CN111211822A

CN111211822A - 特征值分解预编码矩阵指示选择

Info

Publication number: CN111211822A
Application number: CN201911011737.2A
Authority: CN
Inventors: 詹祺; 程红兵; 宋基逢
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: KR102279292B1; US10651905B1; KR20200060669A; TWI812803B; CN111211822B; US20200162137A1; TW202037096A

Abstract

本申请涉及特征值分解预编码矩阵指示选择。本文公开了一种用于选择预编码矩阵指示的方法和系统。该方法包括：确定预编码器和候选波束；基于所确定的预编码器和所确定的候选波束之间的相关度，选择基波束；以及基于所确定的预编码器和所选择的基波束之间的相关性，估计幅度系数和同相系数。

Description

特征值分解预编码矩阵指示选择

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年11月21日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请No.62/770,326和2019年1月24日向美国专利商标局提交的美国专利申请No.16/256,301并要求其优先权，这两件美国专利申请的全部内容通过引用被并入本文。

技术领域

本公开一般涉及用于选择预编码矩阵索引的方法和系统。

背景技术

由于大的码本大小，基于码本搜索的传统预编码矩阵指示(PMI)选择方法越来越不实用。现有的实现方式通常使用贪婪搜索方法来选择具有高复杂度的PMI，从而导致低性能。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种方法。所述方法包括：确定预编码器和候选波束；基于所确定的预编码器和所确定的候选波束之间的相关度(correlation power)，选择基波束；以及基于所确定的预编码器和所选择的基波束之间的相关性，估计幅度系数和同相系数。

根据一个实施例，提供了一种系统。所述系统包括：接收器；发送器；以及处理器，所述处理器被配置为：确定预编码器和候选波束；基于所确定的预编码器和所确定的候选波束之间的相关度，选择基波束；以及基于所确定的预编码器和所选择的基波束之间的相关性，估计幅度系数和同相系数。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本公开的某些实施例的以上和其他方面、特征和优点将更加明显，在附图中：

图1是根据实施例的选择PMI算法/过程的方法的流程图；

图2是根据实施例的用于查找索引的线性复杂度方法的图；以及

图3是根据实施例的网络环境中的电子设备的框图。

具体实施方式

在下文中，参考附图详细描述本公开的实施例。应该注意的是，相同的元件将由相同的附图标记表示，即使它们在不同的附图中示出。在以下描述中，提供诸如详细配置和组件的具体细节只是为了帮助全面理解本公开的实施例。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明，省略了对公知功能和结构的描述。下面描述的术语是考虑到本公开中的功能而定义的术语，可能根据用户、用户的意图或习惯而不同。因此，术语的定义应基于整个说明书中的内容来确定。

本公开可以具有各种修改和各种实施例，下面参考附图详细描述其中的实施例。然而，应该理解的是，本公开不限于这些实施例，而是包括在本公开的范围内的所有修改、等同形式和替换形式。

尽管包括诸如第一、第二等序数的术语可用于描述各种元件，但结构元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一结构元件可以被称为第二结构元件。类似地，第二结构元件也可以被称为第一结构元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关项中的任一个和所有组合。

本文使用的术语仅用于描述本公开的各种实施例，而不旨在限制本公开。单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。在本公开中，应该理解，术语“包括”或“具有”表示特征、数字、步骤、操作、结构元件、部件或其组合的存在，而不排除一个或更多个其他特征、数字、步骤、操作、结构元件、部件或其组合的存在或可能添加。

除非另外定义，本文使用的所有术语具有与本公开所属领域的技术人员理解的含义相同的含义。诸如在通常使用的字典中定义的术语应被解释为具有与相关技术领域中的上下文含义相同的含义，而不应被解释为具有理想或过于正式的含义，除非在本公开中明确定义。

根据一个实施例的电子设备可以是各种类型的电子设备之一。电子设备可以包括例如便携式通信设备(例如，智能手机)、计算机、便携式多媒体设备、便携式医疗设备、相机、可穿戴设备或家用电器。根据本公开的一个实施例，电子设备不限于上述那些。

