CN108242943A - 通信中用于预编码的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及通信中用于预编码的方法和设备。网络设备向至少一个终端设备发送利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码的导频信号。终端设备从网络设备持续接收该导频信号，并利用压缩感知算法、基于已接收到的导频信号得到角度域信道响应信息，基于角度域信道响应信息确定信道空间相关矩阵，并将信道空间相关矩阵的信息发送给网络设备。网络设备接收来自所有终端设备的信道空间相关矩阵的信息，继而停止发送导频信号，并基于信道空间相关矩阵的信息确定预编码矩阵。由此可以以最少的导频信号的使用来实现信道空间相关矩阵的确定，从而节省了导频信号开销，降低了***复杂度，同时快速确定混合预编码方案。

Description

通信中用于预编码的方法和设备

技术领域

本公开的实施例涉及无线通信领域，更具体地涉及用于预编码的方法和设备。

背景技术

随着智能终端的普及和移动互联网业务的发展，第五代移动通信技术(5G)对数据传输速率提出了更高的要求。多输入多输出(MIMO)天线阵列或“大规模MIMO”技术作为5G的一项关键技术，正越来越受到关注。

大规模MIMO的基本特征是：在基站覆盖区域内配置数十根甚至数百根以上天线，较***移动通信技术(4G)***中的4(或8)根天线数增加一个量级以上，这些天线以大规模阵列的方式集中放置。由此，大规模MIMO技术能够更充分地利用空间维度，大幅度地提升频谱效率和功率效率，帮助运营商最大限度利用已有资源。

然而，由于大规模MIMO***中部署大量的天线元件，传统的完全数字预编码已不再适用，因为其会引起几乎不可行的高硬件成本和实现复杂度。当前，混合预编码成为备受瞩目的针对成本和复杂度问题的解决方案。

发明内容

总体上，本公开的实施例提供用于预编码的方法和设备。

在本公开的一个方面，提供一种在网络设备处实施的用于预编码的方法。该方法包括：向至少一个终端设备发送导频信号，所述导频信号利用满足限制等距性(RIP)的预定矩阵而被模拟预编码；接收来自所述至少一个终端设备的信道空间相关矩阵的信息，所述信道空间相关矩阵是利用通过压缩感知算法、基于所述导频信号得到的角度域信道响应信息而确定；以及基于所述信道空间相关矩阵的信息确定用于混合预编码的预编码矩阵。

在本公开的另一方面，提供一种在终端设备处实施的用于预编码的方法。该方法包括：从网络设备接收导频信号，所述导频信号利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码；利用通过压缩感知算法、基于接收到的所述导频信号得到的角度域信道响应信息确定信道空间相关矩阵；以及将所述信道空间相关矩阵的信息发送给所述网络设备以供所述网络设备确定用于混合预编码的预编码矩阵。

在本公开的另一方面，提供一种网络设备。该设备包括：收发器，被配置用于向至少一个终端设备发送导频信号，所述导频信号利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码，以及接收来自所述至少一个终端设备的信道空间相关矩阵的信息，所述信道空间相关矩阵是利用通过压缩感知算法、基于所述导频信号得到的角度域信道响应信息而确定；以及控制器，被配置用于基于所述信道空间相关矩阵的信息确定用于混合预编码的预编码矩阵。

在本公开的另一方面，还提供一种终端设备。该设备包括：收发器，被配置用于从网络设备接收导频信号，所述导频信号利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码，以及将信道空间相关矩阵的信息发送给所述网络设备以供所述网络设备用于确定用于混合预编码的预编码矩阵；以及控制器，被配置用于利用通过压缩感知算法、基于接收到的所述导频信号得到的角度域信道响应信息确定所述信道空间相关矩阵。

根据本公开实施例的方案，可以快速确定混合预编码方案，并且大大降低导频信号开销和复杂度。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开实施例可在其中实施的混合预编码架构的示意图；

