CN104662811A - 在多天线无线通信***中发送有效反馈的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在支持多个天线的无线通信***中发送发送侧的信号的方法。更具体地，该方法包括以下步骤：从接收终端接收用于发送所述发送终端的信号的反馈信息；以及基于所述反馈信息来发送被应用预编码矩阵(W)的信号，其中，预编码矩阵(W)被表达为两个预编码矩阵(W₁和W₂)的乘法，W₁被设置成对应于根据所述反馈信息配置的多个天线组，并且W₂被配置为使得与所述多个天线组相对应的信号可以按照相互正交的方式发送。

Description

在多天线无线通信***中发送有效反馈的方法及其设备

技术领域

本发明涉及无线通信***，并且更具体地，涉及一种在多天线无线通信***中高效地发送反馈的方法及其设备。

背景技术

MIMO(多输入多输出)是指一种使用多个发送(Tx)天线和多个接收(Rx)天线代替单个Tx天线和单个Rx天线来改进发送/接收数据效率的方法。也就是说，MIMO是无线通信***的发送侧或接收侧使用多个天线来改进容量或增强性能的方案。MIMO可以称为多天线技术。

为了支持多天线传输，能够应用用于根据信道状态将传输信息适当地分发给天线的预编码矩阵。3GPP LTE(第三代合作伙伴计划长期演进)支持用于下行链路传输的最大4个Tx天线，并且为使用Tx天线的下行链路传输定义了预编码码本。

在基于MIMO的蜂窝通信环境中，能够通过发送侧与接收侧之间的波束成形来改进数据传送速率。基于信道信息确定是否应用波束成形，在接收侧通过基准信号估计的信道被使用码本适当地量化并反馈给发送侧。

将给出对能够用来生成码本的空间信道矩阵(或信道矩阵)的描述。空间信道矩阵(或信道矩阵)能够表示如下。

这里，H(i,k)表示空间信道矩阵，N_r表示Rx天线的数量，N_t表示Tx天线的数量，r是Rx天线索引，t是Tx天线索引，i表示OFDM(或SC-FDMA)符号索引并且k表示子载波索引。

h_r，t(i，k)是信道矩阵H(i,k)的元素并且表示与第i符号和第k子载波相对应的第r信道状态和第t天线。

另外，现在将简要地描述能够在本发明中使用的空间信道协方差矩阵。空间信道协方差矩阵能够由R表示。 $R=E\left[\begin{array}{cc}{H}_{i.k}^H& H_{i,k}\end{array}\right],$ 其中H表示空间信道矩阵并且R表示空间信道协方差矩阵。另外，E[]表示平均值，i表示符号索引并且k表示频率索引。

奇异值分解(SVD:Singular Value Decomposition)是用于分解矩形矩阵的方法，该方法被广泛地用在信号处理和统计学中。SVD将使用于任意矩形矩阵的矩阵谱理论标准化。能够利用频谱理论使用本征值作为基础将正交方矩阵分解成对角矩阵。当假定了信道矩阵H是由多个集合元素组成的m×n矩阵时，矩阵H能够被表示为如下三个矩阵的乘积。

$H_{m\×n}=U_{m\×m}{\mathrm{\Σ}}_{m\×n}{V}_{n\×n}^H$

这里，U和V表示单式矩阵并且∑表示包括非零奇异值的m×n矩阵。奇异值是作为三个矩阵的乘积的表示被称为SVD。与能够仅分解正交方矩阵的本征值分解相比，SVD能够处理正规矩阵。SVD和本征值组成彼此相关。

当矩阵H是正定厄密(Hermitian)矩阵时，H的所有本征值是非负实数。这里，H的奇异值和奇异向量等于H的本征值和本征向量。本征值分解(EVD:Eigen ValueDecomposition)能够表示如下(这里，本征值可以是λ₁、..、λ_r)。

HH^H＝(UΣV^H)(UΣV^H)^H＝UΣΣ^TU^H

H^HH＝(UΣV^H)^H(UΣV^H)^H＝VΣ^TΣV

这里，本征值可以是λ₁、..、λ_r。能够通过HH^H的奇异值分解来知道关于U与V之间的U的信息(指示信道方向)，并且能够通过H^HH的奇异值分解来知道关于V的信息。一般而言，发送侧和接收侧分别执行波束成形以便在多用户MIMO(MU-MIMO)中实现更高的吞吐量。当接收侧波束和发送侧波束由矩阵T和矩阵W表示时，被应用波束成形的信道由THW＝TU(Σ)VW指示。因此，期望基于U生成接收侧波束并且期望基于V生成发送侧波束以便实现更高的吞吐量。

在码本的设计中，有必要使用尽可能少的比特来减小反馈开销并且有必要正确地量化信道以获得充足的波束成形增益。通过最近移动通信***作为标准呈现或采用的码本设计方案中的一个(诸如3GPP LTE(第三代合作伙伴计划长期演进、LTE-Advanced和IEEE 16m)将使用信道的长期协方差矩阵来变换码本，如由式1所表示的。

(式1)

W'＝norm(RW)

这里，W表示生成来反映短期信道信息的现***本，R表示信道矩阵H的长期协方差矩阵，norm(A)表示其中范数被按矩阵A的列归一化成1的矩阵，并且W'表示通过使用信道矩阵H、信道矩阵H的长期协方差矩阵R和范函数对码本W进行变换而生成的最终码本。

信道矩阵H的长期协方差矩阵R能够被表示为式2。

(式2)

$R=E\left[H^{H}H\right]=\mathrm{V\Λ}{V}^H=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_i{v}_i{v_i}^H$

这里，信道矩阵H的长期协方差矩阵R根据奇异值分解被分解成VΛV^H。V是具有v_i作为第i列向量的Nt×Nt单式矩阵，Λ是具有σ_i作为第i对角分量的对角矩阵并且V^H是V的厄密矩阵。另外，σ_i和v_i分别表示第i个奇异值和与其对应的第i个奇异列向量(σ₁≥σ₂≥...≥σ_Nt)。

发明内容

【技术问题】

设计来解决问题的本发明的目的在于一种在无线通信***中有效地发送反馈的方法及其装置。

由本发明解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域技术人员可以从以下描述理解其它技术问题。

【解决方案】

在本发明的一方面中，一种在支持多个天线的无线通信***中由发送侧发送信号的方法包括：从接收侧接收针对发送所述发送侧的所述信号的反馈信息；以及基于所述反馈信息来发送已被应用预编码矩阵W的信号，其中，所述预编码矩阵W被表达为两个预编码矩阵W₁和W₂的乘积，W₁被设置成对应于根据所述反馈信息配置的多个天线组，并且W₂被配置为使得与所述多个天线组相对应的信号按照相互正交的方式发送。

可以将W₁设置成使与所述多个天线组相对应的信道增益的和最大化。

所述多个天线组可以包括相同数量的天线并且具有不同的天线索引。此外，所述多个天线组中包括的天线的数量的和可以小于所述发送侧的天线的数量。

所述多个天线组分别可以包括不同数量的天线并且具有不同的天线索引。此外，所述多个天线组可以基于其信道相关性组成。

所述预编码矩阵W可以被表示为三个预编码矩阵W₁、W₂和W₃的乘积，并且W₃可以被配置为指示相位系数的对角矩阵。此外，W₃可以被配置成在预定范围内被量化。

W₂可以被配置为使得Alamouti方案被应用或配置为使得准正交方案被应用。

该方法还可以包括使用高层信令用信号向所述接收侧发信号通知关于所述多个天线组的信息。

所述反馈信息可以是关于基于从所述发送侧发送到所述接收侧的基准信号测量到的信道状态的信息。

可以基于资源元素(RE)、资源块(RB)和***带宽中的至少一个来设置所述反馈信息。

在本发明的另一方面中，一种在支持多个天线的无线通信***中由接收侧接收信号的方法，该方法包括：向发送侧发送针对发送所述发送侧的所述信号的反馈信息；以及基于所述反馈信息来接收已被应用预编码矩阵W的信号，其中，所述预编码矩阵W被表达为两个预编码矩阵W₁和W₂的乘积，W₁被设置成对应于根据所述反馈信息配置的多个天线组，并且W₂被配置为使得与所述多个天线组相对应的信号按照相互正交的方式发送。

