專利名稱：使用任意預編碼基準信號的mu-mimo的通用化基準信令方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及信息處理的領域。在一個方面，本發(fā)明涉 及一種用于在無線MIMO通信系統中傳遞基準信號信息的系統和方 法。
背景技術：
無線通信系統在指定電磁頻譜中發(fā)射和接收信號，但是電磁 頻譜的容量是有限的。隨著對無線通信系統的要求持續(xù)擴展，存在提 高頻譜使用效率的越來越多的挑戰(zhàn)。為了在降低系統對噪聲和干擾的 敏感度和限制發(fā)射功率的同時提高系統的通信容量，已提出許多無線 通信技術，諸如多輸入多輸出(MIMO)，該技術是一種傳輸方法，其 中具有多個發(fā)射天線的發(fā)射機將信號無線地發(fā)射到多個接收機，每個
接收機具有多個接收天線。例如，空分多址(SDMA)系統可被實現為 閉環(huán)系統以提高頻譜使用效率。SDMA近來涌現為一種用于下一代通 信系統的流行技術。在諸如IEEE 802.16和第三代伙伴項目(3GPP) 長期演進(LTE)平臺的數種當前涌現的標準中已釆用基于SDMA的 方法。圖l示出了使用SDMA的無線MIMO通信系統100。在MIMO 系統中，發(fā)射機和接收機均配備有多個天線。無線通信系統100包括 一個或多個發(fā)射機101 (例如，基站)和一個或多個接收機站 102.1~102.m (例如，訂戶站)，其中"m"是表示給定地理區(qū)域中的 接收機站的數量的整數。當基站和訂戶站均配備有接收機和發(fā)射機時， 基站和訂戶站可以是發(fā)射機和接收機?；就ǔＥc多個訂戶站通信。 訂戶站與基站直接通信并且經由基站與其他訂戶站間接通信?；镜?數量部分取決于待由無線通信系統100服務的地理區(qū)域。訂戶系統實際上可以是任何類型的無線單向或雙向通信設備，諸如蜂窩電話、無 線裝備計算機系統和無線個人數字助理。在基站和訂戶站之間傳遞的 信號可以包括語音、數據、電子郵件、視頻和其他數據、語音和視頻 信號。在SDMA-MIMO無線通信系統中，每個基站101和訂戶站 102.i包括用于發(fā)射和接收信號的天線陣列。在SDMA中，不同的訂戶 站共享相同的時間-頻率信道并且它們之間的分離出現在空間維度中。
在傳輸期間，天線陣列通過將一組發(fā)射波束成形權重應用到被施加到 天線陣列中的每個天線的信號，來形成波束或多個波束。基站將一組 不同的發(fā)射波束成形權重應用到與每個訂戶站的每個通信，目的在于 使無線電通信設備信號之間的干擾最小。在諸如時分雙工(TDD)的 某些傳輸方案中，基站和訂戶站之間的波束成形允許在下行鏈路和上 行鏈路期間將相同的頻率信道和不同的時間信道分配給訂戶站。在諸 如頻分雙工(FDD)的其他傳輸方案中，基站和訂戶站之間的波束成 形允許在下行鏈路和上行鏈路期間將相同的時間信道和不同的頻率信 道分配給訂戶站。如圖1中更具體地示出的，MIMO系統基站101使用波束成 形通過多個天線發(fā)射單個數據流(例如，s。，并且接收機組合來自多 個接收天線的接收信號以重新構造發(fā)射數據。這是通過"波束成形" 權重實現的，由此通過將權重向量w,施加到信號s,并且在天線陣列上 發(fā)射結果x,，在信號處理單元103.i中處理用于傳輸的信號Si。加權向 量w,用于引導信號，目的在于提高信號質量或者性能度量，如接收信 號的信號-干擾和噪聲比(SINR)。在接收機處，使用組合向量Vi處理 天線陣列檢測的接收信號。具體地，基站101具有W個天線的陣列105， 其中N是大于或等于/w的整數?；緶蕚鋫鬏斝盘?，對于每個信號Si， 該傳輸信號由向量x,表示，其中z'e仏2，…,m)。(注意粗體小寫字母
變量表示向量并且粗體大寫字母變量表示矩陣)。根據式[l]確定傳輸 信號向量Xi:X「Wi'Sj [1]
其中Wi是第i個波束成形、W維傳輸權重向量(還被稱為"發(fā)射 波束成形器")，并且權重向量Wi的每個系數Wj表示第j個發(fā)射天線
105上的權重和相移。此外，項"s/'是待發(fā)射到第i個接收機的數據。 權重向量Wi的每個系數可以是復權重。除非另外指出，否則傳輸波束 成形向量被稱為"權重向量"，并且接收向量被稱為"組合向量"， 盡管在具有相反信道(reciprocal channel)的系統(諸如TDD系統) 中，接收機/訂戶站處的組合向量v可以用作組合向量(在自發(fā)射機/基 站接收信號時)和加權向量(在發(fā)射到發(fā)射機/基站時)。經由信道矩陣Hi表示的信道發(fā)射傳輸信號向量Xi。信道矩陣 Hi表示發(fā)射機天線陣列105和第i個訂戶站102.i處的接收機天線陣列 104.i之間的信道增益。因此，信道矩陣Hj可由Wx&復系數矩陣表示， 其中W是基站天線陣列105處的天線數量并且A是第i個訂戶站天線 陣列104.i中的天線數量。對于每個訂戶站，A的值可以是唯一的。如 將認識到的，信道矩陣Hi可替換地可由/^x w復系數矩陣表示，在該
情況中，相應地調節(jié)矩陣運算算法，由此例如，關于^x^信道矩陣的 右奇異向量計算變?yōu)殛P于& x W信道矩陣的左奇異向量計算。信道矩陣 Hi的系數至少部分地取決于諸如空氣的介質的傳輸特性，信號通過該 介質發(fā)射。多種方法可用于確定信道矩陣Hi系數，諸如向接收機發(fā)射 已知導頻信號，由此了解該導頻信號的接收機可以使用公知的導頻估 計技術估計信道矩陣Hi的系數?？商孢x地，實際的信道矩陣Hi對于接
收機是已知的并且也可以對于發(fā)射機是已知的。在訂戶站102.i處，在ki個接收天線上接收發(fā)射信號。例如， 經由信道矩陣H,表示的信道發(fā)射傳輸信號向量Xl，并且在接收機102.1 處將該信號向量x!作為接收信號向量y,二H^x, + n,(其中n表示由其 他訂戶站引起的噪聲和任何共信道干擾)接收。更具體地，關于第i 個訂戶站102.i的接收信號由根據式[2]的1接收信號向量y,表示<formula>formula see original document page 14</formula>
其中"s,是待發(fā)射到第i個訂戶站102.i的數據，"Sn"是發(fā)射到 第n個訂戶站102.n的數據，*上標表示復共軛算子，"H^"表示將基 站101和第i個訂戶站102.i關聯的信道矩陣的復共軛轉置，Wi是第i 個發(fā)射權重向量，并且Wn是第n個發(fā)射權重向量。上標"H"在此處 用作厄密算子以表示復共軛轉置算子。接收信號向量yi的第j個元素表 示在訂戶站102.i的第j個天線上接收的信號，ye{l，2,...,&}。式[2]的右 手側的第一項是所需接收信號，而求和項減去所需的接收信號表示共
信道干擾。最后，為了獲得數據信號Zi，該數據信號Zi是發(fā)射數據Si
的估計，訂戶站102.i處的信號處理單元108.i根據式[3]使用組合向量
Vi組合在A個天線上接收的信號
<formula>formula see original document page 14</formula>盡管在接收機102.i獨自了解通信信道時MIMO的益處是可 實現的，但是在發(fā)射機101具有關于每個發(fā)射機天線元件和接收機102.i 的每個接收天線元件之間的信道響應的某種級別的知識時，這些益處 在"閉環(huán)"MIMO系統中進一步增強。預編碼系統提供了閉環(huán)系統的 示例性應用，該系統利用發(fā)射機處的信道側信息(CSIT)。通過預編 碼系統，CSIT可以用于多種通信技術以在自發(fā)射天線陣列105發(fā)射信 號之前操作該發(fā)射信號。例如，可以在基站101處使用預編碼技術以 提供多模式波束成形器功能，以最優(yōu)地使一側的輸入信號與另一側的 信道匹配，由此可以通過使多個用戶或訂戶站在空間維度上分離，在 相同的時間-頻率資源塊(RB)上同時調度該多個用戶或訂戶站。這被 稱為空分多址(SDMA)系統或者多用戶(MU) -MIMO系統。預編碼 的額外示例包括在將信號傳輸到接收機102.i之前，使用在接收機102.i 處測量的信道質量指示符(CQI)值對該發(fā)射信號執(zhí)行自適應調制和編 碼(AMC)。盡管通過使用上行鏈路探通(sounding)技術可以在發(fā)射機101處獲得全面的寬帶信道知識(例如，對于時分雙工(TDD)系統)，
但是大部分預編碼MIMO系統(例如，對于TDD或頻分雙工(FDD)
系統)使用信道反饋技術在接收機102.i處測量信道信息并且隨后將測
量的信道信息反饋到發(fā)射機101。然而，在近區(qū)中的其他接收機的通信
狀態(tài)未知時，難于準確地測量信道信息或者關于特定接收機的關聯的
信道特性(諸如SINR或信道質量信息(CQI))。在SDMA系統中，
由于發(fā)送到其他接收機的信號信息可能在預期的接收機102.i處呈現為
干擾或噪聲，導致了接收機處的不完整的知識，盡管在測量信道特性
時不能期望接收機具有該知識。為了解決在測量信道信息時每個接收
機站具有關于傳輸條件的不完整的知識，發(fā)射機站101可以前饋基于
來自接收機站102.1 102.m的信道反饋信息計算的預編碼矩陣信息W
