CN107395259A - 一种二级预编码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及无线通信***中的二级预编码技术以及信道信息反馈技术。在一种二级预编码方法中，第一网络设备发送第一参考信号用于第二网络设备进行空间相关矩阵信息的估计，第一网络设备接收用户反馈的空间相关矩阵信息，并根据所述空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵。通过本申请提供的方案，旨在通过包含空间相关矩阵信息反馈方案的二级预编码方法的应用，提升二级预编码***的性能。

Description

一种二级预编码方法及装置
技术领域
本申请涉及无线通信领域，尤其涉及无线通信***中的二级预编码技术以及信道信息反馈技术。
背景技术
Massive MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output，大规模多入多出技术)是业界公认的5G(the 5th Generation mobile communication，第五代移动通信)关键技术，通过使用大规模天线，实现频谱效率的显著提升。由于未来5G***要求低时延、高能量效率、高成本效率和高频谱效率，MassiveMIMO如果采用传统预编码架构，在基带实现预编码，中射频通道数与发送天线数相同，基带处理复杂度和中射频实现复杂度及成本都会很高。为解决这一问题，二级预编码成为Massive MIMO的一个热点研究问题，通过中射频的第一级预编码实现空间降维，降低了复杂度和成本，通过基带的第二级预编码实现多用户干扰抑制。现有二级预编码研究绝大多数针对可以利用上下行信道互异性的***，例如LTE(Long Term Evolution，长期演进)TDD(Time Division Duplex，时分双工)***，通过上行导频信号估计获取下行信道信息但是，对于上下行不在相同频段的***，例如LTE FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)***，目前缺乏可以应用于DBF(DigitalBeamforming，数字预编码或数字波束成形)硬件架构或者全连接二级HBF(Hybrid Analogand Digital Beamforming，混合模拟和数字预编码或混合模拟和数字波束成形)硬件架构下且性能满足***需求的二级预编码解决方案，尤其是其中的信道信息反馈方案尤为缺乏。故需要一种包括信道信息反馈方案，且在DBF硬件架构或者全连接二级HBF硬件架构下应用也可以获得较优性能的二级预编码方案。
发明内容
本文描述了一种二级预编码方法，装置和***，旨在通过包含空间相关矩 阵信息反馈方案的二级预编码方法的应用，提升二级预编码***的性能。
第一方面，本申请的实施例提供一种二级预编码方法。方法包括第一网络设备发送第一参考信号，所述第一参考信号用于空间相关矩阵信息的估计；第一网络设备接收第二网络设备发送的空间相关矩阵信息；第一网络设备根据所述空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵。其中，所述空间相关矩阵定义为R＝E(HHH)，其中H是MxN信道矩阵，M是接收天线数，N是发送天线数。在二级预编码***中，根据第二网络设备反馈的空间相关矩阵信息来确定第一级预编码矩阵，相对于采用指定的第一级预编码矩阵，可以基于小区所有用户的空间相关信息更加准确和灵活的实现小区级的空间划分、自适应的将信号波束指向小区内的一个或者多个主要的用户方向，从而提升二级预编码***的性能。
在一个可能的设计中，所述第一参考信号包括：一组在水平天线阵列上发送的参考信号和一组在垂直天线阵列上发送的参考信号。可选的，所述一组在水平天线阵列上发送的参考信号和一组在垂直天线阵列上发送的参考信号可以是：一组在N1个天线端口上发送的参考信号和一组在2N2个天线端口上发送的参考信号，其中，N1是天线阵列每一列中相同极化方向的天线单元个数，所述N1个天线端口由天线阵列同一列中相同极化方向的N1个天线单元组成，N2是天线阵列的列数，所述2N2个天线端口由天线阵列同一行中两个极化方向的2N2个天线单元组成；或者一组在2N1个天线端口上发送的参考信号和一组在N2个天线端口上发送的参考信号，其中，N1是天线阵列每一列中相同极化方向的天线单元个数，所述2N1个天线端口由天线阵列同一列中两个极化方向的2N1个天线单元组成，N2是天线阵列的列数，所述N2个天线端口由天线阵列同一行中相同极化方向的N2个天线单元组成。通过分别在水平天线阵列和垂直天线阵列上发送的参考信号，可以使得第二网络设备分别测量水平和垂直天线阵列的信道，并根据所估计的信道信息量化并反馈上述两个维度上的信道相关矩阵所对应的码字，从而使得第一网络设备可以根据上述两个维度上的信道相关矩阵所对应的码字计算出完整的空间相关矩阵。可选的，第一网络设备可以通过信令指示第二网络设备需要使用的量化信道相关矩阵的码本，而不需要另行通知第二网络设备当前发送的参考信号是水平天线阵列还是垂直天线阵列发送的。
在另一个可能的设计中，所述第一参考信号包括：N/S组在S个天线端口上发送的参考信号，且所述N/S组在S个天线端口上发送的参考信号的N个波束方 向相互正交，其中N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。通过发送N个波束方向正交的参考信号，可以使得第二网络设备测量完整的物理信道，进而估计、量化和反馈空间相关矩阵信息给第一网络设备。同时，此种参考信号的发送方式可以同时适用于DBF(DigitalBeamforming，数字预编码或数字波束成形)架构和HBF(Hybrid Analog and DigitalBeamforming，混合模拟和数字预编码或混合模拟和数字波束成形)架构，可以支持更灵活的硬件架构的使用。可选的，第一网络设备可以通过信令指示第二网络设备用于发送参考信号的权值，天线单元数N，水平同极化天线单元数N2和垂直同极化天线单元数N1，以便第二网络设备估计、量化空间相关矩阵并反馈空间相关矩阵信息。
在一个可能的设计中，所述空间相关矩阵信息包括第一码本的码字索引和第二码本的码字索引。在一个具体的设计中，第一网络设备通过第一码本的码字和第二码本的码字计算所述空间相关矩阵的码字其中表示矩阵间的克罗内克积(kronecker product)。
在另一个可能的设计中，所述空间相关矩阵信息包括空间相关矩阵的码字索引。在一个具体的设计中，第一网络设备接收第二网络设备反馈的空间相关矩阵的码字索引，并根据所接收到的码字索引在空间相关矩阵码本中确定空间相关矩阵的码字其中空间相关矩阵码本中的码字满足 表示矩阵间的克罗内克积(kroneckerproduct)，为第一码本的码字，为第二码本的码字。
在一个可能的设计中，所述第一码本中的码字满足其中，
表示天线阵列中单极化天线阵列中相邻天线单元的相关系数，n1为所述单极化天线阵列中的天线单元数，所述单极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中相同极化方向的天线单元组成。
在一个可能的设计中，所述第二码本中的码字满足
其中，
表示天线阵列中交叉极化天线阵列中的同极化相邻天线单元的相关系数，β1，φ1以及β2表示两个极化方向天线单元之间的相关性，且有β1≥0，0≤φ1＜2π以及β2＞0，n2为所述交叉极化天线阵列中的同极化方向的天线单元数，所述交叉极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中两个极化方向的天线单元组成。
在一个可能的设计中，所述二级预编码方法还包括：第一网络设备发送经过所述第一级预编码矩阵编码的第二参考信号，所述第二参考信号用于第二级预编码矩阵指示的确定；第一网络设备接收第二网络设备发送的第二级预编码矩阵指示；第一网络设备根据接收到的第二级预编码矩阵指示确定第二级预编码矩阵；第一网络设备采用所述第一级预编码矩阵和所述第二级预编码矩阵对下行数据进行二级预编码；第一网络设备发送经过所述二级预编码的下行数据。需要说明的是，所述下行数据可以包括业务信息、控制信令等承载在下行物理信道上的任意类型的信息，本申请对此不做限定。
在一个可能的设计中，第一网络设备发送第一级预编码矩阵信息给第二网络设备，用于第二级预编码矩阵指示的确定。可选的，第一网络设备在第一级预编码码本中确定第一级预编码矩阵对应的码字；第一网络设备发送第一级预编码矩阵对应的码字索引给第二网络设备，用于所述第二级预编码矩阵指示的确定。
