用于在信道状态矢量的量化过程中进行非均匀位分配的系统和方法

摘要

本发明提供一种用于在信道状态矢量的量化过程中进行非均匀位分配的系统和方法。一种用于通信节点操作的方法，包括：接收位分配方案，以用于对信道状态信息进行量化；测量所述通信节点与控制器之间的通信信道；根据所述测量生成信道状态信息；计算所述信道状态信息的位表示；将所述位表示传输给所述控制器；以及从所述控制器接收传输。所述计算使用类咬尾网格解码，且所述计算基于位分配策略。所述传输使用由所述通信节点传输的所述信道状态信息。

说明书

本发明要求2009年12月8日递交的发明名称为“用于在信道状态矢 量的量化过程中进行非均匀位分配的系统和方法(System and Method for  Non-Uniform Bit Allocation in the Quantization of Channel State Vectors)”的 第12/633,418号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的 内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明大体涉及无线通信，确切地说，涉及一种用于在信道状态矢量 的量化过程中进行非均匀位分配的系统和方法。

背景技术

一般而言，在多入多出(MIMO)无线通信系统中，对于发射器来说， 了解其本身与接收器之间的通信信道的信道状态信息是有好处的。如第三 代移动通信标准化伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)等技术标准中所实 施的那样，信道状态信息的一种形式是预编码矩阵索引(PMI)、信道质量 指标(CQI)与秩指示(RI)的组合。

通常情况下，信道状态信息的提供形式可为来自接收器的反馈。但鉴 于整体带宽利用率问题，反馈信道通常具有受限的带宽以及较低的可靠传 输速率。因此，信道状态信息在反馈之前可能需要进行量化，或者减小大 小。位于发射器和接收器处的含有码字的预定义码本是一种用来减少反馈 信道开销的常用技术，方法是让接收器向码本中的码字，而非码字本身反 馈索引。

在多小区下行链路传输中，多个基站可同时向单个移动台进行传输。 在此情况下，发射天线的有效数目很可能超过四，在许多技术标准中，四 是码本的设计中通常使用的发射天线数目。此外，对于大量发射天线而言， 并没有用来对PMI进行量化的标准化方法。

某些技术标准也允许使用中继节点(RN)。这些技术标准可让RN和 基站同时向接收器进行传输。接收器可能需要对联合通信信道(RN与其 本身之间的通信信道以及基站与其本身之间的通信信道)进行量化，这可 能也会超过四根发射天线。

此外，来自不同传输点的传输会经受不同损耗，例如路径损耗、衰落、 阴影等，这意味着最初以大体相同功率电平进行传输的各传输在到达目的 地时可能处于不同能级。例如，与从附近传输点进行的传输相比，从远程 传输点的传输在到达目的地时可能处于更低的能级。因此，波束成形矢量 的不同部分可具有不同能量。

发明内容

通过一种用于在信道状态矢量的量化过程中进行非均匀位分配的系 统和方法的实施例，大体上解决或避免这些和其他问题，并大体上实现技 术优势。

根据一项实施例，本发明提供一种用于通信节点操作的方法。所述方 法包括：接收位分配方案(bit-allocation profile)，以用于对信道状态信息 进行量化；测量所述通信节点与控制器之间的通信信道；基于所述测量生 成信道状态信息；计算所述信道状态信息的位表示；将所述位表示传输给 所述控制器；以及从所述控制器接收传输。所述计算使用类咬尾网格解码， 且所述计算基于位分配策略。所述传输使用由所述通信节点传输的所述信 道状态信息。

根据另一项实施例，本发明提供一种用于通信节点操作的方法。所述 通信节点由多个控制器服务。所述方法包括：接收位分配方案，以用于对 信道状态信息进行量化；测量所述通信节点与所述多个控制器中的每个控 制器之间的联合通信信道；基于所述测量生成信道状态信息；计算所述信 道状态信息的位表示；将所述位表示传输给所述多个控制器中的每个控制 器；以及从所述多个控制器中的每个控制器接收传输。所述计算使用类咬 尾网格解码，且所述计算基于位分配策略。所述传输使用由所述通信节点 传输的信道状态信息。

根据另一项实施例，本发明提供一种用于控制器操作的方法。所述方 法包括：确定位分配策略；向通信节点发送所述位分配策略；从通信节点 接收反馈信息；根据所述反馈信息重构信道状态信息；基于所重构的信道 状态信息调整所述控制器的发射器；以及使用所调整的发射器，向所述通 信节点传输信息。所述重构使用类咬尾网格编码，且所述重构基于所述位 分配策略。

实施例的一个优点在于，分配用于对信道状态矢量进行量化的若干位 可非均匀地分配到不同传输源，因此可能为低损耗情况提供额外的信道状 态信息解析(resolution)并减少高损耗状况的信道状态信息解析。在可更 有效地利用额外解析的情况下，不同的信道状态信息解析可涉及更大程度 地控制波束成形。

实施例的另一个优点在于，介绍每级状态数保持不变的网格结构以及 用于生成所述网格结构的技术。为信道状态信息的不同部分提供不同解析 的功能通常需要在对信道状态信息进行量化时使用每级状态数不同的网格 结构，这实施起来较为复杂。每级状态数保持不变可简化网格解码和编码。

实施例的又一优点在于，本发明提供一种针对具有大量发射天线的情 况，用于对信道状态矢量进行量化的有效系统和方法。对信道状态矢量进 行有效量化可降低对接收器的计算要求，从而可在接收器中使用功效较低、 较为便宜且功耗较低的处理器。较为便宜且功耗较低的处理器可降低接收 器的成本，同时延长电池寿命。

