Systems and methods for channel estimation and feedback

Abstract

Presented are systems and methods for channel estimation and feedback. A wireless communication device (e.g., a UE) may determine a spatial distribution of amplitude values of a reference signal. The wireless communication device may send feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution.

Description

SYSTEMS AND METHODS FOR CHANNEL ESTIMATION AND FEEDBACKTECHNICAL FIELD

[0001] The disclosure relates generally to wireless communications, including but not limited to systems and methods for channel estimation and feedback.BACKGROUND

[0002] The standardization organization Third Generation Partnership Project (3GPP) is currently in the process of specifying a new Radio Interface called 5G New Radio (5G NR) as well as a Next Generation Packet Core Network (NG-CN or NGC) . The 5G NR will have three main components: a 5G Access Network (5G-AN) , a 5G Core Network (5GC) , and a User Equipment (UE) . In order to facilitate the enablement of different data services and requirements, the elements of the 5GC, also called Network Functions, have been simplified with some of them being software based, and some being hardware based, so that they could be adapted according to need.SUMMARY

[0003] The example embodiments disclosed herein are directed to solving the issues relating to one or more of the problems presented in the prior art, as well as providing additional features that will become readily apparent by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompany drawings. In accordance with various embodiments, example systems, methods, devices and computer program products are disclosed herein. It is understood, however, that these embodiments are presented by way of example and are not limiting, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art who read the present disclosure that various modifications to the disclosed embodiments can be made while remaining within the scope of this disclosure.

[0004] At least one aspect is directed to a system, method, apparatus, or a computer-readable medium of the following. A wireless communication device (e.g., a user equipment (UE) ) may determine / measure a spatial distribution of amplitude values of a reference signal. The wireless communication device may send feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution. The spatial distribution can correspond to physical / structural arrangement / region of antenna panels / array / elements of the  wireless communication device (e.g., a UE) . The amplitude of the reference signal can be referred to as either an induced current strength, an induced voltage, an electric field strength, a magnetic field strength or an amplitude of the Poyting vector of the signal.

[0005] In some embodiments, the wireless communication device may receive the reference signal. The wireless communication device may determine the spatial distribution via measurement (e.g., corresponding to antenna elements) of the reference signal. The wireless communication device may perform a transformation of the spatial distribution into a distribution in a transformed domain. The transformation may be a Fourier transform, a discrete Fourier transform (usually implemented by a fast Fourier transform) , a fractional Fourier transform, a short-time Fourier transform, or a Wigner-Ville transform. The transformed domain can be a second domain or a wave-number domain. When a Fourier transform is applied, the transformed domain can be a wave-number domain.

[0006] In some embodiments, the CSI may comprise at least one of: (i) at least one first position in the transformed domain (e.g., peak information, or the reference signal may come from more than one direction due to the reflection and refraction by the environment which results in a multi-path propagation) , (ii) an indicator mapped to direction information associated with the at least one first position, or (iii) at least one precoding matrix indicator (PMI) of a codeword determined according to the at least one first position. The wireless communication device may determine the at least one first position in the transformed domain. In some embodiments, the at least one first position determined in the transformed domain may be at least one second position of peak values in a transformed distribution. Correspondingly, the CSI may comprise an indication of at least one of: (i) at least one peak value from a transformed distribution in a transformed domain corresponding to the spatial distribution, or (ii) at least one second position of the at least one peak value in the transformed domain; or the direction information (e.g., incident angle, such as the elevation angle θ and the azimuth ) , which may correspond to the at least one second position of the at least one peak value.

[0007] In some embodiments, the direction information may comprise an indication of at least one of: (i) an elevation angle of a component (e.g., the reference signal from a single direction or a single path) of the reference signal corresponding to the at least one peak value or the at least one second position, or (ii) an azimuth angle of the component. The wireless communication device may determine the at least one peak value from the transformed  distribution according to a defined threshold. The at least one peak value can be at a gradient mutation point and can be no less than the defined threshold (e.g., both of these conditions / criteria are to be satisfied) . In some embodiments, there can be three criteria for defining the peak value: (1) the value is no less than the threshold; (2) the value locates at a gradient mutation point; (3) both (1) and (2) need to be satisfied.

[0008] In some embodiments, the amplitude distribution S= [S0, S1, …, SN-1] can be a one-dimensional vector of length N. An example is that S is collected by a linear array along a spatial line segment. Then the discrete Fourier transform can be expressed as

[0009] where N>1 and j denotes the imaginary unit. The coefficient is introduced to compensate the sampling spacing. When the amplitude data in S are sampled uniformly in the given region, then for n=0, 1, …, N-1, otherwise,  is determined by the sampling spacing. The transformed distribution W= [W0, W1, …, WN-1] may have the same size as S when k=0, 1, …, N-1. In some other cases, k = 0, 1 / 2, 1, 3 / 2, ..., N-1 and then W may have a larger size than S.

[0010] In another embodiment, S can be a two-dimensional matrix with the size of M rows and N columns. An example is that S is measured by a planar rectangle array. Then the discrete Fourier transform can be written as

[0011] where N>1 and M>1. The superscript x and y denote the first and the second directions. The coefficient and can be introduced to compensate the sampling spacing in the first and the second directions. The transformed distribution W may have the same size as S or a larger size than S.

[0012] There are cases that circular arrays or other types of arrays with irregular shape can be applied for amplitude distribution measurement. In such cases, the measured data cannot form a two-dimensional matrix directly, since the amplitude data are missing in some expected positions. Then data completion can be required to reshape the measured data distribution so that discrete Fourier transform can be performed. There are at least two methods can be adopted for the data completion. The first method to complete the data can by by filling zeros in the positions where amplitude data are missing. Performing interpolation to the original data by periodic extension can be another method for the data completion. On the other hand, data deletion at the boundary of the spatial distribution can also be adopted so as to reshape the measured amplitude distribution to a regular two-dimensional or three-dimensional matrix.

[0013] In another embodiment, S can be a three-dimensional matrix with L layers, M rows and N columns. An example is that S is measured by a cubic array. Then there are two ways to perform the discrete Fourier transform. The first way is to perform a three-dimensional discrete Fourier transform as follow,

[0014] where N>1, M>1 and L>1. Similarly, the coefficient and are the compensation factors for sampling spacing in the first, the second and the third directions where the three directions are orthogonal to each other. In some embodiments, the peak values in a transformed domain can be determined by a preset threshold. That is, when an element in a transformed domain is larger than the preset threshold, than the element can be a peak value. In another embodiment, the peak value can be the gradient mutation point in a transformed domain. That is when an element Wi, j satisfies (Wi, j-Wi-1, j) * (Wi, j-Wi+1, j) <0 and (Wi, j-Wi, j-1) * (Wi, j-Wi, j+1) <0, Wi, j can be a peak value.

[0015] In some embodiments, at least P positions can be determined (which indicate the CSI) in a transformed domain, but only Q out of the at least P positions can be chosen to form the CSI for feedback. P and Q are each a positive integer value. For example, the reference signal may come from 4 directions, resulting in 4 peak values in the transformed domain, but  the received power in one of the direction may be too weak (e.g., a smaller peak value in the transformed domain) and may not be suitable for wireless communications, then the other 3 directions can be chosen for CSI feedback. In certain embodiments, the feedback may comprise CSI determined according to Q of P positions in the transformed domain (e.g., a transformed distribution) . Q can be less than P, where P and Q are each a positive integer value (e.g., Q can be 1) . The at least one peak value may include P peak values in the transformed domain. The feedback may comprise CSI determined according to Q of the P peak values in a transformed domain. The transformed domain can be a transformed domain where a Fourier transform is applied. Q can be less than P, where P and Q are each a positive integer value (e.g., Q can be 1) .