图2示出了根据本公开实施例的通信中用于预编码的示例通信和处理过程的示意图；

图3示出了根据本公开实施例的在网络设备处实施的用于预编码的方法的流程图；

图4示出了根据本公开实施例的在终端设备处实施的用于预编码的方法的流程图；

图5示出了根据本公开实施例的方法与传统方法的性能比较的曲线图；

图6示出了根据本公开实施例的用于预编码的方法的性能分析的曲线图；

图7示出了根据本公开实施例的在网络设备处实施的用于预编码的装置的结构框图；

图8示出了根据本公开实施例的在终端设备处实施的用于预编码的装置的结构框图；以及

图9示出了根据本公开实施例的设备的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中示出了本公开的一些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在此使用的术语“网络设备”是指在基站或者通信网络中具有特定功能的其他实体或节点。“基站”(BS)可以表示节点B(NodeB或者NB)、演进节点B(eNodeB或者eNB)、远程无线电单元(RRU)、射频头(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继器、或者诸如微微基站、毫微微基站等的低功率节点等等。在本公开的上下文中，为讨论方便之目的，术语“网络设备”和“基站”可以互换使用。

在此使用的术语“终端设备”或“用户设备”(UE)是指能够与基站之间或者彼此之间进行无线通信的任何终端设备。作为示例，终端设备可以包括移动终端(MT)、订户台(SS)、便携式订户台(PSS)、移动台(MS)或者接入终端(AT)，以及车载的上述设备。在本公开的上下文中，为讨论方便之目的，术语“终端设备”和“用户设备”可以互换使用。

在此使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

如前面所提及的，混合预编码成为备受瞩目的针对成本和复杂度问题的解决方案。图1示出了本公开实施例可在其中实施的混合预编码架构100的示意图。如图1所示，该架构100可以包括基带数字预编码器110、多个(作为示例，图中示出4个)射频(RF)链路120、模拟预编码器130和多个(作为示例，图中示出64个)天线的阵列140。待发送的数据流经由数字预编码器110执行时域至频域的转换从而映射到各个子载波上。RF链路120中的每个RF链路经由通过多个移相器配置的模拟预编码器130连接至天线阵列140中的各个天线。由此在混合预编码架构100中，采用便宜的移相器减少了昂贵的RF链路的使用。

然而，确定混合预编码方案以及大量移相器的值是一个巨大的挑战。当前的一种方案是执行波束扫描来确定模拟域波束成形。该过程需要耗费大量训练波束，以便选择所有波束中具有最大接收功率的波束作为模拟域波束成形。对于具有大量天线元件的大规模MIMO***而言，训练波束的数量可以是极其巨大的。现有的波束训练过程往往在每个OFDM符号中发送一个训练波束。对于大规模MIMO***而言，该过程往往引起高导频信号开销，因为需要发送大量OFDM符号来传递大量训练波束。因此，波束对准过程将占用相当大量的资源。这种高开销在配备有多个天线的多用户小区中甚至是令人生畏的。在这种情况下，基站将需要针对上行链路波束扫描过程为每个单用户分配资源。

作为另一种方案，可以基于信道空间相关矩阵来确定混合预编码，其是基于瞬时信道状态信息(CSI)的信息。然而，该方案也需要发送包含大量训练波束的大量OFDM符号，其数目至少与天线元件数目相同。因此，也会引起高导频信号开销和复杂度。

鉴于上述情况，本公开实施例的基本构思在于，代替获取瞬时CSI信息，利用角度域信道响应的稀疏性，使用压缩感知(CS)算法(或称连续CS算法)来估计功率角度分布(PAP)，使得可以在无需执行完备的信道估计(获取瞬时CSI信息)的情况下，基于少量的导频信号快速确定信道空间相关矩阵，继而确定混合预编码方案。其中通过逐步逼近的方式，以最少的导频信号的使用而实现信道空间相关矩阵的确定，从而节省了导频信号开销，降低了***复杂度。为便于理解，下面结合图2进行更详细描述。

图2示出了根据本公开实施例的通信中用于预编码的示例通信和处理过程200的示意图。根据本公开实施例的用于预编码的方法可以通过网络设备和终端设备之间的交互来实施。下面以基站作为网络设备的示例以及以UE作为终端设备的示例进行更详细说明。但是应当理解，本公开的实施例适用于其他类型的网络设备和/或终端设备，不论是目前已知的还是将来开发的。

