Mimo波束形成方法和為無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建差分碼本的方法
【專利摘要】一種MIMO波束形成方法包括在基站接收有關(guān)理想波束形成矩陣與平均波束形成方向之間差異的信息，使用該信息在基站構(gòu)建波束形成矩陣，以及使用重新構(gòu)建的波束形成矩陣來執(zhí)行波束形成操作。備選的是，方法包括在訂戶站計(jì)算平均波束形成方向，在訂戶站計(jì)算對應(yīng)于差分碼本中差分矩陣的量化索引，以及跨無線網(wǎng)絡(luò)的無線信道來傳送量化索引。通過識別碼本中心并變換存儲在無線網(wǎng)絡(luò)的組件的存儲器中的預(yù)定義碼本，可構(gòu)建差分碼本。
【專利說明】MI MO波束形成方法和為無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建差分碼本的方法
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
本申請根據(jù)35 U.S.C.§ 119(e)，要求對于2008年9月2日提交的美國臨時專利申請61/093699的優(yōu)先權(quán)，該專利申請通過引用以其整體結(jié)合于本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的公開實(shí)施例一般涉及無線通信，并且更具體地說，涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)中的波束形成。
【背景技術(shù)】
[0003]在包括訂戶站和基站的無線網(wǎng)絡(luò)中的閉環(huán)多輸入多輸出(MIMO)波束形成中，訂戶站(有時在本文中也稱為移動裝置)量化理想的波束形成矩陣，并將對應(yīng)于理想波束形成矩陣的量化索引(quantization index)發(fā)送回基站。基站根據(jù)反饋索引來重新構(gòu)建波束形成矩陣，并且進(jìn)行波束形成。波束形成提高鏈路性能和系統(tǒng)吞吐量，這是公知的。
[0004]本發(fā)明的實(shí)施例可在無線局域網(wǎng)(WLAN)或包括WiMAX (微波接入全球互操作性)網(wǎng)絡(luò)或諸如此類的無線城域網(wǎng)(WMAN)中應(yīng)用。WiMAX技術(shù)基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)系列，包括IEEE 802.16e和其它標(biāo)準(zhǔn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]結(jié)合圖形中的附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，將更好地理解公開的實(shí)施例，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的量化器輸入分布和碼字分布的示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶有極冠(polar cap)的量化空間的示意圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的酉矩陣到單位向量的分解的圖示；
圖4-7是示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的MIMO波束形成方法的流程圖；
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例通過碼字集中來生成極冠碼本的圖示；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的向量或子空間之間減少的弦距離的圖示；
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例為無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建差分碼本的方法的流程圖；以及 圖11-13示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鏈路級仿真結(jié)果。
[0006]為了圖示的簡明和清晰，圖形示出構(gòu)建的一般方式，并且公知特征和技術(shù)的描述和細(xì)節(jié)可忽略以避免不必要地混淆本發(fā)明的所述實(shí)施例的討論。另外，圖中的要素不一定按比例畫出。例如，圖中一些要素的尺寸可能相對于其它要素被夸大，以幫助改進(jìn)對本發(fā)明實(shí)施例的理解。不 同圖形中的相同引用數(shù)字表示相同的要素，而類似引用數(shù)字可能但不一定表示類似的要素。
[0007]說明書和權(quán)利要求中存在的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”及諸如此類用于區(qū)分類似要素，并且不一定用于描述特定連續(xù)或時間順序。要理解，如此使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可交換，使得本文中所述的本發(fā)明的實(shí)施例例如能夠以本文中所示或其它方式所述之外的順序進(jìn)行操作。類似地，如果方法在本文中描述為包括一系列步驟，則如本文中所示的此類步驟的順序不一定是此類步驟可執(zhí)行的唯一順序，并且某些所述步驟可能可以忽略和/或本文中未描述的某些其它步驟可能可添加到方法。此外，術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”及其任何變型旨在包容非詳盡的包含，因此，包括要素列表的過程、方法、物品或設(shè)備不一定限于那些要素，而是可包括未明確列出的或此類過程、方法、物品或設(shè)備所固有的其它要素。
[0008]說明書中和權(quán)利要求中的術(shù)語“左”、“右”、“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“上方”、“下
