基于二阶信道统计的信道反馈的自适应压缩制造技术

一种可变速率矢量量化的方法降低信道状态反馈的量。确定通信信道的信道系数，并且计算信道抽头的二阶统计（例如，方差）。基于系数统计来确定用于信道抽头的比特分配。以基于所述比特分配确定的速率来单独量化信道抽头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】第1/18页基于二阶信道统计的信道反馈的自适应压缩
技术介绍
本专利技术主要涉及移动通信网络中信道状态反馈的发射，并且更具 体地说，涉及用于以自适应方式压缩信道状态反馈的方法和设备。在过去的十年，由于在覆盖范围和数据率方面的可能改进，在无 线通信系统中的发射器和/或接收器使用多个天线已经吸引到相当多 的注意。不同于信道状态信息未显著改进容量的单天线系统，在多天 线系统中当在发射器精确的信道状态信息可用时，能实现相当大的容量增益。在频分复用(FDD)系统中，接收器一般将信道状态信息反馈 到发射器。虽然由于在反馈信道上的容量限制及其往返延迟，假设在 发射器的完美的信道状态信息是不现实的，但已显示的是，与不将信 道状态信息考虑在内的系统相比，在发射器上即使部分信道知识也能 提供显著的容量增益。然而，详细的信道状态信息的反馈消耗反向链 路上的宝贵带宽。因此，在设计降低信道状态信息的反馈量而不会显 著惩罚反向链路的容量的有效方法方面，存在相当大的关注。信道状态反馈的一种方案使用非结构化块或矢量量化器(VQ)来 降低信道状态信息的反馈。虽然在理论上非结构化VQ能获得最佳的 可实现压缩，但非结构化VQ的复杂度与维度速率乘积呈指数增长。 例如，在具有4个发射和2个接收天线的MIMO系统中，在文献中提 议的非结构化VQ的维度能大到4*2*2(每个信道抽头系数(channel tap coefficient)的实部和虚部)=16。对于实现合理精确度的量化分辨率 (或源编码率)，大维度非结构化VQ的存储和计算要求在实际中会 过高。除计算复杂度外，非结构化VQ的另一问题是其不能适应不同的 信道统计。大多,数提议的用于压缩信道状态反馈的量化技术假设8MIMO信道抽头跨空间维度是独立同分布(IID)的。然而，在实际中， MIMO信道的统计分布通常在空间上高度相关并跨频率。基于IID假 设设计的VQ在一般在无线环境中存在的广范围的信道统计上不可提 供期望性能。另一方面，设计非结构化VQ以在维持合理的量化精确 度的同时解决信道抽头的所有可能分布是不实际的。因此，需要能在维持合理的精确度和复杂度的同时、适用于信道 抽头的不同分布的压缩信道状态反々贵的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及用于使用自适应矢量量化器来反馈详细的信道信息的 方法和i殳备。所述方法和i殳备^f吏用二阶信道统计(例如，方差)来压 缩空间相关的MIMO信道的瞬时响应的反馈。不同分辨率(或速率) 的多个低维矢量量化器(VQ)量化不同的复值信道抽头系数。每个 VQ的分辨率基于对应信道抽头的方差自适应选定。通过为具有不同 重要性的信道抽头使用不同的量化分辨率，量化点的分布能变得类似 于为特定信道统计设计的最佳非结构化VQ的量化点分布，这导致几 乎最佳的性能，具有显著更低的计算和存储复杂度。在一个示范实施列中，信道统计和瞬时信道响应的压缩反馈均被 反馈到发射器。瞬时信道响应的压缩反馈通过快反馈信道反馈。信道 统计通过慢反馈信道反馈到发射器，与快反馈信道相比，慢反馈信道 以显著更低的频率发送回来自接收器的信息。在一个备选实施例中， 当噪声,谱跨频谱叙平坦时，可基于正向和反向信道的信道统计是互易 的假设，在发射器直接计算所有或部分要求的信道统计。在一些实施例中，可在量化信道估计前，将信道抽头变换到不同 的域中。例如，在适合MIMO-OFDM系统的实施例中，在频域中估 计的信道响应可变换到时域信道抽头中。落入预定延迟张开(delay spread)的时域ff言道抽头被选定，随后跨空间维度进一步变换到本征 域中。使用根据变换的系数的方差自适应计算得出的不同速率(或分辨率)的量化器，单独量化结果的变换的系数。信道状态反馈由使用对应速率(或分辨率)的量化码本的发射器 来解码，以获得变换的系数的估计，即量化的变换的系数。