在一个可能的设计中，第一网络设备根据第一级预编码矩阵对应的码字以及空间相关矩阵的码字确定等价信道相关矩阵根据第二网络设备上报的第二级预编码矩阵指示确定码字W′；根据基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构确定第二网络设备的自适应码字；再根据多个第二网络设备的自适应码字确定最终的第二级预编码矩阵。其中，所述等价信道是指第二网络设备测量到的包括第一级预编码矩阵的信道矩阵Heff＝HC，其中H为真实的信道矩阵，C为第一级预编码矩阵。可选的，码字W′的码本可以是DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅立叶变换)码本或者3GPP(3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)TS 36.211 V13.1.0协议中定义的用于PMI(Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示)反馈的码本，也可以是其他形式的可以表征信道信息的码本形式。通过基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构的定义，可以更准确的描述下行等价信道的相关性特征，提升第二级预编码矩阵的准确性，从而提升二级预编码***的性能。可选的，第一网络设备可以指示第二网络设备所使用的基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构是否采用本申请实施例所提供的形式。
在一个可能的设计中，第一网络设备根据第一级预编码矩阵C以及空间相关矩阵的码字确定等价信道相关矩阵根据第二网络设备上报的第二级预编码矩阵指示确定码字W′；根据基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构 确定第二网络设备的自适应码字；再根据多个第二网络设备的自适应码字确定最终的第二级预编码矩阵。
在一个可能的设计中，所述第一级预编码码本中的码字满足：
其中，v1～vs是N×1维互不相同的列向量；或者
其中，v1～vs是(N/S)×1维列向量，N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。通过本申请实施例所提供的第一级预编码码本的码字形式，可以使得本申请实施例所提供的二级预编码方法可以应用于不同的硬件架构下，从而通过选择性能更优的硬件架构，例如DBF架构或者全连接HBF架构，提升二级预编码***的性能。可选的，第一网络设备可以指示第二网络设备所使用的第一级预编码码本的码字类型。
在一个可能的设计中，所述空间相关矩阵信息的反馈周期大于所述第二级预编码矩阵指示的反馈周期。
第二方面，本申请实施例提供一种二级预编码方法。方法包括：一种二级预编码方法，包括：第二网络设备接收第一网络设备发送的第一参考信号；第二网络设备根据接收到的所述第一参考信号估计空间相关矩阵信息；第二网络设备发送所述空间相关矩阵信息给第一网络设备。
在一个可能的设计中，所述第一参考信号包括：一组在水平天线阵列上发送的参考信号和一组在垂直天线阵列上发送的参考信号。可选的，所述一组在水平天线阵列上发送的参考信号和一组在垂直天线阵列上发送的参考信号可以是：一组在N1个天线端口上发送的参考信号和一组在2N2个天线端口上发送的参考信号，其中，N1是天线阵列每一列中相同极化方向的天线单元个数，所述N1个天线端口由天线阵列同一列中相同极化方向的N1个天线单元组成，N2是天线阵列的列数，所述2N2个天线端口由天线阵列同一行中两个极化方向的2N2个天线单元组成；或者一组在2N1个天线端口上发送的参考信号和一组在N2个天线端口上发送的参考信号，其中，N1是天线阵列每一列中相同极化方向的天线单元个数，所述2N1个天线端口由天线阵列同一列中两个极化方向的2N1个天线单元组成，N2是天线阵列的列数，所述N2个天线端口由天线阵列同一行中相同极化方向的N2个天线单元组成。通过接收分别在水平天线阵列和垂直天线阵列上发送的参考信号，第二网络设备可以分别测量水平和垂直天线阵列的信道，并根据所估计的信道信息量化并反馈上述两个维度上的信道相关矩阵所对应的码字，从而使得第一网络设备可以根据上述两个维度上的信道相关矩阵所对应的码字计算出完整的空间相关矩阵。可选的，第二网络设备还可以接收第一网络设备指示获知需要使用的量化信道相关矩阵的码本，而不需要知道当前接收到的参考信号是水平天线阵列还是垂直天线阵列发送的。
在另一个可能的设计中，所述第一参考信号包括：N/S组在S个天线端口上发送的参考信号，且所述N/S组在S个天线端口上发送的参考信号的N个波束方向相互正交，其中N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。通过接收N个波束方向正交的参考信号，第二网络设备可以测量完整的物理信道，进而估计、量化和反馈空间相关矩阵信息给第一网络设备。同时，此种参考信号的发送方式可以同时适用于DBF架构和HBF架构，可以支持更灵活的硬件架构的使用。可选的，第二网络设备可以接收第一网络设备通过信令指示的用于发送参考信号的权值，天线单元数N，水平同极化天线单元数N2和垂直同极化天线单元数N1，以便第二网络设备估计、量化空间相关矩阵并反馈空间相关矩阵信息。
在一个可能的设计中，所述空间相关矩阵信息包括第一码本的码字索引和第二码本的码字索引。在一个具体的设计中，第二网络设备根据所接收到的参 考信号，分别测量水平和垂直天线阵列的信道以及对应的信道相关矩阵，再结合相应的码本，分别确定第一码本的码字索引和第二码本的码字索引。在另一个具体的设计中，第二网络设备根据所接收到的参考信号，测量出完整的信道信息以及空间相关矩阵，根据空间相关矩阵的码本结构分别确定第一码本的码字和第二码本的码字，其中表示矩阵间的克罗内克积(kronecker product)，为第一码本的码字，为第二码本的码字。
在另一个可能的设计中，所述空间相关矩阵信息包括空间相关矩阵的码字索引。在一个具体的设计中，第二网络设备根据所接收到的参考信号，分别测量水平和垂直天线阵列的信道以及对应的信道相关矩阵，再结合相应的码本，分别确定第一码本的码字索引和第二码本的码字索引，根据空间相关矩阵的码本结构在空间相关矩阵的码本中确定空间相关矩阵的码字索引，其中表示矩阵间的克罗内克积(kroneckerproduct)，为第一码本的码字，为第二码本的码字。在另一个具体的设计中，第二网络设备根据所接收到的参考信号，测量出完整的信道信息以及空间相关矩阵，并确定空间相关矩阵的码字索引。
在一个可能的设计中，所述第一码本中的码字满足其中，
表示天线阵列中单极化天线阵列中相邻天线单元的相关系数，n1为所述单极化天线阵列中的天线单元数，所述单极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中相同极化方向的天线单元组成。
在一个可能的设计中，所述第二码本中的码字满足
其中，
表示天线阵列中交叉极化天线阵列中的同极化相邻天线单元的相关系数，β1，φ1以及β2表示两个极化方向天线单元之间的相关性，且有β1≥0，0≤φ1＜2π以及β2＞0，n2为所述交叉极化天线阵列中的同极化方向的天线单元数，所述交叉极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中两个极化方向的天线单元组成。
在一个可能的设计中，所述二级预编码方法还包括：第二网络设备接收第一网络设备发送的经过所述第一级预编码矩阵编码的第二参考信号；第二网络设备根据所述第二参考信号确定第二级预编码矩阵指示；第二网络设备发送所述第二级预编码矩阵指示给第一网络设备；第二网络设备接收第一网络设备发送的经过二级预编码的下行数据。需要说明的是，所述下行数据可以包括业务信息、控制信令等承载在下行物理信道上的任意类型的信息，本申请对此不做限定。