[0016] In some embodiments, the codeword can be represented by: V = {V1, V2, ..., VN} , where VN is a vector satisfying the following form:

[0017] where αk is a complex coefficient, and vk is a sub-vector, and N ≥ 1, 1 ≤ n ≤ N, K ≥ 1, 1 ≤ k ≤K.

[0018] In some embodiments, the codeword can be represented by:

[0019] where αk is a complex coefficient, and vk is a sub-vector, with k being an integer value.

[0020] In some embodiments, the sub-vector vk can be represented by:

[0021] where θk and Nk are each a preset constant real value.

[0022] In some embodiments, the sub-vector vk can be represented by:

[0023] where with ξk , ηk , ζk and Nk are each a preset constant real value, and 1≤n≤Nk.

[0024] In some embodiments, the wireless communication device may determine the spatial distribution of the amplitude values by measuring the reference signal using all or a specific portion of a plurality of antenna elements of the wireless communication device. The wireless communication device may determine the specific portion according to at least one of: a periodicity of the spatial distribution, or interference of the reference signal. The interference may indicate superposition of signals from different directions. There can be two cases: (1) at least two devices send the reference signals that reach the array; (2) the reference signal is sent by a single device through a multi-path channel. Both cases may result in signal interference on the array.

[0025] In some embodiments, the wireless communication device may add one or more additional amplitude values to the spatial distribution to form a two-dimensional distribution / region / shape / matrix or a three-dimensional distribution / region / shape / matrix. The wireless communication device may set at least a first value of the one or more additional amplitude values as a zero value. The wireless communication device may determine at least a second value of the one or more additional amplitude values by means of the spatial interpolation based on the measured distribution.

[0026] In some embodiments, the wireless communication device may delete one or more amplitude values in the spatial distribution to form a two-dimensional distribution / region / shape / matrix or a three-dimensional distribution / region / shape / matrix.

[0027] In some embodiments, determining the spatial distribution of amplitude values of the reference signal may comprise: determining, by the wireless communication device, a plurality of spatial distributions of amplitude values of the reference signal; and determining, by the wireless communication device, the spatial distribution as a combination of at least two spatial distributions from the plurality of spatial distributions. The combination of the at least two spatial distributions may comprise: an average of the at least two spatial distributions; or a complex distribution formed using the at least two spatial distributions.

[0028] In some embodiments, a wireless communication node (e.g., a BS) may send a reference signal to a wireless communication device (e.g., a UE) to determine a spatial distribution of amplitude values of the reference signal. The wireless communication node may receive feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution from the wireless communication device.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0029] Various example embodiments of the present solution are described in detail below with reference to the following figures or drawings. The drawings are provided for purposes of illustration only and merely depict example embodiments of the present solution to facilitate the reader's understanding of the present solution. Therefore, the drawings should not be considered limiting of the breadth, scope, or applicability of the present solution. It should be noted that for clarity and ease of illustration, these drawings are not necessarily drawn to scale.

[0030] FIG. 1 illustrates an example cellular communication network in which techniques disclosed herein may be implemented, in accordance with an embodiment of the present disclosure;

[0031] FIG. 2 illustrates a block diagram of an example base station and a user equipment device, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0032] FIG. 3A illustrates an example scheme for amplitude data sampling, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0033] FIG. 3B illustrates an example scheme for amplitude data sampling, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0034] FIG. 3C illustrates an example scheme for amplitude data sampling, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0035] FIG. 4 illustrates an example reference coordinate system, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0036] FIG. 5A illustrates an example spatial amplitude distribution, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0037] FIG. 5B illustrates an example spatial amplitude distribution, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0038] FIG. 5C illustrates an example spatial amplitude distribution, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0039] FIG. 5D illustrates an example spatial amplitude distribution, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0040] FIG. 6A illustrates an example of antennas selection for amplitude measurement, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0041] FIG. 6B illustrates an example of antennas selection for amplitude measurement, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0042] FIG. 7A illustrates an example transformed distribution of the spatial distribution in Fig. 5A, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0043] FIG. 7B illustrates an example transformed distribution of the spatial distribution in Fig. 5B, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0044] FIG. 7C illustrates an example transformed distribution of the spatial distribution in Fig. 5C, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0045] FIG. 7D illustrates an example transformed distribution of the spatial distribution in Fig. 5D, in accordance with some embodiments of the present disclosure;

[0046] FIG. 8 illustrates an example reconfigurable intelligent surface (RIS) , in accordance with some embodiments of the present disclosure; and

[0047] FIG. 9 illustrates a flow diagram of an example method for channel estimation and feedback, in accordance with an embodiment of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0048] 1. Mobile Communication Technology and Environment

[0049] FIG. 1 illustrates an example wireless communication network, and / or system, 100 in which techniques disclosed herein may be implemented, in accordance with an embodiment of the present disclosure. In the following discussion, the wireless communication network 100 may be any wireless network, such as a cellular network or a narrowband Internet of things (NB-IoT) network, and is herein referred to as “network 100. ” Such an example network 100 includes a base station 102 (hereinafter “BS 102” ; also referred to as wireless communication node) and a user equipment device 104 (hereinafter “UE 104” ; also referred to as wireless communication device) that can communicate with each other via a communication link 110 (e.g., a wireless communication channel) , and a cluster of cells 126, 130, 132, 134, 136, 138 and 140 overlaying a geographical area 101. In Figure 1, the BS 102 and UE 104 are contained within a respective geographic boundary of cell 126. Each of the other cells 130, 132, 134, 136, 138 and 140 may include at least one base station operating at its allocated bandwidth to provide adequate radio coverage to its intended users.

[0050] For example, the BS 102 may operate at an allocated channel transmission bandwidth to provide adequate coverage to the UE 104. The BS 102 and the UE 104 may communicate via a downlink radio frame 118, and an uplink radio frame 124 respectively. Each radio frame 118 / 124 may be further divided into sub-frames 120 / 127 which may include data symbols 122 / 128. In the present disclosure, the BS 102 and UE 104 are described herein as non-limiting examples of “communication nodes, ” generally, which can practice the methods disclosed herein. Such communication nodes may be capable of wireless and / or wired communications, in accordance with various embodiments of the present solution.

[0051] FIG. 2 illustrates a block diagram of an example wireless communication system 200 for transmitting and receiving wireless communication signals (e.g., OFDM / OFDMA signals) in accordance with some embodiments of the present solution. The system 200 may include components and elements configured to support known or conventional operating features that need not be described in detail herein. In one illustrative embodiment, system 200 can be used to communicate (e.g., transmit and receive) data symbols in a wireless  communication environment such as the wireless communication environment 100 of Figure 1, as described above.

[0052] System 200 generally includes a base station 202 (hereinafter “BS 202” ) and a user equipment device 204 (hereinafter “UE 204” ) . The BS 202 includes a BS (base station) transceiver module 210, a BS antenna 212, a BS processor module 214, a BS memory module 216, and a network communication module 218, each module being coupled and interconnected with one another as necessary via a data communication bus 220. The UE 204 includes a UE (user equipment) transceiver module 230, a UE antenna 232, a UE memory module 234, and a UE processor module 236, each module being coupled and interconnected with one another as necessary via a data communication bus 240. The BS 202 communicates with the UE 204 via a communication channel 250, which can be any wireless channel or other medium suitable for transmission of data as described herein.

[0053] As would be understood by persons of ordinary skill in the art, system 200 may further include any number of modules other than the modules shown in Figure 2. Those skilled in the art will understand that the various illustrative blocks, modules, circuits, and processing logic described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented in hardware, computer-readable software, firmware, or any practical combination thereof. To clearly illustrate this interchangeability and compatibility of hardware, firmware, and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps are described generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware, firmware, or software can depend upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Those familiar with the concepts described herein may implement such functionality in a suitable manner for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as limiting the scope of the present disclosure.

