CN102474319B - 在网络设备中生成反馈码书的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法，其中l＝1，...，2M。该方法包括以下步骤：获得用于M个数据流的M天线反馈码书；基于该用于M个数据流的M天线反馈码书，生成用于2M个数据流的2M天线反馈码书；根据所生成的用于2M个数据流的2M天线反馈码书，确定用于l个数据流的2M天线反馈码书。

Description

在网络设备中生成反馈码书的方法及装置

技术领域

本发明涉及反馈码书，尤其涉及在网络设备中生成反馈码书的方法和装置。

背景技术

在LTE-Advanced的讨论中，通信业界已经达成了共识，即在下行链路上设法实现8天线的传输以显著提高频谱利用率，需要为FDD***需要提供8天线反馈码书，目前标准中的码书仅为LTERelease8中的4天线反馈码书。三星等公司已经做出了一些尝试，但是，他们所提出的码书对于现有的码书的兼容性不是很好。

因此，尤其需要一种具有很好的兼容现有的4天线反馈码书的8天线码书。

发明内容

根据本发明的一个具体实施例，提供了一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法，其中l＝1，…，2M，该方法包括以下步骤：获得用于M个数据流的M天线反馈码书W_M，M，其中的第i个码字标记为W_M，M，i，i＝0，...，K-1，K为W_M，M中的码字个数；基于所述用于M个数据流的M天线反馈码书，生成用于2M个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字由下式定义： $W_{2M,2M,4i+j}=\left(\begin{array}{cc}{W}_{M,M,i}& W_{M,M,i}\\ W_{M,M,j}& -W_{M,M,j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1；根据所生成的用于2M个数据流的2M天线反馈码书，确定用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字W_{2M，1，4i+j}由W_{2M，2M，4i+j}的前l列构成。

其中，所得到的2M天线反馈码书中相应地包括2K个码字。

进一步地，上述M天线反馈码书W_M，M中的码字具有内嵌性。

进一步地，在本实施例中根据4天线反馈码书来生成8天线反馈码书。

根据本发明的另一具体实施例，提供了一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法，其中l＝1，…，M，该方法包括以下步骤：获得用于l个数据流的M天线反馈码书W_M，l，其中的第i个码字标记为W_M，l，i，i＝0，…，K-1，K为W_M，l中的码字个数；基于所述用于l个数据流的M天线反馈码书，生成用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中第4i+j个码字由下式定义： $W_{2M,l,4i+j}=\left(\begin{array}{c}{W}_{M,l,i}\\ W_{M,l,j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1。

其中，所得到的2M天线反馈码书中相应地包括2K个码字。

进一步地，在本实施例中根据4天线反馈码书来生成8天线反馈码书。

根据本发明的又一具体实施例，提供了一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的第一装置，其中l＝1，…，2M，该第一装置包括：第一单元，用于获得用于M个数据流的M天线反馈码书W_M，M，其中的第i个码字标记为W_M，M，i，i＝0，…，K-1，K为W_M，M中的码字个数；第二单元，用于基于所述用于M个数据流的M天线反馈码书，生成用于2M个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字由下式定义： $W_{2M,2M,4i+j}=\left(\begin{array}{cc}{W}_{M,M,i}& W_{M,M,i}\\ W_{M,M,j}& -W_{M,M,j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1；所述第二单元还用于，根据所生成的用于2M个数据流的2M天线反馈码书，确定用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字W_{2M，1，4i+j}由W_{2M，2M，4i+j}的前l列构成。

其中，所得到的2M天线反馈码书中相应地包括2K个码字。

进一步地，上述的M天线反馈码书W_M，M中的码字具有内嵌性。

进一步地，在本实施例中根据4天线反馈码书来生成8天线反馈码书。

根据本发明的又一具体实施例，提供了一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的第二装置，其中l＝1，…，M，该第二装置包括：第三单元，用于获得用于l个数据流的M天线反馈码书W_M，i，其中的第i个码字标记为W_M，l，i，i＝0，…，K-1，K为W_M，l中的码字个数；第四单元，用于基于所述用于l个数据流的M天线反馈码书，生成用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中第4i+j个码字由下式定义： $W_{2M,l,4i+j}=\left(\begin{array}{c}{W}_{M,l,i}\\ W_{M,l,j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1。

