CN102160346B - 对信号进行预编码以在无线mimo系统中传送的方法 - Google Patents

Abstract

这里讨论的方法提供了在传输之前用于对信号进行预编码的更有效的预编码矩阵。这里讨论的方法提高了无线MIMO系统中的吞吐量。这里讨论的方法可应用于频分复用(FDD)系统、时分复用(TDD)系统以及其它的无线通信系统。

Description

对信号进行预编码以在无线MIMO系统中传送的方法

背景技术

多输入多输出(MIMO)系统代表无线通信中的一种先进技术。MIMO系统在无线链路的发射和接收端，采用一个或多个(例如若干)天线来提高数据传输速率，同时保持无线电带宽和功率不变。

MIMO发射机通过将输出信号解复用为多个子信号，并从单独的天线发射子信号，使用多个天线来传送输出信号。MIMO采用多信号传播路径来增大吞吐量并减小误比特率。使用MIMO技术，传输速率依据本地环境而线性增加。

在图1中示出传统的多输入多输出(MIMO)无线广播系统的一部分。

参照图1，基站100配备了M个天线(在图1中，M＝3)，以及多个移动台10-1至10-t配备了一个或多个天线。为了清楚，假定所有的移动台10-1至10-t仅配备了单个天线。

在传送期间，从基站100的第j个天线(其中j＝1，...，M)发射和通过第i个移动台10-i(其中i＝1，...，t)接收的信号s_j乘以信道系数矢量h_ij。将必须发射至相应移动台1，2，...，t的信号q_i(i＝1，...，t)映射至从相应天线1，...，M发射的信号s_j(j＝1，...，M)。这被称为预编码。

预编码是支持MIMO系统中多层传送的一般化波束赋形。预编码使信号的多个流能够以针对每个天线的独立和适合的加权从发射天线发出，从而将链路吞吐量最大化。

针对多用户MIMO的预编码算法可以细分为线性和非线性预编码类型。线性预编码方法利用相比于非线性预编码方法较为低复杂度的方式获得合理的吞吐量性能。

返回图1，传统地，基站100如下实现线性预编码算法。

信道系数h_ij形成信道矩阵，

$H=\left[\begin{array}{c}{h}_1\\ h_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ h_i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{h}_{11},h_{12},...,h_{1M}\\ h_{21},h_{22},...,h_{2M}\\ \·\\ \·\\ \·\\ h_{i1},h_{i2},...,h_{\mathrm{iM}}\end{array}\right].$

信道矩阵H的条目是信道系数矢量h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)的信道系数，其中i＝1，2，...，t。

基站100通过根据以下示出的等式(1)计算矢量S，把要发射至相应移动台的信号预编码为其中G是M×t复矩阵，从而Tr(GG*)＝1。运算符Tr(A)是方阵A的运算符的标准表述(trace)。例如，如果a_ij是A的元素，以及A是M×M矩阵，则

$S=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ s_M\end{array}\right]=G\left[\begin{array}{c}{q}_1\\ q_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ q_t\end{array}\right]---\left(1\right)$

等式(1)使用标准矩阵乘法来将信号q₁，q₂，...，q_t扩展(spread)为信号s₁，s₂，...，s_M。信号q₁，q₂，...q_t是要分别传送至移动台10-1，10-2，...，10-t的信号。在该示例中，信号q₁，q₂，...，q_t的预编码将每个信号在基站100处的M个天线中扩展。

然后，基站100分别从基站天线1，2，...，M发射预编码信号s₁，s₂，...，s_M。

例如，在第i个移动台10-i处，所产生的接收信号x_i等于从基站100的所有M个天线发送的信号和加性噪声z_i的线性组合。更具体地，通过以下示出的等式(2)给出接收信号x_i：

x_i＝s₁h_i1+s₂h_i2+...+s_Mh_iM+z_i    (2)