【有益效果】

根据本发明的实施方式，能够提供无线通信***中的有效反馈传输方法及其设备。

本发明的效果不限于以上所述的效果，并且根据以下描述，在本文中未描述的其它效果对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来说明本发明的原理。附图中：

图1例示了作为示例性移动通信***的E-UMTS网络结构；

图2是根据本发明的无线通信***100中的eNB 105和用户设备(UE)110的框图；

图3例示了通用MIMO通信***的配置；

图4例示了基于码本的预编码的基本概念；

图5例示了示例性8-Tx天线配置；

图6例示了有源天线***(AAS)；以及

图7是用于例示被应用本发明的实施方式的图。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细的参照。将在下面参照附图给出的详细描述旨在说明本发明的示例性实施方式，而不是旨在示出能够根据本发明实现的仅有实施方式。以下详细描述包括特定细节以便提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可以在没有这样的特定细节的情况下实践本发明。例如，在使用了3GPP LTE移动通信***的假定下给出以下详细描述。然而，除了3GPP LTE***所固有的特定特征本描述适用于任何其它移动通信***。

在一些实例中，已知结构和装置被省略，或被以集中于结构和装置的重要特征的框图形式示出，以便不使本发明的构思混淆。相同的附图标记将在本说明书各处用来指代相同或相似的部分。

在以下描述中，用户设备(UE)假定为指代诸如移动站(MS)、高级移动站(AMS)等的移动或固定用户端装置。术语“基站(BS)”假定为指代与用户UE进行通信的网络端的任何节点，诸如节点B、eNode B、接入点(AP)等。虽然以下描述基于3GPPLTE和LTE-A，但是本发明适用于其它通信***。

在移动通信***中，UE可在下行链路上从BS接收信息并在上行链路上向BS发送信息。UE发送或接收的信息包括数据和各种类型的控制信息。根据UE发送或接收的信息的类型和用法，存在许多物理信道。

将给出对作为本发明适用于的示例性移动通信***的3GPP LTE(第三代合作伙伴计划长期演进)(在下文中被称为LTE)和LTE-Advanced(在下文中被称为LTE-A)***的描述。

图1例示了作为示例性移动通信***的E-UMTS(演进型通用移动电信***)网络架构。

从UMTS(通用移动电信***)演进来的E-UMTS正在根据3GPP进行标准化。E-UMTS可以被认为是LTE***。UMTS和E-UMTS的技术规范被称为“第三代合作伙伴计划：技术规范组无线电接入网络”的版本7和版本8。

参照图1，E-UMTS包括用户设备(UE)、eNB和位于网络(E-UTRAN)的端部并且连接至外部网络的接入网关(AG)。eNB能够同时发送用于广播服务、多播服务和/或单播服务的多个数据流。

一个eNB中存在一个或更多个小区。小区被设置为1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz的带宽中的一个并且向多个UE提供下行链路传输服务或上行链路传输服务。不同的小区可以被配置为提供不同的带宽。eNB控制多个UE的数据发送/接收。eNB向对应的UE发送关于下行链路数据的下行链路调度信息以向UE通知用于发送数据的时间/频率区域、编码信息、数据大小、混合自动重复请求(HARQ)有关信息等。

另外，eNB向对应的UE发送关于上行链路数据的上行链路调度信息以向UE通知能够由UE使用的时间/频率区域、编码信息、数据大小、HARQ有关信息等。可以在eNB之间使用用于用户业务传输或控制业务传输的接口。核心网(CN)可以由AG和用于UE的用户注册的网络节点组成。AG管理每个包括多个小区的TA(跟踪区域)的UE移动性。

虽然无线通信技术已经基于宽带码分多址(WCDMA)发展到LTE，但是用户和运营商的需求和期望稳定地增加。此外，由于其它无线接入技术也正在发展，因此需要无线通信技术的技术演进以具有竞争力。也就是说，每比特成本的减少、服务可用性增加、灵活频带的使用、简单架构和开放接口、UE的适当功耗等是需要的。

近来，3GPP已使继LTE之后的技术标准化。这在本说明书中被称为“LTE-A”。LTE与LTE-A之间的主要差异是***带宽不同和中继的引入。LTE-A旨在支持高达100MHz的宽带。为了实现这个，LTE-A采用了使用多个频率块实现宽带的载波聚合或带宽聚合。载波聚合将多个频率块用作大的逻辑频带以便实现更宽的频带。能够基于LTE中使用的***块带宽来定义各个频率块的带宽。各个频率块使用分量载波来发送。

图2是例示了无线通信***100中的eNB 105和UE 110的配置的框图。

虽然在图2中示出了一个eNB 105和一个UE 110以简化无线通信***100的配置，但是无线通信***100显然可以包括一个或更多个eNB和/或一个或更多个UE。

参照图2，eNB 105可以包括发送(Tx)数据处理器115、符号调制器120、发送器125、Tx/Rx天线130、处理器180、存储器185、接收器190、符号解调器195和Rx数据处理器197。UE 110可以包括Tx数据处理器165、符号调制器170、发送器175、Tx/Rx天线135、处理器155、存储器160、接收器140、符号解调器145和Rx数据处理器150。虽然在eNB 105和UE 110中天线130和天线135被各自示出为单个天线，但是eNB 105和UE 110包括多个天线。因此，eNB 105和UE 110支持MIMO(多输入多输出)。此外，在本发明中，eNB 105可以支持单用户-MIMO(SU-MIMO)和多用户-MIMO(MU-MIMO)这二者。

在下行链路上，Tx数据处理器115接收业务数据，通过格式化、编码、交织和调制(或符号映射)来处理接收到的业务数据，进而输出已调制的符号(“数据符号”)。符号调制器120处理从Tx数据处理器115接收到的数据符号以及导频符号，从而产生符号流。

更具体地，符号调制器120对数据符号和导频符号进行复用并且将经复用的符号发送到发送器125。各个传输符号可以是数据符号、导频符号或零信号值。可以在各个符号周期期间接连发送导频符号。导频符号可以是频分复用(FDM)符号、正交频分复用(OFDM)符号、时分复用(TDM)符号或码分复用(CDM)符号。

发送器125将符号流转换成一个或更多个模拟信号，并且通过附加地处理模拟信号(例如放大、滤波和频率上变换)来生成适合于在无线电信道上传输的下行链路信号。下行链路信号通过天线130发送到UE 110。

UE 110通过天线135从eNB 105接收下行链路信号并将接收到的下行链路信号提供给接收器140。接收器140例如通过滤波、放大和频率下变换来处理下行链路信号，并将经处理的下行链路信号转换成数字样本。符号解调器145对接收到的导频符号进行解调，并且将经解调的导频符号输出到处理器155以在信道估计中使用。

符号解调器145从处理器155接收关于下行链路的频率响应估计，通过使用该频率响应估计对接收到的数据符号进行解调来获取数据符号估计(即，对已发送的数据符号的估计)，并且将数据符号估计提供给Rx数据处理器150。Rx数据处理器150对数据符号估计进行解调(即执行符号去映射)，对解调的数据符号进行去交织，并且对去交织的数据符号进行解码，从而恢复由eNB 105发送的业务数据。

符号解调器145和Rx数据处理器150的操作与eNB 105的符号调制器120和Tx数据处理器115的操作互补。

在上行链路上，在UE 110中，Tx数据处理器165通过处理接收到的业务数据来输出数据符号。符号调制器170将从Tx数据处理器165接收到的数据符号与导频符号复用，对复用的符号进行调制，并且将符号的流输出到发送器175。发送器175通过处理符号流来生成上行链路信号并且通过天线135将该上行链路信号发送到eNB105。

eNB 105通过天线130从UE 110接收上行链路信号。在eNB BS 105中，接收器190通过处理上行链路信号来获取数字样本。符号解调器195通过处理数据样本来提供上行链路导频符号估计和上行链路数据符号估计。Rx数据处理器197处理数据符号估计，从而恢复由UE 110发送的业务数据。

