CN102300299B - 一种导频信号的发送方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种导频信号的发送方法和设备。其中方法包括获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵；接收终端反馈的码本；将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；对所述第一矩阵进行线性变换，生成预编码矩阵；根据所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零；发送预编码后的导频信号。本发明实施例通过将第一矩阵进行线性变换生成预编码矩阵，再通过预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的位于不同OFDM符号上的导频符号功率差为零，从而使得发射功率平均，降低对能量的浪费，另外平均的发射功率也降低了对发射天线功率放大器的线性范围要求，节省了成本。

Description

一种导频信号的发送方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种导频信号的发送方法和设备。

背景技术

在新的无线通信系统中，采用多输入多输出MIMO技术传输数据。对于处于不同传输层的数据，对应有不同的导频信号，用于让接收端解调数据。系统会为各传输层数据使用的导频信号按照特定的时分、频分、码分或空分的复用方式分配资源块，经过预编码后和数据一起发送。

现有技术中，一般采用码分复用(CDM)传输导频信号。CDM的正交码一般采用以下集合：C₁=[1，1]，C₂=[1，-1]，且预编码矩阵的加权系数可以为任意值。

发明人发现，现有技术中对导频信号进行预编码之后，会导致发射功率不均，从而造成能量浪费。

发明内容

本发明实施例提供了导频信号的发送方法和设备，用于解决发射导频信号时，发射功率不均，导致发射功率的浪费的问题。

本发明实施例提供了一种导频信号的发送方法，包括：

获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵，其中，所述信道相关性矩阵的形式包括： $\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right];$

接收终端反馈的码本，所述码本为码本集中的任一个码本，所述码本集为 $\left\{\begin{array}{cc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]& \left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]\end{array}\right\};$

将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；

将所述第一矩阵与线性变换矩阵相乘，生成预编码矩阵，所述线性变换矩阵包括 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right];$

根据所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零；

发送预编码后的导频信号。

一种导频信号的发送设备，包括：

获取模块，用于获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵，其中，所述信道相关性矩阵的形式包括： $\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right];$

收发模块，用于接收终端反馈的码本，以及发送预编码后的导频信号，所述码本为码本集中的任一个码本，所述码本集为 $\left\{\begin{array}{cc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]& \left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]\end{array}\right\};$

生成模块，用于将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；

变换模块，用于将所述第一矩阵与线性变换矩阵相乘，生成预编码矩阵，所述线性变换矩阵包括 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right];$

预编码模块，用于根据变换模块生成的所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零。

本发明实施例通过将第一矩阵进行线性变换生成预编码矩阵，再通过预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的位于不同OFDM符号上的导频符号功率差为零，从而使得发射功率平均，降低对能量的浪费，另外平均的发射功率也降低了对发射天线功率放大器的线性范围要求，节省了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例一种导频信号的发送方法流程图；

图2所示为现有技术专用导频资源分配示意图；

图3所示为本发明实施例一种导频信号的发送设备结构图。

具体实施方式

图1所示为本发明实施例一种导频信号的发送方法流程图，本实施例包括：

步骤101，获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵；

步骤102，接收终端反馈的码本；

步骤103，将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；

步骤104，对所述第一矩阵进行线性变换，生成预编码矩阵；

步骤105，根据所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零；

步骤106，发送预编码后的导频信号。

本发明实施例的执行主体可以为基站。

发明人发现现有技术传输专用导频时一般占用两个资源块，如图2所示，一行代表一个子载波，一列代表一个OFDM符号，每个小方格代表一个子载波上的一个OFDM符号，即一个资源单元RE，一个PRB占用12个子载波。假设导频资源RE为资源块为图中斜线阴影部分，即1、6、11个子载波上的6、7、13、14个OFDM符号，数据RE为图中无底纹部分。传输专用导频时一般采用码分复用CDM区分不同的传输层对应的导频，CDM正交码一般采用C1=[1，1]，C2=[1，-1]。且预编码矩阵W的加权系数w_ij可以为任意值，其中i为第i个发射天线，j为第j个传输层。对于某一个发射天线i，第一个子载波上阴影部分两个相邻的资源单元RE上的发射信号是：

z=[z₁ z₂]