上文已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，从而可有助于更 好地理解下文对各实施例的详细描述。下文将描述各项实施例的额外特征 和优点，这些内容构成了本发明的权利要求书的主题。所属领域的技术人 员应了解，可轻易地基于所揭示的概念和具体实施例，修改或设计用于实 现本发明的相同目的的其他结构或过程。所属领域的技术人员还应意识到， 此类等效构造不脱离所附权利要求书中提出的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解各项实施例及其优点，现结合附图来参考以下描 述，其中：

图1为无线通信系统的图解；

图2a为通过多个基站进行协同MIMO操作的无线通信系统的图解；

图2b为通过基站和中继节点进行协同MIMO操作的无线通信系统的 图解；

图2c为在不同信道上具有不同损耗的无线通信系统的图解；

图3为昂格尔博克(Ungerboeck)网格的图解；

图3b为使用逐条目网格编码和解码的信道状态信息反馈系统的图解；

图4为每级状态数不同的多级网格的图解；

图5为具有G＝2的多级恒定状态网格的图解；

图6a为使用类咬尾网格解码和编码的信道状态信息反馈系统的图解， 所述解码和编码采用量化位的非均匀位分配；

图6b为网格解码器的详细图解；

图6c为网格编码器的详细图解；

图7a为向BS提供信道状态信息过程中的MS操作的流程图；

图7b为在进行类咬尾网格解码以生成信道状态信息矢量的量化位表 示的过程中的MS操作的流程图；

图8a为向MS传输信息过程中的BS操作的流程图；

图8b为在进行类咬尾网格编码以重构信道状态信息矢量的估计的过 程中BS操作的流程图；以及

图9为在针对给定的G生成状态数保持不变的类咬尾网格的过程中的 操作流程图。

具体实施方式

下文将详细讨论对各项实施例的实施和使用。但应了解，本发明提供 可在多种具体上下文中实施的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施 例仅仅说明用以制作和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。

本发明将在具体环境，即符合3GPP LTE技术标准的MIMO无线通信 系统中进行描述。但本发明也可适用于其他无线通信系统MIMO无线通信 系统，例如，符合LTE-Advanced的系统，以及允许与大量发射天线进行 MIMO操作和/或与多个基站和/或中继节点进行协同(或联合)MIMO操 作的无线通信系统。

图1描绘无线通信系统100。无线通信系统100包括：基站(BS)101； 以及多个移动台(MS)，例如MS 105和MS 106，所述移动台可移动或可 固定。BS 101与MS 105和MS 106使用无线通信进行通信。BS 101具有 多根发射天线115，而MS 105和MS 106可具有一根或多根接收天线110 和111。BS 101通过下行链路(DL)信道120向MS 105发送控制和数据， 而MS 105通过上行链路(UL)信道125向BS 101发送控制和数据。类似 地，BS 101通过DL信道121向MS 106发送控制和数据，且MS 106通过 UL信道126向BS 101发送控制和数据。

MS 105可在UL信道125上发送控制信息，以提高DL信道120上的 传输质量。BS 101可在DL信道120上发送控制信息，以提高UL信道125 的质量。小区130是BS 101的覆盖范围的常规术语。众所周知，在无线通 信系统100中，可存在对应于多个BS的多个小区。

图2a描绘通过多个基站进行协同MIMO操作的无线通信系统200。 无线通信系统200包括多个基站，例如，BS 205、BS 206和BS 207，所述 基站在协同MIMO操作中操作，以向MS 210进行传输。当多个基站中的 每个基站具有两根以上发射天线时，多个基站与MS 210之间的联合通信 信道容易超过四根发射天线。

图2b描绘通过基站和中继节点进行协同MIMO操作的无线通信系统 250。无线通信系统250包括BS 255和RN 260，这两者在协同MIMO操 作中操作，以向MS 265进行传输。当BS 255和RN 260均各具有两根以 上发射天线时，BS 255和RN 260与MS 265之间的联合通信信道容易超 过四根发射天线。

图2c描绘通过基站和中继节点进行协同MIMO操作的无线通信系统 275。无线通信系统275包括BS 280和RN 285，这两者在协同MIMO操 作中操作，以向MS 290进行传输。RN 285可能比BS 280更靠近MS 290， 或者RN 285和MS 290之间存在无阻碍传输路径，因此与BS 280和MS 290 之间的信道294相比，RN 285和MS 290之间的信道292可经历更少的损 耗(例如，路径损耗、衰落、阴影等)。由于损耗较少，因此，从RN 285 的传输在到达MS 290时可能比从BS 280的传输更强。

由于与BS 280的传输相比，从RN 285接收的传输的功率电平更大， 因此预编码和波束成形可能会对可由RN 285传输的数据质量和/或量有更 大影响。来自RN 285的关于信道292的信道状态信息中可用的额外解析 可使整体性能更佳。同时，来自BS 280的关于信道294的信道状态信息中 可用的额外解析可能不会显著影响整体性能。

但是，通常，可用于反馈信道状态信息的解析量是固定的。因此，可 能无法在不影响(即，减少)用于一个传输源的反馈信道状态信息的解析 的情况下，提供额外的解析用来反馈另一传输源的信道状态信息，从而对 整体性能造成负面影响。

但是，对于高损耗的通信信道，例如信道294而言，由于信道质量较 低，因此降低用于反馈信道状态信息的解析不会显著影响整体性能。在此 类情况下，可以针对高损耗信道将用于反馈信道状态信息的某些解析重新 分配到低损耗信道。