[0054] In accordance with some embodiments, the UE transceiver 230 may be referred to herein as an "uplink" transceiver 230 that includes a radio frequency (RF) transmitter and a RF receiver each comprising circuitry that is coupled to the antenna 232. A duplex switch (not shown) may alternatively couple the uplink transmitter or receiver to the uplink antenna in time duplex fashion. Similarly, in accordance with some embodiments, the BS transceiver 210 may be referred to herein as a "downlink" transceiver 210 that includes a RF transmitter and a RF receiver each comprising circuity that is coupled to the antenna 212. A downlink  duplex switch may alternatively couple the downlink transmitter or receiver to the downlink antenna 212 in time duplex fashion. The operations of the two transceiver modules 210 and 230 may be coordinated in time such that the uplink receiver circuitry is coupled to the uplink antenna 232 for reception of transmissions over the wireless transmission link 250 at the same time that the downlink transmitter is coupled to the downlink antenna 212. Conversely, the operations of the two transceivers 210 and 230 may be coordinated in time such that the downlink receiver is coupled to the downlink antenna 212 for reception of transmissions over the wireless transmission link 250 at the same time that the uplink transmitter is coupled to the uplink antenna 232. In some embodiments, there is close time synchronization with a minimal guard time between changes in duplex direction.

[0055] The UE transceiver 230 and the base station transceiver 210 are configured to communicate via the wireless data communication link 250, and cooperate with a suitably configured RF antenna arrangement 212 / 232 that can support a particular wireless communication protocol and modulation scheme. In some illustrative embodiments, the UE transceiver 210 and the base station transceiver 210 are configured to support industry standards such as the Long Term Evolution (LTE) and emerging 5G standards, and the like. It is understood, however, that the present disclosure is not necessarily limited in application to a particular standard and associated protocols. Rather, the UE transceiver 230 and the base station transceiver 210 may be configured to support alternate, or additional, wireless data communication protocols, including future standards or variations thereof.

[0056] In accordance with various embodiments, the BS 202 may be an evolved node B (eNB) , a serving eNB, a target eNB, a femto station, or a pico station, for example. In some embodiments, the UE 204 may be embodied in various types of user devices such as a mobile phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA) , tablet, laptop computer, wearable computing device, etc. The processor modules 214 and 236 may be implemented, or realized, with a general purpose processor, a content addressable memory, a digital signal processor, an application specific integrated circuit, a field programmable gate array, any suitable programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or any combination thereof, designed to perform the functions described herein. In this manner, a processor may be realized as a microprocessor, a controller, a microcontroller, a state machine, or the like. A processor may also be implemented as a combination of computing devices, e.g., a combination of a digital signal processor and a  microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a digital signal processor core, or any other such configuration.

[0057] Furthermore, the steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein may be embodied directly in hardware, in firmware, in a software module executed by processor modules 214 and 236, respectively, or in any practical combination thereof. The memory modules 216 and 234 may be realized as RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, a hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of storage medium known in the art. In this regard, memory modules 216 and 234 may be coupled to the processor modules 210 and 230, respectively, such that the processors modules 210 and 230 can read information from, and write information to, memory modules 216 and 234, respectively. The memory modules 216 and 234 may also be integrated into their respective processor modules 210 and 230. In some embodiments, the memory modules 216 and 234 may each include a cache memory for storing temporary variables or other intermediate information during execution of instructions to be executed by processor modules 210 and 230, respectively. Memory modules 216 and 234 may also each include non-volatile memory for storing instructions to be executed by the processor modules 210 and 230, respectively.

[0058] The network communication module 218 generally represents the hardware, software, firmware, processing logic, and / or other components of the base station 202 that enable bi-directional communication between base station transceiver 210 and other network components and communication nodes configured to communication with the base station 202. For example, network communication module 218 may be configured to support internet or WiMAX traffic. In a typical deployment, without limitation, network communication module 218 provides an 802.3 Ethernet interface such that base station transceiver 210 can communicate with a conventional Ethernet based computer network. In this manner, the network communication module 218 may include a physical interface for connection to the computer network (e.g., Mobile Switching Center (MSC) ) . The terms “configured for, ” “configured to” and conjugations thereof, as used herein with respect to a specified operation or function, refer to a device, component, circuit, structure, machine, signal, etc., that is physically constructed, programmed, formatted and / or arranged to perform the specified operation or function.

[0059] The Open Systems Interconnection (OSI) Model (referred to herein as, “open system interconnection model” ) is a conceptual and logical layout that defines network communication used by systems (e.g., wireless communication device, wireless communication node) open to interconnection and communication with other systems. The model is broken into seven subcomponents, or layers, each of which represents a conceptual collection of services provided to the layers above and below it. The OSI Model also defines a logical network and effectively describes computer packet transfer by using different layer protocols. The OSI Model may also be referred to as the seven-layer OSI Model or the seven-layer model. In some embodiments, a first layer may be a physical layer. In some embodiments, a second layer may be a Medium Access Control (MAC) layer. In some embodiments, a third layer may be a Radio Link Control (RLC) layer. In some embodiments, a fourth layer may be a Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer. In some embodiments, a fifth layer may be a Radio Resource Control (RRC) layer. In some embodiments, a sixth layer may be a Non Access Stratum (NAS) layer or an Internet Protocol (IP) layer, and the seventh layer being the other layer.

[0060] Various example embodiments of the present solution are described below with reference to the accompanying figures to enable a person of ordinary skill in the art to make and use the present solution. As would be apparent to those of ordinary skill in the art, after reading the present disclosure, various changes or modifications to the examples described herein can be made without departing from the scope of the present solution. Thus, the present solution is not limited to the example embodiments and applications described and illustrated herein. Additionally, the specific order or hierarchy of steps in the methods disclosed herein are merely example approaches. Based upon design preferences, the specific order or hierarchy of steps of the disclosed methods or processes can be re-arranged while remaining within the scope of the present solution. Thus, those of ordinary skill in the art will understand that the methods and techniques disclosed herein present various steps or acts in a sample order, and the present solution is not limited to the specific order or hierarchy presented unless expressly stated otherwise.

[0061] 2. Systems and Methods for Channel Estimation and Feedback

[0062] Multiple-input multiple-output (MIMO) is a key technique for the 4th generation (4G) and the 5th generation (5G) wireless communications, which enhances the beamforming gain by increasing the number of antennas and the diversity gain by utilizing the multi-path  transmission. The application of MIMO relies largely on the acquisition of the channel state information (CSI) . Based on the CSI, a precoding for the MIMO array can be designed, which achieve desirable beamforming and spatial multiplexing gain. In order to further improve the system capacity and transmission rate, wireless communication can be developing towards higher frequency band. The MIMO array can be also developing towards massive MIMO and even extremely large antenna array (ELAA) accordingly, so as to better exploit the spatial resources.

[0063] However, the increase in the array size brings difficulties in obtaining CSI with the existing channel estimation methods efficiently, which may restrict the application of ELAA in MIMO system. On the other hand, the existing channel estimation methods rely on the baseband processing capability of the base station, and the channel estimation is performed on individual antenna unit, which fails to make full use of the spatial characteristics of the reference signal. Hence, it may be necessary to explore new methods for channel estimation utilizing the spatial characteristics of the reference signal, which can simplify the existing channel estimation process and improve the efficiency of channel estimation.

[0064] Reconfigurable intelligent surface (RIS) is a potential key technique for future wireless communications, which is able to manipulate the wireless environment smartly and enhance the coverage of high-frequency signals. However, a RIS is designed to be a low-cost, low power consumption and passive device and it has no baseband processing capability, so it may not perform the channel estimation independently with the existing channel estimation methods. The lack of effective channel estimation method hinders the commercial promotion of the RIS in wireless communications. Therefore, a simpler and lower-cost channel estimation method is required for the RIS-assisted communication system.