如图2所示，基站210向至少一个UE 220(为简便起见，图中仅示出一个UE)发送211导频信号。相应地，UE 220接收212该导频信号。

根据本公开的实施例，该导频信号利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码。该预定矩阵是为了应用PAP估计而预先设计的、用于导频信号的模拟预编码的训练矩阵。

在本公开的实施例中，该预定矩阵可以为随机矩阵。例如，在一个实施例中，可以通过如下方式来生成该预定矩阵。首先，从高斯函数随机选择独立同分布的复数随机变量作为矩阵元素，其中该复数随机变量的均值为0且方差为1。接下来，可以通过使每个矩阵元素的范数为1。

在备选实施例中，可以通过如下方式来生成该预定矩阵：将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω是从集合[0,2π)随机选择的。应理解到，预定矩阵并不限于上述所列形式，其可以为本领域已知或未来开发的任意满足RIP的矩阵。关于RIP稍后会详细描述。在本公开的实施例中，基站可以顺序地(一个接一个地)发送用于承载导频信号的OFDM符号。在本公开的实施例中，基站可以监测所发送的OFDM符号的数目，并且如果所发送的OFDM符号的数目达到预定阈值，则停止发送导频信号。由此可以减少不必要的导频信号开销。

如图2所示，在接收212导频信号后，UE 220可以利用角度域信道响应信息确定213信道空间相关矩阵，该角度域信道响应信息、利用CS算法、基于接收到的导频信号而得到。在本公开的实施例中，预定矩阵对于基站210和UE 220二者都是预先已知的。在本公开的实施例中，至少一个UE可以包括多个UE。每个UE每当接收到一个OFDM符号时就利用压缩感知算法针对当前为止所有接收到的OFDM符号上的导频信号来估计表征角度域信道响应信息的信道增益，直到估计出的信道增益可用于确定信道空间相关矩阵为止。继而，UE 220将确定的信道空间相关矩阵的信息发送214给基站210。

相应地，基站210接收215来自UE 220的信道空间相关矩阵。在本公开的实施例中，至少一个UE可以包括多个UE。基站210可以确定是否接收到来自所有UE的信道空间相关矩阵，并且如果已经接收到来自所有UE的信道空间相关矩阵，则停止发送导频信号。由此确保最少的导频开销。继而基站210可以基于接收到的信道空间相关矩阵确定216用于混合预编码的预编码矩阵。在本公开的实施例中，在信道空间相关矩阵确定之后，基站可以估计用于混合预编码的预编码矩阵。关于预编码矩阵的估计过程，这里不再赘述，以免混淆本发明。

下面结合图3和图4分别详细描述在基站和UE处分别实施的用于预编码的方法的更具体示例实施例。图3示出了根据本公开实施例的在基站处实施的用于预编码的方法300的流程图。该方法可以在例如图2的基站210处实施。如图3所示，在310，基站210可以发送导频信号。根据本公开的实施例，基站210可以顺序地发送承载导频信号的OFDM符号。

在320，基站210可以确定是否接收到来自所有UE的信道空间相关矩阵的信息。在本公开的实施例中，基站210可以例如实时或周期性地监测上行链路的数据接收，从而确定是否接收到来自所有UE的信道空间相关矩阵的信息。

如果在320确定还没有接收到来自所有UE的信道空间相关矩阵的信息，则在330，基站210可以确定所发送的OFDM符号的数目是否达到预定阈值。在本公开的实施例中，基站210可以例如实时或周期性地监测所发送的OFDM符号的数目，从而确定所发送的OFDM符号的数目是否达到预定阈值。

如果在330确定所发送的OFDM符号的数目还没有达到预定阈值，则继续在310发送导频信号。如果在330确定所发送的OFDM符号的数目达到了预定阈值，则在340停止发送导频信号。由此，避免不必要的导频信号开销。

另一方面，如果在320确定接收到来自所有UE的信道空间相关矩阵的信息，则在350，基于接收到的信道空间相关矩阵确定用于混合预编码的预编码矩阵。该步骤的处理类似于前面结合图2的216所述的处理，这里不再赘述。

