РАЗРАБОТКА И СТРУКТУРА КОДОВОЙ КНИГИ ДЛЯ МНОГОГРАНУЛЯРНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2014 года по МПК H04L27/28 H04M13/00 

Область техники

[0001] Примеры осуществления данного изобретения относятся в целом к системам, способам, устройствам и компьютерным программам для беспроводной связи и, в частности, к кодовым книгам и кодовым словам для предварительного кодера в системе с множеством передающих и/или приемных антенн в каждом узле.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Ниже приведены различные сокращения, которые встречаются в описании и/или на чертежах.

3GPP third generation partnership project - Проект сотрудничества по разработке систем третьего поколения СВ codebook - кодовая книга СоМР coordinated multi-point transmission/reception - скоординированная многоточечная передача/прием CQI channel quality indicator - индикатор качества канала CRC cyclic redundancy check - контроль циклическим избыточным кодом CSI channel state information - информация о состоянии канала (например, CQI, PMI и RI) CS1-RS channel state information reference symbols - опорные символы информации о состоянии канала CW codeword - кодовое слово DL downlink - нисходящая линия связи eNB базовая станция системы EUTRAN/LTE EUTRAN evolved UTRAN - усовершенствованная сеть UTRAN (называемая также LTE или 3.9G) LTE long term evolution - система долгосрочного развития ITU international telecommunication union - Международный союз электросвязи ITU-R сектор радиосвязи ITU MCS modulation and coding scheme - схема модуляции и кодирования MIMO multiple-input-multiple-output - технология связи с множеством входов и множеством выходов MU-MIMO multi-user multiple input multiple output - многопользовательская технология связи с множеством входов и множеством выходов Nr number of receive antennas - число приемных антенн Nt number of transmit antennas - число передающих антенн OFDMA orthogonal frequency division multiple access - множественный доступ с ортогональным частотным разделением PDCCH physical downlink control channel - физический канал управления нисходящей линии связи PRB physical resource block - физический ресурсный блок PMI preceding matrix indicator - индикатор матрицы предварительного кодирования PUCCH physical uplink control channel - физический канал управления восходящей линии связи PUSCH physical uplink shared channel - физический совместно используемый канал восходящей линии связи Rl rank indicator - индикатор ранга RS reference symbols - опорные символы SU-MIMO single-user multiple-input-multiple-output - однопользовательская технология связи с множеством входов и множеством выходов TBS transport block size - размер транспортного блока TX передача UE user equipment - пользовательское устройство UL uplink - восходящая линия связи UTRA universal mobile telecommunication system terrestrial radio access - наземный радиодоступ универсальной системы мобильной связи UTRAN UTRA network - сеть наземного радиодоступа универсальной системы мобильной связи ХР cross polarized/polarization - кросс-поляризованный/кросс-поляризация

[0003] В системе связи, известной как усовершенствованная сеть UTRAN (E-UTRAN, называемая также UTRAN-LTE, E-UTRA или 3.9G), версия 8 LTE завершена, версия 9LTE стандартизируется, а версия 10 LTE находится в настоящее время в разработке в рамках проекта 3GPP. В нисходящей линии связи (DL) система LTE версии 10 поддерживает технологию 8-Тх DL SU-MIMO, включающую до восьми пространственных уровней (потоков), а также усовершенствованную передачу DL MU-MIMO.

[0004] Фиг.1 воспроизводит фиг.4.1 спецификации 3GPP TS 36.300, V8.6.0 (2008-09) и иллюстрирует общую архитектуру системы E-UTRAN. Система EUTRAN включает узлы eNB, обеспечивающие окончания протокола RRC плоскости пользователя и плоскости управления EUTRA к устройству UE. Узлы eNB связаны друг с другом через интерфейс Х2. Узлы eNB также связаны через интерфейс S1 с развитым ядром пакетной передачи (ЕРС, Evolved Packet Core), более конкретно с объектом управления мобильностью и обслуживающим шлюзом. Интерфейс S1 поддерживает отношение «многие-со-многими» между объектами управления мобильностью / обслуживающими шлюзами и узлами eNB.

[0005] Представляют интерес дальнейшие версии 3GPP LTE, направленные на разработку будущих систем IMT-A, называемых для удобства просто усовершенствованными системами LTE (LTE-Advanced, LTE-A). Технология LTE-A направлена на расширение и оптимизацию технологий радиодоступа 3GPP LTE версии 8 для обеспечения более высоких скоростей передачи данных по очень низкой цене. Технология LTE-А, вероятнее всего, будет частью системы LTE версии 10. Технология LTE-A, как ожидается, будет использовать смесь локальных и глобальных методов оптимизации, чтобы выполнить требования ITU-R для системы IMT-A при сохранении обратной совместимости с системой LTE версии 8. Чтобы выполнить требования пиковой спектральной эффективности (до 30 бит/с/Гц), поддержка до 8 передающих антенн в линии DL будет стандартизирована в версии 10 LTE, позволяя осуществлять передачу DL с пространственным мультиплексированием до 8 пространственных уровней.

Как режим 8-ТХ DL MIMO, так и усовершенствованный режим MU-MIMO предложены в версии 10 для усовершенствованной передачи MIMO DL.

[0006] В версии 10 LTE необходимо разработать кодовую книгу для 8 передающих (ТХ) антенн. В документе RAN 1#59 было решено расширить структуру неявной обратной связи версии 8 для версии 10 LTE. Она основана на модульной (или многогранулярной) структуре, объединяющей два компонента обратной связи из разных кодовых книг: один компонент обратной связи представляет долговременные (например, широкополосные) свойства канала, в то время как другой компонент обратной связи охватывает кратковременные (например, частотно-избирательные) свойства канала.

[0007] По сравнению с версией 8/9 LTE для версии 10 LTE рассматриваются два новых момента, касающихся DL MIMO:

- оптимизация работы MU-MIMO, обладающая преимуществом нового пакета структуры опорного символа с точки зрения предварительно кодированных специфических для устройства UE опорных символов (иногда называемых символами UE-RS или опорными символами демодуляции (demodulation reference symbols, DRS или DM-RS)) и периодических опорных символов информации о состоянии канала (CSI-RS);

- расширение работы до 8 уровней MIMO DL (то есть пространственного мультиплексирования до восьми пространственных потоков).

[0008] Эти усовершенствования будут поддерживаться новым режимом обратной связи устройства UE для информации о состоянии канала (CSI) и индикации качества канала (CQI), вытекающим из принципов неявной обратной связи в системе LTE версии 8. Точная обратная связь с помощью информации CSI важна особенно для режима MU-MIMO. Кроме того, аспекты сигнализации и размеры кодовой книги приобретают большую важность при рассмотрении расширения работы до 8 уровней в режиме SU-MIMO.

[0009] Записи кодовой книги (СВ) в версии 8 LTE были определены для передачи до ранга 4 и имеют конструктивные ограничения, такие как постоянный модуль, конечный алфавит и свойство вложенности. Работа таких книг СВ довольно проста: на основе оценивания канала по общим опорным символам (common reference symbols, CRS) устройство UE определяет свой предпочтительный ранг передачи для этого канала и на основе этого выбирает кодовые слова, основываясь на критериях выбора, таких как максимизация пропускной способности. Для краткости назовем эти определения и операции кодовой книги работой традиционной книги СВ или одиночной кодовой книги.

[0010] Было сделано несколько предложений в версию 10 LTE для кодовых книг, основанных на структуре традиционной книги СВ. Например, в документе R1-101462 фирмы Motorola предложено использовать несколько книг СВ размером 4-5 битов с кодовыми словами, позволяющими осуществлять работу как в сценарии с линейными антеннами (Uniform Linear Arrays, ULA), так и в сценарии с кросс-поляризованными антеннами (ХР). Другие предложения для структуры традиционной книги СВ были представлены в документе заседания рабочей группы RAN 1 #60.

[0011] Во время заседания RAN1#60 было решено расширить режим обратной связи версии 8, включающий неявную сигнализацию PMI/RI/CQI (см., например, документ R1-101683). Согласованная модульная (многогранулярная) структура книги СВ включает две матрицы предварительного кодирования, одна из которых предназначена для широкополосных и/или долговременных свойств канала, другая - для частотно-избирательных и/или кратковременных свойств канала. Эти предложения были сделаны на заседании RAN#59, например, фирмой Huawei (документ R1-10025 под названием: «Рассмотрение кодовой книги 8Тх для нисходящей линии связи» (Downlink 8Tx codebook considerations)) и фирмой Ericsson (документ R1-100051 под названием: «Гибкая концепция обратной связи» (A flexible feedback concept)).