[0065] Implementation Example 1: A method for channel estimation

[0066] The present disclosure proposes a new method for channel estimation in MIMO system, which includes at least one of following steps.

[0067] (1) Measuring a spatial distribution of an amplitude of a reference signal

[0068] In order to obtain the CSI, an amplitude distribution of a reference signal can be utilized by this method. The reference signal can be a dedicated wireless signal sent by a  communication node for channel estimation. In practice, the spatial distribution of the amplitude of the reference signal, denoted as S, can be sampled at discrete points. In one embodiment, S can be collected along a spatial line segment. As shown in FIG. 3A, the amplitude data are collected along the x-axis and the amplitude data at the given points form a one-dimensional vector S with a length of 7. In another embodiment, S can be measured within a plane of finite area. As shown in FIG. 3B, the amplitude data are collected in a rectangle area in x-o-y plane and these data form a two-dimensional matrix S with 5 rows and 7 columns. In another embodiment, S is measured within a finite volume. As shown in FIG. 3C, the amplitude data are collected in a hexahedral region and these data form a three-dimensional matrix E with a size 5*7*4. FIGs. 3A-3C illustrate three typical schemes for amplitude data sampling.

[0069] Since the spatial distribution of signal amplitude is usually obtained by the antenna array, the shape and the size of the distribution can be bounded by the array. The minimum distance between two adjacent data point can be determined by the distance of two adjacent antennas in the array.

[0070] Theoretically, the spatial distribution S may include the directional information of the incoming reference signal and can be applied for channel estimation. In order to simplify the model of the incoming reference signal, a reference coordinate system can be introduced, as shown in FIG. 4. The array is assumed to be placed in the x-o-y plane and is centered at the origin. Then the incident direction of a ray upon the array can be depicted by the elevation angle θ and the azimuth According to this reference coordinate system, the transient amplitude of a plane wave propagate to the x-o-y plane can be written as

[0071] where Ai is the maximum amplitude of the reference signal in the ith path. The arrival phase φi (x, y) can be calculated as and ψi denotes the initial phase delay, k is the wave number.

[0072] The spatial distribution S can be collected within a given region. FIG. 5 shows 4 types of amplitude distributions received by a uniform rectangle array equipped with 32*32  antennas. The amplitude distribution shown in FIG. 5A corresponds the plane wave with incident angle θ=π / 6 and which forms stripe pattern. The amplitude distribution shown in FIG. 5B, on the other hand, is the interference amplitude of the plane waves impinging to the array from two directions. FIG. 5C shows the amplitude distribution of a spherical wave on the array while FIG. 5D shows the interference amplitude distribution of two spherical waves impinging upon the array from two directions. The spatial distribution of the amplitude of the electromagnetic signal may form different pattern when the incidence condition varies. For example, the amplitude distribution of a single plane wave has a stripe-type pattern while the interference of two plane waves forms a lattice pattern. As to spherical wave, the pattern of the amplitude distribution may become more complicated. Such patterns can be strongly related to the incident angles. For example, the width and direction of the stripe shown in the amplitude distribution may vary with the incident angle of the electromagnetic wave. According to the above analysis, the present disclosure proposes a Fourier-transform based method for channel estimation.

[0073] FIGs. 5A-5D show four examples of spatial amplitude distributions. The measurement of the amplitude distribution can be performed by antenna arrays with each antenna in the array sampling an amplitude value at a single point. Then the black dots in FIG. 3 represent the location of the antennas and the arrangements of the antennas in FIG. 3A-3C represent the linear array, the planar rectangle array and the cubic array, respectively.

[0074] Accordingly, S may represent the amplitude distribution on the array and the number of data in S may depend on the number of antennas in the array. The antennas can be arranged with equal spacing in the array and the amplitude distribution of the reference signal can be sampled uniformly by the array, but unequal spacing may be also allowed. Each entry in S may correspond to a specific position r on the array. For example, the entry Sij in S may represent the amplitude measured by the antenna in the ith row and jth column in the array which locates at position rij.

[0075] The antenna may measure the induced current or voltage of the reference signal, hence the amplitude can be referred as the amplitude of the induced current or the amplitude of the induced voltage. Power of the reference signal at the antenna aperture can be measured by the antenna and hence the amplitude of the signal can also be calculated accordingly. Consequently, S can be a set of current data, a set of voltage data or a set of power data and it depends on the type of data that the antenna can measure.

[0076] In some cases, the measurement can be repeated to obtain the spatial distributions of the signal amplitude at different time. Then S may include a set of spatial distributions {S1, S2, ..., Sk} , and the set of spatial distributions can be combined in some ways for different purpose. For example, the average over these spatial distributions S’= (S1+S2+... +Sk)  / k can be applied to suppress the noise. Choosing two distributions Sm and Sn in S to construct a complex distribution S”=Sm+jSn is another example, where m≠n, 1≤m≤k, 1≤n≤k, and j is the imaginary unit.

[0077] FIG. 6 illustrates of the antennas selected for amplitude measurement. FIG. 6A shows that the 36 upper-left antennas in the array are selected and FIG. 6B shows that the antennas in the third row and the seventh column are selected.

[0078] In some cases, only a portion of the antennas in the array can be selected for the measurement. For example, an array may comprise N antennas, but only M antennas are used for measuring the reference signal amplitude, where M < N. As shown in FIG. 6A, an array consists of 162 antennas but only 36 antennas at the upper left of the array are used for amplitude measurement. In FIG. 6B, on the other hand, only one row and one column of antennas are selected for amplitude measurement. That is, S can comprise two set of amplitude data with the first set of data measured in the first direction and the second set of data measured in the second direction. In addition, the first direction and the second direction can be orthogonal.

[0079] Since the amplitude distribution exhibits periodicity, there can be redundant information in the measured data S. Hence, it is reasonable to choose only a portion of the antennas in an array for amplitude measurement and such design can simplify the measurement circuit behind the antenna array and lower the hardware cost. Furthermore, the reduction of the number of antennas for measurement leads to a smaller dataset, thereby reducing the computational complexity and improving the efficiency of channel estimation. However, since there are always noises and interference signals in the wireless environment, a larger dataset helps mitigate the noises and interference. Hence, there is a tradeoff between efficiency and CSI quality. Beside the antenna arrays, other types of sensors can also be applied for collecting the spatial distribution of the reference signal amplitude. The amplitude of the reference signal can be referred to as either the induced current strength, the induced voltage, the electric field strength, the magnetic field strength or the amplitude of the Poyting vector of the signal.

[0080] The proposed method requires that the array is able to measure the amplitude of the impinging signal, which differs from the conventional array. In one case, each antenna in the array can be equipped with an amplitude measurement circuit. The antennas can measure the amplitude of the wireless signal at the same time to obtain the spatial distribution. In another case, each antenna in the array can be equipped with an amplitude measurement circuit. The measurement circuit can be controlled by a switch and the array can choose a portion of the antennas for the measurement by switch on or off the circuit. In another case, only a portion of the antennas in the array can be equipped with the measurement circuit. An example is the ones shown in FIG 6.

[0081] The wireless communication device for the measurement of amplitude distribution can also include an antenna shield. The antenna shield helps filter out the out-of-band signal which may interfere the measurement of the reference signal. In some cases, a frequency selective surface, which only allows signals in a certain frequency band to pass through, can be used as an antenna shield.

[0082] (2) Performing a transformation (e.g., Fourier transform or Wigner-Ville transform) to the spatial amplitude distribution

[0083] The next step of the proposed method is to perform a transformation to the amplitude distribution S by a wireless communication device. For example, the wireless communication device may perform a Fourier transform to the amplitude distribution S, which transform the spatial domain data into a distribution W in the wave-number domain. Since the spatial distribution of the amplitude of the reference signal are sampled at discrete positions, the discrete Fourier transform can be applied.

