CN112640323B - 接收器、发送器、采用空间延迟预编码的***和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种接收器，接收器接收并处理经由频率选择性无线电信道从采用多个传输层和发送天线的发送器接收的无线电信号。接收器基于接收到的信号，确定用于发送器处的传输层和发送天线的第一子集的各个频域预编码器的复预编码器系数以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，以及用于发送器处的传输层和发送天线的第二子集的各个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性。接收器将所确定的延迟显式或隐式地以及所确定的复预编码器系数显式或隐式地反馈给发送器，发送器使用反馈的延迟和复预编码器系数对待被发送给接收器的信号进行预编码。频域预编码器具有双级结构，包括：包括空间波束成形向量的空间码本矩阵，以及用于复缩放/组合空间波束成形向量中的一个或多个的组合元素。空间延迟预编码器具有双级结构，包括：包括空间波束成形向量的空间码本矩阵、频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟或延迟差相关联，以及用于复缩放/组合来自空间和/或频域码本矩阵的向量中的一个或多个的每层组合元素。

Description

接收器、发送器、采用空间延迟预编码的***和方法
本发明涉及无线通信***的领域，例如移动通信网络。本发明的实施例涉及以减少的反馈采用预编码的无线通信***，例如，用于毫米波(mmWave)***的空间延迟宽带MIMO(多输入多输出)预编码。
图1是包括核心网络102和无线电接入网络104的无线网络100的示例的示意表示。无线电接入网络104可以包括多个基站eNB1至eNB5，每个基站服务于由相应小区1061至1065示意性地表示的基站周围的特定区域。基站被提供以为小区内的用户服务。用户可以是固定设备或者移动设备。此外，无线通信***可以通过连接到基站或者用户的移动或者固定IoT设备来访问。移动设备或者IoT设备可以包括物理设备、例如机器人或者汽车的地面车辆、飞行器(例如有人驾驶或者无人驾驶飞行器(UAV)，后者也称为无人机)、建筑物和其他物品，它们具有嵌入其中的电子器件、软件、传感器、致动器等，以及使这些设备能够在现有网络基础结构上收集和交换数据的网络连接。图1示出了仅五个小区的示例性视图，但是，无线通信***可以包括更多这样的小区。图1示出了位于小区1062中并且由基站eNB2服务的两个用户UE1和UE2，也称为用户设备UE。在由基站eNB4服务的小区1064中示出了另一个用户UE3。箭头1081、1082和1083示意性地表示用于从用户UE1、UE2和UE3向基站eNB2,、eNB4传输数据或者用于从基站eNB2、eNB4向用户UE1、UE2、UE3传输数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1示出了小区1064中的两个IoT设备1101和1102，它们可以是固定或者移动设备。IoT设备1101经由基站eNB4访问无线通信***以接收和发送数据，如箭头1121示意性表示。IoT设备1102经由用户UE3访问无线通信***，如箭头1122示意性表示。各个基站eNB1至eNB5可以经由相应的回程链路1141至1145连接到核心网络102和/或彼此连接，回程链路1141至1145在图1中由指向“核心”的箭头示意性表示。核心网络102可以连接到一个或多个外部网络。
为了数据传输，可以使用物理资源网格。物理资源网格可以包括一组资源元素，各种物理信道和物理信号被映射到此组资源元素。例如，物理信道可以包括承载用户特定数据(也称为下行链路和上行链路有效载荷数据)的物理下行链路和上行链路共享信道(PDSCH，PUSCH)，承载例如主信息块(MIB)和***信息块(SIB)的物理广播信道(PBCH)，承载例如下行链路控制信息(DCI)的物理下行链路和上行链路控制信道(PDCCH，PUCCH)等。对于上行链路，物理信道还可包括物理随机接入信道(PRACH或者RACH)，一旦UE同步并获得了MIB和SIB，UE使用物理随机接入信道来访问网络。物理信号可以包括参考信号(RS)、同步信号等。资源网格可以包括在时域中具有特定持续时间并且在频域中具有给定带宽的帧。帧可以具有一定数量的预定长度的子帧并且每个子帧可以包括码元，例如OFDM码元。
无线通信***可以例如根据LTE-Advanced pro标准或5G或NR(新空口)标准进行操作。
无线通信***可以是基于频分复用的任何单音或者多载波***，例如正交频分复用(OFDM)***、正交频分多址(OFDMA)***或者任何其他有或者没有CP的基于IFFT的信号，例如DFT-s-OFDM。可以使用其他波形，例如用于多址接入的非正交波形，例如滤波器组多载波(FBMC)、广义频分复用(GFDM)或者通用滤波多载波(UFMC)。
在类似于图1中示意性描绘的无线通信***中，例如，根据LTE或者NR，可以使用多天线技术来改善用户数据速率、链路可靠性、小区覆盖范围和网络容量。为了支持多流或者多层传输，在通信***的物理层中使用线性预编码。线性预编码由预编码器矩阵执行，预编码器矩阵将数据的层映射到天线端口。预编码可以被看作是波束成形的概括，它是一种将数据传输空间地定向/聚焦到预期接收器的技术。
在下文中，考虑移动多输入多输出通信***中的下行链路(DL)传输，即，承载从基站(eNodeB)到移动用户设备(UE)的数据流量的通信链路。考虑具有NTx个天线(ANT)的基站(eNodeB)和具有NRx个天线的移动用户设备(UE)，在DL传输中的特定时刻在UE处接收的码元可以写成
y＝HFs+n
其中表示信道矩阵，/>表示eNodeB处的预编码器矩阵，是接收器处的加性噪声，/>是eNodeB发送的数据向量，需由UE解码，并且Ns表示发送的数据流的数量。通过求解基于瞬时信道信息/>的优化问题，确定在eNodeB处用于将数据/>映射到NTx个天线端口的预编码器矩阵。在通信的闭环模式下，UE估计信道的状态，并在上行链路(承载从UE到eNodeB的流量的通信链路)中通过反馈信道将诸如信道状态信息(CSI)的报告发送到eNodeB，以便eNodeB可以确定预编码矩阵(请参见参考文献[1])。还存在在没有来自UE的反馈的情况下执行多层传输以确定预编码矩阵的情况。这种通信方式称为“开环”，而eNodeB利用信号分集和空间复用来发送信息(请参见参考文献[1])。
图2示出了根据LTE版本8使用基于码本的预编码的MIMO DL传输的基于块的模型。图2示意性示出了基站200、用户设备300和信道400，如用于基站200和用户设备300之间的无线数据通信的无线电信道。基站包括具有多个天线或天线单元的天线阵列202，以及接收数据向量206和来自码本208的预编码器矩阵F的预编码器204。信道400可以由信道矩阵402描述。用户设备300通过天线或具有多个天线或天线单元的天线阵列304接收数据向量302。用户设备300与基站200之间的反馈信道500被提供用于发送反馈信息。
在隐式反馈的情况下，由UE 300在反馈信道500上发送的CSI包括秩指标(RI)、预编码矩阵指标(PMI)和信道质量指标(CQI)，从而在eNodeB 200处允许：确定预编码矩阵，以及待被发送的码元的调制阶数和编码方案(MCS)。PMI和RI被用于从被称为“码本”208的矩阵Ω的预定义集合确定预编码矩阵。例如，根据LTE，码本208可以是查找表，其在表的每个项中具有矩阵，并且来自UE的PMI和RI决定从表的哪一行和哪一列中获得待被使用的预编码器矩阵。
使用显式CSI反馈，无需使用任何码本来确定预编码器。预编码器矩阵的系数由UE显式发送。可替代地，可以发送瞬时信道矩阵的系数，eNodeB从系数确定预编码器。
可以针对配备有具有固定下倾角的一维均匀线性阵列(ULA)或二维均匀平面阵列(UPA)的eNodeB执行预编码器204和码本208的设计和优化。这些天线阵列202允许控制水平(方位)方向上的无线电波，使得在eNodeB 200处仅按方位地波束成形是可能的。根据其他示例，码本208的设计被扩展为支持用于在垂直(海拔)和水平(方位)方向上发送波束成形的UPA，这也被称为全维(FD)MIMO(参见参考文献[2])。例如，在诸如FD-MIMO之类的大型天线阵列的情况下，码本208可以是一组波束成形权重，其使用阵列的阵列响应向量来形成空间分离的电磁发送/接收波束。阵列的波束成形权重(或“阵列导引向量”)是振幅增益和相位调整，它们应用于被馈入天线的信号(或从天线接收的信号)，以向(或从)特定方向发送(或获得)辐射。预编码器矩阵的分量是从阵列的码本中获得的，而PMI和RI用于“读取”码本以及获得预编码器。阵列导引向量可以由二维离散傅里叶变换(DFT)矩阵的列进行描述(请参见参考文献[3])。
在3GPP新空口版本15中的类型-I和类型-IICSI报告方案中使用的频域预编码器矩阵具有双级结构：F(s)＝F1F2(s),s＝0…,S-1(见参考文献[7])，其中S表示子带/子载波或物理资源块(PRB)的数量。矩阵F1是独立于指标s的宽带矩阵，并且包含从DFT码本矩阵中选择的PU个波束成形向量
其中，A表示每个极化的发送天线的数量，P表示天线极化的数量，以及U是每个极化的波束成形向量的数量。对于同极化天线阵列，P＝1，而对于双极化天线阵列，P＝2。此外，对于双极化天线阵列，第u波束向量 对于两个极化是相同的。矩阵F2(s)是选择/组合/同相矩阵，其为每个子带/子载波或物理资源块(PRB)选择/组合/同相F1中限定的波束。注意，可以将在不同方向上定向的多个天线单元放置在阵列天线中的每个位置处，以在发送/接收信号时利用极化分集。在许多情况下，天线单元的方向与天线响应的极化角相同，因此，术语“天线极化”和“天线方向”在整个文献中可互换使用。在本说明书中，术语“方向(orientation)”在指代天线时使用，以避免与发送或接收的波前的极化混淆。
对于秩-1传输和类型-I报告，用于双极化天线阵列(P＝2)的F2(s)由[7]给出：
其中在除了第u个位置之外的所有位置处都包含零。eu的这种限定为每个极化选择第u个向量，并且跨不同极化来组合它们。此外，δ1是用于第二极化的经量化的相位调整。
例如，对于秩-1传输和类型-II报告，用于双极化天线阵列(P＝2)的F2(s)由[7]给出：
其中经量化的值pu和δu，u＝1，2，…，2U分别是振幅和相位组合系数。
对于秩-R传输，F2(s)包含R个向量，其中每个向量的项被选定用于组合每个极化内的单个或者多个波束，和/或跨不同极化组合它们。
本发明的一个目的是提供一种改进的方法，以减少采用预编码的无线通信***中的反馈开销。
此目的通过独立权利要求中限定的主题来实现。
实施例在从属权利要求中限定。
现在参考附图进一步详细描述本发明的实施例，其中：
图1示出了无线通信***的示例的示意表示。