处理器155和处理器180控制、调整并且管理UE 110和eNB 105的操作。处理器155和处理器180可以分别连接至存储程序代码和数据的存储器160和存储器185。存储器160和存储器185与处理器155和处理器180有关地存储操作***、应用和一般文件。

处理器155和处理器180还可以称作控制器、微控制器、微处理器或微计算机。处理器155和处理器180可以用硬件、固件、软件或其组合加以配置。当使用硬件来实现本发明的实施方式时，适于实现本发明的专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA)可包括在处理器155和处理器180中。当使用固件或软件来实现本发明的实施方式时，固件或软件可以被配置为包括执行根据本发明的功能或操作的模块、程序、函数等。固件或软件可包括在处理器155和处理器180中，或存储在存储器160和存储器185中，并且由处理器155和处理器180从存储器160和存储器185调用。

可以基于开放***互连(OSI)模型的三个最低层将UE/BS与网络之间的无线电接口协议的层分类为第1层、第2层和第3层(L1、L2和L3)。物理层对应于L1并且在物理信道上提供信息传输服务。无线电资源控制(RRC)层对应于L3并且在UE与网络之间提供无线电控制资源。UE/eNB和网络通过RRC层交换RRC消息。

本发明中使用的术语eNB在被用作区域概念时能够表示“小区或扇区”。服务eNB(或服务小区)可被认为是向UE提供主要服务并且能够在协调多传输点处发送和接收控制信息的eNB。在这种意义上，服务eNB(或服务小区)能够被称为锚eNB(或锚小区)。类似地，相邻eNB能够被称为相邻小区。

MIMO***

MIMO天线技术通过在不依赖信号天线路径的情况下将从多个天线接收到的数据片段合并成一个数据来接收整个消息的技术。根据MIMO天线技术，可以在特定范围内改进数据传输速率，或可以相对于特定数据传输速率增强***覆盖范围。在这些情况下，MIMO技术可以被广泛地用于移动通信的用户设备和中继节点，并且已经作为可以克服移动通信中的传输速率的限制(这引起由于数据通信扩展等而导致的限制情形)的下一代技术受到关注。

图3的(a)是例示了通用MIMO通信***的示意图。如图3的(a)所示，如果发送天线的数量增加至NT并且接收天线的数量增加至NR，则信道传输容量在理论上与天线的数量成比例地增加，而不像在仅一发送器或一接收器中使用多个天线。因此，能够改进传输速率并且显著地改进频率效率。因为信道传输容量增加，传输速率可以在理论上增加和通过将对应于使用了单个天线的情况的最大传输速率R0乘以增加速率Ri而获得的值一样多。

[式1]

R_i＝min(N_T，N_R)

例如，在使用四个发送天线和四个接收天线的MIMO通信***中，可以获得在理论上为单个天线***的传输速率的四倍的传输速率。在已在二十世纪九十年代中期证明了MIMO***的理论容量增加之后，已经积极地研究了各种技术以实质上改进数据传输速率。并且，已经在诸如第三代移动通信和下一代无线LAN的各种无线通信的标准中反映了这些技术中的一些。

在回顾了与MIMO***相关的研究的最近趋势后，鉴于诸如在各种信道环境和多个接入环境下与MIMO通信容量计算相关的信息理论方面的研究、MIMO***的无线电信道测量和建模的研究、以及用于改进传输可靠性和传输速率的时空信号处理技术的研究的各种方面积极的研究正在进行中。

现在将参照数学建模更详细地描述MIMO***中的通信方法。如图3的(a)所示，假定存在N_T个发送天线和N_R个接收天线。首先，将对发送信号进行描述。如果存在N_T个发送天线，则最大传输信息的数量是N_T。传输信息可以被表达为如由下式2表达的向量。

[式2]

此外，不同种类的发送功率可以应用于传输信息中的每一个。这时，假定各个发送功率是则其中发送功率被控制的传输信息可以被表达为如由下式3表达的向量。

[式3]

$\hat{s}={[{\hat{s}}_1,{\hat{s}}_2,\·\·\·,{\hat{s}}_{N_T}]}^T={[P_1{s}_1,P_2{s}_2,\·\·\·,P_{N_T}{s}_{N_T}]}^T$

并且，可以使用如由下式4表达的发送功率的对角矩阵P表达

[式4]

此外，考虑到权重矩阵W应用于发送功率被控制的信息向量以便获得N_T个发送信号在这种情况下，权重矩阵W用来根据信道状态等将传输信息适当地分发给各个天线。可以使用如由下式5表达的向量X来表达这样的传送信号在这种情况下，Wij意指第i个发送天线与第j个信息之间的权重值。W可以被称为权重矩阵或预编码矩阵。

[式5]

如果存在NR个接收天线，则可以由如由下式6表达的向量来表达相应天线的接收信号

[式6]

$y={[y_1,y_2,\·\·\·,y_{N_R}]}^T$

此外，在MIMO通信***中的信道建模情况下，可以根据发送天线索引和接收天线索引的索引对信道进行分类。在这种情况下，从第j个发送天线传递给第i个接收天线的信道将被表达为hij。注意，在hij的索引中，接收天线的索引在发送天线的索引之前。

数个信道可以被分组成一个信道并且然后可以由向量和矩阵类型来表达。向量表达的示例将被描述如下。图3的(b)例示了从N_T个发送天线到接收天线i的信道。

如图5的(b)所示，从N_T个发送天线到第i个接收天线的信道可以被表达如下。

[式7]

并且，通过式7的矩阵表达从N_T个发送天线到NR个接收天线的所有信道可以由下式8表达。

[式8]

因为加性白高斯噪声(AWGN)在上述信道矩阵H之后被实际地添加到信道。添加到N_R个接收天线中的每一个的AWGN可以被由下式9表达。

[式9]

$n={[n_1,n_2,\·\·\·,n_{N_R}]}^T$

使用上式获得的接收信号可以由下式10表达。

[式10]

同时，指示信道状态的信道矩阵H的行数和列数通过发送天线的数量和接收天线的数量来确定。信道矩阵H中的行数和接收天线的数量N_R相同，并且列数和发送天线的数量N_T相同。换句话说，信道矩阵H可以由N_R×N_T矩阵来表达。通常，矩阵的秩由彼此独立的行数和列数中的较小数来定义。因此，矩阵的秩不能够具有比行数或列数大的值。信道矩阵H的秩可以由下式11表达。

[式11]

rank(H)≤min(N_T，N_R)

各种MIMO发送/接收(Tx/Rx)方案(诸如频率切换发送分集(FSTD)方案、空频块码(SFBC)方案、空时块码(STBC)方案、循环延迟分集(CDD)方案、时间切换发送分集(TSTD)方案)可被用于MIMO***的操作。在秩2或更高秩的情况下，可以使用空间复用(SM)、广义循环延迟分集(GCDD)、选择性虚拟天线置换(S-VAP)等。

FSTD方案是将具有不同频率的子载波分配给通过多个天线发送的信号以便获得分集增益。SFBC方案是有效地应用空间域和频域的选择性以便获得分集增益和多用户调度增益。STBC方案是应用空间域和时域的选择性。CDD方案是使用相应的发送天线之间的路径延迟来获得分集增益。TSTD方案是取决于时间划分通过多个天线发送的信号。空间复用方案是通过相应的天线来发送不同的数据以便增加传输速率。GCDD方案是应用时间域和频域的选择性。S-VAP方案使用单个预编码矩阵并且包括用于在空间分集或空间复用中在天线当中使多个码字混合的多码字(MCW)S-VAP以及使用单个码字的单码字(SCW)S-VAP。