=[Wl，w2,...wm]。然而，與將預編碼矩陣信息前饋到每個接收機站關聯
的信令開銷可能是非常大的，特別是在預編碼矩陣信息可被任意計算
為來自每個接收機站的信道向量反饋信息的函數時。而且，有限的前
饋資源要求將任何實用的系統設計為具有低的前饋速率，而用于前饋 預編碼矩陣信息的現有系統可以具有不可接受的高的前饋數據速率。
可以使用專用基準信號，由此對一個或多個基準信號加權并且使用與 波束成形數據信號相同的發(fā)射波束成形向量發(fā)射該一個或多個基準信 號。然而，專用基準信號典型地需要極大的信令開銷用于向每個接收 機通知其專用的基準信號，諸如用于指出預編碼流的數量的控制信號 和用于每個接收機的所需基準信號。即使該信令開銷被包括作為通常
的調度開銷的一部分，其仍然消耗可觀的開銷。因此，需要一種用于MIMO-SDMA系統中的信號處理和控制 信令的改進的系統和方法。還需要一種多用戶MIMO系統，該系統在 不需要基站調度算法或其他接收機的高級知識的情況下高效地向特定 接收機傳送預編碼矩陣信息。此外，需要一系列用于生成關于 MIMO-SDMA的發(fā)射和接收陣列向量的信號處理算法，該算法克服了 諸如上文概述的前饋數據速率的限制和本領域的其他問題。在通過參 考下文的附圖和詳細描述閱讀本申請的剩余部分之后，常規(guī)的過程和
15技術的進一步的限制和缺點對于本領域的技術人員是顯而易見的。


在結合下面的附圖考慮下面的優(yōu)選實施例的詳細描述時，可
以理解本發(fā)明并且可以獲得本發(fā)明的許多目的、特征和優(yōu)點，在附圖
中圖1 (標為現有技術)示出了無線通信系統；圖2示出了其中前饋預編碼基準信號以向每個接收機站傳送 下行鏈路發(fā)射波束成形矩陣信息的無線通信系統；圖3示出了用于生成預編碼基準信號信息并且將其前饋到一 個或多個用戶裝置設備的預編碼方法的第一示例性流程；圖4示出了使用任意預編碼基準信號的用于多用戶MIMO系 統的通用化基準信令方案的示例性流程；并且圖5示出了使用單個預編碼基準信號的用于多用戶MIMO系 統的通用化基準信令方案的示例性流程。
具體實施例方式描述了一種基準信號前饋系統和方法，用于在無線多用戶多 輸入多輸出(MIMO) SDMA系統中高效地向接收機提供預編碼矩陣信 息。 一旦發(fā)射機(例如，基站)使用任意多用戶MIMO波束成形算法 生成預編碼向量，則預編碼基準信號被前饋到某些或全部接收機(例 如，用戶裝置設備)以向(一個或多個)接收機提供預編碼向量的知 識。使用專用的預編碼基準信號，由此對一個或多個基準信號加權并 且使用與波束成形數據信號相同的發(fā)射波束成形向量將其發(fā)射。然而， 專用基準信號典型地要求極大的信令開銷以用于向每個接收機通知其 專用基準信號，諸如控制信號，以指出預編碼流的數量和關于每個接 收機的所需基準信號。即使該信令開銷被包括作為通常的調度開銷的 一部分，但是其仍然消耗可觀的開銷。在接收機處，諸如通過使用例 如，最小均方差(MMSE)標準，利用一個或多假設測試處理預編碼基 準信號，以提取實現被設計用于接收機的接收波束成形器的波束成形
1向量和/或矩陣信息。在所選擇的實施例中，在接收機處執(zhí)行第一測試 以處理預編碼基準信號，用于在不需要前饋顯性信息的情況下檢測哪 個預編碼基準信號預期用于所討論的接收機。通過第二測試，接收機
處理預編碼基準信號以識別發(fā)射機使用的全部預編碼向量W = [w, w2， ...wm]，由此易化接收機處的MMSE解碼。這樣，實現了一種使用 任意預編碼基準信號的用于MU-MIMO系統的通用化基準信令方案。現將通過參考附圖詳細描述本發(fā)明的多種說明性實施例。盡 管在下文的描述中闡述了多種細節(jié)，但是將認識到，可以在沒有這些 特定細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明，并且對于此處描述的本發(fā)明可以做出 許多關于特定實現方案的決定，以實現設備設計人員的特定目的，諸 如符合依據實現方案變化的處理技術或設計相關約束。盡管該開發(fā)努 力可能是復雜的和耗時的，但是對于受益于本公開內容的本領域的普 通技術人員，這是應采取的例行程序。例如，以框圖形式示出了所選 擇的方面，而非詳細示出所選擇的方面，以便于避免限制或模糊本發(fā) 明。此外，此處提供的詳細描述的某些部分是根據關于計算機存儲器 中的數據的算法或者操作而呈現的。本領域的技術人員使用該描述和 表示向本領域的其他技術人員描述和傳達其工作的本質?，F將通過參 考附圖詳細描述本發(fā)明的多種說明性實施例。圖2示出了無線通信系統200，其中從發(fā)射機210 (例如，基 站)將N個預編碼基準信號216前饋到一個或多個接收機201.1 m(例 如，訂戶站)以向每個接收機站201.i傳送下行鏈路發(fā)射波束成形矩陣 信息。發(fā)射機210包括用于與接收機201.1至201.m通信的天線陣列 226，每個接收機包括用于與發(fā)射機210通信的接收天線陣列202.i。在 操作中，由信號處理器224.i將出現在發(fā)射機210處的用于傳輸到接收 機20U的數據信號s,變換為由向量Xi表示的傳輸信號。自發(fā)射天線226 發(fā)射的信號傳播通過矩陣信道Hi并且由接收天線202.i接收，其中該信 號由向量y,表示。對于從發(fā)射機210到第i個接收機201.i的MIMO信 道，該信道由Hi， /e(l,2,…，m)表示。信道矩陣H,可被表示為x &復條目矩陣，該復條目表示每個發(fā)射-接收天線對之間的傳輸信道的復系
數，其中W表示發(fā)射天線陣列226中的發(fā)射天線的數量，并且&表示 第i個接收機201.i的天線數量(反之亦然)。在接收機201.i處，信號 處理單元203.i處理在A個天線上接收的yi個信號以獲得數據信號Zi， 該數據信號Zi是發(fā)射數據信號Si的估計。接收的yi信號的處理可以包 括使yi信號與最小均方差(MMSE)接收機設計模塊209.i生成的適當 的組合向量信息Vi組合。如此處描述的，接收機201.i使用預編碼基準 信號提取在發(fā)射機210處生成的發(fā)射波束成形向量矩陣信息W，并且 隨后使用任何所需的接收波束成形器設計方法，例如MMSE方法，使 用所提取的發(fā)射波束成形向量矩陣信息W計算或選擇組合向量信息Vi。通過使每個接收機201.i在信道估計信號處理單元203.i中確 定其MIMO信道矩陣玩-其描述了發(fā)射機和第i個接收機之間的傳輸信 道，可以實現發(fā)射機處的發(fā)射波束成形或預編碼。例如，在MIMO實 現方案中，每個接收機201.1至m通過使用導頻估計或探通技術確定 或估計信道矩陣Hi的系數，確定其MIMO信道矩陣Hi。每個接收機 201.i使用估計的MIMO信道矩陣或其他信道相關信息(該信息可以是 信道系數或信道統計或者其函數，諸如預編碼器、波束成形向量或調 制階數)生成或計算初始接收或組合波束成形向量、。例如，每個接 收機20U處的接收波束成形設計模塊204.i諸如通過使預定的接收信 號-干擾和噪聲(SINR)度量最大，計算表示最優(yōu)盲接收波束成形向量 的初始或最優(yōu)接收波束成形向量v。pti?？商孢x地，得到或生成關于接 收機201.i的接收波束成形向量v。pti，以使其基本上等效于對應于發(fā)射 機210和接收機20U之間的信道矩陣的最大奇異值的右奇異向量(例 如，v。pti = RSVmax(Hi))。然而，所計算的初始波束成形向量v叩ti用于， 諸如通過計算或選擇表示向量H V。pti的向量碼字Ui，在設計模塊204.i 中生成有效信道信息。在所選擇的實施例中，向量碼字Ui表示用于接 收機20U的優(yōu)選預編碼向量，其中該優(yōu)選預編碼向量是一個或多個酉 矩陣的列，可被稱為基向量。如將認識的，除了有效信道信息Ui之外或者替換有效信道信息Ui，每個接收機201.i可以計算和反饋其他信息， 諸如信道質量信息(CQI)或者在發(fā)射機處用于生成預編碼矩陣W信 息的任何其他信息。不同于反饋有效信道信息的完整標量、向量或矩陣表述(諸 如所選擇的碼字Ui或者需要大量比特的完整CQI值)，接收機20U 可以使用量化器205.i量化有效信道信息ii = Hi v。pti，該信息由設計模 塊204.i生成并且將由發(fā)射機210用于控制針對接收機20U的信號傳 輸。例如，在量化有效信道信息u時，接收機201.i處的反饋碼本211.i 可用于存儲可能碼字u的索引集合，由此向量設計模塊204.i生成的碼 字ii可由量化器205.i使用以自反饋碼本21U檢索對應的索引并且在 反饋信道218.i (例如，低速率反饋信道215)上向發(fā)射機210提供所 檢索的索引?！﹣碜越邮諜C201.i的有效信道信息，諸如所選擇的碼字 Ui和CQI值，被標注索引并且在低速率反饋信道215上反饋到發(fā)射機 210，則發(fā)射機210使用基于碼本的解量化器220解碼或解量化該索引 反饋信息，該解量化器220接入反饋碼本221以獲得關于接收機201.i 的有效信道信息(例如，Ui)。如將認識到的，發(fā)射機反饋碼本221與 接收機20U處使用的反饋碼本211.i相同。檢索的有效信道信息被提 供給設計模塊222，設計模塊222計算調度信息并且設計用于每個接收 機201.i的發(fā)射波束成形向量Wi。當接收機201.i計算的所選擇的碼字 Ui表示接收機的有效信道時，u, = H,v,/||H,V,||，發(fā)射機210處的設計模 塊222可以使用諸如迫零波束成形(ZFBF)的空間分離算法(或者其 變體，諸如正則化迫零波束成形)，設計每個發(fā)射波束成形向量Wi =^i/||Wil|，由此