当前，仅存在基于远离现实的实际信道矩阵H等于估计信道矩阵的假设来定位预编码矩阵G的方法。

发明内容

示出的实施例提供了用于使用估计信道矩阵和信号矩阵估计误差集来定位有效预编码矩阵G的方法。

这里所讨论的方法与线性预编码的其它已知方法相比，在系统的吞吐量上提供了显著的增加。

示例性实施例提供了一种用于将信号进行预编码以便传送的方法。在该实施例中，基站根据估计信道矩阵和信道估计误差矩阵来产生信道矩阵。基站确定与估计信道矩阵和信道估计误差矩阵相关联的第一对角矩阵集和第二对角矩阵集。基站至少基于所产生的信道矩阵、第一对角矩阵集和第二对角矩阵集，迭代计算预编码矩阵，以及基于预编码矩阵，对信号进行预编码以便传送。

另一个示例性实施例提供了一种从基站到移动台的信号传送的方法。根据该实施例，基站基于中间预编码矩阵参数，迭代计算预编码矩阵。基于与基站和移动台之间的无线信道相关联的信道参数来计算中间预编码矩阵参数。信道参数包括至少所产生的对角矩阵和与无线信道相关联的信道矩阵集。基站基于预编码矩阵，对信号进行预编码，以传送至移动台，以及将预编码信号传送至移动台。

附图说明

通过下述的详细描述以及结合附图，将更加完全地理解本发明，其中，相似的参考数字代表相似的元件，该详细描述仅以示例的方式给出，本发明并不限于此，其中

图1示出了传统的MIMO系统；

图2是示出了根据示例性实施例的用于定位预编码矩阵的方法的流程图；

图3是示例性实施例可以在其中实现的频分复用(FDD)系统的一部分；

图4示出了根据示例性实施例的FDD系统实现方法的仿真结果；以及

图5示出了示例性实施例可以在其中实现的时分复用(TDD)系统的一部分；以及

图6示出了根据示例性实施例的TDD系统实现方法的仿真结果。

具体实施方式

将会参考附图更全面地描述本发明的各种示例实施例，其中示出本发明的一些示例实施例。

这里公开了本发明的详细示例性实施例。然而，这里公开的特定结构和功能性细节仅为了描述本发明的示例实施例。然而，本发明可以具体化为许多可选形式，且不应该解释为限定于这里所提出的实施例。

将会理解，尽管术语第一、第二等在这里可以用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语所限。这些术语仅用于将元件彼此区分。例如，在不偏离本发明示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，以及类似地，第二元件可以被称为第一元件。正如在这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任一和所有组合。

将会理解，当元件被称为与另一个元件“连接”或“耦合”时，它可以直接与另一个元件连接或耦合，或可以出现中间元件。相反，当元件被称为与另一个元件“直接连接”、或“直接耦合”时，没有中间元件出现。用于描述元件之间的关系的其它词应该以类似的方式解释(例如“在...之间”对“直接在...之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

这里所使用的术语仅为了描述特定的实施例，而不意在限制本发明的示例实施例。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”意在包括复数形式，除非上下文明确指出为单数。还将理解，这里使用的术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的出现，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或其组合的出现或增加。

也应当注意，在一些可选实施方式中，所示出的功能/动作可以不按照图中的顺序出现。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两幅图可以实际上基本同时执行、或有时可以以相反的顺序执行。

在以下描述中提供了特定细节，用于提供对示例实施例的透彻理解。然而，本领域技术元件将理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践示例实施例。例如，可以以示意框图示出系统，从而不会以不必要的细节混淆示例实施例。在其它示例中，可以在没有不必要细节的情况下示出已知的过程、结构和技术，从而防止混淆示例实施例。

注意，示例实施例可以描述为流程图、流图、数据流图、结构示意图、或框图的过程。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是可以并行、同时或同步执行许多操作。此外，可以重新安排操作的顺序。当过程的操作完成时可以终止过程，但是该过程也可以具有不包括在图中的附加步骤。过程可以与方法、功能、步骤、子例程、子程序等相对应。当过程与功能相对应时，其终止可以与功能返回至调用功能或主功能相对应。

此外，术语“存储媒介”或“计算机可读媒介”可以代表用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁RAM、核心存储器、磁盘存储媒介、光存储媒介、闪存设备和/或用于存储信息的其它机器可读媒介。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于便携式或固定存储设备、光存储设备、无线信道和能够存储、包含或承载指令和/或数据的各种其它媒介。