[0012] Эти идеи направлены на кодовые книги СВ с многогранулярной структурой и исследование некоторых вопросов разработки таких многогранулярных кодовых книг СВ для лучшего их использования в системах, поддерживающих высокие и/или многочисленные ранги передачи для режимов SU- и MU-MIMO, например, для версии 10 LTE.

Сущность изобретения

[0013] В первом аспекте настоящего изобретения предлагается способ, включающий: выбор первой матрицы W1 предварительного кодирования из первой кодовой книги, включающей наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования, при этом первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами; использование выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования для выбора зависящей от ранга второй матрицы W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги, так что выбранные первая и вторая матрицы предварительного кодирования образуют объединенный предварительный кодер, зависящий от требуемого ранга, причем вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы, и сообщение информации об объединенном предварительном кодере узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи.

[0014] Во втором аспекте настоящего изобретения предлагается устройство, содержащее по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одну память, хранящую код компьютерной программы. Упомянутая по меньшей мере одна память, хранящая код компьютерной программы, сконфигурирована так, чтобы по меньшей мере с помощью одного процессора заставлять устройство выполнять по меньшей мере следующее: выбор первой матрицы W1 предварительного кодирования из первой кодовой книги, включающей наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования, при этом первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что все матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами; использование выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования для выбора зависящей от ранга второй матрицы W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги, так что выбранные первая и вторая матрицы предварительного кодирования образуют объединенный предварительный кодер, зависящий от требуемого ранга, при этом вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы, и сообщение информации об объединенном предварительном кодере узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи.

[0015] В третьем аспекте настоящего изобретения предлагается компьютерная программа, содержащая: код для выбора первой матрицы W1 предварительного кодирования из первой кодовой книги, включающей наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования, при этом первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами; код для использования выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования для выбора зависящей от ранга второй матрицы W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги, так что выбранные первая и вторая матрицы предварительного кодирования образуют объединенный предварительный кодер, зависящий от требуемого ранга, причем вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы, и код для сообщения информации об объединенном предварительном кодере узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи. В конкретной форме осуществления настоящего изобретения компьютерная программа согласно указанному третьему аспекту является компьютерным программным продуктом, содержащим машиночитаемый носитель или память, содержащие код компьютерной программы для использования компьютером.

[0016] В четвертом аспекте настоящего изобретения предлагается способ, включающий: прием от пользовательского устройства указания объединенного предварительного кодера; определение, из принятого указания, первой матрицы W1 предварительного кодирования путем обращения к первой кодовой книге, хранящейся на машиночитаемом носителе, при этом первая кодовая книга включает наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования и характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами; определение, из принятого указания, второй матрицы W2 предварительного кодирования путем обращения ко второй кодовой книге, хранящейся на машиночитаемом носителе, причем вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы, и использование по меньшей мере определенных первой и второй матриц предварительного кодирования для пространственного кодирования передачи по меньшей мере в пользовательское устройство.

[0017] В пятом аспекте настоящего изобретения предлагается устройство, содержащее по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одну память, хранящую код компьютерной программы. Упомянутая по меньшей мере одна память, хранящая код компьютерной программы, сконфигурирована так, чтобы по меньшей мере с помощью одного процессора заставлять устройство выполнять по меньшей мере следующее: определение, из принятого указания объединенного предварительного кодера, первой матрицы W1 предварительного кодирования путем обращения к первой кодовой книге, хранящейся в упомянутой памяти, при этом первая кодовая книга включает наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования и характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами; определение, из принятого указания, второй матрицы W2 предварительного кодирования путем обращения ко второй кодовой книге, хранящейся в упомянутой памяти, причем вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы, и использование по меньшей мере определенных первой и второй матриц предварительного кодирования для пространственного кодирования передачи по меньшей мере в пользовательское устройство.

[0018] В шестом аспекте настоящего изобретения предлагается компьютерная программа, содержащая: код для определения, из принятого указания объединенного предварительного кодера, первой матрицы W1 предварительного кодирования путем обращения к первой кодовой книге, хранящейся в упомянутой памяти, при этом первая кодовая книга включает наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования и характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами; код для определения, из принятого указания, второй матрицы W2 предварительного кодирования путем обращения ко второй кодовой книге, хранящейся в упомянутой памяти, причем вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы, и код для использования по меньшей мере определенных первой и второй матриц предварительного кодирования для пространственного кодирования передачи по меньшей мере в пользовательское устройство.

[0019] Эти и другие аспекты более подробно описаны ниже.

Краткое описание чертежей

[0020] Указанные выше и другие аспекты примеров осуществления настоящего изобретения станут более понятными из последующего подробного описания и приложенных чертежей.

[0021] Фиг.1 воспроизводит фиг.4 спецификации 3GPP TS 36.300 и иллюстрирует общую архитектуру системы E-UTRAN.

[0022] На фиг.2А показана упрощенная структурная схема различных электронных устройств, которые подходят для практического применения примеров осуществления данного изобретения.

[0023] На фиг.2В показана более подробная структурная схема пользовательского устройства, такого как устройство, показанное на фиг.2А.

[0024] На фиг.3А-В представлены логические блок-схемы, каждая из которых иллюстрирует работу способа и результаты выполнения команд компьютерной программы, содержащихся на машиночитаемом носителе, в соответствии с примерами осуществления данного изобретения.

Подробное описание изобретения

[0025] Ниже подробно представлены примеры осуществления структуры кодовой книги для многогранулярной обратной связи информации о состоянии канала (CSI) при поддержке работы в режиме DL SU-/MU-MIMO. Примеры и описание даются в контексте системы LTE версии 10, но идеи настоящего изобретения не ограничены только этой беспроводной системой и могут быть приспособлены для других систем SU-MIMO и/или MU-MIMO. Приведенные ниже примеры описывают кодовые книги для использования до 8 ТХ антенн, но идеи настоящего изобретения могут быть легко применены для беспроводных систем, которые используют максимум 4 ТХ антенны, а также более 8 ТХ антенн. Описанные ниже примеры проистекают также из использования кодовых книг (СВ) версии 8 для определения новых книг СВ для долговременных и/или кратковременных компонентов обратной связи. Многогранулярная структура кодовой книги согласно идеям настоящего изобретения гарантирует эффективную работу линии DL в однопользовательском (SU) и многопользовательском (MU) режиме MIMO, например, в системе LTE версии 10.

[0026] Упомянутая модульная (многогранулярная) структура книги СВ включает две матрицы предварительного кодирования, одна из которых направлена на широкополосные и/или долговременные свойства канала и обозначена W1, а другая направлена на частотно-избирательные и/или кратковременные свойства канала и обозначена W2. Полученный в результате предварительный кодер W для каждого поддиапазона может быть, например, произведением этих двух матриц. При этом также достигается эффективное сжатие данных обратной связи и, следовательно, снижение объема соответствующей служебной информации линии UL, так как долговременная информация CSI, как ожидается, не будет изменяться так часто, как соответствующая ей кратковременная информация.

[0027] Преимущество, получаемое такой адаптивной и модульной обратной связью, получается по существу из перспективы MU-MIMO: известно, что большинство преимуществ режима MU-MIMO над SU-MIMO достигается в сценарии с близко расположенными ТХ антеннами и малым азимутальным (угловым) распределением в узле eNB, что в точности является сценарием, когда имеется долговременная широкополосная корреляция в беспроводном канале. Тогда эффективно выполняется разделение/мультиплексирование множества пользователей на основе долговременной информации CSI (направление прихода (direction of arrival, DoA) является одним из примеров такого долговременного свойства канала), в то время как специфическая для устройства UE адаптация ранга происходит главным образом на основе кратковременной информации CSI (в случае, если ранг больше 1 на каждое устройство UE в режиме MU-MIMO, такая адаптация является выполнимой и поддерживаемой). При практическом использовании антенн узла eNB, включающих кросс-поляризованные антенные решетки, это преобразуется в MU-MIMO (широкополосное) формирование луча (например, разделение устройств UE) в области луча посредством групп собственно поляризованных элементов антенны, в то время как специфическая для устройства UE адаптация ранга происходит в каждом (специфическом для устройства UE) луче, который передают, соответствующим образом комбинируя две поляризации. Поэтому имеет смысл оптимизировать обратную связь устройства UE в этом направлении. Альтернативно, такой подход не препятствует также достижению преимуществ режима SU-/MU-MIMO в некоррелированном сценарии, когда долговременная (широкополосная) информация CSI, как ожидается, будет менее важна, в то время как роль кратковременной информации CSI возрастет.