如果i叫，WiHUj
如果i #j， iHUj《72 [4] 其中71>0和72是常數，由此72<<71。通常，72=0。式4是典型的 空間分離約束式，其確保所需的信號分量被加強并且使接收機處的不需要的干擾項最小。上文特定的實施例是迫零波束成形式，其中71=1 并且力=0。對7l = 1且72 = 0的式4的迫零版本的一個近似解由下式給
出
W = X(XHX + cd)-1 [5] 其中乂=[111112...1^]， I是單位矩陣并且a是標量常數，o;提供了光 滑化函數以考慮由于量化或其他原因引起的有效信道的知識的不完全 性。式(5)中的解對于or-O時的式(4)是準確的。這確保了由于其 他用戶的傳輸引起的對用戶的干擾接近于零。在所選擇的實施例中，
設計的預編碼向量Wi被計算為接收機請求的優(yōu)選預編碼向量的函數。
然而，盡管迫零波束成形可用于生成波束成形矩陣W = [Wl， w2, ...wm] 223,但是將認識到，設計模塊222可以使用任何(任意)多用戶MIMO 算法生成波束成形矩陣信息W 223。根據多種實施例，所設計的發(fā)射 波束成形向量選自接收機20U也已知的候選發(fā)射波束成形向量的已定 義集合，即使任何給定的接收機不具有關于哪個發(fā)射波束成形向量預 期用于哪個接收機的預先知識。 —旦設計模塊222設計用于每個接收機201.i的發(fā)射波束成形 向量wi，則設計模塊222向一個或多個信號處理器224.i提供預編碼信 息223中包含的所設計的發(fā)射波束成形向量wi，其中在生成發(fā)射信號 xi的過程中施加該發(fā)射波束成形向量wi以對數據輸入信號si預編碼， 其中在發(fā)射天線陣列226上將發(fā)射信號xi發(fā)射到(一個或多個)接收 機201.i。在使用預編碼信息控制針對接收機201.i的信號傳輸之前，發(fā) 射波束成形向量Wi可被組裝為波束成形矩陣W = [Wl， w2， ...Wm]的形式
并且通過(a)使用承載預編碼導頻碼元的基準信號，或者(b)在控 制信道上發(fā)送表示傳輸矩陣W的比特，將波束成形向量Wi傳送到接收 機。
在使用一個或多個基準信號傳送波束成形矩陣W時，基準信 號生成器228中的編碼器模塊225使用波束成形矩陣W生成可被前饋 到接收機20U的高達N個預編碼基準信號216。在多種實施例中，依 賴于如何編碼和接收發(fā)射波束成形矩陣，該預編碼基準信號可以意指 一個或多個(高達N個)預編碼基準信號。這樣，發(fā)射機210發(fā)射對 應于發(fā)射波束成形矩陣或者一個或多個其計算的發(fā)射波束成形向量的 一個或多個預編碼基準信號。例如，如果發(fā)射機天線陣列226具有四 個發(fā)射天線，在使用迫零波束成形時可以同時支持高達四個接收機。 在該情況中，利用預編碼向量(例如，w,、 W2、 W3和W》對高達四個 基準信號(例如，RS^ RS2、 RS3和RS"預編碼，由此生成高達四個 預編碼基準信號(例如，RSlWl、 RS2w2、 RS3wjf]RS4w4)。在使用比特級信令傳送波束成形矩陣W時，通過在控制信道 上發(fā)送表示所使用的傳輸矩陣的比特216，將波束成形矩陣W前饋到 每個接收機201.i。該方法假設從M個可能的候選矩陣集合中選擇傳輸 矩陣W，由此每個候選矩陣可由最少的log2(M)個比特唯一識別。為了 實現比特級信令，前饋碼本227可用于存儲每個候選矩陣及其對應的 比特索引值。表示傳輸矩陣W的比特索引可由發(fā)射機發(fā)射到每個接收 設備。并且由于接收設備預先具有全部可能候選傳輸矩陣的信息(例 如，存儲在前饋碼本212.i中)，因此接收設備可以使用該比特索引通 過單次查找檢索適當的傳輸矩陣W，并且隨后可以使用該傳輸矩陣W 設計其接收波束成形器。在一個實施例中，發(fā)射上文的唯一識別傳輸 矩陣W的比特序列并且接收機通過査找其候選傳輸矩陣的數據庫檢索 該傳輸矩陣W。在可替選的實施例中，發(fā)射機和接收機可以預先共享 傳輸向量的碼本，并且所使用的最終傳輸矩陣W將是至多N個不同的 傳輸向量的組合。在該情況中，發(fā)射機可以通過發(fā)送N個K比特序列 用信號通知傳輸矩陣W，其中每個序列唯一表示包括傳輸矩陣W的傳 輸向量，其中K是唯一表示每個候選傳輸向量所需的比特的最少數量。 在另一可替選的實施例中，發(fā)射機可以發(fā)送N個比特序列，每個比特序列唯一識別由每個復用用戶反饋到發(fā)射機的碼字，其中K是用于唯 一表示每個候選傳輸向量所需的最少數量的比特。在該情況中，發(fā)射 機使用全部接收單元已知的預定算法將碼字映射到所使用的最終傳輸 矩陣W。接收機首先使用由發(fā)射機前饋到該接收機的比特序列檢索全 部復用用戶的碼字，并且隨后使用已知算法構建傳輸矩陣W。任一上 文實施例的執(zhí)行結果是接收機處的傳輸矩陣W的知識。 一旦傳輸矩陣 W已知，則接收單元執(zhí)行第二測試以確定W中包含的哪個傳輸向量用 于該接收單元。在一個實施例中，通過計算111&、 = 1，2』|^111^。1)1|2執(zhí)行 該測試，其中v。pt是最優(yōu)盲接收波束成形器，H是MIMO信道矩陣并 且Wj是W的第j列。可由前饋控制字段生成器229在前饋信道219.i (例如，低速 率前饋信道215)上將預編碼基準信號(RSlWl，RS2W2, ...RSMwM) 216 前饋到接收機201.i。 一旦將預編碼基準信號信息216前饋到接收機 201.i，則接收機20U對該信息解碼并且將預編碼基準信號信息提供給 波束成形矩陣估計模塊206.i。例如，前饋控制解碼器(未示出)用于 對前饋信號解碼以獲得發(fā)射機210生成的預編碼基準信號信息。然而所恢復的檢索預編碼基準信號信息由波束成形矩陣估計 模塊206.i處理，用于在不具有關于哪個特定預編碼向量wue預期用于 接收機或者發(fā)射機210使用哪個波束成形算法生成預編碼向量w1; W2，…Wm的現有知識的情況下實現MMSE接收操作。這樣，發(fā)射機210 在設計其波束成形矩陣和預編碼算法時具有完全靈活性。為了提供該 靈活性，波束成形矩陣估計器206.i處理接收的預編碼基準信號以檢測 發(fā)射機210使用哪個準確的預編碼向量wb w2, ...wm，并且檢測哪個預 編碼向量預期用于所討論的接收機。為了檢測來自預編碼基準信號的該信息，波束成形矩陣估計 器206.i對接收的預編碼基準信號執(zhí)行假設測試。通過第一假設測試， 提取模塊207.i通過有效地將接收的預編碼基準信號投影到其最優(yōu)盲接收波束成形器，確定使用預期用于接收機的傳輸向量對所發(fā)射的"m" 個基準信號中的哪個基準信號編碼。實際上，比較函數使用接收的預 編碼基準信號確定哪個基準信號預期用于接收機。在示例性實現方案
中，檢測函數應用如下測試
:J《yj|2 [6]
其中v。pt是由接收機設計模塊204.i初始設計的最優(yōu)盲接收波束成 形器，yj是接收的N個預編碼基準信號(例如，yj = RSiWi)，并且H 是針對所討論的接收機的信道矩陣。對于給定的預編碼基準信號y，所 選擇的所需基準信號是使式[6]中定義的測試最大的基準信號。實際上， 該測試提供了每個預編碼向量關于用戶有效信道如何"對準"的測度。 結果，可以將預編碼基準信號前饋到接收機，而且不需要前饋用于識 別哪個預編碼向量預期用于接收機的顯性信息。除了檢測預期基準信號之外，波束成形矩陣估計器206.i也可 以對接收的預編碼基準信號執(zhí)行額外的假設測試以提取發(fā)射機使用的 預編碼矩陣W以易化接收機處的MMSE解碼。為此，提取模塊208.i 應用第二假設測試以自預定集合提取用于生成每個預編碼基準信號的 準確的預編碼向量，由此獲得由發(fā)射機生成的全部預編碼向量的信息。 實際上，提取函數測試每個預編碼基準信號以識別來自預定預編碼向 量集合的哪個預編碼向量用于生成預編碼基準信號。在示例性實現方 案中，比較函數應用如下測試
mini||y-HHWi||2 [7]
其中y是接收預編碼基準信號(例如，y = RSlWl) ， H是針對所
討論的接收機的信道矩陣，并且Wi用于存儲在接收機處的預定預編碼
向量集合(例如，w2, ...wm)中的每個向量。對于每個預編碼基準 信號y，選擇使式[7]中定義的測試最小的發(fā)射波束成形器w,。實際上， 該測試提供了用于識別哪個預編碼向量(例如，w,， w2, ...wm)是用于
生成預編碼基準信號的波束成形向量w的距離測度。 一旦測試了每個 預編碼基準信號，則識別完整的預編碼向量集合，并且作為結果，識 別傳輸矩陣W。
