专利名称：用于mimo通信系统的预编码码本的利记博彩app
技术领域：
本发明总体上涉及通信系统，更具体地涉及用于使用多个天线进行通信的方法和系统。
背景技术：
一些通信系统使用多个发射天线和多个接收天线经多个通信信道从发射器向接收器传输数据。举例而言，多个信道传输用于实现高吞吐量的空间复用方案，用于实现高天线指向性的波束成形方案，以及用于实现针对信道衰落和多路径的高适应性的空间分集方案。这些方案通常统称为多输入多输出(MIMO)方案。设想例如将MIMO方案用于演进通用地面无线接入(E-UTRA)系统(亦称为长期演进(LTE)系统)之中。第三代合作伙伴计划(3GPP)E-UTRA标准规定MIMO方案用于由 E-UTRA用户设备(UE)和基站(eNodeB)所使用。这些方案例如在通过引用并入本文的以下文献中描述，该文献为:2009年3月的第8. 6.0版标题为“Technical Specification Group Radio Access Network ；Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)； Physical Channels and Modulation (Release 8) ”(3GPP TS 36.211)的 3GPP 技术规范 36.211。特别是，此规范的第6. 3. 4节定义了将数据流(亦称为空间层)映射到多达4个发射天线端口上的预编码方案。3GPP目前正处于对E-UTRA规范的扩展进行规定的进程之中，该扩展称为LTE高级版(LTE-A)。演进LTE规范设想使用多达8个发射天线端口。以上描述作为对这一领域中相关技术的总体概述而提出，且不应解释为承认其所包含的任何信息构成针对本专利申请的现有技术。
发明内容
本文所述的实施方式提供一种用于通信的方法。该方法包括使用第一预编码矩阵对包括发射器和接收器的通信系统进行配置，以将多达N个数据流映射到发射器的N个发射天线端口上。至少一部分第一预编码矩阵中的每一个都从相应的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵导出。第二预编码矩阵和第三预编码矩阵被配置用于将数据映射到相应数目的发射天线端口上，该相应数目小于N。基于第一预编码矩阵中的一个第一预编码矩阵，使用预编码方案将数据流映射到N个发射天线端口上。通过N个发射天线端口从发射器向接收器传输经映射的数据流。在一些实施方式中，对通信系统进行配置包括通过计算从第二预编码矩阵当中选取的相应的第二预编码矩阵与从第三预编码矩阵当中选取的相应的第三预编码矩阵之间的克罗内克积(Kronecker product)而产生给定的第一预编码矩阵。
在一种实施方式中，第一预编码矩阵将Rl个数据流映射到N个天线端口上， Rl ^ N,并且对通信系统进行配置包括定义用于将r个数据流映射到N个发射天线端口上的预编码矩阵的集合，r < R1，该集合中的每个预编码矩阵包括选自第一预编码矩阵的给定矩阵的列的子集。在一种公开的实施方式中，定义所述集合包括响应于验证出无法将候选预编码矩阵表示为集合中另一预编码矩阵的列的加权置换，而将该候选预编码矩阵包括在所述集合中。在一种实施方式中，响应于验证出依据给定的距离度量而测量的在候选预编码矩阵与集合中其他预编码矩阵之间的相应距离超过给定的阈值，而将该候选预编码矩阵包括在所述集合中。在另一实施方式中，定义所述集合包括在集合中选择预编码矩阵， 以与发射器的发射天线的几何配置相匹配。在一种实施方式中，在集合中选择预编码矩阵包括在集合中选取预编码矩阵，以与正交极化发射天线的阵列相匹配。在又一实施方式中，对数据流进行映射包括使用集合中预编码矩阵中的一个预编码矩阵将r个数据流映射到N个发射天线端口上。在另一实施方式中，对通信系统进行配置包括仅将第二预编码矩阵和第三预编码矩阵存储在通信系统中，并基于存储的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵来计算发射器中第一预编码矩阵中的该一个第一预编码矩阵。在又一实施方式中，传输经映射的数据流包括传输服从长期演进高级版(LTE-A)规范的信号。在一种实施方式中，对数据流进行映射包括基于来自接收器的反馈来选择预编码方案。在一种公开的实施方式中，N = 8。在一种实施方式中，定义第二预编码矩阵，用于向2个天线端口上映射；且定义第三预编码矩阵， 用于向4个天线端口上映射。在一种备选实施方式中，定义第二预编码矩阵，用于向4个天线端口上映射；且定义第三预编码矩阵，用于向2个天线端口上映射。依据本文所述的实施方式，另外提供包括N个发射天线端口和一个发射器的通信装置。