[0028] В случае использования некалиброванной антенны долговременный компонент W1 может использоваться также для восстановления калибровки антенны. Это может быть сделано заданием кодовой книги W1 с более точной гранулярностью и обеспечением широкополосной работы или работы по каждому поддиапазону совместно с дальнейшим выбором кодовой книги W2 для построения конечной матрицы W предварительного кодирования. Альтернативно, W1 может быть диагональной матрицей, включающей фазовые смещения в качестве диагональных элементов, которые служат для восстановления калибровки передающих антенных решеток. В таком случае кодовая книга W2 включает матрицы предварительного кодирования размера [8×ранг] в случае 8-ТХ и далее приводит к построению многогранулярной матрицы W предварительного кодирования.

[0029] Для разработки кодовой книги это означает, что долговременная статистика канала должна поддерживаться посредством широкополосной обратной связи с достаточно высокой гранулярностью (например, 4-5 битов) и оптимизироваться для типичной конфигурации антенны (например, решетки ULA или кросс-поляризованной решетки). Также могут использоваться большие размеры кодовой книги, например, в диапазоне 8 битов. Можно также предусмотреть долговременную обратную связь, которая будет вычисляться по каждому поддиапазону, в то время как долговременная кодовая книга также может зависеть от сценария. В то время как кодовые книги для кратковременного компонента обратной связи, использующие 2- и 4-Тх кодовые книги из стандарта системы LTE версии 8, являются привлекательной основой для обратной связи кратковременной информации CSI с точки зрения реализации устройства UE и спецификации версии 10, эти 2- и 4-Тх кодовые книги могут быть дополнительно расширены для включения векторов выбора антенны, которые делают возможным выбор виртуального луча. В случаях когда использование кодовых книг системы LTE версии 8 невозможно, определяются конкретные кодовые книги, например кодовые книги, включающие матрицы предварительного кодирования размера [8×ранг], должны использоваться в случаях, когда размерность ТХ 8 применима для W2.

[0030] В организации 3GPP аспекты разработки и принципов работы двойной кодовой книги в настоящее время являются открытыми для обсуждения. Примеры форм осуществления изобретения предлагают новые принципы разработки многогранулярной кодовой книги для поддержки многогранулярной обратной связи информации CSI, а примеры, приведенные ниже, предоставляют конкретные варианты выбора структуры для долговременного и кратковременного компонента обратной связи, которые приводят к хорошим рабочим характеристикам, а также к эффективной обратной связи в практических сценариях.

[0031] Сначала перечисляются некоторые конкретные рекомендации для разработки двух кодовых книг. Эти две матрицы W1 и W2 могут играть различные роли в многогранулярном механизме, описанном ниже. Кодовая книга W, используемая для фактической передачи, создается из (например, произведения) двойных кодовых книг W1 и W2.

- W1 предназначена для долговременной обратной связи, а также широкополосной обратной связи и сжатия подпространства, таким образом, имеются три отдельных аспекта.

- Максимальный ранг передачи матрицы W1 равен меньшему из значений Nt и Mr. Например, в системе LTE версии 10 максимальный ранг может быть равен 8.

- При построении W1 число кодовых слов в каждом ранге передачи может отличаться между рангами.

- Для высоких рангов W1 может быть меньше элементов в каждом ранге по сравнению с определениями W1 низкого ранга.

- Как частный случай, каждый из зависящих от ранга элементов в кодовой книге W1 для более высоких рангов может состоять только из одного элемента - единичной матрицы размера Nt*Nt.

- Кодовая книга W1 может состоять только из диагональных элементов, представляющих фазовые коррекции, например коррекции, которые могут быть полезны для калибровки антенны. Эти диагональные элементы являются, например, комплексными значениями с модулем единица, выбранными из конечного алфавита, и в качестве первого диагонального элемента может быть выбрана 1, так как полная фаза конечного кодового слова является несущественной.

- Кодовая книга W1 может быть построена широкополосной или по каждому поддиапазону. Размер поддиапазона является кратным блокам PRB / частотным фрагментам (chunk). Усреднение по времени может быть добавлено в структуру W1.

- W1 может быть иерархической/адаптивной кодовой книгой, которая приводит с течением времени к адаптации/отслеживанию кодовой книги.

- Кодовая книга W2 может содержать кодовые слова системы LTE версии 8. Она может быть усовершенствована векторами выбора антенны, например, для выполнения выбора виртуального луча.

- Для более высоких рангов W2 может быть меньшее количество элементов на ранг по сравнению с определениями низкого ранга W2.

- Кодовые книги W1 и W2 могут использоваться как для виртуализации антенны, так и для выбора антенны.

[0032] Эти принципы разработки и их причины подробно описаны ниже в трех примерах. Каждый из этих трех примеров приведен для структуры/комбинации кодовой книги для многогранулярного сообщения CSI, основанного на двойной кодовой книге. В этих примерах нижние индексы указывают на размеры матриц предварительного кодирования; I указывает на единичную матрицу; R8 относится к кодовым книгам LTE версии 8, RI относится к индикатору ранга, РМ11 относится к широкополосному сообщению из кодовой книги W1 и PMI2 относится к широкополосному или частотно-избирательному сообщению из кодовой книги LTE версии 8 или из кодовой книги W2.

[0033] Авторы изобретения полагают для первого примера, указанного в таблице 1, что сообщение двойной кодовой книги, в общем, является наиболее целесообразным с точки зрения сжатия/точности обратной связи для более низких рангов передачи, где как раз существует пространственная структура подпространства в беспроводном канале передачи. Для более высоких рангов передачи обычно наблюдается сильное рассеяние, которое приводит к пространственной декорреляции канала и, таким образом, уменьшению выигрыша широкополосного предварительного кодирования. По этой причине для этих высоких рангов достаточно меньшего числа элементов на каждый ранг передачи в кодовой книге W1. В таких случаях даже единственная матрица, единичная матрица, в качестве предварительного кодера для W1, как ожидается, обеспечит адекватную работу.

[0034] Второй и третий примеры в таблицах 2 и 3 представляют собой не ограничивающие изобретение примеры другой возможной структуры двойной кодовой книги, охватывающей 8 рангов передачи. Для краткости приведенное ниже описание относится к случаю 8 ТХ антенн, но ранг может также исходить из числа приемных антенн, и, как отмечено выше, идеи настоящего изобретения могут быть легко применены также к другим максимальным рангам помимо максимального ранга 8, взятого из стандарта системы LTE версии 10.

[0035] Без потери общности приведенный ниже пример относится к случаю 8 Тх антенн. Описываемая здесь технология применима также для другого числа антенн, например 4 ТХ или более 8 ТХ антенн.

[0036]

Таблица 1
Первый пример структуры кодовой книги RI РМI1 PMI2 1 W1_8×2 для RI=1, 2 W2_2×1 (например, кодовая книга 2 Тх версии 8 ранг-1, возможно, с добавлением векторов выбора антенны) 2 W2_2×2 (например, кодовая книга 2 Тх версии 8 ранг-2, возможно, с добавлением единичной матрицы I_2×2) 3 W1_8×8 для RI = от 3 до 8 (например, I_8×8 или диагональная матрица, содержащая фазовую коррекцию для калибровки) W2_8×3 (например, кодовая книга ранг-3 8 Тх) 4 W2_8×4 (например, кодовая книга ранг-4 8 Тх) 5 W2_8×5 (например, кодовая книга ранг-5 8 Тх) 6 W2_8×6 (например, кодовая книга ранг-6 8 Тх) 7 W2_8×7 (например, кодовая книга ранг-7 8 Тх) 8 W2_8×8 (например, кодовая книга ранг-8 8 Тх)

[0037] Для этого первого примера наблюдается среда с сильным рассеянием для высоких рангов передачи от 3 до 8. Получающаяся в результате декорреляция канала в значительной степени уменьшает потенциальный выигрыш от широкополосного предварительного кодирования, и поэтому более сложная кодовая книга, чем единичная матрица, для W1 представляет небольшое дополнительное преимущество. Однако могут быть случаи, например, в сценарии с некалиброванными антеннами, когда диагональная матрица, содержащая фазовую коррекцию для калибровки, будет более эффективной.