[0084] In one embodiment, S= [S0, S1, …, SN-1] can be a one-dimensional vector of length N. An example is that S is collected by a linear array along a spatial line segment. Then the discrete Fourier transform can be expressed as

[0085] where N>1 and j denotes the imaginary unit. The coefficient is introduced to compensate  the sampling spacing. When the amplitude data in S are sampled uniformly in the given region, then for n=0, 1, …, N-1, otherwise,  is determined by the sampling spacing. The transformed distribution W= [W0, W1, …, WN-1] may have the same size as S when k=0, 1, …, N-1. In some other cases, k = 0, 1 / 2, 1, 3 / 2, ..., N-1 and then W may have a larger size than S.

[0086] In another embodiment, S can be a two-dimensional matrix with the size of M rows and N columns. An example is that S is measured by a planar rectangle array. Then the discrete Fourier transform can be written as

[0087] where N>1 and M>1. The superscript x and y denote the first and the second directions. The coefficient and can be introduced to compensate the sampling spacing in the first and the second directions. The transformed distribution W may have the same size as S or a larger size than S.

[0088] There are cases that circular arrays or other types of arrays with irregular shape can be applied for amplitude distribution measurement. In such cases, the measured data cannot form a two-dimensional matrix directly, since the amplitude data are missing in some expected positions. Then data completion can be required to reshape the measured data distribution so that discrete Fourier transform can be performed. There are at least two methods can be adopted for the data completion. The first method to complete the data can by by filling zeros in the positions where amplitude data are missing. Performing interpolation to the original data by periodic extension can be another method for the data completion. On the other hand, data deletion at the boundary of the spatial distribution can also be adopted so as to reshape the measured amplitude distribution to a regular two-dimensional or three-dimensional matrix.

[0089] In another embodiment, S can be a three-dimensional matrix with L layers, M rows and N columns. An example is that S is measured by a cubic array. Then there are two ways to perform the discrete Fourier transform. The first way is to perform a three-dimensional discrete Fourier transform as follow,

[0090] where N>1, M>1 and L>1. Similarly, the coefficient and are the compensation factors for sampling spacing in the first, the second and the third directions where the three directions are orthogonal to each other.

[0091] In the second way, on the other hand, the three-dimensional matrix S is decomposed into a set of two-dimensional matrices S0, S1, ..., Sr, r>1. Then for each of the two-dimensional matrices, equation (3) is applied and a set of distribution in wave-number domain is obtained. In some cases, the per-element average of the decomposed two-dimensional matrices S0, S1, ..., Sr is first performed and a new two-dimensional matrix is obtained and then equation (3) can be applied. In some other cases, two matrices Sn and Sm are chosen from the set {S0, S1, ..., Sr} to form a complex matrix Sn+jSm and then equation (3) can be applied. The decomposition of S can be done by slicing the matrix in a given direction. For example, slicing the matrix S layer by layer gives L two-dimensional matrix.

[0092] When the original measured data cannot be organized into a three-dimensional matrix, the zero-filling method or the interpolation with periodic extension method can be applied to complete the data. With the above process, the amplitude distribution is transformed to the wave-number domain. Theoretically, the characteristic of the channel is sparse in the wave-number domain and it is easier to obtain the CSI with the distribution in this transformed domain. If continuous spatial distribution can be determined, then a continuous Fourier transform in the integral form can be applied to obtain the wave-number domain distribution.

[0093] In some cases, the spatial distribution of the signal amplitude can be measured twice at different time, denoted by S1 and S2, and the two distributions can be combined to form a complex distribution S=S1+jS2. Fourier transform can be then performed on S to obtain the wave-number domain distribution.

[0094] Other transformation methods can also be applied to the spatial distribution of the amplitude values. For example, the fractional Fourier transform can be used for transforming S into the wave-number domain distribution when the amplitude distribution represents a  spherical wave. In some other cases, the spatial distribution can be transformed into the Wigner-Ville distribution for channel information estimation. Other transformations, such as short-time Fourier transform can also be applied for the channel estimation. For example, when a Wigner-Ville transform is applied, the distribution in the transformed domain may read

[0095] and the positions of some peak values in the transformed distribution can be used for channel estimation.

[0096] (3) Determining the CSI based on at least one position (e.g., peak values) in a transformed domain (e.g., wave-number domain)

[0097] As it is mentioned, the transformed amplitude distribution in a transformed domain (e.g., wave-number domain) can be sparse. More specifically, each incident component in the spatial domain forms a peak in the transformed distribution in wave-number domain. Hence, the peaks in the distribution in the wave-number domain indicate the incident component and can be utilized for estimating the CSI. For example, the distributions in wave-number domain corresponding to FIG. 5 are shown in FIG. 7, which is obtained by the discrete Fourier transform. Two peaks are shown in FIG. 7A which is related to the single incident plane wave. In FIG. 7B, four peaks appear due to the interference of two plane waves. In FIGs. 7C and 7D, the range of the peaks is enlarged due to spherical wave incidence. Based on the relation between wave-number domain and spatial domain, the incident angle of different signal components can be obtained according to the coordinates of the peaks in the wave-number domain.

[0098] In one embodiment, the transformed data W can be a two-dimensional matrix, which corresponds to a two-dimensional spatial distribution. Let the ith peak value locates at (xi, yi) in the wave-number domain, then the angle parameters related to this component can be calculated as

[0099] where

[0100] Nx and Ny denote the number of columns and rows of the transformed data W, and α is a preset coefficient related to the sampling spacing. For example, if the antenna spacing of an array is half the wave length, α can be set to 0.5.

[0101] With equations (3) - (5) , the incident direction of different component of a reference signal can be obtained and the CSI is then determined. Take the peak at the left side in FIG. 7A for example, the peak locates at the coordinates (8, 0) , the corresponding incident angle parameters are θ=π / 6 and which is consistent with the preset incident direction for the amplitude distribution as shown in FIG. 5A.

[0102] In another embodiment, the spatial distribution of reference signal amplitude can be divided into two groups Sx and Sy, where Sx and Sy represent the distribution in one of the orthogonal directions. Then both groups of data can be transformed to the wave-number domain by the one-dimensional discrete Fourier transform and two one-dimensional distributions Wx and Wy can be obtained. Let X be the set of positions of the peaks in Wx and Y be the set of positions of the peaks in Wy, then X and Y can be combined to form the two-dimensional coordinates and equations (3) - (5) can be applied to calculate the incident direction of different incident component.

[0103] In another embodiment, the spatial distribution of reference signal amplitude can be divided into a set of two-dimensional matrices. Each two-dimensional matrix can be transformed to the wave-number domain and a set of incident directions can be evaluated. The final incident directions can be evaluated by averaging process.

[0104] With the proposed method, more than one reference signal is allowed for channel estimation. These reference signals can interfere each other in free space, and as a result, stable interference pattern forms and such pattern can be captured by antenna arrays or other sensor. The captured interference pattern then can be utilized for channel estimation.

[0105] Implementation Example 2: A method of CSI feedback

[0106] The present disclosure proposes a method for CSI feedback based on the proposed channel estimation method, which may include at least one of following procedures. (1) A wireless communication device may measure / determine a spatial distribution. (2) The wireless communication device may transform the spatial distribution into a distribution in a transformed domain. (3) The wireless communication device may determine a channel state information (CSI) based on certain positions in the transformed domain. (4) The wireless communication device may send feedback comprising CSI determined according to the spatial distribution.