本公开中使用的术语不旨在限制本公开，而旨在包括对相应实施例的各种改变、等同形式或替换。关于对附图的描述，类似的附图标记可用于指代类似或相关的元件。对应于项目的名词的单数形式可以包括一个或更多个事物，除非相关上下文另有明确指示。如本文所使用的，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个可以包括在相应的短语中一起列举的项目的所有可能组合。如本文所使用的，诸如“第1”、“第2”、“第一”和“第二”的术语可以用于将相应的组件与另一组件区分开，而不旨在在其他方面(例如，重要性或顺序)限制组件。期望的是，如果元件(例如，第一元件)被称为(有或没有术语“操作地”或“通信地”)“联接到”或“连接到”另一元件(例如，第二元件)，则表示该元件可以直接地(例如，有线地)、无线地或经由第三元件与该另一元件联接。

如本文所使用的，术语“模块”可以包括以硬件、软件或固件实现的单元，并且可以与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部件”和“电路”)互换使用。模块可以是适于执行一个或更多个功能的单个组成元件或最小单元或其一部分。例如，根据一个实施例，模块可以以专用集成电路(ASIC)的形式实现。

本系统、方法和设备旨在基于特征值分解(ED)来改善PMI选择的准确度。本系统、方法和设备利用码本结构并基于理想ED预编码器与PMI候选者之间的相关性来估计PMI。

本文公开了两阶段PMI选择方法。首先，通过ED计算理想预编码器，并且基于理想ED预编码器和所有候选波束之间的相关度来选择基波束索引。其次，基于理想ED预编码器和所选择的波束之间的相关性来估计幅度系数和同相系数。本系统、方法和设备减少ED维度以降低复杂性，并且它们可以应用于任何线性组合结构码本。

PMI选择是基于找到与理想ED预编码器具有最高相关度的候选码字。在一些示例中，基于相关性的波束选择方法用于eFD-MIMO中的特定波束选择约束。基于理想ED预编码器和所选择的波束之间的相关性来估计幅度系数和同相系数。

图1是根据实施例的选择PMI算法/过程的方法100的流程图。在102，本系统确定理想预编码器和候选波束。可以通过奇异值分解(SVD)来确定/计算理想预编码器。

第j副载波的第l层的第r极化上的H^HH的特征向量被表示为v_r,l,j。第k子带的第l层的第r极化上的预编码向量被表示为w_r,l,k。定义：

p_r,l,k＝[p_r,l,0,k,p_r,l,1,k,…,p_r,l,L-1,k]，以及

c_r,l,k＝[c_r,l,0,k,c_r,l,1,k,…,c_r,l,L-1,k]，

预编码向量被设置为等式(1)：

有等式(2)：

其中，

为了进行波束选择，度量函数被定义为等式(3)：

其中相关度被定义为等式(4)：

并且考虑等式(5)：

相关性被定义为

并且L个所选择的波束是

在104，本系统基于所确定的预编码器和候选波束之间的相关度来选择基波束。可以使用部分或全部候选波束来执行在104的操作。

对于二维离散傅立叶变换(2D-DFT)码本，等式(6)、(7)、(8)和(9)被已知为：

q₁＝0,…,O₁-1,q₂＝0,…,O₂-1 (8)

这表明这L个波束必须具有相同的频率旋转因子(q₁和q₂)。当应用码本子集限制(CBSR)时，

和

分别被限制为{0,…,N₁-1}的子集和{0,…,N₂-1}的子集。下面描述没有CBSR的示例，可以通过限制搜索空间来容易地应用CBSR。

由于这L个波束总是共享相同的频率旋转因子q₁和q₂，因此可以首先进行波束选择过程中的搜索q值的操作(分数索引选择)。对于每个候选对(q₁，q₂)，L个最佳波束(整数索引选择)被选择并表示为

选择具有最大相关性度量的候选的L个整数索引，并相应地选择L个波束。

对于每个假设的q₁和q₂，预编码向量的有效集被表示为等式(10)：

其中，D_N是大小为N的DFT矩阵，并且

是频率旋转矩阵，被表示为等式(11)：

为了简单起见，假设q₁和q₂不变，因而在符号表示法中省略了(q₁，q₂)。另外，

其中b_i是矩阵B′的表示第i预编码向量的第i列。

在104a，本系统选择整数索引。

就NR类型II CSI码本来说，对于候选对(q₁，q₂)，通过如下公式(12)从B′中选择最佳的L个波束

其中，β_i在等式(4)中定义，并且需要计算对于i＝0…N₁N₂-1的β_i。除了不同的指示映射之外，M(x₀,x₁,…,x_L-1)与在等式(3)中计算的

完全相同。可以通过使用最大堆遍历

数组一次，找到最大化度量的L个最大元素。在全维度MIMO(eFD-MIMO)中，存在对两个所选择的波束之间的距离的约束，而该约束不再存在于新空口(NR)类型II信道状态信息(CSI)码本中。用于NR类型II CSI码本的上述整数波束索引选择与用于eFD-MIMO的不同。