[0038]

Таблица 2
Второй пример структуры кодовой книги RI РМI1 PMI2 1 W1_8×2 для RI=1, 2 W2_2×1 (например, кодовая книга 2 Тх версии 8 ранг-1, возможно, с добавлением векторов выбора антенны) 2 W2_2×2 (например, кодовая книга 2 Тх версии 8 ранг-2) 3 W_8×4 для RI=3, 4 W2_4×3 (например, кодовая книга 4 Тх версии 8 ранг-3, возможно, с добавлением векторов выбора антенны) 4 W2_4×4 (например, кодовая книга 4 Тх версии 8 ранг-4, возможно, с добавлением единичной матрицы I_4×4) 5 W1_8×8 для RI = от 5 до 8 (например, I_8×8 или диагональная матрица, содержащая фазовую коррекцию для калибровки) W2_8×5 (например, кодовая книга ранг-5 8 Тх) 6 W2_8×6 (например, кодовая книга ранг-6 8 Тх) 7 W2_8×7 (например, кодовая книга ранг-7 8 Тх) 8 W2_8×8 (например, кодовая книга ранг-8 8 Тх)

[0039] Для этого второго примера, так же как и для третьего примера ниже, декорреляция канала (например, из-за среды с сильным рассеянием) обычно наблюдается для рангов передачи с 5 по 8 в противоположность рангам с 3 по 8 в первом примере. Использование единичной матрицы для W1 в этих верхних 4 рангах обеспечивает преимущество, аналогичное преимуществу, подробно описанному выше в отношении первого примера и верхних 6 рангов, с аналогичным исключением диагональной матрицы с фазовой коррекцией для калибровки в случае некалиброванных антенн.

[0040]

Таблица 3
Третий пример структуры кодовой книги RI РМI1 PMI2 1 W1_8×4 для RI = 1, 2, 3, 4 W2_4×1 (например, кодовая книга 4 Тх версии 8 ранг-1, возможно, с добавлением векторов выбора антенны) 2 W2_4×2 (например, кодовая книга 4 Тх версии 8 ранг-2, возможно, с добавлением векторов выбора антенны) 3 W2_4×3 (например, кодовая книга 4 Тх версии 8 ранг-3, возможно, с добавлением векторов выбора антенны) 4 W2_4×4 (например, кодовая книга 4 Тх версии 8 ранг-4, возможно, с добавлением единичной
матрицы I4×4) 5 W1_8×8 для RI = от 5 до 8 (например, I_8×8 или диагональная матрица, содержащая фазовую коррекцию для калибровки) W2_8×5 (то есть кодовая книга ранг-5 8 Тх) 6 W2_8×6 (то есть кодовая книга ранг-6 8 Тх) 7 W2_8×7 (то есть кодовая книга ранг-7 8 Тх) 8 W2_8×8 (то есть кодовая книга ранг-8 8 Тх)

[0041] Хоть это и не показано в приведенных выше таблицах, кодовая книга W1 включает наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования для каждого ранга. Для кодовой книги W1 имеется меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами (например, RI = от 3 до 8), чем связанных с более низкими рангами (например, RI = 1 и 2). Для примера, но не для ограничения изобретения, могут использоваться 6 или 10 либо 20 матриц, связанных с каждым из RI = 1 и 2, и только 2, 3, 4 или даже 1 матрица предварительного кодирования, связанная с каждым из более высоких рангов. Во втором примере, показанном в таблице 2, может быть много или немного матриц, связанных с каждым из RI = 3 и 4, в зависимости от конкретной реализации. Конкретная матрица кодовой книги W1, которую устройство UE выбирает в пределах конкретного ранга, зависит частично от качества канала, которое оно измеряет или оценивает.

[0042] Следует отметить также, что для кодовой книги W1 все матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами. В приведенных выше примерах в таблицах 2 и 3 упомянутым определенным рангом является RI = 4, так что ранг RI, равный значению от 5 до 8, имеют только диагональные матрицы, связанные с этими рангами. В каждом из этих примеров определенный ранг RI = 4 делит кодовую книгу W1 пополам: половина рангов выше, чем RI = 4, и половина равна или ниже, чем RI = 4, в этих примерах с 8 рангами. Хотя это остается верным в этих трех примерах, это не является необходимым ограничением для всех реализации идей настоящего изобретения. В примере в таблице 1 определенным рангом является RI = 2, и поэтому ранг RI, равный значению от 3 до 8, имеют только диагональные матрицы, связанные с этими рангами. В каждом из этих примеров упомянутый определенный ранг RI = 2 делит кодовую книгу так, чтобы было большее число рангов выше упомянутого определенного ранга, чем ниже него, включая упомянутый определенный ранг.

[0043] Ниже приводятся пять принципов разработки кодовой книги W1. Различные формы осуществления изобретения могут использовать один или несколько из них.

[0044] Первый принцип разработки W1: НЕДИАГОНАЛЬНЫЕ ЗАПИСИ КОДОВОЙ КНИГИ ЯВЛЯЮТСЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫМ РЕШЕНИЕМ, КОГДА ВСЕ ИЛИ НЕКОТОРЫЕ ИЗ ПЕРЕДАЮЩИХ АНТЕНН ЯВЛЯЮТСЯ ВЫСОКО ПРОСТРАНСТВЕННО-КОРРЕЛИРОВАНЫМИ. ПРИ ВИРТУАЛИЗАЦИИ МНОГОЖЕСТВА АНТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БОЛЕЕ НИЗКОЕ ЧИСЛО ВХОДОВ АНТЕННЫ ПУТЕМ ШИРОКОПОЛОСНОГО/ДОЛГОВРЕМЕННОГО СООБЩЕНИЯ ВСЕ ЭТИ ФИЗИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ СИЛЬНО КОРРЕЛИРОВАННЫМИ.

[0045] Широкополосное/долговременное сообщение W1 нецелесообразно, если канал не является достаточно коррелированным, таким образом, статистика, о которой сообщает W1, должна быть достаточно стабильной во времени и по частоте. Согласно примерам в этих приведенных выше трех таблицах видно, что неединичная матрица W1 должна быть разработана только для сценариев с низким рангом, например меньше, чем ранг 3, для первого примера или меньше, чем ранг 5, для второго и третьего примеров. В таком случае применение W1 эквивалентно сжатию канала 8 физических ТХ антенн в 2 или 4 луча канала для дальнейшего предварительного кодирования/ортогонализации, достигаемой W2. Ясно, что чем больше потенциальная пропускная способность канала, которая поддерживается после виртуализации антенны, тем лучше W1. Пропускная способность канала системы MIMO зависит от числа передающих/приемных антенн. Поэтому виртуализация антенны, выполняемая W1, уменьшит число эффективных входов антенны и в большей или меньшей степени уменьшит пропускную способность канала. Однако эта деградация может быть ограничена адаптацией этого принципа разработки кодовой книги.

[0046] Второй принцип разработки W1: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КНИГИ СВ 4×1 СИСТЕМЫ LTE ВЕРСИИ 8 ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ 8×2 W1 ЯВЛЯЕТСЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫМ РЕШЕНИЕМ. ДЛЯ КОНФИГУРАЦИИ ПЕРЕДАЮЩЕЙ АНТЕННЫ МОЖЕТ РАССМАТРИВАТЬСЯ СООБЩЕНИЕ ОБ ОТДЕЛЬНЫХ КОДОВЫХ СЛОВАХ ДЛЯ ЭТИХ ДВУХ ПОЛЯРИЗАЦИЙ, ОСОБЕННО ДЛЯ НЕКАЛИБРОВАННЫХ АНТЕНН УЗЛА ENB.

[0047] В сценарии с близко расположенными антеннами ХР и малым азимутальным распределением собственно поляризованные элементы антенны очень коррелированны, но ортогонально поляризованные антенны пространственно независимы, то есть не коррелированны. Одним примером осуществления кодовой книги 8×2 является виртуализация 4 элементов антенны одной поляризации в один вход антенны и виртуализация других 4 элементов в другой вход. Это подразумевает, что каждая запись кодовой книги имеет только 4 ненулевых элемента в каждом из своих столбцов. Тогда для этого конкретного примера два столбца можно рассматривать отдельно, и поэтому кодовой книги 4×1 может быть достаточно. Это стимулирует использование книги СВ 4×1 системы LTE версии 8 для квантования 8×2 W1. В документе R1-100852, указанном выше в разделе "Предпосылки создания изобретения", описывается модель Кронекера, HW2kronW1=[H'W1 H'W1]W2, что означает, что одно и то же кодовое слово используется для обеих поляризаций. Документ R1-101462 также представляет подобную структуру кодовой книги для сценария ХР. Требуется обеспечить отдельные кодовые слова CW для этих двух поляризаций, которые, вероятно, являются различными для некалиброванных антенн узла eNB. В документе R1-100256 описано наличие одного и того же кодового слова для обеих поляризаций, умножаемого на член одинакового фазирования; отличием от документа R1-101462 является то, что в R1-101462 используется единственная фаза (-1) и элементы в тех местах, где в R1-100256 указаны нули.