—旦提取完整的預編碼向量集合(其可由預編碼矩陣W表 示)，波束成形矩陣估計器將該信息提供給MMSE接收機設計模塊 209.i，該MMSE接收機設計模塊209.i計算關于接收機201.i的調節(jié)組 合向量Vi。接收機信號處理單元203.i使用該調節(jié)組合向量、處理在& 個天線上接收的yi信號，以通過使該yi信號與該調節(jié)組合向量信息Vi 組合獲得數據信號Zi。在可替選的實施例中，基站可以選擇針對接收機i的傳輸向 量Wj，由此該傳輸向量Wi可以潛在地是N維復空間中的任何向量，在 該情況中由于可能的預編碼向量集合在接收機處是未知的，因此不能 應用式[7]中的測試。在該情形下，使用下面的規(guī)程設計接收波束成形 器。假設yj(t)， j= 1,2,…，N表示時間t處的第j個基準信號，假設對于 每個基準信號發(fā)送k個導頻時間樣本，即1=1，2,...，^其中k大于或等 于l。首先，使用式[6]中的第一假設測試，接收機201.i確定N個基準 信號中的哪個基準信號用于其自身。例如，我們可以假設接收機20U 確定y!基準信號預期用于接收機201.i。 一旦檢測到預期基準信號，則 使用如下函數設計MMSE接收波束成形器
<formula>formula see original document page 24</formula> [8]
其中I是單位矩陣并且(J^是白色噪聲頻譜密度。在另一實施例中，可以使用如下函數設計接收波束成形器 <formula>formula see original document page 24</formula> [9]
其中"maxeig(X)"表示矩陣X的主導特征向量。圖3示出了用于生成預編碼基準信號信息并且將其前饋到一 個或多個用戶裝置設備的預編碼方法300的通用化示例性流程。作為 初步步驟，通過將導頻信號從發(fā)射機或基站發(fā)射到接收機或用戶裝置 (步驟302)，估計針對給定接收機站的MIMO傳輸信道。通常，通過將被稱為訓練碼元的預定碼元集合嵌入在基站處并且在用戶裝置處 處理該訓練碼元以產生初始信道估計集合，可以估計傳輸信道。在該
示例中，在用戶裝置處估計的MIMO傳輸信道可由信道矩陣H表征?；谛诺拦烙嬓畔?，用戶裝置設計或計算最優(yōu)盲接收波束成 形向量v(步驟306)。這可以通過對MIMO信道矩陣采用奇異值分解 (SVD) H-UAV"實現，其中矩陣U是表示發(fā)射信號方向的左奇異 矩陣，矩陣A表示信道的強度(或者增益)并且矩陣V是表示接收信 號方向的右奇異矩陣。用戶裝置也諸如通過計算或選擇碼字u，使用信 道估計信息H計算有效信道向量信息(步驟308)。通過多種不同的 方式可以計算接收波束成形向量v和碼字u。例如，可以通過選擇使預 定性能度量最大的值v和u = Q(Hv)設計向量v和碼字u，其中Q(.)是 某個量化函數。然而所確定的碼字u被標注索引并且被反饋到基站。 如此處公開的，基于碼本的反饋索引標注技術可用于量化碼字u，其中 基站和用戶設備共享相同的反饋碼本。在基站處，將來自用戶裝置的反饋信息解量化(步驟312) 為有效信道向量信息(例如，碼字u)。基站使用任何任意多用戶MIMO 波束成形算法，諸如正則化ZFBF算法，使用該解量化有效信道向量信 息，設計發(fā)射波束成形向量Wi (步驟314)。發(fā)射波束成形向量Wi可 被表示為波束成形矩陣W-[Wt, w2，...wm]。如將認識的，在實現自適 應調制和編碼(AMC)機制的系統中，解量化有效信道向量信息也可 用于選擇適當的調制和編碼級別。 一旦設計了發(fā)射波束成形向量Wi， 則基站諸如利用發(fā)射波束成形向量Wi對一個或多個基準信號預編碼， 使用向量Wi計算預編碼基準信號(步驟316)。在其他實施例中，基 站使用向量Wi得到對應于自向量Wi形成的預編碼矩陣W的比特索引 值。隨后將預編碼基準信號(或索引比特值)直接前饋到用戶裝置或 者通過使用前饋碼本的量化形式前饋到用戶裝置，作為下行鏈路數據 傳輸的一部分(步驟318)。
在用戶裝置處，對前饋信息解碼以獲得預編碼基準信號。如 將認識的，基站和(一個或多個)用戶裝置設備共享相同的前饋碼本。 然而解碼的預編碼基準信號被測試以獲得用于執(zhí)行MMSE接收操作所 需的信息(步驟320)。如此處描述的，該測試由一個或多個假設測試 組成，該假設測試考慮接收機處的高斯噪聲的存在。結果，該測試的 魯棒性直接地是存在的額外噪聲和存在的干擾的函數。在測試預編碼基準信號時，第一測試(步驟322)用于從預 期用于所討論的用戶裝置的預編碼基準信號中提取預編碼向量w，但 是不需要前饋用于指明預期的預編碼向量的顯性信息。在示例性實現 方案中，通過從預編碼向量的有限集合(例如，Wl、 w2、 w3、 w4)中 選擇使距離測度min Iv^Hw/最小的預編碼向量，根據預編碼基準信號
乂-1，2，3，41^JI
識別預期基準信號。在所選擇的空間分離算法的實施例中，第一提取 測試322使用迫零類型波束成形技術的屬性，由此通過所使用的最優(yōu) 接收波束成形器v。pt，其他預編碼向量將基本上與等效信道Hv。pt正交。預編碼基準信號的測試還可以包括第二測試(步驟324)， 該測試通過從每個預編碼基準信號中提取用于對預編碼基準信號預編 碼的預編碼向量Wi，從預編碼基準信號中提取預編碼矩陣W，再一次 地，不需要前饋指明預編碼矩陣W的顯性信息。在示例性實現方案中， 通過從預定的預編碼向量集合(例如，w!、 w2、 w3、 w4)中選擇使距 離測度minilly-HHwiP最小的預編碼向量，從預編碼基準信號中提取預 編碼矩陣W。用戶裝置諸如通過使用MMSE接收機得到接收波束成形 向量Vi，使用所提取的預編碼向量信息設計用于用戶裝置的接收波束 成形向量Vi (步驟326)。通過參考圖4也說明了本發(fā)明的所選擇的實施例，圖4示出 了使用任意預編碼基準信號的用于多用戶MIMO系統的通用化基準信 令方案的示例性流程400。如示出的，該過程開始(步驟401)，接收 機站基于關于MIMO傳輸信道的估計的信道信息確定傳輸信道簡檔(步驟402)?；谠撔诺篮啓n信息，接收機站設計其最優(yōu)盲接收波束 成形器v并且選擇最優(yōu)碼字ii = Hv (步驟404)以表示針對接收機站的 有效信道。在示例性實現方案中，通過從索引預編碼參數的碼本中選 擇使用于估計接收SINR的預定性能度量最大的候選值，可以共同設計 向量u和v，其中該度量被定義為減小由基于碼本的選擇過程導致的量 化誤差。為了考慮接收機站不具有關于來自其他接收機站的潛在干擾 的預先知識這一事實，接收機站使用計算的向量v作為初始接收波束 成形向量。在使最優(yōu)的碼字u量化之后(諸如通過使用索引值的碼本 檢索對應的索引)，索引有效信道信息隨后作為反饋信號在反饋控制 信道上傳遞到發(fā)射機站(步驟406)并且接收機在下一設計循環(huán)過程中 重復前面的序列(如針對步驟402的反饋線指出的)。在發(fā)射機站處，解碼來自接收機站的反饋信號以生成關于每 個接收機站的有效信道信息，并且該信息用于使用任何任意多用戶 MIMO技術，諸如迫零波束成形，來設計發(fā)射波束成形器W!，W2， ...wm (步驟408)。發(fā)射機隨后使用每個設計發(fā)射波束成形器對一個或多個 基準信號(例如，RS!、 RS2等)預編碼，并且將得到的N個預編碼基 準信號(例如，yi=RSlWl， y2^RS2W2等)直接前饋到接收機或者以 量化形式前饋到接收機(步驟410)。在接收機處接收之后，測試N個預編碼基準信號以檢測預期 用于該接收機的發(fā)射波束成形器，并且提取發(fā)射機生成的全部發(fā)射波 束成形器(步驟412)。對于第一測試(步驟411)，通過從預定的預 編碼向量的有限集合中選擇使目標函數max 1《j/最大的向量，檢測
預期用于用戶裝置接收機的預編碼向量WUE，其中V。pt是由接收機初始
設計的最優(yōu)盲接收波束成形器，yj是第j個接收預編碼基準信號(例如， yj = RSjWj) ， H是針對所討論的接收機的信道矩陣。對于第二測試(步 驟413)，通過從預定的預編碼向量的有限集合中選擇使第二距離函數 miiiilly - HHwi『最小的向量，檢測哪個預編碼向量用于生成每個預編 碼基準信號，得到預編碼向量矩陣W，其中y是目標預編碼基準信號(例如，y = RSlWl) ， H是針對所討論的接收機的信道矩陣，并且Wi 用于存儲在接收機處的預定的預編碼向量的有限集合中的每個向量 (例如，w卜W2等)。—旦提取發(fā)射波束成形器信息，則接收機使用所提取的信息 設計用于MMSE接收機的接收波束成形器Vi (步驟414),并且接收 機隨后使用所設計的接收波束成形器Vj接收用于接收機的利用發(fā)射波 束成形器Wi編碼的OFDM碼元子載波(步驟416)。通過參考所選擇實施例提供了到此為止所提供的描述，其中 將多個預編碼基準信號前饋到用戶裝置接收機。在這些實施例中，每 個接收機能夠在未接收到關于發(fā)射機使用的特定的預編碼和波束成形 算法的預先知識的情況下，通過從存儲在每個接收機處的預先定義的 預編碼向量集合(例如，Wi, w2, ...wm)中選擇，或者通過估計預編碼 向量而非假設測試它們是否是任意的(即，它們并非來自預先定義的 集合而是得自任意連續(xù)空間)，從預編碼基準信號中提取發(fā)射預編碼 向量信息。