用于wifi波束成形、反饋以及探測(cè)(wibeam)的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于WIFI波束成形、反饋以及探測(cè)（WIBEAM)的方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年9月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/707,452的權(quán)益， 2013年2月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/770,879的權(quán)益，以及2013年3月14 日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/783, 918的權(quán)益，所述申請(qǐng)的內(nèi)容作為引用目的結(jié)合于 此。
【背景技術(shù)】
[0003] 當(dāng)前無(wú)線本地局域網(wǎng)（WLAN)系統(tǒng)，諸如IEEE 802. lln, IEEE 802. llac和IEEE 802. 1 lad在發(fā)射機(jī)（Tx)和接收機(jī)（Rx)處均支持多個(gè)發(fā)射天線。多個(gè)發(fā)射和接收天線在接 入點(diǎn)（AP)、無(wú)線發(fā)射/接收單元（WTRU)和其它非WTRU設(shè)備中被支持。例如，802. lln支持 多達(dá)4個(gè)發(fā)射和4個(gè)接收天線，而802. llac支持多達(dá)8個(gè)發(fā)射和8個(gè)接收天線。對(duì)于這種 系統(tǒng)，發(fā)射波束成形（也稱(chēng)作"預(yù)編碼"）可以被用于改善覆蓋區(qū)域和/或吞吐量。
[0004] 對(duì)于發(fā)射波束成形，發(fā)射機(jī)需要使用信道互易（reciprocity)和/或CSI反饋在 傳輸之前獲取信道的信道狀態(tài)信息（CSI)(例如幅度/相位）。實(shí)際發(fā)射波束成形系數(shù)則根 據(jù)信道狀態(tài)信息被推導(dǎo)。發(fā)射機(jī)側(cè)CSI越精確，發(fā)射波束成形越有利。
[0005] 可以期待未來(lái)WLAN規(guī)范的需求比當(dāng)前可用的頻譜效率更高。同樣，支持大量計(jì)量 類(lèi)型控制（MTC)設(shè)備的系統(tǒng)需要改進(jìn)BSS容量。各種常見(jiàn)問(wèn)題成為實(shí)現(xiàn)高頻譜效率和容量 的阻礙。當(dāng)前波束成形報(bào)告方法導(dǎo)致了顯著的反饋開(kāi)銷(xiāo)，由此降低了頻譜效率和BSS容量。 由此存在對(duì)于波束成形、反饋和探測(cè)的改進(jìn)方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 描述了用于WiFi波束成形、反饋和探測(cè)（WiBEAM)的方法。公開(kāi)了在無(wú)線通信中 使用的基于碼本的波束成形反饋信令和探測(cè)機(jī)制。此處描述的方法通過(guò)使用基于吉文斯旋 轉(zhuǎn)的分解和使用來(lái)自[0,2^1]的子集的范圍量化基于吉文斯旋轉(zhuǎn)的分解的結(jié)果角度來(lái)改 進(jìn)反饋效率。反饋還可以被劃分成多個(gè)組分以改進(jìn)反饋效率/準(zhǔn)確度。還描述了利用信道 互易而同時(shí)仍考慮實(shí)際射頻（RF)信道損失的時(shí)域波束成形報(bào)告。還公開(kāi)了根據(jù)比特的重 要性來(lái)優(yōu)化反饋比特的波束成形反饋。還公開(kāi)了混合顯式/隱式反饋。描述了反饋改進(jìn)， 該反饋改進(jìn)利用不同優(yōu)先級(jí)劃分反饋比特的優(yōu)先順序。不同的調(diào)制編碼方案（MCS)級(jí)別可 以被用于更好地利用反饋無(wú)線電資源。也公開(kāi)了使得能夠使用平滑方法改善信道估計(jì)的前 導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)，被用于基于碼本的波束成形反饋和多分辨率顯式反饋的碼本設(shè)計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 從以下描述中可以更詳細(xì)地理解本發(fā)明，這些描述是以實(shí)例方式給出的，并且可 以結(jié)合附圖加以理解，其中：
[0008] 圖1A為可以在其中實(shí)施一個(gè)或多個(gè)所公開(kāi)的實(shí)施方式的示例通信系統(tǒng)的系統(tǒng) 圖；
[0009] 圖1B為可以在如圖1A所示的通信系統(tǒng)中使用的示例無(wú)線發(fā)射/接收單元（WTRU) 的系統(tǒng)圖；