发射器被配置成接受用于将多达N个数据流映射到N个发射天线端口上的第一预编码矩阵的定义(从相应的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵导出的至少一部分第一预编码矩阵的每一个都配置用于将数据映射到相应数量的发射天线端口上，该相应数量小于 N)，用以基于第一预编码矩阵中的一个而使用预编码方案将数据流映射到N个发射天线端口上，并且用以将经映射的数据流通过N个发射天线端口向接收器传输。依据本文所述的实施方式，还提供一种移动通信终端，该移动通信终端包括所公开的通信装置。依据本文所述的实施方式，进一步提供一种芯片组，该芯片组用于在包括所公开的通信装置的移动通信终端中处理信号。从结合附图的本公开的实施方式的以下详细描述中，本公开将得到更充分的理解，在附图中
图1为示意性地图示了根据本公开的实施方式的、具有多个天线的发射器的框图；图2为示出了根据本公开的实施方式的、定义为2个较低维预编码矩阵之间的克罗内克积的预编码矩阵的示图；图3为示意性地图示了根据本公开的实施方式的、用于使用针对2个和4个发射天线端口定义的预编码矩阵来生成用于8个发射天线端口的预编码码本的方法的流程图4为示意性地图示了根据本公开的实施方式的、用于使用针对2个和4个发射天线端口定义的预编码矩阵在具有8个天线端口的发射器中进行预编码的方法的流程图。
具体实施例方式在一些MIMO方案中，发射器将调制符号流映射到空间层，S卩，要通过不同的MIMO 传输信道进行传输的信号。空间层亦称为传输层或空间流，或者为简洁起见而简称为数据流。发射器继而施加预编码操作，以将各空间层映射到相应一组天线端口。预编码操作通常由预编码矩阵表示，其限定映射到每个天线端口上的空间层的线性组合。一些MIMO系统使用发射器和接收器所知晓的、被称为码本的预编码矩阵的预定义集合。在以上引用的3GPP TS 36. 211的第6. 3节中详细描述了如在E-UTRA eNodeB的下行链路中进行的这类传输过程。以下描述遵循这一 3GPP规范中所使用的惯例，在其中由行数等于天线端口数目且列数等于空间流数目的矩阵来规定预编码。本文所述的实施方式提供用于在MIMO系统中进行预编码的改进的方法和系统。 所公开的技术利用用于将多达N个数据流映射到N个发射天线端口的预编码矩阵集合来配置包括发射器和接收器的通信系统。该预编码矩阵集合从针对数量小于N的发射天线端口定义的预编码矩阵集合导出。举例而言，所公开的方法可以用来根据针对2个天线端口定义的码本和针对4个天线端口定义的码本而生成针对8个发射天线端口的码本。在一些实施方式中，通过计算在从针对较少数目的天线端口定义的码本中选择的矩阵之间的克罗内克积(亦称为直积或张量积)而产生给定的预编码矩阵。该技术产生如下码本，该码本的预编码矩阵具有许多期望特性，这些期望特性将在下文中详细描述。还描述了若干种用于生成用以将不同数目的数据流映射到N个天线端口上的子码本(SCB)的技术。所公开的技术产生具有相对小的计算复杂度的高性能预编码矩阵。此外，这些方法和系统提供简单的针对较小数目的天线端口的向后兼容性。在一些实施方式中，预先计算码本并将其提供给发射器。在备选实施方式中，发射器仅存储针对较小数目的天线端口定义的预编码矩阵，并根据需要计算用于N个天线端口的预编码矩阵。因此，可以大大减少发射器中的存储器需求。本文所述实施方式主要涉及LTE-A系统，但所公开的技术亦适用于任何其他合适的MIMO系统。图1为示例性地图示了根据本公开实施方式的、具有多个天线的发射器20的框图。尽管也考虑到了其他发射器，但接下来的描述涉及LTE-A eNodeB的发射器。在备选实施方式中，举例而言，本文所述方法和系统可以用于依据例如诸如IEEE 802. 16(亦称为 WiMAX)之类的任何其他合适的通信标准或协议而操作的发射器。尽管接下来的描述主要涉及从eNodeB至UE的下行链路传输，但所公开的方法和系统亦可适用于上行链路传输。发射器20包括一个或多个调制链，各调制链包括纠错码(ECC)编码器M、加扰器 28和调制映射器32。通过ECC编码器M对用于传输的数据进行编码，以产生相应的ECC 码字。(为清晰起见，图1的示例示出了两个单独的ECC编码器。然而在实际上，发射器可以包括为不同的调制链产生码字的单个ECC编码器。)每个码字的比特由相应的加扰器观进行加扰，并继而由相应的调制映射器32进行调制。各调制映射器产生进行了复数(complex-valued)调制的符号流。可以使用任何合适的调制方案，诸如正交相移键控(QPSK)或者正交调幅(QAM)。