CN101662320B - 一种预编码方法、装置及通信系统 - Google Patents

一种预编码方法、装置及通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种预编码方法,包括:获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量;根据所述的预编码向量,将至少两个数据块进行预编码并发送给多个相邻的小区。本发明实施例还提供一种终端及通信系统,通过对数据块进行预编码,可以有效降低多个数据块之间的干扰,提高上行传输的性能。

Description

一种预编码方法、装置及通信系统

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信领域,具体涉及一种预编码方法、装置及通信系统。

背景技术

[0002] MIMO(Multiple Input Multiple Output,多输入多输出)技术在发送端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,信号通过发送端和接收端的多个天线分别进行发射和接收,从而有效提高数据传输的频谱效率。由于其有效地提高了系统的容量、较好的分集性能以及对干扰的抑制的诸多优点被广泛应用于下一代移动通信系统中,如在3G(The3rd Generation Mobile Communication System,第三代移动通信系统)、4G(The4thGeneration Mobile Communication System,第四代移动通信系统)的多天线数字通信系统中已经或将引入MMO技术。MMO系统包括SU_MM0(Single User MMO,单用户-多输入多输出)系统和MU-MMO (MultipleUser ΜΜ0,多用户-多输入多输出)系统,SU-MMO系统是指发送端的多个天线与单个接收端的多个天线间发射和接收信号的系统。MU-MIMO系统是指BS(Base Station,基站)的多个天线同时与多个MS (Mobile Station, MS /终端)的相互通信的系统。不论对于SU-MMO还是MU-MM0,从BS到MS的链路称为下行链路(简称“下行”),从MS到BS的链路称为上行链路(简称“上行”)。

[0003] 一个典型的上行MU-MMO的例子:多个MS使用同样的时间/频率/信道码等无线信道资源同时向一个BS发送数据。对于该多用户MMO的上行链路,存在一种特殊的形式,即每个用户终端只有一个天线,但是它们之间存在一定协作的情况,形成多个虚拟的发射天线与一个BS之间的通信。WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,即微波存取全球互通)中已经采用了这种技术,并将其称为虚拟MMO (Virtual ΜΙΜΟ) 0也即上行的MU-MMO系统构成了一个典型的虚拟MMO系统,图1是一种简单虚拟MMO系统的示意图。

[0004] 位于小区边缘的用户由于受到实际信道环境和相邻小区的影响,通常具有较差的性能。具体表现在,在下行方向上,由于受相邻小区的信号的干扰和信道环境的影响,使得MS接收到的信号的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio,信号与干扰和噪声比)较低,从而导致正确解码的性能较差。现有的增强小区边缘用户性能的方法如下:

[0005] 当BS接收到来自边缘小区的MS发送的信号低于正确译码的门限时,通过下行链路方向的控制信令通知MS按照某种原则提升发射功率,从而使得MS达到正确译码的SINR。

[0006] AMC (Adaptive Modulation and Coding,自适应编码和调制)是根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式,MS根据用户瞬时信道质量状况和目前资源选择最合适的上行链路调制和编码方式,使BS达到尽量高的数据吞吐率。当MS处于小区中心时(如靠近BS或存在视距链路),MS数据发送可以采用高阶调制和高速率的信道编码方式,例如:16QAM和3 / 4编码速率,从而得到高的峰值速率;而当MS处于不利的通信地点时(如位于小区边缘或者信道深衰落),MS则选取低阶调制方式和低速率的信道编码方案,例如:QPSK和I / 4编码速率,来保证通/[目质量。[0007] 另外,MS可以在上行链路也会采用分集技术来增强信号的可靠性。通常采用的分集技术包括空间分集、时间分集和频率分集技术。其中,空间发射分集技术是指在不同的天线上发送同一数据流的数据符号,从而达到发射分集的效果,有很强的抗衰落能力。典型空间分集技术,如Alamouti编码。典型的时间分集技术为HARQ(Hybrid automatic repeatrequest,混合自动重传)技术。频率分集是指在不同的频率资源上发送相同的数据符号或其相应的组合。