图4示出了根据本公开实施的在UE处实施的用于预编码的方法400的流程图。该方法可以在图2的UE 220处实施。如图4所示，在410，UE 220可以接收导频信号。根据本公开的实施例，UE 220可以顺序地接收承载导频信号的OFDM符号。

在420，基于当前为止接收到的OFDM符号上携带的导频信号和预定矩阵，UE 220确定当前信道增益(当前信道增益向量)。如前面结合图2的213所提及的，每个UE每当接收到一个OFDM符号时就可以利用压缩感知算法针对当前为止所有接收到的所有OFDM符号上的导频信号来估计信道增益向量，该信道增益向量表征角度域信道响应信息以及PAP，继而基于信道增益向量可以确定信道空间相关矩阵。这一点是本发明人构建的几何信道模型而得到的，下面对此进行说明。

在本公开的实施例中考虑下行链路的多用户大规模MIMO***。例如，在该***中可以包括基站BS和两个单天线的UE。例如，BS可以包括N_RF个RF链路，该N_RF个RF链路连接N_t个发射天线，假设该N_t个发射天线为均匀线性阵列(ULA)并且该N_t个发射天线之间均隔开例如半个波长。

对于OFDM***，信号s在被发送之前通过预编码向量加权。该预编码向量是基带数字预编码向量和模拟预编码向量的组合。则在第k个子载波接收到的信号r_k可以写为：

其中，h表示N_t×1信道向量，e表示高斯白噪声。

在本公开的实施例中考虑由式(1)表示的几何信道模型。在该几何信道模型中，信道向量可以写为：

其中，α_l表示第l个传播路径的复阵列增益，L是传播路径的总数。表示阵列响应向量，是该路径在方位平面中的波离方向(DoD)。对于具有N个天线单元的ULA，阵列响应向量具有以下形式：

其中，k＝2π/λ并且d为天线单元之间的距离。

假设表示离散傅里叶变换(DFT)矩阵，W_l是第l个列向量。这里，可以使用W中的列向量来表示方位平面中的N_t个不同DoD，即，假设则信道向量可以写为：

其中，利用1/N_t的分辨率量化角度域，并且h是N_t个DoD上的N_t个路径的总和。注意到，向量α是稀疏的，因为强反射路径的数目是有限的。

在本公开的实施例中，来自不同RF链路的信号占用正交子载波。因而，在单个子载波上的信号被映射到仅一个RF链路。因此，将每个子载波上的数字预编码向量f_BB，k设计为全部为0但在对应于所映射的RF链路的索引处为1，即，f_BB，k＝[0，...，0，1，0，...，0]^T。则预编码向量f_k为在F_RF中选择的一个列向量f_RF，其指示连接到单个RF链路的移相器的值。总带宽被平分给N_RF个RF链路。因此，每个OFDM符号可以传送N_RF个训练波束，从而训练波束的数目与RF链路的数目成比例。假设为F_RF中的N_RF个列向量，则对于每个OFDM符号而言，接收到的信号可以写为：

其中，n＝1，2，...，N_RF表示其中应用同一预编码向量的子载波集合。

为简单起见，假设信号s为在所有子载波上的一个单位，并且表示子载波集合中的子载波的总数。上面总体接收到的信号可以组成个向量：

其中如果接收到m个OFDM符号，则接收到的信号以及所发送的训练波束将增加m倍。每个接收信号向量的大小为mN_RF×1。假设作为堆叠的预编码向量，则接收信号向量可以写为：

其中F＝[F_RF，1；F_RF，2；...；F_RF，m]，并且F_RF，i，i＝1，2，...，m是在第i个OFDM符号中传送的预编码矩阵。

继而可以从r_n利用合适的训练波束矩阵F来估计复增益向量α。当得到所有DoD上的信道增益向量时，可以估计信道空间相关矩阵R如下：

其中是从接收信号向量r_n估计的复增益向量，在本文中也称为信道增益向量。信道增益向量可以表征接收信号的角度域信道响应信息，因此R保留了角度域信道响应信息，并且可以用于精确地生成用于模拟预编码的预编码矩阵。