对于eFD-MIMO，针对候选对(q₁，q₂)最大化等式(3)和(12)可以用于找到具有指示x的第一波束和具有指示y的第二波束，该第一波束和第二波束最大化如下等式(13)的度量M并满足第二波束选择约束。

等式(13)以如下等式(14)为条件：

mod(y-x,N₁N₂)≤K,K＝min(N₁,L₁)×min(N₂,L₂)-1 (14)

图2是根据实施例的用于找到索引x和y的线性复杂度方法200的图。首先，在202，找到最大值

然后，在204，找到左侧局部最大值

例如，指示210可以是左侧局部最大值。然后，在206，找到右侧局部最大值

例如，指示212可以是右侧局部最大值。然后，比较

与

并选择较大的那个。相应的波束索引是(i_left,i_max)或(i_max,i_right)。

在104b，本系统选择分数索引。对于每个候选对(q₁，q₂)，L个波束如上所述被找到并且具有被表示为

的M的相应最大值。通过如下等式(15)选择(q₁,q₂)：

所选择的整数指示和分数索引被映射到

如等式(16)和(17)：

等式(16)和(17)中的指示运算是整数运算，％运算表示除后取余数(求模运算)。

在106，本系统基于所确定的预编码器与所选择的基波束之间的相关性来估计幅度系数和同相系数。按子带配置同相系数，同时子带幅度缩放是可选的。p_r,l,i,k被表示为

其中，

是在N_SB个子带之间共享的宽带幅度缩放因子，

是按子带幅度缩放调整因子。

根据类型II码本，对于每一层，2L个系数中最强波束的系数是1。假设最强波束在取决于层指示l和子带指示k的第r'极化上，为了达到J(k₁,k₂)的上述最大值，第k子带上的同相系数c_r,l,i,k的最优解被表示为等式(18)：

并且

和

的最优解在等式(19)和(20)中：

在反馈之前需要量化同相和幅度缩放因子，并且位数是可配置的。在L＝2的情况下，它类似于LTE eFD-MIMO中的高级CSI配置。找到最优解，如等式(21)和(22)：

返回参考图1中的102，由于硬件限制，可以基于降维计算来确定理想的SVD预编码器，从而不需要4×4ED计算。这可以通过用2Rx信道近似4Rx信道来实现，这是因为类型IICSI仅适用于秩最多为2的情况。时域中的接收信号如等式(23)：

其中，Y的大小为4×1，H的大小为4×16，P的大小为16×2，x的大小为2×1，H₁的大小为2×16，H₂的大小为2×16。在接收器侧使用线性组合来组合4Rx信道并获得2Rx组合信道，如等式(24)所示：

由于

是2×2矩阵，

的右特征向量可以通过2×2ED来计算。可以用

近似信道H，然后可以执行上述基于相关性的PMI选择。

存在用于选择W₁和W₂的多个选项。第一，可以利用

和

启发式地设置

和

第二，设置W₁＝I和W₂＝0。第三，设置W₁＝I和W₂＝I。第四，选择具有最强接收功率的两个Rx。

图3是根据一个实施例的网络环境300中的电子设备301的框图。参考图3，网络环境300中的电子设备301可以经由第一网络398(例如，短程无线通信网络)与电子设备302通信，或经由第二网络399(例如，远程无线通信网络)与电子设备304或服务器308通信。电子设备301可以经由服务器308与电子设备304通信。电子设备301可以包括处理器320、存储器330、输入设备350、声音输出设备355、显示设备360、音频模块370、传感器模块376、接口377、触觉模块379、相机模块380、电源管理模块388、电池389、通信模块390、用户识别模块(SIM)396或天线模块397。在一个实施例中，可以从电子设备301中省略至少一个组件(例如，显示设备360或相机模块380)，或可以将一个或更多个其他组件添加到电子设备301中。在一个实施例中，一些组件可以被实现为单个集成电路(IC)。例如，传感器模块376(例如，指纹传感器、虹膜传感器或照度传感器)可以嵌入在显示设备360(例如，显示器)中。