[0008] 现有的提高边缘小区的MS传输性能的方法都有其各自的缺点:功率控制技术以牺牲宝贵的电源资源为代价,AMC技术以降低系统的吞吐量为代价,分集技术占用了系统宝贵的天线/时间/频率资源。

发明内容

[0009] 鉴于现有技术中提到的各种增强小区边缘用户性能方法中的不足,本发明实施例提供一种预编码方法、一种数据接收装置及通信系统。

[0010] 本发明实施例提供一种预编码方法,包括:

[0011] 获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量;

[0012] 根据所述的预编码向量,将至少两个数据块进行预编码并发送给目标服务小区及与其相邻的服务小区;

[0013] 其中,所述获取预编码向量包括:

[0014] 与目标服务小区相邻的服务小区测量上行信道矩阵,得到所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量,发送至所述目标服务小区;

[0015] 所述目标服务小区根据自身测量的上行信道矩阵,得到该矩阵的零向量空间中的

向量;

[0016]目标服务小区下发所述目标服务小区的上行信道矩阵的零向量空间中的向量和与目标服务小区相邻的服务小区的上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。

[0017] 优选地,所述获取预编码向量包括:

[0018] 终端接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵,分别得到所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编

码向量。

[0019] 优选地,所述接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵具体为:

[0020] 接收所述目标服务小区量化处理后的包含目标服务小区和相邻的服务小区的上

行信道矩阵。

[0021] 优选地,所述获取预编码向量具体为:

[0022] 测量目标服务小区和相邻服务小区的下行信道矩阵;

[0023] 由所述下行信道矩阵,根据信道互易性得到所述目标服务小区和相邻服务小区的上行信道矩阵,所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量即为预编码向量。

[0024] 优选地,所述目标服务小区信道矩阵的上行信道矩阵与由相邻服务小区的上行信道矩阵得到的预编码向量相乘结果为零。[0025] 同时,本发明实施例提供一种终端,包括:

[0026] 预编码向量获取模块,用于获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量;

[0027] 预编码模块,用于根据所述预编码向量获取模块获取的预编码向量,对至少两个数据块进行预编码;

[0028] 发送模块,用于将所述预编码模块编码后的至少两个数据块发送给目标服务小区及与其相邻的服务小区;

[0029] 其中,所述预编码向量获取模块包括:

[0030] 信道矩阵接收模块,用于接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵;

[0031] 预编码向量计算模块,用于分别计算所述信道矩阵接收模块接收的上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。

[0032] 此外,本发明实施例提供一种通信系统,包括服务小区、目标服务小区,与终端以可通信方式连接,其中:

[0033] 所述服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵,得到其自身的上行信道矩阵的零空间向量中的向量,并发送其自身的上行信道矩阵的零空间中的向量给目标服务小区;

[0034] 所述目标服务小区,用于根据测量的其自身的上行信道矩阵,得到其自身的上行信道矩阵的零空间向量中的向量,根据其自身的上行信道矩阵的零空间向量中的向量和服务小区发送的上行信道矩阵的零空间向量中的向量得到预编码向量,下发所述预编码向量;

[0035] 所述终端,用于根据接收的预编码向量对所述目标服务小区与其相邻的所述服务小区的数据进行预编码后发送;

[0036]或者,

[0037] 所述服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵,并发送其自身的上行信道矩阵给所述目标服务小区;

[0038] 所述目标服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵,并将其自身的上行信道矩阵和所述服务小区发送的上行信道矩阵下发给所述终端;

[0039] 所述终端,用于根据接收的所述目标服务小区的上行信道矩阵和与其相邻的所述服务小区的上行信道矩阵,分别计算所述目标服务小区的上行信道矩阵的零空间向量中的向量和与其相邻的所述服务小区的上行信道矩阵的零空间向量中的向量,得到预编码向量,采用所述预编码向量对所述目标服务小区和与其相邻的所述服务小区的数据进行预编码后发送。