[0048] Третий принцип разработки W1: КНИГА СВ 2×1 СИСТЕМЫ LTE ВЕРСИИ 8 МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ 8×4 W1. Когда рассматривается обратная связь 8×4 W1, она указывает на то, что 8 антенн могут быть разделены на четыре группы, и антенны внутри группы являются сильно коррелированными. Например, предположим, что каждая группа имеет элементы двух антенн, тогда аналогичным образом, как в предыдущем примере, книга СВ 2×1 системы LTE версии 8 может использоваться для квантования 8×4 W1.

[0049] Четвертый принцип разработки W1: КОДОВАЯ КНИГА W1 МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ, ОСОБЕННО В СЛУЧАЯХ, КОГДА W1 МАРКИРУЕТСЯ КАК ДИАГОНАЛЬНАЯ МАТРИЦА В ТАБЛИЦАХ 1-3. КОДОВЫЕ СЛОВА КОДОВОЙ КНИГИ КАЛИБРОВКИ ИМЕЮТ МНОЖЕСТВО ДИАГОНАЛЬНЫХ МАТРИЦ, ДИАГОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОТОРЫХ ЯВЛЯЮТСЯ КОМПЛЕКСНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ С ЕДИНИЧНЫМ МОДУЛЕМ, НАПРИМЕР, ВЫБРАННЫМИ ИЗ КОНЕЧНОГО АЛФАВИТА.

[0050] Для передачи с рангом больше 2 (или 4) в таблицах приведенных выше примеров кодовая книга W1 имеет меньше элементов, чем для рангов ниже 2 (соответственно 4), и, как частный случай, может состоять из единственного кодового слова, которое является единичной матрицей 8×8. Однако узел eNB может использовать некалиброванную антенную решетку, при этом полагают, что различные фазовые смещения антенных элементов являются равномерными по частоте и медленно меняющимися во времени. Тогда кодовая книга W1 может использоваться для калибровки, и ее матрицы предварительного кодирования состоят из множества диагональных матриц, диагональные элементы которых являются комплексными значениями с единичным модулем, например, выбранными из конечного алфавита. При использовании такого способа калибровки антенны с помощью книги W1 разработка кодовой книги W2 может сосредоточиться на сценариях с калибровкой, что приводит к меньшему размеру кодовой книги.

[0051] Пятый принцип разработки книги W1: ДРУГОЙ ОПЦИЕЙ ДЛЯ АДАПТАЦИИ W1 ЯВЛЯЕТСЯ ВЫПОЛНЕНИЕ КОМБИНИРОВАНИЯ КОДОВОГО СЛОВА (CW) В РАМКАХ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ УТОЧНЕНИЯ CW.

[0052] Естественное разделение долговременной/кратковременной или широкополосной/узкополосной обратной связи необязательно является таким же, как разделение с заданием размеров. Часть W1 обычно дает большую часть информации CSI по размеру. Что касается части W2, детализация для W1 + W2 может подаваться обратно. Долговременный и кратковременный компоненты W1 комбинируются и умножаются на W2. Книга W1 является иерархической, и книга W2 может иерархически комбинироваться с долговременной матрицей W1. В этом случае размеры матриц могут совпадать по мере N, если, например, W1 является матрицей N*M и W2 является матрицей N*R (R является рангом передачи).

[0053] Ниже приводятся два принципа разработки кодовой книги W2. Различные формы осуществления изобретения могут использовать один или несколько из них.

[0054] Первый принцип разработки книги W2: ПРИ РАЗРАБОТКЕ КОДОВОЙ КНИГИ W2 КРАТКОВРЕМЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НУЖНО ГЛАВНЫМ ОБРАЗОМ РАССМАТРИВАТЬ СЦЕНАРИИ НИЗКОЙ КОРРЕЛЯЦИИ АНТЕННЫ. Так как книга W1 оперировала с корреляцией и/или калибровкой антенны, входы виртуализованной антенны, видимые книгой W2, могут приниматься показывающими низкую пространственную корреляцию.

[0055] Второй принцип разработки книги W2: КОДОВЫЕ СЛОВА, ВЫБИРАЮЩИЕ АНТЕННУ, ДОЛЖНЫ РАССМАТРИВАТЬСЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОДОВОЙ КНИГИ W2. Согласно указанному выше предположению для передачи с полным рангом W2 (например, рангом 2 для 8×2 W1 или рангом 4 для 8×4 W1) единичная матрица может быть хорошим вариантом для выбора кодового слова. Для случаев когда число некоррелированных групп антенн меньше, чем число столбцов W1, кодовые слова, выбирающие антенну, нужно рассматривать для разработки кодовой книги W2. Например, в сценарии с близко расположенными антеннами ULA и малым азимутальным распределением все, кроме одного, из входов виртуализированной антенны имеют эффективный канал с глубоким замиранием. Выбирающие антенну кодовые слова должны быть выбраны для книги W2, чтобы избежать напрасной траты мощности передачи. Например, использование кодовых книг системы LTE версии 8 2 ТХ (соответственно 4 ТХ) для книги W1 размера 8×2 (соответственно 8×4) с добавлением векторов, выбирающих антенны, для рангов ниже 2 (соответственно 4) и единичной матрицы для ранга, равного 2 (соответственно 4), может предложить хорошую отправную точку для разработки и испытания книги W2.

[0056] Есть дополнительный принцип, который необходимо учитывать при разработке объединенной кодовой книги W1 и W2, или, другими словами, получающийся в результате многогранулярный предварительный кодер.

Например, если последний принимает форму произведения, когда требуется свойство постоянного модуля для произведения W1 и W2, отдельная разработка постоянного модуля, удовлетворяющего кодовым книгам W1 и W2, может не гарантировать это ограничение в получающейся в результате объединенной кодовой книге; могут быть необходимы другие ограничения.

[0057] Предположим, например, что i-я строка W1 представляет собой [α_i1, α_i2, … α_iK] и j-й столбец W2 представляет собой [β_1j, β_2j, … β_Kj]^T. Тогда элемент (i_ij) произведения W1 и W2 может быть выражен как ∑_K(α_ik·β_kj). Так как фазы α_ik и β_kj могут быть до некоторой степени произвольными, амплитуда суммы может иметь несколько возможных значений. Одно решение этой проблемы постоянного модуля состоит в том, чтобы определить, что множество {α_ik·β_kj, где k=1, 2, …, К} имеет не более одного ненулевого элемента. Например, решение, использующее книгу СВ 4×1 системы LTE версии 8, удовлетворяет этому правилу.

[0058] На фиг.2А показана упрощенная структурная схема различных электронных устройств, которые подходят для практического использования примеров осуществления данного изобретения. Показанная на фиг.2А беспроводная сеть 1 приспособлена для связи с устройством, таким как устройство мобильной связи, обозначенное как устройство UE 10, через узел доступа к сети, такой как узел В (базовая станция), и, более конкретно, узел eNB 12. Сеть 1 может содержать элемент 14 управления сетью (network control element, NCE), который может включать функциональные возможности узла управления мобильностью / обслуживающего шлюза (mobility management entity/serving gateway, MME/S-GW), показанного на фиг.1, и обеспечивает возможность связи с другой сетью, такой как телефонная сеть и/или сеть передачи данных (например, Интернет). Устройство UE 10 содержит процессор 10А обработки данных (data processor, DP), память (memory, MEM) 10B, в которой хранится программа (program, PROG) 10C, и подходящий радиочастотный (radio frequency, RF) приемопередатчик 10D для двусторонней беспроводной связи с узлом eNB 12, который также содержит процессор DP 12A, память MEM 12B, хранящую программу PROG 12C, и подходящий RF приемопередатчик 12D. Эта связь осуществляется по каналам 11, таким как, например, каналы PUCCH и PUSCH. Устройство UE 10 осуществляет предварительно кодированную передачу через две или более антенны, хотя оно может использовать одну или более антенн для приема в рамках описываемых идей настоящего изобретения. Также возможно, что терминал с возможностями работы в режиме SU-MIMO восходящей линии связи работает в режиме единственного входа антенны, где устройство UE с точки зрения узла eNB представляется как терминал без схемы MIMO. Узел eNB 12 имеет по меньшей мере одну передающую антенну, обычно решетку множества антенн, для поддержки своей собственной передачи и приема в режиме MU-MIMO с множеством устройств UE, из которых одно или более устройств могут в любой момент перейти в режим передачи SU-MIMO, использующий предварительное кодирование согласно представленным идеям настоящего изобретения. Узел eNB 12 подключен через модем (не показан) и тракт 13 передачи данных к модему (не показан) элемента NCE 14. Этот тракт 13 передачи данных может быть реализован в виде интерфейса S1, как показано на фиг.1. Экземпляр 15 интерфейса Х2 может обеспечиваться для подключения к другому узлу eNB, как показано на фиг.2А.

