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多输入多输出无线通信系统、相关方法及数据结构

阅读：294发布：2020-07-09

专利汇可以提供多输入多输出无线通信系统、相关方法及数据结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本文概括描述了多输入多输出无线通信系统、相关方法和数据结构的实施例。，下面是多输入多输出无线通信系统、相关方法及数据结构专利的具体信息内容。

权利要求

1、实现在通信设备内的一种方法，包括：
接收无线通信信号；
至少部分地根据所接收的无线通信信号的一个或多个特性，生成非均匀码本，以用于进行量化和向所接收信号的信源进行回传。
2、如权利要求1所述的方法，所述生成步骤包括：
至少部分地根据所接收的无线通信信号的所述一个或多个特性，选择合适的均匀码本；
将额外的码字补入所述均匀码本，以生成所述非均匀码本。
3、如权利要求2所述的方法，还包括：
至少部分地根据所述均匀码本的码字的实部幅值，对所述码字进行重新排序。
4、如权利要求3所述的方法，对所述码字重新排序是：
有效地将所述码字按从较大幅值至较小幅值进行排序。
5、如权利要求2所述的方法，所述额外码字是按照其在Steifel流形内的位置进行选择的。
6、一种通信设备，包括：
一个接收机，如果从远程通信设备接收到无线通信信号，就至少部分地根据所接收的无线通信信号的一个或多个感知特性，生成非均匀码本，以用于进行量化和向所接收信号的信源进行回传。
7、如权利要求6所述的通信设备，还包括：
耦合到所述接收机的一个或多个天线，经由所述天线与所述远程通信设备建立起无线通信信道。
8、如权利要求6所述的通信设备，所述接收机至少部分地根据所接收的信号的一个或多个特性，选择合适的均匀码本，并将额外的码字补入所述均匀码本，以生成所述非均匀码本。
9、如权利要求8所述的通信设备，所述额外码字是按照其在Steifel流形内的位置进行选择的。
10、如权利要求6所述的通信设备，还包括：
一个量化器，响应于如果未包含在所述接收机内，则将所述非均匀码本在向所接收的信号的信源进行回传之前进行量化。
11、如权利要求10所述的通信设备，还包括：
一个发射机，响应于所述量化器，向所接收的信号的信源回传无线通信信号，所传送的无线通信信号包括关于所述非均匀码本的信息。
12、如权利要求6所述的通信设备，还包括：
一个发射机，响应于所述接收机，向所接收的信号的信源回传无线通信信号，所传送的无线通信信号包括关于所述非均匀码本的信息。
13、如权利要求6所述的通信设备，所述接收机至少部分地根据所述均匀码本的码字的实部幅值，对所述码字进行重新排序。
14、如权利要求13所述的通信设备，其中，所述重新排序有效地将所述码字按从较大幅值到较小幅值进行排序。
15、一种系统，包括：
一个或多个天线，所述系统可通过所述天线有选择性地与另一个系统建立无线通信信道；
一个接收机，响应于所述一个或多个天线的至少一部分，至少部分地根据所接收的无线通信信号的一个或多个特性，生成非均匀码本，以用于进行量化和向所接收信号的信源进行回传。
16、如权利要求15所述的系统，所述接收机至少部分地根据所接收的信号的一个或多个特性，选择合适的均匀码本，并将额外的码字补入所述均匀码本，以生成所述非均匀码本。
17、如权利要求16所述的系统，所述额外码字是按照其在Steifel流形内的位置进行选择的。
18、如权利要求15所述的系统，所述接收机至少部分地根据所述均匀码本的码字的实部幅值，对所述码字进行重新排序。
19、如权利要求18所述的系统，其中，所述重新排序有效地将所述均匀码本的码字按从较大幅值至较小幅值进行排序。
20、一种含有内容的存储媒介，所述内容在由访问设备执行时，使得所述设备执行以下操作：
至少部分地根据所接收的无线通信信号的一个或多个特性，生成非均匀码本，并有选择性地传送关于所述非均匀码本的信息。
21、如权利要求20所述的存储媒介，其中，用于生成非均匀码本的内容包括用于执行以下操作的内容：
至少部分地根据所接收的无线信号的一个或多个特性，选择合适的均匀码本，并将额外的码字补入所述均匀码本，以创建所述非均匀码本。
22、如权利要求21所述的存储媒介，所述额外码字是按照其在Steifel 流形内的位置进行选择的。
23、如权利要求21所述的存储媒介，用于生成非均匀码本的内容包括用于执行以下操作的内容：
至少部分地根据所述均匀码本的码字的实部幅值，将所述码字进行重新排序。
24、如权利要求20所述的存储媒介，其中，所述存储媒介是有形的传播信号。