为了维持量化精度，用于对信道状态信息进行量化的码本的大小应根 据以下等式增长：

log₂N＝B(M-1)，

其中M为发射天线数(维数)，B为每根天线的可用量化位数，且N 为量化码本中的码字数。在典型的无线通信系统中，M较小(通常为二到 四)，B较小(通常为一到二)。因此，N也较小，且可进行穷举搜索。在 给定量化精度B的情况下，N与M成指数关系。因此，对于大天线系统而 言，对N个码字的码本进行穷举搜索可能过于复杂。

通常，对于维数为M、每维有B位且码本大小为N＝2^BM的无线通信 系统而言，用以对信道状态信息进行量化的穷举搜索可涉及将标准化信道 状态信息矢量的弦距离与码本中N个码字中的每个码字进行比较(表示成 w＝argmax_f|h*f|，其中w为量化的信道状态信息矢量，h为信道矢量， 且f为来自码本的码字)，且可报告最接近所述标准化信道状态信息矢量的 码字。因此，穷举搜索的量化复杂性可为O(M2^BM)，其中O(.)指示顺序 (order)，且与M成指数关系。

对于具有维数M的无线通信系统而言，用以降低量化复杂性的方法， 也称为简化穷举搜索，将M维分成大块(chunk)，其中各大块具有维数L (有M/L个大块)。无线通信系统也可具有每维B个量化位以及大小为N＝ 2^BL的码本的参数。M/L个大块中的每者随后可进行穷举搜索，如上文所述， 且合并结果。因此，简化穷举搜索可具有O(M2^BL)的量化复杂性，且与M 成线性关系。

图3a描绘昂格尔博克网格300。如图3a所示，昂格尔博克网格300 具有八个状态(从状态一305编号到状态八306)。状态前所示的编号，例 如，状态一305前的“1 2 3 4”，可表示在将输入提供给昂格尔博克网格300 后，由昂格尔博克网格300产生的输出。输入和输出之间的关系可取决于 昂格尔博克网格300的应用。

通常，昂格尔博克网格的每个状态具有2^b个退出分支(exiting branch) 和2^b个进入分支(entering branch)。因此，昂格尔博克网格中的每级表示 b位。昂格尔博克网格的每级可能有2^b+1个状态。如图3所示，昂格尔博 克网格300表示b＝两位。

此外，在昂格尔博克网格中，编号为奇数的状态(例如，昂格尔博克 网格300中的状态一、三、五和七)只可转换到所有可能状态的前半段(例 如，昂格尔博克网格300中的状态一、二、三和四)。类似地，编号为偶数 的状态(例如，昂格尔博克网格300中的状态二、四、六和八)只可转换 到所有可能状态的后半段(例如，昂格尔博克网格300中的状态五、六、 七和八)。

图3b描绘使用逐条目网格编码和解码的信道状态信息反馈系统350。 系统350包括反馈信息生成器355，其位于接收器(即，反馈信息的发射 器)处，用于将信道状态信息(w＝(w_M，…，w₂，w₁))转换成待通过反馈 信道传输给发射器(即，反馈信息的接收器)的反馈信息。在发射器处， 系统350包括反馈信息解码器360，用于将所述反馈信息转换成信道状态 信息的标准译本(received version)反馈信息生成器355包括网格解码器365，其可用来将信道状态信息 (w＝(w_M，…，w₂，w₁))转换成该信息的量化位表示。逐条目网格解码每次 将一个条目作为网格输入，例如w₁，随后是条目w₂、w₃等。网格解码可 使用迭代维特比(Viterbi)算法等技术来完成，其中所述维特比算法执行 多次，直到得到解为止，或直到达到维特比算法执行的最大允许次数为止， 或直到次最优算法恰好执行维特比算法两次，其中第一次执行形成估计， 且第二次执行使用所述估计得到解。

随后，反馈编码器370可用来通过任意适当的信道编码技术，包括非 编码调制，对信道状态信息的量化位表示进行编码。

反馈信息解码器360包括：反馈解码器375，用以对所接收的反馈信 息进行解码，以便鉴于与反馈信道的相互作用而产生信道状态信息的量化 位表示的标准译本；以及网格编码器380，用以将信道状态信息的量化位 表示的标准译本转换成信道状态信息的标准译本其中信道状态信息的标准译本与信道状态信息的不同之处可能在于与反馈 信道的相互作用。逐条目网格编码每次对单个条目进行编码，例如，可 首先编码，随后是条目等。网格编码可通过执行网格编码算法两 次来完成，其中第一次执行使用参考信息得到适当开始状态，且第二次执 行使用所述适当开始状态实际上对网格进行编码。

逐条目网格解码和编码的要求可包括每天线有整数位(B)，以及每维 的能量分布相等。存在到逐条目网格解码和编码的延伸，其中向网格提供 多个条目，而非单个条目。

例如，网格解码器365和网格编码器380可使用每天线有B＝两(2) 位的昂格尔博克网格，例如，图3a的昂格尔博克网格300，以及八PSK 字母表。用来量化通信状态信息的度量可为部分矢量与部分输出矢量之 间的弦距离。逐条目网格量化的计算复杂性可为O(M2^2B)，其中M为无线 通信系统的维数。

由于系统350使用每级状态数相同的网格，因此，每级处理的维数以 及每维可分配的信息位数在该网格中保持不变。因此，需要有一种用于在 信道状态矢量的量化过程中进行非均匀位分配的系统和方法。