然而，本發(fā)明的所選擇的實施例通過結合正則化迫零波束 成形技術使用構造的預編碼基準信號有效地傳送具有最小單個預編碼 基準信號的發(fā)射預編碼矩陣W，提供用于多用戶MIMO系統的更加高 效的基準信令方案。換言之，公開了一種機制，利用該機制，通過僅 使用一個預編碼基準信號，可以將關于NxN傳輸矩陣(對于任何N) 的信息前饋到每個接收機。結果，可以將波束成形矩陣的完整知識提 供給每個接收機，但是該操作是以如下方式實現的，即前饋信息的尺 寸未與N的尺寸成比例(scale)。如將認識的，通過添加后面說明的 更多的基準信號可以提高該算法的可靠性或魯棒性。為了說明緊湊的基準信令方案，現在參考圖2中示出的無線 通信系統。如示出的，具有多個發(fā)射天線226的發(fā)射機基站210在多 用戶MIMO模式中與多個用戶裝置接收機201.1 201.m通信，每個接 收機具有多天線陣列202.i。發(fā)射機基站210經由波束成形發(fā)射信號，由此發(fā)射到給定的用戶裝置接收機201.i的由Si表示的信號未向系統中 的其他接收機提供干擾。為了實現這一點，發(fā)射機基于每個接收機在 反饋信道218.i上反饋的下行鏈路信道信息iii選擇適當的發(fā)射波束成形 器Wi。下行鏈路信道估計在每個接收機20U處完成并且使用已知的反 饋碼本211.i被量化，由此從碼本21U中選擇碼字并且將該碼字饋送 到發(fā)射機210。由于發(fā)射機210處的不完全的信道知識，每個接收機 20U遭遇來自針對其他接收機的傳輸的干擾，盡管發(fā)射機努力分離多 用戶流。在單個基準信號示例中，向量設計模塊222使用預定的 MU-MIMO算法獲得用戶分離，在一個實施例中該算法可以是正則化 迫零波束成形(R-ZFBF)算法。在R-ZFBF算法的一個實施例中，給 定預定的候選等效信道碼字集合(表示為U) ， "m"個接收機反饋來 自該集合U的等效信道向量(表示為111,112,...，11111)?；?m"個等效 信道向量，R-ZFBF算法用于使用(X= [Ul ii2...um])設計波束成形矩 陣w， w-x[xHx + oir1，其中I是單位矩陣并且a是提供光滑化函 數以使由于量化或其他原因引起的有效信道估計中的不完全性正則化 的標量常數。實際波束成形矩陣W的列被進一步歸一化為具有單位標 準。利用該方法，接收機201.i處的最優(yōu)接收機/組合器是MMSE 接收機，該MMSE接收機通過使用此處描述的緊湊前饋方案在數據傳 輸之前在前向下行鏈路信道上接收單個預編碼基準信號，獲得波束成 形矩陣W的知識。該方法利用如下事實，即對應于可能碼字iii的每個 唯一組合的預編碼矩陣W是唯一的。由于每個可能的預編碼矩陣W是 唯一的，因此通過有序索引可以布置每個可能X中的碼字，由此在下 行鏈路廣播信道上發(fā)送的預編碼基準信號或者導頻使用所設計的波束 成形矩陣W的單個預定列(例如，第一列、或者第二列、或者第三列 等)。在檢測預編碼基準信號時，每個接收機站20U中的提取模塊208.i 通過針對全部可能W (其是預定的和本地存儲的)的預定列(例如，第一列)假設測試預編碼基準信號，確定預編碼矩陣w。如可以看到
的，不需要提取模塊207.i (上文通過參考多基準信號實施例描述的) 檢測單個預編碼基準信號表示哪個預編碼矩陣W。依賴于發(fā)射機210是否將反饋的請求碼字Ui用作用于給定接 收機201.i的發(fā)射碼字Ci,可能出現兩種情形。在第一情形中，如果發(fā) 射機210不使用給定接收機201.i請求的碼字iii而是使用不同的發(fā)射碼 字Ci，則接收機201.i在全部可能的W上搜索。在第二情形中，如果發(fā) 射機210使用給定接收機201.i請求的碼字iii用于發(fā)射碼字Ci,則接收 機201.i僅在X包含Ui = cid的W上搜索。通過減少搜索的候選碼字W 的數量，可以減少碼字估計過程和復雜度。根據所選擇的實施例，通 過消除一個或多個高度不可能的組合可以進一步減小搜索空間。在示例性實現方案中，接收機201.i通過選擇對應于使如下統 計測試最小的預定列向量wt的W，從預編碼基準信號中提取預編碼矩 陣W:
ztest= ||y-HHwt||2， Wt在Ws(:,l)中 [10] 其中y是接收的預編碼基準信號(例如，y = RSlWlH)， H是MIMO 下行鏈路信道矩陣，并且Ws(:,l)是全部Ws的第一列的空間(盡管將 認識到，可替換地可以使用第二列，或者第三列，或者任何預定列)。 因此，所選擇的預編碼矩陣W是發(fā)射機210使用的發(fā)射波束成形矩陣 的估計，并且由接收機20U中的MMSE接收機209.i使用以設計接收 波束成形向量Vi。在用于前饋傳輸矩陣信息的可替選的實施例中，每個可能的 傳輸矩陣可以與來自前饋向量碼本的唯一向量關聯。通過該碼本，可
以利用表示所使用的傳輸矩陣的向量對基準信號編碼。在該情況中， 式[10]中的測試被修改以在前饋碼本中的全部可能向量碼字上測試基 準信號(代替第一列上的搜索)，目的在于識別用于預編碼的碼字。 一旦識別了碼字，則該碼字唯一表示的傳輸矩陣對于接收機變得已知。
為了說明單個基準信號的實施例的潛在優(yōu)點，考慮4x2 (或 4x4)多用戶MIMO系統的情況，其中在每個接收機201.i處使用尺寸 為K的碼本211.i反饋有效信道碼字u。在該示例中，基于可能的碼字 組合的候選發(fā)射波束成形矩陣的總數是(K選擇4)，意指用于將波束 成形矩陣傳送到接收機所需的最小比特級信令是log2 (K選擇4)。結 果，僅需要一個預編碼導頻碼元用于確定波束成形矩陣，由此極大地 減少用于傳送預編碼矩陣信息所需的控制開銷并且使得能夠在接收機 處執(zhí)行全面的MMSE。當然，所選擇的實施例考慮發(fā)送不止一個基準 信號用于增加魯棒性。結合本發(fā)明的所選擇的單個基準信號實施例，圖5示出了用 于多用戶MIMO系統的通用化基準信令方案的示例性流程500。如示 出的，該過程開始(步驟501)，接收機站基于關于MIMO傳輸信道 的估計的信道信息確定傳輸信道簡檔(步驟502)?；谠撔诺篮啓n信 息，接收機站設計其最優(yōu)盲接收波束成形器v并且選擇最優(yōu)碼字u = Hv (步驟504)以表示針對接收機站的有效信道。實際上，碼字u是接收 機請求的發(fā)射波束成形器w。在示例性實現方案中，通過從索引預編 碼參數的碼本中選擇使用于估計接收SINR的預定性能度量最大的候 選值，可以共同設計向量u和v，其中該度量被定義為減小由基于碼本 的選擇過程導致的量化誤差。為了考慮接收機站不具有關于來自其他 接收機站的潛在干擾的現有知識這一事實，接收機站使用計算的向量v 作為初始接收波束成形向量。在量化最優(yōu)的碼字u之后(諸如通過使 用索引值的碼本檢索對應的索引)，隨后將索引有效信道信息作為反 饋信號在反饋控制信道上傳遞到發(fā)射機站(步驟506)并且接收機在下 一設計循環(huán)過程中重復前面的序列(如針對步驟502的反饋線指出的)。在發(fā)射機站處，將來自接收機站的反饋信號解碼以生成關于 每個接收機站的有效信道信息，并且該信息用于通過使用正則化迫零 波束成形(R-ZFBF)算法，設計將使接收機分離的發(fā)射波束成形器Wl，w2, ...wm (步驟508)。所設計的發(fā)射波束成形器一起構成發(fā)射波束成 形矩陣W。發(fā)射機隨后直接地或者使用比特級信令方案將使用所設計 的發(fā)射波束成形矩陣W的預定列(第一、第二、第三等)編碼的單個 預編碼基準或導頻信號前饋到接收機(步驟510)。在接收機處接收之后，測試預編碼基準信號以檢測由發(fā)射機 使用的發(fā)射波束成形矩陣W (步驟512)。每個接收機通過針對全部 可能Ws的預定列(或者在發(fā)射機不改變用于接收機的請求碼字Ci時， 針對可能碼字的子集)對接收的預編碼基準信號進行假設測試，以確 定W。在所示出的示例中，所應用的該測試(步驟513)首先從Ws(:,1) 選擇使測試函數ztest- 1ly-HHwt『最小的向量Wt。在該測試中，y是 接收的預編碼基準信號，H是MIMO下行鏈路信道矩陣，并且Ws(:，l) 是全部Ws的預定列的空間。在可替選的實施例中，可以使用前饋向量 碼本替換第一列，其是可被定義為每個傳輸矩陣由該集合中的不同向
量唯一定義的碼本/向量集合。隨后可以使用表示所使用的傳輸矩陣的 碼本向量完成參考信令，并且可以修改上文的測試以在該碼本中的全 部向量碼字上搜索。對應于使該測試函數最小的所選擇的向量w,的發(fā) 射波束成形矩陣W是接收機的波束成形矩陣的估計。接收機201.i中 的MMSE接收機209.i使用發(fā)射波束成形矩陣W的該估計設計接收波 束成形向量v,(步驟514)，并且接收機隨后使用所設計的接收波束成
形器Vi接收利用用于接收機的發(fā)射波束成形器Wi編碼的數據(步驟
516)?！┰诮邮赵O備處識別傳輸矩陣W，第二測試包括檢測W 的哪個列構成用于接收設備的波束成形向量。需要該信息以設計 MMSE接收機209.i，并且可以通過識別使度量m,IWjHHv。p/最大的 列而獲得該信息，其中H是信道矩陣，并且v。pt是最優(yōu)盲接收波束成 形器。使上文的函數最大的j是作為預期用于其自身的波束成形向量的 傳輸矩陣的列。