给定的调制映射器32通常对给定的码字的加扰比特进行操作，以产生进行了复数调制的符号块。层映射器36将调制映射器32所产生的调制符号流映射到一个或多个空间层上。 (对于分配给某个通信信道的给定的时间和频率资源的集合，多个发射与接收天线向这些资源添加另一“空间”维度。用以利用附加的空间维度的一种可能性是通过增加每个时间-频率资源传输的独立调制符号的数目。相对于单个发射天线和单个接收天线的情况， 增加因子定义为空间层的数目。)空间层在本文中亦称为数据流。由映射器36所使用的空间层的实际数目(亦称为传输秩)通常为可选参数。对该值的选择例如可取决于在发射器20和欲向其进行传输的给定接收器(未示出)之间的信道条件。各空间层包括复数流，该复数流将要在随后通过MIMO通信信道进行传输。向预编码器40提供经映射的空间层。预编码器40将空间层映射到N个Tx传输信道上，所述传输信道对应于发射器的N个Tx天线端口 52。在本示例中，发射器20包括具有8个Tx天线端口(g卩，N = 8)的LTE-A发射器。(注意，给定的天线端口并不一定对应于单个物理天线，而是可以对应于“虚拟天线”，该“虚拟天线”的发射的信号以并不一定需要被接收器所知晓的方式生成，作为源于许多物理天线的信号的叠加(加权和)。还应注意，天线端口的数目可大于层的数目。)资源映射器44将资源元素(时间-频率分配)分配给相应的传输信道。在本示例中，映射器44的输出由相应的正交频分多路复用(OFDM) 生成器48进行处理，该OFDM生成器48产生经由天线端口 52向接收器传输的OFDM信号。发射器20包括控制器56，该控制器56配置并控制不同的发射器元件。特别是， 控制器56包括预编码控制模块60，该模块产生用于由预编码器40使用的预编码矩阵。在典型的实现中，模块60选择与在发射器和接收器之间的当前信道条件相匹配的预编码矩阵，并利用所选择的预编码矩阵来配置预编码器40。特别是，预编码矩阵的列数确定传输秩 (即，空间层的实际数目)。该秩由r标记，其中r彡N。(通常情况下，还将该秩限制为小于或等于接收器处的接收天线的数目。)如上所述，在本示例中，发射器20包括8个Tx天线端口 52。因此，由模块60针对给定秩所使用的预编码矩阵为8Xr矩阵。为简洁起见，这些矩阵在本文中称为STx预编码矩阵。在一些实施方式中，预编码矩阵选自码本，即，选自在发射器与接收器之间所约定的预定义矩阵集合。在一种实施方式中，发射器从接收器接收反馈，该反馈指示出码本中的优选预编码矩阵。模块60可基于该反馈从码本中选择适当的矩阵。模块60可利用现有接收器所请求的矩阵来配置预编码器40，或者其可在选择用于由发射器使用的预编码方案的过程中应用附加的考虑。在一些实施方式中，模块60所使用的STx预编码矩阵从较低维的预编码矩阵导出，在本示例中是从2Τχ和4Τχ预编码矩阵导出(即，从分别针对2个和4个Tx天线端口定义的预编码矩阵导出)。在下文中将详细描述用于根据2Τχ和4Τχ预编码矩阵而导出STx 预编码矩阵的若干种方法。在一些实施方式中，预先计算STx预编码矩阵的码本并将其存储在发射器中。在备选实施方式中，仅在发射器中存储2Τχ和4Τχ预编码矩阵，且模块60根据需要基于这些矩阵来计算8Τχ预编码矩阵。在这些实施方式中，发射器20包括存储器64，该存储器64保存较低维的码本。在本示例中，存储器64保存针对2个Tx天线端口定义的2Τχ码本68和针对4个Tx天线端口定义的4Tx码本72。模块60基于选自码本68和码本72的较低维的矩阵来计算用于8个天线端口的预编码矩阵。下面将详细解释模块60的功能。图1中所示的发射器配置是一种简化的示例配置，是为了概念上的清晰性而描绘的。在备选实施方式中，也可以使用任何其他合适的发射器配置。举例而言，尽管本文中描述的实施方式主要涉及具有N = 8个发射天线端口的发射器，但本文所述方法和系统可以与任何其他适当数量的天线端口来一起使用。天线端口的数量通常不是质数。从中导出 NTx预编码矩阵的较低维的码本可以具有小于N的任何其他适当维度。在一些实施方式中， 发射器20是基站(例如，LTE-A eNodeB)的一部分，而本文所述预编码方案应用于下行链路信道之中。在备选实施方式中，发射器20是移动终端(例如，LTE-AUE)的一部分，而本文所述预编码方案应用于上行链路信道之中。发射器20的不同组件可以使用专用硬件来实现，诸如使用一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)来实现。备选地，某些发射器组件可以使用运行于通用硬件之上的软件或者使用硬件与软件元件的组合来实现。通常而言，控制器56 包括通用处理器，其由软件进行编程以执行本文所述的功能，但其亦可实施于专用硬件上。 