此外，通过硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言、或任何组合来实现示例实施例。当以软件、固件、中间件、或微码实现时，要执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储媒介之类的机器或计算机可读媒介中。处理器可以执行必要的任务。

代码段可以代表步骤、功能、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或指令、数据结构、或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数、或存储内容来耦合至另一个代码段或硬件电路。可以通过包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等任何适合的方式来传递、转发、或传输信息、自变量、参数、数据等。

正如这里所使用的，术语“移动台”可以被认为是以下名称的同义词，以及之后有时可称为：客户端、移动单元、移动站、移动用户、用户设备(UE)、订户、用户、远程站点、访问终端、接收机等，以及可以描述无线通信网络中无线资源的远程用户。

类似地，正如这里所使用的，术语“基站”可以被认为是以下名称的同义词，以及有时可以称为：节点B、基站收发站(BTS)等，以及可以描述与无线通信网络中的移动台进行通信，且向移动台提供无线资源的收发机。正如这里所描述的，除了执行这里所讨论的方法的能力，基站还可以与传统的、已知的基站全部功能性相关联。

将针对图1中的传统MIMO系统在一般意义上描述示例实施例，然后分别针对图3和图5中示出的频分复用(FDD)系统和时分复用(TDD)系统，提供更详细地描述。然后，将理解，可以以其它MIMO系统以及其它无线通信系统实现示例实施例。例如，可以与任何通信系统相结合来实现这里讨论的方法，在任何通信系统中，近似信道矩阵以及信道估计误差矩阵集S_CEE在基站或其它网络处理元件处可用。

示例实施例提供用于产生对信号进行预编码以由基站传送至移动台(下行链路)的更有效的矩阵的方法。这样做，示例实施例提供用于在基站处生成估计(近似)信道矩阵和信道估计误差矩阵集S_CEE的算法。索引L是标识矩阵的采样数量(或换言之，基站使用的用于找到有效预编码矩阵G的矩阵的数量)的参数。L的值越大，所产生的预编码矩阵G越接近理想预编码矩阵(如果L是无穷大，则会产生该理想预编码矩阵)。同时，L越大，计算的复杂性就越高。可以依据许多因素(例如在这里讨论的方法在其中执行的基站处的计算机的强大程度)  通过网络运营商设置参数L。

示例实施例提供用于基于估计信道矩阵和信道估计误差矩阵集S_CEE产生更有效的预编码矩阵G的方法。

图2是示出了用于产生更有效的预编码矩阵的方法的示例实施例的流程图。例如，可以在图1中的基站100处实现图2中流程图示出的方法。

参考图2，在步骤S200处，基站100基于估计信道矩阵和信道估计误差矩阵集S_CEE来计算信道矩阵H₁，H₂，...H_L集S_cm。

基站100计算与集S_CEE中信道估计误差矩阵中的每个相对应的信道矩阵H。更具体地，基站100根据以下示出的等式(3)计算信道矩阵S_cm集。

$H_l=\hat{H}+{\tilde{H}}_l$ 所有l＝1，...，L    (3)

如上，估计信道矩阵(不是实际的信道矩阵H)和信道估计误差矩阵(其中)的统计数据在基站100处可用。

基站100使用信道估计误差矩阵的已知统计数据来产生信道估计误差矩阵集S_CEE。

返回图2，在步骤S202处，基站100针对所计算的信道矩阵H₁中的每个，将对角矩阵E_j和F_j(其中j＝1，...，L)初始化。在一个示例中，设置对角矩阵E_j和F_j等于单位矩阵I_M。矩阵I_M是M×M单位矩阵，其中所有的对角线条目是1。例如，对于M＝3，单位矩阵I_M是：

$I_M=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right].$

更具体地，基站100根据以下示出的等式(4)设置针对第j个天线的对角矩阵E_j和F_j。

E_j＝I_M以及F_j＝I_M  所有j＝1，...，M     (4)