[0107] In some embodiments, (1) a wireless communication device may measure a spatial distribution of a reference signal amplitude S; (2) the wireless communication device may perform a transformation of the spatial distribution into a transformed distribution in a transformed domain; (3) the wireless communication device may find at least one position in the transformed domain and determine the CSI based on the at least one position; (4) the wireless communication device may send feedback. For example, the wireless communication device may transform S into a wave-number domain distribution W by a Fourier transform. In certain embodiments, the transformation can be a discrete Fourier transform (usually implemented by a fast Fourier transform) , a fractional Fourier transform, a short-time Fourier transform, or a Wigner-Ville transform. The at least one position can be the location of at least one peak value (in the wave-number domain) . The feedback may comprise (i) an indicator mapped to direction information associated with at least one position (e.g., theta and phi values) and / or (ii) precoding matrix indicator (PMI) (select from codebook of codewords based on theta θ and phi ) .

[0108] In one embodiment, the peak values in W can be determined by a preset threshold b. That is, when an element in W is larger than b, than this element is a peak value. In another embodiment, the peak value can be the gradient mutation point in W. For, example, when W is a two dimensional matrix, if an element Wi, j satisfies (Wi, j-Wi-1, j) * (Wi, j-Wi+1, j) <0  and (Wi, j-Wi, j-1) * (Wi, j-Wi, j+1) <0, Wi, j is a peak value and the at least one position is (i, j) . In another embodiment, the peak value can be the gradient mutation point that larger than a preset threshold b in W. A codebook can be a collection of codewords with each codeword representing a specific channel state. The codeword can be used for configuring the precoding of the phased array for beamforming. The proposed method can determine the CSI and choose a codeword from the codebook for feedback. The actual feedback may not be the codeword itself but the index of the codeword in the codebook, e.g., the PMI.

[0109] In one embodiment, there can be P incident directions are determined but only the incident direction that corresponds to the maximum peak value is used for CSI feedback. In another embodiment, there can be P incident directions are determined but only Q of the P incident directions corresponds to the first Q maximum peak values are used for CSI feedback, where Q < P. The CSI feedback may comprise an indication of at least one of: (i) at least one elevation angle (e.g., θ) corresponding to the at least one peak value or the at least one position, or (ii) at least one azimuth angle (e.g.,  ) corresponding to the at least one peak value or the at least one position. In one embodiment, the estimated angle parameters, which include the elevation angles and the azimuths, can be directly sent as the CSI feedback.

[0110] In another embodiment, the estimated angle parameters can be mapped to a set of CSI indicators with each of the indicators indicate a channel state. Instead of the estimated angle parameters, the CSI indicators can be sent as the CSI feedback. In another embodiment, the estimated angle parameters can be mapped to the codeword of a codebook for array antenna precoding. Instead of the estimated angle parameters, the precoding matrix indicator (PMI) of the codeword can be sent as the CSI feedback.

[0111] In some embodiments, the codeword can be represented by: V = {V1, V2, ..., VN } , where Vn is a vector satisfying the following form:

[0112] αk is a complex coefficient, and vk is a sub-vector, and N ≥ 1, 1 ≤ n ≤ N, K ≥ 1, 1 ≤ k ≤ K.

[0113] In one embodiment, the codeword may satisfy the following form,

[0114] where αk is the complex coefficient with k = 1, 2, ..., K. A codeword may be a one-column vector or a matrix with two or more column. Each column representing a basis of a beam in certain direction.

[0115] In one embodiment, the sub-vector vk in V satisfies the following form,

[0116] In another embodiment, the sub-vector vk in V satisfies the following form,

[0117] where with ξk、ηk、ζk being the preset constant real values and 1≤n≤Nk.

[0118] Implementation Example 3: A method of CSI feedback by a RIS

[0119] As shown in FIG. 8, a reconfigurable intelligent surface (RIS) may comprise a passive array of electromagnetic elements in the size of sub-wavelength. The surface impedance of the electromagnetic element on the RIS panel can be changed dynamically by the positive intrinsic negative (PIN) diode circuit embedded, which is controlled by the smart controller of the RIS. As a passive communication node, a RIS may not be equipped with a  baseband processing module and may not be able to perform a channel estimation with standard channel estimation method. In order to obtain the CSI, low-cost amplitude measurement circuits can be embedded in at least some of the electromagnetic elements on the RIS panel, for example, the 4*4 elements of the upper left portion of the passive array, as shown in FIG. 8.

[0120] With the 4*4 electromagnetic elements that is capable of measuring the amplitude of the incoming signals, the RIS can obtain a spatial distribution of the reference signals, which is a 4*4 matrix. In some applications, the RIS can measure the spatial distributions of the reference signals at different time and it can either average these spatial distributions per element or choosing two of these spatial distributions to form a complex distribution.

[0121] After the spatial distributions are obtained by the electromagnetic elements, the RIS can perform a transformation to the spatial distribution (either original or pre-processed) to obtain a transformed distribution in the transformed domain. For example, a Fourier transform can be applied and a distribution in the wave-number domain can be obtained.

[0122] The transformation leads to sparse distributed channel information and key information can be indicated by some positions in the transformed domain. For example, the locations of peak values in the wave-number domain can be associated with the multi-path components of the reference signals. Hence, by selecting at least some of the positions of the peak values, the incident direction of a single path of the reference signal can be calculated. For example, a peak value may locate at (xi, yi) , then the corresponding incident direction  can be calculated as

[0123] where

[0124] Nx and Ny denote the number of columns and rows of the transformed data W, and α is a preset coefficient related to the sampling spacing. For example, if the spacing between adjacent electromagnetic elements is half the wave length, α can be set to 0.5.

[0125] The RIS can send CSI feedback after the above operations. The CSI may comprise at least one of: (i) at least one first position in the transformed domain (e.g., peak information, or the reference signal may come from more than one direction due to the reflection and refraction by the environment which results in a multi-path propagation) ; (ii) an indicator mapped to direction information associated with the at least one first position; or (iii) at least one precoding matrix indicator (PMI) of a codeword determined according to the at least one first position.

[0126] It should be understood that one or more features from the above implementation examples / embodiments are not exclusive to the specific implementation examples, but can be combined in any manner (e.g., in any priority and / or order, concurrently or otherwise) .

[0127] FIG. 9 illustrates a flow diagram of a method 900 for channel estimation and feedback. The method 900 may be implemented using any one or more of the components and devices detailed herein in conjunction with FIGs. 1–8. In overview, the method 900 may be performed by a wireless communication device (e.g., a UE) , in some embodiments. Additional, fewer, or different operations may be performed in the method 900 depending on the embodiment. At least one aspect of the operations is directed to a system, method, apparatus, or a computer-readable medium.

[0128] A wireless communication device (e.g., a user equipment (UE) ) may determine / measure a spatial distribution of amplitude values of a reference signal. The wireless communication device may send feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution. The spatial distribution can correspond to physical / structural arrangement / region of antenna panels / array / elements of the wireless communication device (e.g., a UE) . The amplitude of the reference signal can be referred to as either an induced current strength, an induced voltage, an electric field strength, a magnetic field strength or an amplitude of the Poyting vector of the signal.

[0129] In some embodiments, the wireless communication device may receive the reference signal. The wireless communication device may determine the spatial distribution via measurement (e.g., corresponding to antenna elements) of the reference signal. The wireless communication device may perform a transformation of the spatial distribution into a distribution in a transformed domain. The transformation may be a Fourier transform, a discrete Fourier transform (usually implemented by a fast Fourier transform) , a fractional Fourier transform, a short-time Fourier transform, or a Wigner-Ville transform. The transformed domain can be a second domain or a wave-number domain. When a Fourier transform is applied, the transformed domain can be a wave-number domain.

