本发明提供了在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法，所述基站配置有NT根交叉极化阵列天线，该方法包括步骤：根据所述估计的宽带/长时信道矩阵并基于预定准则，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于秩数r，生成M*N个秩r码字以确定秩r码本，其中1≤r≤NT，表示单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0，2π)，m＝0，1，…，M-1；n＝0，1，…，N-1，k＝mN+n；对于每个窄带，根据所估计的窄带/短时信道矩阵并基于预定规则，从所述秩r码本中确定第二码字；将第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息发送至所述基站，所述秩指示信息指示秩数r。
1.一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法，所述基站配置有NT根交叉极化阵列天线，其中，所述方法包括以下步骤：a.根据所估计的宽带/长时信道矩阵并基于预定准则，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；
b.根 据 所 述 第 一 码 字V以 及 所 存 储 的M*N个 NT×NT的 对 角 阵Ak，并基于 秩 数r，生 成M*N个 秩r码 字 以 确 定 秩r码 本，其 中1 ≤r≤NT，表示 单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0,2π)，m＝0,1,…,M-1；
c.对于每个窄带，根据所估计的窄带/短时信道矩阵并基于预定规则，从所述秩r码本中确定第二码字；
d.将第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息发送至所述基站，所述秩指示信息指示秩数r。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述秩指示信息所指示的秩数r＝1时，所述步骤b包括：通过下式生成所述M*N个秩1码字
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述秩指示信息所指示的秩数r>1时，所述步骤b包括以下步骤：b1.根据下式生成M*N个秩1码字 以确定秩1码本；
b2.根据所生成的所述M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤b2中的所述M*N个秩r码字可通过下式确定：其中，Tk(:,1:r)表示由矩阵Tk中的第1列至第r列向量组成的矩阵，矩阵Tk可通过下式获得：其 中， uk,1>0，||Uk|| ＝ 1， 其 中， x＝2,3,…,NT， 表示矢
5.根据权利要求1所述的方法，所述预定准则包括以下任一项：-容量最大化准则；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一码本中的多个NT×1的DFT码字从LTE标准版本10的NT天线码本中选取。
7.一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的方法，该基站配置有NT根交叉极化阵列天线，其中，所述方法包括以下步骤：A.接收来自用户终端的第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息；
B.根据所述第一码字索引信息，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；
C.根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于所述秩指示信息所指示的秩数r，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本，其中1≤r≤NT， 表示 单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0,2π)，m＝0,1.…,M-1；
D.根据所述第二码字索引信息，从所生成的所述秩r码本中确定第二码字。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述秩指示信息所指示的秩数r＝1时，所述步骤C包括：通过下式生成所述M*N个秩1码字
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述秩指示信息所指示的秩数r>1时，所述步骤C包括以下步骤：C1.根据下式生成M*N个秩1码字 以确定秩1码本；
C2.根据所生成的所述M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C2中的所述M*N个秩r码字可通过下式确定：其中，Tk(:,1:r)表示由矩阵Tk中的第1列至第r列向量组成的矩阵，矩阵Tk可通过下式获得：其中， uk,1>0，||Uk||＝1，其中， x＝2,3,…,NT，
11.一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的装置，所述基站配置有NT根交叉极化阵列天线，其中，所述装置包括：第一确定装置，用于根据所估计的宽带/长时信道矩阵并基于预定准则，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；
第一生成装置，用于根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于秩数r，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本，其中1≤r≤NT， 表示 单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0,2π)，m＝0,1,…,M-1；
