CN102318224A - 在4-Tx系统中的上行链路预编码方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于用户设备在4-天线系统中有效地预编码和发射上行链路信号的方法，以及一种用于基站有效地接收所发射的信号的方法。用户设备的4个天线可以由2-天线单元来分组。考虑到该天线组，能够使用天线组单元的天线选择/DFT矩阵来执行预编码。此外，秩-3码本可以被配置成包括：考虑每个天线的功率平衡的类型的预编码矩阵；以及包括仅在一行中的一个非零分量的预编码矩阵，以维持良好CM属性。

Description

在4-Tx系统中的上行链路预编码方法

技术领域

本发明涉及一种用于在移动通信系统中通过预编码来发射/接收信号的技术，并且更具体而言，涉及一种用于用户设备在4-天线系统中有效地预编码和发射上行链路信号的方法以及一种用于基站有效地接收所发射的信号的方法。

背景技术

在多天线或MIMO系统中，预编码通过提供波束形成增益和分集增益来将高峰值/平均系统吞吐量提供到发射/接收侧。然而，预编码方案需要考虑到天线设置、信道配置、系统结构等来适当地设计。

通常，MIMO系统执行预编码，以使用基于码本的预编码方案来最小化复杂性并且控制信令开销。在该情形下，码本包括根据发射秩和天线数目的发射和接收侧之间预定的预编码向量/矩阵的指定数目。发射侧根据从接收侧接收到的信道状态信息来选择在码本内的特定向量/矩阵，对发射信号执行预编码，并且然后发射已预编码的信号。有时，发射侧根据预定规则而不是从接收侧接收信道状态信息来选择预编码矩阵，执行预编码并且然后能够发射相应的信号。

图1是用于解释基于码本的预编码的基本概念的图。

根据基于码本的预编码方案，如前所述，发射侧和接收侧彼此共享码本信息，该码本信息包括根据发射秩预定的预编码矩阵的指定数目、天线数目等。接收侧经由接收到的信号来测量信道状态，并且然后能够基于上述码本信息来将优选预编码矩阵信息反馈到发射侧。例如，图1示出了接收侧将每个码本的优选预编码矩阵信息发射至发射侧。

已从接收侧接收到反馈信息，发射侧能够基于所接收到的信息从码本选择特定预编码矩阵。已经选择预编码矩阵，发射侧按照与发射秩相对应的数目的层信号乘以所选择的预编码矩阵的方式来执行预编码。并且，发射侧能够经由多个天线发射已预编码的发射信号。已经接收到由发射侧预编码和发射的信号，接收侧能够通过执行与发射侧所执行的预编码相反的处理来重构所接收到的信号。由于预编码矩阵通常满足作为U*U^H＝I的酉矩阵(U)的条件，所以按照将接收到的信号乘以用于发射侧的预编码的预编码矩阵(P)的厄密的(P^H)的方式来执行上述预编码的反向处理。

在LTE(第三代合作伙伴项目长期演进)版本8系统中，在将MIMO方案应用到从用户设备到基站的上行链路信号发射的情形下，只是由于诸如PAPR/CM(峰均比/立方度量)属性劣化等问题，规定MIMO发射方案用于从基站至用户设备的下行链路信号发射。然而，在将MIMO方案用于发射速率增强、分集增益获取等方面，一直在讨论由用户设备发射到基站的上行链路信号。并且，3GPP LTE的下一个标准正处于讨论中，其是关于将MIMO应用到上行链路信号发射的详细方法。

发明内容

因此，本发明针对一种在4Tx系统中的上行链路预编码方法，该方法基本消除了由于相关技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种用于上行链路预编码的码本，并且更确切地说，一种适合于用户设备使用4个天线有效地预编码和发射信号的码本。

本发明的另一目的是提供一种使用4个天线将信号从用户设备发射到基站的方法。

通过本发明实现和达到的技术目的不限于上述目的。并且，本发明所属领域的普通技术人员一旦查阅了本发明的下述实施例就能够考虑到其他未提及的技术任务。

为了实现这些目的和其他优点以及根据本发明的目的，如此处所体现和广泛描述的，一种根据本发明的发射信号的方法，所述信号由配置成使用4个天线的用户设备发射到基站，所述方法包括步骤：获取发射秩信息；通过从4-天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵并且然后对与发射秩相对应的数目的层信号执行预编码，输出预编码信号；以及将预编码信号发射到基站，其中，4个天线被分组成包括4个天线中的两个的第一天线组和包括4个天线中的剩余的第二天线组，并且其中对于秩1，4个天线码本包括：第一类型预编码矩阵，在第一类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量是0并且与第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵；以及第二类型预编码矩阵，在第二类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量和与第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵。

