用于有效地提供MIMO通信的信道反馈的通信站和方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103168431 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103168431 A *CN103168431A* (21)申请号 201180051127.0 (22)申请日 2011.07.28 12/861,685 2010.08.23 US H04B 7/04(2006.01) H04J 11/00(2006.01) (71)申请人 英特尔公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 李庆华 牛华宁 林新天 朱源 T.J. 肯尼 E. 佩拉希亚 李洪刚 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 杨美灵 王忠忠 (54)。

2、 发明名称 用于有效地提供 MIMO 通信的信道反馈的通 信站和方法 (57) 摘要 本发明中一般描述用于有效地提供通过OFDM 信道的 MIMO 通信的信道反馈的通信站和方法的 实施例。 在一些实施例中， 接收站可跨时间和/或 频率来执行信道信息的递归差分量化， 以便生成 量化差分信道反馈。来自各接收站的量化差分信 道反馈可由传送站用于对送往一个或多个接收站 的 MIMO 传输进行预编码。量化差分信道反馈可 以是量化差分信道矩阵或者量化差分波束成形矩 阵。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.04.23 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/0457。

3、54 2011.07.28 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/027060 EN 2012.03.01 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 8 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103168431 A CN 103168431 A *CN103168431A* 1/4 页 2 1. 一种由接收站所执行以用于提供正交频分复用 (OFDM) 信道的信道反馈的方法， 所 述方法包括 ： 跨时间和频率的至少一个来执行信道信息的递归差分量化， 以便生成量化差分信道反 馈 。

4、； 以及 向传送站传送所述量化差分信道反馈， 供对多输入多输出 (MIMO) 传输预编码中使用， 其中所述量化差分信道反馈包括量化差分信道矩阵和量化差分波束成形矩阵其中之 一。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其中， 所述 MIMO 传输是单用户 MIMO 传输、 多用户 MIMO 传输或者协作 MIMO 传输其中之一， 以及 其中所述量化差分信道矩阵包括用于各矩阵元素的 2 至 4 比特， 以及 其中所述量化差分波束成形矩阵包括用于各矩阵的 2 至 21 比特。 3. 如权利要求 1 所述的方法， 其中， 为生成所述量化差分信道矩阵， 所述方法包括 ： 在所述频域中对第一子载波的信道矩阵。

5、进行归一化， 并且使用差分码本递归地量化所 述第一子载波的所述归一化信道矩阵与初始参考矩阵之间的差 ； 或者 将所述差分码本缩放成匹配信道幅值， 并且使用所述缩放的差分码本递归地量化所述 第一子载波的所述信道矩阵与所述初始参考矩阵之间的差。 4. 如权利要求 3 所述的方法， 其中， 递归地量化包括 ： 基于先前更新的参考矩阵与所述第一子载波的所述信道矩阵之间的差对多次迭代来 迭代地更新所述初始参考矩阵， 以便得到细化参考矩阵 ； 以及 量化各后续细化参考矩阵与所述信道矩阵之间的差， 以便生成所述第一子载波的量化 索引， 其中所述初始参考矩阵最初是常数矩阵。 5. 如权利要求 3 所述的方法，。

6、 还包括量化当前子载波的所述信道矩阵中的信道条目 与前一子载波的重构信道条目之间的差， 以便生成将要反馈到所述传送站的所述当前子载 波的量化索引， 其中所述前一子载波最初是所述第一子载波。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其中， 对于跨频率执行差分量化， 所述当前子载波和所 述前一子载波是非相邻子载波， 并且通过一个或多个中间子载波来分开， 以及 其中所述方法包括避免对所述中间子载波执行所述差分量化。 7. 如权利要求 6 所述的方法， 还包括为子载波的后续样本跨时间执行差分量化。 8. 如权利要求 5 所述的方法， 还包括最初使用具有 64-QAM 星座的常规量化码本以逐 个条目的方式量。

7、化所述第一子载波的所述信道矩阵。 9. 如权利要求 1 所述的方法， 其中， 为生成所述量化差分波束成形矩阵， 所述方法包 括 ： 通过旋转所述差分码本中的初始波束成形矩阵以集中于所述初始参考波束成形矩阵， 来生成量化波束成形矩阵的候选集合 ； 评估至少一些所述候选矩阵的性能 ； 以及 基于所述所评估性能来选择所述候选矩阵其中之一， 并且使用所述所选候选矩阵作为 细化参考矩阵以供当前子载波或者下一个子载波的另外迭代。 权 利 要 求 书 CN 103168431 A 2 2/4 页 3 10. 如权利要求 9 所述的方法， 其中， 为跨频率执行差分量化以用于生成所述量化差 分波束成形矩阵， 所。