由于信道增益向量α具有稀疏性，因此在本公开的实施例中可以利用CS算法来仅使用比N_t少得多的接收信号来快速估计α。理想地，可以在训练波束的数目(mN_RF)不小于N_t时恢复向量α。在式(7)中的接收信号向量可以进一步写为：

其中mN_RF×N_t矩阵A＝F^TW。假设在向量α中仅存在q个主要非零值，其被视为q-稀疏。使用CS算法可以利用适当设计的矩阵A来从mN_RF个接收信号中恢复该向量α，其中cqlog(N_t/q)＜mN_RF＜＜N_t且c＞0。

矩阵A需要被仔细设计以便从低维度向量r恢复高维度向量α。矩阵A用于保留q-稀疏向量α的非零信息和实现重构的充分必要条件是满足RIP。如果满足下式(10)，则称矩阵A满足RIP。

其中任何向量v都具有高达2q个非零元素并且常数ε＞0。

基于该几何信道模型，在本公开的实施例中因而将用于导频信号的模拟预编码的预定矩阵F设计为满足RIP，如前面结合图2的210所述，以应用于基站侧导频信号的发送以及在UE侧基于CS算法确定表征角度域信道响应信息的信道增益向量，从而估计信道空间相关矩阵。

继而，预定矩阵F乘以DFT矩阵W也可以满足RIP。因此，可以通过下式(11)估计q-稀疏向量α：

其中μ绑定在噪声量级上并且通常选择为μ＞||e||₂。然后可以利用所估计的向量来从上式(8)估计信道空间相关矩阵。

继续参考图4，在430，UE 220可以确定当前信道增益向量相对于针对先前接收到的所有OFDM符号所确定的先前信道增益向量之间的改变是否在预定阈值以下。例如，确定下式(12)是否成立：

其中表示当前信道增益向量，表示先前信道增益向量，τ表示预定阈值。

如果在430确定当前信道增益向量与先前信道增益向量之间的改变在预定阈值以下，则在440，基于当前信道增益向量确定信道空间相关矩阵。在本公开的实施例中，在确定当前信道增益向量与先前信道增益向量之间的改变在预定阈值以下的情况下，UE可以停止继续估计信道增益向量，而基于当前信道增益向量确定信道空间相关矩阵，例如基于上式(8)所示。

如果在430确定当前信道增益向量与先前信道增益向量之间的改变大于预定阈值，则继续在410接收下一OFDM符号的导频信号，并利用至此接收到的所有OFDM符号上的导频信号确定后续信道增益向量，以与当前信道增益向量比较，直到满足430中的条件为止。由此通过逐步逼近的方式，以最少的导频信号的使用而实现信道空间相关矩阵的确定，从而节省了导频信号开销，降低了***复杂度。

在确定了信道空间相关矩阵后，在450，UE 220可以将信道空间相关矩阵反馈给基站以供基站用于确定用于混合预编码的预编码矩阵。该步骤的处理类似于前面结合图2的216所述的处理，这里不再赘述。

至此描述了根据本公开实施例的用于预编码的方法。本方法提供了顺序训练过程，一方面可以确保传送最少数量的OFDM符号，使得导频信号开销最小化，另一方面可以快速确定混合预编码矩阵，使得***复杂度降低。

图5示出了根据本公开实施例的方法与传统方法之间的性能比较的曲线图500。如图5所示，510表示基于真实CSI的传统方法的性能，520表示基于瞬时CSI的传统方法的性能，530表示基于本公开实施例的方法(基于CS)的性能。其中传统方法和本公开实施例的方法都运用相同基于信道空间相关矩阵的混合预编码算法。可见，本公开实施例的方法可以实现与传统方法类似的容量。但根据本公开实施例的方法，只需要OFDM符号的数目为5，其包括20个训练波束，而在传统方法中需要16个OFDM符号传送64个训练波束。可见，根据本公开实施例的方法，可以显著降低所需的训练波束的数目，使得导频信号开销大幅降低。