优选地，第一类型预编码矩阵是天线组选择矩阵，并且其中第二类型预编码矩阵是DFT矩阵。

优选地，第二类型预编码矩阵包括代码，在该代码中，与第一天线组相对应的两个分量和与第二天线组相对应的两个分量相互正交。

优选地，对于秩2，4个天线码本包括预编码矩阵，在预编码矩阵中，与第一天线组或第二天线组相对应的两个分量在第一列中为0，并且与第二天线组或第一天线组相对应的两个分量在第二列中是0。

更优选地，对于秩2，4-天线码本包括从由用于执行改变两个层信号位置的层交换功能的预编码矩阵以及用于改变天线位置的天线置换预编码矩阵构成的组中选择的至少一个。

在本发明的另一方面中，一种发射信号的方法，所述信号由使用4个天线的用户设备发射到基站，所述方法包括步骤：获得发射秩信息；通过从4天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵来输出预编码信号并且然后对与发射秩相对应的数目的层信号执行预编码，输出预编码信号，4天线码本包括4*3矩阵类型的第一类型预编码矩阵，4*3矩阵类型包括对于秩3的在每个行中的2个非零分量和在第一和第二列中的2个零分量；以及将预编码信号发射到基站。

优选地，第一类型预编码矩阵具有 $W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{v}}_i& \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_k\\ \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_j& v_l\end{array}\right]|$ 类型，

和

是仅包括非零分量的2*1向量，并且

是仅包括零分量的2*1向量。

更优选地，和

相互正交并且

和

相互正交。在该情形下，如果用于

和

的归一化系数被设置成

并且用于和

的归一化系数被设置成

则它满足α＝2β。如果用于

和

的归一化系统被设置成

并且用于

和

的归一化系数被设置成

则其满足α＝β|。

优选地，第一类型预编码矩阵具有 $W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& 1& 1\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& -e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right]$ 或 $W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_3}& e^{j{\mathrm{\θ}}_3}\end{array}\right]$ 乘以归一化系数所得的类型，N_t是4，θ₁，θ₂满足

的条件，并且N被设置成4或者8。

优选地，4-天线码本进一步包括在每个行中包括的一个非零分量的4*3类型的第二类型预编码矩阵。

更优选地，第二类型预编码矩阵具有 $W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& e^{\mathrm{j\θ}}\end{array}\right]$ 乘以归一化系数所得的类型，N_t是4，θ满足

的条件，并且N被设置成4或者8。在该情形下，第二类型预编码矩阵具有与用于天线间功率归一化或层间功率归一化的系数相乘的类型。

在本发明的另一方面中，一种接收信号的方法，所述信号由基站从被配置成使用4个天线的用户设备接收到，所述方法包括步骤：从用户设备接收接收信号；获得由用户设备用于该接收信号发射的发射秩和预编码矩阵标识信息；以及通过从4-天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵和预编码矩阵标识信息，对接收信号执行预编码的反向处理，其中，4个天线被分组成包括4个天线中的两个的第一天线组和包括4个天线中的剩余的第二天线组，并且其中，对于秩1，4-天线码本包括：第一类型预编码矩阵，在第一类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量是零并且与第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵；以及第二类型预编码矩阵，在第二类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量和与第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵。

在本发明的另一方面中，一种接收信号的方法，所述信号由基站从使用4个天线的用户设备接收到，所述方法包括步骤：从用户设备接收接收信号；获得由用户设备用于该接收信号发射的发射秩和预编码矩阵标识信息；以及通过从4-天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵和预编码矩阵标识信息来对接收信号执行预编码的反向处理，4-天线码本包括包含对于秩3在每个行中的2个非零分量和在第一和第二列中的2个零分量的4*3矩阵类型的第一类型预编码矩阵。