[0059] Предполагается, что программа PROG 10C или 12С содержит команды программы, которые при выполнении соответствующим процессором DP позволяют устройству работать в соответствии с примерами осуществления данного изобретения. То есть примеры осуществления данного изобретения могут быть реализованы по меньшей мере частично посредством компьютерного программного обеспечения, исполняемого процессором DP 10A устройства UE 10 и/или процессором DP 12A узла eNB 12, или посредством аппаратного обеспечения либо комбинацией программного и аппаратного обеспечения (и встроенного программного обеспечения).

[0060] Для описания примеров осуществления данного изобретения может быть принято, что устройство UE 10 содержит селектор 10Е матриц, а узел eNB 12 может содержать селектор 12Е матриц. Для линии DL, описанной в конкретных примерах осуществления настоящего изобретения, в частности, селектор 12Е узла eNB работает для выбора надлежащих матриц W1 и W2 из объединенного предварительного кодера, о котором сообщает устройство UE 10. Устройство UE 10 также выбирает матрицы W1 и W2 из этих двух кодовых книг и перемножает выбранные матрицы (или иначе логически комбинирует их), чтобы сформировать объединенную матрицу W1*W2 предварительного кодирования. Узел eNB 12 берет зависящие от частоты элементы из кодовых книг и использует их для предварительного кодирования передачи в устройство UE в конкретном поддиапазоне на этой частоте (например, передачи в режиме SU-MIMO или передачи в режиме MU-MIMO). Устройство UE 10 также может декодировать передачу, которую оно принимает от узла eNB 12, используя тот объединенный предварительный кодер, о котором оно сообщило. В одной из форм осуществления изобретения селекторы 10Е, 12Е матриц реализованы в программном обеспечении; в другой форме осуществления изобретения они реализованы в аппаратном обеспечении (процессоре DP и/или других схемах); в еще одной форме осуществления изобретения они реализованы в комбинации программного и аппаратного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения. Селектор 12Е матриц выбирает для требуемого ранга передачи соответствующие матрицы W1 и W2 из соответствующих первых и вторых наборов матриц предварительного кодирования, хранящихся в локальной памяти MEM, таких как матрицы, приведенные выше в примерах таблиц 1-3. Следует отметить, что выбор RI = x для обеих кодовых книг не всегда приводит к объединенному предварительному кодеру ранга х; перемножение выбранных матриц может дать другой ранг для объединенного предварительного кодера, как известно в данной области техники.

[0061] Следует также отметить, что устройство UE может сообщать об объединенном предварительном кодере различными способами. В одной из форм осуществления настоящего изобретения информация об объединенном предварительном кодере, сообщаемая узлу сети, включает отдельные указания выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования и выбранной второй матрицы W2 предварительного кодирования. Узел eNB может затем умножать или иначе комбинировать их для образования объединенного предварительного кодера, который он использует для своей передачи по нисходящей линии связи. В другой форме осуществления изобретения информация об объединенном предварительный кодере, которую устройство UE 10 сообщает узлу сети, включает указание логической комбинации выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования в комбинации с выбранной второй матрицей W2 предварительного кодирования.

[0062] В общем, различные варианты осуществления устройства UE 10 могут включать, не ограничиваясь этим, сотовые телефоны, персональные цифровые помощники (PDA, personal digital assistant) с возможностью осуществления беспроводной связи, портативные компьютеры с возможностью осуществления беспроводной связи, устройства захвата изображений, такие как цифровые камеры с возможностью осуществления беспроводной связи, игровые устройства с возможностью осуществления беспроводной связи, устройства хранения и проигрывания музыкальных файлов с возможностью осуществления беспроводной связи, Интернет-устройства, позволяющие осуществлять беспроводной доступ в Интернет и поиск и просмотр там информации, а также портативные блоки или терминалы со встроенной комбинацией таких функций.

[0063] Машиночитаемые блоки памяти MEM 10В, 12В или 14В могут быть любого типа, подходящего к локальной технической среде, и могут быть реализованы с использованием любых подходящих технологий хранения данных и представлять собой, например, устройства полупроводниковой памяти, флэш-память, устройства и системы магнитной памяти, устройства и системы оптической памяти, постоянную память и съемные блоки памяти. Процессоры DP 10A, 12А и 14А могут быть любого типа, подходящего к локальной технической среде, и могут включать, не ограничиваясь этим, один или более универсальных компьютеров, специализированных компьютеров, микропроцессоров, цифровых сигнальных процессоров (DSP, digital signal processor) и процессоров на основе многоядерной архитектуры.

[0064] Обычно в соте, обслуживаемой узлом eNB 12, имеется множество устройств UE 10, и передачи узла eNB в эти устройства UE мультиплексируются в различных каналах PDCCH. Устройства UE 10 могут быть или могут не быть сконструированы идентично, но, как правило, все они предполагаются электрически и логически совместимыми с основными сетевыми протоколами и стандартами, необходимыми для работы в беспроводной сети 1.

[0065] Дальнейшие подробности и реализации описываются ниже со ссылкой на фиг.3А-В. Хотя устройство UE 10 и узел eNB 12 могут использовать идеи настоящего изобретения для собственных предварительно кодированных передач, без потери общности последующее описание фиг.3А приводится с точки зрения устройства UE 10, а описание фиг.3В - с точки зрения узла eNB 12. С точки зрения и устройства UE, и узла eNB примеры осуществления данного изобретения охватывают способ и устройство, которое содержит процессор и память, хранящую программу, и, возможно, также передатчик и приемник, а также память, содержащую компьютерную программу, работа которой показана линиями на фиг.3А-В.

[0066] В частности, как показано на фиг.3А, в блоке 302 устройство UE выбирает первую матрицу W1 предварительного кодирования из первой кодовой книги (которая направлена на долговременную информацию о состоянии канала, являющейся широкополосной или относящейся к зависящему от частоты поддиапазону). Долговременная информация определяется относительно кратковременной информации о состоянии канала, обеспечиваемой матрицей W2 предварительного кодирования, описываемой подробно ниже в блоке 306. Как отмечено выше, для каждого из примеров в этих приведенных выше трех таблицах 1-3 первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней имеется меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами. В частности, в первой кодовой книге нет ранга, который имеет больше связанных с ним матриц предварительного кодирования, чем связанных с любым более низким рангом той же самой первой кодовой книги.

[0067] В блоке 304 предусматривается, что первая кодовая книга характеризуется тем, что все матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами. Это показано также выше в каждом из этих трех примеров в таблицах 1-3; матрица для всех рангов выше, чем RI = 4, имеет только 8*8 единичных матриц, которые являются частными случаями диагональных матриц. Каждый из рангов RI со значением от 5 до 8 может иметь одну или более таких диагональных матриц.

[0068] В блоке 306 выбирается зависящая от ранга вторая матрица W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги (которая направлена на кратковременную информацию о состоянии канала и/или частотно-избирательные свойства канала, но которая альтернативно может охватывать широкополосные свойства канала). В примере осуществления изобретения вторая матрица W2 предварительного кодирования выбирается со ссылкой на выбор первой матрицы W1 предварительного кодирования; матрица W2 выбирается после матрицы W1 в эквивалентном канале и создается из фактического радиоканала в комбинации с матрицей W1. В блоке 308 предусмотрено, что вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования различного размера, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число, которое в трех приведенных выше примерах равно восьми. В каждом из примеров в приведенных выше трех таблицах 1-3 показана одна матрица предварительного кодирования различного размера для каждого различного ранга для этой второй кодовой книги, используемой для выбора матрицы W2. Например, в таблице 1 эти размеры матрицы пробегают значения 2*1, 2*2, 8*3, 8*4 и т.д., увеличиваясь до 8*8. Как первая кодовая книга матриц W1 предварительного кодирования для долговременной информации о состоянии канала, так и вторая кодовая книга матриц W2 предварительного кодирования для кратковременной / зависящей от частоты информации о состоянии канала хранятся в локальной памяти MEM устройства UE 10 (а также в памяти MEM узла eNB 12).

