用于操作从站的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103039047 A (43)申请公布日 2013.04.10 C N 1 0 3 0 3 9 0 4 7 A *CN103039047A* (21)申请号 201180030835.6 (22)申请日 2011.06.17 10305674.3 2010.06.23 EP H04L 25/03(2006.01) H04B 7/06(2006.01) (71)申请人皇家飞利浦电子股份有限公司 地址荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 T.J.穆斯利 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人刘红 汪扬 (54) 发明名称 用于操作从站的方法 (。

2、57) 摘要 本发明涉及一种用于操作包括主站的通信网 络中的从站的方法，该方法包括：生成预编码矩 阵，该矩阵是从字母表修改矩阵与原始预编码矩 阵的阿达马积获得的，其中原始预编码矩阵包括 等幅值的复系数；将代表预编码矩阵的预编码报 告发送至主站。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.12.21 (86)PCT申请的申请数据 PCT/IB2011/052654 2011.06.17 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/161601 EN 2011.12.29 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。

3、2)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种用于操作包括主站的通信网络中的从站的方法， 该方法包括 生 成 预 编 码 矩 阵， 该 矩 阵 被 限 定 为 字 母 表 修 改 矩 阵 与 原 始 预 编 码 矩 阵 的 阿 达 马 积， 其 中原始预编码矩阵包括等幅值的复系数， 将代表预编码矩阵的预编码报告发送至主站。 2. 权利要求 1 的方法， 其中字母表修改矩阵和原始预编码矩阵中的至少一个选自预定 的矩阵码本。 3. 权利要求 1 或 2 的方法， 其中预编码报告代表原始预编码矩阵和字母表修改矩阵中 的至少一个。 4. 权利要求 3 的。

4、方法， 其中预编码报告包括代表原始预编码矩阵的索引和代表字母表 修改矩阵的索引中的至少一个。 5. 前面的权利要求中任何一项的方法， 其中字母表修改矩阵的至少一行包含第一数量 的第一值的系数， 该行的所有其他系数等于第二值。 6. 权利要求 1-4 中任何一项的方法， 其中字母表修改矩阵的至少一行包含第一数量的 第一值的系数以及第二数量的该行的第二值的系数。 7. 权利要求 5 和 6 的方法， 其中位于字母表修改矩阵的第一 行和第一列的系数具有幅 值 1。 8. 权利要求 7 的方法， 其中字母表修改矩阵的所有对角元素具有幅值 1。 9. 权 利 要 求 5-8 中 任 何 一 项 的 方 。

5、法， 其 中 第 一 值 或 第 二 值 之 一 的 幅 值 为 0、 0.5、 1、 1.5 之一。 10. 权 利 要 求 5-9 中 任 何 一 项 的 方 法， 进 一 步 包 括 根 据 传 输 秩 选 择 第 一 值 和 第 二 值 中 的至少一个。 11. 前 面 的 权 利 要 求 中 任 何 一 项 的 方 法， 进 一 步 包 括 步 骤 （a） ： 从 站 选 择 最 大 化 用 于 从 主 站 到 从 站 的 后 续 通 信 的 可 实 现 传 输 速 率 的 原 始 预 编 码 矩 阵 和 字 母 表 修 改 矩 阵 中 的 至 少 一个。 12. 权 利 要 求 1。

6、0 的 方 法， 其 中 步 骤 （a） 包 括 对 于 从 站 处 可 用 的 字 母 表 修 改 矩 阵 和 从 站 处可用的原始预编码矩阵的每个可能的配对， 求取可实现传输速率。 13. 前面的权利要求中任何一项的方法， 其中字母表修改矩阵为振幅修改矩阵。 14. 一 种 从 站， 包 括 用 于 与 通 信 网 络 中 的 主 站 通 信 的 装 置， 该 从 站 包 括 ： 用 于 生 成 预 编 码 矩 阵 的 装 置， 该 矩 阵 被 限 定 为 字 母 表 修 改 矩 阵 与 原 始 预 编 码 矩 阵 的 阿 达 马 积， 其 中 原 始 预 编 码 矩 阵 包 括 等 幅 。