在本发明的另一方面中，用户设备包括：包括第一天线和第二天线的第一天线组；包括第三天线和第四天线的第二天线组；存储器，该存储器被配置成存储4-天线码本，对于秩1，所述4-天线码本包括第一类型预编码矩阵和第二类型预编码矩阵，在第一类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量是零并且与第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵，在第二类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量和与第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵；以及预编码器，通过从在存储器中存储的4-天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵并且然后对与发射秩相对应的数目的层信号执行预编码，预编码器输出预编码的信号，其中，经由从由第一天线组和第二天线组构成的组中选择的至少一个，将由预编码器预编码的信号发射到基站。

在本发明的另一方面中，一种用户设备，包括：存储器，存储器被配置成存储包括4*3矩阵类型的第一类型预编码矩阵的4-天线码本，4*3矩阵类型包括对于秩3在每个行中的2个非零分量以及在第一和第二列中的2个零分量；预编码器，该预编码器通过从4-天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵来输出预编码信号，该预编码器对与发射秩相对应的数目的层信号执行预编码；以及4个天线，所述4个天线被配置成将由预编码器预编码的信号发射到基站。

在本发明的另一方面中，一种基站，包括：天线，该天线被配置成接收从用户设备发射的接收信号，用户设备被配置成使用4个天线发射信号，4个天线被分组成包括4个天线中的两个的第一天线组和包括4个天线中的剩余的第二天线组；存储器，存储器被配置成存储4-天线码本，对于秩1，4-天线码本包括第一类型预编码矩阵和第二类型预编码矩阵，在第一类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量是零并且与第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵，在第二类型预编码矩阵中，与第一天线组相对应的两个分量和与第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵；以及预编码器，预编码器通过从4-天线码本选择与发射秩相对应的一个预编码矩阵和由用户设备使用的预编码矩阵标识信息来对接收信号执行预编码的反向处理。

在本发明的另一方面中，一种基站，包括：天线，天线被配置成接收从配置成使用4个天线的用户设备发射的接收信号；存储器，存储器被配置成存储包括4*3矩阵类型的第一类型预编码矩阵的4个天线码本，4*3矩阵类型包括对于秩3在每个行中的2个非零分量和在第一和第二列中的2个零分量；以及预编码器，预编码器通过从在存储器中存储的4-天线码本选择与由用户设备使用的发射秩和预编码矩阵标识信息相对应的一个特定预编码矩阵，对经由天线接收到的接收信号执行预编码反向处理。

此外，显而易见的是，能够按照组合成包括对于一个码本中的每个秩的指定数目的预编码矩阵的类型的方式，可使用对于4-天线码本的秩1、秩2和秩3的上述实施例。

因此，本发明提供了下列效果和/或优点。

首先，如果使用根据本发明的一个实施例的码本，则能够有效地执行每个天线组的发射控制。

其次，在上行链路信号发射中，本发明能够维持良好敏感性的PAPR/CM属性。

从本发明的实施例所能达到的效果不限于上述效果。根据本发明的下列实施例的描述，本发明所属领域的普通技术人员可以清楚地推导和理解其他未提及的效果。即，根据本发明的实施例，本发明所属领域的普通技术人员能够推导出在本发明的应用阶段中未意识到的效果。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入且构成本发明的一部分，附图图示了本发明的实施例(多个)，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是用于解释基于码本的预编码的基本概念的图；

图2是用于解释ULA天线设置和X极化天线设置的图；

图3是用于解释通用SC-FDMA的图；

图4是用于根据本发明的一个实施例的用户设备的处理器的详细配置的图；以及

图5是用于基站和用户设备的配置的图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，在附图中图示了优选实施例的示例。在下文中，本发明的详细描述包括有助于充分理解本发明的细节。然而，对本领域的技术人员显而易见的是，在没有这些细节的情形下，也能够实现本发明。例如，将参考预定技术进行下文的描述，本发明不限于此。即使使用任意术语，也能够具有预定术语的相同意义。如有可能，在整个附图中将使用相同的附图标记表示相同或者相类似的部分。

在下文描述中，“秩”指示用于独立承载信号的路径的数目，并且“层的数目”指示经由各个路径发射的信号流的数目。通常，由于发射侧发射与用于信号发射的秩数目相对应的数目的层，所以除非特别说明，秩具有与层数(即，层的数目)相同的含义。在预编码矩阵中，假定行对应于每个天线，并且列对应于秩或每个层信号。

表1示出了在LTE版本8中的4-天线码本结构。

[表1]