基于对应 变换的系数的相对方差，以如接收器中相同的方式来计算每个量化器 的速率或分辨率。随后，将逆变换应用到量化的变换的系数以获得频 域信道响应的量化版本。基于此信道信息，能在发射器计算在每个频 率的信道质量指标(CQI)和/或每流编码速率、最佳预编码器。附图说明图1示出一个示范通信系统。图2示出使用自适应反馈方案的一个示范通信系统。 图3示出使用自适应反馈方案的一个示范通信系统。 图4示出根据一个实施例的用于将信道质量反馈编码的一个示范 方法。图5示出根据一个示范实施例的用于将信道质量反馈解码的一个 示范方法。图6示出用于OFDM系统的一个示范反馈编码器。 图7示出用于OFDM系统的一个示范反^t解码器。 图8示出用于图6所示OFDM反^t编码器的一个示范变换处理器。图9示出用于图7示OFDM反々赍解码器的一个示范变换处理器。图10示出根据本专利技术的MIMO系统的性能。图11示出图6和7中所示自适应反馈方案的性能。具体实施例方式现在参照附图，在图1所示的多天线通信系统10的上下文中描述 本专利技术的示范实施例。多天线通信系统10可例如包括多输入单输出 (MISO)系统或多输入多输出(MIMO)系统。然而，本领域的4支术人员将认识到，公开的实施例所示出的原理能在其它类型的通信系统中应 用。多天线通信系统10包括通过通信信道14将信号发射到第二站16 的第一站12。第一站12在本文中称为发射站，而第二站16称为接收 站。本领域的技术人员将理解，第一站12和第二站16可各自包括发 射器和接收器以用于双向通信。从发射站12到接收站16的链路称为 下行链路。从接收站16到发射站12的链路称为上行链路。在一个示 范实施例中，发射站12是无线通信网络中的基站，而接收站16是移 动台。本专利技术可用于例如在WCDMA系统中的高速下行链路分组接入 (HSDPA)信道上将数据从基站12发射到移动台16。发射站12将信号从多个天线发射到可包括一个或多个接收天线 的接收站16。与在发射和接收站12、 16均采用单个天线的单天线通 信系统相比，如果发射站12具有关于从发射站12到接收站16的信 道14的信道响应的详细知识，则系统容量的增益能够实现。接收站 16计算从发射站12到接收站16的信道14的估计，并通过反馈信道 18将信道状态反馈发射到发射站12。然而，将详细的信道信息从接 收站16反馈到发射站12消耗反向链路上的宝贵带宽，这些带宽在其 它情况下能用于携带用户数据。在多天线系统中，信道状态反馈的量 随着发射和接收天线对的数量而显著增加。图2示出在发射站12的示范发射器100和在接收站16的接收器 200。接收器200使用矢量量化技术来降低信道状态反馈。为清晰起 见，假设通信系统10在发射站12采用多个天线，在接收站16采用 单个天线。本文中所述的原理容易扩展到在接收站16采用多个天线 的情况。发射站12 (例如，基站)将发射信号处理器102生成的信号DL,-i发射到接收站16 (例如，移动台)。有M个下行链路信道 (每个发射天线一个)。从发射站12到接收站16的下行链路信道假 设为是线性时不变信道，具有时域中的信道响应^(0和频域中的信道响应Gm(/)。在接收站16接收的基带信号K0表示为 ik,)*W)]+v)'=1 , 寺式1其中，*表示巻积，并且v(,)是基带噪声。第m个下行链路信道可建模 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量化信道状态反馈的方法（５０），其特征在于：　确定关于多个信道系数的统计（５２）；以及　以基于所述统计确定的速率来单独量化所述多个信道系数（５４，５６）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-7-13 11/777,6711.一种量化信道状态反馈的方法(50)，其特征在于确定关于多个信道系数的统计(52)；以及以基于所述统计确定的速率来单独量化所述多个信道系数(54，56)。2. 如权利要求1所述的方法(50)，还包括变换所述信道系数以 创建变换的信道系数。3. 