=[w_i1·c₁₁+w_i2·c₂₁ w_i1·c₁₂+w_i2·c₂₂]s

=[w_i1+w_i2 w_i1-w_i2]s

在上式中，s为导频符号。假设数据RE上的功率为1，而且导频符号RE上的功率|s|²也为1，那么在一个PRB内，第6、7个OFDM符号的功率分别为：3|w_i1+w_i2|²+9，3|w_i1-w_i2|²+9，第13、14个OFDM符号的功率也分别为：3|w_i1+w_i2|²+9，3|w_i1-w_i2]²+9。

发明人发现现有技术中传输专用导频资源的方式使得第6个与第7个OFDM符号的功率存在差异3(|w_i1+w_i2|²-|w_i1-w_i2|²)，并且第13个与第14个OFDM符号的功率也存在差异3(|w_i1+w_i2|²-|w_i1-w_i2|²)。尤其当w_i1=w_i2或w_i1=-w_i2时，功率差异为12|w_i1|²或-12|w_i1|²。上述功率差异将导致以下缺点：首先为了终端能够正确解调，发射端无法给每个OFDM符号都分配最大发射功率，导致发射功率浪费；另外具有功率差异的两个OFDM符号对发射天线功率放大器线性范围要求较高，增加了发射端的设备成本。

本发明实施例首先获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵C，C的行数等于发射天线个数，每一列为一种同极化天线之间的相关向量。在获取C时，可以通过部分天线的信道相关性矩阵A构成C。其中A可以通过估计到达角度(DOA)或者通过信道测量值等方式获取。上述信道相关性矩阵C的形式可以包括：

$\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right],$

其中N为发射天线个数，

为行数为N/2的列向量。

再接收终端反馈的码本M，终端可以从以下码本集中选择出一个码本进行反馈：

$\left\{\begin{array}{cc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]& \left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]\end{array}\right\}$

再根据上述C和M生成第一矩阵，例如第一矩阵可以为C和M的乘积：

$\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]$ 或者 $\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]$

再将上述第一矩阵进行线性变换，生成预编码矩阵W。上述线性变换可以包括将所述第一矩阵与线性变换矩阵相乘，例如，可以包括将所述第一矩阵与

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 相乘：

$W=\left[\begin{array}{cc}{A}_{N/2\×1}& 0\\ 0& A_{N/2\×1}\end{array}\right]\×M\×\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或者

$W=\left[\begin{array}{cc}{A}_{N/2\×1}& 0\\ 0& A_{N/2\×1}\end{array}\right]\×M\×\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$

其中α的模可以为1，α可以为复数。

最后基站根据预编码矩阵W对导频信号进行预编码，并发送预编码后的导频信号。

本发明实施例生成的预编码矩阵W中的加权系数w_ij可以使得|w_i1+w_i2|²=|w_i1-w_i2|²，从而使得3(|w_i1+w_i2|²-|w_i1-w_i2|²)=0，即在任意发射天线上传输专用导频符号的OFDM符号之间的功率差异为0。原因如下：

当M为 $\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]$ 时

$W=\left[\begin{array}{cc}{A}_{N/2\×1}& 0\\ 0& A_{N/2\×1}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{\±j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}\×A_{N/2\×1}& \mathrm{\α}\×e^{\±j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\×A_{N/2\×1}\\ \mathrm{\α}\×A_{N/2\×1}& -\mathrm{\α}\×e^{\±j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\×A_{N/2\×1}\end{array}\right]$

当M为 $\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]$ 时

$W=\left[\begin{array}{cc}{A}_{N/2\×1}& 0\\ 0& A_{N/2\×1}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{\±j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}\×A_{N/2\×1}& \mathrm{\α}\×e^{\±j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\×A_{N/2\×1}\\ j\×\mathrm{\α}\×A_{N/2\×1}& -j\×\mathrm{\α}\×e^{\±j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\×A_{N/2\×1}\end{array}\right]$