处理器320可以执行例如软件(例如，程序340)以控制电子设备301的与处理器320联接的至少一个其他组件(例如，硬件或软件组件)，并且可以执行各种数据处理或计算。作为数据处理或计算的至少一部分，处理器320可以将从另一组件(例如，传感器模块376或通信模块390)接收的命令或数据加载到易失性存储器332中，处理易失性存储器332中存储的命令或数据，并将结果数据存储在非易失性存储器334中。处理器320可以包括主处理器321(例如，中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))和辅助处理器323(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))，辅助处理器323可独立于主处理器321或与主处理器321结合操作。另外地或替代地，辅助处理器323可以适于比主处理器321消耗更少的功率，或者执行特定的功能。辅助处理器323可以被实现为与主处理器321分离或者是主处理器321的一部分。

当主处理器321处于非活动(例如，休眠)状态时，辅助处理器323可以代替主处理器321，控制与电子设备301的组件中的至少一个组件(例如，显示设备360、传感器模块376或通信模块390)相关的至少一些功能或状态，或者当主处理器321处于活动状态(例如，执行应用)时，辅助处理器323可以与主处理器321一起，控制与电子设备301的组件中的至少一个组件(例如，显示设备360、传感器模块376或通信模块390)相关的至少一些功能或状态。根据一个实施例，辅助处理器323(例如，图像信号处理器或通信处理器)可以被实现为与辅助处理器323功能上相关的另一组件(例如，相机模块380或通信模块390)的一部分。

存储器330可以存储由电子设备301的至少一个组件(例如，处理器320或传感器模块376)使用的各种数据。各种数据可以包括例如软件(例如，程序340)和用于与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器330可以包括易失性存储器332或非易失性存储器334。

程序340可以作为软件存储在存储器330中，并且可以包括例如操作系统(OS)342、中间件344或应用346。

输入设备350可以从电子设备301的外部(例如，用户)接收要由电子设备301的其他组件(例如，处理器320)使用的命令或数据。输入设备350可以包括例如麦克风、鼠标或键盘。

声音输出设备355可以将声音信号输出到电子设备301的外部。声音输出设备355可以包括例如扬声器或接收器。扬声器可以用于一般目的，例如播放多媒体或录音，并且接收器可以用于接收来话呼叫。根据一个实施例，接收器可以被实现为与扬声器分离或者是扬声器的一部分。

显示设备360可以向电子设备301的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示设备360可以包括例如显示器、全息图设备或投影仪，以及控制显示器、全息图设备和投影仪中的相应一个的控制电路。根据一个实施例，显示设备360可以包括适于检测触摸的触摸电路，或适于测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。

音频模块370可以将声音转换为电信号，反之亦然。根据一个实施例，音频模块370可以经由输入设备350获得声音，或者经由声音输出设备355或与电子设备301直接地(例如，有线地)或无线地联接的外部电子设备302的耳机输出声音。

传感器模块376可以检测电子设备301的操作状态(例如，功率或温度)或电子设备301外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后生成与检测到的状态对应的电信号或数据值。传感器模块376可以包括例如手势传感器、陀螺传感器、大气压传感器、磁传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物测量传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。

接口377可以支持电子设备301要用来与外部电子设备302直接地(例如，有线地)或无线地联接的一个或更多个指定协议。根据一个实施例，接口377可以包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。

连接端子378可以包括连接器，电子设备301可以通过该连接器与外部电子设备302物理地连接。根据一个实施例，连接端子378可以包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。

触觉模块379可以将电信号转换为可以由用户通过触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据一个实施例，触觉模块379可以包括例如电机、压电元件或电激励器。

相机模块380可以捕获静止图像或运动图像。根据一个实施例，相机模块380可以包括一个或更多个镜头、图像传感器，图像信号处理器或闪光灯。

电源管理模块388可以管理提供给电子设备301的电力。电源管理模块388可以被实现为例如电源管理集成电路(PMIC)的至少一部分。

电池389可以向电子设备301的至少一个组件提供电力。根据一个实施例，电池389可以包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。