8、述方法包括使用所述所选候选矩阵作为所述细化参考矩阵供所述下一 个子载波的差分量化的另外迭代， 所述下一个子载波通过一个或多个中间子载波与前一子 载波分开。 11. 如权利要求 9 所述的方法， 其中， 为跨时间执行差分量化以用于生成所述量化差 分波束成形矩阵， 所述方法包括使用所述所选候选矩阵作为所述细化参考矩阵以供同一子 载波的后续样本的差分量化的另外迭代。 12. 如权利要求 9 所述的方法， 还包括将循环冗余校验 (CRC) 添加到包括供传送给所 述传送站的所述量化差分波束成形矩阵的帧。 13. 如权利要求 1 所述的方法， 其中， 所述 MIMO 传输是包括由所述传送站向两个或更 多接。

9、收站进行的空间分开的数据分组的并发传输的多用户 MIMO 传输， 以及 其中基于所述接收站的关联接收站所提供的量化差分信道反馈来对每个所述空间分 开的数据分组预编码以供所述关联接收站接收。 14. 一种接收站， 配置成提供通过正交频分复用 (OFDM) 信道的多输入多输出 (MIMO) 通信的信道反馈， 所述接收站包括 ： 差分量化电路， 跨时间和频率其中之一递归地量化差分信道信息， 以便生成量化差分 信道反馈 ； 以及 电路， 向传送站传送所述量化差分信道反馈以供对随后由所述接收站接收的 MIMO 传 输进行预编码中使用， 其中所述量化差分信道反馈包括量化差分信道矩阵和量化差分波束成形矩阵其。

10、中之 一。 15. 如权利要求 14 所述的接收站， 其中， 所述差分量化电路配置成 ： 在所述频域中对第一子载波的信道矩阵进行归一化， 并且使用差分码本递归地量化所 述第一子载波的所述归一化信道矩阵与初始参考矩阵之间的差 ； 或者 将所述差分码本缩放成匹配信道幅值， 并且使用所述缩放的差分码本递归地量化所述 第一子载波的所述信道矩阵与初始参考矩阵之间的差。 16. 如权利要求 15 所述的接收站， 其中， 所述差分量化电路配置成通过下列步骤递归 地进行量化 ： 基于先前更新的参考矩阵与所述第一子载波的所述信道矩阵之间的差对多次迭代来 迭代地更新所述初始参考矩阵， 以便得到细化参考矩阵 ； 以。

11、及 量化各后续细化参考矩阵与所述信道矩阵之间的差， 以便生成所述第一子载波的量化 索引， 其中所述初始参考矩阵最初是常数矩阵。 17. 如权利要求 15 所述的接收站， 其中， 所述差分量化电路还配置成量化当前子载波 的所述信道矩阵中的信道条目与前一子载波的重构信道条目之间的差， 以便生成将要反馈 到所述传送站的所述当前子载波的量化索引， 其中所述前一子载波最初是所述第一子载波。 18. 如权利要求 14 所述的接收站， 其中， 为生成所述量化差分波束成形矩阵， 所述差 分量化电路配置成 ： 权 利 要 求 书 CN 103168431 A 3 3/4 页 4 通过旋转所述差分码本中的初始波束。

12、成形矩阵以集中于所述初始参考波束成形矩阵， 来生成量化波束成形矩阵的候选集合 ； 评估至少一些所述候选矩阵的性能 ； 以及 基于所述所评估性能来选择所述候选矩阵其中之一， 并且使用所述所选候选矩阵作为 细化参考矩阵以供当前子载波或者下一个子载波的另外迭代。 19. 一种用于执行信道信息的差分量化以生成通过正交频分复用 (OFDM) 信道的多输 入多输出 (MIMO) 通信的量化差分信道矩阵的方法， 所述方法包括 ： 在所述频域中对第一子载波的信道矩阵进行归一化， 并且使用差分码本递归地量化所 述第一子载波的所述归一化信道矩阵与初始参考矩阵之间的差 ； 或者 将所述差分码本缩放成匹配信道幅值， 。

13、并且使用所述缩放的差分码本递归地量化所述 第一子载波的所述信道矩阵与所述初始参考矩阵之间的差， 以及 基于先前更新的参考矩阵与所述第一子载波的所述信道矩阵之间的差对多次迭代来 迭代地更新所述初始参考矩阵， 以便得到细化参考矩阵 ； 以及 量化各后续迭代更新的细化参考矩阵与所述信道矩阵之间的差， 以便生成所述第一子 载波的量化索引， 其中所述初始参考矩阵最初是常数矩阵。 20. 如权利要求 19 所述的方法， 还包括量化当前子载波的所述信道矩阵中的信道条 目与前一子载波的重构信道条目之间的差， 以便生成将要反馈到所述传送站的所述当前子 载波的所述量化索引， 其中所述前一子载波最初是所述第一子载波。