其中，所得到的2M天线反馈码书中相应地包括2K个码字。

进一步地，本实施例中根据4天线反馈码书来生成8天线反馈码书。

采用本发明所提供的方法和装置，能够在基站、移动终端等网络设备处方便地以现有的M天线反馈码书为基础来生成2M天线反馈码书，对于现有技术有很好的兼容性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明所提供的方法、装置的一个典型的应用场景；

图2为根据本发明的第一实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法流程图，其中l＝1，…，2M；

图3为根据本发明的第二实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法流程图，其中l＝1，…，M；

图4为根据本发明的一个具体实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的第一装置框图，其中l＝1，…，2M；

图5为根据本发明的另一具体实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的第二装置，其中l＝1，…，M；

图6a-6f示出了采用本发明所提供的2M天线反馈码书后的仿真结果。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置(模块)特征。

具体实施方式

以下将参照上述附图对本发明的多个非限定性实施例进行描述。本领域技术人员理解，这些非限定性实施例仅为帮助对本发明的方案进行理解，并不对本申请的保护范围构成任何限制，本申请的保护范围由随附的权利要求书来确定。例如，本发明并不限于下文中将会介绍的根据4天线反馈码书来生成8天线反馈码书的例子，事实上，本发明能够适用于根据任意M天线反馈码书来生成2M天线反馈码书的场景，这种广泛的适用将会得到下文很好的支持。

应当理解，下文中将要介绍的方法、装置不但适用于单一数据流的情况，也适用于数据流数目大于1的情况，其中，在下面的第一实施例中，数据流数目上至网络设备的发射天线数。另外，本发明各个实施例中讨论的多个数据流的情形包括单一接收端对应多个数据流的情况，以及多个接收端多对应个数据流的情况，由于接收端的数目对本发明的基本内容无实质性影响，因此下文中不针对接收端数目的不同来分别讨论，而仅针对单一接收端对应多个数据流的情况，这种典型的应用场景也称为单用户MIMO(多入多出)，如图1所示。

在图1中，M个符号流X₁至X_M经过预编码及其它必要处理后，分别通过M个发射天线即发射天线1至发射天线M发出，接收端在接收到对应了M个数据流的M路信号之后，通过与发射端相对应的处理，恢复出原始的信息比特。

在图1所示的发射天线数不再是M而是2M时，可以通过以下具体实施例的方式来生成反馈码本，生成的反馈码本的使用可以基于现有的以及将来出现的技术方案。尤其由于本发明的各个实施例中生成的2M天线反馈码本基于已有的M天线反馈码本而生成，因此在相当的程度上能够兼容现有的使用反馈码本的技术方案。

第一实施例

参看图2，其中示出了在网络设备中生成用于l个数据流的8天线反馈码书的方法流程，其中l＝1，…，8，也即，下行信道上从单数据流到8个天线承载8个数据流的满负荷情形都已被覆盖。

这个网络设备典型地如LTE-A中的eNodeB也即基站，或者移动终端，因为它们是在移动通信网络中最典型的使用反馈码书的设备，但是，本发明并不排除网络设备是基站、移动终端以外的其它设备的可能性，例如，如果根据本发明的实施例所生成的反馈码书在实际应用时具有可观的寿命或称有效期(valid time)，则实现本发明的网络设备可以是一个计算设备，它有能力实现本发明所提供的反馈码本生成过程，并能够直接或间接地将所生成的反馈码本提供给基站、移动终端等。

在下文中，不失一般性地以上述网络设备为基站为例，本领域技术人员理解，为了正确地处理下行通信，相应的移动终端也能够同样生成反馈码书，或者被动地接收这样的反馈码书以备用。