7、值 的 复 系 数 ； 以 及 用 于 将 代 表 预 编 码 矩 阵 的 预 编 码 报 告 发 送 至 主 站 的 发送器。 15. 一 种 主 站， 包 括 用 于 与 通 信 网 络 中 的 从 站 通 信 的 装 置， 该 主 站 包 括 ： 用 于 生 成 预 编 码 矩 阵 的 装 置， 该 矩 阵 被 限 定 为 字 母 表 修 改 矩 阵 与 原 始 预 编 码 矩 阵 的 阿 达 马 积， 其 中 原 始 预 编 码 矩 阵 包 括 等 幅 值 的 复 系 数 ； 以 及 用 于 将 代 表 预 编 码 矩 阵 的 预 编 码 报 告 发 送 至 从 站 的 发送器。 权 。

8、利 要 求 书CN 103039047 A 1/6 页 3 用于操作从站的方法 技术领域 0001 本 发 明 涉 及 一 种 用 于 操 作 通 信 系 统 中 的 从 站 的 方 法， 所 述 通 信 系 统 比 如 像 LTE 那 样的移动通信系统。在这样的通信系统中， 站可能能够借助于 MIMO 传输流进行通信。 0002 本发明例如与 LTE 或者高级 LTE 相关。 背景技术 0003 在 诸 如 LTE 之 类 的 使 用 MIMO 的 系 统 中， 从 站 （ 或 者 用 户 设 备 或 UE） 可 以 给 予 主 站 （ 或者基站或 eNB） 关于下行链路信道状态的反馈。这可。

9、以部分地包括选自矩阵码本的优选 预 编 码 矩 阵 的 索 引。 可 替 换 地， 如 针 对 LTE-A 所 提 出 的， 预 编 码 器 由 一 对 索 引 所 限 定， 每 个 索引用于两个码本之一， 其中该预编码器从两个矩阵的矩阵乘法导出。 在这种情况下， 可能 存在可以应用的超过一种特定类型的 “矩阵乘法 ”。 0004 典 型 地， 一 种 预 编 码 矩 阵 被 限 定， 使 得 矩 阵 的 列 中 的 系 数 代 表 针 对 给 定 空 间 信 道 应用于每个发射天线的预编码系数。 0005 一 种 至 少 利 用 码 本 条 目 子 集 确 保 CQI 计 算 可 以 与 等。

10、 功 率 每 发 射 天 线 一 致 的 对 于 码本设计的约束被提出。这意在支持全功率放大器 （PA） 利用， 其中对于每个天线要求相同 的总输出功率 ： 其中 W 为整体预编码器， 并且 N T 为发射天线的数量。 0006 而 且， 有 可 能 至 少 码 本 条 目 子 集 也 应 当 含 有 具 有 单 位 范 数 的 正 交 列 （ 即 与 酉 预 编 码相应 ） 。 0007 在 码 本 设 计 的 RAN1 讨 论 中， 提 到 了 希 望 受 限 制 的 字 母 表 （ 例 如 QPSK（ 正 交 相 移 键 控 ） 、 8-PSK 或 16-PSK） 用于预编码系数。使用基。

11、于更高阶 M-PSK（ 例如 M=8 或 16） 的字母表 的 一 个 优 点 在 于， 它 与 低 阶 M-PSK（ 例 如 M=4） 相 比 可 以 更 好 地 匹 配 信 道 特 性。 严 格 限 制 到 M-PSK将确保针对所有码本条目都自动地满足对于全 PA利用和单位范数二者的要求。 利用 受 限 制 的 字 母 表 也 可 能 存 在 计 算 复 杂 度 的 一 定 降 低， 但 是 并 不 清 楚 这 种 考 虑 在 实 践 中 将 有 多 大 意 义。 然 而， 令 人 感 兴 趣 的 是 检 查 其 他 什 么 字 母 表 可 能 是 有 益 的 （ 例 如， 是 否 应 当。