14、。 21. 如权利要求 20 所述的方法， 其中， 跨频率执行信道信息的所述差分量化， 使得所 述当前子载波和所述前一子载波是非相邻子载波， 并且通过一个或多个中间子载波来分 开， 以及 其中所述方法包括避免对所述中间子载波执行所述差分量化。 22. 如权利要求 21 所述的方法， 还包括跨时间为子载波的后续样本执行所述信道信 息的差分量化， 以便生成表示跨时间和频率的所述信道矩阵的元素的量化差的量化索引。 23. 一种用于执行信道信息的差分量化以生成通过正交频分复用 (OFDM) 信道的多输 入多输出 (MIMO) 通信的量化差分波束成形矩阵的方法， 所述方法包括 ： 通过旋转差分码本中的初。

15、始波束成形矩阵以集中于初始参考波束成形矩阵， 来生成量 化波束成形矩阵的候选集合 ； 评估所述候选集合的至少一些所述量化波束成形矩阵的性能 ； 基于所述所评估性能来选择所述候选集合的所述量化波束成形矩阵其中之一 ； 以及 对于各后续迭代使用来自前一迭代的先前所选量化波束成形矩阵作为细化参考波束 成形矩阵来执行所述生成、 评估和选择的另外迭代。 24. 如权利要求 23 所述的方法， 其中， 所述另外迭代对预定的另外迭代次数来执行或 者执行到满足预定性能标准。 25. 如权利要求 24 所述的方法， 还包括通过使用所述所选量化波束成形矩阵作为所 述细化参考波束成形矩阵以供下一个子载波的另外迭代，。

16、 跨频率执行差分量化以生成初始 子载波的量化差分波束成形矩阵， 所述下一个子载波通过一个或多个中间子载波与前一子 权 利 要 求 书 CN 103168431 A 4 4/4 页 5 载波分开。 26. 如权利要求 25 所述的方法， 还包括使用所述所选量化波束成形矩阵作为所述细 化参考波束成形矩阵以供所述子载波的后续样本的另外迭代， 跨时间执行差分量化以生成 当前子载波的量化差分波束成形矩阵。 27. 如权利要求26所述的方法， 还包括将循环冗余校验(CRC)添加到包括将要传送给 传送站的各后续量化差分波束成形矩阵的帧。 权 利 要 求 书 CN 103168431 A 5 1/8 页 6 。

17、用于有效地提供 MIMO 通信的信道反馈的通信站和方法 技术领域 0001 实施例涉及包括无线保真 (WiFi) 通信的无线通信。一些实施例涉及多输出 (MIMO) 通信， 其包括单用户 MIMO(SU-MIMO)、 多用户 MIMO(MU-MIMO) 和协作 MIMO 通信。一 些实施例涉及按照 IEEE 802.11 标准之一 （例如 IEEE 802.11ac 即将来临标准） 进行操作的 MU-MIMO 系统。 背景技术 0002 MIMO 通信在发射器和接收器两者利用多个天线来改进通信性能。SU-MIMO 系统可 使用两个或更多天线向 / 从单个站传送和接收信号， 而 MU-MIMO 。

18、系统使用多个空间信道利 用两个或更多天线同时向 / 从多个站传送和接收信号。在 MU-MIMO 系统中， 对不同站的信 号预编码以供在不同空间信道上的传输。预编码允许接收站分出预计送往特定站的数据。 MU-MIMO 传输的信号的预编码利用诸如信道矩阵或者波束成形矩阵之类的信道信息的反 馈。这个信道反馈的一个问题是与向传送站回送反馈关联的大量开销。由于反馈的大小， 可降低可用信道吞吐量。这个反馈的另一个问题是与生成信道反馈关联的处理开销。生成 和传送反馈增加站的功率消耗。 0003 因此， 一般需要用于有效地提供 MIMO 通信的信道反馈的通信站和方法。还一般需 要既降低信道开销又降低处理开销的。

19、用于提供信道反馈的通信站和方法。 附图说明 0004 图 1 示出按照一些实施例的基本服务集 (BSS) ； 图 2 示出按照一些实施例的传送站和接收站 ； 以及 图 3 示出各种信道反馈技术的信道容量的比较。 具体实施方式 0005 以下描述和附图充分示出具体实施例， 以便使本领域的技术人员能够实施这些实 施例。其它实施例可结合结构、 逻辑、 电、 过程和其它变更。一些实施例的部分和特征可包 含在其它实施例的部分或特征中， 或者作为其替代。权利要求中提出的实施例包含那些权 利要求的所有可用等效方面。 0006 图 1 示出按照一些实施例的 BSS。BSS 100 包括接入点 (AP)102 。