图2所示的方法始于步骤S21，其中，上述的参数M的取值例如4，基站获得用于4个数据流的4天线反馈码书W_4，4，W_4，4中的第一个脚标4表示该码书是4天线反馈码书，而第二个脚标4则表示该码书用于4个数据流。另外，码书W_4，4中的第i个码字标记为W_4，4，i，i＝0，…，K-1，K为W_4，4中的码字个数，目前一般为2的整数幂例如32、64等。K的设定，一般是在码书的完备性和大小之间进行权衡的结果，一方面，码书中的码字越多，一个特定的码字越有可能在预编码时达到最佳的效果；另一方面，码书中的码字越多，移动终端在选择了一个具体的码字之后，需要使用更多的比特来向基站表明它所选的码字，例如，当K＝32时所需比特数为5。

本文中，如无特别说明，则形如W_a，b，c的码字的含义依次为：a-该码字所在反馈码本所对应的发射天线数，例如4、8等；b-该码字所在反馈码本所对应的数据流数目；c-该码字在反馈码本中的序号。

步骤S21的实现可以是基站调用预存的用于4数据流的4天线反馈码书W_4，4或者通过通信接口从外部导入一个W_4，4。

接着的步骤S22中，基站基于上述的4个数据流的4天线反馈码本W_4，4来生成用于8个数据流的8天线反馈码书，其中的第4i+j个码字由下面的式(1)所定义：

$W_{\mathrm{8,8,4}i+j}=\left(\begin{array}{cc}{W}_{\mathrm{4,4},i}& W_{\mathrm{4,4},i}\\ w_{\mathrm{4,4},j}& -W_{\mathrm{4,4},j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1   (1)

其中， $\left(\begin{array}{cc}{W}_{\mathrm{4,4},i}& W_{\mathrm{4,4},i}\\ W_{\mathrm{4,4},j}& {-W}_{\mathrm{4,4},j}\end{array}\right)$ 中的-W_4，4，j使得作为一个矩阵的W_8，8，4i+j满秩。参数i(j)标识了W_4，4，i(W_4，4，j)是W_4，4中的第i(j)个码字，4i+j又唯一地标识了W_8，8，4i+j是生成的用于8个数据流的8天线反馈码本W_8，8中的第4i＋j个码字。其中，W_8，8中的码字数量为2K。

前已述及，本实施例中的方法能够生成用于1至8个数据流的8天线反馈码书，根据实际情况的具体需要，假设要生成一个用于8个数据流的8天线反馈码书，则目的已经达到，于是步骤S33可以理解为将步骤S22中的运算结果作为最终需要生成的码书的一个步骤。也即，将步骤S22中生成的W_8，8作为最终结果，其中的每个码字由W_8，8，4i+j中的前8列也即全部列构成。

在一个变化例中，如果要生成一个用于6个数据流的8天线反馈码书，则在步骤S23中，基站根据W_8，8来确定一个包含2K个码字的码书W_8，6，其中的每个码字W_8，6，4i+j是W_8，8，4i+j中的前6列。

在一个变化例中，如果要生成一个用于2个数据流的8天线反馈码书，则在步骤S23中，基站根据W_8，8来确定一个包含2K个码字的码书W_8，2，其中的每个码字W_8，2，4i+j是W_8，8，4i+j中的前2列。

参数l所表示的数据流数目的其它例子可以根据上述各种情况直接地毫无疑义地确定，本文中不再一一列举。

第二实施例

参看图3，其中示出了根据本发明的第二实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的8天线反馈码书的方法流程图，其中l＝1，…，4。

该方法始于步骤S31，其具体实现类似于步骤S21相同，例如，可以是基站调用预存的用于l个数据流的4天线反馈码书W_4，l或者通过通信接口从外部导入一个W_4，l。

在步骤S31中，基站以全组合(full combination)的方式来由W_4，l生成用于l个数据流的8天线反馈码书，其中第4i+j个码字由式(2)定义，其中，第二实施例中的数据流数目l＝1，…，4：

$W_{8,l,4i+j}=\left(\begin{array}{c}{W}_{4,l,i}\\ W_{4,l,j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1   (2)。