12、 在 预 编 码 器 内 允 许 不 同 的 振 幅 值 ） 。 原 则 上， 理 想 的 预 编 码 器 即 使 在 天 线 之 间 具 有 功 率 平 衡， 也 会要求无约束的字母表， 但是在这里着眼于有限的字母表。 0008 可以认为预编码系数之间的最佳功率分配类似于 “充水 ”问题。众所周知的是， 假 设未使用的功率可以重新分配到别处， 那么 “恒定功率充水 ”（ 即分配零功率或者均匀功率 ） 相 当 接 近 最 佳 的 解 决 方 案。 这 表 明 将 “零” 可 能 性 添 加 到 M-PSK 字 母 表 将 实 现 从 具 有 不 同 振幅的字母表可获得的大部分潜在益处。 000。

13、9 将预编码器的一些元素设置为零的一般原理是已知的。 发明内容 说 明 书CN 103039047 A 2/6 页 4 0010 然 而， 也 可 以 考 虑 其 他 的 振 幅 缩 放 因 子 （ 例 如 APSK（ 振 幅 和 相 移 键 控 ） 形 式， 其 零 振 幅 是 一 种 特 殊 情 况 ） 。 更 一 般 地， 可 以 考 虑 M-QAM 字 母 表 （ 即 有 限 振 幅 集 合 用 于 I 和 Q 分 量 ） 。 0011 本发明的一个目的是提出一种减轻上述问题的方法。 0012 本 发 明 的 另 一 个 目 的 是 提 出 一 种 用 于 操 作 从 站 的 方 法，。

14、 其 允 许 维 持 预 编 码 矩 阵 中 的功率平衡， 而不管选择的字母表如何。 0013 一种用于操作包括主站的通信网络中的从站的方法， 该方法包括 生 成 预 编 码 矩 阵， 该 矩 阵 被 限 定 为 字 母 表 修 改 矩 阵 与 原 始 预 编 码 矩 阵 的 阿 达 马 （Hadamard） 积， 其中原始预编码矩阵包括等幅值的复系数， 将代表预编码矩阵的预编码报告发送至主站。 0014 结果， 字母表修改矩阵因此允许实现预编码矩阵的功率平衡。 0015 本发明也涉及一种从站和主站， 其包括用于实现本发明第一方面的方法的装置。 0016 本 发 明 的 这 些 和 其 他 方。

15、 面 根 据 以 下 描 述 的 实 施 例 将 是 清 楚 明 白 的， 并 且 将 参 照 这 些实施例进行阐述。 附图说明 0017 现在， 将通过举例的方式参照附图更详细地描述本发明， 在附图中 ： 图 1 为示意性地表示其中实现本发明的网络的示图。 具体实施方式 0018 本发明涉及一种移动通信系统， 比如 802.11（ 例如 802.11n） 或者 UMTS（ 例如 UMTS LTE） 或者如图 1 中所示的高级 LTE 系统。 0019 参照图 1， 依照本发明的无线电通信系统包括主站 （BS 或 eNodeB） 100 和多个从站 （MS 或 UE） 110。主站 100 包。

16、括 ： 微控制器 （C） 102 ； 收发器装置 （Tx/Rx） 104， 其连接到天线 装 置 106， 该 天 线 装 置 在 这 里 为 包 括 多 个 天 线 以 及 用 于 控 制 天 线 权 重 的 天 线 阵 列 电 路 的 天 线阵列 ； 功率控制装置 （PC） 107， 其用于改变发射的功率水平 ； 以及连接装置 108， 其用于连 接 到 PSTN 或 者 其 他 适 当 的 网 络。 每 个 UE 110 包 括 ： 微 控 制 器 （C） 112 ； 收 发 器 装 置 （Tx/ Rx） 114， 其连接到天线装置 116， 该天线装置在这里为包括多个天线以及用于控制天。