说明书全文

技术领域

[0002]概括而言，本发明的实施例涉及通信系统，具体而言，本发明涉及多输入多输出(MIMO)无线通信系统、相关方法及数据结构。

背景技术

[0003]多信号通路的使用，例如通过利用多输入多输出(MIMO)技术，可以显著地增加无线通信信道的有效范围。尽管将MIMO技术引入通信设备获得了显著的优点，但实施时产生的问题却持续存在，这限制了这种技术的广泛应用。

[0004]因此，能够广泛采用这种技术的实际MIMO实施方案至今仍未实现。本申请在下面提供的一些示例性MIMO实施方案、方法和相关数据结构可以解决这些现有限制中的一个或多个限制。附图说明

[0005]通过下面结合附图给出的非限制性的例子，将举例说明本发明的实施例，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：图1是本发明的实施例得以实现的示例性通信系统的方框图；
图2提供了根据一个实施例的示例性波束形成过程的图形表示；
图3是根据一个实施例利用非均匀码本实现波束形成的示例性方法的流程图；
图4是均匀码本的图示说明；
图5是根据一个实施例的非均匀码本的图示说明；
图6是根据一个实施例利用分级码本实现波束形成的示例性方法的流程图；
图7是根据一个实施例的分级码本的图示说明；
图8是根据一个实施例的示例性通信设备的方框图，在该通信设备内可以实现本发明的实施例；
图9是包括内容的示例性制造品的方框图，当所述内容由访问机器执行时，其使得该机器实现本发明实施例的一个或多个方面。

具体实施方式

[0006]概括而言，本发明揭示了实现一个或多个示例性MIMO实施例的无线通信系统、相关方法和数据结构的实施例。

[0007]由Lin等人于2005年1月13日提交的、题目为“Codebook Generation System and Associated Methods”的共同待决的美国专利申请No.11/036,906 (此后称作为Lin申请)，出于各种目的以引用方式并入本文，这份申请中介绍了一种码本生成代理(CGA)，其根据例如矩阵码字动态生成一个或多个矩阵码本，所述矩阵码字根据例如2-、3-、4-……N-单元向量的向量码本动态生成。本领域普通技术人员将理解，N维单元向量已置于通信设备上以支持多个其它特征，例如单数据流波束形成。因此，共同待决的Lin申请为MIMO实施方案带来了明显改善。

[0008]根据这份申请，Lin申请被扩充至介绍创新的代码管理代理(CMA)。根据一个实施例，以下将详细描述码本管理代理(CMA)，其被有选择性地调用，以便在支持例如闭环MIMO(或波束形成)实施方案时动态生成和/ 或利用一个或多个均匀、非均匀和/或分级码本。本文揭示的CMA可适当包括和/或耦合到一个或多个CGA，但本发明的保护范围并不受此限制。

[0009]波束形成对于增加由MIMO系统内的接收机感知的有效信噪比 (SNR)是很有用的技术。在明确的反馈方案中，将与波束形成矩阵相关的信息发送回发射机。为了对该波束形成矩阵进行高效编码，可以设计和/ 或动态生成一系列向量码本，例如如上述引用的共同待决的申请中提供的那样。在非相关信道中，波束形成矩阵在Stiefel流形(manifold)中均匀分布(例如见图4所示)。就此而言，在传统的实施方案中，基本最佳化向量码本，以根据以下标准覆盖全部流形：
其中m是向量码本的维数，N是构成码本的码字的数目。复m元组空间表示成Cm。弦距离(chordal distance)定义成：

d_{c} (c_{i}, c_{j}) = \sqrt{1 - {| | c_{i}^{H} c_{j} | |}^{2}} - - - (2)

其中使用标准向量内积。

[0010]当将波束形成向量vm量化时，选择具有最小弦距离的码字：

{\hat{v}}_{m} = \underset{c_{i}}{\arg \min} (d_{c} (c_{i}, v_{m}), c_{i} \in C (m, N)) - - - (3)

这类“均匀”码本可以利用在以上引用的共同待决的申请中揭示的一种或多种技术来很好地付诸设计及实施。相比其它方案而言，本文描述的码本在性能相同或更好的情况下量化效率的改进量级是2-4倍。

[0011]在发送连续数据包的情形下，数据包之间的时间较短。在缓慢衰减或静态信道中，一般而言，信道特性在这个时期内基本不改变。因此，仅需要少量波束控制校正即可校正后续的偏移。在以下的实施例中，在设计时充分利用静态或缓慢衰减信道的这种特性，并且利用新的码本有效地降低量化复杂度(以及计算复杂度)，同时改善波束形成精确度。