第二确定装置，用于对于每个窄带，根据所估计的窄带/短时信道矩阵并基于预定规则，从所述秩r码本中确定第二码字；
发送装置，用于将第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息发送至所述基站，所述秩指示信息指示秩数r。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当所述秩指示信息所指示的秩数r＝1时，所述第一生成装置通过下式生成所述M*N个秩1码字
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当所述秩指示信息所指示的秩数r>1时，所述第一生成装置包括：第二生成装置，用于根据下式生成M*N个秩1码字 以确定秩1码本；
第三生成装置，用于根据所生成的所述M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第三生成装置通过下式确定所述M*N个秩r码字其中，Tk(:,1:r)表示由矩阵Tk中的第1列至第r列向量组成的矩阵，矩阵Tk可通过下式获得：其 中， uk,1>0，||Uk|| ＝ 1， 其 中， x＝2,3,…,NT， 表示矢
15.一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的装置，该基站配置有NT根交叉极化阵列天线，其中，所述装置包括：接收装置，用于接收来自用户终端的第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息；
第三确定装置，用于根据所述第一码字索引信息，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；
第四生成装置，用于根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于所述秩指示信息所指示的秩数r，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本，其中
单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0,2π)，m＝0,1.…,M-1；n＝0,1.…,N-1，k＝mN+n；
第四确定装置，用于根据所述第二码字索引信息，从所生成的所述秩r码本中确定第二码字。
生成交叉极化阵列码本及提供码字索引信息的方法和装置
技术领域
[0001] 本申请涉及无线通信，尤其涉及无线通信系统的用户终端中向基站提供码字索引信息的方法和装置，以及在基站中基于用户终端的码字索引信息确定码字的方法和装置。
背景技术
[0002] 交叉极化线性阵列(CLA，Cross-polarized linear array)是一种天线配置方式。天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。交叉极化天线是一种双极化天线。
[0003] 在FDD系统中，移动网络设备的发送器通过来自每个用户的量化和有限的反馈获取信道信息。基于信道状态指示(CSI，Channel Status Indicator)量化的码本被广泛应用于LTE和LTE-A系统中。在最近的3GPP RAN1会议中，交叉极化线性阵列被确定为具有高优先级。此外，还指出在单用户MIMO(MU-MIMO)系统中，4Tx版本10(release 10)码本由于其有限的4比特码本大小而对于交叉极化线性阵列具有较差的性能。因此扩大4Tx版本10码本的大小是一种较好的改善性能的手段。然而，在使用原有的码字索引信息，也即预编码索引(PMI)反馈方式的基础上扩大码本大小会带来更大的反馈开销。
[0004] 基于此，提供一种新的码字索引信息反馈方式是令人期待的。
发明内容
[0005] 为解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种两级反馈方式，也即用户终端分别反馈宽带/长时的码字索引信息和窄带/短时的码字索引信息至基站，而基站根据该宽带/长时的码字索引信息和窄带/短时的码字索引信息最终确定码字用于预编码。
[0006] 具体的，本发明在一个实施例中提出了一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法，所述基站配置有NT根交叉极化阵列天线，其中，所述方法包括以下步骤：a.根据所述估计的宽带/长时信道矩阵并基于预定规则，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；b.根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于秩数r，
[0007] 生 成 M*N 个 秩 r码 字 以 确 定 秩 r 码 本，其 中 1≤ r ≤ NT，表示 单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0，2π)，m＝0，1，…，M-1；
n＝0，1，…，N-1，k＝mN+n；c.对于每个窄带，根据所估计的窄带/短时信道矩阵并基于预定规则，从所述秩r码本中确定第二码字；d.将第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息发送至所述基站，所述秩指示信息指示秩数r。
[0008] 可选的，当所述秩指示信息所指示的秩数r＝1时，所述步骤b包括：通过下式生成所述M*N个秩1码字
[0009]
[0010] 可选的，当所述秩指示信息所指示的秩数r＞1时，所述步骤b包括以下步骤：b1.根据下式生成M*N个秩1码字 以确定秩1码本；
[0011]
[0012] b2.根据所生成的所述M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