[0040] 本发明实施例的技术方案能克服现有技术中存在的不足,提高上行方向BS正确接收MS发送信号的概率,提高小区边缘用户上行传输的性能。

附图说明

[0041] 图1为本发明网络侧获取预编码向量的实施例方法流程图;

[0042] 图2为本发明终端侧获取预编码向量的实施例方法流程图;

[0043] 图3为本发明优选TDD系统预编码实施例方法流程图;[0044] 图4为本发明实施例终端结构框图。

具体实施方式

[0045] 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述:

[0046] 对于处于小区边缘的发射端,将至少两个数据块发送给多个接收端。这里的发射端可以是终端、中继站等,接收端可以是中继站、基站等。例如,当发射端是终端时,对应的接收端可以是中继站,也可以是基站。发射端是中继站,对应的接收端可以是基站等设备。

[0047] 发射端要首先获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量;根据预编码向量,对至少两个数据块进行预编码并发送给多个相邻的小区。

[0048] 获取预编码向量可以是接收端侧完成,也可以是发射端侧完成。

[0049] 对于接收端侧获取预编码向量,获取过程为:与目标服务小区相邻的服务小区测量上行信道矩阵,得到上行信道矩阵的零向量空间中的向量,发送至目标服务小区;目标服务小区根据自身测量的上行信道矩阵,得到该矩阵的零向量空间中的向量。

[0050] 对于发射端侧获取预编码向量,获取过程为:接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵,分别得到所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。

[0051]目标服务小区信道矩阵的上行信道矩阵与由相邻服务小区的上行信道矩阵得到的预编码向量相乘结果为零。同样,服务小区信道矩阵的上行信道矩阵与由目标服务小区的上行信道矩阵得到的预编码向量相乘结果为零。

[0052] 采用上述预编码向量对待发送的数据块进行预编码进而进行上行传输方法,可以有效降低多个数据块之间的干扰,提高上行传输的性能。

[0053] 下面以一个MS向两个相邻小区发送数据为例进行说明,假设两个相邻小区的基站分别为BSl和BS2,其中一个为目标服务小区的基站,另外一个为其相邻服务小区的基站。假设MS发送的2个数据块分别表示为SI和S2。对于SI,其为目标服务小区BS1,与其相邻的另外一个小区为服务小区,其基站为BS2 ;对于S2,其目标服务小区对应BS2,与其相邻的小区BSl为服务小区。BSl和BS2接收到的数据分别表示为rl和r2,则

Figure CN101662320BD00071

[0055] 从数据块SI的角度看,Hl和H2分别表示为MS到目标服务小区BSl和相邻服务小区BS2的上行信道矩阵,nl和n2表示为噪声。

[0056] 由于SI是发送给BSl的数据块,S2发送给BS2的数据块。显然,从降低干扰的角度看,rl接收的信号中尽量减少S2对SI的干扰,也就说在rl接收的信号中最好没有S2。同理,r2接收信号中最好没有SI。对发送的数据块进行预编码,V=[' V2]表示预编码向

量,则:

Figure CN101662320BD00072

[0058] 从[2]式可以看出,如果rl中没有S2的干扰,则要求H1V2=O ;如果r2中没有SI的干扰,则要求H2V1 = O。因此,只要选择Hl的零向量空间中的向量作为预编码向量V2即可,同理,只要选择H2的零向量空间中的向量作为预编码向量V1即可。

[0059] 具体实现过程如下,参见图1:

[0060] SlOl JfMS发送的数据进行编码和调制,得到数据块SI和S2 ;

[0061] S102,BS2测量MS的上行信道矩阵H2,计算H2的零向量空间中向量v2,发送给目标服务小区BSl ;