此外，使用本公开实施例的方法所需的训练波束的数目依赖于信道条件，即，功率角度分布的稀疏性。图6示出了根据本公开实施例的用于预编码的方法的性能分析的曲线图600。其中示出了利用在接收到不同数目的OFDM符号的情况下由本公开实施例的方法确定的预编码的性能曲线。其中信噪比为15dB。如图6所示，从第4个OFDM符号开始，性能基本变得稳定。这表明角度域信道响应信息可以利用4个OFDM符号(16个训练波束)来恢复。根据本公开的实施例，对于具有强反射路径的LoS场景或信道，OFDM符号的数目会更小。

与上述根据本公开实施例的用于预编码的方法相应地，本公开的实施例还提供相应的用于预编码的装置。下面结合图7和图8进行详细描述。

图7示出了根据本公开实施例的在基站处实施的用于预编码的装置700的结构框图。应理解到，装置700可以实现在基站处，例如图2的基站210。备选地，装置700可以是基站本身。

如图7所示，装置700可以包括第一发送单元710、第一接收单元720和第一确定单元730。第一发送单元710可以被配置用于向至少一个UE发送导频信号，所述导频信号利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码。第一接收单元720可以被配置用于接收来自至少一个UE的信道空间相关矩阵的信息，所述信道空间相关矩阵是基于由UE利用压缩感知算法、基于导频信号得到的角度域信道响应信息而分别确定的。第一确定单元730可以被配置用于基于信道空间相关矩阵的信息确定用于混合预编码的预编码矩阵。

根据本公开的实施例，预定矩阵通过以下方式生成：从高斯函数随机选择独立同分布的复数随机变量作为矩阵元素，所述复数随机变量的均值为0且方差为1；以及使每个矩阵元素的范数为1。在备选实施例中，预定矩阵通过以下方式生成：将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω是从集合[0,2π)随机选择的弧度值。

根据本公开的实施例，至少一个UE可以包括多个UE。在本实施例中，第一确定单元730还可以被配置用于：确定是否接收到了来自所述多个UE中每一个的信道空间相关矩阵的信息，以及响应于接收到来自多个UE中每一个的信道空间相关矩阵的信息，基于所述信道空间相关矩阵的信息确定所述预编码矩阵。

根据本公开的实施例，装置700还可以包括监测单元(图中未示出)，该监测单元被配置用于：监测所发送的用于承载所述导频信号的OFDM符号的数目；以及响应于所发送的OFDM符号的数目达到预定阈值，停止发送导频信号。

图8示出了根据本公开实施例的在UE处实施的用于预编码的装置800的结构框图。应理解到，装置800可以实现在UE处，例如图2的UE 220。备选地，装置800可以是UE本身。

如图8所示，装置800可以包括第二接收单元810、第二确定单元820和第二发送单元830。第二接收单元810可以被配置用于从基站接收导频信号，所述导频信号利用满足RIP的预定矩阵而被模拟预编码。第二确定单元820可以被配置用于基于角度域信道响应信息确定信道空间相关矩阵，角度域信道响应信息是利用压缩感知算法、基于接收到的导频信号而得到。第二发送单元830可以被配置用于将信道空间相关矩阵的信息发送给基站以供基站用于确定用于混合预编码的预编码矩阵。

根据本公开的实施例，预定矩阵通过以下方式生成：从高斯函数随机选择独立同分布的复数随机变量作为矩阵元素，所述复数随机变量的均值为0且方差为1；以及使每个矩阵元素的范数为1。在备选实施例中，预定矩阵通过以下方式生成：将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω是从集合[0,2π)随机选择的弧度值。

根据本公开的实施例，第二确定单元820还可以被配置用于：基于当前为止接收到的OFDM符号上携带的导频信号和预定矩阵，确定当前信道增益向量；确定当前信道增益向量相对于先前信道增益向量的改变，先前信道增益向量基于先前接收到的OFDM符号上携带的导频信号和预定矩阵而确定；以及响应于所述改变在预定阈值以下，基于当前信道增益向量来确定信道空间相关矩阵。