举例而言，可以通过网络而以电子形式将软件下载至处理器，或者可以备选地或附加地将软件提供并/或存储在诸如磁存储器、光存储器或电子存储器之类的有形介质上。在一些实施方式中，可以在芯片组上制造发射器20的一些元件或所有元件。为清楚起见，在图1 中省略了对于解释所公开的技术而言并非必需的发射器元件，诸如各种射频(RF)元件。本公开的实施方式提供适合于设计和应用预编码码本的方法和系统。所公开的技术根据针对较少数量的Tx天线端口定义的码本来生成NTx预编码矩阵的码本。以下描述的实施方式从2Tx码本和4Τχ码本来产生STx码本，然而，这些技术能够以直接的方式适合于任何其他维度。如上所述，可以使用所公开的技术预先产生NTx预编码矩阵并将其提供给模块60，或者也可以在需要时由模块60来计算NTx预编码矩阵。以下的描述使用以下表示法将针对NTfTx天线端口定义的码本标记为
C5(^T)。码本(^(#7-)包含多个子码本(SCB)，每个SCB是针对给定的秩r (即，要预编码
到K个Tx天线端口上的空间层的给定数目)而定义的，r<K。针对给定秩r的SCB标记
g
为C^(aY)在8个κ天线端口的情况中，码本⑶⑻因而由C5(8)= υ α 8)给出。在对预编码矩阵的码本进行设计时，常常期望码本中的矩阵满足某些设计指南。在通过弓I用并入本文的"Codebook Based Precoding for 8 TX Transmission in LTE-A," 3GPP TSG RAN WGl document Rl-084172, Prague, Czech Republic, November 10-14,2008中描述了示例指南。这些指南定义了码本的若干期望特性，即酉性 (unitarity)、嵌套性、恒模以及约束字母表。酉性特性意味着在满秩SCB中的预编码矩阵是酉性的，取决于标量因子。嵌套性
特性意味着对于任何r < Ντ，中每个预编码矩阵的列与满秩。CS^J1)中某
C^tfrSCB yT
一预编码矩阵的r个列成比例(可达到与列相关的缩放)。更强的嵌套性要求强制了对于任何r<NT，「R(A^)中每个预编码矩阵的列与下一更高秩的
权利要求
1.一种用于通信的方法，包括用第一预编码矩阵来对包括发射器和接收器的通信系统进行配置，该第一预编码矩阵用于将N个数据流映射到所述发射器的N个发射天线端口上，至少一部分所述第一预编码矩阵中的每一个都从相应的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵导出，其中所述第二预编码矩阵和第三预编码矩阵配置用于将数据映射到相应数目的发射天线端口上，所述相应数目小于N ；使用基于所述第一预编码矩阵中的一个第一预编码矩阵的预编码方案，将所述数据流映射到所述N个发射天线端口上；以及将经映射的数据通过所述N个发射天线端口从所述发射器向所述接收器传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述通信系统进行配置包括通过计算选自所述第二预编码矩阵中的相应的第二预编码矩阵与选自所述第三预编码矩阵中的相应的第三预编码矩阵之间的克罗内克积，来产生给定的第一预编码矩阵。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中所述第一预编码矩阵将Rl个数据流映射到所述N个天线端口上，Rl ^ N，且其中对所述通信系统进行配置包括定义用于将r个数据流映射到所述N个发射天线端口的预编码矩阵的集合，r < Rl，所述集合中的每个预编码矩阵包括选自所述第一预编码矩阵的给定矩阵的列的子集。
4.根据权利要求3所述的方法，其中定义所述集合包括响应于验证出无法将候选预编码矩阵表示为所述集合中另一预编码矩阵的列的加权置换，而将所述候选预编码矩阵包含在所述集合之中。
5.根据权利要求3所述的方法，其中定义所述集合包括响应于验证出依据给定距离度量而测量的在候选预编码矩阵与所述集合中其他预编码矩阵之间的相应距离超过给定阈值，将所述候选预编码矩阵包含在所述集合之中。
6.根据权利要求3所述的方法，其中定义所述集合包括在所述集合中选择预编码矩阵，以与所述发射器的发射天线的几何配置相匹配。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述集合中选择所述预编码矩阵包括在所述集合中选取预编码矩阵，以与正交极化发射天线的阵列相匹配。
8.根据权利要求3所述的方法，其中对所述数据流进行映射包括使用所述集合中的所述预编码矩阵中的一个预编码矩阵将所述r个数据流映射到所述N个发射天线端口上。