尽管这里所讨论的如根据等式(4)所设置的，但是对角矩阵E_j和F_j可以任何适合的方式设置。此外，在步骤S202处，基站100将计数器值k＝1初始化。通过基站100使用计数器值k来跟踪图2中所示的方法的迭代次数。

在步骤S204处，基站100基于所产生的对角矩阵E_j和F_j、加性噪声z_i(以上提及)的方差σ²、以及所产生的信道矩阵H₁，H₂，...H_L集S_cm来计算中间预编码矩阵计算参数X和Y。更具体地，基站100根据以下示出的等式(5)和(6)来计算参数X和Y。

$X=\underset{j=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{H}_j{F}_j{H}_j^{*}+{\mathrm{\σ}}^2\mathrm{Tr}\left(F_j\right)I_M---\left(5\right)$

$Y=\underset{j=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{H}_j{E}_j---\left(6\right)$

在等式(5)和(6)的每个中，“*”表示复矩阵的厄米共轭。此外，中间预编码矩阵计算参数X和Y是用于保留在图2中示出的过程的迭代期间所计算的中间值的内部变量。根据至少信道矩阵H₁，H₂，...H_L、对角矩阵F_j、以及加性噪声z_i的方差σ²来产生预编码矩阵计算参数X。根据信道矩阵H₁，H₂，...H_L和对角矩阵E_j来产生预编码矩阵计算参数Y。

依然参照图2，在步骤S206处，基站100基于所产生的中间预编码矩阵计算参数X和Y，产生预编码矩阵G_K(其中k是上述计数器值)。更具体地，基站100基于中间预编码矩阵计算参数Y、以及中间预编码矩阵计算参数X的逆(换言之X^-1)来产生预编码矩阵G_K。以等式形式，基站100根据以下示出的等式(7)来计算预编码矩阵G_K。

G_k＝X^-1Y     (7)

在步骤S208处，基站100执行第一阈值操作，以确定步骤S204和S206的其它迭代是否有必要。在一个示例中，第一阈值操作基于当前预编码矩阵和之前(最近)所计算的预编码矩阵之间吞吐量的增加。在该示例中，执行步骤S204和S206的至少两次迭代。

在步骤S208处，如果G_K是在第k迭代处发现的预编码矩阵，那么基站100基于所产生的预编码矩阵G_K和相应的信道矩阵H来计算吞吐量T_k的期望值。

在一个示例中，基站100针对任意t×M信道矩阵H和任意M×T预编码矩阵G，如下计算吞吐量T_k：

$T(H,G)=\log (1+\frac{P_1{\left|h_1{g}_1\right|}^2}{\underset{j=1}{\mathrm{\Σ}}{P}_j{\left|h_1{g}_j\right|}^2+{\mathrm{\σ}}^2})+\log (1+\frac{P_2{\left|h_2{g}_2\right|}^2}{\underset{j=2}{\mathrm{\Σ}}{P}_j{\left|h_2{g}_j\right|}^2+{\mathrm{\σ}}^2})+...+\log (1+\frac{P_M{\left|h_M{g}_M\right|}^2}{\underset{j=M}{\mathrm{\Σ}}{P}_j{\left|h_M{g}_j\right|}^2+{\mathrm{\σ}}^2})$

在以上示出的等式中，g_r是预编码矩阵G的第r列，h_j是信道矩阵H的第j行，P_j是信号q_j的功率，以及σ²是附加噪声z_i的方差。

针对图2中示出的方法更具体地，基站100根据等式(8)计算吞吐量T_k。

$T_k=\frac{1}{L}(T(H_1,G_k)+...+T(H_L,G_k))---\left(8\right)$

然后，基站100计算当前吞吐量T_k和最近计算的吞吐量T_K-1之间的差D_T。

然后，基站100将所计算的差D_T与吞吐量增加阈值THRESHOLD进行比较。阈值THRESHOLD可以是基于仿真、经验数据等通过网络运营商确定的预定或给定值。

返回步骤S208，如果差D_T少于或等于阈值THRESHOLD，那么基站100确定步骤S204和S206没有进一步迭代是必要的，且预编码矩阵G_K对于基站100的信号传输是足够的。换言之，如果差D_T少于或等于阈值THRESHOLD，那么过程终止。