通信模块390可以支持在电子设备301和外部电子设备(例如，电子设备302、电子设备304或服务器308)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并通过建立的通信信道进行通信。通信模块390可以包括一个或更多个通信处理器，其可以独立于处理器320(例如，AP)操作，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据一个实施例，通信模块390可以包括无线通信模块392(例如，蜂窝通信模块、短程无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块394(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可以经由第一网络398(例如，短程通信网络，诸如蓝牙^TM、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA)标准)或第二网络399(例如，远程通信网络，诸如蜂窝网络、因特网或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN))与外部电子设备通信。这些各种类型的通信模块可以被实现为单个组件(例如，单个IC)，或者可以被实现为彼此分离的多个组件(例如，多个IC)。无线通信模块392可以使用用户识别模块396中存储的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))，识别并认证通信网络(诸如第一网络398或第二网络399)中的电子设备301。

天线模块397可以向/从电子设备301的外部(例如，外部电子设备)发送/接收信号或电力。根据一个实施例，天线模块397可以包括一个或更多个天线，并且可以例如由通信模块390(例如，无线通信模块392)从中选择适合于在通信网络(诸如第一网络398或第二网络399)中使用的通信方案的至少一个天线。然后可以经由所选择的至少一个天线在通信模块390和外部电子设备之间发送或接收信号或电力。

上述组件中的至少一些可以相互联接并且经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入和输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动产业处理器接口(MIPI))在其间传递信号(例如，命令或数据)。

根据一个实施例，可以经由与第二网络399联接的服务器308，在电子设备301和外部电子设备304之间发送或接收命令或数据。电子设备302和304中的每一个可以是与电子设备301相同类型或不同类型的设备。可以在外部电子设备302、304或308中的一个或更多个上执行要在电子设备301上执行的所有或一些操作。例如，如果电子设备301应该自动地或响应于来自用户或另一设备的请求而执行功能或服务，则代替执行该功能或服务，或除了执行该功能或服务之外附加地，电子设备301可以请求一个或更多个外部电子设备执行该功能或服务的至少一部分。接收到该请求的一个或更多个外部电子设备可以执行所请求的功能或服务的至少一部分或与该请求相关的附加功能或附加服务，并将执行的结果传送到电子设备301。电子设备301可以在进一步处理或不进一步处理该结果的情况下，提供该结果作为对该请求的回复的至少一部分。为此，例如，可以使用云计算、分布式计算或客户端-服务器计算技术。

一个实施例可以被实现为软件(例如，程序340)，其包括存储在可由机器(例如，电子设备301)读取的存储介质(例如，内部存储器336或外部存储器338)中的一个或更多个指令。例如，电子设备301的处理器可以调用存储介质中存储的一个或更多个指令中的至少一个，并在处理器的控制下使用或不使用一个或更多个其他组件来执行它。因此，可以操作机器以根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。一个或更多个指令可以包括由编译器生成的代码或可由解释器执行的代码。机器可读存储介质可以以非暂时性存储介质的形式来提供。术语“非暂时性”表示存储介质是有形设备，并且不包括信号(例如，电磁波)，但是该术语不区分在存储介质中半永久地存储数据的情况与在存储介质中临时存储数据的情况。

根据一个实施例，可以在计算机程序产品中包括并提供本公开的方法。计算机程序产品可以作为产品在卖方和买方之间进行交易。计算机程序产品可以以机器可读存储介质(例如，光盘只读存储器(CD-ROM))的形式分发，或者经由应用商店(例如，Play Store^TM)在线分发(例如，下载或上传)，或直接在两个用户设备(例如，智能手机)之间分发。如果在线分发，则计算机程序产品的至少部分可以在机器可读存储介质(例如制造商的服务器、应用商店的服务器或中继服务器的存储器)中临时生成或至少临时存储。

根据一个实施例，上述组件中的每个组件(例如，模块或程序)可以包括单个实体或多个实体。可以省略上述组件中的一个或更多个，或者可以添加一个或更多个其他组件。可替代地或另外地，可以将多个组件(例如，模块或程序)集成到单个组件中。在这种情况下，集成组件仍然可以以与在集成之前由多个组件中的相应一个组件执行功能相同或相似的方式执行多个组件中的每个组件的一个或更多个功能。由模块、程序或另一组件执行的操作可以被顺序地、并行地、重复地或启发式地执行，或者一个或更多个操作可以被以不同的顺序执行或省略，或者可以添加一个或更多个其他操作。

尽管已经在对本公开的详细描述中描述了本公开的某些实施例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种形式修改本公开。因此，本公开的范围不应该仅基于所描述的实施例来确定，而应基于所附权利要求及其等同形式来确定。