在前述MIMO传输方案当中的STBC方案情况下，同一数据符号被重复以支持时域内的正交性，使得可以获得时间分集。类似地，SFBC方案使得同一数据符号被重复以支持频域内的正交性，使得可以获得频率分集。用于STBC的示例性时间块码和用于SFBC的示例性频率块码分别在式12和式13中示出。式12例示了在2个发送(Tx)天线情况下的块码，并且式13例示了在4个发送(Tx)天线情况下的块码。

[式12]

$\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cc}{S}_1& S_2\\ -S_2^{*}& S_1^{*}\end{array}\right)$

[式13]

$\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cccc}{S}_1& S_2& 0& 0\\ 0& 0& S_3& S_4\\ -S_2^{*}& S_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& -S_4^{*}& S_3^{*}\end{array}\right)$

在式12和式13中，Si(i＝1,2,3,4)是指已调制的数据符号。另外，式12和式13中的矩阵的每一行可以指示天线端口，并且每一列可以指示时间(在STBC情况下)或频率(在SFBC情况下)。

基于码本的预编码方案

为了支持MIMO传输，能够应用用于根据信道状态将传输信息适当地分发给天线的预编码。基于码本的预编码是指如下方案，即，发送侧和接收侧预先确定一组预编码矩阵，接收侧(例如UE)测量来自发送侧(例如eNB)的信道信息并向发送侧反馈关于最合适的预编码矩阵(即预编码矩阵索引(PMI))的信息，并且发送侧将适当的预编码应用于信号传输。

因为基于码本的预编码方案从预先确定的一组预编码矩阵中选择适当的矩阵，所以尽管不总是应用最优的预编码，但是与明确地反馈针对实际信道信息的最优预编码信息相比，能够减小反馈开销。

图4例示了基于码本的预编码的基本概念。

根据基于码本的预编码方案，发送侧和接收侧共享包括基于传输秩、天线的数量等预先确定的预定数量的预编码矩阵的码本信息。也就是说，当反馈信息有限时，能够使用基于预编码的码本方案。接收侧可通过接收到的信号来测量信道状态并且基于前述码本信息向发送侧反馈有限的优选预编码矩阵信息(即对应的预编码矩阵的索引)。例如，接收侧能够使用ML(最大似然)或MMSE(最小均方误差)来测量接收到的信号并且选择最优预编码矩阵。虽然图4示出了接收侧向发送侧发送每码字预编码矩阵信息，但是本发明不限于此。

在从接收侧接收到反馈信息后，发送侧可基于所接收到的信息从码本中选择特定的预编码矩阵。发送侧可通过将与传输秩相对应的层信号乘以所选择的预编码矩阵来执行预编码，并且通过多个天线将预编码的传输信号发送到接收侧。在预编码矩阵中，行数等于天线的数量并且列数等于层的数量。例如，当Tx天线的数量是4并且传输层的数量是2时，4×2矩阵可被配置为预编码矩阵。可通过预编码矩阵将通过各个层发送的信息映射到各个天线。

在接收到从发送侧发送的经预编码的信号后，接收侧可对接收到的信号执行发送侧执行的预编码的逆处理以恢复接收到的信号。因为预编码矩阵满足诸如U*U^H＝I的单式矩阵(U)条件，所以可按照以下方式执行预编码的逆处理，即，将接收到的信号乘以用于发送侧的预编码的预编码矩阵P的厄密矩阵P^H。

表1示出了用于在3GPP LTE版本8/9中使用2个Tx天线的下行链路传输的码本，并且表2示出了用于在3GPP LTE版本8/9中使用4个Tx天线的下行链路传输的码本。

[表1]

[表2]

在表2中，是从根据配置的集合{s}获得的。这里，I表示4×4单式矩阵并且u_n是从表2获得的值。

如表1所示，用于2个Tx天线的码本具有总共7个预编码向量/矩阵。这里，因为单个矩阵是用于开环***的，所以用于闭环***的预编码的预编码向量/矩阵的数量变成6。表2所示的用于4个Tx天线的码本具有总共或64个预编码向量/矩阵。

前述码本具有诸如恒模(CM)特性、嵌套属性、约束字母等的公共特性。根据CM特性，码本中的所有预编码矩阵的元素都不包括‘0’并且具有相同的大小。根据嵌套属性，低秩的预编码矩阵由高秩的预编码的特定列的子集组成。约束字母特性是指码本中的所有预编码矩阵的元素的字母由组成的特性。

在表2中，是从根据配置的集合{s}获得的。这里，I表示4×4单式矩阵并且u_n是从表2获得的值。

如表1所示，用于2个Tx天线的码本具有总共7个预编码向量/矩阵。这里，因为单个矩阵是用于开环***的，所以用于闭环***的预编码的预编码向量/矩阵的数量变成6。表2所示的用于4个Tx天线的码本具有总共或64个预编码向量/矩阵。

前述码本具有诸如恒模(CM)特性、嵌套属性、约束字母等公共特性。根据CM特性，码本中的所有预编码矩阵的元素都不包括‘0’并具有相同的大小。根据嵌套属性，低秩的预编码矩阵由高秩的预编码的特定列的子集组成。约束字母特性是代码本中的所有预编码矩阵的元素的字母由组成的特性。

反馈信道结构

在FDD(频分双工)***中，eNB不能够知道关于下行链路信道的信息，因此由UE反馈的信道信息被用于下行链路传输。在3GPP LTE版本8/9情况下，UE能够通过PUCCH或PUSCH来反馈下行链路信道信息。UE在PUCCH情况下周期性地反馈信道信息并且在PUSCH的情况下应eNB的请求非周期性地反馈信道信息。另外，可以反馈关于分配的频带(即宽带(WB))的信道信息，或者可以反馈关于特定数量的RB(即子带(SB))的信道信息。

扩展天线配置

图5例示了示例性的8-Tx天线配置。

图5的(a)例示了N个天线在未被分组的情况下配置独立信道(这被称为均匀直线阵(ULA))的情况。在这种情况下，用于发送器和/或接收器的空间可能不足以通过把多个天线分隔开来而配置独立信道。

图5的(b)例示了其中天线被组对的成对的ULA。在这种情况下，能够为成对的天线配置相关信道，并且可以针对不同的天线对配置独立信道。

3GPP LTE版本10可在下行链路上使用8个Tx天线，与使用4个Tx天线的3GPPLTE版本8/9有区别。为了应用这个扩展天线配置，如图5的(a)和图5的(b)所示的ULA天线配置可能不是适合的，这是因为需要在不充足的空间中安装多个Tx天线。因此，可以考虑图5的(c)所示的双极(或交叉极)天线配置。在该情况下，即使天线之间的距离d较短，也可减小天线相关以使得能实现具有高吞吐量的数据传输。

码本结构

如上所述，可通过在发送侧与接收侧之间共享预定义码本来减小在接收侧反馈要用于来自发送侧的MIMO传输的预编码信息时的反馈开销，从而实现有效的预编码。

为了配置预定义码本，可使用DFT(离散傅里叶变换)矩阵或沃尔什矩阵来配置预编码器矩阵。否则，可根据与相移矩阵或相移分集矩阵的组合来配置各种形式的预编码器。

在共极化天线的情况下，基于DFT的码本提供高性能。在基于DFT矩阵的码本的配置中，可如式1所表示的那样定义nxn DFT矩阵。

[式14]

$\mathrm{DFTn}:D_n(k,l)=\frac{1}{\sqrt{n}}\exp (-j2\mathrm{\πkl}/n),k,l=\mathrm{0,1},...,n-1$

在式14的DFT矩阵情况下，对于特定大小n存在仅一个矩阵。因此，可以考虑附加地配置和使用DFTn矩阵的旋转版本以便定义各种预编码矩阵并且根据情形适当地使用预编码矩阵。式15表示示例性旋转DFTn矩阵。

[式15]

$\mathrm{rotatedDFTn}:D_n^{(G,g)}(k,l)=\frac{1}{\sqrt{n}}\exp (-j2\mathrm{\πk}(l+g/G)/n),k,l=\mathrm{0,1},...,n-1,g=\mathrm{0,1},...,G.$