在表1中，对于包括由{s}指示的列的集合，可以将

指定为在该情形下，I|指示4*4单位矩阵。参考表1，在LTE版本8中规定的4-Tx码本由包括每个秩16个预编码矩阵的总共64个预编码矩阵构成。表1中示出的码本具有下列属性。

恒模属性：每个预编码向量/矩阵的每个分量具有均匀幂。

嵌套特性：低秩的预编码向量/矩阵被包括在高秩的预编码向量/矩阵的列中。

有限数目的分量：预编码矩阵的分量(预编码字母表)限于 $\{\±1,\±f,\±\frac{(1+f)}{\sqrt{2}},\±\frac{(-1+f)}{\sqrt{2}}\}.$

考虑上述特征，如下解释了用于在LTE-A系统中的上行链路信号发射的码本结构：

图2是用于解释ULA天线设置和X极化天线设置的图。

考虑在图2中的左侧部分示出的ULA(均匀线性矩阵)天线设置来设计表1中示出的码本结构。通常，ULA天线类型需要大天线间隔，以在预定水平上维持天线相关性。因此，为了使用像4Tx、8Tx等数目的天线，使用了在图2的右侧部分示出的交叉极化(X极化)天线设置。在X极化天线设置的情形下，能够将天线间隔缩小成小于ULA天线设置的间隔。因此，在设计用于LTE-A的4-Tx系统码本中，考虑了X极化天线设置。

可以将预编码矩阵表示为N_t×R矩阵。在该情形下，N_t指示天线的数目，并且R指示秩。用于秩R的码本可以表示为

在该情形下，N_rank指示用于秩R的预编码矩阵的数目。

根据本发明的一个实施例，N_t个天线可以被划分成至少两个组。例如，天线端口1和天线端口3可以被分组到在图2的右侧部分中示出的设置中的一个天线组中，而天线端口2和天线端口4可以被分组到在图2的右侧部分中示出的设置中的另一天线组中。

预编码矩阵可以被设计成适用于上述每个天线组。例如，2Tx码本适用于上述每个天线组，并且通过被组合用于4Tx码本而可以使用。为了完全将这两个天线组彼此分离开，本发明的一个实施例提议使用零向量/矩阵。如果4Tx系统包括两个天线组，每个天线组包括两个天线，则表2示出了可用于每个天线组的向量/矩阵。

[表2]

在表2中，

指示具有单位幂的复数值。如果每个预编码矩阵的分量被限于{±1，±j}|，则用于每个天线组的预编码向量/矩阵候选可以被表示如下。

[表3]

根据本发明的另一实施例，能够使用下列预编码向量/矩阵候选来设计码本。

[表4]

在表3和表4中，除了零向量/矩阵之外的矩阵可以被称为DFT矩阵。在下文描述中，按每个秩详细描述4Tx上行链路码本。

秩-1码本

首先，能够通过将用于表3或表4中1层的两个向量/矩阵组合为一列来设计4Tx系统的秩-1预编码矩阵。

可以如下表示在表3或表4中除了零向量/矩阵的每个天线的预编码向量/矩阵的全部组合。

[表5]

同时，能够考虑天线置换来设计码本。在该情形下，能够使用相同天线置换矩阵∏来置换在码本内的所有预编码向量/矩阵。根据该实施例，使用置换矩阵能够如下表示图5中示出的预编码矩阵。

[公式1]

$\mathrm{\Π}\·W_{N_t\×1}^n,n=0,...,N_c-1$

在公式1中，N_c指示每个层的预编码向量/矩阵的数目。上述置换矩阵能够表示如下。

[表6]

为了下列描述清楚，假设∏₁被用作置换矩阵。然而，其他置换矩阵也是可用的。

如果将表4中示出的每个天线的预编码向量/矩阵应用到表5，则能够配置下文中的秩-1(层-1)码本。

[表7]

此外，如果为表7附加地考虑使用天线置换矩阵∏₁的置换，则能够设计下列秩-1码本。

[表8]

根据本发明的另一实施例，在秩-1码本中仅部分预编码矩阵能够配置成使用置换矩阵的类型，如下所示。

[表9]

[表10]

同时，根据本发明的一个优选实施例，提出了一种设计码本以在与码本内的预编码矩阵中的每个天线组相对应的向量/矩阵之间具有相互正交属性。表11示出了用于通过选择与在表5中所示的相应天线组之间的相互正交属性相匹配的预编码矩阵来配置码本的示例。