到此為止，應認識到，提供了一種使用多個預編碼基準信號 傳送發(fā)射波束成形信息的用于多輸入多輸出(MIMO)空分多址 (SDMA)系統的前向參考信令方法和系統。如公開的，發(fā)射設備(例 如，基站)接收自多個接收設備(例如，用戶裝置設備)中的每個接 收設備反饋的有效信道信息，諸如優(yōu)選的預編碼向量或者表示優(yōu)選的 預編碼向量的信息。發(fā)射設備諸如通過使用空間分離算法，諸如迫零 波束成形，使用接收的有效信道信息生成發(fā)射波束成形向量，以輸出 發(fā)射波束成形向量。通過從發(fā)射波束成形向量的已定義集合中選擇發(fā) 射波束成形向量，可以生成發(fā)射波束成形向量。該發(fā)射波束成形向量 用于通過使用每個發(fā)射波束成形向量對基準信號編碼生成預編碼基準 信號。例如，可以利用第一發(fā)射波束成形向量對第一基準信號編碼以 生成被設計用于第一接收設備的第一預編碼基準信號，并且可以利用 第二發(fā)射波束成形向量對第二基準信號編碼以生成被設計用于第二接 收設備的第二預編碼基準信號。該預編碼基準信號隨后可被前饋到多 個接收設備，其中在每個接收設備處生成接收波束成形向量時接收和 使用該預編碼基準信號，其中每個接收設備從預編碼基準信號中提取 多個發(fā)射波束成形向量，并且在不需要識別被設計用于所述接收設備 的發(fā)射波束成形向量或預編碼基準信號的額外的信息被前饋的情況 下，識別哪個發(fā)射波束成形向量被設計用于所述接收設備。通過向在 接收設備處接收的預編碼基準信號應用第一測試以識別哪個發(fā)射波束 成形向量被設計用于所述接收設備，可以實現該提取，其中該第一測 試從發(fā)射基準信號"的有限集合中選擇使第一投影測度l《,3of最大的 基準信號并且其中v。pt是由所述接收設備初始設計的最優(yōu)盲接收波束 成形向量，yj是預編碼基準信號。此外或者在替選方案中，通過向在接 收設備處接收的預編碼基準信號應用第二測試以識別發(fā)射設備生成的 多個發(fā)射波束成形向量，可以實現該提取，其中對于每個預編碼基準
信號，第二測試從發(fā)射波束成形向量Wi的有限集合中選擇使第二距離
測度lly-HHwi『最小的發(fā)射波束成形向量，其中y是預編碼基準信號 并且H是針對所述接收設備的信道矩陣。對于第二測試，通過從發(fā)射 波束成形向量的已定義集合中選擇發(fā)射波束成形向量，提取多個發(fā)射波束成形向量。在前饋預編碼基準信號之后，發(fā)射設備可以使用發(fā)射 波束成形向量作為用于發(fā)射設備發(fā)射到多個接收設備中的至少一個接 收設備的信號的加權向量。因此，公開了一種用于前饋基準信號的基 準信令框架和方法，該基準信號表示利用將用戶反饋的碼字映射到實 際的傳輸矩陣的任意算法形成的傳輸矩陣信息，其中使用選自接收設
備未知的任意向量集合的N個傳輸向量形成N個預編碼導頻，使用該 N個預編碼導頻生成基準信號。例如，在通過使用針對N個用戶的傳 輸向量對N個基準信號編碼形成N個預編碼導頻或基準信號時，在每 個接收設備處測試該N個基準信號以便于推斷N個基準信號中的哪個 基準信號用于所討論的接收設備。 一旦檢測到，則接收機使用該N個 基準信號和被設計用于接收機的基準信號來設計接收機波束成形器。在另一實施例中，提供了一種使用最小的一個預編碼基準信 號傳送發(fā)射波束成形信息的用于MIMO SDMA系統的前向基準信令方 法和系統。如公開的，發(fā)射機接收自多個接收設備反饋的有效信道信 息，諸如優(yōu)選的預編碼向量或者表示優(yōu)選的預編碼向量的信息，并且 隨后使用諸如迫零波束成形的空間分離算法基于接收的有效信道信息 設計發(fā)射波束成形矩陣，其中所設計的發(fā)射波束成形矩陣選自發(fā)射波 束成形矩陣的已定義集合。盡管可以使用任何類型的迫零波束成形， 但是在示例性實施例中，可以通過使用(X=[clC2...cm])設計波束成形 矩陣W， W-X[xHX + a1]—1，設計發(fā)射波束成形矩陣，其中Cl，c2, ...cm 是自"m"個接收設備接收的候選發(fā)射波束成形向量，a是光滑化函數 常數并且I是單位矩陣。所設計的發(fā)射波束成形矩陣用于通過使用全部 或部分所設計的發(fā)射波束成形矩陣對一個或多個基準信號編碼，生成 一個或多個預編碼基準信號。對于第一示例，通過利用發(fā)射波束成形 矩陣的預定列對第一基準導頻編碼可以生成預編碼基準信號。在該情 況中，接收機可以將假設測試應用到接收的預編碼基準信號以通過從 候選發(fā)射波束成形矩陣的有限集合中選擇發(fā)射波束成形矩陣來提取發(fā) 射波束成形矩陣，其中所選擇的發(fā)射波束成形矩陣具有使距離測度ztest =1ly-HHwtP最小的預定列Wt，其中y是接收的預編碼基準信號，并
34且H是針對所述接收設備的MIMO下行鏈路信道矩陣。對于第二示例， 通過利用選自預定的向量集合的第一向量b對第一基準導頻編碼，可 以生成預編碼基準信號，其中該預定的向量集合中的每個向量唯一表 示候選發(fā)射波束成形矩陣。在第二示例中，每個發(fā)射波束成形矩陣可 被構造為以發(fā)射設備和多個接收設備已知的預定順序布置的多個列。 此外或者在替選方案中，每個發(fā)射波束成形矩陣可以唯一地與來自前 饋向量碼本的一個或多個唯一識別向量關聯，其中利用高斯類型碼本 生成每個唯一識別向量?？商孢x地，與傳輸波束成形矩陣關聯的每個 唯一識別向量可以是來自傳輸波束成形矩陣的預定列。然而所定義的 與全部或部分設計的發(fā)射波束成形矩陣關聯的唯一識別向量可用于對 第一基準導頻編碼，由此生成預編碼基準信號。在該情況中，接收機 可以通過針對預定向量集合對接收的預編碼基準信號進行假設測試來 提取發(fā)射波束成形矩陣，其中該預定向量集合中的每個向量唯一表示 候選發(fā)射波束成形矩陣。在示例性假設測試中，接收機通過從候選發(fā) 射波束成形矩陣的有限集合中選擇唯一對應于向量b的發(fā)射波束成形 矩陣來提取發(fā)射波束成形矩陣，通過測試預編碼基準信號以識別來自 預定的向量集合的哪個向量b使距離測度ztest- ||y - HHb,『最小，來 選擇該向量b，其中y是接收的預編碼基準信號，H是針對所述接收設 備的MIMO下行鏈路信道矩陣，并且bi是預定的向量集合。在發(fā)射機 生成預編碼基準信號之后，將該信號前饋到接收設備，以在每個接收 設備處生成接收波束成形向量時使用，其中每個接收設備從至少預編 碼基準信號中提取發(fā)射波束成形矩陣，并且在不需要識別被設計用于 所述接收設備的發(fā)射波束成形向量的額外信息被前饋的情況下，識別 被設計用于所述接收設備的發(fā)射波束成形向量。如此處描述的，通過 針對全部可能的候選發(fā)射波束成形矩陣對接收的預編碼基準信號進行 假設測試，或者可替選地在用于接收設備的發(fā)射波束成形向量由反饋
到發(fā)射設備的有效信道信息確定時，通過針對全部可能的候選發(fā)射波 束成形矩陣的子集對接收的預編碼基準信號進行假設測試，可以提取
所設計的發(fā)射波束成形矩陣。除了從(一個或多個)預編碼基準信號 中提取所設計的發(fā)射波束成形矩陣之外，接收設備還通過測試所生成的發(fā)射波束成形矩陣的全部列，諸如通過從發(fā)射基準信號yj的有限集 合中選擇使第一目標測度卜^乃|2最大的基準信號，使用(一個或多個) 預編碼基準信號識別被設計用于接收設備的設計的發(fā)射波束成形矩陣
中的列，其中V。pt是由所述接收設備初始設計的最優(yōu)盲接收波束成形向
量并且yj是預編碼基準信號。因此，在接收設備處可以使用單個預編 碼基準信號提取所設計的發(fā)射波束成形矩陣。可替選地，在接收設備 處可以使用多個預編碼基準信號提取所設計的發(fā)射波束成形矩陣。在另一形式中，提供了使用比特索引值傳送發(fā)射波束成形信 息的用于MIMO SDMA系統的前向基準信令方法和系統。如公開的， 接收設備向發(fā)射設備反饋優(yōu)選的預編碼向量或者表示優(yōu)選的預編碼向 量的信息。至少部分基于該優(yōu)選預編碼向量或者表示預編碼向量的信 息，發(fā)射設備使用諸如迫零波束成形的空間分離算法生成發(fā)射波束成 形矩陣，并且隨后在前饋信道上發(fā)射表示所生成的發(fā)射波束成形矩陣 的一個或多個索引比特。使用該索引比特，接收設備從候選發(fā)射波束 成形矩陣的有限集合中檢索所生成的發(fā)射波束成形矩陣，并且使用該 發(fā)射波束成形矩陣在接收設備處生成接收波束成形向量。在所選擇的 實施例中，發(fā)射設備和接收設備共享包含候選發(fā)射波束成形矩陣的有 限集合的前饋碼本。因此，公開了使用表示所使用的傳輸矩陣的比特 用于前饋傳輸矩陣信息的基準信令框架和方法。當接收機在前饋信道 上接收索引比特值時，針對被生成為預編碼向量或碼字的全部可能組 合的集合的傳輸矩陣的候選集合評估該索引比特值，其中任何預編碼 向量(碼字)可用于接收設備，與其反饋無關。為了減小評估時間和 復雜度，接收機可以針對被生成為預編碼向量(碼字)的全部可能組 合的集合的傳輸矩陣的候選集合評估該索引比特值，其中一個預編碼 向量(碼字)被固定為由接收設備反饋的預編碼向量(碼字)。在多 種實施例中，傳輸矩陣的候選集合可被壓縮以移除不太可能的矩陣。如此示出和描述的用于在無線多用戶多輸入多輸出(MIMO) SDMA系統中使用預編碼基準信號向接收機高效地提供預編碼矩陣信息的方法和系統可以通過存儲在計算機可讀介質上并且作為通用或專 用接收機上的執(zhí)行特定任務的計算機程序的軟件完整地或部分地實 現。對于硬件實現方案，用于在發(fā)射機處執(zhí)行多種信號處理步驟(例 如，接收和解碼量化信道向量信息、設計發(fā)射波束成形向量、生成預 編碼基準信號、選擇前饋索引、預調預編碼信號、對數據編碼和調制、 對調制信號預編碼等)和/或在接收機處執(zhí)行多種信號處理步驟(例如， 恢復發(fā)射信號、估計信道信息、反饋量化信道向量信息、對恢復的信 號解調和解碼、接收和解碼量化預編碼基準信號信息、從預編碼基準 信號中提取預編碼信息、設計接收波束成形向量等)的元件可以在一