当如式2所表示的那样配置DFT矩阵时，可以生成G旋转DFTn矩阵并且所生成的矩阵满足DFT矩阵的特性。

将给出对基于豪斯霍尔德(Householder)的码本结构的描述。基于豪斯霍尔德的码本结构是指用豪斯霍尔德矩阵配置的码本。豪斯霍尔德矩阵被用于豪斯霍尔德变换(线性变换)并且能够用来执行QR分解。QR分解是指矩阵分解成正交矩阵Q和上三角矩阵R。上三角矩阵是指在主要对角元素下方的元素全部为0的矩形矩阵。示例性4×4豪斯霍尔德矩阵由式16表示。

[式16]

$\begin{array}{c}{M}_1=I_4-2u_0{u}_1^H/{\left|\right|u_0\left|\right|}^2=\frac{1}{\sqrt{4}}*\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right],\\ u_0^T=\left[\begin{array}{cccc}1& -1& -1& -1\end{array}\right]\end{array}$

可根据豪斯霍尔德变换生成具有CM特性的4×4单式矩阵。码本可按照以下方式配置，即，使得使用豪斯霍尔德变换来生成n×n预编码矩阵，并且使用所生成的预编码矩阵的列子集作为在秩小于n时传输的预编码矩阵，作为如表2所示的用于4个Tx天线的码本。

用于8个Tx天线的码本

在具有扩展的天线配置(例如，8个Tx天线)的3GPP LTE版本10中，可以扩展并应用3GPP LTE版本8/9中使用的反馈方案。例如，可反馈诸如RI(秩指示符)、PMI(预编码矩阵索引)、CQI(信道质量信息)等的信道状态信息(CIS)。将对用于设计能够在支持扩展天线配置的***中使用的基于双预编码器反馈码本的方法进行描述。在基于双预编码器的反馈码本中，接收侧可向发送侧发送PMI以便指示要用于发送侧的MIMO传输的预编码器。可通过两个不同的PMI的组合来指示预编码矩阵。也就是说，接收侧向发送侧反馈两个不同的PMI(即，第一PMI和第二PMI)，并且发送侧确定由第一PMI和第二PMI的组合指示的预编码矩阵并且针对MIMO传输应用该预编码矩阵。

在基于双预编码器的反馈码本的设计中，可考虑8-Tx天线MIMO传输、对单用户-MIMO(SU-MIMO)和多用户-MIMO(MU-MIMO)的支持、各种天线配置的适合性、码本设计标准、码本大小等。

应用于使用8个Tx天线的MIMO传输的码本可被设计为使得该码本在秩2或更高秩情况下仅支持SU-MIMO，在秩2或更低秩情况下被针对SU-MIMO和MU-MIMO这二者优化，并且适于各种天线配置。

对于MU-MIMO，优先在相关域中使参与MU-MIMO的UE分开。因此，需要将用于MU-MIMO的码本设计为在具有高相关的信道上正确地操作。因为DFT向量在具有高相关的信道上提供高性能，所以可考虑在最高秩2的一组码本中包括DFT向量。另外，在可以生成许多空间信道的分散传播环境(例如，具有许多反射波的室内环境)中，SU-MIMO可能更适合作为MIMO方案。因此，可以认为用于高于秩-2的秩的码本被设计为使得这些码本具有使多个层分开的高性能。

在用于MIMO传输的预编码器的设计中，期望一个预编码器结构对于各种天线配置(低相关天线配置、高相关天线配置和交叉极化天线配置)具有高性能。在8个Tx天线的布置中，具有4λ的天线间距的交叉极化阵列可被配置为低相关天线配置，具有0.5λ的天线间距的ULA可以被配置为高相关天线配置，或具有0.5λ的天线间距的交叉极化阵列可以被配置为交叉极化天线配置。基于DFT的码本结构可为高相关天线配置提供令人满意的性能。

块对角矩阵可能更适合于交叉极化天线配置。因此，当把对角矩阵引入用于8个Tx天线的码本时，可以配置为所有天线配置提供高性能的码本。

码本设计标准需要满足如上所述的单式码本、CM特性、有限的字母、适当的码本大小、嵌套属性等。这些码本设计标准应用于3GPP LTE版本8/9码本设计。可以考虑将码本设计标准应用于支持扩展天线配置的3GPP LTE版本10码本设计。

为了支持与同码本大小有关地使用8个Tx天线的优点，码本大小需要增加。可能需要大码本(例如，用于秩1和秩2的4个比特或更多比特的码本)以在低相关环境中从8个Tx天线获得充足的预编码增益。4比特码本可能足够在高相关环境中获得预编码增益。然而，用于秩1和秩2的码本大小可以增加以便实现MU-MIMO的复用增益。

基于上述描述，本发明提供了用于当在无线通信***中使用发送分集时在同一方向上对准信道的有效分组和反馈方法，具体地，本发明在发送器使用采用有源天线***的大型天线时是有效的，并且在作为代表性实施方式的蜂窝网络中可被用于eNB与UE之间的下行链路通信。

图5例示了AAS。

在遵循LTE Rel-12的无线通信***中考虑了AAS的引入。AAS是指由有源天线组成的***，其中每一个天线都包括能够控制信号的相位和大小的有源电路，该***与其中有源电路与天线分开的常规无源天线区分开。

具体地，由于AAS使用有源天线因而不需要附加的电缆、连接器、硬件等将有源电路连接至天线，所以AAS在能量和操作方面是高效的。另外，因为AAS支持各个天线的电子波束控制，所以AAS使得能实现增强型MIMO技术，诸如考虑到波束方向和波束宽带的准确波束图的形成或三维波束图的形成。

在引入诸如AAS的增强型天线***情况下，考虑了具有多个输入/输出天线和多维天线结构的大规模MIMO***。例如，当形成了二维天线阵列代替常规线性天线阵列时，可根据AAS的有源天线生成三维波束图。

因此，当eNB使用三维波束图时，eNB可在波束的垂直方向以及水平方向上考虑扇区形成。此外，当UE使用大型接收天线形成接收波束时，可根据天线阵列增益来预期信号功率增加，进而能够在比常规天线***所需更低的Tx功率情况下满足***性能要求。

图7例示了可应用本发明的2D-AAS。2D-AAS是通过在垂直方向和水平方向上布置天线而构造的大型天线***。将给出在引入了如图7所示的2D-AAS时使用遗留的1层***的情况的描述。

遗留的1层***是用于每单位时间和每频率发送一条数据的预编码方法。为此，常规预编码方案在接收侧具有一个天线时使用信道的反相位来设计预编码，而在接收侧具有多个天线时使用具有信道的最大本征值的本征向量来设计预编码。两个方法都需要反馈和天线的数量一样多的相位或必要时反馈相位和功率。因此，反馈开销根据天线的数量线性地增加。例如，对于具有64个天线的2D-AAS，需要64比特反馈开销。然而，这样的大量信道信息的传输不是高效的。此外，针对这种CSI的PMI、CQI和RI的计算量可引导致复杂性，使得接收侧不能在有限的时间或大处理开销内处理计算。

因此，为了解决这个问题，本发明提供了对天线进行分组的方法。具体地，当具有16个天线的发送侧发送信息并且从接收侧的视角看存在具有0°到180°范围内的相位的10个信道以及具有180°到360°范围内的相位的6个信道时，如果接收侧对10个天线进行分组、对6个天线进行分组并且分别将两个天线组布置在正交空间中，则接收侧将获得高信道增益。在这种情况下，Alamouti方案能够用来将天线组布置在正交空间中。另外，可以按信道改变前述分组方法，并且可以在发送侧与接收侧之间共享关于分组方法的信息以便获得信道增益。