将要量化的M维单位范数(unit-norm)复矢量(信道状态信息矢量) 表示为并令U为功率组(power group)数目，其中功率 组u，其中u＝1，...，U，具有M_u维且M₁+...+M_U＝M。虽然术语功率组旨在 用不同功率值将维数区分开来，但各实施例并不限于功率电平的分类。例 如，两个不同的功率组可具有相等的功率电平。此外，针对功率组u，令 L_u为单个网格级中要处理的维数，其中M_u可被L_u整除，且L_u小于或等于 M_u。

令B为可用于量化矢量的每维的位数，从而可产生总计2^BM个不 同的量化矢量。令B_u为保留用于对功率组u中的各维进行量化的每维的位 数，且B₁L₁+...+B_UL_U＝BM。针对u＝1，...，U，量B_uL_u必须为整数值。如 果B₁＝...＝B_U，那么量化位的分配均匀，如上文所示的系统300中那样。

每个功率组可使用不同的码本其中u＝1，...，U且 其中N(u)为码本F_u中的码字数，G为参数，表示码本 F_u(|F_u|)的基数大于的倍数，且G可在发射器(BS和/或RN)和接 收器(MS)处进行先验设计且已知。G的最小值可为二，且对于所有u值 而言，必须可被G整除。

在给定的功率组u中，可针对每个网格级处理矢量的M_u维中的 L_u维，从而需要M_u/L_u个网格级。通常，用于功率组u的网格具有个状态，其中每个状态表示码本F_u中的一个矢量。图3a中显示了针对参 数B_u＝1，L_u＝2且G＝2(从而使码本F_u中有八个矢量)的网格的单个级。 [0060]与均匀位量化不同，对于不同u值，B_u可具有不同值。类似地，对 于不同u值，B_uL_u可不同，从而产生不同的网格状态数。

对于每个功率组u而言，可用于量化矢量的位数B_uL_u可通过各种 方法确定，通常取决于应用。例如，通过多BS协同传输，在MS处接收 到的长期平均接收功率对每个BS而言都是不同的。通过公平地将某些量 化位从较低功率电平维数转移到较高功率维数，可达到较高的量化精度。

因此，可以根据所接收的功率电平来确定位分配策略。位分配策略可 在MS和多个BS处已知。由于长期平均功率不会迅速改变，因此长期平 均功率值可反馈到多个BS处，或者位分配策略可在低速反馈信道中单独 更新。

另外，在BS/RN协同传输设置中，MS可能会从RN而非BS接收较 强的传输。在此设置中，可使用基于来自RN和BS的长期平均功率比的 位分配策略。

在时域正交频分复用(OFDM)信道正在进行量化的情况下，功率延 迟分布可能等于长期平均功率。由于功率延迟分布不会迅速改变，因此 MS可使用低速反馈或低速反馈信道来更新BS/RN。此外，由于延迟较低 的信号通常功率较高，因此可通过使用适当配置的位分配策略来提高量化 精度。

位分配策略可基于由MS提供的反馈信息来确定。或者，位分配策略 可通过使用许多现代无线通信系统中提供的定位测量而使用位置信息。

位分配策略可在预定时间按时更新。或者，位分配策略可在发生特定 事件时出现，所述事件例如，数据率降到阈值以下，误差率(例如误码率、 误帧率、包错误率等)超过阈值，服务质量限制不再得到满足等。在检测 到诸如上文所列的那些事件发生后，BS/RN可通过传输对来自MS的反馈 信息的请求而触发更新。在接收到反馈信息后，BS/RN可更新位分配策略， 然后将所更新的位分配策略(或其指示)分配给MS。

图4描绘多级网格400，其中每级具有不同的状态数。多级网格400 可为具有参数G＝2、B₁L₁＝2、B₂L₂＝1、M₁/L₁＝M₂/L₂＝2的网格。功率 组可包括一个或多个状态。例如，在第一级中，功率组可包括状态415。 表1显示多级网格400的网格分支的输出。

  级\状态   1   2   3   4   5   6   7   8   1   1234   5678   1234   5678   1234   5678   1234   5678   2   1234   5678   1234   5678   1234   5678   1234   5678   3   12   34   12   34   12   34   12   34   4   12   34   12   34

表1.网格分支的输出

咬尾网格可定义为只允许咬尾路径的网格。咬尾路径可定义为要求具 有相同开始状态和结束状态的路径。但在类似多级网格400的多级网格中， 每级的状态数可不同，因此咬尾路径的定义可能无法成立。

因而，类咬尾网格可定义为只允许类咬尾路径的网格。类咬尾路径可 定义为具有属于同一功率组的开始状态和结束状态的路径，或如果级中的 状态按序编号，则所述开始状态和所述结束状态除以G后余下相同余数。 如图4所示，在状态415处开始并在状态420处结束的路径410可为类咬 尾路径，这是因为状态415和状态420属于同一功率组。

状态数并非恒定的网格实施起来可能较为复杂。因此，更希望实施每 级的状态数保持不变的网格。可在每级实施具有G²个状态的网格，从而涵 盖B和L的可能组合。

图5描绘具有G＝2的多级恒定状态网格500。在G＝2的情况下，多 级恒定状态网格500的每一级具有每级四(2²)个状态。级中的状态显示 为黑色实心圆，例如状态505。如图5所示，多级恒定状态网格500对应 于与多级网格400具有相同参数G＝2、B₁L₁＝2、B₂L₂＝1、M₁/L₁＝M₂/L₂＝2的网格。