[0130] In some embodiments, the CSI may comprise at least one of: (i) at least one first position in the transformed domain (e.g., peak information, or the reference signal may come from more than one direction due to the reflection and refraction by the environment which results in a multi-path propagation) , (ii) an indicator mapped to direction information associated with the at least one first position, or (iii) at least one precoding matrix indicator (PMI) of a codeword determined according to the at least one first position. The wireless communication device may determine the at least one first position in the transformed domain. In some embodiments, the at least one first position determined in the transformed domain may be at least one second position of peak values in a transformed distribution. Correspondingly, the CSI may comprise an indication of at least one of: (i) at least one peak value from a transformed distribution in a transformed domain corresponding to the spatial distribution, or (ii) at least one second position of the at least one peak value in the transformed domain; or the direction information (e.g., incident angle, such as the elevation angle θ and the azimuth ) , which may correspond to the at least one second position of the at least one peak value.

[0131] In some embodiments, the direction information may comprise an indication of at least one of: (i) an elevation angle of a component (e.g., the reference signal from a single direction or a single path) of the reference signal corresponding to the at least one peak value or the at least one second position, or (ii) an azimuth angle of the component. The wireless communication device may determine the at least one peak value from the transformed distribution according to a defined threshold. The at least one peak value can be at a gradient mutation point and can be no less than the defined threshold (e.g., both of these conditions / criteria are to be satisfied) . In some embodiments, there can be three criteria for  defining the peak value: (1) the value is no less than the threshold; (2) the value locates at a gradient mutation point; (3) both (1) and (2) need to be satisfied.

[0132] In some embodiments, the amplitude distribution S= [S0, S1, …, SN-1] can be a one-dimensional vector of length N. An example is that S is collected by a linear array along a spatial line segment. Then the discrete Fourier transform can be expressed as

[0133] where N>1 and j denotes the imaginary unit. The coefficient is introduced to compensate the sampling spacing. When the amplitude data in S are sampled uniformly in the given region, then for n=0, 1, …, N-1, otherwise,  is determined by the sampling spacing. The transformed distribution W= [W0, W1, …, WN-1] may have the same size as S when k=0, 1, …, N-1. In some other cases, k = 0, 1 / 2, 1, 3 / 2, ..., N-1 and then W may have a larger size than S.

[0134] In another embodiment, S can be a two-dimensional matrix with the size of M rows and N columns. An example is that S is measured by a planar rectangle array. Then the discrete Fourier transform can be written as

[0135] where N>1 and M>1. The superscript x and y denote the first and the second directions. The coefficient and can be introduced to compensate the sampling spacing in the first and the second directions. The transformed distribution W may have the same size as S or a larger size than S.

[0136] There are cases that circular arrays or other types of arrays with irregular shape can be applied for amplitude distribution measurement. In such cases, the measured data cannot form a two-dimensional matrix directly, since the amplitude data are missing in some  expected positions. Then data completion can be required to reshape the measured data distribution so that discrete Fourier transform can be performed. There are at least two methods can be adopted for the data completion. The first method to complete the data can by by filling zeros in the positions where amplitude data are missing. Performing interpolation to the original data by periodic extension can be another method for the data completion. On the other hand, data deletion at the boundary of the spatial distribution can also be adopted so as to reshape the measured amplitude distribution to a regular two-dimensional or three-dimensional matrix.

[0137] In another embodiment, S can be a three-dimensional matrix with L layers, M rows and N columns. An example is that S is measured by a cubic array. Then there are two ways to perform the discrete Fourier transform. The first way is to perform a three-dimensional discrete Fourier transform as follow,

[0138] where N>1, M>1 and L>1. Similarly, the coefficient and are the compensation factors for sampling spacing in the first, the second and the third directions where the three directions are orthogonal to each other. In some embodiments, the peak values in a transformed domain can be determined by a preset threshold. That is, when an element in a transformed domain is larger than the preset threshold, than the element can be a peak value. In another embodiment, the peak value can be the gradient mutation point in a transformed domain. That is when an element Wi, j satisfies (Wi, j-Wi-1, j) * (Wi, j-Wi+1, j) <0 and (Wi, j-Wi, j-1) * (Wi, j-Wi, j+1) <0, Wi, j can be a peak value.

[0139] In some embodiments, at least P positions can be determined (which indicate the CSI) in a transformed domain, but only Q out of the at least P positions can be chosen to form the CSI for feedback. P and Q are each a positive integer value. For example, the reference signal may come from 4 directions, resulting in 4 peak values in the transformed domain, but the received power in one of the direction may be too weak (e.g., a smaller peak value in the transformed domain) and may not be suitable for wireless communications, then the other 3 directions can be chosen for CSI feedback. In certain embodiments, the feedback may  comprise CSI determined according to Q of P positions in the transformed domain (e.g., a transformed distribution) . Q can be less than P, where P and Q are each a positive integer value (e.g., Q can be 1) . The at least one peak value may include P peak values in the transformed domain. The feedback may comprise CSI determined according to Q of the P peak values in a transformed domain. The transformed domain can be a transformed domain where a Fourier transform is applied. Q can be less than P, where P and Q are each a positive integer value (e.g., Q can be 1) .

[0140] In some embodiments, the codeword can be represented by: V = {V1, V2, ..., VN} , where VN is a vector satisfying the following form:

[0141] where αk is a complex coefficient, and vk is a sub-vector, and N ≥ 1, 1 ≤ n ≤ N, K ≥ 1, 1 ≤ k ≤K.

[0142] In some embodiments, the codeword can be represented by:

[0143] where αk is a complex coefficient, and vk is a sub-vector, with k being an integer value.

[0144] In some embodiments, the sub-vector vk can be represented by:

[0145] where θkand Nk are each a preset constant real value.

[0146] In some embodiments, the sub-vector vk can be represented by:

[0147] where with ξk, ηk, ζk and Nk are each a preset constant real value, and 1≤n≤Nk.

[0148] In some embodiments, the wireless communication device may determine the spatial distribution of the amplitude values by measuring the reference signal using all or a specific portion of a plurality of antenna elements of the wireless communication device. The wireless communication device may determine the specific portion according to at least one of: a periodicity of the spatial distribution, or interference of the reference signal. The interference may indicate superposition of signals from different directions. There can be two cases: (1) at least two devices send the reference signals that reach the array; (2) the reference signal is sent by a single device through a multi-path channel. Both cases may result in signal interference on the array.

[0149] In some embodiments, the wireless communication device may add one or more additional amplitude values to the spatial distribution to form a two-dimensional distribution / region / shape / matrix or a three-dimensional distribution / region / shape / matrix. The wireless communication device may set at least a first value of the one or more additional amplitude values as a zero value. The wireless communication device may determine at least a second value of the one or more additional amplitude values by means of the spatial interpolation based on the measured distribution.

[0150] In some embodiments, the wireless communication device may delete one or more amplitude values in the spatial distribution to form a two-dimensional distribution / region / shape / matrix or a three-dimensional distribution / region / shape / matrix.

[0151] In some embodiments, determining the spatial distribution of amplitude values of the reference signal may comprise: determining, by the wireless communication device, a  plurality of spatial distributions of amplitude values of the reference signal; and determining, by the wireless communication device, the spatial distribution as a combination of at least two spatial distributions from the plurality of spatial distributions. The combination of the at least two spatial distributions may comprise: an average of the at least two spatial distributions; or a complex distribution formed using the at least two spatial distributions.

[0152] In some embodiments, a wireless communication node (e.g., a BS) may send a reference signal to a wireless communication device (e.g., a UE) to determine a spatial distribution of amplitude values of the reference signal. The wireless communication node may receive feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution from the wireless communication device.

[0153] While various embodiments of the present solution have been described above, it should be understood that they have been presented by way of example only, and not by way of limitation. Likewise, the various diagrams may depict an example architectural or configuration, which are provided to enable persons of ordinary skill in the art to understand example features and functions of the present solution. Such persons would understand, however, that the solution is not restricted to the illustrated example architectures or configurations, but can be implemented using a variety of alternative architectures and configurations. Additionally, as would be understood by persons of ordinary skill in the art, one or more features of one embodiment can be combined with one or more features of another embodiment described herein. Thus, the breadth and scope of the present disclosure should not be limited by any of the above-described illustrative embodiments.