更具体地，为了针对具有许多天线的发送侧的有效反馈，本发明提供了用于有效地对天线进行分组使得信道在同一方向上被对准并且在使用了发送分集***时反馈信息的方法。基于两个发送分集***对本发明进行描述：使两条数据正交化并且发送经正交化的数据的Alamouti方案；以及使四条数据准正交化并且发送经正交化的数据的正正交方案。在准正交***的情况下，四条数据不是完全正交的。虽然为了描述的方便描述基于Alamouti方案和准正交方案，但是使数据正交化并且发送数据的任何方法能够应用于本发明。

<第一实施方式>

将描述根据本发明的第一实施方式的用于使两条数据正交化并且发送经正交化的数据的方法。

例如，作为使两条数据正交化并且发送经正交化的数据的方法之一的Alamouti方案使两条数据正交化并且通过两个资源元素(RE)(传输单位是一个时间单位和一个频率单位)发送经正交化的数据。在这种情况下，假定通过相同信道发送两个RE。这里，能够对发送侧的天线(通过所述天线发送两条数据)进行分组。例如，在图8中示出了具有32个天线的发送侧。图8示出了使用上部16个天线来发送一条数据并且使用下部16个天线来发送另一条数据。如果发送侧具有N_t个天线，则能够应用2^Nt个分组方法。然而，难以考虑所有分组方法，因此为了描述的方便，基于说明书中的两个分组方法对本发明进行描述。

当分别发送两条数据的天线组是G₁和G₂时，所述天线组分别具有不同的天线索引。例如，考虑四个天线，当天线#1、天线#2和天线#3形成一组并且天线#4形成另一个组时，G₁＝{1，2，3}和G₂＝{4}。

可将天线组分配给两个RE。也就是说，在第一RE中每个天线组使用数据向量 $\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\left[\begin{array}{cc}{x}_1& x_2\end{array}\right]}^T$ 中的数据。这里，是归一化值。通过属于G₁的天线来发送并且通过属于G₂的天线来发送。类似地，在第二RE中每个天线组使用数据向量 $\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\left[\begin{array}{cc}-x_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right]}^T$ 中的数据。通过属于G₁的天线来发送并且通过属于G₂的天线来发送。当相同信道被假定用于两个RE时，x₁和x₂获得如由表达式17表示的信道增益。

[表达式17]

$\frac{1}{N_t}\&times;{\left({\mathrm{\&Sigma;}}_{i\&Element;G_1}{H}_i\right)}^2+\frac{1}{N_t}\&times;{\left({\mathrm{\&Sigma;}}_{k\&Element;G_2}{H}_k\right)}^2$

在表达式17中，H_i表示从发送侧的第i个天线到接收侧的信道。表达式17的第一项(即)对应于通过求组G₁中的信道增益的和的平方值而获得的值，并且第二项(即)对应于通过求组G₂中的信道增益的和的平方值而获得的值。也就是说，可得到的增益取决于分组方法，如由表达式17所表示的。如果所有信道都在相同方向上被对准，则所有天线可以被配置为使得所有天线被包括在一个组中。在这种极端情况下，天线配置对应于针对一个层设计的前述优化的预编码，并且能够使用天线配置获得最佳增益。然而，可能在这种极端情况下需要大量反馈。本发明可以使用分组解决该问题。

将描述未接收到除关于针对信道对准的分组的信息以外的反馈信息的情况和接收到除关于针对信道对准的分组的信息之外的新的反馈信息(即相位信息)的情况。

当未接收到除关于针对信道对准的分组的信息以外的反馈信息时，可以获得由表达式17表示的信道增益。可根据分组通过表达式18表示传输信号。

[表达式18]

$\left[\begin{array}{cc}y\left(i\right)& y(i+1)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ .\\ .\\ .\\ z_{N_t}\end{array}\right]\&times;\frac{1}{\sqrt{N_t}}\&times;\left[\begin{array}{cc}{x}_1& -x_2^{*}\\ x_2& x_1^{*}\end{array}\right]$

在表达式18中，i和i+1指示信号通过不同RE来发送。这里，在向量 $Z={\left[\begin{array}{cccc}{z}_1& z_2& ...& z_{N_t}\end{array}\right]}^T$ 中，z_k对应于[1 0]^T和[0 1]^T中的一个。也就是说，当k属于G₁时z_k＝[1 0]^T，而当k属于G₂时z_k＝[0 1]^T。因此，Z向量根据分组而变化。

在第一分组方法中，假定对于Alamouti方案天线被分组成两个组G₁和G₂。另外，假定这些组具有相同数量的天线。天线被划分成N_g(2的倍数)个子组g_i。假定子组具有属于该子组的天线的索引并且包括相同数量的天线。例如，8个天线可以被表示为g₁＝{1，2}，g₂＝{3，４｝，g₃＝{5，6}，g₄＝{7，8}。关于子组的信息可以在发送侧与接收侧之间预先确定，或者通过高层信令(例如RRC信令)发信号通知。

在第一分组方法中，接收侧从G₁和G₂中的每一个的子组中选择根据表达式17使信道增益最大化的相同数量的子组。接收侧可以选择使SINR或总速率最大化的相同数量的子组。例如，当8个天线被如上所述地划分成子组g₁＝{1，2}，g₂＝{3，4｝，g₃＝{5，6}，g₄＝{7，8}并且针对G₁和G₂中的每一个选择了两个子组时，可以划分和选择这些子组以形成G₁和G₂以根据表达式17使信道增益最大化(或以使SINR或总速率最大化)。这里，每个组G_i的子组能够被选择为使得当信道被合计时信道增益增加。

根据前述分组方法，接收侧可以向发送侧反馈表达式18的Z向量信息并且发送侧可以基于反馈信息将Alamouti方案用于使两个组的数据正交化。Z向量是从码本中选择的。在这种情况下，ω具有(4组合2)/2＝3个码字z。码本ω的大小被归一化为这里，即使当组G_i的配置被改变时，也在同一分组方法中使用相同的码本大小。例如，对子组进行分组使得G₁由g₁和g₂组成并且G₂由g₃和g₄组成的方案以及对子组进行分组使得G₁由g₃和g₄组成并且G₂由g₁和g₂组成的方案可被认为是相同的分组方案，因为即使在表达式17的两项被改变了时这两项也指示相同的值。

另外，当在前述第一分组方法中对准信道的数量较小时，接收侧可以被配置为使得接收侧不使用所有天线子组。例如，当8个天线被分组成子组g₁＝{1，2}，g₂＝{3，4｝，g₃＝{5，6}，g₄＝{7，8}时，G₁和G₂可以仅由一个子组组成(即，G₁和G₂分别由g₁和g₂组成)。即使在这种情况下，G₁和G₂由相同数量的子组组成。接收侧向发送侧反馈Z向量信息并且发送侧可基于该反馈信息使用Alamouti方案。在这种情况下，码本ω具有(4组合2)/2+(4组合1)(3组合1)/2＝9个码字Z。码本ω的大小被归一化为这里，可以将表达式17和表达式18中用于归一化的N_t改变为所选择的天线的数量。

第二分组方法为天线组G_i选择不同数量的子组。这里，可以根据属于G_i的子组的数量预先确定选择的子组。换句话说，和针对G₁预先确定的数量一样多的子组根据子组的顺序被分配给G_i。例如，当8个天线被划分成子组g₁＝{1，2}，g2_＝{3，4}，g₃＝{5，6}，g₄＝{7，8}并且接收侧将G₁和G₂的数量假定为{3,1}时，确定了g₁、g₂和g₃被选择用于G₁并且g₄被选择用于G₂。这里，接收侧能够根据所选择的G₁和G₂来反馈Z向量信息，并且发送侧能够基于该反馈信息使用Alamouti方案。在这种情况下，码本ω具有3个码字。也就是说，码本ω的大小被归一化为N_g-1。