多级恒定状态网格500中的一些状态未在多级网格400中呈现出来， 例如状态515。状态515复制状态505，状态505对应于多级网格400的状 态415。另外，多级网格400中呈现的一些状态并未在多级恒定状态网格 500中呈现。例如，多级网格400的级二和级三中的一半状态并未在多级 恒定状态网格500中呈现，这是由于这些状态已合并成同一功率组的状态。 例如，假设级中的状态按顺序编号，那么多级网格400的状态一和三可合 并成单个状态，且状态二和四、五和七、以及六和八也可合并成单个状态。

通常，在确定状态的合并方式时，如果状态总数为需要的 状态数为G²，那么每个状态可合并成单个状态(回想上文 可被G整除)。然后，将所有状态分成多组个状态(状态1 到到等等)。在这些组中，可将除以G后余下相 同余数的所有状态合并成单个状态。例如，如果G＝2，B_uL_u＝2，则存在 共八个状态，可分成两组个状态：状态1、2、3、4；以及状态5、 6、7、8。然后，在状态1、2、3、4的组中，例如，1以G为模＝3以G为 模，且2以G为模＝4以G为模，因此状态1和3合并成单个状态，且状 态2和4合并成单个状态等等。

图6描绘信道状态信息反馈系统600，该系统使用对量化位进行非均 匀位分配的类咬尾网格解码和编码。替代于每次对单个条目进行解码/编 码，长度为M的信道状态信息矢量的L_u维可同时输入到网格解码器中。 M_u可被L_u整除，且L_u绝对比M小。因此，对于功率组u而言，类咬尾网 格具有M_u/L_u个网格级。只要B_uL_u为整数值，每维可使用任意分数位(B_u)。 此外，不再要求每维具有相等能量。对于每次使用B_uL_u位在L_u个条目上 操作的类咬尾网格解码和编码而言，可使用每功率组u的每级具有个 状态的类咬尾网格。

具有个矢量(码字)的码本可在发射器和 接收器处进行设计且已知。码本中的每个码字具有维数L_u，且G为参数， 用来指示码本的基数F_u，|F_u|大于的倍数。G的最小值为二，且 必须可被G整除。

通常，用于功率组u，其中u＝1，...，U，的类咬尾网格解码和编码的码 本F_u可表示为：

所述码本可通过创建具有总条目数的1/G的码 本C来生成：

所述码本C具有个矢量，且所述码本F_u使用维数为MxM的G-1个单式旋转矩阵，P₁，P₂，...，P_G-1，来生成码本的其 他条目：F_u＝{C，P₁C，P₂C，...，P_G-1C}.码本C可通过以下方式生成：使用最大化 不同码本矢量之间的最小弦距离的格拉斯曼(Grassmannian)码本；使用 结构码本，例如，离散傅里叶变换码本、来自技术标准的码本等。得到单 式旋转矩阵的方式可为：可使用多种技术，包括蒙特卡罗模拟，在随机生 成的高斯矩阵上执行QR分解(也称为QR因式分解)，然后将Q矩阵用作 单式旋转矩阵，以最大化F_u中的两个不同矢量之间的最小弦距离。

系统600包括反馈信息生成器605，其位于接收器处，用于转换信道 状态信息$(w=(w_1,···,w_{L_1}),···,(w_{M-L_U+1},···,w_M)),$其中每次将L_u个条目输送到网格解码器中。在发射器处，系统600包括反馈信息解码器 610，用于将反馈信息转换成信道状态信息的标准译本 $(\hat{w}=({\hat{w}}_{M-L_U+1},···,{\hat{w}}_M),···,({\hat{w}}_1,···,{\hat{w}}_{L_1})).$信道状态信息的标准译本中的 条目顺序可为信道状态信息中的条目的逆序。

反馈信息生成器605包括网格解码器615，其可用来将信道状态信息 (w＝[w_M，…，w₂，w₁])转换成该信息的量化位表示。对于功率组u，其 中u＝1，...，U，类咬尾网格解码每次输入L_u个条目，例如，随后是第二组L_u个条目，例如，等。网格解码器615 使用接收器和发射器处已知的类咬尾网格。在每个类咬尾网格级，信道状 态信息的L_u维(条目)(输入到类咬尾网格)可经解码，以输出穿过类咬 尾网格级的路径的B_uL_u位表示。

如果类咬尾网格解码器/编码器每次使用B_uL_u位(B_uL_u为整数值)在 L_u维上操作，那么具有个状态的昂格尔博克网格可用于解码/编码过 程。随后反馈编码器620可用来通过任意适当的信道编码技术，包括非编 码调制，对信道状态信息的量化位表示进行编码。

反馈信息解码器610包括：反馈解码器625，用以对所接收的反馈信 息进行解码，以产生信道状态信息的量化位表示的标准译本；以及网格编 码器630，用以将信道状态信息的量化位表示的标准译本转换成信道状态 信息的标准译本$(\hat{w}=({\hat{w}}_{M-L_U+1},···,{\hat{w}}_M),···,({\hat{w}}_1,···,{\hat{w}}_{L_1})),$其中信道状 态信息的标准译本与信道状态信息的不同之处可能在于与反馈信道的相互 作用。类咬尾网格编码使用接收的位表示并将其馈送到网格编码器中，从 而每次生成L_u个输出条目，例如随后是第二组L_u个条目，例如$({\hat{w}}_{M-L_{U-1}-L_U+1},···,{\hat{w}}_{M-L_U})$等等。