可见，通过将两个4×l矩阵进行全组合，所得到的矩阵将是一个8×l的矩阵。

在***要求的数据流数小于等于4时，可以使用第二实施例中的方法来更为简便地由4天线反馈码本来构成8天线反馈码本。

第一实施例与第二实施例的一个区别在于，如果一个***不需要支持大于4的数据流数，那么可以直接采用第二实施例中的方案，如果***要求网络设备支持大于4的数据流数，那么选择第一实施例中的方式更为有利。

另外，以LTE***为例，可以仅在W_4，4中的码字具有内嵌性时，才采用第一实施例中的方式来生成数据流数小于等于4的8天线反馈码本。所谓内嵌性是指：对于4×m矩阵W_4，m，i和4×n矩阵W_4，n，j，如果n大于等于m，则W_4，n，j能够表示为(W_4，m，j，X)，其中矩阵X是一个4×(n-m)矩阵。

以下结合装置框图对本发明所提供的各个装置进行介绍，其中，由于这些装置具有与上述的方法一一对应的技术特征，因此可以参照说明书中对于方法流程的介绍来理解各个装置，下文中对于装置的介绍也因此而简略。但是本领域技术人员理解，这种简略不影响对本发明的充分公开。

图4为根据本发明的一个具体实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的8天线反馈码书的第一装置框图，其中l＝1，…，8。

如图4所示的第一装置4包括第一单元41，用于获得用于4个数据流的4天线反馈码本W_4，4，其中的第i个码字标记为W_4，4，i，i＝0，…，K-1。第一单元41的功能对应于图2中的步骤S21。

第一装置4还包括第二单元42，其基于上述的用于4个数据流的4天线反馈码本W_4，4来生成用于8个数据流的8天线反馈码书，其中的第4i+j个码字由下面的式(3)所定义：

$W_{\mathrm{8,8,4}i+j}=\left(\begin{array}{cc}{W}_{\mathrm{4,4},i}& W_{\mathrm{4,4},i}\\ W_{\mathrm{4,4},j}& -W_{\mathrm{4,4},j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1   (3)

第二单元42的功能对应于图2中的步骤S22和步骤S23。

图5为根据本发明的另一具体实施例的在网络设备中生成用于l个数据流的8天线反馈码书的第二装置，其中l＝1，…，4。所示第二装置5包括第三单元51和第四单元52，其中，第三单元51对应于图3中的步骤S31，其用于获得用于l个数据流的4天线反馈码书W_4，l，其中的第i个码字标记为W_4，l，i，i＝0，…，K-，K为W_4，l中的码字个数。

第四单元52对应于图3中的步骤S32，其用于基于用于l个数据流的4天线反馈码书W_4，l来生成用于l个数据流的8天线反馈码书W_8，l，其中第4i+j个码字由式(4)定义：

$W_{8,l,4i+j}=\left(\begin{array}{c}{W}_{4,l,i}\\ W_{4,l,j}\end{array}\right),$ i＝0，…，K-1；j＝0，…，K-1   (4)。

通过使用上述的方法和装置，本发明的各个实施例可以实现较好的***性能，仿真结果如表1和图6a-6f所示。

表1：误块率(BLER)为0.1时的信号噪声比(SNR)仿真结果

在图6a-图6f中示出了不同仿真方案中的误块率与信噪比之间的关系，其中纵轴表示误块率，横轴表示信噪比，仿真过程中使用的一些参数如表2所示：

表2：仿真过程的各参数取值

图6a-6f中不同曲线的含义如下：

带方框的虚线表示根据本发明的8天线LTE Release8中的8比特方案；带方框的实线表示根据本发明的8天线LTE Release8中的6比特方案；带方框的点划线表示根据本发明的8天线LTE Release8中的4比特方案；带三角形的点划线表示根据现有技术的8天线LTE Release8中的4比特方案；带圆圈的虚线表示理想的8天线SVD；带菱形的虚线表示理想的4天线SVD。