如权利要求2所述的方法(50),其中变换所述信道系数以创 建变换的信道系数包括将频域信道系数变换成时域信道系数； 选择预定延迟张开内的时域信道系数；以及 将所述选择的时域信道系数变换成本征域信道系数。4. 如权利要求1-3的任一项所述的方法(50)，其中确定关于多 个信道系数的统计包括确定关于每个信道系数的单独统计。5. 如权利要求4所述的方法(50)，其中所述单独统计包括所述 信道系数的相对功率。6. 如权利要求5所述的方法(50),其中所述速率以所述相对功 率的降序来确定。7. 如权利要求4所述的方法(50)，其中所述单独统计包括与所 述信道系数相关联的方差。8. 如权利要求7所述的方法(50)，其中所述速率以所述方差的 降序来确定。9. 如权利要求1-8的任一项所述的方法(50)，其中基于当前速 率控制期间中收集的统计来确定所述速率，以及其中在所述当前速率 控制期间中所举信道系数的量化之前计算所述统计。10. 如权利要求9所述的方法(50)，其中所述速率通过慢反馈 信道来发射，以及其中所述量化的信道系数通过快反馈信道来发射。11. 如权利要求1-10的任一项所述的方法(50),其中基于前面 的速率控制期间中收集的统计来确定所述速率，以及其中在所述前面 的速率控制期间中所述信道系数的量化之后计算所述统计。12. 如权利要求11所述的方法(50),其中所述量化的信道系数 通过快反馈信道来发射。13. 如权利要求l-12的任一项所述的方法(50),其中确定所述 信道系数包括白化所述信道系数。14. 如权利要求1-13的任一项所述的方法(50),其中以基于所 述速率确定的速率来单独量化所述多个信道系数包括基于所述信道 系数的统计来缩放所述信道系数以及量化所述缩放的信道系数。15. 如权利要求l-14的任一项所述的方法(50),其中以基于所 述统计确定的速率来单独量化所述多个信道系数包括基于所述统计来确定用于所述多个所述信道系^:的比特分配；以及以基于所述比特分配确定的速率来单独量化所述多个信道系数。16. —种用于量化信道状态反馈的反馈编码器(206),所述反馈 编码器的特征在于度量计算器(214， 308 ),计算关于多个信道系数的统计； 多个多速率量化器(212， 312),以基于所述统计确定的速率来 单独量化所述多个信道系数；以及速率控制器(216， 310),确定用于所述量化器的所述速率。17. 如权利要求16所述的反饿编码器(206)，还包括变换处理 器(304)以变换所述信道系数，从而创建变换的信道系数。18. 如权利要求17所述的反馈编码器(206)，其中所述变换处 理器(304)将频域信道系数变换成时域信道系数，选#^员定延迟张开内 的所述时域信道系数，以及将所述选择的时域信道系数变换成本征域 信道系数。19. 如权利要求16-18的任一项所述的反馈编码器(206),其中所述度量计算器确定关于每个信道系数的单独统计。20. 如权利要求19所述的反馈编码器(206),其中所述单独统计包括所述信道系数的相对功率。21. 如权利要求20所述的反馈编码器(206)，其中所述速率控 制器以所述相对功率的P争序来确定用于所述信道系数的所述速率。22. 如权利要求19所述的反馈编码器(206)，其中所述单独统 计包括与所述信道系数相关联的方差。23. 如权利要求22所述的反馈编码器(206)，其中所述速率控 制器(216, 310)以所述方差的降序来确定用于所述信道系数的所述 速率。24. 如权利要求16-18的任一项所述的反馈编码器(206)，其中所 述速率控制器(216, 310)基于当前速率控制期间中收集的统计来确 定所述速率，以及其中在所述当前速率控制期间中所述信道系数的量 化之前计算所述统计。25. 如权利要求24所述的反馈编码器(206),其中所述反馈编 码器(206)通过慢反馈信道来发射所述速率，并且通过快反馈信道 来发射量化的信道系数。26. 如权利要求16-25的任一项所述的反馈编码器(206),其中所 述速率控制器(216, 310)基于前面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D会，L克拉斯尼，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]