20、以及多个关联通 信站 (STA)104。按照实施例， 接入点 102 配置成使用 MIMO 技术向一个或多个站 104 传送数 据帧。在一些实施例中， 数据帧可以是 MIMO 传输 105。在一些 MU-MIMO 实施例中， 数据帧可 以是 MU-MIMO 传输， 其可包括到至少一些站 104 的空间分开的数据分组的并发传输。空间 分开的数据分组可包括在同一频谱之内并发传送的多个单独数据分组。 可对各数据分组分 开预编码以供接收站接收。MU-MIMO 通信可使用下行链路空分多址 (DL-SDMA) 技术。 0007 按照实施例， 相邻信道或波束成形矩阵之间的相关性用于降低开销和复杂度。站 10。

21、4 可向接入点 102 提供信道反馈 103， 以便允许接入点 102 对 MIMO 传输 105 的数据分组 说 明 书 CN 103168431 A 6 2/8 页 7 预编码。信道反馈可包括量化差分信道反馈， 其包含信道状态信息或者波束成形信息。量 化差分信道反馈可跨时间或者跨频率以差分方式来量化。在一些实施例中， 量化差分信道 反馈可跨时间和频率时间两者以差分方式来量化。 信道反馈的这个差分量化可显著降低反 馈量， 特别是对于 MU-MIMO 通信。下面更详细描述这些实施例。 0008 诸如 IEEE 802.11n 系统之类的常规系统的一个问题在于， 不存在差分量化， 并且 一般对每。

22、个子载波独立量化信道和波束成形矩阵。因此忽略跨子载波的相关性。按照实施 例， 跨子载波的相关性用于降低反馈开销和量化复杂度。 在一些可选实施例中， 差分量化还 可应用于单个子载波， 以便以略高的开销为代价来降低量化复杂度。下面更详细描述这些 实施例。 0009 包括 MU-MIMO 传输的空间分开的数据分组可在可包括正交频分复用 (OFDM) 频率 子载波的相同集合的同一频率信道上并发地传送。每个数据分组可寻址到站 104 之一并且 经预编码以供其接收。在这些实施例中， 可同时传送各个数据分组， 并且可在不同空间信 道上传送各数据分组。在这些实施例中， 可基于每个站所提供的量化差分信道反馈专门。

23、对 MU-MIMO 传输的数据分组预编码以供站之一接收。 0010 在一些实施例中， 两个或更多流可由接入点 102 按照 MU-MIMO 技术来传送。每个 流可包括经预编码以供一个或多个站 104 接收的分组。在其它实施例中， 单个流可按照 SU-MIMO 技术传送给站 104 的单个站。 0011 在一些实施例中， 包括多个 OFDM 子载波的单个频率信道可用于传送 MIMO 传输 105。在一些 IEEE 802.11ac 实施例中， 主频率信道以及多达七个辅助频率信道可用于传送 MIMO 传输 105。例如， 各频率信道可以是 20-MHZ 频率信道， 并且可使用 OFDM 子载波的预。

24、定 集合。 0012 BSS 100 的接入点 102 和站 104 可实现用于接入无线介质的载波侦测多址技术 (CSMA)， 例如 IEEE 802.11 的冲突回避载波侦测多址 (CSMA/CA) 技术。在一些实施例中， MIMO 传输 105 可作为单帧由接入点 102 按照 CSMA/CA 技术来传送。接入点 102 可从站 104 接收指示数据分组的接收的单独确认， 例如块确认 (BA)。确认可由站 104 响应 MIMO 传输 105 的接收而按照 CSMA/CA 技术在同一频率信道上传送。 0013 MIMO 传输 105 可以是其中可包括一个或多个训练字段和一个或多个信令字段的。

25、 单帧。MIMO 传输 105 可按照诸如 IEEE 802.11ac 即将来临标准之类的 IEEE 802.11 标准来 配置。 0014 在一些实施例中， 接入点 102 和站 104 可将总共四个或更多天线用于 MIMO 通信。 在一些实施例中， 接入点 102 和站 104 可将量化差分信道信息用于 MIMO 通信。在其它实施 例中， 接入点 102 和站 104 可将量化差分波束成形信息用于 MIMO 通信。 0015 在一些实施例中， 站 104 可以是固定或移动无线通信装置， 例如个人数字助理 (PDA)、 具有无线通信能力的膝上型或便携计算机、 智能电话、 万维网书写板、 无线。