17、线权重 的天线阵列电路的天线阵列 ； 以及功率控制装置 （PC） 118， 其用于改变发射的功率水平。 从 主 站 100 到 移 动 站 110 的 通 信 发 生 在 下 行 链 路 信 道 上， 而 从 从 站 110 到 主 站 100 的 通 信 发 生 在 上 行 链 路 信 道 上。 在 该 实 例 中， 下 行 链 路 信 道 包 括 控 制 信 道。 在 MIMO 通 信 的 情 况 下， 从站的微控制器 112 能够生成用于天线阵列电路的预编码矩阵。 0020 如 上 面 所 提 到 的， 天 线 之 间 的 平 衡 功 率 是 允 许 完 全 使 用 PA 资 源 的 传。

18、 输 方 案 的 一 个 希 望 的 属 性。 与 利 用 M-QAM 相 比， 这 很 可 能 更 易 于 利 用 APSK 实 现， 因 为 更 少 数 量 的 附 加 振幅被涉及。 0021 首 先 检 查 对 于 M-PSK 加 零 的 字 母 表 如 何 实 现 天 线 之 间 的 功 率 平 衡， 必 要 的 是， 每 个发射天线被分配相同数量的零值 （ 即预编码矩阵中的每行包含相同数量的零值 ） 。 对于满 秩情况而言， 这不是一个难以满 足的约束。 0022 例如， 高达 N T 的任何数量的预定义零正交模式可以应用到预编码器。 适当的模式 说 明 书CN 103039047 。

19、A 3/6 页 5 可以通过具有 N T 个零的基本模式的循环移位而生成。 对于较低的传输秩， 天线之间的功率 平衡可以是可实现的， 但是以层间的功率不平衡为代价。 应当指出的是， 在目标另外在于实 现 等 功 率 每 层 的 情 况 下， 每 个 预 编 码 矢 量 将 需 要 包 含 相 同 数 量 的 零 值， 但 是 这 不 一 定 是 必 不可少的设计要求。 0023 在下文中， 提出了一些可能的零模式集合 （ 满足功率平衡要求 ） 。 0024 由 于 对 于 功 率 平 衡 的 相 同 考 虑 适 用， 因 而 在 另 一 个 振 幅 因 子 （ 代 替 零 ） 被 应 用 （ 。

20、例 如 0.5 或 1.5） 的情况下可以使用相同种类的模式。 0025 可以如下限定阿达马积 ： 对 于 相 同 维 度 的 两 个 矩 阵， 我 们 有 也 称 为 逐 项 （entrywise） 乘 积 和 舒 尔 （Schur） 积 的 阿达马积。 0026 从形式上看， 对于相同维度的两个矩阵 ： 阿达马积 AB 为相同维度的矩阵 其中元素由下式给出 。 0027 阿达马积是可交换的。 0028 在 第 一 示 例 性 实 施 例 中 ， 考 虑 零 值 包 含 在 字 母 表 中 的 码 本 （ 4x4情 况 ） 。 在 用 于 4 Tx 和 4 Rx 天线的秩 4 传输的情况下，。

21、 其中通常秩 4 预编码器为 4x4 矩阵。 0029 假 设 用 于 整 个 预 编 码 器 的 字 母 表 为 M-PSK 加 零， 并 且 要 求 天 线 之 间 的 功 率 平 衡。 这 意 味 着 每 行 和 在 预 编 码 矢 量 中 将 包 含 相 同 数 量 的 零 值 系 数。 如 果 应 用 另 外 的 限 制， 即 每 个 预 编 码 矢 量 具 有 相 同 数 量 的 零 值 系 数 （ 预 编 码 矢 量 之 间 的 功 率 平 衡 ） ， 那 么 每 列 将 具 有 相 同数量的零。 0030 为 了 生 成 预 编 码 矩 阵， 从 站 可 以 使 用 字 母 表。