图6b描绘网格解码器660的细节图。网格解码器660可为网格解码 器615的实施方案。网格解码器660包括状态选择器662，其可用来为网 格解码选择开始状态。例如，状态选择器662可用来为由网格解码器660 执行的网格解码的G个级中的每级选择开始状态，其中每个开始状态为单 个状态组中的一个或多个状态中的一个状态。网格解码器660还包括耦接 到状态选择器662的网格解码单元664。网格解码单元664可实施网格解 码算法，例如，维特比解码。

也耦接到状态选择器662的可为存储器666。存储器666可用来存储 待转换的信道状态信息，以及将在网格解码中使用的类咬尾网格。另外， 当将信道状态信息的每组L_u维(其中u＝1，...，U)提供给类咬尾网格时， 存储器666可用来存储类咬尾网格的输出(穿过类咬尾网格级的路径的 B_uL_u位表示)。度量计算器/比较单元668可用以计算度量，所述度量可用 以选择信道状态信息的G个量化位表示中的哪个位表示实际上是信道状态 信息的最佳表示。

图6c描绘网格编码器680的细节图。网格编码器680可为网格编码 器630的实施方案。网格编码器680包括状态选择器682，其可用来为网 格编码选择开始状态。状态选择器682选择开始状态的方式可为：选择信 道状态信息的量化位表示的后(L_UB_U+L_U-1B_U-1+...+L_U-G+1B_U-G+1)量化位， 并将所选的(L_UB_U+L_U-1B_U-1+...+L_U-G+1B_U-G+1)量化位应用到网格编码单元 684。耦接到状态选择器682的网格编码单元684可实施网格编码算法，例 如，维特比编码。网格编码器680还包括存储器686，其可用于存储所接 收的反馈信息、所解码的反馈信息、所选的(L_UB_U+L_U-1B_U-1+...+ L_U-G+1B_U-G+1)量化位、所重构的信道状态信息等。

图7a描绘向BS提供信道状态信息过程中的MS操作700的流程图。 MS操作700可表示MS，例如MS 105在向BS，例如BS 101提供信道状 态信息的过程中进行的操作。MS操作700可在指定的时间按时进行或在 发生特定事件时进行，例如，误差率达到指定阈值，数据吞吐速率降到指 定阈值等。当MS处于正常操作模式时，MS操作700可继续进行。

MS操作700可以MS从BS接收位分配策略(或位分配方案)(块705) 开始。所述位分配策略可针对待由MS提供的信道状态信息矢量的量化指 定位分配。所述MS在量化信道状态信息矢量时可使用所述位分配策略。

然后，MS操作可通过测量通信信道(块710)继续进行。所述通信 信道可位于MS与服务该MS的BS之间。或者，所述通信信道可为MS 与服务该MS的一个或多个BS和/或服务该MS的一个或多个RN之间的 联合通信信道。当MS由一个以上BS或RN服务时，该MS可单独测量分 开的通信信道，然后将测量合并起来。通信信道的测量可通过测量导频序 列、参考序列、或BS进行的其他传输来进行。可在短时间内进行上述测 量或者在长时间内进行均时测量。

测量通信信道后，MS可根据对通信信道的测量生成信道状态信息矢 量(块715)。MS还可使所述信道状态信息矢量标准化。MS随后可使用 类咬尾网格解码以及位分配策略来生成信道状态信息矢量(或标准化信道 状态信息矢量)的量化位表示(块720)。如上文所述，类咬尾网格解码每 次可处理信道状态信息矢量的多组L_u个条目，从而针对每个功率组u，其 中u＝1，...，U，产生信道状态信息矢量的每组L_u个条目的B_uL_u位输出。下 文将对类咬尾网格解码进行详细描述。

多个B_uL_u位输出合并成BM位输出，表示信道状态信息矢量的量化位 表示，随后可由反馈编码器进行编码(块725)，且传输到BS(块730)。 BS可对反馈信息进行解码，以重构所接收的信道状态信息矢量(块715 中所产生的信道状态信息矢量的估计)，从而用于向MS传输信息。MS可 选择性地接收使用所接收的信道状态信息矢量进行预编码或波束成形的传 输(块735)，且MS操作700随后可终止。

图7b描绘在进行类咬尾解码以生成信道状态信息矢量的量化位表示 的过程中的MS操作750的流程图。MS操作750可表示在MS针对通信信 道生成反馈信息以反馈给其控制BS、RN或这两者的反馈信息时，该MS 进行的操作。MS操作750可为图7a的块720的实施方案，生成信道状态 信息矢量的量化位表示。当MS处于正常操作模式时，MS操作750可按 时进行或在发生特定事件时进行。

MS操作750开始时，MS针对功率组u，其中u＝1，...，U，将信道状 态信息矢量分成多组L_u个条目(块755)。根据一项实施例，用于功率组 u的信道状态信息矢量长度为M_u个条目，且M_u可被L_u整除。M_u/L_u组 L_u个条目中的每组均可为类咬尾网格解码所使用的类咬尾网格级的输入。 可选择第一初始状态(块757)。如上文所述，同一组的所有开始状态均相 等，其中所述组除以G后余下相同余数。因此，可将特定组的任何状态选 作第一初始状态。根据一项实施例，一组的第一状态可选作第一初始状态。 例如，在具有两组(偶态和奇态)的类咬尾网格中，第一初始状态可为状 态一，即，奇态的第一状态。随后可执行类咬尾网格解码，其中多组L_u个条目作为输入(块759)。