图2示出了使用隐式CSI反馈的MIMO通信***的基于块的模型；
图3示出了根据本发明方法的实施例的MIMO***的框图；
图4示出了根据本发明方法的另外的实施例的MIMO***的框图；
图5(a)和图5(b)示出了当将第一级预编码器F1与MIMO信道脉冲响应组合时获得的波束成形的信道脉冲响应的两个示例，其中图5(a)示出了来自与波束成形的信道脉冲响应的主峰内的延迟或延迟差相关联的频域码本的DFT向量的指标，以及图5(b)示出了来自与波束成形的信道脉冲响应的两个峰内的延迟或延迟差相关联的频域码本的DFT向量的指标。
图6示出了以平均延迟指标bu，1为中心的第u个波束的个延迟指标。
图7示出了图6的平均延迟的可能位置(见图7(a)和图7(b))，位于采样网格的开始和/或末端。
图8示出了第u个波束的以两个平均延迟指标bu，1和bu，2为中心的C个延迟指标。
图9示出了对于平均延迟计算(2U-1)个波束相对于参考波束的复系数；以及
图10示出了计算机***的示例，在计算机***上可以执行根据本发明方法描述的单元或模块以及方法的步骤。
在下文中，参考附图进一步详细描述本发明的优选实施例，在附图中，具有相同或相似功能的元素由相同的附图标记表示。
本发明的一个方面的实施例提供了一种接收器，该接收器接收并处理通过频率选择性无线电信道从采用多个传输层和发送天线的发送器接收的无线电信号。接收器基于接收到的信号确定
○用于发送器处的传输层和发送天线的第一子集的各个频域预编码器的复预编码器系数，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，以及
○用于发送器处的传输层和发送天线的第二子集的各个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，以及
接收器将所确定的延迟显式或隐式地以及所确定的复预编码器系数显式或隐式地反馈给发送器，发送器使用反馈的延迟和复预编码器系数对待被发送给接收器的信号进行预编码。频域预编码器具有双级结构，包括：
○包含空间波束成形向量的空间码本矩阵，以及
○组合元素，用于复缩放/组合空间波束成形向量中的一个或多个。
空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
○包含空间波束成形向量的空间码本矩阵，
○频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟或延迟差相关联，以及
○每层的组合元素，用于复缩放/组合来自空间和/或频域码本矩阵的向量中的一个或多个。
此方面的进一步的实施例提供一种发送器，具有：天线阵列，天线阵列具有多个天线，用于与采用多个传输层和多个天线的一个或多个接收器进行无线通信；以及连接到天线阵列的多个预编码器，这些预编码器将一组波束成形权重应用于天线阵列的一个或多个天线，以通过天线阵列形成一个或多个发送波束。发送器响应于从接收器接收到的反馈来确定波束成形权重，反馈显式或隐式地指示延迟，以及显式或隐式地指示复预编码器系数，所指示的延迟和复预编码器系数包括：
○用于发送器处的传输层和发送天线的第一子集的各个频域预编码器的复预编码器系数，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，以及
○用于发送器处的传输层和发送天线的第二子集的各个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性。
频域预编码器具有双级结构，包括：
○包含空间波束成形向量的空间码本矩阵，以及
○用于复缩放/组合空间波束成形向量中的一个或多个的组合元素。以及
空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
○包含空间波束成形向量的空间码本矩阵，
○频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟或延迟差相关联，以及
○每层的组合元素，用于复缩放/组合来自空间和/或频域码本矩阵的向量中的一个或多个。
本发明的此方面基于以下发现：可能期望对于不同的传输层或秩使用不同的预编码器，例如，以提供向后兼容性，或针对特定秩利用各个预编码器的特定优点。例如，秩1和秩2传输可以使用频域预编码器，而更高秩的传输可以使用空间延迟解码器。
本发明的另一方面的实施例提供了一种接收器，该接收器接收并处理通过频率选择性无线电信道从采用多个发送天线的发送器接收的无线电信号，基于接收到的信号确定用于发送器处的一个或多个传输层和发送天线的一个或多个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，并将所确定的延迟显示或隐式地以及所确定的复预编码器系数显式或隐式地反馈给发送器，发送器使用反馈的延迟和复预编码器系数对待被发送到接收器的信号进行预编码。空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
○空间码本矩阵，包括空间波束成形向量，
○频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟或延迟差相关联；以及
○每层的组合元素，用于复缩放/组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个。
频域码本矩阵由DFT矩阵的一个或多个子矩阵限定，其中，DFT矩阵的每个子矩阵与一系列延迟值或一系列延迟差值相关联。
此方面的其他实施例提供了一种发送器，具有：天线阵列，天线阵列具有用于与一个或多个接收器无线通信的多个天线；以及连接到天线阵列的一个或多个预编码器，预编码器将一组波束成形权重应用到天线阵列的一个或多个天线，以通过天线阵列形成一个或多个发送波束。发送器被配置为响应于从接收器接收的反馈来确定波束成形权重，反馈显式或隐式地指示用于发送器处的一个或多个传输层和发送天线的一个或多个空间延迟预编码器的延迟以及显式或隐式地指示一个或多个空间延迟预编码器的复预编码器系数，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性。空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
○包含空间波束成形向量的空间码本矩阵，
○频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟或延迟差相关联；以及
○每层的组合元素，用于复缩放/组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个。
频域码本矩阵由DFT矩阵的一个或多个子矩阵限定，其中，DFT矩阵的每个子矩阵与一系列延迟值或一系列延迟差值相关联。
本发明的这个方面基于以下发现：用于延迟预编码的延迟或延迟差通常仅具有有限的值范围，并且由于此有限的范围，在接收器处并非需要使用码本矩阵的所有项来构造空间延迟双级预编码器。根据本发明方法，大大减少了码本的大小和选择用于构造空间延迟双级预编码器的码本项(延迟或延迟差)的复杂度。
如上所述，常规上，在基于OFDM的***中，每个子载波或每个子带地执行预编码，子带包括多个相邻子载波。由于大量子载波/子带，将每个子载波/子带的单个PMI/RI发送给gNB会导致反馈开销过大。如此大的反馈开销的问题在传统的OFDM***中得到解决，传统的OFDM***每个子载波或每个子带地在频域中进行预编码，如下所述。由于衰落增益跨多个相邻子载波而高度相关，因此可以为多个子载波，即每个子带，计算单个预编码矩阵，与计算每个子载波的单个预编码矩阵的情况相比，这可以减少反馈开销。
然而，在子载波/子带的数量远大于非零信道脉冲响应系数的数量的情况下，就计算复杂度和反馈开销而言，在时域进行预编码可能是有益的。
因此，根据本发明方法，替代每个子载波/子带地进行预编码，每个延迟地执行预编码。根据实施例，与子载波/子带预编码相比，本发明方法采用新颖的空间延迟预编码器，反馈减少，并且具有更高的互信息或速率等。根据本发明的实施例，提供了用于单载波和/或多载波MIMO通信***的预编码和反馈方案，其中除了3GPP版本10(参见参考文献[4])中描述的如PMI、RI和CQI的反馈参数之外，提供了附加的反馈参数，例如用于发送器处的信号预编码器的抽头延迟。与直到3GPP LTE版本14(请参阅参考文献[5])之前讨论的现有技术的波束成形/预编码方案相比，本发明反馈方案允许在互信息或速率等方面具有增强性能的基于方向和延迟的波束成形/预编码。
根据本发明的实施例，MIMO通信***可以在毫米波频率下操作。在毫米波频率处，通信信道稀疏，多径分量的能量集中在少数信道群集或信道抽头中，并且大量射线与每个群集相关联。每个信道群集或信道抽头可以对应于不同的延迟和空间方向。因此，主要信道群集或信道抽头的数量通常远小于子载波的数量。因此，在以毫米波频率操作的***中，与传统的频域基于子载波或基于子带的预编码相比，在复杂度和反馈开销方面，空间延迟预编码是有益的。根据本发明方法，可以利用对应于主要信道群集方向的附加抽头延迟信息，并将其反馈给gNB。由于考虑了附加的自由度，在设计预编码器时利用群集方向的附加延迟信息可在互信息或速率等方面导致增强的***性能。
本发明还适用于在低于6GHz(sub-6GHz)的频率下操作的MIMO通信***。
根据实施例，频域预编码器的组合元素包括用于从空间码本矩阵中选择的单个空间波束成形向量的每层和频点(frequency-bin)的复数值缩放系数，或用于组合从空间码本矩阵中选择的一个或多个空间波束成形向量的每个频点的组合向量。
根据实施例，空间延迟预编码器的组合元素包括：用于每个波束的复数值延迟域组合向量，独立于频点，用于组合从频域码本中选择的一个或多个向量；以及每个频点的复数值组合向量，用于组合从空间码本矩阵中选择的一个或多个空间波束成形向量。例如，与第s个频点相关联的复数值组合向量的第u个项可以由与第u个波束相关联的复数值延迟域组合向量与从频域码本中选择的一个或多个向量的组合所限定的向量的第s个项给出。
根据实施例，用于构造频域码本矩阵的DFT矩阵是过采样DFT-矩阵其中/>其中Of是DFT-矩阵的过采样因子。
根据实施例，过采样因子Of在接收器处是先验的，或者其中接收器被配置为从发送器接收过采样因子Of。
根据实施例，取决于当将空间码本矩阵的所选择的波束与MIMO信道脉冲响应组合时获得的波束成形的信道脉冲响应的延迟扩展来选择DFT矩阵的一个或多个子矩阵。
根据实施例，频域码本矩阵由以下限定：
-DFT矩阵的前N列，或
-DFT矩阵的前N1列和后N2列，或者
-DFT矩阵的i1:i2列，或者
-DFT矩阵的i1:i2列和i3:i4列。
根据实施例，指示限定频域码本的DFT矩阵的多个列的一个或多个参数在接收器处是先验的，或者是从发送器接收的。
根据实施例，接收器被配置为