22、 修 改 矩 阵。 在 原 始 预 编 码 矩 阵 （ 例 如 M-PSK 预编码矩阵 ） 和字母表修改矩阵之间应用阿达马积。 0031 字母表修改矩阵可以依照若干准则来选择， 所述准则比如以下之一 ： - 功率平衡 ； - 利用生成的预编码矩阵可实现的数据速率 ； - 最大化可实现的数据速率的传输秩 ； 例如， 可以任意地选择保持第一元素总是为 非零。 0032 在 这 种 情 况 下， 字 母 表 修 改 矩 阵 可 以 是 以 下 实 例 之 一， 其 中 零 模 式 满 足 上 面 的 用 于每天线 1 个零的准则。在这些示例性矩阵中， 空白可以全部等于 1 ： - 。 0033 总计。

23、存在 3x3x2=18 个这样的模式。 0034 如果选择总是将对角元素保持为非零， 那么存在 9 个这样的模式 ： 说 明 书CN 103039047 A 4/6 页 6 。 0035 三个正交模式的一个实例集合为 ： 。 0036 根 据 正 交 矩 阵 集 合 的 线 性 组 合， 可 以 获 得 其 他 的 字 母 表 修 改 矩 阵 并 且 仍 然 维 持 相 同的功率平衡效果。 0037 满足上面的用于每天线 2 个零的准则的实例零模式为 ： - 。 0038 如果选择总是将对角元素保持为非零， 那么存在 5 个这样的模式 。 0039 应当指出的是， 最后一个矩阵是块对角的， 这。

24、可以适合交叉极性阵列。 0040 在 每 天 线 仅 仅 存 在 一 个 非 零 值 的 情 况 下， 实 际 系 数 值 （ 以 及 在 矩 阵 中 的 位 置 ） 是 不 太重要的， 于是仅仅保留对角元素就足够了。 0041 在天线之间功率平衡和预编码矢量以及保留所有对角元素的情况下， 发信号给 UE 应用了哪些模式将要求以下数量的比特 ： 每天线的零数量 所需比特数量 多达 1 4 多达 2 4 多达 3 5 0042 对 于 秩 3 和 更 低 的 秩， 可 以 使 用 所 述 模 式 的 截 断 版 本， 其 中 例 如 对 于 秩 3， 未 使 用 的预编码矢量被设置为零 说 明 。

25、书CN 103039047 A 5/6 页 7 。 0043 或者对于秩 2， 遗憾的是如果要求等功率每空间信道， 那么现在在天线之间功率不 平衡 。 0044 对于秩 2 传输和每预编码矢量 2 个零值， 可以维持功率平衡。例如 。 0045 一个实施例是像 LTE-A那样的系统， 其中 UE向基站指示适用于下行链路传输带的 至少一部分的优选预编码矩阵。 优选预编码矢量的这种指示包括选自第一预定码本的第一 预编码系数矩阵的第一索引。 在 4Tx 天线的情况下， 这可以是 LTE 版本 8 中用于 MIMO 的码 本。 此 外， 来 自 UE 的 指 示 包 括 （ 选 自 第 二 预 定 码。

26、 本 的 ） 第 二 矩 阵 的 第 二 索 引， 其 限 定 通 过 指 定 的 缩 放 因 子 修 改 第 一 矩 阵 系 数 所 在 的 位 置 集 合， 其 他 位 置 未 被 修 改。 依 照 该 实 施 例 的 不 同变型， 指定的缩放因子可以是 0、 0.5 或 1.5 之一。 0046 在 该 实 施 例 的 另 外 的 变 型 中， 来 自 UE 的 优 选 预 编 码 矩 阵 的 指 示 也 包 括 优 选 的 传 输秩。 该指示于是可以被构造为传输秩、 第一索引和第二索引的可能组合列表的第三索引。 0047 在另外的变型中， 第一和第二码本中的至少一个的内容取决于传输秩。。