在一个可能的设计中，第二网络设备接收第一网络设备发送的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引；第二网络设备根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引确定第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；第二网络设备根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定第二级预编码矩阵指示。在一个具体的设计中，第二网络设备根据第一级预编码矩阵对应的码字以及空间相关矩阵的码字确定等价信道相关矩阵根据基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构以及接收到的第二参考信号确定码字W′的码字索引；并将码字W′的码字索引作为第二级预编码矩阵指示发送给第一网络设备。可选的，码字W′的码本可以是DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅立叶变换)码本或者3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)TS 36.211 V13.1.0协议中定义的用于PMI(Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示)反馈的码本，也可以是其他形式的可以表征信道信息的码本形式。通过基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构 的定义，可以更准确的描述下行等价信道的相关性特征，提升第二级预编码矩阵的准确性，从而提升二级预编码***的性能，在应用更优的码本结构的同时不需要反馈等价信道相关矩阵，不会引入更多的反馈开销。可选的，第二网络设备可以接收第一网络设备的指示，并根据所述指示确定基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构是否采用本申请实施例所提供的 形式。
在另一个可能的设计中，第二网络设备估计所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；第二网络设备根据所述估计的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定所述第二级预编码矩阵指示。在一个具体的设计中，第二网络设备根据所接收到的第二参考信号和空间相关矩阵的码字估计第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字并确定等价信道相关矩阵根据基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构以及接收到的第二参考信号确定码字W′的码字索引；并将码字W′的码字索引作为第二级预编码矩阵指示发送给第一网络设备。
在一个可能的设计中，所述第一级预编码码本中的码字满足：
其中，v1～vs是N×1维互不相同的列向量；或者
其中，v1～vs是(N/S)×1维列向量，N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。通过本申请实施例所提供的第一级预编码码本的码字形式，可以使得本申请实施例所提供的二级预编码方法可以应用于不同的硬件架构下，从而通过选择性能更优的硬件架构，例如DBF架构或者全连接HBF架构，提升二级预编码***的性能。可选的，第二网络设备可以接收第一网络设备的指示，并根据所述指示选择所使用的第一级预编码码本的码字类型。
在一个可能的设计中，所述空间相关矩阵信息的反馈周期大于所述第二级预编码矩阵指示的反馈周期。
第三方面，本申请实施例提供了一种第一网络设备，该第一网络设备具有实现上述方法实际中第一网络设备行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
第四方面，本申请实施例提供了一种第二网络设备，该第二网络设备具有实现上述方法实际中第二网络设备行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述 功能相对应的模块。
第五方面，本申请实施例提供了一种第一网络设备，第一网络设备的结构中包括发射器、接收器和处理器。所述发射器和接收器用于支持第一网络设备与第二网络设备之间的通信，所述发射器用于向第二网络设备发送上述方法中所涉及的信息或者数据，所述接收器用于支持第一网络设备接收上述方法中所涉及的第二网络设备发送的信息或者数据；所述处理器被配置为支持第一网络设备执行上述方法中相应的功能。在一个可能是设计中，所述第一网络设备还可以包括存储器，所述存储器用于与处理器耦合，保存第一网络设备必要的程序指令和数据。在一个可能是设计中，所述第一网络设备还可以包括接口单元，用于支持与其他第一网络设备之间的通信，如与核心网节点之间的通信。
第六方面，本申请实施例提供了一种第二网络设备，第二网络设备的结构中包括接收器、发射器和处理器。所述发射器用于支持第二网络设备向第一网络设备发送上述方法中所涉及的信息或者数据，所述接收器用于支持第二网络设备接收上述方法中所涉及的第一网络设备发送的信息或者数据，所述处理器被配置为支持第二网络设备执行上述方法中相应的功能。在一个可能的设计中，所述第二网络设备还可以包括存储器，所述存储器用于与处理器耦合，保存第二网络设备必要的程序指令和数据。
第七方面，本申请实施例提供了一种通信***，该***包括上述方面所述的第一网络设备和第二网络设备。
第八方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述第一网络设备所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方面所设计的程序。
第九方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述第二网络设备所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方面所设计的程序。
相较于现有技术，本申请实施例提供的方案，旨在通过包含空间相关矩阵信息反馈方案的二级预编码方法的应用，提升二级预编码***的性能。
附图说明
下面将参照所示附图对本申请实施例进行更详细的描述。
图1为本申请的一种可能的应用场景示意图；
图2a为本申请所涉及的一种可能的第一网络设备架构示意图；
图2b为本申请所涉及的另一种可能的第一网络设备架构示意图；
图2c为本申请所涉及的又一种可能的第一网络设备架构示意图；
图2d为本申请所涉及的再一种可能的第一网络设备架构示意图；
图3为本申请所涉及的一种可能的矩形天线阵列示意图；
图4为本申请实施例提供的一种二级预编码方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种二级预编码方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种第一网络设备结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种第二网络设备结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例描述的网络架构以及业务场景是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着网络架构的演变和新业务场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
本申请描述的技术可以适用于LTE(Long Term Evolution，长期演进)***以及后续的演进***如5G(the 5th Generation mobile communication，第五代移动通信)等，或其他采用各种无线接入技术的无线通信***，如采用码分多址，频分多址，时分多址，正交频分多址，单载波频分多址等接入技术的***，尤其适用于需要信道信息反馈和/或应用二级预编码技术的场景，例如应用Massive MIMO技术的无线网络、应用分布式天线技术的无线网络等。如图1所示，是本申请的一种可能的应用场景示意图。UE(User Equipment，用户设备)通过无线接口接入网络侧设备进行通信，也可以与另一用户设备进行通信，如D2D(Device to Device，设备对设备)或M2M(Machine to Machine，机器对机器)场景下的通信。网络侧设备可以与用户设备通信，也可以与另一网络侧设备进行通信，如宏基站和接入点之间的通信。本申请中，名词“网络”和“***”经常交替使用，但本领域的技术人员可以理解其含义。本申请所涉及到的用户设备可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备、控制设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)、移动台(Mobile station，MS)、终端(Terminal)或终端设备(Terminal Equipment)等。为方便描述，本申 请中，上面提到的设备统称为用户设备(UE)。本申请所涉及到的网络侧设备包括基站(Base Station，BS)、网络控制器或移动交换中心等，其中通过无线信道与用户设备进行直接通信的装置通常是基站，所述基站可以包括各种形式的宏基站、微基站、中继站、接入点或射频拉远单元(Remote RadioUnit，RRU)等，当然，与用户设备进行无线通信的也可以是其他具有无线通信功能的网络侧设备，本申请对此不做唯一限定。在采用不同的无线接入技术的***中，具备基站功能的设备的名称可能会有所不同，例如在LTE网络中，称为演进的节点B(evolved NodeB，eNB或eNodeB)，在3G(the 3rd Generation，第三代)网络中，称为节点B(Node B)等。本申请中，将“预编码”(Precoding)和“波束成形”(Beamforming，又译为波束赋形)统一称为“预编码”，因为本质上波束成形通常是通过预编码完成的，本领域的技术人员可以理解其含义。