[表11]

同时，根据本发明的一个实施例，提议了一种配置包括天线组选择矩阵的码本的方法。具体而言，在4个天线被分组成包括4个天线中的2个的第一天线组以及包括剩余的第二天线组的情形下，按照将与天线组之一相对应的2个分量设置成0和将与另一天线组相对应的2个分量构成DFT矩阵的方式来设计码本。通过该方法，能够在将上行链路信号从用户设备发射到基站的定时点，由天线组单元断开天线。

表12示出了上述天线组选择矩阵的示例。

[表12]

根据本发明的优选实施例，提议了一种按照相应码本包括表12中所示的天线组选择矩阵和表5中所示的DFT矩阵两者的方式来配置4Tx秩-1码本的方法。表13和表14是用于根据本实施例的4Tx秩-1码本的示例。

[表13]

[表14]

秩-2码本

根据本发明的一个实施例，提议了一种设置秩-2码本以进一步包括在表15中所示的码本内的置换型预编码矩阵的预编码矩阵的方法。在该情形下，如果将使用的置换矩阵表示为∏，则置换预编码矩阵可以表示为如下所示：

[公式2]

$\mathrm{\Π}\·W_{N_t\×2}^n,n=0,...,N_c-1$

能够从表6中选择上述置换矩阵。

在表4被用作用于每个天线组的预编码向量/矩阵的情形下，表15能够被修正成表16。

[表16]

如果置换矩阵被应用到表16，则能够将秩-2码本表示如下。

[表17]

同时，根据本发明的一个实施例，另外提出了一种设计码本以应用物理天线置换和虚拟交换的方法。公式3示出了应用了虚拟天线交换的预编码矩阵类型。

[公式3]

$W_{N_t\×2}^n\·\mathrm{\Ξ}$

在公式3中，Ξ指示虚拟天线交换矩阵。并且，该虚拟天线交换矩阵能够表示为如下。

[公式4]

$\mathrm{\Ξ}=\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 1& 0\end{array}\right]$

如果上述虚拟天线交换矩阵被应用到表16/表17，则能够生成表18/表19。

[表18]

[表19]

同时，根据本发明的一个实施例，提议了部分地应用了物理天线置换的类型的秩-2码本。具体而言，能够将表16和表17的部分包括在组合的码本类型中。表20/表21示出了每一个码本使用一个置换矩阵的情形，而表22/表23示出了每个码本使用两个置换矩阵的情形。

[表20]

表20特征在于，总组合码本的子集与置换的码本的子集相组合。所有置换元素不是起源于总组合码本的子集。并且，表20示出了仅使用一个置换矩阵的情形。

[表21]

表21的特征在于，总组合码本的子集与置换码本的子集相组合。所有置换元素来源于总组合码本的子集。并且，表21示出了仅使用一个置换矩阵的情形。

[表22]

表22的特征在于，总组合码本的子集与置换码本的子集相组合。所有置换元素不来源于总组合码本的子集。并且，表22示出了使用多个置换矩阵的情形。

[表23]

表23的特征在于，总组合码本的子集与置换码本的子集相组合。所有置换元素来源于总组合码本的子集。并且，表22示出了使用多个置换矩阵的情形。

同时，根据本发明的另一实施例，提议了其中置换和交换彼此组合的类型的码本。根据本实施例的秩-2码本的示例如下所示。

[表24]

[表25]

此外，各种组合可能如下。

[表26]

[表27]

[表28]

[表29]

根据本发明的另一实施例，天线组选择矩阵被配置为表30，或者能够通过与其他预编码矩阵组合而被配置为表31至表33。

[表30]

[表31]

[表32]

[表33]

秩-3码本

根据本发明的一个实施例，以两种观点处理4Tx秩-3码本设计。

(1)天线功率平衡的观点

下文解释了4Tx秩-3码本的最可行类型。首先，在表3中示出的零向量/矩阵可用于天线组分离。

[公式5]

$W_{N_t\×3}^n\∈\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{v}}_i& \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_k\\ \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_j& \stackrel{\‾}{z}\end{array}\right]\mathrm{or}\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{v}}_i& \stackrel{\‾}{z}& \stackrel{\‾}{z}\\ \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_j& {\stackrel{\‾}{v}}_k\end{array}\right]$