27、 可替换地， 可 以 根 据 优 选 的 传 输 秩 改 变 字 母 表 修 改 矩 阵 中 的 值。 类 似 地， 可 以 考 虑 到 预 编 码 矩 阵 的 尺 寸而 改变字母表修改矩阵中的值。 0048 在另外的变型中， 优选预编码矩阵的指示附加地包括缩放因子的值的指示。 0049 在基于 LTE-A 的另一个实施例中， UE 向基站指示适用于下行链路传输带的至少一 部分的优选预编码矩阵。优选预编码矢量的这种指示包括 说 明 书CN 103039047 A 6/6 页 8 选自第一预定码本的第一预编码系数矩阵的第一索引。 0050 （ 也选自第二预定码本的 ） 第二矩阵的第二索引。 00。

28、51 第 三 矩 阵 的 第 三 索 引， 其 限 定 通 过 指 定 的 缩 放 因 子 修 改 第 一 矩 阵 系 数 所 在 的 位 置集合， 其他位置未被修改。 0052 第 一 或 第 二 码 本 之 一 与 长 期 / 宽 带 信 道 特 性 关 联， 并 且 另 一 个 码 本 与 短 期 / 窄 带 特性关联。 0053 在基于 LTE-A 的另一个实施例中， UE 向基站指示适用于下行链路传输带的至少一 部分的优选预编码矩阵。优选预编码矢量的这种指示包括 选自第一预定码本的第一预编码系数矩阵的第一索引。 0054 第 二 矩 阵 的 第 二 索 引， 其 限 定 通 过 指 。

29、定 的 第 一 缩 放 因 子 修 改 第 一 矩 阵 系 数 所 在 的位置集合。 0055 第 三 矩 阵 的 第 三 索 引， 其 限 定 通 过 指 定 的 第 二 缩 放 因 子 修 改 第 一 矩 阵 系 数 所 在 的 位 置 集 合。 第 二 缩 放 因 子 不 同 于 第 一 缩 放 因 子， 并 且 通 过 第 三 索 引 指 定 的 位 置 集 合 与 通 过第二索引指定的 位置集合正交。 0056 未通过第一或第二缩放因子修改的位置未被修改。 0057 本 发 明 的 实 例 着 眼 于 复 系 数， 即 着 眼 于 M-PSK。 为 了 将 这 些 实 例 应 用 到。

30、 M-QAM， 与 在上面的实例中相比， 可以以类似的方式独立地处理 I 和 Q 分量。 0058 在 上 面 的 实 施 例 的 变 型 中， 可 以 以 单 个 指 示 的 形 式 联 合 地 将 各 个 不 同 的 索 引 编 码 在一起。 0059 在 本 发 明 的 另 一 个 实 施 例 中， 也 在 主 站 中， 例 如 在 E-NodeB 或 基 站 中 完 成 预 编 码 矩阵生成。 0060 本 发 明 特 别 地 但 非 排 他 性 地 适 用 于 无 线 通 信 系 统， 例 如 UMTS、 UMTS LTE 和 UMTS 高级 LTE 以及无线 LAN（IEEE 80。

31、2.11n） 和宽带无线 （IEEE 802.16） 。 0061 在 本 说 明 书 和 权 利 要 求 书 中， 元 件 之 前 的 措 词 “一” 或 “一 个” 并 没 有 排 除 存 在 多 个这样的元件。此外， 措词 “包括 / 包含 ”并没有排除存在未列出的其他元件或步骤。 0062 在权利要求书中 ， 将附图标记包含在括号中意在帮助理解， 并非预期是限制性的。 0063 通 过 阅 读 本 公 开， 其 他 修 改 对 于 本 领 域 技 术 人 员 而 言 将 是 清 楚 明 白 的。 这 样 的 修 改可能涉及无线电通信领域中已知的其他特征。 说 明 书CN 103039047 A 1/1 页 9 图 1 说 明 书 附 图CN 103039047 A 。