根据本公开的实施例，第二确定单元820还可以被配置用于：响应于所述改变大于预定阈值，接收后续OFDM符号；以及基于接收到的OFDM符号上携带的导频信号和预定矩阵，确定后续信道增益向量以便与当前信道增益向量比较。

应当理解，装置700和800中记载的每个单元分别与参考图3至图4描述的方法300至400中的每个动作相对应。并且，装置700、800及其中包含的单元的操作和特征都对应于上文结合图3至图4描述的操作和特征，并且具有同样的效果，具体细节不再赘述。

图9示出了适合实现本公开的实施例的设备900的方框图。设备900可以用来实现基站(例如图2的基站210)和/或用来实现UE(例如图2的基站220)。

如图所示，设备900包括控制器910。控制器910控制设备900的操作和功能。例如，在某些实施例中，控制器910可以借助于与其耦合的存储器920中所存储的指令930来执行各种操作。存储器920可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和***、光存储器件和***。尽管图9中仅仅示出了一个存储器单元，但是在设备900中可以有多个物理不同的存储器单元。

控制器910可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微控制器、数字信号控制器(DSP)以及基于控制器的多核控制器架构中的至少一个多个。设备900也可以包括多个控制器910。控制器910与收发器940耦合，收发器940可以借助于至少一个天线950和/或其他部件来实现信息的接收和发送。注意，收发器940可以是单独的器件，也可以包括分别用于发送和接收的独立器件。

当设备900充当基站时，控制器910和收发器940可以配合操作，以实现上文参考图3描述的方法300。当设备900充当UE时，控制器910和收发器940例如可以在存储器920中的指令930的控制下配合操作，以实现上文参考图4描述的方法400。例如，收发器940可以实现与数据/信息的接收和/或发送有关的操作，而控制器910执行或者触发对数据的处理、运算和/或其他操作。上文参考图2至图4所描述的所有特征均适用于设备900，在此不再赘述。

一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、***、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。可用来实现本公开实施例的硬件器件的示例包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)，等等。

作为示例，本公开的实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。

用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行***、装置或设备的程序的任何有形介质。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体***、装置或设备，或其任意合适的组合。机器可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。

另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定实施例的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施例中。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施例或在任意合适的子组合中实施。

尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题并不限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而被公开的。

Claims (20)

1.一种在网络设备处实施的用于预编码的方法，包括：

向至少一个终端设备发送导频信号，所述导频信号利用满足限制等距性(RIP)的预定矩阵而被模拟预编码；

接收来自所述至少一个终端设备的信道空间相关矩阵的信息，所述信道空间相关矩阵是利用通过压缩感知算法、基于所述导频信号得到的角度域信道响应信息而确定；以及

基于所述信道空间相关矩阵的信息确定用于混合预编码的预编码矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个终端设备包括多个终端设备，并且所述确定预编码矩阵包括：

确定是否接收到了来自所述多个终端设备中每一个的所述信道空间相关矩阵的信息；以及

响应于确定已经接收到来自所述多个终端设备中每一个的所述信道空间相关矩阵的信息，基于所述信道空间相关矩阵的信息确定所述预编码矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

监测所发送的用于承载所述导频信号的正交频分复用(OFDM)符号的数目；以及

响应于所发送的OFDM符号的所述数目达到预定阈值，停止发送所述导频信号。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括以如下方式生成所述预定矩阵：

从高斯函数随机选择独立同分布的复数随机变量作为矩阵元素，所述复数随机变量的均值为0且方差为1；以及

使每个矩阵元素的范数为1。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括以如下方式生成所述预定矩阵：

将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω表示从集合[0,2π)随机选择的弧度值。

6.一种在终端设备处实施的用于预编码的方法，包括：

从网络设备接收导频信号，所述导频信号利用满足限制等距性(RIP)的预定矩阵而被模拟预编码；

利用通过压缩感知算法、基于接收到的所述导频信号得到的角度域信道响应信息来确定信道相关矩阵；以及

将所述信道空间相关矩阵的信息发送给所述网络设备以供所述网络设备确定用于混合预编码的预编码矩阵。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述确定信道空间相关矩阵包括：