因此wi1与wi2的相位差总为

或

所以2Re(w_i1·w_i2)=0，所以|w_i1+w_i2|²=|w_i1|²+|w_i2|²+2Re(w_i1·w_i2)=|w_i1|²+|w_i2|²-2Re(w_i1·w_i2)=|w_i1-w_i2|²

本发明实施例通过将第一矩阵进行线性变换生成预编码矩阵，再通过预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的位于不同OFDM符号上的导频符号功率差为零，从而使得发射功率平均，降低对能量的浪费，另外平均的发射功率也降低了对发射天线功率放大器的线性范围要求，节省了成本。

图3所示为本发明实施例一种导频信号的发送设备结构图，本实施例包括：

获取模块301，用于获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵；

收发模块302，用于接收终端反馈的码本，以及发送预编码后的导频信号；

生成模块303，用于将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；

变换模块304，用于对所述第一矩阵进行线性变换，生成预编码矩阵；

预编码模块305，用于根据变换模块生成的所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零。

本发明实施例的发送设备可以为基站。

本发明实施例描述的获取模块可以用于：

通过估计到达角度DOA获取所述信道相关性矩阵；或

通过信道测量值获取所述信道相关性矩阵。

本发明实施例描述的变换模块可以用于：

将所述第一矩阵与线性变换矩阵相乘；

所述线性变换矩阵包括：

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right].$

上述线性变换矩阵中的参数α模可以为1。上述线性变换矩阵中的参数α可以为复数。

本发明实施例用于执行图1所述实施例的方法，不在赘述。

本发明实施例通过将第一矩阵进行线性变换生成预编码矩阵，再通过预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的位于不同OFDM符号上的导频符号功率差为零，从而使得发射功率平均，降低对能量的浪费，另外平均的发射功率也降低了对发射天线功率放大器的线性范围要求，节省了成本。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述的方法。

以上上述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应上述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种导频信号的发送方法，其特征在于，包括：

获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵，其中，所述信道相关性矩阵的形式包括： $\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right];$

接收终端反馈的码本，所述码本为码本集中的任一个码本，所述码本集为 $\left\{\begin{array}{cc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]& \left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]\end{array}\right\};$

将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；

将所述第一矩阵与线性变换矩阵相乘，生成预编码矩阵，所述线性变换矩阵包括 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right];$

根据所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零；

发送预编码后的导频信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵包括：

通过估计到达角度DOA获取所述信道相关性矩阵；或

通过信道测量值获取所述信道相关性矩阵。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性变换矩阵中的参数α模为1。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性变换矩阵中的参数α为复数。

5.一种导频信号的发送设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取发射端同极化天线之间的信道相关性矩阵，其中，所述信道相关性矩阵的形式包括： $\left[\begin{array}{cc}{A}_{\frac{N}{2}\×1}& 0\\ 0& A_{\frac{N}{2}\×1}\end{array}\right];$

收发模块，用于接收终端反馈的码本，以及发送预编码后的导频信号，所述码本为码本集中的任一个码本，所述码本集为 $\left\{\begin{array}{cc}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]& \left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right]\end{array}\right\};$

生成模块，用于将所述信道相关性矩阵和所述码本相乘生成第一矩阵；

变换模块，用于将所述第一矩阵与线性变换矩阵相乘，生成预编码矩阵，所述线性变换矩阵包括 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right]$ 或 $\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& 0\\ 0& \mathrm{\α}\·e^{-j\frac{\mathrm{\π}}{2}}\end{array}\right];$

预编码模块，用于根据变换模块生成的所述预编码矩阵对导频信号进行预编码，使得预编码后的处于不同OFDM符号的导频信号功率差为零。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述获取模块用于：

通过估计到达角度DOA获取所述信道相关性矩阵；或

通过信道测量值获取所述信道相关性矩阵。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述线性变换矩阵中的参数α模为1。

8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述线性变换矩阵中的参数α为复数。

Images