-从包含X个项/列的频域码本矩阵中，针对第r层选择用于构造空间延迟双级预编码器矩阵的Kr个延迟或延迟差，以及
-将针对第r层的X-Kr个未选择的延迟指标从频域码本矩阵反馈到发送器。
根据实施例，参数Kr在接收器处是先验的，或者其中接收器被配置为从发送器接收参数Kr。
根据实施例，接收器被配置为
-从包含X个项/列的频域码本矩阵中，选择用于构造空间延迟双级预编码器矩阵的K个延迟或延迟差，每个层的K个延迟或延迟差相同，以及
-将针对第r层的X-K个未选择的延迟指标从频域码本矩阵反馈到发送器。
根据实施例，参数K在接收器处是先验的，或者其中，接收器被配置为从发送器接收参数K。
根据实施例，接收器被配置为
-对第r传输层的所有波束或第r传输层的波束的子集应用相同的延迟，
-构造公共DI，其包含用于由接收器所选择的波束的延迟指标，以计算空间延迟双级预编码器；
-指示与公共DI中的最强延迟相对应的延迟指标，以及
-向发送器反馈公共DI以及最强延迟指标的指示。
根据实施例，延迟取决于空间波束和传输层。
根据实施例
-与传输层的空间波束的子集相关联的延迟的子集是相同的，或
-用于传输层的空间波束的子集的延迟的数量是相同的，或者
-对于空间波束和传输层的子集，延迟的子集是相同的。
根据实施例，对于传输层，每波束的延迟的数量和延迟是相同的，使得传输层的所有波束与相同的延迟相关联。
根据实施例，预编码器由以下表示
其中
-Nt是发送器阵列的发送天线的数量，
-U(r)是用于第r层的波束的数量，
-是用于第r层和第u波束的延迟的数量，
-是与发送器天线阵列的第r层，第u空间波束和第p极化相关联的大小为S×1的第d个延迟向量；
-是与第r层相关联的第u空间波束；
-是与发送器天线阵列的第r层，第u空间波束，第d延迟和第p极化相关联的标量延迟波束复组合系数，以及
-α(r)是归一化因子，以确保所有预编码器层上的平均总传输功率等于固定值。
根据实施例，以矩阵向量符号表示的预编码器由以下表示
其中
-包含用于第p极化的波束组合系数，其中-/>以及是向量/>的第s个项。
根据实施例，指示频域码本的向量的长度的参数S在接收器处是先验的，或者其中接收器被配置为从发送器接收参数S。
根据实施例，接收器被配置为显式地或隐式地反馈空间延迟预编码器的延迟，隐式反馈使用包括与发送器处使用的频域码本矩阵的各个列向量相关联的指标的延迟标识符。
根据实施例，接收器被配置为使用包括与发送器处使用的频域码本矩阵的各个列向量相关联的指标的延迟标识符来隐式地反馈空间延迟预编码器的延迟。
根据实施例，在频域中表示空间延迟预编码器，并且其中，接收器被配置为显式或隐式地反馈空间延迟预编码器的延迟。
根据实施例，隐式延迟反馈包括一个或多个延迟标识符DI，每个延迟标识符包括与频域码本矩阵D的列向量相关联的L个指标的集合，L＝延迟的总数。
根据实施例，基于所需的延迟的分辨率来灵活地设计码本矩阵D的大小。
根据实施例
延迟被离散化，并由集合/>的元素给出，并且/>中的每个值与频域码本矩阵D的列向量相关联，其中l＝0,1,…,L，S＝子载波或子带或物理资源块的总数，
其中，频域码本矩阵D是过采样码本DFT-矩阵其中/> 其中Of是频域码本DFT-矩阵的过采样因子。
根据实施例，接收器被配置为从发送器接收过采样因子Of。
根据实施例，DI与空间波束相关联，并且反馈包括用于PU个空间波束的PU个DI，U＝波束的总数，P＝极化的数量，其中P＝1用于发送器处的同极化天线阵列，以及P＝2用于发送器处的双极化天线阵列。
根据实施例
预编码器包括双级预编码结构，双级预编码结构包括波束成形矩阵，波束成形矩阵包含PU个空间波束，U＝波束的总数，P＝极化的数量，其中P＝1用发送器处的同极化天线阵列，P＝2用于发送器处的双极化天线阵列，
(i)在用于所有PU个波束的延迟相同的情况下，反馈包括一个延迟标识符，1个DI，
用于PU个波束，或者
(ii)在极化相依和波束相依的延迟的情况下，反馈包括PU个延迟标识符，PU个DI，用于PU个波束，每个DI包含与单个空间波束相关联的延迟的指标，或者
(iii)在极化不相依和波束相依的延迟的情况下，反馈包括用于PU个波束的U个延迟标识符，U个DI，或者
(iv)在极化相依和波束不相依的延迟的情况下，反馈包括用于PU个波束的P个延迟标识符，P个DI，或者
根据实施例，DI中的指标的数量相对于空间波束相同或不同。
根据实施例，与第u个空间波束相关联的延迟标识符DI中的个延迟指标中的d个延迟指标与与一个或多个其他空间波束相关联的DI的延迟指标相同，则第u个空间波束的DI包含/>个指标，而不是/>个指标。
根据实施例，除了包含用于特定空间波束的指标的波束特定的DI之外，还可以使用X(X＝1…PU)个空间波束共用的DI来表示X个空间波束共用的指标。当在不同空间波束的DI之间存在多组相同的延迟时，这样的多个公共DI可能变得有意义。
根据实施例，可以将DI配置从发送器用信号通知给接收器。DI配置可能包含，例如，有关以下的信息
-每个波束特定的DI的指标的总数，或者
-公共DI的数量，每个公共DI的指标的数量。
根据实施例，在与空间波束相关联的延迟在围绕单个平均延迟的预定窗口内的情况下，用于空间波束的延迟标识符仅包括与平均延迟相关联的单个指标。
根据实施例，接收器被配置为从发送器接收指定预定义窗口尺寸的窗口参数。
根据实施例，在PU个波束的情况下，反馈包括用于PU个波束的PU个DI，其中每个DI仅包含单个指标。
根据实施例，反馈包括用于空间波束的单个或多个DI，其中每个DI包含单个或多个指标，并且每个指标与波束的特定平均延迟相关联。
根据实施例，PU个空间波束具有相同或不同的平均延迟。
根据实施例，与特定平均延迟指标相关联的第u个空间波束的个复延迟域组合系数用于计算特定平均值延迟指标的其余或其他PU-1个波束的复组合系数。
根据实施例，用于与第u个波束的平均延迟指标相对应的其余2U-1个波束的复系数，由下式给出：
其中eg,u是与第g个波束(g≠u)相关联的标量复系数，而包含与第u个波束和平均延迟指标/>相关联的/>个延迟组合系数。
根据实施例，反馈包括一组指标，例如预编码矩阵标识符PMI，该组指标包括指示无线电信号的各个空间波束的第一数量的指标，指示各个复延迟域组合系数的第二数量的指标，以及与延迟标识符中包含的延迟相关联的第三数量的指标。
根据实施例
接收器被配置为通过以下方式显式地反馈空间延迟预编码器的延迟：
(i)为所有天线或波束设置参考延迟，相对于参考延迟的L-1个延迟差被反馈到发送器，
或者
(ii)设置每个天线或波束的参考延迟，将相对于每个天线或波束的参考延迟的每个天线或波束的L-1个延迟差反馈到发送器；或者
接收器被配置为通过以下方式隐式地反馈空间延迟预编码器的延迟：
(i)为所有天线或波束设置参考延迟，反馈与相对于参考延迟的L-1个延迟差相关联的L-1个指标，或者
(ii)设置每个天线或波束的参考延迟，将与相对于每个天线或波束的参考延迟的每个天线或波束的L-1个延迟差相关联的每个天线或波束的L-1个指标反馈到发送器。
根据实施例，延迟τn，r(l)是天线特定的和层特定的或非天线特定的和非层特定的。在天线特定延迟和层特定延迟τn，r(l)的情况下，第n发送天线、第r层的第l个延迟τn，r(l)与第k发送天线、第p层的第l个延迟τk，p(l)不同，即和 在非天线特定和非层特定延迟τn，r(l)的情况下，第n发送天线、第r层的第l个延迟τn，r(l)与第k发送天线、第p层的第l个延迟τk，p(l)相同，即/>
根据实施例，在天线特定和层特定延迟以及复预编码器系数的显式反馈的情况下，
在延迟的显式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为N·L·R个复预编码器系数和N·L·R个延迟，以及
在延迟的隐式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为N·L·R个复预编码器系数和L·R个延迟标识符，
其中，N表示发送天线的数量，L表示每层和每个天线的延迟的数量，以及R表示层的数量。
根据实施例，在非天线特定和非层特定延迟以及复预编码器系数的显式反馈的情况下，
在延迟的显式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为N·L·R个复预编码器系数和L个延迟，L个延迟对于所有N个发送天线和R个层是相同的，以及
在延迟的隐式反馈的情况下，反馈包括N·L·R个复预编码器系数和指定L个延迟的1个延迟标识符，其中在延迟标识符中指定的延迟是预编码器抽头的延迟，对所有N个发送天线和R个层是相同的。
根据实施例，在天线特定和层特定延迟以及复预编码器系数的隐式反馈的情况下，每个延迟和每层的复预编码器系数基于一个或多个码本，并且反馈指定与N个发送天线、L个延迟和R个层相关联的复预编码器系数的矩阵(PMI)，
在延迟的显式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为L·R个预编码矩阵标识符(PMI)和N·L·R个延迟，以及
在延迟的隐式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为L·R个预编码矩阵标识符(PMI)和L·R个延迟标识符。
根据实施例，在非天线特定和非层特定延迟以及复预编码器系数的隐式反馈的情况下，每个延迟和每层的复预编码器系数基于一个或多个码本，并且反馈指定与N个发送天线、L个延迟和R个层相关联的复预编码器系数的矩阵(PMI)，
在延迟的显式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为L·R个预编码矩阵标识符(PMI)和L个延迟，以及
在延迟的隐式反馈的情况下，反馈包括或反馈总量为L·R个预编码矩阵标识符(PMI)和1个延迟标识符。
根据实施例，基于码本的方案对于所有延迟采用相同的每层的预编码器矩阵。
根据实施例，预编码器包括多级结构，例如，双级结构或三级结构。多级结构可以包括波束集矩阵和至少一个组合向量或组合矩阵，组合向量或组合矩阵包括用于N个发送天线的每个延迟和每层的复组合系数，以及延迟的向量，其中，反馈还针对每个延迟，显式地或使用向量指示器隐式地标识复组合系数，从而，当显式地用信号通知复组合系数时，反馈或总反馈还包括复组合系数，或当隐式地用信号通知复组合系数时，反馈或总反馈还包括L·R个向量指示器。
根据实施例，每个延迟和每层的复预编码器系数基于一个或多个非极化码本或极化码本。在极化码本的情况下，每个延迟和每层的复预编码器系数包括：
·针对第一方向的所有天线的与发送的/入射波前的第一极化(例如水平极化)相关联的每个延迟和层的第一复预编码器系数，以及
·针对第一方向的所有天线的与发送的/入射波前的第二极化(例如垂直极化)相关联的每个延迟和层的第二复预编码器系数，以及
·针对第二方向的所有天线的与发送的/入射波前的第一极化(例如水平极化)相关联的每个延迟和层的第三复预编码器系数，以及
·针对第二方向的所有天线的与发送的/入射波前的第二极化(例如垂直极化)相关联的每个延迟和层的第四复预编码器系数。