另外，当在前述第二分组方法中对准信道的数量较小时，接收侧可以被配置为使得接收侧不使用所有天线子组。例如，当8个天线被划分成子组g₁＝{1，2}，g₂＝{3，4｝，g₃＝{5，6}，g₄＝{7，8}时，接收侧可以通知发送侧G₁和G₂分别由两个子组和一个子组组成。在这种情况下，发送侧可以确定g₁和g₂被选择用于G₁并且g₃被选择用于G₂。因此，接收侧向发送侧反馈Z向量信息并且发送侧能够基于该反馈信息使用Alamouti方案。在这种情况下，码本ω具有3+2+1＝6个码字Z。码本ω的大小被归一化为这里，可以将表达式17和表达式18中用于归一化的N_t改变为所选择的天线的数量。

此外，子组的顺序在第二分组方法中可能是重要的，因为发送侧按照子组的顺序确定分组。因此，本发明优选地指定子组的顺序，使得子组按照降序具有信道相关性。例如，可以任意地指定第一子组，可以指定剩余的子组当中与第一子组具有最大信道相关性的子组作为第二子组，并且可以指定剩余子组当中与第二子组具有最大信道相关性的子组作为第三子组。可通过重复这个过程直到指定了所有子组为止来设置子组的顺序。此外，可以在发送侧与接收侧之间预先确定按照前述方式指定的子组的顺序。

将描述在发送侧接收除关于分组的信息之外的信道对准的反馈信息时本发明应用于的实施方式的描述。对于信道对准，可以将关于天线的分组信息和预编码信息一起使用。传输信号可根据分组方法由表达式19表示。

[表达式19]

$\left[\begin{array}{cc}y\left(i\right)& y(i+1)\end{array}\right]=\mathrm{diag}\left[\begin{array}{cccc}{e}^{{\mathrm{j\&theta;}}_1}& e^{{\mathrm{j\&theta;}}_2}& ...& e^{{\mathrm{j\&theta;}}_{N_t}}\end{array}\right]\&times;\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ .\\ .\\ .\\ z_{N_t}\end{array}\right]\end{array}\&times;\frac{1}{\sqrt{N_t}}\&times;\left[\begin{array}{cc}{x}_1& -x_2^{*}\\ x_2& x_1^{*}\end{array}\right]$

在表达式19中，θ_i表示使H_i旋转的相位。对于每个子组天线或对于一些子组，θ_i可以具有相同的值。可以在发送侧与接收侧之间预先确定或通过高层信令(例如RRC信令)发信号通知关于具有相同的值θ_i的子组的信息。当θ_i具有相同的值的子组的数量是时，可以被设置为这里，对于特定的m，θ_i可以在的条件下被限制。例如，当时，具有θ_i的相同值的子组的数量在子组的顺序上限于2。在这种情况下，前述第二分组方法中使用的子组的顺序可以被用作子组的顺序。

另外，当子组中的天线的数量是N_Z时，θ_i的不同值的数量可由表示。也就是说，当具有相同的值的θ_i的代表值由表示时，接收侧可以向发送侧反馈值此外，可以限制码本，使得在信道被很好地对准的假定下，在0°到180°或0°到90°的范围内被量化。这个码本设计减小了反馈开销。

另外，当一起使用针对天线的分组和预编码时，可以在首先不执行预编码的假定下应用前述两个分组方法中的一个。此后，可以每子组或各个组中的一些子组将相位校正θ_i。接收侧可以将连同Z向量一起反馈。

对于本发明，发送侧可以每天线或通过每子组端口发送基准信号(例如，LTE中的CSI-RS)，并且接收侧可以测量每天线或每子组天线的信道。然后，接收侧可以将Z向量或Z向量和以发信号的方式通知给发送侧。因此，发送侧可以在发送数据时向接收侧发送考虑了Z向量和的新的基准信号(例如，LTE中的DM-RS)。这里，接收侧根据基准信号将对应的信道视为是仅关于两个天线端口的信道。可以基于RE、RB或***带宽来反馈Z向量和

<第二实施方式>

将描述根据本发明实施方式的用于使四条数据正交化并且发送经正交化的数据的方法。在下文中省略与第一实施方式相同的描述。

为了便于描述，基于使用准正交发送分集***的情况来描述用于使四条数据正交化并且发送经正交化的数据的方法。准正交发送分集***使四条数据准正交化，将经正交化的数据分配给四个RE并且发送所述数据(每单位时间和每频率)。在这种情况下，假定在相同的信道上发送四个RE。这里，可对发送侧发送四条数据的天线进行分组。

也就是说，当未接收到除用于信道对准的分组信息以外的反馈信息时，传输信号可由表达式20表示。

[表达式20]

$\left[\begin{array}{cccc}y\left(i\right)& y(i+1)& y(i+2)& y(i+3)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ .\\ .\\ .\\ z_{N_t}\end{array}\right]\&times;\frac{1}{\sqrt{N_t}}\&times;\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& -x_2^{*}& -x_3^{*}& x_4\\ x_2& x_1^{*}& -x_4^{*}& -x_3\\ x_3& -x_4^{*}& x_1^{*}& -x_2\\ x_4& x_3^{*}& x_2^{*}& x_1\end{array}\right]$

在表达式20中，i、i+1、i+2和i+3分别表示不同的RE。这里，如果z_k对应于 $Z={\left[\begin{array}{cccc}{z}_1& z_2& ...& z_{N_t}\end{array}\right]}^T$ 中的[1 0 0 0]^T、{0 1 0 0]^T,、[0 0 1 0]^T或[0 0 0 1]^T，则当k属于G₁时z_k＝[1 0 0 0]^T，当k属于G₂时z_k＝[0 1 0 0]^T，当k属于G₃时z_k＝[0 0 1 0]^T并且当k属于G₄时z_k＝[0 0 0 1]^T。因此，Z向量根据分组而变化。

现在将像在第一实施方式中那样更详细地描述分组方法的应用。

在第一分组方法中，可以假定对于准正交***天线被划分成四个组并且这些组具有相同数量的天线。也就是说，当分别发送四条数据的天线组是G₁、G₂、G₃和G₄时，可以假定这些组具有不同的天线索引。另外，可以假定天线被划分成预定数量(4的倍数)的子组g_i。这里，假定子组g_i具有属于子组的天线的索引并且子组具有相同数量的天线。

在第一分组方法中，接收侧可以为G_i选择使SINR或总速率最大化的相同数量的子组。根据该分组方法，接收侧可以向发送侧反馈表达式20的Z向量信息并且发送侧可以基于该反馈信息使用准正交***。这里，Z向量是从码本中选择的并且码本ω具有个码字。这里，重要的是，即使当组G_i的配置被改变时也在相同的分组方法中使用相同的码本大小。尽管当在准正交方案中改变组配置时改变***性能(与Alamouti方案不同)，但是本发明忽略此部分。

另外，当在前述分组方法中对准信道的数量较小时，接收侧可以被配置为使得接收侧不使用所有天线子组。在这种情况下，相应的组(即G_i)由相同数量的子组组成。其描述和采用Alamouti方案的第一实施方式的描述相同，因此用前述描述代替。在这种情况下，接收侧可以向发送侧反馈Z向量信息并且发送侧可以基于该反馈信息使用准正交***。这里，当码本ω的大小被归一化时，码本可以具有个码字Z。这里，可以将表达式20中用于归一化的N_t改变为所选择的天线的数量。

将给出为组G_i选择不同数量的子组的第二分组方法的描述。这里，可以根据属于G_i的子组的数量预先确定选择的子组。也就是说，如在第一实施方式中一样，和针对G₁预先确定的数量一样多的子组根据子组的顺序被分配给G_i。其描述和采用Alamouti方案的第一实施方式的描述相同，因此由前述描述代替。在这种情况下，接收侧可以根据选择的G_i来反馈Z向量信息并且发送侧可以基于反馈信息使用准正交***。码本具有(N_g-i组合3)个码字Z。

类似地，接收侧可以被配置为使得当在第二分组方法中对准信道的数量较小时接收侧不使用所有的天线子组。其描述和采用Alamouti方案的第一实施方式的描述相同，因此由前述描述代替。在这种情况下，接收侧可以根据选择的G_i来反馈Z向量信息并且发送侧可以基于反馈信息使用准正交***。在这种情况下，码本ω具有个码字Z。这里，可以将表达式20中用于归一化的N_t改变为所选择的天线的数量。