基于当前为止接收到的正交频分复用(OFDM)符号上携带的所述导频信号和所述预定矩阵，确定当前信道增益；以及

确定所述当前信道增益相对于先前信道增益之间的改变，所述先前信道增益基于先前接收到的OFDM符号上携带的所述导频信号和所述预定矩阵而确定；

响应于所述改变在预定阈值以下，基于所述当前信道增益来确定所述信道空间相关矩阵。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

响应于所述改变大于所述预定阈值，接收后续OFDM符号；以及

基于后续接收到的OFDM符号和所述当前为止接收到的OFDM符号上携带的所述导频信号和所述预定矩阵，确定后续信道增益以便与所述当前信道增益比较。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括以如下方式生成所述预定矩阵：

从高斯函数随机选择独立同分布的复随机变量作为矩阵元素，所述复数随机变量的均值为0且方差为1；以及

使每个矩阵元素的范数为1。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括以如下方式生成所述预定矩阵：

将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω表示从集合[0,2π)随机选择的弧度值。

11.一种网络设备，包括：

收发器，被配置用于向至少一个终端设备发送导频信号，所述导频信号利用满足限制等距性(RIP)的预定矩阵而被模拟预编码，以及接收来自所述至少一个终端设备的信道空间相关矩阵的信息，所述信道空间相关矩阵利用通过压缩感知算法、基于所述导频信号得到的角度域信道响应信息而确定；以及

控制器，被配置用于基于所述信道空间相关矩阵的信息确定用于混合预编码的预编码矩阵。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个终端设备包括多个终端设备，并且所述控制器还被配置用于：

确定是否接收到可来自所述至少一个终端设备中每一个的所述信道空间相关矩阵的信息；以及

响应于确定已经接收到来自所述多个终端设备中每一个的所述信道空间相关矩阵的信息，基于所述信道空间相关矩阵确定所述预编码矩阵。

13.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制器还被配置用于：

监测所发送的用于承载所述导频信号的正交频分复用(OFDM)符号的数目；以及

响应于所发送的OFDM符号的所述数目达到预定阈值，停止发送所述导频信号。

14.根据权利要求11所述的设备，其中所述预定矩阵以如下方式生成：

从高斯函数随机选择独立同分布的复数随机变量作为矩阵元素，所述复数随机变量的均值为0且方差为1；以及

使每个矩阵元素的范数为1。

15.根据权利要求11所述的设备，其中所述预定矩阵以如下方式生成：

将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω表示从集合[0,2π)随机选择的弧度值。

16.一种终端设备，包括：

收发器，被配置用于从网络设备接收导频信号，所述导频信号利用满足限制等距性(RIP)的预定矩阵而被模拟预编码，以及将信道空间相关矩阵的信息发送给所述网络设备以供所述网络设备用于确定用于混合预编码的预编码矩阵；以及

控制器，被配置用于利用通过压缩感知算法、基于接收到的所述导频信号得到的角度域信道响应信息确定所述信道空间相关矩阵。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述控制器还被配置用于：

基于当前为止接收到的正交频分复用(OFDM)符号上携带的所述导频信号和所述预定矩阵，确定当前信道增益；

确定所述当前信道增益相对于先前信道增益的改变，所述先前信道增益基于先前接收到的OFDM符号上携带的所述导频信号和所述预定矩阵而确定；以及

响应于所述改变在预定阈值以下，基于所述当前信道增益来确定所述信道空间相关矩阵。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述控制器还被配置用于：

响应于所述改变大于所述预定阈值，接收后续OFDM符号；以及

基于后续接收到的OFDM符号和所述当前为止接收到的OFDM符号上携带的所述导频信号和所述预定矩阵，确定后续信道增益以便与所述当前信道增益比较。

19.根据权利要求16所述的设备，其中所述预定矩阵以如下方式生成：

从高斯函数随机选择独立同分布的复随机变量作为矩阵元素，所述复数随机变量的均值为0且方差为1；以及

使每个矩阵元素的范数为1。

20.根据权利要求16所述的设备，其中所述预定矩阵以如下方式生成：

将矩阵元素选择为复指数序列e^jω，其中ω表示从集合[0,2π)随机选择的弧度值。