选择第一初始状态后，可将用于功率组u，其中u＝1，...，U，的M_u/L_u组L_u个条目作为输入提供给类咬尾网格。在将每组L_u个条目作为输入提 供给类咬尾网格的情况下，开始状态转换成类咬尾网格级的结束状态，且 在解码结束后，状态转换对应于B_uL_u输出位(以及L_u个输入条目)。例如， 在类咬尾网格的级一的状态一处开始的情况下，当将第一组L_u个条目作为 输入提供给类咬尾网格时，要转换成级一的结束状态(和级二的开始状态)， 其中该状态转换对应于最终输出的第一B_uL_u位(且也对应于第一组L_u个 输入条目)。

然后，将第二组L_u-1个条目作为输入提供给类咬尾网格时，要转换成 级二的结束状态(和级三的开始状态)，其中该状态转换对应于解码器终止 后的B_u-1L_u-1位输出。可将所有输出的组合(BM位输出)记录为信道状态 信息矢量的第一量化位表示(块761)。块757、759和761合起来可称为 类咬尾网格解码的第一阶段763。

类咬尾网格解码的第一阶段763完成之后，可开始类咬尾网格解码的 第二阶段765。类咬尾网格解码的第二阶段765可以选择第二初始状态(块 767)开始。类似于选择第一初始状态，选择第二初始状态可涉及选择单个 状态组内的任何状态。例如，在具有两组(偶态和奇态)的类咬尾网格中， 如果第一初始状态为奇态，那么第二初始状态可为状态二，即，偶态的第 一状态。随后可执行类咬尾网格解码，其中针对功率组u，其中u＝1，...，U， 将多组L_u个条目作为输入(块769)。

选择第二初始状态之后，可将用于功率组u的M_u/L_u组L_u个条目作为 输入提供给类咬尾网格。在将每组L_u个条目作为输入提供给类咬尾网格的 情况下，开始状态转换成类咬尾网格级的结束状态，且产生可对应于作为 输入的那组L_u个条目的B_uL_u位输出。例如，在类咬尾网格的级一的状态 一处开始的情况下，当第一组L_u个条目作为输入提供给类咬尾网格时，要 转换成级一的结束状态(和级二的开始状态)，其中该状态转换对应于最终 输出的第一个B_uL_u位(且也对应于第一组L_u个输入条目)。

然后，将第二组L_u-1个条目作为输入提供给类咬尾网格时，要转换成 级二的结束状态(和级三的开始状态)，其中该状态转换对应于解码器终止 后的B_u-1L_u-1位输出。可将所有输出的组合(BM位输出)记录为信道状态 信息矢量的第二量化位表示(块771)。

类咬尾网格解码的第二阶段765完成之后，两个来自每阶段的BM位 输出(信道状态信息矢量的第一量化位表示和信道状态信息矢量的第二量 化位表示)可通过评估度量来进行选择，其中信道状态信息矢量的所选量 化位表示可为更接近所述信道状态信息矢量的所述信道状态信息矢量的第 一或第二量化位表示(块773)。

根据一项实施例，用来选择信道状态信息矢量的第一或第二量化位表 示的度量可为弦距离度量、欧几里得距离等。如果度量相等，那么可随机 选择第一或第二度量位表示。类咬尾网格解码的计算复杂性可为O 选择信道状态信息矢量的量化位表示后，MS操作750 随后可终止。

尽管对类咬尾网格解码的讨论着重从两个不同的开始状态(即，G＝2) 中选择开始位置的两阶段算法，但类咬尾网格解码可适用于任意数目的不 同组G，例如，二、三、四、五等。在组的数目G不等于二的一般情况下， 类咬尾网格中的状态可分成G组，且类咬尾网格解码可作为G阶段算法进 行。G阶段算法的每个阶段可能需要选择单个组内的状态作为初始状态， 通过用于功率组u的M_u/L_u组L_u个条目在初始状态开始来执行类咬尾网格 解码算法，然后保存信道状态信息矢量的BM量化位表示。类咬尾网格算 法随后可比较G个不同的BM位输出，以选择其中一个作为信道状态信息 矢量的位表示。在存在G个不同组的情况下，类咬尾网格解码的计算复杂 性可为O因此，对两阶段、两组(偶和奇)等的讨论 不应被解释成限制各项实施例的范围或精神。

图8a描绘在向MS传输信息的过程中BS操作800的流程图。BS操 作800可表示BS，例如BS 101在向MS，例如MS 105传输信息时进行的 操作，其中所述BS使用由该MS提供的信道状态信息，以对传输进行预 编码。。BS操作800可在BS要进行传输时按时进行，或者在发生特定事 件时进行，例如，误差率达到指定阈值，数据吞吐速率降到指定阈值等。 当BS处于正常操作模式时，BS操作800可继续进行。

BS操作800开始时，BS基于由MS提供的反馈信息、来自网络基础 设施的位置信息等来确定位分配策略(或位分配方案)(块805)。BS可能 已通过向MS发送消息，请求MS提供反馈信息来开始确定位分配策略。 位分配策略的确定可为定期事件，或者可由特定事件触发，例如，数据率 降到阈值以下，误差率(例如误码率、误帧率、包错误率等)超过阈值， 服务质量限制不再得到满足等。位分配策略确定后，BS可与MS共享该位 分配策略(块810)。

BS操作800随后可继续进行，其中BS从MS接收反馈信息(块815)。 根据信道条件，反馈信息可或可不进行编码。如果反馈信息进行编码，则 BS可对所述反馈信息进行解码(块820)。