反馈包括用于与第一极化和第一天线方向、第二极化和第一天线方向、第二极化和第一天线方向、以及第二极化和第二天线方向分别相关联的每个延迟和每层的复预编码器系数的矩阵的各个矩阵标识符。
本发明可以应用于基于诸如OFDM，离散傅立叶变换扩展OFDM(DFT-s-OFDM)等的频分复用的单载波或多载波无线通信***。对实施例的以下描述基于OFDM***模型，用于具有N个发送天线和M个接收天线的多载波MIMO***。第n个Tx天线和第m个Rx天线之间的频率选择性信道hm,n包括Q个路径分量，
发送的数据按传输块进行组织，其中长度为SR的每个块用预编码矩阵/> 线性预编码，其中S为子载波的数量。结果，每个块发送R个数据层，从而导致秩R-传输。
假设循环前缀(CP)传输，CP至少为长度(Q-1)，则UE处的接收信号向量(在CP去除后)可以写为
其中H表示块循环MIMO信道矩阵
Hm，n是链路(m，n)的S×S大小的循环矩阵，其中在其第一列上，以及n是噪音。
秩1-传输的预编码器矩阵由下式给出
以及
秩R-传输的预编码器矩阵由下式给出
其中Kn，r是大小为S×S的循环预编码器矩阵。
块循环MIMO信道矩阵和预编码器矩阵的频域表示分别由和给出，其中/>D为大小为S的DFT-矩阵。
频域中的MIMO信道矩阵由以下给出
/>
其中是一个对角矩阵，其主对角线上所有子载波的信道系数为/>
针对第r层的频域中的预编码器矩阵由下式给出：
其中是一个对角矩阵，由主对角线上的所有子载波的预编码器系数组成。
通过重新布置，与子载波s相关联的MIMO信道矩阵为
与子载波s相关联的秩1-传输的预编码器矩阵为
以及
与子载波s相关联的秩R-传输的预编码器矩阵为
图3示出了根据本发明方法的实施例的MIMO***的框图。对应于以上参考图2描述的元素的MIMO***的那些元素已被分配了相同的附图标记。用户设备300在天线或天线阵列304处接收来自信道400的无线电信号。在如在306所指示地移除循环前缀之后，用户设备300处理接收到的信号以获得数据向量302。根据本发明的实施例，接收到的信号被处理以如在308所指示地确定并如在310所指示地提供用于基站200处的每层和发送天线的各个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性。例如，在308处，可以在UE 300处优化空间延迟预编码器的复系数和延迟(参见下面的等式(1))，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，例如通过基于长期和短期信道状态信息最大化成本函数，例如互信息或速率，如下面更详细描述的。通过隐式或显式反馈方案或两者的组合，将优化的预编码器抽头和延迟通过反馈信道500反馈给gNB 200。下面更详细地描述用于极化和非极化情况的反馈方案的实施例。根据实施例，反馈可以包括其他参数，例如，也用于传统方法中的CQI和RI。
图4示出了根据本发明方法的其他实施例的MIMO***的框图。与上面参考图2或图3描述的元素相对应的MIMO***的那些元素已被分配了相同的附图标记。在基站200处，还指示在添加循环前缀210之前的波形调制器212。用户设备300在天线或天线阵列304处接收来自信道400的无线电信号。在如在306所指示地移除循环前缀和波形解调312之后，用户设备300处理接收到的信号以获得数据向量302。根据本发明的实施例，接收到的信号被处理以如在308所指示地确定并如310'处所指示地提供用于基站200处的每层和发送天线的空间波束以及延迟域组合系数和延迟(显式反馈)或单个或多个延迟标识符(隐式反馈)，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性。例如，在308处，可以在UE 300处优化空间延迟预编码器的复系数和延迟，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，例如通过基于长期和短期信道状态信息最大化成本函数，例如互信息或速率，如下面更详细描述的。通过隐式或显式反馈方案或两者的组合，在反馈信道500上将优化的预编码器系数和延迟反馈到gNB 200。例如，反馈可以使用指示CQI、RI、PMI的CSI或基于波束的反馈，延迟域复组合系数以及延迟的显式反馈或使用延迟标识符(DI)的延迟的隐式反馈。
第一实施例：空间延迟预编码器的时域表示
根据实施例，在308处的空间延迟预编码器为相关联的发送天线建模或限定多个循环滤波器，其分别以对应的预编码器延迟和复预编码器系数来延迟和加权待被发送的信号。因此，提供了一种参数化的空间延迟预编码器方案，其中用于发送天线n和秩-r的预编码器系数由以下限定
kn，r＝kn，r(1)·δ(t-τn，r(1))+…+kn，r(l)·δ(t-τn，r(l))+…+kn，r(L)·δ(t-τn，r(L)) (1)
其中kn，r(l)表示延迟τn，r(l)处的复系数。
延迟τn，r(l)，可以是天线特定的或不是天线特定的。此外，可以针对特定采样网格限定延迟，以使得/>其中/>表示正整数，或可以在采样网格之外限定延迟，使得/>其中/>表示正实数。采样网格是一组延迟的整数值，对于其信道系数是可获得的。对于在采样网格之外限定的延迟，通过内插获得信道系数。延迟τn，r(l)可以是天线特定的和层特定的，使得第n发送天线、第r层的第l个延迟τn，r(l)与第k发送天线、第p层的第l个延迟τk，p(l)不同，
或者
延迟τn，r(l)可以是非天线特定的和非层特定的，使得第n发送天线、第r层的第l个延迟τn，r(l)与第k发送天线、第p层的第l个延迟τk，p(l)相同，
对于网格上延迟，可以使用DFT来计算空间延迟预编码器的频率响应。网格外延迟表示空间延迟预编码器在延迟域中的非均匀采样(参见等式(1))，并且可以不使用DFT来计算空间延迟预编码器的频率响应。对于延迟中的非均匀采样，使用由下式给出的非均匀离散傅立叶变换(NUDFT)计算每个子载波s的离散频率响应
其中是NUDFT向量，以及和/>是与子载波s和发送天线n和层r相关联的预编码器系数。空间延迟预编码器的复系数/>和延迟/>(请参阅等式(1))可以在UE处进行计算并以非常少的反馈发送到gNB。
在图3或图4的实施例中，基站200可以实现传统的预编码器，如上面参考图2所描述的那样，并且可以将循环前缀210添加到待被应用到天线202的信号上。在预编码器处使用传统的预编码器的情况下，基站200响应于来自UE 200的反馈，可以如上所述计算空间延迟预编码器的频率响应，并且响应于所获得的每子载波的频率响应在频域中执行预编码。根据实施例，基站200可以实现如上所述的空间延迟预编码器。根据实施例，基站200可以基于过采样DFT码本，基于适于天线阵列缺陷的码本(如Sutharshun Varatharaajan，MarcusGroβmann，Markus Landmann于2017年2月2日提交的欧洲专利申请17154486.9“Beamforming codebook adaption to antenna array imperfections”所描述的，其通过引用而被并入本文)，或基于适于天线阵列的预定义天线响应的码本(如VenkateshRamireddy，MarcusGroβmann，Markus Landmann于2017年2月2日提交的欧洲专利申请17154487.7“Antenna array codebook with beamforming coefficients adapted to apredefined antenna responseof the antenna array”所描述的，其通过引用而被并入本文)进行操作。
如上所述，在用户设备300处，可以优化空间延迟预编码器的复系数和延迟(参见等式(1))，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义特性，例如通过基于长期和短期信道状态信息来最大化成本函数，如互信息或接收信噪比(SNR)。在反馈的延迟在网格上的情况下，***模型通过DFT矩阵计算频率响应。在延迟不在网格上的情况下，可以使用NUDFT计算每子载波的频率响应。
在下文中，考虑了秩-1传输，并且针对秩-1传输提出了优化问题和反馈方案。为简单起见，在引用秩-1传输时省略下标r。然而，应当注意，本发明不限于这样的实施例，并且还可以在采用较高秩或层通信的通信***中实现，并且对秩-R传输的扩展是直接的。
对于秩-1传输，可以将最大化UE处的平均互信息的优化问题用公式表述为
其中kn是长度为L的向量，包含与L个延迟相关联的预编码器复系数。
求解方程式(2)中的优化问题，将得到使在UE处的SNR最大化的预编码器系数和延迟，从而，除了复系数反馈以外，N·L个延迟会被反馈到gNB。
对于秩-1传输，对于非天线特定的情况，其中所有天线上的延迟都相同，则最大化UE处的平均互信息的优化问题是
/>
其中以及kn是长度为L的向量，包含与L个延迟相关联的预编码器复系数。
求解方程式(3)中的优化问题，得到预编码器系数和延迟。通过求解方程式(3)获得的空间延迟预编码器导致给gNB的仅L个延迟的反馈，而不是方程式(2)的N·L个延迟。
现在针对采用秩-1或层-1通信的***描述用于极化和非极化情况的反馈方案的实施例。在天线特定延迟的情况下，即，第l个延迟跨发送天线是不同的。在非天线特定延迟的情况下，/>即，第l个延迟跨所有发送天线是相同的。
非极化情况
使用基于码本或非码本的方案来反馈空间延迟预编码器的复系数，并且还可以显式或隐式地反馈延迟。隐式延迟反馈是通过延迟标识符(DI)进行的。每个DI指特定的一组延迟，其中每组都由在或未在采样网格中限定的延迟的组合组成。每个DI可以指与来自码本的向量相关联的特定的一组延迟，其中每组由在或未在采样网格中限定的延迟的组合组成。
与所有天线的第l个延迟位置相对应的复系数被收集在一个向量中，如
反馈方案1：预编码器系数和延迟的显式反馈
使用显式反馈，对每个延迟，将分别与N个发送天线相关联的N个复系数和N个延迟反馈到gNB 200。因此，反馈总量为N·L个复系数和N·L个延迟。
在非天线特定的情况下，反馈总量为N·L个复系数和L个延迟。
基于码本的空间延迟预编码
考虑如上所述的双级预编码结构F＝F1F2，可以将第l个延迟的对应的延迟域预编码器k(l)写为
k(l)＝K1(l)K2(l)，
其中，延迟特定的矩阵K1(l)是包含2U个向量的大小为N×2U的块对角矩阵，而K2(l)是包含2U个向量的大小为2U×1的组合/选择/同相向量。
可以从类似于F1的过采样DFT码本矩阵中选择矩阵K1中的波束成形向量，也可以从如上述欧洲专利申请17154486.9或17154487.7(其通过引用而被并入本文)中所述的为任意天线阵列配置设计的阵列响应匹配码本中选择矩阵K1中的波束成形向量。
反馈方案2：针对K1和K2的隐式反馈