本发明实施例的网络设备(包括第一网络设备和第二网络设备)包括上述无线通信***中的网络侧设备和/或用户设备。可选的，第一网络设备可以是基站，第二网络设备可以是用户设备。
图2a为本申请所涉及的一种传统DBF(Digital Beamforming，数字预编码或数字波束成形)架构示意图。待发送的K个数据流由基带完成预编码处理生成N个天线上要发送的N路信号，经射频链路、功率放大器处理后通过N个天线发送。
图2b为本申请所涉及的一种二级DBF架构示意图。待发送的K个数据流由基带完成第二级预编码生成S个数据流，再由中射频应用数字预编码技术完成第一级预编码生成N个天线上要发送的N路信号，再经射频链路、功率放大器处理后通过N个天线发送。
图2c和图2d为本申请所涉及的一种二级HBF(Hybrid Analog and DigitalBeamforming，混合模拟和数字预编码或混合模拟和数字波束成形)架构示意图。待发送的K个数据流由基带完成第二级预编码生成S个数据流，再由中射频应用模拟预编码技术完成第一级预编码生成N个天线上要发送的N路信号，再经射频链路、功率放大器处理后通过N个天线发送。其中模拟预编码通过移相网络完成。图2c和图2d的不同在于，图2c为全连接架构，图2d为部分连接架构，全连接架构可以形成更好的波束指向，因此性能优于部分连接结构。
图2b～2d所示的预编码架构，相较于图2a所示的传统DBF架构，由于基带 预编码处理的简化以及中射频链路的减少，可以获得降低基带运算量以及降低中射频成本的收益。本申请实施例所提供的方案可以应用在图2a～2d所示的任一种预编码架构下且获得相较于现有二级预编码技术更优的性能。可以理解的是，为了图示清晰和说明便利，图2a～2d仅示出了第一网络设备中与二级预编码相关的结构和数据流方向，第一网络设备还可能具有其他与实现其功能相关的结构和/或数据流处理能力，本申请对此不做限定。需要说明的是，本申请实施例所提供的方案还可以应用于其他可能的第一网络设备架构下，本申请对此不做限定。
图3为本申请所涉及的一种可能的矩形天线阵列示意图。
通常采用(N1,N2,P)的形式来描述一个二维平面均匀天线阵列(2D planaruniformly spaced antenna array)结构，其中N1为天线阵列每一列中包含的相同极化方向的天线单元(antenna elements)数，N2为天线阵列的列数，P为极化方向数。图3具体示出了一种交叉极化，极化方向数为2的矩形均匀天线阵列(N1,N2,2)，图中每个天线单元旁的数字表达式为天线单元的编号，其总天线单元数N＝2N1N2。在本申请中，天线阵列中的“天线单元”也经常直接使用名词“天线”描述，但本领域的技术人员可以理解其含义。
为方便描述和理解，如无特别说明，本申请中的实施例都将基于图3所示的天线阵列进行说明。此外，如无特别说明，在本申请所涉及的二级预编码方法中，C表示第一级预编码矩阵，W表示第二级预编码矩阵，N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。需要说明的是，本申请所提供的实施例还可以应用于采用其他形式的天线阵列的***中，例如单极化的天线阵列，本申请对此不做限定。
本申请实施例提供了包含空间相关矩阵信息反馈方案的二级预编码方案，从而提升了二级预编码***的性能。下文将基于上面所述的本申请涉及的共性方面，对本申请实施例做进一步详细说明。
图4为本申请实施例提供的一种二级预编码方法的流程示意图。
在401部分，第一网络设备发送第一参考信号给第二网络设备，用于空间相关矩阵信息的估计。
在一个示例中，第一网络设备配置可以用于空间相关矩阵信息估计的参考信号，并发送给第二网络设备。例如，第一网络设备可以根据天线阵列的结构 特征，在不同的天线端口上发送多组参考信号，以便第二网络设备根据所接收到的参考信号测量出不同天线端口所对应的信道并计算信道相关矩阵。再如，第一网络设备也可以在相同或者不同的天线端口上发送多组参考信号，并且保证用于发送参考信号的多个波束相互正交，以便第二网络设备根据所接收到的参考信号测量出空间相关矩阵。所述参考信号的具体形式可以预先约定，例如使用3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)TS36.211 V13.1.0协议中定义的CSI RS(Channel State Information ReferenceSignals，信道状态信息参考信号)或者其他可以满足需求的参考信号，本申请对此不做限定。
在402部分，第二网络设备反馈空间相关矩阵信息给第一网络设备。
在一个示例中，第二网络设备根据接收到的参考信号进行信道测量，并根据信道测量结果向第一网络设备反馈空间相关矩阵信息。可选的，空间相关矩阵信息可以是分解成不同维度的信道相关矩阵信息，例如表示不同维度的信道相关矩阵的码字索引；也可以是直接指示空间相关矩阵的码字索引。
在403部分，第一网络设备根据第二网络设备反馈的空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵。
在一个示例中，第一网络设备可以根据其所服务的区域(例如一个小区)中所有第二网络设备反馈的空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵。可选的，第一网络设备可以根据所有第二网络设备的空间相关矩阵信息，根据容量最大化准则计算得到第一级预编码矩阵。
根据第二网络设备反馈的空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵，可以更加灵活和准确的实现小区级空间划分，自适应的将信号波束指向小区内一个或者多个主要的用户方向，从而提升二级预编码***的性能。同时，灵活的第一参考信号的发送方式，可以适应不同的硬件结构(如DBF架构、全连接的HBF架构、部分连接的HBF架构等)，使得二级预编码***在不同的硬件结构下均可以获得更优的性能。本领域技术人员可以理解的是，本申请所提供的信道反馈方案除了可以应用于二级预编码***，还可以应用于其他需要反馈用户信道信息的***中，本申请对此不做限定。
下面结合图5，对本申请实施例提供的方案做进一步的说明。
在501部分，第一网络设备发送第一参考信号给第二网络设备，用于空间 相关矩阵信息的估计。
在一个示例中，第一网络设备发送的第一参考信号包括：一组在N1个天线端口上发送的参考信号和一组在2N2个天线端口上发送的参考信号，其中，N1是天线阵列每一列中相同极化方向的天线单元个数，所述N1个天线端口由天线阵列同一列中相同极化方向的N1个天线单元组成，N2是天线阵列的列数，所述2N2个天线端口由天线阵列同一行中两个极化方向的2N2个天线单元组成。
具体的，结合图3所示的天线阵列，第一网络设备首先配置并发送一组N1个天线端口上发送的参考信号用以测量垂直天线阵列信道，设置此组参考信号的编码矩阵为
其中是N1×N1单位矩阵，是(N-N1)×(S-N1)全零矩阵，使得N1个端口分别连接到垂直天线单元1～N1，其中N为天线阵列的天线单元数，且有N＝2N1N2，S为天线端口数，且有S≤N。
第一网络设备再配置并发送2N2个天线端口上发送的参考信号用以测量水平天线阵列信道，此组参考信号的编码矩阵C″为在(1+iN1行，i+1列)和(1+N1N2+iN1行,N2+i+1列)元素为1，其余位置元素为0的矩阵，其中i＝0,1,...,N2-1，使得2N2个端口分别连接到水平天线单元1，1+N1，…，1+(N2-1)N1，1+N1N2，1+N1N2+N1，…，1+N1N2+(N2-1)N1。