[0010] 圖1C為可以在如圖1A所示的通信系統(tǒng)中使用的示例無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)和示例核心 網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)圖；
[0011] 圖2為均勻線性陣列的說(shuō)明；
[0012] 圖3為用于探測(cè)的NDP分組的示例；
[0013] 圖4為用于基于碼本的探測(cè)和反饋的示例序列交換；
[0014]圖5A為接收機(jī)處的量化操作的說(shuō)明；
[0015] 圖5B為在發(fā)射機(jī)中的碼字重構(gòu)過(guò)程的說(shuō)明；
[0016] 圖6A為基于碼本的探測(cè)幀格式的示例；
[0017]圖6B為碼本組分反饋幀格式的示例；
[0018] 圖7為基于碼本的MU-MM0保護(hù)機(jī)制的示例；
[0019] 圖8為在MU-MM0保護(hù)/監(jiān)控周期期間傳送的數(shù)據(jù)分組的PPDU格式；
[0020] 圖9A為在吉文斯旋轉(zhuǎn)之后的不同角度的⑶F的說(shuō)明；
[0021] 圖9B為基于吉文斯旋轉(zhuǎn)和角度統(tǒng)計(jì)的示例增強(qiáng)型反饋的高級(jí)流程圖；
[0022] 圖10為基于吉文斯分解的差分量化的框圖；
[0023] 圖11顯示了具有4個(gè)子載波的頻譜分離的S O的⑶F ;
[0024] 圖12顯示了具有4個(gè)子載波的頻率分離的S $的⑶F ;
[0025] 圖13A顯示了針對(duì)具有頻率域信道估計(jì)H1的第一子載波組使用差分量化的示例 過(guò)程的流程圖；
[0026] 圖13B顯示了針對(duì)具有頻率域信道估計(jì)H2的第二子載波組使用差分量化的示例 過(guò)程的流程圖；
[0027] 圖13C顯示了在波束成形器處使用差分量化的示例過(guò)程；
[0028] 圖14顯示了使用增量BF反饋的MU-MM0傳輸?shù)氖纠?br>[0029] 圖15為探測(cè)和多組分BF反饋過(guò)程的示例；
[0030] 圖16為將每個(gè)WTRU的BF反饋組分索引插入NDPA幀的字段中的示例；
[0031] 圖17為將BF反饋組分索引插入NDPA幀中的示例；
[0032] 圖18為使用基于吉文斯旋轉(zhuǎn)的反饋的多路徑抽頭（tap)的反饋的說(shuō)明；
[0033] 圖19為用于反饋的幀格式的說(shuō)明；
[0034] 圖20A為針對(duì)下行鏈路信道在AP側(cè)用于MU-MM0的收發(fā)信機(jī)路徑的示例；
[0035] 圖20B為針對(duì)上行鏈路信道在AP側(cè)用于MU-MM0的收發(fā)信機(jī)路徑的示例；
[0036] 圖21為用于MU-MM0的混合反饋的示例；
[0037] 圖22為針對(duì)不均等重要性比特的不均等保護(hù)的說(shuō)明；
[0038] 圖23為針對(duì)用于SU/MU-MM0的MSB MPDU和用于MU-MM0的LSB MPDU使用不同 CRC的說(shuō)明；
[0039] 圖24為用于波束成形的示例前導(dǎo)碼設(shè)計(jì)；
[0040] 圖25為用于單用戶波束成形的示例信令過(guò)程；
[0041]圖26為在波束成形后的傳輸中信道平滑的性能的說(shuō)明；
[0042] 圖27為用于多用戶MM0的信令過(guò)程；
[0043] 圖28為具有ZF和LS估計(jì)的波束成形后的信道估計(jì)MSE ;
[0044] 圖29為均勻矩形陣列的說(shuō)明；
[0045] 圖30為在范圍[0, 2 JT ]中的量化和可用值；
[0046] 圖31為均勻圓形陣列的說(shuō)明；
[0047] 圖32為分層反饋表述的示例；
[0048] 圖33為從AP到WTRU的多分辨率MAC信令的說(shuō)明；
[0049] 圖34為被用于指示當(dāng)前反饋分組的反饋索引的附加反饋信令的說(shuō)明；
[0050] 圖35為修改后的VHT MM0控制字段的示例；
[0051] 圖36A為使用壓縮后的波束成形的單分辨率反饋分組的示例；
[0052] 圖36B為使用壓縮后的波束成形的多分辨率反饋分組的示例；以及