[0069] В блоке 310 выбранная первая матрица предварительного кодирования логически комбинируется с выбранной второй матрицей предварительного кодирования для формирования объединенного предварительного кодера, зависящего от требуемого ранга (этот требуемый ранг может быть или не быть таким же, как ранг отдельных выбранных матриц, так как эти матрицы логически комбинируются). В приведенных выше конкретных примерах две выбранные матрицы предварительного кодирования перемножаются, хотя вместо этого может использоваться другая логическая комбинация. Затем в блоке 312 информация об объединенном предварительном кодере сообщается узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи. Например, узлом сети может быть узел eNB 12 системы LTE версии 10, или релейный узел, или некоторый другой узел радиодоступа.

[0070] Выполненные штриховыми линиями стрелки на фиг.3 представляют опциональные элементы, совместимые с некоторыми критериями разработки, подробно описанными выше. В блоке 314 требуемый ранг, который используется для выбора из первой и второй кодовых книг, является не большим, чем меньшее из числа передающих антенн Nt и числа приемных антенн Nr, которые используются при осуществлении передачи в блоке 312.

[0071] В блоке 316 перечислены несколько дополнительных характеристик первой кодовой книги матриц W1 для долговременной информации о состоянии канала; эти характеристики являются результатом разработки согласно описанным выше идеям настоящего изобретения. Они могут по отдельности присутствовать в частной форме осуществления настоящего изобретения, или несколько таких характеристик может присутствовать в отдельной форме осуществления настоящего изобретения. Одна характеристика первой кодовой книги (которая содержит матрицы W1) в блоке 316 заключается в том, что по меньшей мере одна диагональная матрица первой кодовой книги (который является матрицей предварительного кодирования, связанной с рангом вышеупомянутого определенного ранга) включает масштабируемую версию единичной матрицы размера Nt*Nt. Такая диагональная матрица может содержать элементы калибровки антенны.

[0072] Другой характеристикой первой кодовой книги в блоке 316 является то, что она содержит матрицы предварительного кодирования, полученные из конфигураций кодовых слов, определенных кодовыми книгами системы LTE версии 8; кроме того, первая кодовая книга в одной из форм осуществления настоящего изобретения включает иерархические кодовые книги.

[0073] В блоке 318 перечислены несколько дополнительных характеристик второй кодовой книги для кратковременной информации о состоянии канала; эти характеристики являются результатом разработки согласно описанным выше идеям настоящего изобретения. Они могут по отдельности присутствовать в частной форме осуществления настоящего изобретения, или несколько таких характеристик может присутствовать в отдельной форме осуществления настоящего изобретения. Одна из характеристик второй кодовой книги в блоке 318 заключается в том, что вторая кодовая книга содержит кодовую книгу системы LTE версии 8; по сравнению с матрицами W1 в любом из приведенных выше трех примеров видно, что этот размер матрицы предварительного кодирования второй кодовой книги, которая связана с самым высоким рангом, является таким же, как размер диагональных матриц первой кодовой книги. Кроме того, матрица предварительного кодирования второй кодовой книги, связанная с самым низким из рангов N, характеризуется наличием векторов выбора антенны. Также, как показано для RI = 2 для первого примера и RI = 4 для второго и третьего примеров таблиц 1-3, имеется по меньшей мере одна матрица второй кодовой книги, которая не связана ни с самым низким, ни с самым высоким рангом (RI = 1 и 8 в приведенных выше примерах) и строится с использованием единичной матрицы.

[0074] Шаги процесса фиг.3А могут отслеживаться, например, устройством UE 10, в которое сообщение передается по его восходящей линии связи. Следует отметить, что различные блоки, показанные на фиг.3А, для конкретного объекта (в частности, устройства UE) могут рассматриваться как шаги способа и/или как операции, которые следуют из работы кода компьютерной программы, и/или как множество соединенных элементов логической схемы, созданных для выполнения соответствующей функции(-й).

[0075] На фиг.3В показан пример процесса с точки зрения узла eNB 12. Узел eNB принимает в блоке 350 от пользовательского устройства указание объединенного предварительного кодера. В блоке 352 он определяет из принятого указания первую матрицу W1 предварительного кодирования. Он выполняет это путем обращения к первой кодовой книге, хранящейся в его памяти, при этом упомянутая кодовая книга является такой же, что и хранящаяся в устройстве UE 10. Первая кодовая книга содержит наборы матриц предварительного кодирования, зависящих от ранга, и характеризуется тем, что имеет меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами.

[0076] В блоке 354 узел eNB 12 определяет из принятого указания вторую матрицу W2 предварительного кодирования. Он выполняет это путем обращения ко второй кодовой книге, хранящейся в памяти, но в этом случае, как и для устройства UE 10, вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов. N является целым числом больше единицы. Узел eNB 12 затем использует в блоке 356 по меньшей мере определенные первую и вторую матрицы предварительного кодирования для пространственного кодирования передачи по меньшей мере в пользовательское устройство. Узел eNB 12 может использовать объединенные предварительные кодеры, которые он принимает от множества устройств UE, для определения своего собственного объединенного предварительного кодера для передачи сообщения MU-MIMO в упомянутое множество устройств UE.

[0077] Шаги процесса, показанные на фиг.3В, могут отслеживаться, например, узлом eNB 12 для его собственных передач по линии DL. Следует отметить, что различные блоки, показанные на фиг.3В, для конкретного объекта (в частности, узла eNB, хотя они могут выполняться также, например, релейным узлом) могут рассматриваться как шаги способа и/или операции, которые следуют из работы кода компьютерной программы, и/или как множество соединенных элементов логической схемы, созданных для выполнения соответствующей функции(-й).

[0078] В одном из примеров осуществления данного изобретения предлагается устройство, содержащее по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одну память, хранящую программу машиночитаемых команд, в котором по меньшей мере один процессор сконфигурирован для работы с памятью и хранящейся программой так, чтобы заставлять устройство выполнять по меньшей мере элементы, показанные на фиг.3А или 3В. В другом примере осуществления данного изобретения предлагается память, хранящая программу команд, которые при выполнении процессором приводят к действиям, показанным на фиг.3А или 3В.

[0079] В общем, различные примеры осуществления изобретения могут быть реализованы в виде аппаратных средств или специализированных схем, программного обеспечения, логических схем или любой их комбинации. Например, некоторые аспекты могут быть реализованы аппаратными средствами, в то время как другие аспекты могут быть реализованы во встроенном программном обеспечении или программном обеспечении, которое может выполняться контроллером, микропроцессором или другим вычислительным устройством, хотя изобретение этим не ограничивается. Хотя различные аспекты данного изобретения могут быть проиллюстрированы и описаны в виде структурных схем, блок-схем или с использованием другого графического представления, ясно, что эти блоки, устройства, системы, технологии или способы могут быть реализованы в качестве неограничивающих примеров аппаратными средствами, программными средствами, встроенными программными средствами, специализированными схемами или логическими схемами, аппаратными средствами общего назначения или контроллерами либо другими вычислительными устройствами или их комбинацией. Таким образом, ясно, что по меньшей мере некоторые аспекты примеров осуществления изобретения могут реализовываться в различных компонентах, таких как кристаллы интегральных схем и модули.

[0080] Различные изменения и приспособления для вышеизложенных примеров осуществления данного изобретения очевидны специалисту из вышеприведенного описания со ссылкой на приложенные чертежи. Например, некоторые блоки, показанные на фиг.3А-В, могут выполняться в порядке, отличном от показанного, и некоторые из описанных вычислений могут выполняться другими способами. Однако любые изменения остаются в пределах объема вариантов осуществления данного изобретения.

[0081] Кроме того, хотя примеры осуществления были описаны выше в контексте системы LTE версии 10, должно быть понятно, что примеры осуществления этого изобретения не ограничены использованием только этого конкретного типа системы беспроводной связи и могут применяться для получения преимуществ в других системах беспроводной связи, которые используют долговременную и кратковременную обратную связь канала.

[0082] Следует отметить, что термины "связанный", "соединенный" или их любые варианты означают любое соединение или связь, прямую или косвенную, между двумя или более элементами и могут охватывать наличие одного или более промежуточных элементов между двумя элементами, которые "связаны" или "соединены". Связь или соединение между элементами может быть физической, логической или их комбинацией. В данном контексте два элемента могут считаться "связанными" или "соединенными" при помощи одного или более проводов, кабелей и/или печатных соединений, а также при помощи электромагнитной энергии, такой как электромагнитная энергия в радиочастотном диапазоне, сверхвысокочастотном диапазоне и оптическом диапазоне (как видимом, так и невидимом) в качестве примеров, не ограничивающих изобретение.