分别通过PMI1和PMI2隐式地指示与从UE 300到gNB 200的对应于矩阵K1(l)和向量K2(l)的反馈。与第l个延迟位置相关联的预编码器由PMI1和PMI2以及与N个发送天线相关联的N个延迟指定。因此，对于L个延迟，对于天线特定的情况，总反馈总量为L个PMI1+L个PMI2+N·L个延迟，对于非天线特定的情况，总反馈总量为L个PMI1+L个PMI2+L个延迟。
根据实施例，可以将与第l个延迟相对应的空间延迟预编码器分解为
k(l)＝K1K2(l)
其中K1(l)是宽带预编码器矩阵，在所有延迟上相同，而K2(l)是延迟特定的选择/组合/同相向量。在天线特定的情况下，反馈总量为1个PMI1+L个PMI2+N·L个延迟，在非天线特定的情况下，反馈总量为1个PMI1+L个PMI2+L个延迟。
反馈方案3：针对K1的隐式反馈和针对K2的显式反馈
与矩阵K1(l)相关联的反馈类似于反馈方案2中所述。用于2U×1大小的向量K2(l)的反馈可以利用2U个复项显式地指示给gNB 200。
与第l个延迟位置相关联的预编码器由PMI1和2U个复数值以及与N个发送天线相关联的N个延迟指定。
对于L个延迟，在天线特定的情况下，总反馈总量为L个PMI1s+2·L·U个复系数+N·L个延迟，而在非天线特定的情况下，反馈等于L个PMI1+2·L·U个复系数+L个延迟。
在采用上述宽带预编码器矩阵的实施例中，针对天线特定的情况，反馈总量为1个PMI1+2·L·U个复系数+N·L个延迟，对于非天线特定的情况，反馈总量为1个PMI1+2·L·U个复系数+L个延迟。
对于反馈方案1、2和3，也可以通过延迟标识符(DI)将延迟隐式反馈到gNB。对于天线特定的情况，需要L个DI来指示延迟，其中每个DI是针对跨天线的延迟限定的。在非天线特定的情况下，单个DI足以指示到gNB的延迟，并且由于延迟跨天线是相同的，因此在此种情况下，DI限定跨预编码器抽头的延迟。
表1总结了以上针对非极化情况讨论的反馈方案的反馈。
极化情况
反馈方案1：预编码器系数和延迟的显示反馈
使用显式反馈，对每个延迟，将分别与N个发送天线相关联的N个复系数和N个延迟反馈到gNB 200。因此，总反馈总量为N·L个复系数和N·L个延迟。
在非天线特定的情况下，反馈总量为N·L个复系数和L个延迟。
基于码本的空间延迟预编码
考虑如上所述的双级预编码结构F＝F1F2，第l个延迟的预编码器k(l)可以写为
k(l)＝K1(l)K2(l)，
其中，延迟特定的矩阵K1(l)是包含2U个向量的大小为N×2U的块对角矩阵，而K2(l)是包含2U个向量的大小为2U×1的组合/选择/同相向量。
矩阵K1中的波束成形向量可以从过采样DFT码本矩阵中选择，也可以从如上述欧洲专利申请17154486.9或17154487.7(其通过引用而被并入本文)中所述的为任意天线阵列配置设计的阵列响应匹配码本中进行选择。
反馈方案2：针对K1和K2的隐式反馈
对于预编码器矩阵K1(l)，分别通过PMI1h和PMI1v指示用于水平极化和垂直极化的预编码器矩阵指标。通过PMI2将对应于向量K2(l)的反馈指示给gNB。对于第l个延迟，分别将与K1(l)相关联的PMI1h和PMI1v以及与K2(l)相关联的PMI2以及N个延迟从UE 300反馈到gNB 200。
对于天线特定的情况，反馈总量为L个PMI1h+L个PMI1v+L个PMI2+N·L个延迟，对于非天线特定的情况，反馈为L个PMI1h+L个PMI1v+L个PMI2+L个延迟。
如果如上所述将K1(l)选择为宽带预编码器矩阵，则对于天线特定的情况，总反馈为1个PMI1h+1个PMI1v+L个PMI2+N·L个延迟，对于非天线特定的情况，反馈为是1个PMI1h+1个PMI1v+L个PMI2+L个延迟。
反馈方案3：针对K1的隐式反馈和针对K2的显式反馈
与矩阵K1(l)相关联的反馈类似于极化情况的反馈方案2中所述。对于第l个延迟位置，对于预编码器矩阵K1(l)的用于水平极化(PMI1h)的预编码器矩阵指标和用于垂直极化(PMI1v)的预编码器矩阵指标，和用于矩阵K2(l)的2U个复系数以及N个延迟被从UE 300反馈到gNB 200。
对于L个延迟，对于天线特定的情况，反馈总量为L个PMI1h+L个PMI1v+2·L·U个复系数+N·L个延迟，以及对于非天线特定的情况，反馈总量为L个PMI1h+L个PMI1v+2·L·U个复系数+L个延迟。
如果如上所述将K1(l)选择为宽带预编码器矩阵，则对于天线特定的情况，反馈为1个PMI1h+1个PMI1v+2·L·U个复系数+N·L个延迟，而对于非天线特定的情况，总反馈为1个PMI1h+1个PMI1v+2·L·U个复系数+L个延迟。
对于反馈方案1、2和3，也可以通过延迟标识符(DI)将延迟隐式反馈到gNB。对于天线特定的情况，需要L个DI来指示延迟，其中每个DI是针对跨天线的延迟限定的。在非天线特定的情况下，单个DI足以指示到gNB的延迟，并且由于延迟跨天线是相同的，因此在这种情况下，DI限定跨预编码器抽头的延迟。
表2总结了以上针对极化情况讨论的反馈方案的反馈。
根据实施例，本发明方法也可以用于MISO***。基于信道估计，与时域信道中的L个主要峰相对应的延迟可被选择或选定作为预编码器的L个延迟，以及基于在时域中计算的MRT(最大比率传输)预编码器，L个主要峰可以被选择或选定作为预编码器的L个延迟。
在还估计信道的延迟的情况下，与信道的前L个主要峰相对应的延迟可被选择或选定作为预编码器的L个延迟，以及对应于MRT预编码器的前L个主要峰的延迟可以被选择或选定作为预编码器的L个延迟。
在信道延迟在网格外的情况下，可以使用高分辨率参数估计方法来估计延迟，例如空间交替广义的期望最大化(SAGE)算法(请参见参考文献[6])。
上面已经参考使用双级/双重结构码本的二维(2D)均匀平面阵列(UPA)描述了本发明的一些实施例。然而，本发明不限于这样的实施例，并且还可以使用根据5G或NR(新空口)标准的三重结构码本来实现。此外，本发明不限于2D阵列。本发明方法同样适用于任何任意天线阵列配置，例如三维(3D)阵列天线上的一维(1D)均匀线性阵列(ULA)，例如圆柱阵列或圆锥阵列。例如，在2017年6月16日提交的PCT专利申请PCT/EP2017/064828，“Transmitter,Receiver,Wireless Communication Network and Methods forOperating theSame”(其通过引用而被并入本文)中描述了三维(3D)阵列天线。
当考虑多面阵列，其中每行有PR个面以及每列有PC个面时，面的总数由以下给出
P＝PRPC。
每面的天线的数量与上面针对双级结构讨论的相同。对于这种多面天线结构，预编码器由三元/三级结构给出
F＝F3F1F2
其中F3是大小为P×N的宽带相位补偿矩阵，用于补偿多个面之间的相位偏移，由以下给出
其中是每面的相位补偿因子。在此，N表示每面的天线的总数，包括所有极化/方向。矩阵F1和F2用于面内的预编码，并且具有如双级结构中所述的相同功能。
对于本发明，延迟l和面p的预编码器系数可以写为
k(l，p)＝K3(p)K1(l，p)K2(p)。
矩阵K3(p)是由下式给出的相位补偿因子限定的宽带矩阵
并且矩阵K1和向量K2跨面可以是相同或不同的，即它们可以是面特定的，也可以是非面特定的。
在面特定的情况下，每面的矩阵K1和向量K2的反馈以及相位补偿因子分别被反馈到gNB。
在非面特定的情况下，单个面的矩阵K1和向量K2的反馈以及每面的相位补偿因子将被反馈到gNB。
对于面特定的情况和非面特定的情况，在用于极化和非极化情况的反馈方案1、反馈2和反馈3中描述的矩阵K1和向量K2的反馈适用。
跨面的相位补偿因子的反馈通过从调制方案星座图或从DFT码本中选择或者选定的指标(PMI3)而可以是隐式的或者可以是显式的。对于显式情况，将反馈P个相位补偿因子，而在隐式情况下，将PMI3用于反馈。
表3总结了在面特定的情况和面非特定的情况下矩阵K3的反馈。
第二实施例：空间延迟预编码器的频域表示
在到目前为止所描述的实施例中，在时域中表示空间延迟预编码器k(l)。然而，本发明方法不限于这样的实施例，并且根据本发明方法的另外的实施例，在频域中表示空间延迟预编码器k(l)。
现在在采用秩-1或层-1通信的***中针对非极化情况下描述基于空间延迟预编码器的频域表示的反馈方案。在天线特定延迟的情况中，即，第l个延迟跨发送天线是不同的。在非天线特定延迟的情况下，/>即，第l个延迟跨所有发送天线是相同的。如上所述，本发明不限于秩-1实施例，并且还可以在采用更高秩或层通信的通信***中实现，并且对秩-R传输的扩展是直接的。此外，对极化情况的扩展是直接的(见上文)。
可以使用基于码本和非码本的方案来反馈描述空间延迟预编码器的复系数，例如，如以上参考第一实施例所述的方式，并且可以显式或隐式地反馈延迟。隐式延迟反馈可以使用延迟标识符DI。每个DI可以包括与在发送器处使用的码本矩阵的各个列向量相关联的指标，
使用与所有天线的第l个延迟位置相对应的复系数来描述空间延迟预编码器k(l)，如下所示
可以通过应用NU-DFT矩阵将空间延迟预编码器k(l)变换到频域。为此，将用于L个延迟的向量k(l)堆叠在矩阵中，
在下文中，分别处理天线特定的情况和非天线特定的情况。此外，在下文中，采用在3GPP中使用的双级预编码器结构(参见参考文献[7])，并且考虑了秩-1传输。此外，在下文中，我们考虑双极化天线阵列的情况，使得P＝2。则用于子载波s的预编码器由以下给出
其中
以及
表示与波束u和子载波s相关联的复系数。
收集用于矩阵F中所有子载波的预编码器，得到
F＝F1[F2(0) F2(2) ... F2(S-1)]＝F1F2
(a)天线特定的情况：
对于天线特定的情况，用于的对应的频域预编码器由以下给出
其中的项排列在块对角矩阵/>中，
其中是用于L个延迟和第n发送天线的空间延迟预编码器的延迟域预编码器系数，以及0L是大小为L的全零元素列向量。大小为LN×S的NU-DFT矩阵/>由下式给出
其中NU-DFT子矩阵包含L个向量
向量wn，l取决于延迟τn(l)和天线指标n。
每个天线限定的延迟的数量可以不同。
(b)非天线特定的情况：
对于非天线特定的情况，用于的对应的频域预编码器由下式给出：
其中是为L个延迟限定的NU-DFT矩阵，其中wl是与延迟τ(l)相关联的NU-DFT向量，
隐式延迟(DI)反馈：
根据实施例，可以隐式地反馈在频域中表示的空间延迟预编码器k(l)的延迟，例如，使用与在接收器处使用的频域码本矩阵的各个列向量相关联的一个或多个指标。例如，可以采用预编码矩阵标识符(PMI)，并且PMI可以对应于一组指标，其中每个指标指DFT码本中的特定列。根据实施例，PMI中的第一数量的指标指示各个波束，PMI中的第二数量的指标指示各个延迟域预编码器系数，以及第三数量的指标，其是延迟标识符的指标，DI。
根据实施例，通信设备被配置为根据从发送器接收的CSI报告配置向发送器报告CSI反馈，CSI报告配置包括例如参数ReportQuantity，该参数包括至少一个以下值：
-cri-RI-PMID-CQI，
-cri-RI-LI-PMID-CQI，