能够考虑通过公式5的预编码矩阵类型乘以相同比率系数来归一化的矩阵类型。在该情形下，i，j，k能够分别包括独立的数字。物理天线置换(例如，

)、虚拟天线置换(例如，

以及总置换(例如，

能够以秩-2码本的相同方式应用到秩-3码本。并且，虚拟天线置换Θ能够表示如下。

[表34]

然而，本发明的一个优选实施例提议，实现每个天线的完善功率平衡的下列类型的预编码矩阵被包括在秩-3码本中。

[公式6]

$W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{v}}_i& \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_k\\ \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_j& v_l\end{array}\right]$

在公式6中，i、j和k能够分别是表2或表3中的任意独立索引。根据本发明的一个实施例，如果用于

和

的归一化系数被设置成

并且用于

和

的归一化系数被设置成

则两种系数能够彼此不同。例如，如果α＝2β，则能够同时与每层的功率平衡和每个天线的功率平衡都匹配。

如果被设置成α＝β，则其变成仅与每个天线的功率平衡相匹配的类型的预编码矩阵。在该情形下，公式6能够被表示如下。

[公式7]

$W_{N_t\×3}^n=\frac{1}{\sqrt{\mathrm{\δ}}}\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{v}}_i& \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_k\\ \stackrel{\‾}{z}& {\stackrel{\‾}{v}}_j& {\stackrel{\‾}{v}}_l\end{array}\right]$

根据本实施例，能够按照秩-2码本的相同方式来应用物理天线置换(例如，

)、虚拟天线置换(例如，

)，以及总置换(例如，

)。并且，虚拟天线置换Θ能够如表34所示。

在由公式6或公式7表示的预编码矩阵中，

印

优选地彼此正交。并且，

和

也优选地彼此正交。

满足上述条件的用于秩-3预编码矩阵的示例能够表示如下。

[公式8]

$W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& 1& 1\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& -e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right]$ 或 $W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_3}& e^{j{\mathrm{\θ}}_3}\end{array}\right]$

当然，秩-3码本包括公式8的类型乘以归一化系数而生成的类型。在该情形下，N_t是4，θ₁，θ₂满足的条件，并且N是4或8。

此外，能够考虑公式8乘以各种置换之一所生成的类型。这些类型可以表示如下。

[公式9]

$\mathrm{\Π}\·W_{N_t\×3}^n=\mathrm{\Π}\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& 1& 1\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& -e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right]$ 或 $\mathrm{\Π}\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_3}& e^{j{\mathrm{\θ}}_3}\end{array}\right]$

[公式10]

$\mathrm{\Π}\·W_{N_t\×3}^n\·\mathrm{\Θ}=\mathrm{\Π}\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& 1& 1\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& -e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right]\·\mathrm{\Θ}{W}_{N_t\×3}^n\·\mathrm{\Θ}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& 1& 1\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& -e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\end{array}\right]\·\mathrm{\Θ}$

$=\mathrm{\Π}\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_3}& e^{j{\mathrm{\θ}}_3}\end{array}\right]\·\mathrm{\Θ}{W}_{N_t\×3}^n\·\mathrm{\Θ}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ -e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}& e^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ 0& -e^{j{\mathrm{\θ}}_3}& e^{j{\mathrm{\θ}}_3}\end{array}\right]\·\mathrm{\Θ}$

(2)CM属性维持观点

如果MIMO被应用到上行链路信号发射，则可能导致高性能的功率放大器增加用户设备的成本这样的问题。并且，上行链路信号发射的PAPR/CM属性比下行链路信号发射的PAPR/CM属性更重要。因此，需要考虑用于维持良好的PAPR/CM属性的码本结构。

PAPR(峰值平均功率比)是指示波形的属性的参数。该值是由于将波形的峰值振幅除以波形的时间平均RMS(根均值平方)值而产生并且是无维度值。正常，单载波信号的PAPR好于多载波信号的PAPR。

在高级LTE中，能够使用SC-FDMA(单载波频分多址)来实现MIMO(多输入多输出)，以维持良好CM属性。如果使用通用的预编码，则经由单一天线复用和发射承载与多个层相对应的信息的信号，经由该天线发射的信号能够被视为一种多载波信号。PAPR与在发射侧的功率放大器应当支持的动态范围相关联。并且，CM(立方度量)值是指示由PARP代表的数值的数值。