[0013] 可选的，所述步骤b2中的所述M*N个秩r码字 可通过下式确定：
[0014]
[0015] 其中，Tk(:，1:r)表示由矩阵Tk中的第1列至第r列向量组成的矩阵，矩阵Tk可通过下式获得：
[0016]
[0017] 其 中， uk，1 ＞ 0，||Uk|| ＝ 1， 其 中，x＝2，3，…，NT， 表示矢量
中的第x个元素。
[0018] 本发明在另一个实施例中提出了一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的方法，该基站配置有NT根交叉极化阵列天线，其中，所述方法包括以下步骤：A.接收来自用户终端的第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息；B.根据所述第一码字索引信息，从所存储的第一码本中确定第一码字V，所述第一码本由多个NT×1的DFT码字构成；C.根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于所述秩指示信息所指示的秩数r，生成M*N
[0019] 个秩r码字 以确定秩r码本，其中表示
单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0，2π)，m＝0，1.…，M-1；n＝0，1.…，N-1，k＝mN+n；D.根据所述第二码字索引信息，从所生成的所述秩r码本中确定第二码字。
[0020] 可选的，当所述秩指示信息所指示的秩数r＝1时，所述步骤C包括：通过下式生成所述M*N个秩1码字
[0021]
[0022] 可选的，当所述秩指示信息所指示的秩数r＞1时，所述步骤C包括以下步骤：C1.根据下式生成M*N个秩1码字 以确定秩1码本；
[0023]
[0024] C2.根据所生成的所述M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
[0025] 本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
附图说明
[0026] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的上述及其他特征将会更加清晰：
[0027] 图1为根据本发明的一个实施例的在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法流程图；
[0028] 图2为根据本发明的一个实施例的在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的方法流程图。
[0029] 附图中相同或者相似的附图标识表示相同或者相似的部件。
具体实施方式
[0030] 对于一个在CLA配置中具有NT(NT为偶数)个传输天线的MIMO系统，天线可基于极性被分为两个子集，即两组不同的极化天线，其中，第一组极化天线位于相同极化方向上，而第二组极化天线位于另外一个极化方向上。对于相同极化方向上的天线，阵列响应显示为DFT向量形式。然而，由于存在交叉极化鉴别度(XPD，Cross-polarized discrimination)，CLA信道并不会如均匀线阵(ULA，uniform linear array)信道一般显示恒定的模数特性。这意味着，在上述两个天线组之间存在幅度和相位差。
[0031] 考虑到后向兼容性，本发明中的码本设计可以基于版本10的码本。在版本10中，由于信道方向在所有窄带上看上去均相似，因此在PUSCH模式下仅定义了宽带PMI反馈。基于此，在本发明的一个实施例中可以使用版本10的码本进行宽带/长时波束选择。
[0032] 此外，在CLA天线配置中，两个天线组之间的幅度和相位差在时间和频率上变化较快，因此可以调整天线的两个极化方向之间的幅度和相位以进一步提高对窄带/短时CSI的量化精确度。
[0033] 基于上述考量，本发明提出了一种码字索引信息的两级反馈方式。以下将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0034] 图1示出了根据本发明的一个实施例的在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法流程图。在本实施例中，基站20配置有NT根交叉极化阵列天线。
[0035] 首先，在步骤S11中，用户终端10根据所述估计的宽带/长时信道矩阵并基于预定规则，从所存储的第一码本中确定第一码字V。
[0036] 该第一码本由多个NT×1的DFT码字构成。优选的，该第一码本中的多个NT×1的DFT码字从LTE标准版本10的NT天线码本中选取。
[0037] 该预定准则可以是，例如容量最大化准则，或者距离最小化准则等。
[0038] 该第一码本可以是预先存储在用户终端10和基站20侧。
[0039] 需要说明书的是，用户终端10如何估计宽带/长时信道矩阵是本领域技术人员习知的，为简明起见，在此不做赘述。
[0040] 然后，在步骤S12中，用户设备10根据所述第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于秩数r，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本，其中1≤r≤NT，表示 单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0，2π)，m＝0，1，…，M-1；n＝0，1，…，N-1，k＝mN+n。
[0041] 该M*N个NT×NT的对角阵Ak可以预先存储在用户设备10和基站20侧。该对角阵Ak可以根据，例如信道环境来确定。
[0042] 对于秩数r＝1，也即，用户设备10期望基站20使用1流来传输数据的情形，用户设备10需要生成M*N个秩1码字 从而确定秩1码本。
[0043] 具体的，用户设备10可以通过以下公式生成M*N个秩1码字
[0044]