在另一示例中，第一网络设备发送的第一参考信号包括：一组在2N1个天线端口上发送的参考信号和一组在N2个天线端口上发送的参考信号，其中，N1是天线阵列每一列中相同极化方向的天线单元个数，所述2N1个天线端口由天线阵列同一列中两个极化方向的2N1个天线单元组成，N2是天线阵列的列数，所述N2个天线端口由天线阵列同一行中相同极化方向的N2个天线单元组成。具体的配置和发送方式过程与上述示例类似，不同的是此组参考信号选择2N1个双极化天线端口用于测量垂直天线阵列信道，选择N1个单极化天线端口用于测量水平天线阵列信道，并根据上述示例中的规则相应的选择本实施例中C′和C″中不为零的元素即可。
在又一个示例中，第一网络设备发送的第一参考信号包括：N/S组在S个天线端口上发送的参考信号，且所述N/S组在S个天线端口上发送的参考信号的N 个波束方向相互正交，其中N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。具体的，第一网络设备配置并发送N/S组S天线端口上发送的经过预编码的参考信号用以估计完整的实际物理信道，要估计MxN维完整的实际物理信道H，其中M为用户接收天线数，需要发N/S组在S个天线端口上发送的参考信号，并且这N个波束互相正交。此种参考信号的发送方式可以同时适用于DBF架构和HBF架构，支持更灵活的硬件架构的使用。
在502部分，第二网络设备根据接收到的参考信号估计空间相关矩阵信息。
在一个示例中，第二网络设备接收第一网络设备发送的包括一组在N1个天线端口上发送的参考信号和一组在2N2个天线端口上发送的参考信号的第一参考信号，具体配置和发送方式可以参照501部分的示例描述，此处不再赘述。
第二网络设备根据N1个天线端口上发送的参考信号测量M×N1维的垂直天线阵列信道H1，其中M是用户接收天线数，估计N1×N1垂直信道相关矩阵R1＝E(H1 HH1)。然后，在第一码本Θ1中选择最优的码字可选的，所述在第一码本Θ1中选择最优的码字可以根据最小距离准则，如下式
也可以根据其他的准则进行选取，本申请对此不做限定。
第二网络设备根据在2N2个天线端口上发送的参考信号测量M×2N2维的水平天线阵列信道H2，估计2N2×2N2水平信道相关矩阵R2＝E(H2 HH2)。然后，在第二码本中选择最优的码字可选的，所述第二码本中选择最优的码字可以根据最小距离准则，也可以根据其他的准则进行选取，本申请对此不做限定。
在一个示例中，第一码本中的码字设计为n1×n1厄米特(Hermitian)矩阵：
其中
表示天线阵列中单极化天线阵列中相邻天线单元的相关系数，n1为所述单极化天线阵列中的天线单元数，所述单极化天线阵列 由天线阵列中同一行或同一列中相同极化方向的天线单元组成。具体的，结合上述示例，第一码本可以理解为垂直信道相关矩阵码本，n1＝N1。
在一个示例中，第二码本中的码字设计为n2×n2厄米特(Hermitian)矩阵：
其中，
表示天线阵列中交叉极化天线阵列中的同极化相邻天线单元的相关系数，β1，φ1以及β2表示两个极化方向天线单元之间的相关性，且有β1≥0，0≤φ1＜2π以及β2＞0，n2为所述交叉极化天线阵列中的同极化方向的天线单元数，所述交叉极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中两个极化方向的天线单元组成。具体的，结合上述示例，第二码本可以理解为水平信道相关矩阵码本，n2＝2N2。
可选的，第一网络设备可以通过信令指示第二网络设备需要使用的量化信道相关矩阵的码本，而不需要通知第二网络设备当前发送的参考信号是水平天线阵列还是垂直天线阵列发送的。例如，第一网络设备通过1比特RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)高层信令向第二网络设备指示每组参考信号使用的码本类型，譬如‘0’表示使用第一码本，‘1’表示使用第二码本。
在另一个示例中，第二网络设备接收第一网络设备发送的包括一组在2N1个天线端口上发送的参考信号和一组在N2个天线端口上发送的参考信号的第一参考信号，具体配置和发送方式可以参照501部分的示例描述，此处不再赘述。第二网络设备估计空间相关矩阵信息的方法和过程以及第一码本和第二码本的设计与上述示例类似，此处不再赘述，不同的是，在本示例中，根据在2N1个天线端口上发送的参考信号估计的垂直天线阵列信道相关矩阵使用第二码本且有n2＝2N1，根据在N2个天线端口上发送的参考信号估计的水平天线阵列信道相关矩阵使用第一码本且有n1＝N2。
特别的，在一个示例中，当第一网络设备采用单极化天线阵列时，水平天 线阵列和垂直天线阵列均为单极化天线阵列，此时仍然可以采用本申请实施例所提供的方案，不同的是此时的水平天线阵列信道相关矩阵和垂直天线阵列信道相关矩阵均使用上述第一码本进行量化。
在又一个示例中，第二网络设备接收第一网络设备发送的N/S组在S个天线端口上发送的参考信号，且所述N/S组在S个天线端口上发送的参考信号的N个波束方向相互正交，其中N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N，具体配置和发送方式可以参照501部分的示例描述，此处不再赘述。
第二网络设备根据接收的N/S组参考信号估计N/S组M×S维信道，从而获得M×N维的完整的实际物理信道H并估计N×N空间相关矩阵R＝E(HHH)，然后，在空间相关矩阵码本中选择最优的码字可选的，所述在空间相关矩阵码本中选择最优的码字可以根据最小距离准则进行，也可以根据其他的准则进行选取，本申请对此不做限定。在一个具体的示例中，第一网络设备向用户指示上述N/S组在S个天线端口上发送的参考信号的发送波束权值、发送天线单元数N、水平同极化天线单元数N2和垂直同极化天线单元数N1，以便第二网络设备用于估计信道H以及确定空间相关矩阵码本中最优的码字
在一个示例中，空间相关矩阵码本设计为第一码本和第二码本的克罗内克积(Kronecker Product)，即其中和码本的设计与前文所述的示例相同。
特别的，在一个示例中，当本申请的实施例应用在分布式天线***中时，每个RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)均可以根据上述实施例获取自身的空间相关矩阵的码字(下标i表示不同的RRU反馈的空间相关矩阵的码字)，对于整个分布式天线***，其空间相关矩阵的码字为上述所有的构成的块对角结构的厄米特(Hermitian)矩阵。
在503部分，第二网络设备反馈空间相关矩阵信息给第一网络设备。
在一个示例中，所述空间相关矩阵信息包括第一码本的码字索引和第二码本的码字索引。在一个具体的示例中，第二网络设备根据不同维度的信道测量确定出第一码本和第二码本的码字索引并向第一网络设备反馈。在另一个具体的示例中，第二网络设备测量出完整的信道信息和空间相关矩阵的码字并根据确定第一码本和第二码本的码字索引并向第一网络设备反馈。第一网络设备根据第一码本和第二码本的码字索引确定第一码本和第二码本的码 字，再根据确定空间相关矩阵的码字。
在另一个示例中，所述空间相关矩阵信息包括空间相关矩阵的码字索引。在一个具体的示例中，第二网络设备根据不同维度的信道测量确定出第一码本和第二码本的码字，并根据确定空间相关矩阵的码字索引并反馈给第一网络设备。在另一个具体的示例中，第二网络设备测量出完整的信道信息和空间相关矩阵的码字并将空间相关矩阵的码字索引反馈给第一网络设备。第一网络设备根据空间相关矩阵的码字索引确定空间相关矩阵的码字。
在504部分，第一网络设备根据第二网络设备反馈的空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵。
在一个示例中，第一网络设备可以根据其所服务的区域(例如一个小区)中所有第二网络设备反馈的空间相关矩阵信息确定第一级预编码矩阵。可选的，第一网络设备可以根据所有第二网络设备的空间相关矩阵信息，根据容量最大化准则计算得到第一级预编码矩阵。
可选的，第一网络设备确定的第一级预编码矩阵可以是根据空间相关矩阵信息通过计算直接得到的；也可以是根据空间相关矩阵信息经过计算和量化得到的，例如，根据计算结果在第一级预编码码本中选择最优的码字作为第一级预编码矩阵。
在505部分，第一网络设备发送经过第一级预编码的第二参考信号给第二网络设备。所述第二参考信号用于第二级对于编码矩阵指示的确定。所述第二参考信号的具体形式可以预先约定，例如使用3GPP TS 36.211 V13.1.0协议中定义的CSI RS或者其他可以满足需求的参考信号，本申请对此不做限定。