[0012]在本申请中使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”意味着，围绕此实施例描述的具体功能、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本申请中各种地方出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是针对相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体功能、结构或特征可以按任何合适的方式加以组合。

[0013]关于可实现CMA的移动设备和/或无线通信网络的一些运行特性的技术细节请参见：例如IEEE 802.11，1999版；Information Technology Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Local and Metropolitan Area Networks-Specific Requirements，Part 11：WLAN Medium Access Control(MAC)and Physical(PHY)Layer Specifications，其衍生及补充版本(例如802.11a，.11g and.11n)。此外，还请参见IEEE Std 802.16-2001 IEEE Std.802.16-2001 IEEE Standard for Local and Metropolitan area networks Part 16：Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems，其衍生及补充版本(例如802.16a，.16d，and.16e)。示例性通信环境

[0014]在图1中，描述了示例性无线通信环境100的方框图，本发明的实施例可以在其中很好地付诸实施。根据图1所示的示例性实施例，描述了一种示例性通信环境100，其包括一个无线通信设备102，无线通信设备102 通过无线通信链接104与另一个无线通信设备106通信。在本文中使用“通信环境100”意在表示多种无线通信网络中的任何一种，其包括、但不限于：近距离通信(NFC)网络、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、无线广域网(WWAN)、蜂窝式无线电话网络、个人通信系统(PCS)网络等。

[0015]根据一个实施例，出于说明而非限制的目的，将结合802.11x(在此 x是a，b，g，n和/或其组合和/或其衍生)来描述通信网络100，但本发明的范围并不受此限制。根据这个说明性例子，设备102可以是接入点(AP)，而设备106可以是远程站(STA)，但本发明的范围并不受此限制。

[0016]在闭环MIMO系统中，使用波束形成矩阵V对数据信号进行加权，然后有选择性地通过多个天线将其发送出去，如图所示。根据一个实施例，该数据信号可以包括多个数据流(N1……Ns)，但本发明并不受此限制。数据流的数量代表了在使用合适比特装载、功率加权和子载波分配情况下的空间信道的数量，但本发明并不受此限制。

[0017]根据具有四个(4)发射天线和三个(3)数据流的一个实施例(为了便于说明)，经由Nt(4)个天线发射的发射信号(x)可以表示成：x＝V×s (4)
其中，

V = (\begin{matrix} v_{11} & v_{12} & v_{13} \\ v_{21} & v_{22} & v_{23} \\ v_{31} & v_{32} & v_{33} \\ v_{41} & v_{42} & v_{43} \end{matrix}),

s = (\begin{matrix} s_{3} \\ s_{2} \\ s_{3} \end{matrix})

如上所示，s是数据符号的Ns向量，V是根据远程接收机反馈的信息(例如，矩阵码本和或其索引)得出的Nt×Ns波束形成矩阵。根据一个实施例，波束形成矩阵V通常是酉矩阵，功率/比特装载可以应用到向量s上，如上所述，但本发明并不受此限制。

[0018]所描绘的设备106包括码本管理代理(CMA)108，以动态生成和/ 或管理一个或多个矩阵码本的使用，根据所述矩阵码本，可以将信道状态信息特性化并反馈至远程设备，例如102。根据一个实施例，上述的共同待决的申请更详细描述到(且并入本文)，除了存储一个或多个矩阵码本外， CMA 108根据从2-、3-、4-……N-单元向量的一个或多个向量码本动态生成的矩阵码字，可编译用来特性化信道状态信息所需的矩阵码本或其一部分。示例性波束形成实施方案

[0019]参照图2，根据一个实施例，描述了示例性波束形成过程的图形表示。参照图2，该示例性过程开始于接入点(AP)(例如106)沿着通信信道(例如104)向远程站发出发送请求(request-to-send，CTS)(或探测包)消息。

[0020]远程站(STA)(例如102)测量信道并调用信道管理代理(CMA) 108的实例，以计算波束形成矩阵，例如使用奇异值分解(SVD)：

H_{1} = U_{1} Σ_{1} V_{1}^{H} - - - (5)

其中V1是Nt×Nt，U1是Nr×Nr，∑1是Nr×Nt。

[0021]然后，STA在准许发送(Clear to Send，CTS)包或其它反馈(或响应)包中反馈经过量化的波束形成矩阵其是Nt×Nt。

[0022]AP将消息s乘以波束形成矩阵得到消息s是具有Ns非零流的Nt×1。AP发送波束形成的Data1包，据此，该STA测量新的等效信道

[0023]STA计算新的波束形成矩阵为：
如果H1和H2之间的信道变化较小，且的量化误差较小，则接近单位矩阵(identity matrix)。STA量化至并反馈因为是Nt×Nt，因此 AP可以使Nt直接乘具有的1消息向量，得到并发送该消息至STA。 STA计算新的波束形成矩阵V3为：