[0045] 对于秩数r＞1，也即用户设备10期望基站20使用r＞1流来传输数据的情形，用户设备10需要生成M*N个秩r码字 从而确定秩r码本。
[0046] 在此情形下，用户设备10首先需要生成M*N个秩1码字 然后根据所生成的M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
[0047] 具体的，用户设备10首先根据下式生成M*N个秩1码字 从而确定秩1码本：
[0048]
[0049] 然后，用户设备10通过下式生成M*N个秩r码字 从而确定秩r码本：
[0050]
[0051] 其中，Tk(:，1:r)表示由矩阵Tk中的第1列至第r列向量组成的矩阵，矩阵Tk可通过下式获得：
[0052]
[0053] 其 中， uk，1 ＞ 0，||Uk|| ＝ 1， 其 中，x＝2，3，…，NT， 表示矢量
中的第x个元素。
[0054] 当用户设备生成M*N个秩r码字 1≤r≤NT，从而确定秩r码本后，在步骤S13中，对于每个窄带，用户设备10根据所估计的窄带/短时信道矩阵并基于预定规则，从所述秩r码本中确定第二码字。
[0055] 该预定准则可以是，例如容量最大化准则，或者距离最小化准则等。
[0056] 需要说明书的是，用户终端10如何估计窄带/短时信道矩阵是本领域技术人员习知的，为简明起见，在此不做赘述。
[0057] 最后，在步骤S 14中，用户设备10将第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息发送至基站20。该秩指示信息指示秩数r，也即期望基站20使用r流传输数据。
[0058] 该第一码字索引信息为宽带/长时码字索引信息，而第二码字索引信息为窄带/短时码字索引信息。
[0059] 需要说明的是，虽然上文中是以用户设备10在确定第二码字之后，将第一码字索引信息和第二码字索引信息一并发送至基站20为例进行描述，然而，本领域技术人员可以理解，在实际应用中，用户设备10在确定第一码字后，可以先将第一码字索引信息发送至基站20，然后在确定第二码字后，再将第二码字索引信息发送至基站20。
[0060] 以上是从用户设备10侧进行描述，以下将结合图2从基站20侧对本发明进行描述。
[0061] 首先，在步骤S21中，基站20接收来自用户终端10的第一码字索引信息，第二码字索引信息以及秩指示信息。
[0062] 然后，在步骤S22中，基站20根据接收到的第一码字索引信息，从所存储的第一码本中确定第一码字V。
[0063] 该第一码本由多个NT×1的DFT码字构成。优选的，该第一码本中的多个NT×1的DFT码字从LTE标准版本10的NT天线码本中选取。
[0064] 该预定准则可以是，例如容量最大化准则，或者距离最小化准则等。
[0065] 接着，在步骤S23中，基站20根据第一码字V以及所存储的M*N个NT×NT的对角阵Ak，并基于接收到的秩指示信息所指示的秩数r，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本，其中1≤r≤NT， 表示单位矩阵，αm表示幅度调整量，0＜αm＜1，θn表示相位调整量，θn∈[0，2π)，m＝0，1.…，M-1；n＝0，1.…，N-1，k＝mN+n。
[0066] 对于秩数r＝1的情形，基站20需要生成M*N个秩1码字 从而确定秩1码本。
[0067] 具体的，基站20可以通过以下公式生成M*N个秩1码字
[0068]
[0069] 对于秩数r＞1的情形，基站20需要生成M*N个秩r码字 从而确定秩r码本。
[0070] 在此情形下，基站20首先需要生成M*N个秩1码字 然后根据所生成的M*N个秩1码字 并基于豪斯霍德变换，生成M*N个秩r码字 以确定秩r码本。
[0071] 具体的，基站20首先根据下式生成M*N个秩1码字 从而确定秩1码本：
[0072]
[0073] 然后，基站20通过下式生成M*N个秩r码字 从而确定秩r码本：
[0074]
[0075] 其中，Tk(:，1:r)表示由矩阵Tk中的第1列至第r列向量组成的矩阵，矩阵Tk可通过下式获得：
[0076]
[0077] 其 中， uk，1 ＞ 0，||Uk|| ＝ 1， 其 中，x＝2，3，…，NT， 表示矢量
中的第x个元素。
[0078] 最后，在步骤S24中，基站20根据接收到的第二码字索引信息，从所生成的秩r码本中确定第二码字。
[0079] 在一个实施例中，以基站配置有4根交叉极化阵列天线为例，并基于以下2组幅度和相位调整量，在系统级仿真中对本发明的技术方案进行性能评估。
[0080] (1)4比特宽带/长时码字索引信息(W1)，4比特窄带/短时码字索引信息(W2)[0081] 幅度调整量αm∈{0.2，0.6，0.8，0.9}
[0082] 相位调整量
[0083] (2)4比特宽带/长时码字索引信息(W1)，6比特窄带/短时码字索引信息(W2)[0084] 幅度调整量αm∈{0.2，0.6，0.8，0.9}
[0085] 相位调整量
[0086] 根据上述实施例所进行的通信实验中，系统实验在19小区/57个五边形扇区中进行。实验参数和条件如表1所示。
[0087] 表1 实验参数以及前提条件
[0088]
[0089]
[0090] 基于本发明的码本与版本10的码本之间的性能比较如表2所示。
[0091] 表2实验结果
[0092]
[0093] 其 中，参 考 文 献 1 为“R1-111435，Downlink MIMO enhancement for CLA antennaconfigurations，ASB，ALU”。
[0094] 从以上实验结果可以看出：
[0095] 根据本发明的实施例的对于较大码本的两级反馈相比于版本10的码本具有显著的增益。此外，具有4比特W1和6比特W2的两级反馈与参考文献1中的8比特码本具有相似的性能，但是减少了开销。
[0096] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