[0062] S103,BSl接收v2,测量MS的上行信道矩阵Hl,计算Hl的零向量空间中的向量vl,将[v2,vl]通过控制信令发送给MS作为预编码向量;

[0063] S104,MS以[v2,vl]作为预编码向量,对SI和S2进行预编码后,发送给BS1、BS2,两个BS接收到的信号表示为式[2]。

[0064] 可选地,上述上行传输过程还可以是,参见图2:

[0065] S201,对MS发送的数据进行编码和调制,得到数据块SI和S2 ;

[0066] S202,BS2测量MS到BS2的上行信道矩阵H2,将H2量化后通过下行控制信道直接传输给MS,或者H2量化后发送给BSl,通过BSl下发给MS ;

[0067] S203, BSl测量MS到BSl的上行信道H1,并将量化后的Hl下发给MS ;

[0068] S204,MS接收经过量化后的Hl和H2,分别计算Hl和H2的零向量空间中的向量vl和v2 ;

[0069] S205, MS以[v2,vl]作为预编码向量,采用公式[2]对SI和S2进行预编码后,发送给BS1、BS2。两个BS接收到的信号表示为式[2]。上述过程中,对于FDD (FrequencyDivision Duplex,频分双工)系统,BS分别通过上行导频或者探测(Sounding)信道估计信道H1、H2 ;

[0070] 对于TDD (Time Division Duplex,时分双工)系统,利用信道参数的互易性,可以通过下行信道估计信道H1、H2后,选择其对应的零空间向量作为预编码向量。具体实现过程如下,参见图3:

[0071] S301,对MS发送的数据进行编码和调制,得到数据块SI和S2 ;

[0072] S302,根据下行导频或者训练序列得到下行信道的信道参数,即获得BSl和BS2与MS之间的信道矩阵Hl和H2 ;

[0073] S303,对于TDD系统,由于时间复用的效果,使得上行信道参数与下行信道参数基本相同。所以,利用信道参数的互易性,通过测量下行信道的信道参数来获得上行信道的参数。即MS到BSl和BS2的上行信道系数为Hl和H2 ;

[0074] S304, MS计算Hl和H2的零向量空间分别为vl和v2 ;

[0075] S305,MS以[v2,vl]作为预编码向量,对SI和S2进行预编码后,发送给BSl、BS2,两个BS接收到的信号表示为式[2]。

[0076] 相应地,本发明实施例提供一种终端,参见图4,包括预编码向量获取模块、预编码模块、发送模块。其中,

[0077] 预编码向量获取模块,用于获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量;

[0078] 预编码模块,用于根据所述预编码向量获取模块获取的预编码向量,对至少两个数据块进行预编码;[0079] 发送模块,用于将所述预编码模块编码后的至少两个数据块发送给多个相邻的小区。

[0080] 预编码向量获取模块还可以进一步包括信道矩阵接收模块、预编码向量计算模块,其中:

[0081] 信道矩阵接收模块,用于接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵;

[0082] 预编码向量计算模块,用于分别计算所述信道矩阵接收模块接收的上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。

[0083] 本发明实施例提供的终端,采用最优的预编码向量对数据块进行预编码,可以有效提高上行传输性能。

[0084] 本发明实施例还提供一种通信系统,包括服务小区、目标服务小区,与终端以可通信方式连接,其中:

[0085] 服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵并发送给目标服务小区;

[0086]目标服务小区,根据测量的上行信道矩阵和服务小区发送的上行信道矩阵得到预编码向量,下发所述预编码向量;

[0087] 用户终端,用于根据接收的预编码向量对多个相邻小区的数据进行预编码后发送。

[0088] 本发明实施例实现了处于小区边缘的发射端将多个数据块在同一时间和频率资源上发送,通过在发射端引入预编码处理过程,能有效地降低上行多个数据块之间的干扰,提闻上行传输效率。