[0024]因为STA可决定从最强的Ns波束形成信道接收信号，因此它仅反馈计算出的Nt×Nt阶波束形成矩阵的Ns列，其对应于最强的Ns信道。对于这种情形，探测不是直截了当的。AP需要将反馈的Nt×Ns阶波束形成矩阵扩展成Nt×Nt阶，从而可以实现对所有Nt信道的探测。该扩展添加了Nt-Ns列，从而所扩展的矩阵是酉矩阵(unitary matrix)，为：

\hat{V} = {[b_{1} \cdot \cdot \cdot b_{Ns}]}_{N_{t} \times N_{s}} \to \overline{V} = {[b_{1} \cdot \cdot \cdot b_{N}, b_{N + 1} \cdot \cdot \cdot b_{Ns}]}_{N_{t} \times N_{t}} - - - (8)

[0025]通过以下的Householder反射或其它方法可计算该扩展。

[0027]其中

F_{i} = I - 2 w_{i} w_{i}^{H}

是共同待决的Lin申请中反馈Householder向量的 Householder反射矩阵；

w_{i} = \frac{{\hat{v}}_{i} - e_{1}}{| | {\hat{v}}_{i} - e_{1} | |},

并且e1＝[1，0，…，0]T；从共同待决的Lin 申请中的反馈索引qi计算出方程式(7)和Lin申请中的重建步骤之间的差异仅是，以Lin申请中的替换(8)中的FNs。对于自适应比特和功率装载而言，可以根据波束形成向量的相应奇异值，在量化和索引反馈之前将所述波束形成向量进行排序。

[0028]然而，需要理解的是，对于上述的Householder反射，将[1 0…0]T 变换成(在全局阶段内)的任何酉矩阵G可以被替换。例如，可以以一系列Given’s旋转来适当替换Householder反射，例如：
其中

G (m, n, θ) = [\begin{matrix} I_{m - 1} \\ \cos θ & - \sin θ \\ I_{n - m - 1} \\ \sin θ & \cos θ \\ I_{N_{i} - n} \end{matrix}]

是具有角θ的行m和n之间的Given’s旋转；是第m个对角元素被替换的单位矩阵；并且Ni是vi的复维数。角θ和是单位法线向量的 Given’s角表示。例如单位法线4-向量可以表示如下：

[0029]类似地，可以以绕着向量[1 0…0]T+vi的180度旋转替换该 Householder反射。关于这点，可以以Given’s角θj和的形式存储粗糙的向量码本。

[0030]需要注意的是，在共同待决的Lin申请中需要量化(非重建)的 Householder反射矩阵Fi可以用任何酉矩阵Ai替换，酉矩阵Ai的或vi作为第一列，其中和vi分别是经量化的向量和需要进行量化的向量。例如，在有量化误差的情况下将vi转换成[ejφ0.0…0.0]T的矩阵Ai可以是Ei，在此

E_{i} = B_{i}^{H},

并且在有量化误差的情况下Bi可以将[1 0…0]T转换成ejφvi。示例性码本数据结构

[0031]上文已经介绍了示例性操作实施方案，现在将介绍对传统均匀码本的多种改进。根据以下更充分展开的一个实施例，可以调用CMA 108以对均匀码本(例如，如上所生成的一个均匀码本)的元素进行选择性重新排序，以有效地降低量化过程的计算复杂度。根据一个实施例，将码本的码字进行排列，从而在第一个元素上具有最大实部的那些码字比具有较小实部的那些码字更早出现在码本中。因此，不需要搜索整个码本。反馈最前一些码字中的最佳者对于收敛来说就足够了。码字的这种特定排序降低了跟踪模式下的量化复杂度。

[0032]根据本发明的实施例的另一个方面，CMA 108可有选择地添加另外 m个元素到均匀码本，以生成非均匀码本，其中m是2至32。也就是说，根据以下更充分展开的一个实施例，CMA 108可有选择地添加1至m个码字到该码本，以生成非均匀码本，例如当检测到平稳(或缓慢变化的)信道时。根据一个实施例，非均匀码本的额外m个码字紧密集中在码字 [1，0，…，0]T周围，如图5所示。或者，CMA 108也可动态选择预先配置好的非均匀码本。

[0033]根据本发明的实施例的另一个方面，CMA 108可使用两组码本用于量化。第一组码本用于进行粗糙量化，第二组码本用于在所选择的中心周围进行精细量化。根据一个实施例，CMA 108可连接(concatenate)码本。一个粗糙码本和一个(或多个)精细码本(半径渐减)的连接有效地形成了分级码本(hierarchy codebook)，如图7所示。