個或多個專用集成電路(ASIC)、數字信號處理器(DSP)、數字信 號處理器件(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程門陣列 (FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、被設計用于執(zhí)行 此處描述的功能的其他電子單元或者這些器件的組合中實現。此外或 者在替選方案中，可以使用軟件實現方案，由此可以通過執(zhí)行此處描 述的功能的模塊(例如，進程、函數等)實現每個發(fā)射機和接收機處 的某些或全部信號處理步驟。將認識到，為了說明的目的而將功能分 為模塊，并且替選實施例可以將多個軟件模塊的功能合并到單個模塊 中或者可以采用替選的模塊功能分解。在任何軟件實現方案中，軟件 代碼可由處理器或控制器執(zhí)行，該代碼以及任何底層或處理的數據存 儲在任何機器可讀介質或者計算機可讀存儲介質中，諸如板上或外部 存儲器單元中。盡管此處公開的所描述的示例性實施例涉及多種多用戶 MIMO系統和用于使用其的方法，但是本發(fā)明沒有必要限于此處說明 的示例性實施例。例如，此處公開的MIMO預編碼系統和設計方法的 多種實施例可以結合多種專利或無線通信標準實現，諸如IEEE 802.16e、 3GPP-LTE、 DVB和其他多用戶MIMO系統。因此，上文公 開的特定實施例僅是說明性的并且不應被視為本發(fā)明的限制，這是因 為，對于受益于此處的教授內容的本領域的技術人員顯而易見的是， 可以通過不同但等效的方式修改和實踐本發(fā)明。因此，前面的描述不應將本發(fā)明限于所闡述的特定形式，而是相反地，應涵蓋如附屬權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內包括的該替選、修改和等效方案，由此本領域的技術人員應理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進行多種改變、替換和替選。上文通過參考特定實施例描述了益處、其他優(yōu)點和對問題的解決方案。然而，益處、優(yōu)點、對問題的解決方案以及可以使任何益處、優(yōu)點或解決方案出現或變得更加顯著的任何元素，不應被解釋為任何或全部權利要求的關鍵的、必需的或基本的特征或元素。如此處使用的術語"包括"或其任何其他變化形式，應涵蓋非排他的內含物，由此包括元素列表的過程、方法、物品或裝置不僅包括這些元素，而且可以包括未明確列出的或者對于該過程、方法、物品或裝置是固有的其他元素。
38
權利要求
1.一種用于多輸入多輸出(MIMO)空分多址(SDMA)系統的前向基準信令方法，包括在發(fā)射設備處自多個接收設備接收有效信道信息；基于所述有效信道信息，生成多個發(fā)射波束成形向量；通過使用每個發(fā)射波束成形向量對基準信號編碼，來生成預編碼基準信號；和將所述預編碼基準信號前饋到多個接收設備，以用于在每個接收設備處生成接收波束成形向量，其中，每個接收設備從所述預編碼基準信號中提取所述多個發(fā)射波束成形向量，并且在不需要額外信息被前饋的情況下，識別哪個發(fā)射波束成形向量被設計用于所述接收設備，所述額外信息用于識別被設計用于所述接收設備的所述發(fā)射波束成形向量或預編碼基準信號。
2. 如權利要求l所述的方法，其中生成多個發(fā)射波束成形向量的 步驟包括使用空間分離方案來生成多個發(fā)射波束成形向量。
3. 如權利要求l所述的方法，其中生成多個發(fā)射波束成形向量的 步驟包括從發(fā)射波束成形向量的已定義集合中選擇發(fā)射波束成形向
4. 如權利要求1所述的方法，其中接收有效信道信息的步驟包括 自所述多個接收設備中的每個接收設備接收優(yōu)選的預編碼向量。
5. 如權利要求l所述的方法，其中生成預編碼基準信號的步驟包括利用第一發(fā)射波束成形向量對第一基準信號編碼，以生成被設計 用于第一接收設備的第一預編碼基準信號；和利用第二發(fā)射波束成形向量對第二基準信號編碼，以生成被設計用于第二接收設備的第二預編碼基準信號。
6.如權利要求1所述的方法，進一步包括向在接收設備處接收 的所述預編碼基準信號應用第一測試，以識別哪個發(fā)射波束成形向量 被設計用于所述接收設備，其中所述第一測試包括從發(fā)射基準信號yj的有限集合中選擇使第一目標測度lv二力f最大的基準信號，其中V。pt 是由所述接收設備初始設計的最優(yōu)盲接收波束成形向量，并且yj是所述預編碼基準信號。
7. 如權利要求l所述的方法，進一步包括向在接收設備處接收 的所述預編碼基準信號應用第二測試，以識別由所述發(fā)射設備生成的 所述多個發(fā)射波束成形向量中的每個發(fā)射波束成形向量，其中對于每 個預編碼基準信號，所述第二測試包括從發(fā)射波束成形向量Wi的有限集合中選擇使距離測度lly-HHwi『最小的發(fā)射波束成形向量，其中 y是預編碼基準信號并且H是針對所述接收設備的信道矩陣。
8. —種用于多輸入多輸出(MIMO)空分多址(SDMA)系統的前向基準信令方法，包括自接收設備向發(fā)射設備反饋有效信道信息；在前饋信道上自所述發(fā)射設備接收通過使用多個發(fā)射波束成形向 量而生成的多個預編碼基準信號，至少部分基于所述有效信道信息來 生成所述多個發(fā)射波束成形向量；在所述接收設備處，從所述多個預編碼基準信號中提取所述多個 發(fā)射波束成形向量；在不需要額外信息被前饋的情況下識別哪個發(fā)射波束成形向量被 設計用于所述接收設備，所述額外信息用于識別被設計用于所述接收 設備的所述發(fā)射波束成形向量或預編碼基準信號；和在所述接收設備處，使用所述發(fā)射波束成形向量來生成接收波束 成形向量。
9.如權利要求8所述的方法，其中使用用于生成所述多個發(fā)射波 束成形向量的空間分離算法，在所述發(fā)射設備處生成所述多個發(fā)射波 束成形向量，所述空間分離算法諸如迫零波束成形。
10. 如權利要求8所述的方法，其中提取所述多個發(fā)射波束成形 向量的步驟包括從發(fā)射波束成形向量的己定義集合中選擇發(fā)射波束 成形向量。
11. 如權利要求8所述的方法，其中反饋有效信道信息的步驟包括自所述接收設備反饋優(yōu)選的預編碼向量。
12.如權利要求8所述的方法，其中所述多個預編碼基準信號包括:第一基準信號，利用第一發(fā)射波束成形向量對該第一基準信號編碼，以生成被設計用于所述接收設備的第一預編碼基準信號；和第二基準信號，利用第二發(fā)射波束成形向量對該第二基準信號編 碼，以生成被設計用于不同接收設備的第二預編碼基準信號。
13.如權利要求8所述的方法，其中識別哪個發(fā)射波束成形向量被設計用于所述接收設備的步驟包括向所述多個預編碼基準信號應用第一測試，以識別哪個發(fā)射波束成形向量被設計用于所述接收設備，其中所述第一測試包括從發(fā)射基準信號"的有限集合中選擇使第一 目標測度|<^/最大的基準信號，其中V。pt是由所述接收設備初始設計的最優(yōu)盲接收波束成形向量，yj是所述預編碼基準信號，并且H是針對所述接收設備的信道矩陣。
14.如權利要求8所述的方法，其中在所述接收設備處提取所述多個發(fā)射波束成形向量的步驟包括向所述多個預編碼基準信號應用第二測試，以識別由所述發(fā)射設備生成的所述多個發(fā)射波束成形向量，其中對于每個預編碼基準信號，所述第二測試包括從發(fā)射波束成形向量Wi的有限集合中選擇使距離測度lly - HHwilP最小的發(fā)射波束成 形向量，其中y是預編碼基準信號，并且H是針對所述接收設備的信 道矩陣。
15. —種用于多輸入多輸出(MIMO)空分多址(SDMA)系統的 前向基準信令方法，包括在發(fā)射設備處自多個接收設備接收有效信道信息；使用諸如迫零波束成形的空間分離算法，基于所述有效信道信息來設計發(fā)射波束成形矩陣；通過使用所設計的發(fā)射波束成形矩陣中的全部或一部分而對所述 一個或多個基準信號編碼，來生成一個或多個預編碼基準信號；和將所述一個或多個預編碼基準信號前饋到多個接收設備，以用于 在每個接收設備處生成接收波束成形向量，其中，每個接收設備從所 述一個或多個預編碼基準信號中的至少一個預編碼基準信號中提取所 述發(fā)射波束成形矩陣，并且在不需要額外信息被前饋的情況下識別被 設計用于所述接收設備的發(fā)射波束成形向量，所述額外信息用于識別 被設計用于所述接收設備的所述發(fā)射波束成形向量。