-cri-RI-PMID，
其中，PMI量PMID包含包括延迟指标的PMI值。
(a)基于码本的DI反馈
在隐式DI反馈的情况下，根据实施例，DI包含与频域码本矩阵D的列向量相关联的L个指标的集合。延迟被离散化并且由集合/>的元素给出。此外，中的每个值都与频域码本矩阵D的列向量相关联。因此，NU-DFT向量/>可以用DFT-向量表示，如下所示：
Of是码本DFT-矩阵的过采样因子，以及/>
通过子带、PRB或子载波S的数量和过采样因子Of来参数化码本矩阵D。
当Of＝1时，码本矩阵D由S×S的DFT-矩阵给出。
当Of＞1时，码本矩阵D由大小为S×(OfS-1)的过采样DFT-矩阵给出。
在一种方法中，过采样因子Of可以从发送器用信号通知给接收器，使得接收器可以构造码本矩阵。在另一种方法中，过采样因子在接收器处是已知的。
基于频域码本矩阵D的上述限定，用于的对应的频域预编码器由以下限定
其中/>
(b)双级预编码结构
根据实施例，类似于频域双级预编码器结构F＝F1F2，空间延迟预编码器具有双级结构，包括
-在下文中称为F1或K1的空间码本矩阵，包括称为例如bu的空间波束成形向量，
-频域码本矩阵，在下文中称为D，其中频域码本矩阵的每个向量或矩阵都与延迟或延迟差相关联，以及
-每层的组合元素，用于复缩放/组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个。
频域码本矩阵由DFT矩阵的一个或多个子矩阵限定，其中，DFT矩阵的每个子矩阵与一系列延迟值或一系列延迟差值相关联。
根据实施例，空间延迟预编码器的每层的组合元素包括：
ο用于每个波束的复数值延迟域组合向量，独立于频点，用于组合从频域码本中选择的一个或多个向量，以及
ο每个频点的复数值组合向量，用于组合从空间码本矩阵中选择的一个或多个空间波束成形向量。
根据实施例，可以通过由与第u个波束相关联的复数值延迟域组合向量与从频域码本中选择的一个或多个向量的组合限定的向量的第s个项来给出与第s个频点相关联的复数值组合向量的第u个项。
如上所述，延迟或延迟差通常仅具有有限的值范围。值范围可以取决于当将第一级预编码器F1与MIMO信道脉冲响应组合时获得的2U个波束成形的信道脉冲响应的延迟扩展。图5(a)和图5(b)示出了当将第一级预编码器F1的波束成形向量与MIMO信道脉冲响应组合时获得的信道脉冲响应的两个示例。从图5(a)可以看出，波束成形的信道脉冲响应是集中的，并且只有很少的延迟与主峰相关联。此外，图5(a)还示出了来自频域码本的DFT向量到这些延迟或延迟差的相关联指标。类似地，图5(b)示出了包括两个峰的波束成形的信道脉冲响应、与这两个峰相关联的延迟以及来自频域码本的DFT-向量的对应指标。因此，可以观察到，延迟或延迟差主要与码本矩阵D的仅一部分相关联，在图5(a)的情况下为与DFT矩阵的前几项/列相关联，以及在图5(b)的情况下为与DFT矩阵的前和后几项/列相关联。因此，在接收器处用于构造空间延迟双级预编码器的码本矩阵D的项可以由子矩阵给出，或者可以包含DFT-矩阵或过采样DFT矩阵的多个子矩阵。以此方式，可以极大地减小在空间延迟双级预编码器的参数的优化期间的频域码本的大小和延迟组合的搜索空间。例如，当频域码本由包含SOf-1个向量的完全过采样DFT矩阵给出，并且接收器配置为选择每个波束的D个延迟时，在空间延迟双级预编码器的参数优化期间，接收器计算每个波束的个可能延迟组合。对于S＝6、Of＝3和D＝3的典型值，接收器针对每个波束的680个延迟组合中的每一个执行参数优化。为了减少延迟组合的搜索空间并因此减少参数优化的计算复杂度，可以通过DFT矩阵或过采样DFT矩阵的前N列来限定码本矩阵D，使得D＝[d0，d1，..，dN-1](见图5(a))。对于N＝4的典型值，以上示例的搜索空间将每个波束的延迟组合从680个减少到4个。因此，接收器仅对每个波束的4个而不是680个延迟组合执行参数优化。在另一示例中，码本矩阵D由DFT矩阵或过采样DFT矩阵的前N1列和后N2列限定，使得(见图5(b))。在另一示例中，码本矩阵D由DFT矩阵或过采样DFT矩阵的i1：i2列限定，使得/>码本矩阵还可以包含DFT矩阵或过采样DFT矩阵的多个子矩阵。对于由i1：i2列和i3：i4列限定的两个DFT子矩阵的情况，码本矩阵由给出。
(c)双级预编码结构F＝F1 F 2-所有2U个波束的延迟相同
根据实施例，类似于频域双级预编码器结构F＝F1F2，用于第l个延迟的空间延迟预编码器可以表示为
k(l)＝K1(l)K2(l)
其中K1是大小为N×2U的矩阵，其包含2U个空间波束，而K2(l)是大小为2U×1的向量，
其中K2，u(l)是与第u个波束和第l个延迟相关联的标量复延迟域组合系数。当K1(l)是宽带矩阵时，空间延迟预编码器矩阵可以表示为
/>
其中K1与矩阵F1相同，并且因此，双级预编码结构F＝F1F2可以写为
矩阵中使用的DI中的延迟/>对于矩阵K1中的所有2U个波束是相同的。
在此实施例中，与第u个波束相关联的上述复数值延迟域组合向量由矩阵K2的第u行给出，并且第s个频点的上述复数值组合向量由矩阵F2的第s列限定。
(d)扩展到波束特定延迟-极化和波束相依的延迟
根据实施例，当K1(l)是非宽带矩阵时，用于第l个延迟的波束的组合可以不同于其他延迟，并且与2U个波束相关联的延迟可以不同。因此，2U个波束可以与2U个DI相关联。然后，将第u个DI与波束指标u和个延迟/>相关联，其中对于不同的波束，/>个延迟可以是相同的或不同的。而且，每个波束可以具有不同数量的延迟/>频域预编码器然后可以用下式表示
其中矩阵是空间延迟域组合系数矩阵，被限定为
其中为与波束u相关联的延迟域组合系数。此外，W由下式给出
其中是与波束u相关联的DFT矩阵，其/>个列是从码本D中选择的。
包含频域组合系数f2，u的矩阵F2可以表示为
F2＝[f2，1 f2，2 ... f2，2U]T
其中
其中/>
因此，预编码器F然后可以写成
(d.1)波束特定延迟-极化不相依和波束相依的延迟的特殊情况
根据实施例，延迟τu(l)是极化不相依和波束相依的，并且适用以下：
然后，以下关系对于频域向量wu，l成立：
因此，代替2UDI反馈，仅需要将U个DI反馈到发送器。
(d.2)波束特定延迟-极化相依和波束不相依的延迟的特殊情况
根据实施例，延迟是极化相依和波束不相依的，并且适用以下：
其中τ(1)(l)≠τ(2)(l)or τ(1)(l)＝τ(2)(l)
然后，以下关系对于频域向量wu，l成立
其中或/>
因此，代替2U DI反馈，仅需要将两个DI，2个DI，反馈到发送器，其中第一DI指天线阵列的第一极化的延迟，以及第二DI指天线阵列的第二极化的延迟。
下表总结了用于矩阵K2的反馈总量以及各种反馈实施例的DI的数量。
(e)波束特定延迟-在L个延迟中有d个相同的延迟的特殊情况
根据实施例，与第u个波束相关联的DI中的个指标中的d个指标可以与与其他波束相关联的DI的延迟指标相同。在这种情况下，第u个波束的DI可以仅具有/>个指标而不是/>个指标。
除了包含用于特定空间波束的指标的波束特定的DI外，还可以使用对X(X＝1…PU)个空间波束共用的DI来表示X个空间波束共用的指标。当在不同空间波束的DI之间存在多组相同的延迟时，这样的多个公共DI可能变得有意义。
DI配置可以从发送器用信号通知给接收器。例如，DI配置可能包含有关以下信息：
-每个波束特定的DI的指标的总数，或者
-公共DI的数量，每个公共DI的指标的数量。
(f)波束特定延迟-延迟的限制
根据另外的实施例，对于每个波束，个延迟可以居中或限制在单个平均延迟附近。然后，用于第u个波束的频域码本矩阵/>由下式给出/>
其中其中C∈{0,1,2,…}是窗口参数，以及bu,1是与平均延迟相关联的指标，请参见图6，它示出了用于第u个波束的以平均延迟指标bu，1为中心的/>个延迟指标。在一种方法中，窗口尺寸参数C对于空间波束可以是相同或不同的，并且可以通过控制信道或通过更高层信令来从发送器用信号通知给接收器。在另一种方法中，窗口尺寸参数C在接收器处是已知的。
对于每个波束，个延迟域复组合系数系数被反馈到发送器。然而，代替每个波束的/>个延迟的反馈，相关联的平均延迟的单个指标bu，1足以被反馈给发送器。
例如，当所有波束的窗口尺寸参数C相同时，总反馈总量为用于2U个波束的个复延迟域组合系数和2U个DI，其中每个DI仅包含单个指标。
优化的平均延迟可以位于限定的采样网格的开始或末端，如图7所示。图7(a)和图7(b)示出了位于采样网格的开始和/或末端处的图6的平均延迟的可能位置。在这种情况下，可以使用模运算来计算平均延迟附近的延迟的正确位置(指标)。框b1、b2中突出显示了需要进行模运算的指标。
(g)扩展到每个波束的多个平均延迟：
替代具有单个平均延迟，根据实施例，上述情况可以扩展到多个平均延迟。类似于单个平均延迟的情况，围绕每个平均延迟对C个延迟进行优化，如图8所示，对于第u个波束，示出了以两个平均延迟指标bu，1和bu，2为中心的C个延迟指标。
例如，当所有波束和所有平均延迟的窗口尺寸参数C相同时，对于每个波束的个平均延迟，总反馈总量为用于2U个波束的/>个复延迟域组合系数和2U个DI，其中每个DI包含/>个指标。
此外，对于2U个波束的子集，某些平均延迟可能相同，或者对于所有2U个波束，它们可能相同。例如，当平均延迟对于所有2U个波束相同时，可以将包含个延迟的仅单个DI反馈到发送器。
(h)延迟受限情况下的延迟域组合系数的Kronecker乘积结构
根据其他实施例，与平均延迟指标相关联的第u个波束的/>个复延迟域系数被用于计算所有其他2U-1个波束的组合系数。在下文中，我们考虑单个平均延迟和单个空间波束。在行向量/>中收集与第u个波束和平均延迟指标/>(/>范围为1至2U)相关联的/>个延迟组合系数，可以通过以下公式计算与平均延迟指标/>相关联的其余2U-1个波束(g≠u)的复延迟域组合系数
其中eg，u是与第g个波束相关联的标量复系数。图9示出了(2U-1)个波束相对于平均延迟的参考波束(框R)的复系数的计算。
请注意，对于上述Kronecker乘积结构，除了2U个延迟域组合系数向量K2,u的反馈之外，还需要将复组合系数eg,u反馈给发送器。
(i)扩展到多层传输
空间延迟预编码器的以上双极表示可以扩展到采用不同或非不同数量的每层的波束和每个波束的延迟的多层。可以给出一般的空间延迟双级预编码器结构，其中可以灵活地选择每层的波束和每个波束的延迟的数量。假设进行R-层传输，则与第r层相关联的预编码器由下式给出：
其中
-Nt是发送器阵列的发送天线的数量，
-U(r)是第r层的波束的数量，
-是第r层和第u波束的延迟的数量，
-是与发送器天线阵列的第r层、第u空间波束和第p极化相关联的大小为S×1的第d个延迟向量；
-是与第r层相关联的第u空间波束；
-是与发送器天线阵列的第r层、第u空间波束、第d延迟和第p极化相关联的标量延迟波束复组合系数，以及
-α(r)是归一化因子，以确保所有预编码器层上的平均总传输功率等于固定值。