[0034]虽然连接的码本可能无法为特定的反馈开销(overhead)提供最佳的计算性能，但却能实现低复杂度量化和可缩放(scalable)的反馈分辨率 (resolution)。另外，因为在多次反馈重复之后，波束形成矩阵接近单位矩阵，因此工作站可以仅使用精细码本而不使用粗糙码本用于量化缓慢衰减中的一些向量。这降低了用于跟踪波束形成矩阵的反馈开销。

[0035]需要理解的是，为了介绍CMA 108，设备106可以是具有无线通信能力的多种电子设备中的任何一种。在一些实施例中，CMA 108可以在设备的接收机部件内很好地付诸实施。在其它实施例中，CMA 108响应于通信耦合到接收机，而执行本文描述的功能。根据一些实施例，CMA 108可以用硬件、软件、固件和/或其任何组合很好地付诸实施。示例性CMA操作

[0036]参照图3，根据一个实施例，概括介绍了使用以上介绍的非均匀码本的示例性方法的流程图。图3的示例性方法开始于方框302，其中代码管理代理(CMA)108选择一个或多个码本。根据一个实施例，所述码本可以从预先构成的多个码本中选择，或可以根据Lin申请(被并入本文)的公开内容动态生成。

[0037]在方框304中，CMA 108可对上述介绍的均匀码本有选择性地重新排序。根据一个实施例，CMA 108可以如下排列码本：获取任何一个码字 c0，执行酉旋转或反射G，从而G·c0＝[1，0，…0]T。等效码本可以通过对 C(m，N)C(m，N)＝G·C(m，N)的每一个码字执行全局操作G来形成。

[0038]根据一个实施例，CMA 108可以根据第一个元素|ci(1)|的大小对码字进行排序。在下表(表1)中提供C(2，12)的例子：1.0000+0.0000i   0.8507+0.0000i   0.8507-0.0000i  0.8507-0.0000i
0-0.0000i        -0.3599-0.3832i  0.0659+0.5216i  0.5164+0.0985i
0.8507+0.0000i   0.8507+0.0000i   0.5257-0.0000i  0.5257-0.0000i
0.2532-0.4607i   -0.4757+0.2239i  0.5824+0.6200i  -0.1067-0.8439i
0.5257+0.0000i   0.5257-0.0000i   0.5257-0.0000i  0.0000+0.0000i
-0.8356-0.1593i  -0.4097+0.7455i  0.7697-0.3623i  -0.9967-0.0818i

[0039]这些码字的图形显示在图4中示出。根据图4的图形表示，x、y、z 坐标分别是real(ci(2))、imag(ci(2))和abs(ci(1))。需要指出的是，复2D空间的Stiefel流形并不与实3D单位球面相同。因此，码字可能不是均匀地分布在球面上。

[0040]沿着正y轴的向量描述第一个码字。接下来的5个码字在接近第一个码字处形成“极冠(polar cap)”。在上述的跟踪模式下，可以通过“极冠” 中的码字将波束形成矩阵量化，从而减少搜索整个码本的需要。码字的这种特定排序降低了跟踪模式下的量化复杂度。此外，码本的排序还能使量化过程的灵活微架构得以实现。在图示的例子中，在信道缓慢变化时，电路仅需要搜索前6个码字，以保证波束形成收敛，而对于较快的收敛，较高性能的设备可以实现全部搜索。

[0041]如上所述，在平稳信道状况下，波束形成的最终精确度仅取决于接近极冠的码字密度。据此，出于跟踪目的，通过提供较密集的“极冠”，CMA 108有选择性地改善码本，如方框306所示。在以下的表2中就提供这样一种例子，在此引入码本CNU(2，12+4)，其中在接近“北极”处添加额外的m 个码字(例如，在此例子中m是4)：1.0000+0.0000i   0.9962   0.9962   0.9962
0-0.0000i        0+0.0872i        -0.0872         0-0.0872i
0.9962           0.8507+0.0000i   0.8507-0.0000i  0.8507-0.0000i
0.0872           -0.3599-0.3832i  0.0659+0.5216i  0.5164+0.0985i
0.8507+0.0000i   0.8507+0.0000i   0.5257-0.0000i  0.5257-0.0000i
0.2532-0.4607i   -0.4757+0.2239i  0.5824+0.6200i  -0.1067-0.8439i
0.5257+0.0000i   0.5257-0.0000i   0.5257-0.0000i  0.0000+0.0000i
-0.8356-0.1593i  -0.4097+0.7455i  0.7697-0.3623i  -0.9967-0.0818i
参照图5呈现出这种非均匀码本的图形表示。根据图5所示的例子，该码本的图形表示显示出了在接近第一码字处群集的额外m个码字(4个)码字(黑色的)。