在506部分，第二网络设备根据接收到的第二参考信号确定第二级预编码矩阵指示。
在一个示例中，第二网络设备可以采用现有技术中的方案确定所述第二级预编码矩阵指示。例如可以采用现有LTE***中确定第二级预编码矩阵指示的技术方案，在3GPPTS 36.211 V13.1.0协议中定义的用于PMI(Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示)反馈的码本中选取具体的码字并确定所述第二级预编码矩阵指示。
在一个示例中，第二网络设备结合等价信道相关矩阵以及第二参考信号确定第二级预编码矩阵指示。
在一个示例中，基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构为等价信道相关矩阵和一个预定义的码本W′的乘积，即可选的，码字W′的码本可以是DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅立叶变换)码本或者3GPP TS 36.211 V13.1.0协议中定义的用于PMI(Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示)反馈的码本，也可以是其他形式的可以表征信道信息的码本形式。通过基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构的定义，可以更准确的描述下行等价信道的相关性特征，提升第二级预编码矩阵的准确性，从而提升二级预编码***的性能。可选的，第二网络设备可以接收第一网络设备的指示，并根据所述指示确定基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构是否采用本申请实施例所提供的形式，例如，第一网络设备通过1比特RRC(Radio ResourceControl，无线资源控制)高层信令向第二网络设备指示基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构，譬如‘0’表示使用当前3GPP协议中定义的码本，即‘1’表示使用包含基于等价信道相关矩阵的自适应码本形式
在一个示例中，第一网络设备发送第一级预编码矩阵信息给第二网络设备，用于第二级预编码矩阵指示的确定。可选的，第一网络设备在第一级预编码码本中确定第一级预编码矩阵对应的码字；第一网络设备发送第一级预编码矩阵对应的码字索引给第二网络设备；第二网络设备接收第一网络设备发送的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引；第二网络设备根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引确定第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；第二网络设备根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定第二级预编码矩阵指示。
在一个具体的示例中，第一网络设备和第二网络设备都根据第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和502部分获取的空间相关矩阵的码字或者第一码本和第二码本的码字来计算等价信道相关矩阵 第二网络设备根据所接收到的第二参考信号和等价信道相关矩阵确定秩r(Rank)，以及秩r所对应的表征短时窄带信道特征的码本中的码字W′，并将W′的码字索引作为所述第二级预编码矩阵指示反馈给第一网络设备。可选的，所述第二级预编码矩阵指示还可以与RI(Rank Indication，秩指示)和/或CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)等信道信息一起反馈给第一网络设备。
在另一个示例中，第二网络设备估计所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；第二网络设备根据所述估计的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定所述第二级预编码矩阵指示。
在一个具体的示例中，第二网络设备根据测量的等价信道Heff估计未量化的等价信道相关矩阵然后在第一级预编码码本Ω中，估计第一级预编码矩阵所对应的码字可选的，所述估计第一级预编码矩阵所对应的码字 可以采用最小距离准则，也可以采用其他准则，本申请对此不做限定，下面以采用最小距离准则为例具体说明的估计方式。
根据502部分的具体示例，第二网络设备可获知量化的空间相关矩阵的码字时，可以根据下式估计
上述公式中等号右侧的表达式表示在码本Ω中寻找使得取值最小的码字B，其中trace()表示求取括号内矩阵的迹。
根据502部分的具体示例，第二网络设备可获知未量化的空间相关矩阵R时，可以根据下式估计
上述公式中等号右侧的表达式表示在码本Ω中寻找使得取值最小的码字D，其中trace()表示求取括号内矩阵的迹。
然后，第二网络设备基于估计的计算等价信道相关矩阵第二网络设备根据所接收到的第二参考信号和等价信道相关矩阵确定秩r(Rank)，以及秩r所对应的表征短时窄带信道特征的码本中的码字W′，并将W′的码字索 引作为所述第二级预编码矩阵指示反馈给第一网络设备。可选的，所述第二级预编码矩阵指示还可以与RI(RankIndication，秩指示)和/或CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)等信道信息一起反馈给第一网络设备。
在应用基于等价信道相关矩阵的自适应码本形式的基础上，通过计算或者估计等价信道相关矩阵避免了等价信道相关矩阵信息的反馈，即提升了二级预编码***的性能同时也节省了反馈开销。
在一个示例中，所述第一级预编码码本Ω中的码字可以为非块对角结构：
其中，v1～vs是N×1维互不相同的列向量，选自一个可以用Q1比特信元指示的预定义码本，例如DFT码本，克罗内克积码本或者3GPP TS 36.211 V13.1.0协议中定义的码本，本申请对此不做限定。所述第一级预编码码本Ω中的码字可以用Q1S比特的信元进行指示。
在另一示例中，所述第一级预编码码本Ω中的码字可以为块对角结构：
其中，v1～vs是(N/S)×1维列向量，选自一个可以用Q2比特信元指示的预定义码本，例如DFT码本，克罗内克积码本或者3GPP TS 36.211 V13.1.0协议中定义的码本，本申请对此不做限定。所述第一级预编码码本Ω中的码字可以用Q2S比特的信元进行指示，特别的，当v1＝v2＝...＝vs时，所述第一级预编码码本Ω中的码字可以用Q2比特的信元进行指示。
可选的，第一网络设备可以通过1比特信令指示第二网络设备所选用的第一级预编码码本的类型，譬如‘0’表示采用上述的非块对角结构码本，‘1’表示采用上述的块对角结构码本。
通过本申请实施例所提供的第一级预编码码本的码字形式，可以使得本申请实施例所提供的二级预编码方法应用于不同的硬件架构，从而通过选择性能更优的硬件架构，提升二级预编码***的性能，例如，非块对角结构码本可以应用于DBF架构或者全连接HBF架构，块对角结构码本可以应用于部分连接HBF架构或者DBF架构，特别的，块对角结构码本还可以支持本申请的实施例应用在分布式天线***中。
在507部分，第二网络设备反馈第二级预编码矩阵指示。
在一个示例中，第二网络设备可以利用***中现有的信令和信元进行第二级预编码矩阵指示的反馈，例如在LTE***中，可以根据3GPP TS 36.211 V13.1.0的规定将所述第二级预编码矩阵指示作为PMI通过PUCCH(Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道)和/或PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，上行物理共享信道)进行反馈，也可以新增信令或者信元进行第二级预编码矩阵指示的反馈，本申请对此不做限制。
在一个示例中，第二网络设备可以单独反馈第二级预编码矩阵指示，也可以在反馈第二级预编码矩阵指示的同时也反馈RI(Rank Indication，秩指示)和/或CQI(ChannelQuality Indicator，信道质量指示)等信道信息，本申请对此不做限制。
在508部分，第一网络设备根据第二级预编码矩阵指示确定第二级预编码矩阵。