26、电话、 无 线耳机、 寻呼机、 即时消息传递装置、 数字摄像机、 接入点、 电视机、 医疗装置 ( 例如心率监 视器、 血压监视器等)或者可通过无线方式接收和/或传送信息的其它装置。 接入点102和 站 104 可包括实现本文所述操作的若干分开的功能单元， 包括无线电收发器、 处理电路和 存储器。一个或多个功能单元可以相组合， 并且可通过诸如包括数字信号处理器 (DSP) 的 处理单元之类的软件配置单元和 / 或其它硬件单元的组合来实现。例如， 一些单元可包括 说 明 书 CN 103168431 A 7 3/8 页 8 一个或多个微处理器、 DSP、 专用集成电路 (ASIC)、 射频集成电。

27、路 (RFIC) 以及用于至少执行 至少本文所述功能的各种硬件和逻辑电路的组合。 0016 图2示出按照实施例的传送站和接收站。 传送站202可适合于用作接入点102(图 1) 或者站 104 的任一个 ( 图 1)。接收站 204 也可适合于用作接入点 102( 图 1) 或者站 104 的任一个 ( 图 1)。一般来说， 传送站 202 配置成对 MIMO 传输 105 预编码以供传送给诸如接 收站 204 之类的一个或多个接收站， 以及接收站 204 配置成向传送站提供信道反馈以供对 MIMO 传输 105 预编码中使用。在一些实施例中， 信道反馈可包括量化差分信道矩阵。在其 它实施例中。

28、， 信道反馈可包括量化差分波束成形矩阵。 0017 传送站 202 其中可包括基于信道反馈对送往一个或多个接收站的传输预编码的 预编码电路206。 如以下更详细论述， 信道反馈可包括量化差分信道矩阵或量化差分波束成 形矩阵。在一些实施例中， 信道矩阵或波束成形矩阵可在频率上 ( 跨两个或更多子载波 ) 以差分方式来量化。在一些其它实施例中， 信道矩阵或波束成形矩阵可跨时间 ( 例如对于 在不同时间所取的时间样本 ) 以差分方式来量化。在一些其它实施例中， 信道矩阵或波束 成形矩阵可在频率和时间两者上以差分方式来量化， 以便进一步降低反馈。 0018 接收站204其中可包括信道估计器208， 以。

29、便基于传送站202所传送的信号来生成 采取信道矩阵形式的信道估计或信道状态信息。 接收站204还可包括差分量化电路210， 以 便生成如本文所述的量化差分信道矩阵或量化差分波束成形矩阵， 以供作为信道反馈 103 传送给传送站202。 接收站204还可包括物理层电路， 以便向传送站202传送量化差分信道 反馈 103， 以供对随后由接收站 204 接收的 MIMO 传输 105 中的信息预编码中使用。 0019 在 OFDM 系统中， 甚至当子载波是分离的四个子载波时， 强相关性一般也存在于相 邻子载波的信道矩阵之间以及相邻子载波的波束成形矩阵之间。 实施例利用频率上的这个 相关性， 通过采用。

30、差分量化来降低反馈开销和量化复杂度。一些实施例将这个相关性用于 信道矩阵反馈， 以及其它实施例将这个相关性用于波束成形矩阵反馈。 0020 在采用差分量化的这些实施例中， 将量化的输入与参考进行比较， 并且计算和量 化输入与参考之间的差。为了重构输入， 可将量化差与参考相组合。在一些实施例中， 差分 量化可递归地用于增加的精度。 在这些实施例中， 重构输入可用作细化参考来计算残差。 然 后， 可再次量化残差以用于重构更精细参考。 0021 在将差分量化用于信道矩阵或波束成形矩阵的实施例中， 当前与先前矩阵之间的 差经过量化， 并且从接收站 204 反馈到传送站 202。由于差一般在相邻子载波之。

31、间较小， 所 以量化复杂度和反馈开销较低。 0022 在一些实施例中， 信道矩阵或波束成形矩阵的完全量化可被执行并且反馈到传送 站 202。虽然完全量化能够使用除了用于后续差分反馈的码本之外的量化码本来执行， 但 是完全量化能够通过递归地应用差分量化来执行。在这些实施例中， 常数矩阵 ( 例如全零 矩阵或者单位矩阵的前数列 ) 可用作初始参考。然后， 差分码本可用于量化初始参考与输 入矩阵之间的差， 以便得到细化参考。可对细化参考与矩阵之间的差递归地量化若干迭代 ( 例如 2-4 次迭代 )。可将量化索引反馈到传送站 202， 以用于重构输入矩阵。 0023 信道矩阵的差分量化 虽然在 IEE。

32、E 802.11n 中支持信道矩阵的反馈， 但是对此进行支持的反馈开销量较大 ( 例如， 对于 42 40-MHz MIMO 信道， 开销为 3000 比特 )。按照实施例， 在没有附加复杂度 说 明 书 CN 103168431 A 8 4/8 页 9 的情况下以极小硬件变更将这个反馈一直降低到1/3。 在这些实施例中， 可跨频率对信道矩 阵的各条目来应用差分量化。这样， 不需要整个信道矩阵的联合量化。 0024 例如， 第 f 个取样子载波上的信道矩阵的第 i 行和第 j 列的条目可表示为 hij(f)。 差分量化可跨 hij(f) 对 f=0、 F 进行， 如以下所述。 0025 1. 。