16，如權利要求15所述的方法，其中使用諸如迫零波束成形的空 間分離算法來設計發(fā)射波束成形矩陣的步驟包括從發(fā)射波束成形矩陣的已定義集合中選擇發(fā)射波束成形矩陣。
17. 如權利要求15所述的方法，其中接收有效信道信息的步驟包 括自所述多個接收設備中的每個接收設備接收優(yōu)選的預編碼向量或 者表示優(yōu)選的預編碼向量的信息。
18. 如權利要求15所述的方法，其中生成一個或多個預編碼基準信號的步驟包括利用所述發(fā)射波束成形矩陣的預定列，來對第一基準導頻編碼。
19. 如權利要求15所述的方法，其中使用空間分離算法來設計發(fā)射波束成形矩陣的步驟包括使用(X=[ClC2...Cm])來設計波束成形矩 陣W， W-X[XHX + Oir1，其中d,C2，…Cm是自"m"個接收設備接收的候選發(fā)射波束成形向量，a是光滑化函數常數并且I是單位矩陣。
20. 如權利要求15所述的方法，進一步包括將假設測試應用到 在接收設備處接收的所述一個或多個預編碼基準信號，以提取所述發(fā)射波束成形矩陣，其中所述假設測試包括從候選發(fā)射波束成形矩陣的有限集合中選擇發(fā)射波束成形矩陣，其中所選擇的發(fā)射波束成形矩陣具有使距離測度ztest- Hy-HHwt『最小的預定列wt，其中y是接收 的預編碼基準信號，并且H是針對所述接收設備的MIMO下行鏈路信 道矩陣。
21. 如權利要求15所述的方法，其中生成一個或多個預編碼基準 信號的步驟包括利用選自預定向量集合中的第一向量b來對第一基 準導頻編碼，其中所述預定向量集合中的每個向量唯一地表示候選發(fā) 射波束成形矩陣。
22. 如權利要求21所述的方法，進一步包括將假設測試應用到 在接收設備處接收的所述一個或多個預編碼基準信號，以提取所述發(fā)射波束成形矩陣，其中所述假設測試包括從候選發(fā)射波束成形矩陣 的有限集合中選擇唯一對應于向量b的發(fā)射波束成形矩陣，以識別來 自所述預定的向量集合的哪個向量b使距離測度ztest = ||y - HHbi『最 小，通過測試所述一個或多個預編碼基準信號來選擇所述向量b，其中 y是接收的預編碼基準信號，H是針對所述接收設備的MIMO下行鏈 路信道矩陣，并且bi是所述預定的向量集合。
23. 如權利要求15所述的方法，其中每個發(fā)射波束成形矩陣包括 多個列，所述多個列按照所述發(fā)射設備和所述多個接收設備已知的預 定順序進行布置。
24. 如權利要求15所述的方法，其中每個發(fā)射波束成形矩陣與來 自前饋向量碼本的唯一地識別所述發(fā)射波束成形矩陣的一個或多個向 量關聯。
25. 如權利要求24所述的方法，其中利用高斯類型碼本，來生成 所述一個或多個向量。
26. 如權利要求24所述的方法，其中所述一個或多個向量包括來 自所述傳輸波束成形矩陣的預定列。
27. 如權利要求24所述的方法，其中生成一個或多個預編碼基準 信號的步驟包括利用與所設計的發(fā)射波束成形矩陣關聯的所述一個 或多個向量來對第一基準導頻編碼。
28. 如權利要求15所述的方法，其中使用空間分離算法來設計發(fā) 射波束成形矩陣的步驟包括將波束成形矩陣W = [Wl, W2,…Wm]設計 為w,=』,/||—ill并且如果i-j，則—HUj >7l如果i 一，則^Huj^Y2其中71>0并且72是常數，使得72 71，并且Ui，U2，…Um是自"HI" 個接收設備接收的候選發(fā)射波束成形向量。
29. —種用于多輸入多輸出(MIMO)空分多址(SDMA)系統的 前向基準信令方法，包括自接收設備向發(fā)射設備反饋有效信道信息；在前饋信道上自所述發(fā)射設備接收預編碼基準信號，其中使用發(fā) 射波束成形矩陣中的全部或一部分來生成所述預編碼基準信號，使用 諸如迫零波束成形的空間分離算法至少部分基于所述有效信道信息來 生成所述發(fā)射波束成形矩陣；在所述接收設備處，從至少所述預編碼基準信號中提取所生成的 發(fā)射波束成形矩陣；和在所述接收設備處，使用所述發(fā)射波束成形矩陣來生成接收波束 成形向量。
30. 如權利要求29所述的方法，其中提取所生成的發(fā)射波束成形 矩陣的步驟包括從發(fā)射波束成形矩陣的已定義集合中選擇發(fā)射波束 成形矩陣。
31. 如權利要求29所述的方法，其中所述預編碼基準信號包括第 一基準導頻，所述第一基準導頻是利用所述發(fā)射波束成形矩陣的預定 列編碼的。
32. 如權利要求29所述的方法，其中在所述發(fā)射設備處，利用使 用(X = [Clc2...cm])的正則化迫零波束成形W， W-X[xHX + al]'1，來設計所述發(fā)射波束成形矩陣，其中q，C2,…(^是自"m"個接收設備接 收的候選發(fā)射波束成形向量，a是光滑化函數常數并且I是單位矩陣。
33. 如權利要求29所述的方法，其中利用選自預定的向量集合中 的第一向量b對第一基準導頻編碼，來生成所述預編碼基準信號，其 中所述預定的向量集合中的每個向量唯一地表示候選發(fā)射波束成形矩 陣。
34. 如權利要求33所述的方法，其中從至少所述預編碼基準信號 中提取所生成的發(fā)射波束成形矩陣的步驟包括針對預定的向量集合， 對在所述接收設備處接收的所述預編碼基準信號進行假設測試，其中 所述預定的向量集合中的每個向量唯一地表示候選發(fā)射波束成形矩 陣。
35. 如權利要求29所述的方法，進一步包括通過測試所生成的發(fā)射波束成形矩陣的全部列，在所述接收設備處從所生成的發(fā)射波束 成形矩陣中識別被設計用于所述接收設備的列。
36. 如權利要求29所述的方法，其中提取所生成的發(fā)射波束成形 矩陣的步驟包括將假設測試應用到在接收設備處接收的所述預編碼基準信號，以提取所述發(fā)射波束成形矩陣，其中所述假設測試包括 從候選發(fā)射波束成形矩陣的有限集合中選擇發(fā)射波束成形矩陣，其中所選擇的發(fā)射波束成形矩陣具有使距離測度ztest = ||y - HHwt『最小的 預定列wt，其中y是接收的預編碼基準信號，并且H是針對所述接收 設備的MIMO下行鏈路信道矩陣。
37. 如權利要求29所述的方法，進一步包括向在接收設備處接 收的所述預編碼基準信號應用第一測試，以識別哪個發(fā)射波束成形向 量被設計用于所述接收設備，其中所述第一測試包括從發(fā)射基準信 號"的有限集合中選擇使第一目標測度lv^^f最大的基準信號，其中 v。pt是由所述接收設備初始設計的最優(yōu)盲接收波束成形向量并且yj是所 述預編碼基準信號。
38. 如權利要求29所述的方法，其中從至少所述預編碼基準信號 中提取所生成的發(fā)射波束成形矩陣的步驟包括針對全部可能的候選 發(fā)射波束成形矩陣，對在接收設備處接收的所述預編碼基準信號進行 假設測試。
39. 如權利要求29所述的方法，其中從至少所述預編碼基準信號 中提取所生成的發(fā)射波束成形矩陣的步驟包括在通過反饋到所述發(fā) 射設備的所述有效信道信息確定用于所述接收設備的發(fā)射波束成形向 量時，針對全部可能的候選發(fā)射波束成形矩陣的子集，對在接收設備 處接收的所述預編碼基準信號進行假設測試。
40. —種用于多輸入多輸出(MIMO)空分多址(SDMA)系統的前向基準信令方法，包括自接收設備向發(fā)射設備反饋優(yōu)選的預編碼向量或者表示優(yōu)選的預 編碼向量的信息；在前饋信道上接收表示發(fā)射波束成形矩陣的一個或多個索引比 特，使用諸如迫零波束成形的空間分離算法至少部分基于所述優(yōu)選的 預編碼向量或者表示優(yōu)選的預編碼向量的信息來生成所述發(fā)射波束成 形矩陣；在所述接收設備處，使用所述索引比特來從候選發(fā)射波束成形矩 陣的有限集合中檢索所生成的發(fā)射波束成形矩陣；和在所述接收設備處，使用所述發(fā)射波束成形矩陣來生成接收波束 成形向量。
全文摘要
提供了一種多用戶MIMO下行鏈路波束成形系統(200)，使得能夠將發(fā)射波束成形向量高效地提供給用戶裝置設備(201.i)的子集，其中在基站(210)處計算空間分離或迫零發(fā)射波束成形器(w_i)并且將其用于生成預編碼基準信號(216)。預編碼基準信號(216)被前饋到用戶裝置設備(201.i)，該用戶裝置設備(201.i)向預編碼基準信號應用一個或多個假設測試(207.i、208.i)以提取包括被設計用于用戶裝置的特定的發(fā)射波束成形向量(w_UE)的預編碼矩陣(W)，并且該提取信息用于生成接收波束成形器(v_i)。
文檔編號H04B7/02GK101636929SQ200880008640
公開日2010年1月27日 申請日期2008年2月20日 優(yōu)先權日2007年3月16日
發(fā)明者杰艾克里斯南·C·蒙達拉斯, 雅耶斯·H·科泰克 申請人:飛思卡爾半導體公司