方”及諸如此類用于描述目的，并且不一定用于描述永久性相對位置。要理解，如此使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可交換，因此，本文中所述的本發(fā)明的實(shí)施例例如能夠以本文中所示或其它方式所述之外的定向進(jìn)行操作。術(shù)語“耦合”在本文中使用時定義為在電或非電方式中直接或間接連接。本文中描述為相互“相鄰”的對象可以是相互物理接觸、相互位置靠近或者相互在相同一般地區(qū)或區(qū)域中，具體視對使用本短語的上下文適當(dāng)?shù)那闆r而定。本文中出現(xiàn)的短語“在一個實(shí)施例中”不一定全部指相同實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0009]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在無線網(wǎng)絡(luò)的基站執(zhí)行MIMO波束形成方法?；景▊魉吞炀€。在一個實(shí)施例中，方法包括在基站接收有關(guān)理想波束形成矩陣與平均波束形成方向之間差異的信息，在基站使用該信息來構(gòu)建重新構(gòu)建的波束形成矩陣，以及使用重新構(gòu)建的波束形成矩陣在傳送天線上執(zhí)行波束形成操作。在其它實(shí)施例中，在無線網(wǎng)絡(luò)的訂戶站執(zhí)行MIMO波束形成方法。在一個此類實(shí)施例中，方法包括在訂戶站計(jì)算平均波束形成方向，在訂戶站計(jì)算對應(yīng)于差分碼本中差分矩陣的量化索引，其中，差分矩陣旋轉(zhuǎn)平均波束形成方向，并且跨無線網(wǎng)絡(luò)的無線信道來傳送量化索引。在任一實(shí)施例中或在其它實(shí)施例中，通過識別碼本中心并變換存儲在無線網(wǎng)絡(luò)的組件的存儲器中的預(yù)定義碼本，可構(gòu)建差分碼本。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施例利用差分反饋方案以便減少反饋開銷和增加波束形成準(zhǔn)確度。在跨空間、頻率和時間的波束形成矩陣中存在相關(guān)，并且相關(guān)暗示著反饋中的重疊或冗余。差分碼本方案通過只反饋相對于某一參考(例如，平均波束形成方向，其從長期信道狀態(tài)信息、寬帶信道狀態(tài)信息、以前的短期反饋或諸如此類來計(jì)算)的差別來利用此相關(guān)。
[0011]應(yīng)理解，平均波束形成方向可慢慢改變。平均計(jì)算例如可在(量化波束形成方向的)樣本的窗口上執(zhí)行。另外，可在樣本上應(yīng)用權(quán)重向量以便計(jì)算平均值。例如，以前量化和反饋的L個波束形成方向是
【權(quán)利要求】
1.一種用于無線網(wǎng)絡(luò)的基站，包括: 接收器，通過閉環(huán)多輸入和多輸出(ΜΙΜΟ)系統(tǒng)的通信信道從移動裝置接收一對索引，所述一對索引包括表示從所述通信信道的寬帶信息所計(jì)算的傳送器天線的集合的第一方向的第一索引，以及表示與所述第一方向相對的所述傳送器天線的第二方向的第二索引。
2.如權(quán)利要求1所述的基站，所述第一方向包括平均波束形成方向。
3.如權(quán)利要求1所述的基站，所述第二方向包括理想波束形成方向。
4.如權(quán)利要求1所述的基站，所述第二索引包括差分值，所述差分值表示所述第一和第二方向之間波束形成方向的差異。
5.如權(quán)利要求1所述的基站，所述第二索引包括4個比特。
6.如權(quán)利要求1所述的基站，所述第一索引或所述第二索引對應(yīng)于帶有一個或多個波束形成矩陣的碼本。
7.如權(quán)利要求1所述的基站，包括在所述第一和第二方向中在傳送器天線的所述集合上傳送信息的傳送器。
8.一種用于無線網(wǎng)絡(luò)的基站，包括: 接收器，通過閉環(huán)多輸入和多輸出(MMO)正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)的通信信道接收一對索引； 電路，基于所述一對索引為傳送天線的集合選擇天線權(quán)重，所述一對索引包括表示從所述通信信道的寬帶信息所計(jì)算的第一傳送方向的第一索引，以及表示與所述第一傳送方向相對的第二傳送方向的第二索引；以及` 傳送器，使用所述天線權(quán)重來執(zhí)行傳送器天線的所述集合上的傳送操作。
9.如權(quán)利要求8所述的基站，所述第一傳送方向包括平均波束形成方向。
10.如權(quán)利要求8所述的基站，所述第二傳送方向包括理想波束形成方向。
11.如權(quán)利要求8所述的基站，所述第二索引包括差分值，所述差分值表示所述第一和第二傳送方向之間傳送方向的差異。
12.如權(quán)利要求8所述的基站，所述第二索引包括4個比特。
13.如權(quán)利要求8所述的基站，所述天線權(quán)重包括傳送天線的所述集合的波束形成矩陣的部分，所述波束形成矩陣包括Nt乘Ns矩陣。
14.如權(quán)利要求8所述的基站，包括存儲與所接收的索引相對應(yīng)的碼本的存儲器。
15.如權(quán)利要求8所述的基站，其中所述傳送器利用8個傳送器天線(Nt)。
16.一種用于無線網(wǎng)絡(luò)的移動裝置，包括: 傳送器，通過閉環(huán)多輸入和多輸出(MIMO)系統(tǒng)的通信信道向基站傳送一對索引，所述一對索引包括表示在所述基站從所述通信信道的寬帶信息所計(jì)算的傳送器天線的集合的第一方向的第一索引，以及表示與所述第一方向相對的所述傳送器天線的第二方向的第二索引。
17.如權(quán)利要求16所述的移動裝置，所述第一方向包括平均波束形成方向，以及所述第二傳送方向包括理想波束形成方向。
18.如權(quán)利要求16所述的移動裝置，所述第一方向是從所述通信信道的測量的信道狀況的第一集合來計(jì)算的，以及所述第二方向是從測量的信道狀況的第二集合來計(jì)算的。
19.如權(quán)利要求16所述的移動裝置，所述第二索引包括差分值，所述差分值表示所述第一和第二方向之間傳送方向的差異。
20.如權(quán)利要求16所述的移動裝置，包括存儲與所傳送的索引相對應(yīng)的碼本的存儲器。
【文檔編號】H04B7/04GK103763009SQ201410004989
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2008年9月2日
【發(fā)明者】Q.李, S.張, H.鄭, 鄭珊珊 申請人:英特爾公司