返回步骤S208，如果所计算的差D_T大于阈值THRESHOLD，那么基站100确定步骤S204和S206的进一步迭代会是有益的。在这种情况下，在步骤S210处，基站100增加计数器值k＝k+1，以及在步骤S212处执行第二阈值操作，以确定是否应该执行步骤S204和S206的进一步迭代。第二阈值操作包括计数器值k与计数器阈值TH_C进行比较。计数器阈值TH_C可以通过网络运营商来设定，并且可以具有例如10或更大的值。

在步骤S212处，如果计数器值k大于或等于计数器阈值TH_C，则基站100确定已经执行了步骤S204和S206的最大数量的迭代，以及该过程终止。在这种情况下，基站100在对信号进行预编码以便传输的过程中使用最近计算的预编码矩阵G_K。

返回步骤S212，如果计数器值小于计数器阈值TH_C，则方法进行至步骤S214。

在步骤S214处，根据以下示出的等式(9)-(10)计算与M个天线的每个相关联的对角矩阵E_j和F_j的每个的新值。

diag(E_j)＝((AB)₁₁/d₁，...，(AB)_MM/d_M)             (9)

diag(F_j)＝(N₁/(d₁(d₁+N₁))，...，N_M/(d_M(d_M+N_M)))  (10)

这里diag(Z)是方阵Z的对角线，如果例如Z是M×M矩阵，且z_ij是其条目，则diag(Z)＝(z₁₁，z₂₂，...，z_MM)。

在等式(9)和(10)中，根据以下设置的等式(11)和(12)设置A是t×M矩阵，且B是M×t矩阵集。

A＝H_j，forj＝1，...，L       (11)

B＝G_k                        (12)

此外，在等式(9)和(10)中，a_r是矩阵A的第r行，b_j是矩阵B的第j列。通过以下示出的等式(13)定义变量N_m。

N_m＝|a_mb_m|²                  (13)

通过以下示出的等式(14)定义变量d_m。

$d_m={\mathrm{\σ}}^2\mathrm{Tr}\left({\mathrm{AA}}^{*}\right)+\underset{n=1,n\≠m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|a_n{b}_m\right|}^2---\left(14\right)$

在重新计算针对对角矩阵E_j和F_j的每个的值后，方法进行至步骤S204，并如以上所讨论的继续。

在根据图2中提出的方法产生预编码矩阵G_k之后(例如在过程的几次迭代之后)，基站100按照上述讨论的方法，使用预编码矩阵G_K对要传输的信号进行预编码。然后基站100以任何已知的方法将信号传送至目的地移动台。

在可选实施例中，图2的方法可以省略步骤S208，以及仅使用第二阈值操作来确定是否继续过程的迭代。在这种情况下，如果计数器值k小于计数器阈值TH_C，那么方法进行至步骤S214(以上详细讨论)。否则，过程终止。

在可选实施例中，根据示例性实施例的方法特征在于等同于找到等式中的最大值。在该等式中，是针对的概率分布的期望的运算符。

将在以下更详细地描述两个特定示例实施例。

FDD系统示例

图3示出了示例性实施例可以在其中实现的频分复用(FDD)系统102。

在诸如图3示出的FDD系统中，基站200将导频信号发送至移动台20-1至20-t。基站200可以与图1中示出的基站100相同或基本相同。使用这些导频信号，每个移动台20-1至20-t以任何已知的方式，基于所接收的导频信号估计其信道矢量。例如，通过以下示出的等式(15)给出针对第i个移动台的信道矢量h_i。

h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)，i＝1，...，M    (15)

移动台20-1至20-t通过单独的频带，将它们的信道矢量的近似值传送回基站200。

传统地，因为每个信道矢量由M个复数(例如针对第i个移动台的h_i1，...，h_im)组成，所以使用不必要的移动资源(例如时间和带宽)来将这些信道矢量直接传送至基站200。降低资源使用的传统的方法是使用量化码本。

例如通过网络运营商，提前指定移动台20-1至20-t和基站200已知的量化码本C＝{c₁＝(c₁₁，...，c_1M)，...，c_B＝(c_B1，...，c_BM)}。