[0042]在产生了非均匀码本后，CMA 108可有选择性地量化非均匀码本，以便作为显式反馈(explicit feedback)反馈至远程通信设备(例如102)，如方框308所示，闭环MIMO过程继续。

[0043]参照图6，根据一个实施例呈现了用于生成分级码本的示例性方法的流程图。在方框602中，CMA 108选择第一个码本。根据一个实施例，选择第一个码本用于进行粗糙量化。根据一个实施例，该粗糙码本具有Nc个向量，这些向量具有M维。如果信道矩阵的各项是独立同分布的，则理想的情况是，这些向量在M维复Stiefel流形上尽可能均匀地分布(类似于单位球面)。否则，这些向量可能不是均匀分布的。

[0044]在方框604中，CMA 108选择第二和/或随后的码本。根据一个实施例，第二码本被选择用于在例如所选择的中心周围进行精细量化。

[0045]在方框606中，CMA 108可连接所选择的第一和第二(和/或随后的) 码本每一个的至少一部分，以形成分级码本。虽然所连接的码本没有为特定反馈开销提供最佳的性能，但其能够提供低复杂度的量化和可缩放的反馈分辨率。另外，因为在数次反馈之后波束形成矩阵接近单位矩阵，因此工作站仅利用环形码本而不利用向量码本即可对缓慢衰减中的一些向量进行量化。这降低了跟踪波束形成矩阵的反馈开销。

[0046]参照图7呈现了示例性分级码本的图形表示。如图所示，为粗糙码本的每一个向量定义了精细码本。精细码本的向量(表示成rjs)围绕着粗糙码本的选择向量(表示成vi)。根据共同待决的Lin申请的vi，可以动态生成精细码本，以降低存储复杂度。精细向量rjs可在流形上构成冠或环或其它形状。在跟踪期间可以动态调整精细码本的轮廓大小，以减少量化误差。例如，初始反馈可以使用大的轮廓大小，因为粗糙码本产生的量化误差大，而后面的跟踪反馈可以使用小的轮廓大小，因为波束形成矩阵接近于单位矩阵。

[0047]精细码本的例子如下所示。粗糙向量vi的精细向量rjs位于M-1(复) 维环(或圆形物)，其中心是M(复)维vi，支撑该环的平面垂直于向量vi，如图7所示。在本文中，向量vi可具有M个复维数或2M个实维数。环半径可以动态调整，以减少量化误差。可以将精细向量计算成：

r_{j} = F_{i} [\begin{matrix} \cos θ \\ \sin θ f_{j} \end{matrix}], - - - (11)

其中θ是rj和vi之间的角；

F_{i} = I - 2 w_{i} w_{i}^{H}

是vi的Householder反射矩阵；

w_{i} = \frac{v_{i} - e_{1}}{| | v_{i} - e_{1} | |},

e1＝[1，0，…，0]T；fj是对于该环上第j个向量的单位M-1维向量。因为Fi是酉矩阵，且其第一列是vi，因此除了第一列之外的所有列形成垂直于vi的平面，该平面支撑该环。因为Householder矩阵易于计算，因此这个方案在计算上是高效的。

[0048]一般而言，矩阵Fi可以由第一列是vi的任何其它酉矩阵替换。例如， Fi可以用(10)中的Bi替换。这样，利用CORDIC 算法就能够实施。向量 fi是通过搜索获得的：
根据一个实施例，搜索增加了(例如，基本上最大化了)最近的两个向量之间的距离，其具有一般形式因为搜索结果并不易受θ0的影响，其确定环半径，因此具有不同半径的精细码本可以通过保持fj相同并改变 (10)中的θ来动态生成。在(11)的搜索中，θ0可以根据量化误差的统计量确定出。对于4×1单位的复向量的量化，θ0约是15度，而对于初始反馈，θ约是20度。对于随后的跟踪反馈，半径θ通常可减少。在OFDM系统中，θ对于一个反馈的所有子载波可以保持不变。

[0049]根据一个实施例，通过中心向量vi和环向量rj形成精细码本， j＝1，…，Nf。精细码本向量的总数是Nf+1，其可以是2的幂。

[0050]再举一个例子，精细码本可能不仅具有环上的码字向量。取而代之的是，所述精细码本向量可在极冠上展开，其将粗糙码本向量作为中心以及将环作为边界。所述精细向量可以均匀分布在该冠中，或可能越接近中心密度越高。通过优化特定反馈开销的量化精确度，(即，减少量化误差)，可以获得该分布。