[0154] It is also understood that any reference to an element herein using a designation such as "first, " "second, " and so forth does not generally limit the quantity or order of those elements. Rather, these designations can be used herein as a convenient means of distinguishing between two or more elements or instances of an element. Thus, a reference to first and second elements does not mean that only two elements can be employed, or that the first element must precede the second element in some manner.

[0155] Additionally, a person having ordinary skill in the art would understand that information and signals can be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, commands, information, signals, bits and symbols, for example, which may be referenced in the above description can be represented  by voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields or particles, or any combination thereof.

[0156] A person of ordinary skill in the art would further appreciate that any of the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, methods and functions described in connection with the aspects disclosed herein can be implemented by electronic hardware (e.g., a digital implementation, an analog implementation, or a combination of the two) , firmware, various forms of program or design code incorporating instructions (which can be referred to herein, for convenience, as "software" or a "software module) , or any combination of these techniques. To clearly illustrate this interchangeability of hardware, firmware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware, firmware or software, or a combination of these techniques, depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans can implement the described functionality in various ways for each particular application, but such implementation decisions do not cause a departure from the scope of the present disclosure.

[0157] Furthermore, a person of ordinary skill in the art would understand that various illustrative logical blocks, modules, devices, components and circuits described herein can be implemented within or performed by an integrated circuit (IC) that can include a general purpose processor, a digital signal processor (DSP) , an application specific integrated circuit (ASIC) , a field programmable gate array (FPGA) or other programmable logic device, or any combination thereof. The logical blocks, modules, and circuits can further include antennas and / or transceivers to communicate with various components within the network or within the device. A general purpose processor can be a microprocessor, but in the alternative, the processor can be any conventional processor, controller, or state machine. A processor can also be implemented as a combination of computing devices, e.g., a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or any other suitable configuration to perform the functions described herein.

[0158] If implemented in software, the functions can be stored as one or more instructions or code on a computer-readable medium. Thus, the steps of a method or algorithm disclosed herein can be implemented as software stored on a computer-readable medium. Computer- readable media includes both computer storage media and communication media including any medium that can be enabled to transfer a computer program or code from one place to another. A storage media can be any available media that can be accessed by a computer. By way of example, and not limitation, such computer-readable media can include RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or any other medium that can be used to store desired program code in the form of instructions or data structures and that can be accessed by a computer.

[0159] In this document, the term "module" as used herein, refers to software, firmware, hardware, and any combination of these elements for performing the associated functions described herein. Additionally, for purpose of discussion, the various modules are described as discrete modules; however, as would be apparent to one of ordinary skill in the art, two or more modules may be combined to form a single module that performs the associated functions according embodiments of the present solution.

[0160] Additionally, memory or other storage, as well as communication components, may be employed in embodiments of the present solution. It will be appreciated that, for clarity purposes, the above description has described embodiments of the present solution with reference to different functional units and processors. However, it will be apparent that any suitable distribution of functionality between different functional units, processing logic elements or domains may be used without detracting from the present solution. For example, functionality illustrated to be performed by separate processing logic elements, or controllers, may be performed by the same processing logic element, or controller. Hence, references to specific functional units are only references to a suitable means for providing the described functionality, rather than indicative of a strict logical or physical structure or organization.

[0161] Various modifications to the embodiments described in this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the disclosure is not intended to be limited to the embodiments shown herein, but is to be accorded the widest scope consistent with the novel features and principles disclosed herein, as recited in the claims below.

Claims

1.A method comprising:determining, by a wireless communication device, a spatial distribution of amplitude values of a reference signal; andsending, by the wireless communication device, feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution.2.The method of claim 1, comprising:receiving, by the wireless communication device, the reference signal; anddetermining, by the wireless communication device, the spatial distribution via measurement of the reference signal.3.The method of claim 1, comprising:performing, by the wireless communication device, a transformation of the spatial distribution into a distribution in a transformed domain.4.The method of claim 1, wherein the CSI comprises at least one of: (i) at least one first position in a transformed domain, (ii) an indicator mapped to direction information associated with the at least one first position, or (iii) at least one precoding matrix indicator (PMI) of a codeword determined according to the at least one first position.5.The method of claim 4, comprising:determining, by the wireless communication device, the at least one first position in the transformed domain, the at least one first position in the transformed domain comprising an indication of at least one of: (i) at least one peak value from a transformed distribution in the transformed domain corresponding to the spatial distribution, (ii) at least one second position of the at least one peak value in the transformed domain; or the direction information, which corresponds to the at least one second position of the at least one peak value.6.The method of claim 5, wherein the direction information comprises an indication of at least one of: (i) an elevation angle of a component of the reference signal corresponding to the at least one peak value or the at least one second position, or (ii) an azimuth angle of the component.7.The method of claim 5, comprising:determining, by the wireless communication device, the at least one peak value from the transformed distribution according to a defined threshold.8.The method of claim 7, wherein the at least one peak value is at a gradient mutation point and is no less than the defined threshold.9.The method of claim 4, wherein:the feedback comprises CSI determined according to Q of P positions in the transformed domain, andQ is less than P, where P and Q are each a positive integer value.10.The method of claim 5, wherein:the at least one peak value includes P peak values in the transformed domain,the feedback comprises CSI determined according to Q of the P peak values in the transformed domain, andQ is less than P, where P and Q are each a positive integer value.11.The method of claim 4, wherein the codeword is represented by: V = {V1, V2, ..., VN} , where Vn is a vector satisfying the following form: where αk is a complex coefficient, and vk is a sub-vector, and N ≥ 1, 1 ≤ n ≤ N, K ≥ 1, 1 ≤ k ≤ K.12.The method of claim 11, wherein the sub-vector vk is represented by: where θk and Nk are each a preset constant real value.13.The method of claim 11, wherein the sub-vector vk is represented by: wherewith ξk, ηk, ζk and Nk are each a preset constant real value, and 1≤n≤Nk.14.The method of claim 3, comprising:determining, by the wireless communication device, the spatial distribution of the amplitude values by measuring the reference signal using all or a specific portion of a plurality of antenna elements of the wireless communication device.15.The method of claim 14, comprising:determining, by the wireless communication device, the specific portion according to at least one of: a periodicity of the spatial distribution, or interference of the reference signal.16.The method of claim 3, comprising:adding one or more additional amplitude values to the spatial distribution to form a two-dimensional distribution or a three-dimensional distribution.17.The method of claim 16, comprising at least one of:setting, by the wireless communication device, at least a first value of the one or more additional amplitude values as a zero value; ordetermining, by the wireless communication device, at least a second value of the one or more additional amplitude values by interpolating two or more of the amplitude values.18.The method of claim 3, comprising:deleting one or more amplitude values in the spatial distribution to form a two-dimensional distribution or a three-dimensional distribution.19.The method of claim 1, wherein determining the spatial distribution of amplitude values of the reference signal comprises:determining, by the wireless communication device, a plurality of spatial distributions of amplitude values of the reference signal; anddetermining, by the wireless communication device, the spatial distribution as a combination of at least two spatial distributions from the plurality of spatial distributions.20.The method of claim 19, wherein the combination of the at least two spatial distributions comprises:an average of the at least two spatial distributions; ora complex distribution formed using the at least two spatial distributions.21.A method comprising:sending, by a wireless communication node, a reference signal to a wireless communication device to determine a spatial distribution of amplitude values of the reference signal; andreceiving, by the wireless communication node from the wireless communication device, feedback comprising channel state information (CSI) determined according to the spatial distribution.22.A non-transitory computer readable medium storing instructions, which when executed by at least one processor, cause the at least one processor to perform the method of any one of claims 1-21.23.An apparatus comprising:at least one processor configured to perform the method of any one of claims 1-21.

Images