33、信道矩阵的归一化 ： 在一些实施例中， 可对在频域中测量的 NM 信道矩阵进 行归一化。在一些实施例中， 跨相邻取样子载波的信道变更的幅值的平均数可用于信道矩 阵归一化。 为了简洁起见， 信道矩阵可按照第一子载波的信道统计(例如平均功率)来归一 化。在一些备选实施例中， 不是对信道矩阵进行归一化， 而是可缩放差分码本。在这些备选 实施例中， 从跨相邻子载波的信道变更的统计来计算缩放因子。差分码本可与缩放因子相 乘， 使得得到预先设计的归一化差分码本以供应用于信道矩阵， 其幅值可随时间动态变更。 在这些实施例中， N 可表示由传送站所使用的天线数量， 以及 M 可表示由接收站所使用的天 线数量。。

34、N 和 M 的范围可从一至八或更多。 0026 2. 递归量化 ： 使用零作为初始参考， 第一子载波的信道矩阵可通过更新参考并且 量化差来在频域中递归地量化。 0027 为了更新参考 ： ， 对于 k=2, , K， 其中 k 是迭代的索引 ； (0) 是第一量化子载波的索引 ；是差分 量化的初始参考 ；是第 (k-1) 次迭代的量化差 ；基本上是 k-1 次迭代之后的 重构信道条目。 0028 差使用下式来量化 ： ， 其中 Cd表示具有量化码字 ( 例如 QPSK 星座点 ) 的差分码本。可将差 ( 即， 被测差分码 字 ) 加到参考， 然后可将和数与当前信道进行比较， 如上式所述。这个操。

35、作可与将 QPSK 星 座中的每个点与信道矩阵条目和参考之间的差进行比较相似， 但是， 将 QPSK 星座中的每个 点与信道矩阵条目和参考之间的差进行比较可引起性能降级。 0029 3. 量化信道条目 ： 使用前一个子载波的重构条目作为参考， 当前子载波的信道条 目可量化为和。 0030 4. 反馈 ： 可将和的索引反馈到传送站 202， 以用于对 f=1、 F 来 重构。 0031 在一些实施例中， 可通过使用常规码本 ( 例如 IEEE 802.11n 的码本或 64-QAM 星 座 ) 逐个条目来量化第一子载波的信道矩阵， 进一步降低反馈开销。 0032 图 3 示出各种信道反馈技术的信。

36、道容量的比较。图 3 示出理想反馈 302 的信道容 量、 差分量化反馈 304( 如上所述 ) 的容量以及常规量化反馈 306 的信道容量。 0033 图 3 所示的信道容量采用具有非视线 (NLOS) 设定和 42 MIMO 信道的 IEEE 802.11n信道模型D。 常规量化反馈306使用六比特来量化信道矩阵的各复条目。 按照上述 说 明 书 CN 103168431 A 9 5/8 页 10 实施例的差分量化反馈 304 将两个比特用于信道矩阵的各条目。理想反馈 302 的信道容量 没有量化损耗， 以及示出供比较。如能够看到， 差分量化反馈 304 实现与常规量化反馈 306 相似的。

37、性能， 但是仅需要反馈开销的大约三分之一， 并且降低复杂度。因量化方案 ( 差分量 化反馈和常规反馈 306) 引起的性能的降低处于理想反馈 302 的 2% 之内。 0034 波束成形矩阵的差分反馈 由于波束成形矩阵的反馈开销一般小于信道矩阵的反馈开销的一半， 所以波束成形矩 阵的量化差分反馈可进一步降低开销。 如果波束成形矩阵中的各条目在没有跨子载波的相 位翻转的情况下连续改变， 则信道矩阵的标量量化也可应用于波束成形矩阵。 但是， 从诸如 通过执行奇异值分解 (SVD) 之类的常规方法所得到的波束成形矩阵具有相位翻转。相位翻 转可能禁用在接收器的信道估计器中的平滑过程， 并且因而降低信道。

38、估计精度。另外， SVD 计算极为复杂。 0035 按照一些实施例， 跨时间和频率两者以差分方式来量化波束成形矩阵。在这些实 施例中， 以连续相位、 低复杂度和低开销来量化波束成形矩阵。在一些实施例中， 循环冗余 校验 (CRC) 可添加到反馈帧， 以便帮助防止误差传播。与信道矩阵的标量量化不同， 波束成 形矩阵可作为整体来联合量化。用于差分量化的参考是可以为酉阵的矩阵。在这些实施例 中， 沿所有方向使参考旋转小角度， 以用于生成候选波束成形矩阵的集合。 可校验各候选矩 阵的性能， 并且可选择具有最佳性能的候选矩阵作为量化波束成形矩阵。这消除了对计算 信道矩阵的SVD的需要。 性能量度可包括信。