在一个示例中，第一网络设备根据第一级预编码矩阵对应的码字以及空间相关矩阵的码字确定等价信道相关矩阵根据第二网络设备上报的第二级预编码矩阵指示确定码字W′；根据基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构确定第二网络设备的自适应码字；再根据多个第二网络设备的自适应码字确定最终的第二级预编码矩阵。可选的，第一网络设备可以使用基于等价信道信息的传统MU-MIMO(Multi UserMultiple Input Multiple Output，多用户多输入多输出)技术，包括用户调度和预编码算法如ZF(Zero Forcing，迫零)算法等，确定第二级预编码矩阵，所述多个第二网络设备可以根据用户调度算法确定的，也可以根据其他准则确定，本申请对此不做限定。
在另一个示例中，第一网络设备根据第一级预编码矩阵C以及空间相关矩阵的码字确定等价信道相关矩阵根据第二网络设备上报的第二级预编码矩阵指示确定码字W′；根据基于等价信道相关矩阵的自适应码本结构 确定第二网络设备的自适应码字；再根据多个第二网络设备的自适应码字确定最终的第二级预编码矩阵。
需要说明的是，上述505-508部分所提供的实施例也可以独立应用在需要反馈信道相关矩阵并确定预编码矩阵的***中，并不仅限于与本申请实施例所提供的第一级预编码确定方法(即501-504部分)联合使用。
在509部分，第一网络设备采用第一级和第二级预编码矩阵对下行数据进行预编码。
在510部分，第一网络设备发送所述经过二级预编码的下行数据给第二网络设备。
图6示出了上述实施例中所涉及的第一网络设备的一种可能的结构示意图。
在一个示例中，第一网络设备的结构中包括发射器、接收器和处理器。在另一个示例中，第一网络设备的结构中还可以包括接口单元，用于支持与其他第一网络设备之间的通信，如与核心网节点之间的通信。在图6所对应的示例中，本申请所涉及的第一网络设备的结构中包括发射器601，接收器602，处理器603，存储器604。
所述发射器601和接收器602用于支持第一网络设备与上述实施例中的所述的第二网络设备之间收发信息。所述处理器603执行各种用于与第二网络设备通信的功能。处理器603还执行图4和图5中涉及第一网络设备的处理过程。存储器604用于存储第一网络设备的程序代码和数据。
可以理解的是，图6仅仅示出了所述第一网络设备的简化设计。在实际应用中，所述第一网络设备可以包含任意数量的发射器，接收器，处理器，存储器等，而所有可以实现本申请的第一网络设备都在本申请的保护范围之内。
可选的，所述第一网络设备可以是基站或者其他具备基站功能的网络侧设备。
图7示出了上述实施例中所涉及的第二网络设备的一种可能的设计结构的简化示意图。
在一个示例中，第二网络设备的结构中包括发射器、接收器和处理器。在图7所对应的示例中，本申请所涉及的第二网络设备的结构中包括发射器701，接收器702，处理器703，存储器704。
在上行链路上，待发送的业务或者信令数据经过发射器701调节输出采样并生成上行链路信号，该上行链路信号经由天线发射给上述实施例中所述的第一网络设备。在下行链路上，天线接收上述实施例中第一网络设备发射的下行链路信号，接收器702调节从天线接收的信号并提供输入采样。在处理器703中，对业务数据和信令消息进行处理。这些单元根据无线接入网采用的无线接入技术(例如，LTE及其他演进***的接入技术)来进行处理。所述处理器703 还用于对第二网络设备的动作进行控制管理，用于执行上述实施例中由第二网络设备进行的处理，例如用于控制第二网络设备接收下行信息和/或根据接收到的下行信息进行本申请所描述的技术的其他过程。处理器703用于支持第二网络设备执行图4和图5中涉及第二网络设备的处理过程。存储器704用于存储用于所述第二网络设备的程序代码和数据。结合本申请公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于第二网络设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于第二网络设备中。
可选的，所述第二网络设备可以是用户设备。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种二级预编码方法，包括：
第一网络设备发送第一参考信号，所述第一参考信号用于空间相关矩阵信息的估计；
第一网络设备接收第二网络设备发送的空间相关矩阵信息；
第一网络设备根据所述空间相关矩阵信息确定所述二级预编码中的第一级预编码矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间相关矩阵信息包括：第一码本的码字索引和第二码本的码字索引；或者，包括空间相关矩阵的码字索引。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一码本中的码字满足其中，
(0≤α1≤1,0≤θ1＜2π)表示天线阵列中单极化天线阵列中相邻天线单元的相关系数，n1为所述单极化天线阵列中的天线单元数，所述单极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中相同极化方向的天线单元组成。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二码本中的码字满足
<mrow> <msub> <mover> <mi>R</mi> <mo>^</mo> </mover> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <msub> <mi>j&amp;phi;</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msup> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>j&amp;phi;</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msup> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>,</mo> </mrow>
其中，
(0≤α2≤1,0≤θ2＜2π)表示天线阵列中交叉极化天线阵列中的同极化相邻天线单元的相关系数，β1，φ1以及β2表示两个极化方向天线单元之间的相关性，且有β1≥0，0≤φ1＜2π以及β2＞0，n2为所述交叉极化天线阵列中的同极化方向的天线单元数，所述交叉极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中两个极化方向的天线单元组成。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：
第一网络设备发送经过所述第一级预编码矩阵编码的第二参考信号，所述第二参考信号用于第二级预编码矩阵指示的确定；
第一网络设备接收第二网络设备发送的第二级预编码矩阵指示；
第一网络设备根据接收到的第二级预编码矩阵指示确定第二级预编码矩阵；
第一网络设备采用所述第一级预编码矩阵和所述第二级预编码矩阵对下行数据进行二级预编码；
第一网络设备发送经过所述二级预编码的下行数据。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：
第一网络设备在第一级预编码码本中确定第一级预编码矩阵对应的码字；
第一网络设备发送第一级预编码矩阵对应的码字索引给第二网络设备，用于所述第二级预编码矩阵指示的确定。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一级预编码码本中的码字满足：
<mrow> <mover> <mi>C</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>=</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>,</mo> </mrow>
其中，v1～vs是N×1维互不相同的列向量；或者
其中，v1～vs是(N/S)×1维列向量，N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述空间相关矩阵信息的反馈周期大于所述第二级预编码矩阵指示的反馈周期。
9.一种二级预编码方法，包括：
第二网络设备接收第一网络设备发送的第一参考信号；
第二网络设备根据接收到的所述第一参考信号估计空间相关矩阵信息；