使用量化密码本，在接收导频信号和计算信道矢量h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)之后，第i个移动台识别与所计算的信道矢量h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)最接近的代码矢量在一个示例中，第i个移动台根据以下示出的等式(16)确定与所计算的信道矢量h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)最接近的代码矢量

$\mathrm{dist}(c_{r_i},h_i)<\mathrm{dist}(c_j,h_i)$ 针对任何j≠r_t            (16)

在等式(16)中，dist(x，y)是测量矢量x和y之间的距离的函数。正如本领域所公知，针对dist(x，y)有许多可能性，以及可以使用任何适合的一个。在一个示例中，dist(x，y)可以是x和y之间的欧几里得距离。例如，如果矢量x＝(x₁，x₂，...，x_M)以及矢量y＝(y₁，y₂，...，y_M)，则

在识别了最接近的之后，第i个移动台20-i仅将索引r_i、而不是整个信道矢量h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)传送至基站200。基站200基于所接收的索引r_i，识别矢量以及将矢量看作信道矢量h_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iM)的近似值。使用分别从移动台10-1，...，10-t接收的索引r₁，...，r_t，基站200根据以下示出的等式(17)产生信道矩阵的估计。

$\hat{H}=\left[\begin{array}{c}{c}_{r_1}\\ c_{r_2}\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ c_{r_t}\end{array}\right]---\left(17\right)$

更具体地，一旦从移动台20-1至20-t接收到索引r₁，r₂，...，r_t，则基站200基于与所接收到的索引r₁，r₂，...，r_t相对应的代码矢量集形成信道估计误差矩阵(j＝1，...，L)。例如，基站200形成信道估计误差矩阵(j＝1，...，L)，从而信道估计误差矩阵的第i行是来自集的随机矢量(其中根据均匀分布来获取来自的随机矢量)。针对第r个码字通过C_r＝{h_i:dist(h_i，c_r)＜dist(h_i，c_j)，针对任何j≠r}来定义集C_r。信道估计误差矩阵(j＝1，...，L)是根据信道估计误差的分布所产生的估计误差的随机样本。

使用所计算的估计信道矩阵和信道估计误差矩阵(j＝1，...，L)，基站200产生针对图2所讨论的预编码矩阵G_k。

图4示出了针对基站具有M＝8个天线、移动台数量t是4、以及适合的量化码本C的情况下的仿真结果。根据这里描述的示例实施例产生具有预编码矩阵G的系统吞吐量，以及其中根据已知的迫零方法产生预编码矩阵G。如图4中所示，这里描述的方法提供了系统吞吐量的极大增加。

TDD系统示例

图5示出了用于根据示例实施例进一步解释方法的时分复用(TDD)无线系统的一部分。

在TDD系统302中，移动台30-1至30-t将导频信号发送到基站300，以及基站300计算第i个移动台和第j个天线之间信道系数h_ij的信道估计基站300可以与图1中的基站100、和/或图3中的基站200相同或基本相同。

基于这些所计算的信道估计基站300产生估计信道矩阵用于这样做的方法在现有技术中是已知的。因此，为了简便，省略该方法的描述。

由于移动台30-1至30-t典型地以低功率传送，它们的导频信号也是微弱的，因此估计误差通常很大。获取信道估计的传统、已知的方法是使用线性最小均方误差估计器。

在该示例中，估计误差独立于所估计的信道矩阵此外，可以在高斯信道的情况下或利用仿真的帮助来解析地找到估计误差的概率分布函数(PDF)。用于确定估计误差的PDF的方法在现有技术中是已知的。因此，为了该讨论，假定估计误差的PDF在基站100处是已知的。在该示例中，假定f是估计误差的PDF。

基于PDF f，基站300产生随机矩阵(i＝1，...，L)集。注意，可以提前计算矩阵(i＝1，...，L)。也注意，在许多情况下，正如在高斯信道中的情况，条目是独立的并相同地分布。用于基于估计误差的已知PDF产生随机矩阵的方法在现有技术中是已知的。