[0051]如上所述，CMA 108可连接第一个(粗糙)码本与一个或多个随后的(精细)码本，如方框606所示，然后再将其量化并反馈给远程通信设备，如方框608所示。需要理解的是，粗糙码本与精细码本的连接减少了粗糙码本的量化误差，但却以精细码本的额外反馈开销为代价。如果连接的码本的分辨率不够，则其可进一步连接另一个精细码本，在此第一个连接的码本的向量是第二个连接的码本的中心。

[0052]在上述的跟踪模式下，累积的波束形成矩阵接近单位矩阵，对于每一个Householder向量，仅需要在[1 0，…，0]T周围进行量化。因此，CMA 108 可旋转整个粗糙码本，以使一个码字向量是[1 0，…，0]T。这种旋转减少了跟踪模式的量化误差。然而，从峰值功率方面看，旋转并不理想，因为其可能将所有发射功率都置于一个天线上。当在共同待决的Lin申请中的接收机处观测到的波束形成矩阵接近单位矩阵时，可以将中心固定于[1 0，…，0]T 并可跳过粗糙量化。因为仅需要使用精细量化和对应的反馈，从而降低了计算复杂度和反馈开销。将这种简化称作为局部化(localization)。因为量化误差的统计量对于不同的Householder向量和不同的反馈是不同的，因此对每一个反馈的每一个Householder向量都使用连接、局部化和半径调整。

[0053]为了图示说明，假定例如发射机具有4个天线，接收机具有3个天线。对于初始反馈，对4-、3-和2-(Householder)向量的粗糙量化分别使用6、5和4个量化比特，对4-和3-向量的精细量化分别使用3和4个比特，以提高分辨率，对于这二者，其半径θ都为20度。对于第二个反馈，跳过 4-向量的粗糙量化。对于4-和3-向量的精细码本来说，半径减少至15度。示例性通信设备架构

[0054]上文参照图1至图7介绍了CMA 108的通信环境和操作特性，现在参考图8，提供示例性电子设备架构，在该结构内可以实现CMA 108。

[0055]图8图示了根据一个实施例的电子设备的示例性架构的方框图，在该电子设备内可以实施本发明。如图所示，电子设备800包括一个或多个天线、一个射频(RF)前端(RFE)802、一个基带处理器804、一个或多个网络接口406、一个或多个处理器808(例如专用和/或通用处理器)以及存储器810。根据本发明的实施例，设备800可以很好地实施上文介绍的代码管理代理(CMA)108和/或它们本身的数据结构的一个或多个方面。

[0056]在一些实施例中，电子设备800可以是一种系统，该系统包括接入点、移动站、基站和/或用户单元的一个或多个，它还可以包括其它电路。例如，在一些实施例中，电子设备800可以是计算机，例如个人计算机、工作站等，其包括作为必备部件和/或外围部件的接入点或移动站。此外，电子设备800可包括在网络中耦合在一起的一系列设备。

[0057]在操作时，设备800可利用一个或多个天线发送并接收信号，其中通过所描述的各种部件处理所述信号。在本文中，天线可以是支持MIMO 处理的天线阵列或任何类型的天线结构。根据一个实施例，这种天线是基本全向的天线，但本发明的范围并不受此限制。设备800可并行操作或完全依从无线网络标准例如上文介绍的802.11或802.16标准操作。

[0058]根据一个实施例，RF前端802可以有选择性地耦合到一个或多个天线，以与无线网络互动。RF前端802可包括支持射频(RF)信号的发射和接收的电路。例如，在一些实施例中，RF前端802可包括RF接收机，其接收信号并执行一个或多个处理任务，例如低噪声放大(LNA)、滤波、频率变换等。此外，在一些实施例中，RFE 802可包括转换机制和波束形成电路，以支持MIMO 信号处理。再例如，在一些实施例中，RFE 802可包括用以支持上变频的电路和RF发射机。

[0059]基带处理器804可以是具有硬件、软件和/或固件(或其组合)的处理器，以执行基带处理。基带处理器可以与处理器808很好地加以组合或用处理器808来实现。

[0060]处理器808可从存储器810读取指令和数据，并根据指令和数据来执行动作。例如，处理器808可从存储器801访问指令并执行本发明的方法实施例，例如方法300(如图2所示)、方法600(如图6所示)和/或本文描述的其它方法。就此而言，处理器808可以是任何类型的处理器，包括、但不限于微处理器、数字信号处理器、微控制器等。

[0061]存储器810可以是包括机器可读介质的物件。例如，存储器810可以是包括随机访问存储器(RAM)、动态随机访问存储器(DRAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、闪存或可由处理器808 读取的介质的任何其它类型的物件。存储器810可存储动态生成的指令和/ 或上文介绍的非均匀和/或分级码本。或者，这些指令可以在基带处理器804 内适当整合和/或提供给基带处理器804。