第二网络设备发送所述空间相关矩阵信息给第一网络设备，其中，所述空间相关矩阵用于所述二级预编码中的第一级预编码矩阵的确定。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述空间相关矩阵信息包括：第一码本的码字索引和第二码本的码字索引；或者，包括空间相关矩阵的码字索引。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一码本中的码字满足其中，
(0≤α1≤1,0≤θ1＜2π)表示天线阵列中单极化天线阵列中相邻天线单元的相关系数，n1为所述单极化天线阵列中的天线单元数，所述单极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中相同极化方向的天线单元组成。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第二码本中的码字满足
<mrow> <msub> <mover> <mi>R</mi> <mo>^</mo> </mover> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <msub> <mi>j&amp;phi;</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msup> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>j&amp;phi;</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msup> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>,</mo> </mrow>
其中，
(0≤α2≤1,0≤θ2＜2π)表示天线阵列中交叉极化天线阵列中的同极化相邻天线单元的相关系数，β1，φ1以及β2表示两个极化方向天线单元之间的相关性，且有β1≥0，0≤φ1＜2π以及β2＞0，n2为所述交叉极化天线阵列中的同极化方向的天线单元数，所述交叉极化天线阵列由天线阵列中同一行或同一列中两个极化方向的天线单元组成。
13.如权利要求9至12任一项所述的方法，还包括：
第二网络设备接收第一网络设备发送的经过所述第一级预编码矩阵编码的第二参考信号；
第二网络设备根据所述第二参考信号确定第二级预编码矩阵指示；
第二网络设备发送所述第二级预编码矩阵指示给第一网络设备；
第二网络设备接收第一网络设备发送的经过二级预编码的下行数据。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
第二网络设备接收第一网络设备发送的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引；
第二网络设备根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引确定第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；
第二网络设备根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定第二级预编码矩阵指示。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
第二网络设备估计所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；
第二网络设备根据所述估计的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定所述第二级预编码矩阵指示。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述第一级预编码码本中的码字满足：
<mrow> <mover> <mi>C</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>=</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>,</mo> </mrow>
其中，v1～vs是N×1维互不相同的列向量；或者
其中，v1～vs是(N/S)×1维列向量，N为天线阵列的天线单元数，S为天线端口数，且有S≤N。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述空间相关矩阵信息的反馈周期大于所述第二级预编码矩阵指示的反馈周期。
18.一种第一网络设备，包括：
至少一个发射器，用于向第二网络设备发送第一参考信号，所述第一参考信号用于空间相关矩阵信息的估计；
至少一个接收器，用于接收第二网络设备发送的空间相关矩阵信息；
处理器，用于根据所述空间相关矩阵信息确定所述二级预编码中的第一级预编码矩阵。
19.如权利要求18所述的第一网络设备，其特征在于，所述至少一个接收器具体用于：接收包括第一码本的码字索引和第二码本的码字索引的空间相关矩阵信息；或者，接收包括空间相关矩阵的码字索引的空间相关矩阵信息。
20.如权利要求18或19所述的第一网络设备，其特征在于：
所述至少一个发射器还用于，发送经过所述第一级预编码矩阵编码的第二参考信号，所述第二参考信号用于第二级预编码矩阵指示的确定；
所述至少一个接收器还用于，接收第二网络设备发送的第二级预编码矩阵指示；
所述处理器还用于，根据接收到的第二级预编码矩阵指示确定第二级预编码矩阵，和采用所述第一级预编码矩阵和所述第二级预编码矩阵对下行数据进行二级预编码；
所述至少一个发射器还用于，发送经过所述二级预编码的下行数据。
21.如权利要求20所述的第一网络设备，其特征在于：
所述处理器还用于，在第一级预编码码本中确定第一级预编码矩阵对应的的码字；
所述至少一个发射器还用于，发送所述第一级预编码矩阵对应的码字索引给第二网络设备，用于所述第二级预编码矩阵指示的确定。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述空间相关矩阵信息的反馈周期大于所述第二级预编码矩阵指示的反馈周期。
23.一种第二网络设备，包括：
至少一个接收器，用于接收第一网络设备发送的第一参考信号；
处理器，用于根据接收到的所述第一参考信号估计空间相关矩阵信息；
至少一个发射器，用于发送所述空间相关矩阵信息给第一网络设备，其中，所述空间相关矩阵用于所述二级预编码中的第一级预编码矩阵的确定。
24.如权利要求23所述的第二网络设备，其特征在于，所述至少一个发射器，具体用于：发送包括第一码本的码字索引和第二码本的码字索引的所述空间相关矩阵信息；或者，发送包括空间相关矩阵的码字索引的空间相关矩阵信息。
25.如权利要求23或24所述的第二网络设备，其特征在于：
所述至少一个接收器，还用于接收第一网络设备发送经过所述第一级预编码矩阵编码的第二参考信号；
所述处理器，还用于根据所述第二参考信号确定第二级预编码矩阵指示；
所述至少一个发射器，还用于发送所述第二级预编码矩阵指示给第一网络设备；
所述至少一个接收器，还用于接收第一网络设备发送的经过二级预编码的下行数据。
26.如权利要求25所述的第二网络设备，其特征在于：
所述至少一个接收器，还用于接收第一网络设备发送的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引；
所述处理器，还用于根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字索引确定第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；和
根据所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定第二级预编码矩阵指示。
27.如权利要求25所述的第二网络设备，其特征在于：
所述处理器，还用于估计所述第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字；和
根据所述估计的第一级预编码矩阵在第一级预编码码本中对应的码字和所述第二参考信号，确定所述第二级预编码矩阵指示。
28.如权利要求25所述的第二网络设备，其特征在于，所述空间相关矩阵信息的反馈周期大于所述第二级预编码矩阵指示的反馈周期。
29.一种通信***，其特征在于，包括如权利要求18-22中任一项所述的第一网络设备和如权利要求23-28中任一项所述的第二网络设备。
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