[发明专利]用于支持多用户和单用户MIMO系统的预编码矩阵反馈的低复杂度、秩可扩展的码书设计和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2011年10月27日提交的美国临时申请No.61/552,273的优先权。优先权申请的内容通过引用全部合并于此。

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及一种无线通信技术。具体地，本发明的一个或多个实施例用于改进使用表示预编码矩阵的比特序列以便表示用户的信道状态信息(CSI)的多用户多输入、多输出(MU-MIMO)和单用户MIMO(SU-MIMO)系统的性能。

背景技术

多用户MIMO和特定形式的单用户MIMO需要发送实体了解在发射天线(例如在基站处)和在一个或多个接收器(例如一个或多个移动终端)处的接收天线之间存在的信道状态信息(CSI)。具体地，多用户MIMO(MU-MIMO)对这种CSI的知识的精确度敏感。具体地，如果在发射器处假设的并且用于选择要服务的用户、向这种用户分配速率并形成承载至这种用户的数据流的波束形成向量的CSI不同于在用于发送的时间和频率经受的CSI，则在不同用户的流之间可能经受高等级的干扰。该“内部”发送干扰可能严重限制可以由MU-MIMO支持的速率。

在确定在发射器和接收器处已知的CSI的“精确度”时集合了许多因素。这些因素中的一些因素取决于信道的物理性质，例如在时间和/或频率上信道改变多快。一些因素取决于由系统设计施加的限制，例如在接收器处估计CSI、将这种CS的知识反馈回发射器以及最终在发射器处使用以指导数据发送之间的时间延迟。另一因素是由接收实体使用以描述经由数字反馈至发射器的CSI的比特数。3GPP的LTE设计的当前版本仅使用4比特来描述秩-1的信道。

使用该可能干扰限制的4比特LTE设计的部分原因是LTE过去重点强调CS在时间和/或频率上快速改变的场景，或信道反馈必须描述在大带宽(例如5到20MHz)上使用的状态的场景。在这种情况下，通过CS反馈精确度主导信道动态并且MU-MIMO出于这种原因而非反馈限制而不能高效操作。另一原因是更加关注需要较不精确的CS的SU-MIMO。

即使在其中MU-MIMO可以高效操作的具有较慢信道动态的情况下，考虑超过4比特的反馈的困难在于设计还支持秩n>1的反馈的大的码书。例如，用户可能想要表示4x2CS的n＝2的子空间的情况。其他考虑包括在发送资源方面使用大量CSI比特和计算/接收器复杂度。

然而，因为部署场景期望诸如较低移动性用户和较小蜂窝的较低信道动态，所以这种考虑变得较不重要。此外，对于多个用户的情况MIMO频谱效率的改进最终在于通过SU-MIMO改进使MU-MIMO高效工作。因此，侧重点转移到改进MU-MIMO以允许在SU-MIMO上的显著频谱效率。为了这样做，存在在CSI中支持更多反馈比特的固有需要。

LTE当前还支持许多不同的码书设计，包括FFT和基于Householder变换的设计。对于具有N个发射天线的操作，所述设计定义许多规格化正交NxN“预编码矩阵”(PM)，可以由包括表示选择的码向量条目(预编码矩阵)的比特序列的“预编码矩阵指示符”(PMI)从码书选择每一个规格化正交NxNPM。然而，在对全部天线元件给定相同增益，并且仅使用少量PM的情况下，LTE设计非常有限。即，不存在跨天线的增益向量的概念。此外，LTE和学术贡献描述了使用“站内”和“站间”天线相位差的设计。然而，这种设计没有包括在此具体设计和方法中描述的许多特征。

发明内容

根据本发明的一个或多个实施例，一种在用于支持多用户和单用户多输入和多输出(MIMO)系统的预编码矩阵反馈的移动终端中的无线通信方法包括在移动终端获得至少包括增益信息和相对相位信息的信道状态信息。无线通信方法还包括生成包括bg、p1、p2和p3比特组的预编码矩阵，其中使用天线元件之间的增益信息和相对相位信息通过量化而生成预编码矩阵中的每一个。所述方法还包括在生成的预编码矩阵中选择最佳预编码矩阵，并且向基站发送表示选择的预编码矩阵的比特序列。

根据本发明的一个或多个实施例，一种非临时性计算机可读介质包括软件指令，当执行所述软件指令时，其被配置为执行在用于支持多用户和单用户多输入和多输出(MIMO)系统的预编码矩阵反馈的移动终端中的无线通信方法。非临时性计算机可读介质还包括获得至少包括增益信息和相对相位信息的信道状态信息。无线通信方法还包括生成包括bg、p1、p2和p3比特组的预编码矩阵，其中使用增益信息和相对相位信息通过量化而生成预编码矩阵中的每一个。所述非临时性计算机可读介质包括在生成的预编码矩阵中选择最佳预编码矩阵，并且向基站发送表示选择的预编码矩阵的比特序列。