在此实施例中，与第u个波束相关联的上述复数值延迟域组合向量由向量 给出，以及第s个频点的上述复数值组合向量，用于组合U(r)个空间波束成形向量/>其由矩阵的第s列给出
从空间域2D-DFT码本矩阵中选择空间波束成形向量并且对于每个层可以是不同的。DFT向量/>与延迟相关联并从频域码本矩阵D中选择。
根据实施例，可以用矩阵向量符号来表示空间延迟双级预编码器矩阵：
其中
包含用于第p个极化的波束组合系数，并且
的与第u个波束和第s个子带有关的(u，s)项/>可以通过/>个复延迟波束组合系数/>与/>个复指标/>的线性组合来表示，
此处，表示用于第u个波束和第p个极化的与延迟分量相关联的DFT向量的第s个项。
根据实施例，空间波束U(r)和所选择的波束的数量可以取决于传输层。在一种方法中，对于层的子集，所选择的空间波束的子集可以是相同的。例如，对于4-层传输，对于第一层U(1)＝4个每极化的波束，对于第二层U(2)＝4个每极化的波束，对于第三层U(3)＝2个每极化的波束，以及对于第四层U(4)＝2个每极化的波束，第一层和第二层的前两个空间波束是相同的/>且前两层的其余空间波束以及第三层和第四层的是不同的/>在另一种方法中，波束的数量对于层的子集是相同的。例如，对于4-层传输，第一层的波束的数量与第二层的波束的数量是相同的U(1)＝U(2)，但与其余两个剩余层是不同的(U(1)≠U(3)≠U(4))。
根据实施例，空间波束的数量和波束指标对于所有层可以是相同的，并且不取决于传输层指标。
根据实施例，延迟可以取决于波束和传输层。在一种方法中，与传输层的空间波束的子集相关联的延迟的子集可以是相同的。例如，对于第r层使用4个波束的传输，波束1和波束2的某些延迟是相同的(以及前两个波束的其余延迟是不同的/>以及第三束和第四束的延迟是不同的。在另一种方法中，延迟的数量对于传输层的波束的子集可以是相同的。例如，第一波束的延迟的数量与第二波束的延迟的数量相同/>在另一种方法中，对于空间波束和传输层的子集，延迟的子集可以是相同的。例如，与第一层的第一波束和第二波束相关联的两个延迟可以与与第二层的第一波束和第二波束相关联的两个延迟相同 不排除延迟的数量和每个波束和层的延迟的组合的其他示例。
根据实施例，对于传输层，延迟的数量和每波束的延迟可以是相同的，使得传输层的所有波束与相同的延迟相关联。
(j)未被选择的用于构造空间延迟双级预编码器矩阵的延迟/延迟差值的反馈
根据实施例，为了减少反馈开销，接收器被配置为从包含X个项/列的码本矩阵D中选择Kr个延迟或延迟差以用于为第r层构造空间延迟双级预编码器矩阵，并且将X-Kr未选择的延迟指标从码本矩阵D反馈到发送器。例如，当码本矩阵包含五个项/列并且接收器被配置为选择三个延迟/延迟差用以构造空间延迟双级预编码器以及它选择向量/>时，接收器通过用信号通知指标i1+3和i1+4(或相对指标3和4)的更高层(例如无线电资源控制(RRC)层或MAC-CE)或物理层(L1)反馈给发送器。在各层上参数Kr可以相同或不同。对于相同的Kr值，/>
根据实施例，接收器被配置为从发送器接收更高层(例如，无线电资源控制(RRC)层或MAC-CE)或物理层(L1)参数Kr(或单个参数K)，其指示用于选择第r层的空间延迟双级预编码器矩阵的延迟分量的延迟的数量。
根据实施例，接收器被配置为使用先验已知(默认)参数Kr(或单个参数K)，该参数指示用于选择第r层的空间延迟双级预编码器矩阵的延迟分量的选择的延迟的数量。
(k)频域码本配置
根据实施例，接收器被配置为从发送器接收更高层(例如，无线电资源控制(RRC)层或MAC-CE)或物理层(L1)参数S以用于频域码本(D)的配置。
根据实施例，接收器被配置为使用先验已知(默认)参数S以用于频域码本(D)的配置。
根据实施例，接收器被配置为从发送器接收更高层(例如，无线电资源控制(RRC)层或MAC-CE)或物理层(L1)参数过采样因子Of以用于频域码本(D)的配置。
根据实施例，接收器被配置为使用先验已知(默认)参数过采样因子Of以用于频域码本(D)的配置。
根据实施例，接收器被配置为从发送器接收与DFT的列或过采样DFT子矩阵相关联的更高层(诸如无线电资源控制(RRC)层或MAC-CE)或物理层(L1)参数以用于频域码本(D)的配置。
根据实施例，接收器被配置为使用与DFT的列或过采样DFT子矩阵相关联的先验已知(默认)参数以用于频域码本(D)的配置。
(l)最强延迟指示器
根据实施例，接收器被配置为
-选择波束的延迟指标以计算预编码器，
-构造包含由接收器选择的波束的延迟指标的DI，以计算空间延迟双级预编码器，
-指示与DI中最强延迟相对应的延迟指标，以及
-将DI以及最强延迟指标的指示反馈给发送器。
例如，最强延迟可以与在与选择的波束的延迟相关联的所有其他延迟组合系数中具有最高功率的延迟组合系数相关联。可以对公共DI的延迟指标进行排序，以使公共DI的第一指标与最强延迟相关联。当将空间延迟双级预编码应用于多用户传输时，公共DI中的最强延迟可在发送器处使用，以优化多个用户的调度决策并减少用户之间的干扰。
延迟的归一化
根据其他实施例，可以相对于单个参考延迟将延迟归一化。可以设置参考延迟，并且从单个参考延迟中减去与所有波束或所有天线相对应的L个延迟。L个延迟的集合中的任何第l个延迟都可以被选作参考延迟。在延迟的显式反馈的情况下，L-1个延迟差，而不是延迟，将被反馈给发送器。在延迟的隐式反馈的情况下，L-1个延迟差由集合的元素给出，并且DI包含与延迟差相关联的指标。
每个波束/天线归一化的特定情况：
还可以为每个波束或每个天线设置参考延迟，并且从波束特定或天线特定参考延迟中减去与每个波束或每个天线相对应的L个延迟。在延迟的隐式反馈的情况下，L-1个延迟差由集合的元素给出，并且DI包含与延迟差相关联的指标。/>
在本文描述的实施例中，可以使用如图2、图3或图4所示的用户设备和基站之间的反馈信道来用信号通知反馈。也可以通过诸如PUCCH之类的控制信道或者诸如PUSCH之类的数据信道来用信号通知或发送反馈，可以通过诸如RRC信令之类的更高层信令来用信号通知。
本发明的实施例可以在采用更高秩或层通信的通信***中实现。在这样的实施例中，反馈包括每层的延迟和每层的复预编码器系数。
根据实施例，通信设备假定为了CQI和/或RI和/或PMI计算，发送器对于v＝R层将空间延迟双级预编码器应用于天线端口{1000,1008+v-1}上的PDSCH信号，如下
其中
[x(0)(i),…,x(v-1)(i)]T是PDSCH码元的码元向量，P∈{1,2,4,8,12,16,24,32}，
x(u)(i)是层u的第i个符号，
y(u)(i)是在天线端口u上传输的第i个预编码码元，并且
F(i)＝[F(1)(i),…,F(R)(i)]是空间延迟双级预编码器矩阵的第i列。
扩展到端口选择空间码本：
根据实施例，空间码本矩阵的项由N/2长度的列向量表示，其中N是天线端口的数量，其中第m个向量(m＝1,…,N/2)包含在第m个位置的单个1以及在其他位置的零。
上面已经参考其中发送器是为用户设备服务的基站而接收器是由基站服务的用户设备的通信***描述了本发明的实施例。然而，本发明不限于这样的实施例，并且还可以在其中发送器是由基站服务的用户设备而接收器是为用户设备服务的基站的通信***中实现。
尽管已在装置的上下文中描述了所描述概念的某些方面，但是很显然，这些方面也代表了相应方法的描述，其中，块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对相应装置的相应块或项目或特征的描述。
本发明的各种元素和特征可以使用模拟和/或数字电路的硬件以硬件实现、通过由一个或多个通用或专用处理器执行指令以软件实现，或者作为硬件和软件的组合来实现。例如，可以在计算机***或另一处理***的环境中实现本发明的实施例。图10示出了计算机***700的示例。单元或模块以及由这些单元执行的方法的步骤可以在一个或多个计算机***700上执行。计算机***700包括一个或多个处理器702，例如专用或通用数字信号处理器。处理器702连接到诸如总线或网络的通信基础设施704。计算机***700包括主存储器706，例如，随机存取存储器(RAM)，以及辅助存储器708，例如，硬盘驱动器和/或可移动存储驱动器。辅助存储器708可以允许将计算机程序或其他指令加载到计算机***700中。计算机***700可以进一步包括通信接口710，以允许在计算机***700和外部设备之间传送软件和数据。通信可以是以能够由通信接口处理的电子、电磁、光或其他信号的形式。通信可以使用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、RF链路和其他通信信道712。
术语“计算机程序介质”和“计算机可读介质”通常用于指有形存储介质，例如可移动存储单元或安装在硬盘驱动器中的硬盘。这些计算机程序产品是用于向计算机***700提供软件的装置。计算机程序，也称为计算机控制逻辑，被存储在主存储器706和/或辅助存储器708中。计算机程序也可以通过通信接口710被接收。计算机程序在被执行时，使计算机***700能够实施本发明。特别地，计算机程序在被执行时使处理器702能够实现本发明的过程，诸如本文描述的任何方法。因此，这样的计算机程序可以代表计算机***700的控制器。在使用软件来实现本公开的情况下，可以将软件存储在计算机程序产品中，并使用可移动存储驱动器、接口，例如通信接口710等将其加载到计算机***700中。
可以使用数字存储介质，例如云存储、软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存，执行硬件或软件中的实施，数字存储介质具有存储在其上的电子可读控制信号，电子可读控制信号与可编程计算机***协作(或能够协作)，从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，电子可读控制信号能够与可编程计算机***协作，从而执行本文描述的方法之一。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码可用于执行方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上的，用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。换句话说，因此，本发明方法的实施例是一种具有程序代码的计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，程序代码用于执行本文描述的方法之一。