[0089] 本发明实施例中的“接收”一词可以理解为主动从其他模块获取也可以是接收其他模块发送来的信息。上述的模块可以分布于一个装置,也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。

[0090] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,附图中的模块并不一定是实施本发明所必须的。

[0091 ] 权利要求的内容记载的方案也是本发明实施例的保护范围。

[0092] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或部分处理是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。

[0093] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种预编码方法,其特征在于,包括: 获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量; 根据所述的预编码向量,将至少两个数据块进行预编码并发送给目标服务小区及与其相邻的服务小区; 其中,所述获取预编码向量包括: 与目标服务小区相邻的服务小区测量上行信道矩阵,得到所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量,发送至所述目标服务小区; 所述目标服务小区根据自身测量的上行信道矩阵,得到该矩阵的零向量空间中的向量; 目标服务小区下发所述目标服务小区的上行信道矩阵的零向量空间中的向量和与目标服务小区相邻的服务小区的上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。
2.根据权利要求1所述的预编码方法,其特征在于,所述获取预编码向量包括: 终端接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵,分别得到所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。
3.根据权利要求2所述的预编码方法,其特征在于,所述接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵具体为: 接收所述目标服务小区量化处理后的包含目标服务小区和相邻的服务小区的上行信道矩阵。
4.根据权利要求 1所述的预编码方法,其特征在于,所述获取预编码向量具体为: 测量目标服务小区和相邻服务小区的下行信道矩阵; 由所述下行信道矩阵,根据信道互易性得到所述目标服务小区和相邻服务小区的上行信道矩阵,所述上行信道矩阵的零向量空间中的向量即为预编码向量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的预编码方法,其特征在于, 所述目标服务小区信道矩阵的上行信道矩阵与由相邻服务小区的上行信道矩阵得到的预编码向量相乘结果为零。
6.一种终端,其特征在于,包括: 预编码向量获取模块,用于获取预编码向量,所述预编码向量为信道矩阵的零向量空间中的向量; 预编码模块,用于根据所述预编码向量获取模块获取的预编码向量,对至少两个数据块进行预编码; 发送模块,用于将所述预编码模块编码后的至少两个数据块发送给目标服务小区及与其相邻的服务小区; 其中,所述预编码向量获取模块包括: 信道矩阵接收模块,用于接收目标服务小区测量的上行信道矩阵和相邻服务小区测量的上行信道矩阵; 预编码向量计算模块,用于分别计算所述信道矩阵接收模块接收的上行信道矩阵的零向量空间中的向量,作为所述至少两个数据块的预编码向量。
7.一种通信系统,包括服务小区、目标服务小区,与终端以可通信方式连接,其特征在于, 所述服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵,得到其自身的上行信道矩阵的零空间向量中的向量,并发送其自身的上行信道矩阵的零空间中的向量给目标服务小区; 所述目标服务小区,用于根据测量的其上行信道矩阵,得到其上行信道矩阵的零空间向量中的向量,根据其上行信道矩阵的零空间向量中的向量和服务小区发送的上行信道矩阵的零空间向量中的向量得到预编码向量,下发所述预编码向量; 所述终端,用于根据接收的预编码向量对所述目标服务小区与其相邻的所述服务小区的数据进行预编码后发送; 或者, 所述服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵,并发送其自身的上行信道矩阵给所述目标服务小区; 所述目标服务小区,用于测量自身的上行信道矩阵,并将其自身的上行信道矩阵和所述服务小区发送的上行信道矩阵下发给所述终端; 所述终端,用于根据接收的所述目标服务小区的上行信道矩阵和与其相邻的所述服务小区的上行信道矩阵,分别计算所述目标服务小区的上行信道矩阵的零空间向量中的向量和与其相邻 的所述服务小区的上行信道矩阵的零空间向量中的向量,得到预编码向量,采用所述预编码向量对所述目标服务小区和与其相邻的所述服务小区的数据进行预编码后发送。
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