39、道容量、 总和信号干扰与噪声比(SINR)、 波束成 形信道的行列式幅值等。 0036 在这些实施例中， 最后选择的量化波束成形矩阵可用作下一个取样子载波的参 考。由于候选集合的大小通过扰动方向的维度来确定， 所以每个子载波六至八比特的反馈 对于波束成形会是充分的， 这比诸如 IEEE 802.11n 系统之类的一些常规系统中的每个子 载波 30-60 比特的反馈要少许多。相应地， 波束成形反馈的开销可降低到 1/4 或更少。 0037 此外， 由于信道是连续的并且相邻子载波的量化波束成形矩阵仅相差小旋转， 所 以作为信道矩阵和波束成形矩阵的乘积的波束成形信道是连续的。相应地， 可启用信道估 。

40、计器中的平滑， 并且因此可改进信道估计器性能。 0038 下面描述按照一些实施例的量化差分波束成形矩阵的生成。 0039 第 f 个取样子载波的信道矩阵可通过 H(f) 来表示， 以及第 f 个取样子载波的量化 波束成形矩阵可通过 来表示。量化波束成形矩阵的候选集合按下式来更新 ： 和， 对于 l=1, , L， 其中是具有与正交的 列的 MN-M 酉阵， 以及 L 是候选矩阵的数量并且例如范围可从 32 至 256。 0040 已更新量化波束成形矩阵之间的差可按下式来计算 ： ， 其中 g(A,B) 是性能量度的评价函数。对于信道容量量度， 说 明 书 CN 103168431 A 10 6。

41、/8 页 11 ， 其中 p 是归一化传输功率， 以及 R 是干扰加噪声的协方差矩阵。对于性能量度， 。 0041 对于第一子载波， 初始参考可以是单位矩阵的前 M 列。在一个差分量化之后， 理想 波束成形矩阵与量化版本之间的残留误差 ( 即 ， 对于 f=0) 可能较大。重构波束成形矩阵随后可用作再次量化相同 V(f) 的参考， 以 便降低量化误差。这已经应用于信道矩阵的标量量化， 并且可以不仅应用于第一子载波还 可以应用于其它子载波以便获得增加的精度。例如， 差分量化可递归地应用于第一子载波 几次(例如3-5)， 如同上述信道矩阵的量化中一样。 对于其它子载波， 差分量化例如可运行 两次，。

42、 其中每轮几个码字。 0042 在一些实施例中， 为了加速量化信道矩阵的初始波束成形中的收敛， 可使用多个 量化码本。 在这些实施例中， 具有较大校正步长的码本可用于初始迭代中以获得更快收敛， 而具有较小校正步长的码本可用于后来的迭代中以获得较小残留误差。 0043 时域相关性 除了 OFDM 系统中的频域相关性之外， 还可存在时域中的强相关性。IEEE 802.11ac 网 络中的 OFDM 信道的相干时间可多于 10 毫秒 (ms)。在一些实施例中， 这个时域相关性用于 进一步降低反馈开销和 / 或增加波束成形精度。在这些实施例中， 上述差分量化技术应用 于时域。差分计算的基础可以是前一个。

43、信道矩阵或者前一个波束成形矩阵。虽然长相干 时间降低 SU-MIMO 的反馈速率， 但是 MU-MIMO 没有获益同样多， 因为不准确波束成形可使 MU-MIMO 的性能降级超过 SU-MIMO。因此， 本文所公开的利用时域相关性的实施例对于与 MU-MIMO 配合使用会是更期望的， 因为可通过更频繁地提供较少反馈来保持性能。 0044 在一些实施例中， 信道反馈103(图1)可通过信道条件的变更的检测来驱动， 因为 时间上的信道变化一般对于每个站104是不同的。 在这些实施例中， 接入点102(图1)可监 视每个站 104 的信道条件， 并且可基于信道条件的变更的显著性来动态请求信道反馈 1。

44、03。 站 104 还可监视信道条件， 并且可在变更为显著时传送对反馈的请求。 0045 在一些实施例中， 接收站 204 可配置成通过跨时间和频率的至少一个执行信道信 息的差分量化以生成量化差分信道反馈， 并且将量化差分信道反馈传送给传送站 202 以供 对 MIMO 传输 105 预编码中使用， 来提供 OFDM 信道的信道反馈。量化差分信道反馈可包括 量化差分信道矩阵或者量化差分波束成形矩阵。在一些实施例中， 信道信息的差分量化可 跨时间和频率两者来执行， 以便进一步降低反馈。 0046 MIMO 传输 105 可以是 SU-MIMO 传输、 MU-MIMO 传输或者协作 MIMO 传输。

