包括至少一個Wk的存儲的碼書中選擇預編碼矩陣；以及使用選擇的預編碼矩陣對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流執(zhí)行預編碼。
38、 一種產(chǎn)生在多入多出MIMO系統(tǒng)中使用的碼書的方法，所述方法包括:構(gòu)造具有以行列排列的多個塊的預編碼矩陣，在所述預編碼矩陣中，對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量相應；將單極化預編碼矩陣分配給從預編碼矩陣內(nèi)可用的多個塊中選擇的每個對角塊；以及其中，單極化預編碼矩陣的大小取決于根據(jù)具有相同計劃方向的發(fā)射天線的數(shù)量的傳輸br
39、 如權(quán)利要求38所述的方法，其中，單極化預編碼矩陣是設(shè)計用于單極化MIMO的離散傅立葉變換(DFT)預編碼矩陣和旋轉(zhuǎn)的DFT預編碼矩陣中的一個。
40、 如權(quán)利要求38所述的方法，還包括通過根據(jù)與將要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相應的傳輸階從預編碼矩陣選擇至少一個列向量來重構(gòu)預編碼矩陣；當發(fā)射天線的極化方向被旋轉(zhuǎn)時，通過將預編碼矩陣乘以與極化方向的旋轉(zhuǎn)角度相應的旋轉(zhuǎn)的矩陣來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的預編碼矩陣；調(diào)整包括在重排的矩陣中的每個元的相位，其中，通過使用對角矩陣重排包括在預編碼矩陣中的列向量獲得重排的矩陣。
全文摘要
提供一種產(chǎn)生用于多入多出(MIMO)系統(tǒng)的碼書的方法。碼書產(chǎn)生方法包括將單極化預編碼矩陣分配給以塊對角格式排列的多個塊中的對角塊，在所述塊對角格式中對角塊的數(shù)量與發(fā)射天線的極化方向的數(shù)量相應；將零矩陣分配給除了對角塊之外的其余的塊。
文檔編號H04B7/02GK101675599SQ200880007161
公開日2010年3月17日 申請日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者周永行, 布魯諾·克勒克斯, 鄭求喆 申請人:三星電子株式會社