因此，本发明方法的另一个实施例是一种数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，其包括记录在其上的用于执行本文所述方法之一的计算机程序。因此，本发明方法的另一实施例是表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。数据流或信号序列可以例如被配置为通过数据通信连接，例如通过互联网来传送。另一实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适于执行本文描述的方法之一。另一实施例包括一种计算机，计算机上安装了用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列)可以用于执行本文描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以便执行本文描述的方法之一。通常，方法优选地由任何硬件装置执行。
上面描述的实施例仅用于说明本发明的原理。应当理解，本文描述的布置和细节的修正和变化对于本领域的其他技术人员将是显而易见的。因此，本发明的意图仅由即将来临的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文的实施方式的描述和解释而给出的具体细节的限制。
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Claims (21)

1.一种接收器，被配置为接收并处理通过无线电信道从采用多个天线端口的发送器接收的无线电信号，
根据接收到的信号确定
用于发送器处的一个或多个传输层和天线端口的一个或多个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，以及
将所确定的延迟显式或隐式地以及所确定的复预编码器系数显式或隐式地反馈给发送器，
其中，空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
空间码本矩阵，包含空间波束成形向量，
频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟相关联，以及
每层的组合元素，用于复缩放或组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个；
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联；以及
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，使得频域码本矩阵的大小相对于由全DFT矩阵限定的频域码本矩阵被减小。
2.根据权利要求1所述的接收器，其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵并非包括DFT矩阵的所有项且DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联。
3.根据权利要求1所述的接收器，其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵是DFT矩阵的仅部分且与一系列延迟值相关联。
4.根据权利要求1所述的接收器，其中，延迟与DFT矩阵的仅部分相关联，使得频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵并非包括DFT矩阵的所有项且DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联。
5.根据权利要求1所述的接收器，其中，延迟与DFT矩阵的仅部分相关联，使得频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联。
6.根据权利要求1所述的接收器，其中，用于构造频域码本矩阵的DFT矩阵是过采样DFT-矩阵其中/>其中Of是DFT-矩阵的过采样因子，以及S＝子载波或子带或物理资源块的总数；
其中，当Of＝1时，频域码本矩阵由S×S的DFT-矩阵给出；
其中，当Of>1时，频域码本矩阵由大小为S×(OfS-1)的过采样DFT-矩阵给出。
7.根据权利要求1所述的接收器，其中，取决于当将空间码本矩阵的所选择的波束与MIMO信道脉冲响应组合时获得的波束成形的信道脉冲响应的延迟扩展来选择DFT矩阵的子矩阵。
8.根据权利要求1所述的接收器，其中，频域码本矩阵由以下限定：
DFT矩阵的前N列，或
DFT矩阵的前N1列和后N2列，或
DFT矩阵的i1:i2列，或
DFT矩阵的i1:i2列和i3:i4列。
9.根据权利要求1所述的接收器，其中，指示限定频域码本的DFT矩阵的多个列的一个或多个参数在接收器处是先验的，或者是由发送器配置的。
10.根据权利要求1所述的接收器，其中，延迟取决于空间波束和传输层；以及
其中，
与传输层的空间波束的子集相关联的延迟的子集是相同的，或
用于传输层的空间波束的子集的延迟的数量是相同的，或
对于空间波束和传输层的子集，延迟的子集是相同的。
11.根据权利要求1所述的接收器，其中，对于传输层，每个波束的延迟的数量和延迟是相同的，使得传输层的所有波束与相同的延迟相关联。
12.根据权利要求1所述的接收器，其中，预编码矩阵由以下表示：
其中
Nt是发送器的天线端口的数量，
U(r)是用于第r层的波束的数量，
是用于第r层和第u波束的延迟的数量，
是与发送器天线阵列的第r层、第u空间波束和第p极化相关联的大小为S×1的第d个延迟向量；
是与第r层相关联的第u空间波束；
是与发送器天线阵列的第r层、第u空间波束，第d延迟和第p极化相关联的标量延迟波束复组合系数，以及
α(r)是归一化因子，以确保所有预编码器层上的平均总传输功率等于固定值。
13.根据权利要求1所述的接收器，其中，接收器被配置为显式地或隐式地反馈空间延迟预编码器的延迟，隐式反馈使用指示与频域码本矩阵的各个列向量相关联的指标的延迟标识符；
其中，隐式延迟反馈包括一个或多个延迟标识符DI，每个延迟标识符指示与频域码本矩阵的列向量相关联的L个指标的集合，L＝延迟的总数；以及
其中，DI中的指标的数量相对于空间波束相同或不同。
14.根据权利要求13所述的接收器，其中，除了包含用于特定空间波束的指标的波束特定的DI之外，反馈还包括X(X＝1...PU)个空间波束共用的公共DI，公用DI表示X个空间波束共用的指标。
15.根据权利要求13所述的接收器，其中，反馈包括预编码矩阵标识符PMI，指示指示各个空间波束成形向量的第一数量的指标，指示各个复延迟域组合系数的第二数量的指标，以及指示延迟标识符中包含的延迟的第三数量的指标。
16.根据权利要求1所述的接收器，其中，空间码本矩阵的项由N/2长度的列向量表示，其中N是天线端口的数量，其中，第m个向量(m＝1,…,N/2)在第m个位置包含单个1并在其他位置包含零。
17.一种发送器，包括：
天线阵列，具有多个天线，多个天线用于与一个或多个接收器进行无线通信；以及
连接到天线阵列的一个或多个预编码器，预编码器将一组波束成形权重应用于天线阵列的一个或多个天线，以通过天线阵列形成一个或多个发送波束，
其中，发送器被配置为响应于从接收器接收到的反馈来确定波束成形权重，反馈显式或隐式地指示用于发送器处的一个或多个传输层和天线端口的一个或多个空间延迟预编码器的延迟以及显式或隐式地指示一个或多个空间延迟预编码器的复预编码器系数，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，
其中，空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
空间码本矩阵，包含空间波束成形向量，
频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟相关联，以及
每层的组合元素，用于复缩放或组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个，
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联，以及
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，使得频域码本矩阵的大小相对于由全DFT矩阵限定的频域码本矩阵被减小。
18.一种无线通信网络，包括：
至少一个根据权利要求1所述的接收器，以及
至少一个根据权利要求17所述的发送器。
19.一种用于操作无线通信网络的接收器的方法，包括：
接收并处理通过无线电信道从采用多个天线端口的发送器接收的无线电信号，
根据接收到的信号确定
用于发送器处的一个或多个传输层和天线端口的一个或多个空间延迟预编码器的复预编码器系数和延迟，以便实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，以及
将所确定的延迟显式或隐式地以及所确定的复预编码器系数显式或隐式地反馈给发送器，
其中，空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
空间码本矩阵，包含空间波束成形向量，
频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟相关联，以及
每层的组合元素，用于复缩放或组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个；
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联；以及
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，使得频域码本矩阵的大小相对于由全DFT矩阵限定的频域码本矩阵被减小。
20.一种在发送器和一个或多个接收器之间形成用于无线通信的一个或多个波束的方法，方法包括：
将一组波束成形权重应用于天线阵列的一个或多个天线，以通过天线阵列形成一个或多个发送波束，
其中，响应于从接收器接收到的反馈来确定波束成形权重，反馈显式或隐式地指示用于发送器处的一个或多个传输层和天线端口的一个或多个空间延迟预编码器的延迟以及显式或隐式地指示一个或多个空间延迟预编码器的复预编码器系数，以实现用于通过无线电信道的通信的预定义属性，
其中，空间延迟预编码器具有双级结构，包括：
空间码本矩阵，包含空间波束成形向量，
频域码本矩阵，其中，频域码本矩阵的每个向量与延迟相关联，以及
每层的组合元素，用于复缩放或组合从空间和/或频域码本矩阵中选择的向量中的一个或多个；
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，其中，DFT矩阵的子矩阵与一系列延迟值相关联；以及
其中，频域码本矩阵由DFT矩阵的子矩阵限定，使得频域码本矩阵的大小相对于由全DFT矩阵限定的频域码本矩阵被减小。
21.一种计算机可读介质，具有计算机程序存储于其上，计算机程序包括指令，所述指令在计算机上执行时使得计算机执行如权利要求19或20所述的方法。
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