根据反馈信息或所解码的反馈信息，BS可重构MS所传输的信息状 态信息矢量的估计(块825)。信道状态信息矢量的估计可为MS所传输的 与反馈信道有任意相互作用的信道状态信息矢量。根据一项实施例，BS 可使用类咬尾网格编码来重构信道状态信息矢量的估计。BS在重构信道状 态信息矢量的估计时可使用所述位分配策略。下文中将更详细地讨论类咬 尾网格编码。

使用信道状态信息矢量的重构估计，BS可调整其发射器(块830)。 调整发射器可涉及根据信道状态信息矢量的重构估计的维数来选择预编码 或波束成形矢量或矩阵。随后BS可在有信息要传输给MS时使用所调整 的发射器(块835)。根据一项实施例，BS可服务多个MS，且BS可能需 要在向各MS进行传输之前，基于与各MS相关联的信道状态信息矢量的 重构估计来调整发射器。向MS传输信息之后，BS操作800随后可终止。

图8b描绘在进行类咬尾网格编码以重构信道状态信息矢量的估计过 程中的BS操作850的流程图。BS操作850可表示BS，例如BS 101在该 BS重构信道状态信息矢量的估计时进行的操作，其中所述BS对信道状态 信息矢量的量化位表示使用类咬尾网格解码。。BS操作850可为图8a中的 块825的实施方案。当BS处于正常操作模式时，BS操作850可按时进行 或在发生特定事件时进行。

BS操作850可在BS已从MS接收信道状态信息矢量的量化位表示并 对其解码之后开始，且所述操作可为多阶段过程。第一阶段可能需要BS 为类咬尾网格编码确定开始状态855。为了确定开始状态，BS可选择对应 于后G个网格级的信道状态信息矢量的量化位表示的后(L_UB_U+L_U-1B_U-1+...+L_U-G+1B_U-G+1)量化位(块860)。例如，如果G＝二，且只有奇态组和 偶态组，那么BS可选择后(L_UB_U+L_U-1B_U-1)位。然后，BS可从其类咬 尾网格的后G个转换的开始级中选择任意开始状态(块865)，并将所选的 (L_UB_U+L_U-1B_U-1)位用作为输入(块870)。当类咬尾网格基于所选的(L_UB_U+L_U-1B_U-1)位从所选开始状态转换到结束状态时，可忽略所产生的任意输 出。随后可选择类咬尾网格的结束状态。假设级的状态按顺序编号，类咬 尾网格编码的初始状态(块875)可为将状态数除以G后余下相同余数的 初始状态中的任意状态。

第二阶段可能需要BS对信道状态信息矢量的量化位表示进行编码， 以重构信道状态信息矢量的估计880。对信道状态信息矢量的量化位表示 进行编码开始时，BS针对功率组u，其中u＝1，...，U，应用信道状态信息 矢量的量化位表示的B_uL_u位，并针对B_uL_u位中的每位从一个级的开始状 态转换到该级的结束状态(块885)。由于将B_uL_u位中的每位提供为输入， 因此每网格级处产生L_u条目输出。所述L_u条目输出可保存为信道状态信 息矢量的重构估计(块890)。可能需要记录所述L_u条目输出，以适当重 构信道状态信息矢量的估计，且BS操作850随后可终止。

图9描绘在针对给定的G生成具有恒定数目个状态的类咬尾网格的过 程中，操作900的流程图。操作900可表示负责创建类咬尾网格以用于类 咬尾网格解码和编码的BS或控制器中进行的操作，所述解码和编码针对 信道状态信息的量化采用非均匀位分配。

通常，在确定状态的合并方式时，如果状态总数为需要的状 态数为G²，那么每个状态可合并成单个状态(回想上文可被 G整除)。然后，将所有状态分成多组个状态(状态1到到等等)。在这些组中，将除以G后余下相同余数的所有状态合并 成单个状态。例如，如果G＝2，B_uL_u＝2，则存在共八个状态，可分成两 组个状态(状态1、2、3、4；以及状态5、6、7、8)。然后，在状态 1、2、3、4的组中，1以G为模＝3以G为模，且2以G为模＝4以G为模， 因此状态1和3合并成单个状态，且状态2和4合并成单个状态等等。

操作900开始时，可选择每级具有足够状态数的网格，以满足参数， 即G、L、B、M等的要求。网格的每一级随后可分成G个部分(块905)。 例如，如果网格级具有32个状态且G＝4，那么该级可分成四个部分，每 部分具有八个状态。网格级的每部分随后可再分成G个子部分(块910)。 再次参考上述每级具有32个状态的网格的实例。四个部分中的每部分随后 可分成四个子部分，每个子部分具有两个状态。如果子部分包括一个以上 状态，则除以G后余下相同余数的状态可合并成单个状态(块915)，且操 作900随后可终止。

尽管详细描述了各项实施例及其优势，但应理解，可在不脱离由所附 权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，对本文做出各种改变、 替代和更改。此外，本发明的范围不应限于说明书中描述的过程、机器、 制造、物质成分、构件、方法和步骤的特定实施例。所属领域的一般技术 人员将从本发明的揭示内容中容易了解到，可根据本发明利用目前存在或 以后将开发的、执行与本文所述对应实施例大致相同的功能或实现与本文 所述对应实施例大致相同的效果的过程、机器、制造、物质成分、构件、 方法或步骤。因此，所附权利要求书应在其范围内包括此类过程、机器、 制造、物质成分、构件、方法或步骤。