[0083] Кроме того, некоторые технические признаки различных не ограничивающих изобретение примеров его осуществления могут использоваться для получения преимуществ без соответствующего использования других технических признаков. Таким образом, приведенное описание должно рассматриваться просто в качестве иллюстрации принципов, идей и примеров осуществления настоящего изобретения, а не в качестве ограничения изобретения.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат состоит в улучшении использования кодовых книг в системах, поддерживающих высокие и/или многочисленные ранги передачи для режимов однопользовательской и многопользовательской технологий связи MIMO. Для этого первую матрицу W1 предварительного кодирования выбирают из первой кодовой книги, включающей наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования. Первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней меньше матриц предварительного кодирования, связанных с более высокими рангами, чем связанных с более низкими рангами, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами. Выбранная первая матрица W1 предварительного кодирования используется для выбора зависящей от ранга второй матрицы W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги, так что выбранные первая и вторая матрицы предварительного кодирования образуют объединенный предварительный кодер, зависящий от требуемого ранга. Вторая кодовая книга характеризуется матрицами предварительного кодирования разных размеров, связанными с каждым из N полных рангов, где N - целое число больше единицы. Информацию об объединенном предварительном кодере сообщают узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

1. Способ сообщения информации об объединенном предварительном кодере, включающий:
выбор первой матрицы W1 предварительного кодирования из первой кодовой книги, включающей наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования, при этом первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней имеется равное или меньшее количество матриц предварительного кодирования, когда ранги увеличиваются, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами;
использование выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования для выбора зависящей от ранга второй матрицы W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги так, что выбранные первая и вторая матрицы предварительного кодирования образуют объединенный предварительный кодер, зависящий от требуемого ранга, причем вторая кодовая книга включает матрицы предварительного кодирования разных размеров, связанные с N полными рангами, где N - целое число больше единицы, и
сообщение информации об объединенном предварительном кодере узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи.

2. Устройство для сообщения информации об объединенном предварительном кодере, содержащее:
по меньшей мере один процессор и
по меньшей мере одну память, хранящую код компьютерной программы, сконфигурированный так, чтобы по меньшей мере с помощью одного процессора заставлять устройство выполнять по меньшей мере следующее:
выбор первой матрицы W1 предварительного кодирования из первой кодовой книги, включающей наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования, при этом первая кодовая книга характеризуется тем, что в ней имеется равное или меньшее количество матриц предварительного кодирования, когда ранги увеличиваются, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами;
использование выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования для выбора зависящей от ранга второй матрицы W2 предварительного кодирования из второй кодовой книги, так что выбранные первая и вторая матрицы предварительного кодирования образуют объединенный предварительный кодер, зависящий от требуемого ранга, при этом вторая кодовая книга включает матрицы предварительного кодирования разных размеров, связанные с N полными рангами, где N - целое число больше единицы, и
сообщение информации об объединенном предварительном кодере узлу сети по каналу передачи восходящей линии связи.

3. Устройство по п.2, в котором упомянутый требуемый ранг не больше, чем меньшее из числа Nt передающих антенн и числа Nr приемных антенн, используемых при осуществлении связи от узла сети.

4. Устройство по п.2, в котором по меньшей мере одна диагональная матрица первой кодовой книги, являющаяся матрицей предварительного кодирования, связанной с рангом выше упомянутого определенного ранга, включает масштабируемую версию единичной матрицы размера Nt*Nt, где Nt - число передающих антенн.

5. Устройство по п.2, в котором первая кодовая книга направлена на долговременные и/или широкополосные свойства канала и/или зависящий от частоты поддиапазон.

6. Устройство по п.2, в котором вторая кодовая книга направлена на кратковременные свойства канала и/или частотно-избирательные свойства канала.

7. Устройство по п.2, в котором вторая кодовая книга направлена на широкополосные свойства канала.

8. Устройство по п.2, в котором первая кодовая книга включает матрицы предварительного кодирования, полученные из конфигураций кодовых слов, заданных кодовыми книгами версии 8 LTE, а вторая кодовая книга включает кодовую книгу версии 8 LTE.

9. Устройство по любому из пп.2-8, в котором вторая кодовая книга включает кодовую книгу версии 8 LTE, при этом по меньшей мере одна матрица второй кодовой книги, которая не связана ни с самым низким, ни с самым высоким рангом, характеризуется тем, что она построена с использованием единичной матрицы.

10. Устройство по любому из пп.2-8, в котором размер матрицы предварительного кодирования второй кодовой книги, связанной с самым высоким рангом, является таким же, как размер диагональных матриц первой кодовой книги.

11. Устройство по любому из пп.2-8, в котором матрица предварительного кодирования второй кодовой книги, связанной с самым низким из рангов N, характеризуется наличием векторов выбора антенны.

12. Устройство по любому из пп.2-8, в котором первая кодовая книга включает иерархические кодовые книги.

13. Устройство по любому из пп.2-8, в котором упомянутый определенный ранг делит кодовую книгу пополам, так чтобы было равное число рангов выше упомянутого определенного ранга и ниже него, включая упомянутый определенный ранг.

14. Устройство по любому из пп.2-8, в котором упомянутый определенный ранг делит кодовую книгу так, что имеется большее число рангов выше упомянутого определенного ранга, чем ниже него, включая упомянутый определенный ранг.

15. Устройство по любому из пп.2-8, в котором информация об объединенном предварительном кодере, сообщаемая узлу сети, включает отдельные указания выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования и выбранной второй матрицы W2 предварительного кодирования.

16. Устройство по любому из пп.2-8, в котором информация об объединенном предварительном кодере, сообщаемая узлу сети, включает указание логической комбинации выбранной первой матрицы W1 предварительного кодирования с выбранной второй матрицей W2 предварительного кодирования.

17. Устройство по любому из пп.2-8, включающее пользовательское устройство.

18. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, включающую код для выполнения способа по п.1 при его исполнении процессором.

19. Машиночитаемый носитель по п.18, в котором упомянутый требуемый ранг не больше, чем меньшее из числа Nt передающих антенн и числа Nr приемных антенн, используемых при осуществлении связи от узла сети.

20. Машиночитаемый носитель по п.18, в котором по меньшей мере одна диагональная матрица первой кодовой книги, являющаяся матрицей предварительного кодирования, связанной с рангом выше упомянутого определенного ранга, включает масштабируемую версию единичной матрицы размера Nt*Nt, где Nt - число передающих антенн.

21. Способ приема указания объединенного предварительного кодера, включающий:
прием от пользовательского устройства указания объединенного предварительного кодера;
определение, из принятого указания, первой матрицы W1 предварительного кодирования путем обращения к первой кодовой книге, хранимой на машиночитаемом носителе, при этом первая кодовая книга включает наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования и характеризуется тем, что в ней имеется равное или меньшее количество матриц предварительного кодирования, когда ранги увеличиваются, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами;
определение, из принятого указания, второй матрицы W2 предварительного кодирования путем обращения ко второй кодовой книге, хранимой на машиночитаемом носителе, причем вторая кодовая книга включает матрицы предварительного кодирования разных размеров, связанные с N полными рангами, где N - целое число больше единицы, и
использование по меньшей мере определенных первой и второй матриц предварительного кодирования для пространственного кодирования передачи по меньшей мере в пользовательское устройство.

22. Способ по п.21, выполняемый узлом сети, который является базовой станцией или релейным узлом, работающими в системе LTE версии 10.

23. Устройство для приема указания объединенного предварительного кодера, содержащее:
по меньшей мере один процессор и
по меньшей мере одну память, хранящую код компьютерной программы, сконфигурированный так, чтобы по меньшей мере с помощью одного процессора заставлять устройство выполнять по меньшей мере следующее:
определение, из принятого указания объединенного предварительного кодера, первой матрицы W1 предварительного кодирования путем обращения к первой кодовой книге, хранимой в упомянутой памяти, при этом первая кодовая книга включает наборы зависящих от ранга матриц предварительного кодирования и характеризуется тем, что в ней имеется равное или меньшее количество матриц предварительного кодирования, когда ранги увеличиваются, а также тем, что матрицы предварительного кодирования, связанные с рангами выше определенного ранга, являются диагональными матрицами;
определение, из принятого указания, второй матрицы W2 предварительного кодирования путем обращения ко второй кодовой книге, хранимой в упомянутой памяти, причем вторая кодовая книга включает матрицы предварительного кодирования разных размеров, связанные с N полными рангами, где N - целое число больше единицы, и
использование по меньшей мере определенных первой и второй матриц предварительного кодирования для пространственного кодирования передачи по меньшей мере в одно пользовательское устройство.

24. Устройство по п.23, включающее узел сети, который является базовой станцией или релейным узлом, работающими в системе LTE версии 10, при этом указание объединенного предварительного кодера принимается по меньшей мере от одного пользовательского устройства.