图6a中的仿真环境为ITU-UMi，移动终端移动速度3Km/h，并具有2根接收天线，采用1/2Turbo编码，QPSK调制，数据流数为1。

图6b中的仿真环境为ITU-UMa，移动终端移动速度30Km/h，并具有2根接收天线，采用1/2Turbo编码，QPSK调制，数据流数为1。

图6c中的仿真环境为ITU-UMi，移动终端移动速度3Km/h，并具有2根接收天线，采用1/2Turbo编码，QPSK调制，数据流数为2。

图6d中的仿真环境为ITU-UMa，移动终端移动速度30Km/h，并具有2根接收天线，采用1/2Turbo编码，QPSK调制，数据流数为2。

图6e中的仿真环境为ITU-UMi，移动终端移动速度为3Km/h，并具有4根接收天线，采用1/2Turbo编码，QPSK调制，数据流数为4。

图6f中的仿真环境为ITU-UMa，移动终端的移动速度为30Km/h，并具有4根接收天线，采用1/2Turbo编码，QPSK调制，数据流数为4。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法，其中l＝1，...，2M，该方法包括以下步骤：

获得用于M个数据流的M天线反馈码书W_M，M，其中的第i个码字标记为W_M，M，i，i＝0，...，K-1，K为W_M，M中的码字个数；

基于所述用于M个数据流的M天线反馈码书，生成用于2M个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字由下式定义：

$W_{2M,2M,4i+j}=\left(\begin{array}{cc}{W}_{M,M,i}& W_{M,M,i}\\ W_{M,M,j}& -W_{M,M,j}\end{array}\right),i=0,...,K-1;j=0,...K-1;$

根据所生成的用于2M个数据流的2M天线反馈码书，确定用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字W_{2M，l，4i+j}由W_{2M，2M，4i+j}的前l列构成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M天线反馈码书W_M，M中的码字具有内嵌性。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，M等于4。

4.一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的方法，其中l＝1，...，M，该方法包括以下步骤：

获得用于l个数据流的M天线反馈码书W_M，l，其中的第i个码字标记为W_M，l，i，i＝0，...，K-1，K为W_M，l中的码字个数；

基于所述用于l个数据流的M天线反馈码书，生成用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中第4i+j个码字由下式定义：

$W_{2M,l,4i+j}=\left(\begin{array}{c}{W}_{M,l,i}\\ W_{M,l,j}\end{array}\right),i=0,...,K-1;j=0,...,K-1.$

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，M等于4。

6.一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的第一装置，其中l＝1，...，2M，该第一装置包括：

第一单元，用于获得用于M个数据流的M天线反馈码书W_M.M，其中的第i个码字标记为W_M，M，i，i＝0，...，K-1，K为W_M，M中的码字个数；

第二单元，用于基于所述用于M个数据流的M天线反馈码书，生成用于2M个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字由下式定义： $W_{2M,2M,4i+j}=\left(\begin{array}{cc}{W}_{M,M,i}& W_{M,M,i}\\ W_{M,M,j}& -W_{M,M,j}\end{array}\right),i=0,...,K-1;j=0,...K-1;$

所述第二单元还用于，根据所生成的用于2M个数据流的2M天线反馈码书，确定用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中的第4i+j个码字W_{2M，l，4i+j}由W_{2M，2M，4i+j}的前l列构成。

7.根据权利要求6所述的第一装置，其特征在于，所述M天线反馈码书W_M，M中的码字具有内嵌性。

8.根据权利要求6或7所述的第一装置，其特征在于，M等于4。

9.一种在网络设备中生成用于l个数据流的2M天线反馈码书的第二装置，其中l＝1，...，M，该第二装置包括：

第三单元，用于获得用于l个数据流的M天线反馈码书W_M，l，其中的第i个码字标记为W_M，l，i，i＝0，...，K-1，K为W_M，l中的码字个数；

第四单元，用于基于所述用于l个数据流的M天线反馈码书，生成用于l个数据流的2M天线反馈码书，其中第4i+j个码字由下式定义： $W_{2M,l,4i+j}=\left(\begin{array}{c}{W}_{M,l,i}\\ W_{M,l,j}\end{array}\right),i=0,...,K-1;j=0,...,K-1.$

10.根据权利要求9所述的第二装置，其特征在于，M等于4。

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