9.根据权利要求1或者2所述的方法，其中对所述通信系统进行配置包括仅将所述第二预编码矩阵和第三预编码矩阵存储在所述通信系统中，以及基于所存储的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵计算所述发射器中的所述第一预编码矩阵中的所述一个第一预编码矩阵。
10.根据权利要求1或者2所述的方法，其中传输所述经映射的数据流包括传输服从长期演进高级版(LTE-A)规范的信号。
11.根据权利要求1或者2所述的方法，其中对所述数据流进行映射包括基于来自所述接收器的反馈来选择所述预编码方案。
12.根据权利要求1或者2所述的方法，其中N= 8。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二预编码矩阵定义成用于向2个天线端口上进行映射，并且其中所述第三预编码矩阵定义成用于向4个天线端口上进行映射。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二预编码矩阵定义成用于向4个天线端口上进行映射，并且其中所述第三预编码矩阵定义成用于向2个天线端口上进行映射。
15.一种通信装置，包括N个发射天线端口 ；以及发射器，其配置成接受用于将多达N个数据流映射到N个发射天线端口上的第一预编码矩阵的定义，至少一部分所述第一预编码矩阵中的每一个都从相应的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵导出，其中所述第二预编码矩阵和第三预编码矩阵配置用于将数据映射到相应数目的发射天线端口上，所述相应数目小于N，以使用基于所述第一预编码矩阵中的一个第一预编码矩阵的预编码方案将所述数据流映射到所述N个发射天线端口上，以及将经映射的数据流通过所述N个发射天线端口向接收器传输。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述发射器配置成通过计算选自所述第二预编码矩阵中的相应的第二预编码矩阵与选自所述第三预编码矩阵中的相应的第三预编码矩阵之间的克罗内克积来产生给定的第一预编码矩阵。
17.根据权利要求15或者16所述的装置，其中所述第一预编码矩阵将Rl个数据流映射到所述N个天线端口上，Rl < N，并且其中所述发射器配置成定义用于将r个数据流映射到所述N个发射天线端口上的所述预编码矩阵的集合，r < Rl，所述集合中的每个预编码矩阵包括选自所述第一预编码矩阵的给定矩阵的列的子集。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述发射器配置成响应于验证出无法将候选预编码矩阵表示为所述集合中另一预编码矩阵的列的加权置换而将所述候选预编码矩阵包含在所述集合之中。
19.根据权利要求15或者16所述的装置，其中所述发射器包括存储器，并且配置成仅将所述第二预编码矩阵和第三预编码矩阵存储在所述存储器中，以及基于所存储的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵来计算所述第一预编码矩阵中的所述一个第一预编码矩阵。
20.根据权利要求15或者16所述的装置，其中所述发射器配置成基于来自所述接收器的反馈而选择所述预编码方案。
21.根据权利要求15或者16所述的装置，其中所述发射器配置成以服从长期演进高级版(LTE-A)规范的信号的形式来传输所述经映射的数据流。
22.—种移动通信终端，包括根据权利要求15所述的通信装置。
23.一种芯片组，用于在移动通信终端中处理信号，所述芯片组包括根据权利要求15 所述的通信装置。
全文摘要
一种用于通信的方法，包括用第一预编码矩阵来配置包括发射器(20)和接收器的通信系统，所述第一预编码矩阵用于将N个数据流映射到发射器的N个发射天线端口(52)上。至少一部分第一预编码矩阵中的每一个都从相应的第二预编码矩阵和第三预编码矩阵导出。第二预编码矩阵和第三预编码矩阵配置用于将数据映射到相应数目的发射器天线端口上，该相应数目小于N。使用基于第一预编码矩阵的预编码方案将数据流映射到N个发射天线端口上。经映射的数据流通过N个发射天线端口从发射器向接收器传输。
文档编号H04B7/02GK102217206SQ201080003252
公开日2011年10月12日 申请日期2010年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者A·埃雷尔, D·耶林, E·梅尔泽, Y-N·李 申请人:马维尔国际贸易有限公司