[0053] 圖37為基于多分辨率吉文斯旋轉(zhuǎn)的反饋的示例過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 圖1A為可以在其中實(shí)施一個(gè)或者多個(gè)所公開(kāi)實(shí)施方式的示例通信系統(tǒng)100的 圖例。通信系統(tǒng)1〇〇可以是將諸如語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻、消息、廣播等之類(lèi)的內(nèi)容提供給多個(gè) 無(wú)線用戶的多接入系統(tǒng)。通信系統(tǒng)100可以通過(guò)系統(tǒng)資源（包括無(wú)線帶寬）的共享使得 多個(gè)無(wú)線用戶能夠訪問(wèn)這些內(nèi)容。例如，通信系統(tǒng)100可以使用一個(gè)或多個(gè)信道接入方 法，例如碼分多址（CDMA)、時(shí)分多址（TDMA)、頻分多址（FDMA)、正交FDMA (0FDMA)、單載波 FDMA(SC-FDMA)等等。
[0055] 如圖1A所示，通信系統(tǒng)100可以包括無(wú)線發(fā)射/接收單元（WTRU)102a、102b、 102c、102d、無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)（RAN) 104、核心網(wǎng)絡(luò)106、公共交換電話網(wǎng)（PSTN) 108、因特網(wǎng) 110、和其他網(wǎng)絡(luò)112,但可以理解的是所公開(kāi)的實(shí)施方式涵蓋任意數(shù)量的WTRU、基站、網(wǎng)絡(luò) 和/或網(wǎng)絡(luò)元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中的每一個(gè)可以是被配置成在無(wú)線環(huán)境中操 作和/或通信的任何類(lèi)型的設(shè)備。作為示例，WTRU 102a、102b、102c、102d可以被配置成發(fā) 送和/或接收無(wú)線信號(hào)，并且可以包括用戶設(shè)備（UE)、移動(dòng)站、固定或移動(dòng)用戶單元、尋呼 機(jī)、蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理（PDA)、智能電話、便攜式電腦、上網(wǎng)本、個(gè)人計(jì)算機(jī)、無(wú)線傳感 器、消費(fèi)電子產(chǎn)品等等。
[0056] 通信系統(tǒng)100還可以包括基站114a和基站114b?；?14a，114b中的每一個(gè)可 以是被配置成與WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者無(wú)線交互，以便于接入一個(gè)或 多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)（例如核心網(wǎng)絡(luò)106、因特網(wǎng)110和/或網(wǎng)絡(luò)112)的任何類(lèi)型的裝置。例如， 基站114a、114b可以是基站收發(fā)信站（BTS)、節(jié)點(diǎn)B、e節(jié)點(diǎn)B、家用節(jié)點(diǎn)B、家用e節(jié)點(diǎn)B、站 點(diǎn)控制器、接入點(diǎn)（AP)、無(wú)線路由器以及類(lèi)似裝置。盡管基站114a、114b每個(gè)均被描述為單 個(gè)元件，但是可以理解的是基站114a、114b可以包括任何數(shù)量的互聯(lián)基站和/或網(wǎng)絡(luò)元件。
[0057]基站114a可以是RAN 104的一部分，該RAN 104還可以包括諸如站點(diǎn)控制器 (BSC)、無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC)、中繼節(jié)點(diǎn)之類(lèi)的其他基站和/或網(wǎng)絡(luò)元件（未示出）?；?站114a和/或基站114b可以被配置成傳送和/或接收特定地理區(qū)域內(nèi)的無(wú)線信號(hào)，該特 定地理區(qū)域可以被稱(chēng)作小區(qū)（未示出）。小區(qū)還可以被劃分成小區(qū)扇區(qū)。例如與基站114a 相關(guān)聯(lián)的小區(qū)可以被劃分成三個(gè)扇區(qū)。因此，在一種實(shí)施方式中，基站114a可以包括三個(gè) 收發(fā)信機(jī)，即針對(duì)所述小區(qū)的每個(gè)扇區(qū)都有一個(gè)收發(fā)信機(jī)。在另一實(shí)施方式中，基站114a 可以使用多輸入多輸出（MMO)技術(shù)，并且由此可以使用針對(duì)小區(qū)的每個(gè)扇區(qū)的多個(gè)收發(fā) 信機(jī)。
[0058] 基站 114a，114b 可以通過(guò)空中接口 116 與 WTRU 102a、102b、102c、102d 中的一者 或多者通信，該空中接口 116可以是任何合適的無(wú)線通信鏈路（例如射頻（RF)、微波、紅外 (IR)、紫外（UV)、可見(jiàn)光等）?？罩薪涌?116可以使用任何合適的無(wú)線電接入技術(shù)（RAT)來(lái) 建立。
[0059]