使用估计信道矩阵和随机矩阵(i＝1，...，L)，基站300根据针对图2讨论的方法产生预编码矩阵G_k。

图6示出了针对基站具有M＝6个天线和系统包括t＝4个移动台的情况下的仿真结果。使用具有根据图2中示出的方法产生的预编码矩阵Gk和具有根据已知规则迫零方法产生的预编码矩阵G_k的系统的吞吐量来产生曲线表。示例实施例清楚地提供系统吞吐量的显著增加。

与线性预编码的其它已知方法相比，这里讨论的方法提供了系统吞吐量中显著的增加。

因而描述本发明，显而易见，本发明可以以许多方式有所变化。这种变化不认为是偏离了本发明，而是所有这些修改意在包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于对信号进行预编码以便传送的方法，所述方法包括：

在基站(100，200，300)处根据估计信道矩阵和信道估计误差矩阵来产生信道矩阵(H₁，H₂，...H_L)；

在基站处确定与所述估计信道矩阵和所述信道估计误差矩阵相关联的第一对角矩阵集和第二对角矩阵集(E_j，F_j)；

在基站处，至少基于两个中间预编码矩阵计算参数(X，Y)来迭代计算预编码矩阵(G_k)，其中所述两个中间预编码矩阵计算参数(X，Y)中的第一中间预编码矩阵计算参数(X)至少基于所述信道矩阵(H₁，H₂，...H_L)、所述第二对角矩阵集(F_j)和加性噪声zi的方差来生成；并且两个中间预编码矩阵计算参数(X，Y)中的第二中间预编码矩阵计算参数(Y)基于所述信道矩阵(H₁，H₂，...H_L)和所述第一对角矩阵集(E_j)来生成；以及

基于所述预编码矩阵，对信号(q₁，q₂，...，q_t)进行预编码以便传送。

2.根据权利要求1所述的方法，其中迭代计算步骤包括：

在计算所述预编码矩阵的每次迭代(k)期间，重新确定第一对角矩阵集和第二对角矩阵集。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述迭代计算步骤还包括：

在迭代计算步骤的第一迭代(k-1)期间，至少基于所产生的信道矩阵、所述第一对角矩阵集和所述第二对角矩阵集，首先计算第一预编码矩阵(G_k-1)；

基于所计算的第一预编码矩阵来计算第一期望吞吐量(T_K-1)；

在迭代计算步骤的第二迭代(k)期间，至少基于所产生的信道矩阵、所重新确定的第一对角矩阵集和所重新确定的第二对角矩阵集，计算第二预编码矩阵(G_k)；

基于所计算的第二预编码矩阵来计算第二期望吞吐量(T_K)；以及

基于所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量以及阈值(THRESHOLD)来确定是否执行迭代计算步骤的第三迭代。

4.根据权利要求3所述的方法，其中确定步骤还包括：

将所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量之间的差(D_T)与所述阈值进行比较，其中

如果所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量之间的差比所述阈值大，则所述基站执行迭代计算步骤的第三迭代。

5.根据权利要求3所述的方法，其中确定步骤还包括：

将所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量之间的差与所述阈值进行比较；

如果所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量之间的差比所述阈值大，则增加计数器值(k)；

将所增加的计数器值与计数器阈值(TH_C)进行比较；以及

基于所增加的计数器值与计数器阈值之间的比较，确定是否执行迭代计算步骤的第三迭代(k+1)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中如果所述计数器值小于所述计数器阈值，则所述基站执行所述迭代计算步骤的第三迭代。

7.根据权利要求5所述的方法，其中如果所增加的计数器值大于或等于所述计数器阈值，则所述基站不执行迭代计算步骤的第三迭代。

8.根据权利要求7所述的方法，其中预编码步骤还包括：

基于所述第二预编码矩阵，通过所述基站对信号进行预编码以便传送。

9.根据权利要求3所述的方法，其中确定步骤还包括：

将所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量之间的差与所述阈值进行比较，其中

如果所述第一期望吞吐量和第二期望吞吐量之间的差比所述阈值小，则所述基站不执行迭代计算步骤的第三迭代。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将预编码后的信号传送至目的地移动台(10-i)。