45、。这些实施 例可利用闭环MIMO技术， 其中向传送站202提供量化差分信道矩阵或者量化差分波束成形 矩阵。在协作 MIMO 实施例中， 实现附加 MIMO 优点， 其中包括通过使用不同站 104 的分布式 天线的发射器 / 接收器协作的附加空间复用增益。 0047 量化差分信道矩阵可包括用于各矩阵元素的 2 至 4 比特， 以及量化差分波束成形 说 明 书 CN 103168431 A 11 7/8 页 12 矩阵可包括用于各矩阵的 2 至 21 比特。利用用于各矩阵的 2 至 21 比特的这些实施例可以 可适用于 21、 22、 31、 32、 、 42 波束成形矩阵。附加比特可用于较大矩阵。

46、， 例如 大小为 81、 82、的矩阵。 0048 为了生成量化差分信道矩阵， 接收站 204 可在频域中对第一子载波的信道矩阵进 行归一化， 并且使用差分码本递归地量化第一子载波的归一化信道矩阵与初始参考矩阵之 间的差， 或者可将差分码本缩放成匹配信道幅值， 以及使用缩放的差分码本递归地量化第 一子载波的信道矩阵与初始参考矩阵之间的差。因为各差分码本在值上可具有有限范围 ( 例如 0.1-0.3)， 所以差分码本可设计用于归一化信道， 其中平均信道功率 ( 或者标准偏 差)为一。 如果输入信道最初通过自动增益控制(AGC)来放大或者具有扩大的信号强度， 则 可缩小信道输入以便适当地应用差分码。

47、本。 按照实施例， 缩放输入信道或者缩放差分码本， 使得信道和码本匹配。缩放差分码本因其较小大小而可利用更少乘法。信道矩阵的归一化 例如可包括将所有信道条目除以从跨子载波和天线对的所有信道条目来计算的标准偏差。 其它技术可用于对信道矩阵进行归一化。 0049 在一些实施例中， 递归地量化可包括基于先前更新的参考矩阵与第一子载波的信 道矩阵之间的差对多次迭代来迭代地更新初始参考矩阵以得到细化参考矩阵， 并且量化各 后续细化参考矩阵与信道矩阵之间的差以生成第一子载波的量化索引。 初始参考矩阵最初 是可包括全零矩阵或者具有单位矩阵的前数列的矩阵的常数矩阵。 将量化索引反馈到传送 站202， 以供重构。

48、信道矩阵。 量化索引可对应于信道矩阵中的一个条目。 各量化索引可以是 2 至 4 比特而不是常规量化的情况下的 8 至 16 比特。 0050 在一些实施例中， 接收站 204 可量化当前子载波的信道矩阵中的信道条目与前一 子载波的重构信道条目之间的差， 以便生成将要反馈到传送站 202 的当前子载波的量化索 引。前一子载波最初可以是第一子载波。 0051 为了跨频率执行差分量化， 当前子载波和前一子载波可以是非相邻子载波， 并且 可通过一个或多个中间子载波来分开。在这些实施例中， 接收站 204 可避免对中间子载波 执行差分量化。 在这些实施例中， 可存在总共四个或更多中间子载波， 以便利用。

49、附近子载波 的信道矩阵之间的频域相关性。在一些实施例中， 也可跨时间为子载波的后续样本来执行 差分量化。在一些实施例中， 接收站 204 可配置成最初使用具有 64-QAM 星座的常规量化码 本逐个条目地量化第一子载波的信道矩阵。 0052 在接收站 204 配置成生成量化差分波束成形矩阵的实施例中， 接收站 204 可通过 旋转差分码本中的初始波束成形矩阵以集中于初始参考波束成形矩阵， 来生成量化波束成 形矩阵的候选集合。接收站 204 还可评估至少一些候选矩阵的性能， 并且可基于所评估性 能来选择候选矩阵其中之一。接收站 204 可使用所选候选矩阵作为细化参考矩阵以供 ( 跨 时间的差分量化的 ) 当前子载波或者 ( 跨频率的差分量化的 ) 下一个子载波的另外迭代。 0053 为了跨频率执行差分量化以用于生成量化差分波束成形矩阵， 接收站 204 可配置 成使用所选候选矩阵作为细化参考矩阵以供下一个子载波的差分量化的另外迭代。 下一个 子载波可通过一个或多个中间子载波与前一子载波分开。 0054 为了跨时间执行差分量化以用于生成。