此外，在第二分组方法中子组的顺序可能是重要的，因为发送侧按照子组的顺序确定分组。本发明优选地指定子组的顺序使得这些子组按照降序具有信道相关性。其描述和本发明的第一实施方式的描述相同，因此由前述描述代替。

当发送侧接收到除分组信息以外的信道对准的反馈信息时，可以应用基于准正交***的分组。为此，关于天线的分组信息和预编码信息可以被一起用于信道对准。传输信号可以根据分组方法由表达式21表示。

[表达式21]

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cccc}y\left(i\right)& y(i+1)& y(i+2)& y(i+3)\end{array}\right]=\\ \mathrm{diag}\left[\begin{array}{cccc}{e}^{{\mathrm{j\&theta;}}_1}& e^{{\mathrm{j\&theta;}}_2}& ...& e^{{\mathrm{j\&theta;}}_{N_t}}\end{array}\right]\&times;\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ .\\ .\\ .\\ z_{N_t}\end{array}\right]\end{array}\&times;\frac{1}{\sqrt{N_t}}\&times;\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& -x_2^{*}& -x_3^{*}& x_4\\ x_2& x_1^{*}& -x_4^{*}& -x_3\\ x_3& -x_4^{*}& x_1^{*}& -x_2\\ x_4& x_3^{*}& x_2^{*}& x_1\end{array}\right]$

在表达式21中，表示使旋转的相位。对于每子组天线或对于一些子组，θ_i可以具有相同的值。可以在发送侧与接收侧之间预先确定或通过高层信令(例如RRC信令)发信号通知关于具有相同的值θ_i的子组的信息。这里，对于特定的m，θ_i可以在θ_i＝θ_k，的条件下被限制。例如，当时，具有θ_i的相同的值的子组的数量在子组的顺序上限于2。在这种情况下，前述第二分组方法中使用的子组的顺序可以被用作子组的顺序。

另外，当子组中的天线的数量是N_Z时，θ_i的不同值的数量可由表示。也就是说，当具有相同的值的θ_i的代表值由表示时，接收侧能够向发送侧反馈值此外，可以限制码本，使得在信道被很好地对准的假定下，在0°到180°或0°到90°的的范围内被量化。这个码本设计减小了反馈开销。

另外，当一起使用针对天线的分组和预编码时，可以在首先不执行预编码的假定下应用前述两个分组方法中的一个。此后，可以每子组或针对各个组的相同子组将相位校正θ_i。接收侧可以将连同Z向量一起反馈。

对于本发明，发送侧可以每天线或通过每子组端口发送基准信号(例如，LTE中的CSI-RS)，并且接收侧可以测量每天线或每子组天线的信道。然后，接收侧可以将Z向量或Z向量和以发信号的方式通知给发送侧。因此，发送侧可以在发送数据时向接收侧发送考虑了Z向量和的新的基准信号(例如，LTE中的DM-RS)。这里，接收侧根据基准信号将对应的信道视为是仅关于两个天线端口的信道。可以基于RE、RB或***带宽来反馈Z向量和

在下文中所描述的本发明的实施方式是本发明的元素和特征的组合。除非另外提到，否则元素或特征可以被认为是选择性的。可以在不与其它元素或特征组合的情况下实践每个元素或特征。此外，可以通过组合这些元素和/或特征的部分构造本发明的实施方式。可以重新布置在本发明的实施方式中描述的操作顺序。任何一个实施方式的一些结构可以被包括在另一实施方式中，并且可以用另一实施方式的对应结构代替。对于本领域技术人员而言明显的是，在所附权利要求中未在彼此中显式地引用的权利要求可以被相结合地呈现为本发明的实施方式，或在提交了本申请之后通过后续修正案作为新的权利要求被包括。

如由BS所执行的所描述的特定操作可以由BS的上层节点执行。即，显而易见的是，在由包括BS的多个网络节点组成的网络中，为与UE通信而执行的各种操作可以由BS或除该BS以外的网络节点来执行。术语BS可以用术语固定站、节点B、eNode B(eNB)、接入点等代替。

本发明的实施方式可以通过各种手段(例如，硬件、固件、软件或其组合)来实现。在硬件配置中，本发明的实施方式可以由一个或更多个ASIC(专用集成电路)、DSP(数字信号处理器)、DSPD(数字信号处理器件)、PLD(可编程逻辑器件)、FPGA(现场可编程门阵列)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现。

在固件配置或软件配置中，可以以模块、过程、函数等的形式实现本发明的实施方式。软件代码可以被存储在存储器单元中并且由处理器执行。

存储器单元位于处理器的内部或外部，并且可以经由各种已知手段向处理器发送数据并从处理器接收数据。

本领域技术人员应当了解，在不脱离本发明的精神和必要特性的情况下，可以以除本文所阐述的那些方式外的其它特定方式执行本发明。上述实施方式因此将在所有方面被解释为例示性的，而不是限制性的。本发明的范围应该由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不由上述描述确定，并且落在所附权利要求的意义和等价范围内的所有改变旨在被包含在其中。

工业实用性

虽然在前述实施方式中向3GPP LTE应用了在多天线无线通信***中有效的反馈传输方法及其设备，该方法和设备可应用于除3GPP LTE以外的各种无线通信***。

Claims (15)

1.一种在支持多个天线的无线通信***中由发送侧发送信号的方法，该方法包括：

从接收侧接收用于发送所述发送侧的所述信号的反馈信息；以及

基于所述反馈信息来发送已被应用预编码矩阵W的信号，

其中，所述预编码矩阵W被表达为两个预编码矩阵W₁和W₂的乘积，W₁被设置成对应于根据所述反馈信息配置的多个天线组，并且W₂被配置为使得与所述多个天线组相对应的信号按照相互正交的方式发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，W₁被设置成使与所述多个天线组相对应的信道增益的和最大化。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述信道增益的所述和由表达式A确定：

[表达式A]

$\frac{1}{N_t}\&times;{\left(\underset{{i\&Element;G}_1}{\mathrm{\&Sigma;}}{H}_i\right)}^2+\frac{1}{N_t}\&times;{\left(\underset{{k\&Element;G}_2}{\mathrm{\&Sigma;}}{H}_k\right)}^2$

其中，N_t表示所述发送侧的天线的数量，H_i表示从所述发送侧的第i个天线到所述接收侧的信道，H_k表示从所述发送侧的第k个天线到所述接收侧的信道，G₁表示第一天线组并且G₂表示第二天线组，i和k是正整数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个天线组包括相同数量的天线并且具有不同的天线索引。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个天线组中包括的天线的数量的和小于所述发送侧的天线的数量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个天线组分别包括不同数量的天线并且具有不同的天线索引。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，基于所述多个天线组的信道相关性来配置所述多个天线组。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预编码矩阵W被表示为三个预编码矩阵W₁、W₂和W₃的乘积，并且W₃被配置为指示相位系数的对角矩阵。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，W₃被配置成在预定范围内量化。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，W₂被配置为使得应用Alamouti方案。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，W₂被配置为使得应用准正交方案。

12.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：使用高层信令向所述接收侧发信号通知关于所述多个天线组的信息。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反馈信息是关于基于从所述发送侧发送到所述接收侧的基准信号而测量到的信道状态的信息。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，基于资源元素RE、资源块RB和***带宽中的至少一个来设置所述反馈信息。

15.一种在支持多个天线的无线通信***中由接收侧接收信号的方法，该方法包括：

向发送侧发送用于所述发送侧发送信号的反馈信息；以及

基于所述反馈信息来接收已被应用预编码矩阵W的信号，

其中，所述预编码矩阵W被表达为两个预编码矩阵W₁和W₂的乘积，W₁被设置成对应于根据所述反馈信息配置的多个天线组，并且W₂被配置为使得与所述多个天线组相对应的信号按照相互正交的方式发送。