[0062]网络接口806可在电子设备800和其它系统之间提供通信。例如，在一些实施例中，电子设备800可以是接入点，其利用网络接口806与有线网络或与其它接入点通信。在一些实施例中，电子设备800可以是网络接口卡(NIC)，其利用总线或其它类型端口与计算机或网络通信。 [0063]本文所讲的CMA 108的实施例可以在RFE 802、基带处理器804、处理器808和/或其组合的一个或多个中很好地付诸实施。如上文所述，CMA 108可以用硬件、软件、固件或其组合很好地付诸实施。

[0064]虽然设备800的各种部件在图8中显示成不同部件，但可以预想到组合一个或多个部件或可包含多个部件的实施例。例如，处理器808、存储器810、网络接口806和基带处理器804的电路可适当集成到单集成电路中。或者，存储器810可以是基带处理器804或处理器808的内部存储器，或可以是处理器810内的微程序控制存储器。在一些实施例中，设备400的各种部件可以分开封装及安装在同一块电路板上。在其它实施例中，各种部件是共同封装的不同集成电路管芯，例如在多芯片模块中，以及在又一些实施例中，各种部件位于相同的集成电路管芯上。替换性的实施例

[0065]图9图示了包括内容的示例性存储介质的方框图，在调用该内容时，可使得访问机器实施码本管理代理108和/或相关方法300和/或600及/或相关数据结构(例如码本)的一个或多个方面。就此而言，存储介质900可包括内容902(例如指令、数据或其任何组合)，当执行该内容902时，使得访问装置实施上述码本管理代理108的一个或多个方面。

[0066]机器可读(存储)介质900可包括但不限于软盘、光盘、CD-ROM 和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存或适用于存储电子指令的其它类型的介质/机器可读介质。另外，本发明也可以作为计算机程序产品进行下载，在这种情况下，程序可以通过通信链路(例如，调制解调器、无线或网络连接)以含在载波或其它传播媒介中的数据信号的形式从远程计算机传送到请求方计算机。本文所称的所有这些介质应宽泛地认为是存储介质。

[0067]应当理解的是，本发明的实施例可以用在多种应用场合。本文公开的电路可以用在很多装置中，如无线系统的发射机和接收机，但本发明不限于此。无线系统处于本发明保护范围之内，例如包括，含有无线网络接口设备和网络接口卡(NIC)的无线局域网(WLAN)设备和无线广域网 (WWAN)设备、基站、接入点(AP)、网关、网桥、集线器、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、传感器网络、个人区域网(PAN)等，但本发明不限于此。这些设备可以用在多个中的任意一个内。

[0068]本发明的实施例也可以包括在集成电路模块中，集成电路模块被称为核心存储器、高速缓冲存储器或其它类型的存储器，它们存储由微处理器执行的电子指令或者存储可以用在算术运算中的数据。总体而言，根据本发明主题使用多阶段多米诺逻辑的实施例优于微处理器，具体而言，其可以整合到存储设备的地址解码器中。注意，这些实施例可以集成到无线系统中或手持便携式设备中，尤其是当设备对低功耗的依赖性较强时。因此，膝上计算机、蜂窝无线电话通信系统、双向无线通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、相机和其它产品均落入在本发明保护范围之内。

[0069]本发明的特定方面或实施例可包括各种操作。本发明的操作可以用硬件部件来实现，或者，可以体现在机器可执行内容中(例如，指令)，从而使编有这些指令的通用或专用处理器或逻辑电路执行这些操作。或者，这些操作可以用软硬件结合的方式来实现。此外，虽然本发明是围绕计算设备进行描述的，但本领域普通技术人员将会明白，这些功能可以体现在多个其它实施例中的任何一个，例如，集成在通信设备中(蜂窝电话)。为透彻理解本发明，在说明书中罗列了很多具体细节，但这些只是出于方便解释的目的。对于本领域普通技术人员显而易见的是，本发明也可以不用这些具体细节来实施。在其它情况下，以框图形式显示了公知的结构和设备。在本发明的保护范围和精神实质之内，本发明构思的任何数量的变形都是可以预料到的。因此，举例说明性的具体实施例对本发明并不构成限制，而只是进行举例说明而已。因此，本发明不是由上述具体举例来确定的，而是仅由权利要求书的平实语言来确定的。
优先权

[0001]本申请是由Lin等人在2005年12月5日提交的共同待决的美国申请 No.TBD的部分延续申请。申请人相信母案申请能使本申请充分公开。

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