为了维持用于上行链路信号发射的上述良好PAPR/CM属性，可以优选地考虑SC-FDMA和MIMO的组合类型。

图3是用于解释通用SC-FDMA的图。

参考图3，在OFDM和SC-FDMA两种方案中，串行信号被转换成并行信号，该并行信号由子载波映射，对其执行IDFT或IFFT，该信号再次被转换成串行信号，CP附接到串行信号，并且然后经由RF模块发射相应信号。然而，SC-FDMA方案的特征在于，在从并行信号转换成串行信号之后通过DFP扩散来减少IDFT或IFFT处理的影响，并且在预定水平上保持单一信号属性。

当MIMO被应用到该SC-FDMA信号发射时，用户设备的处理配置被解释如下。

图4是用于根据本发明的一个实施例的用户设备的处理器的详细配置的图。

参考图4，根据本发明的一个实施例的用户设备的处理器包括：层映射器1401，层映射器1401通过与特定秩相对应的数目的层来映射上行链路信号；指定数目的DFT模块1402，其对指定数目的层信号执行DFT(快速傅里叶转换)扩展；以及预编码器1403，预编码器1403通过从在存储器22中存储的码本选择预编码矩阵来对发射信号执行预编码。如图4中所示，通过SC-FDMA发射上行链路信号的DFT模块1402被布置在预编码器1403的前面和层映射器1401的背面。每层DFT扩展信号穿过预编码并且然后通过IFFT反向扩展来发射。因此，由于在DFT扩展和IFFT反向扩展之间的抵消效果而能够维持良好的PAPR/CM属性。

根据本发明的一个实施例，提议了一种按照使得预编码矩阵的每个行仅包括除了0之外的一个分量的方式来设计秩-3码本以维持最佳PAPR/CM属性的方法。在使用在每个行包括除了0之外的一个分量这样的预编码矩阵的情形下，多个数据符号不与每个天线端口组合。因此，能够维持良好CM属性。此外，如在前述描述中参考图4所提到的，如果一个层信号被设置成在DFT扩展之后在执行预编码的过程中经由一个天线被发射，则能够直接抵消通过DFT扩展的IFFT反向扩展的效果。

根据本发明的秩-3码本的预编码矩阵能够表示如下。

[公式11]

$W_{N_t\×3}^n=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& e^{\mathrm{j\θ}}\end{array}\right]$

当然，秩-3码本能够包括由公式11表示的以上类型乘以归一化系数所得类型。在公式11中，N_t是4，θ满足的条件，并且N是4或8。

根据本实施例的预编码矩阵能够具有如下所示的各种置换类型。

[公式12]

$\mathrm{\Π}\·W_{N_t\×3}^n=\mathrm{\Π}\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& e^{\mathrm{j\θ}}\end{array}\right]$

[公式13]

$\mathrm{\Π}\·W_{N_t\×3}^n\·\mathrm{\Θ}=\mathrm{\Π}\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& e^{\mathrm{j\θ}}\end{array}\right]\·\mathrm{\Θ}$ 或 $W_{N_t\×3}^n\·\mathrm{\Θ}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& e^{\mathrm{j\θ}}\end{array}\right]\·\mathrm{\Θ}$

在预编码矩阵表示为公式11至公式13的情形下，能够执行天线功率平衡或层功率平衡。并且，不能同时执行天线功率平衡和层功率平衡。

在CM属性的观点中，在公式7至公式10中所示的预编码矩阵能够分别被认为是用于维持良好CM属性的矩阵。关于公式7至公式10中所示的预编码，两个非零分量被包括在每个行中。将公式7至公式10中所示的预编码矩阵和每一个分量具有恒模的预编码矩阵相比较，因为每个天线组合两个符号，所以能够被认为维持良好CM属性。

同时，根据用于4Tx秩-3码本的本发明的一个优选实施例，提议了一种用于使用第一和第二类型预编码矩阵两者的组合类型码本，该组合类型码本包括认为类型是第一类型预编码矩阵的天线功率平衡的预编码矩阵和认为是第二类型预编码矩阵的在一行中包括一个非零分量的类型的预编码矩阵。

应理解的是，通过组合成包括在一个码本中的每个秩的指定数目的预编码矩阵的类型，能够使用4Tx天线码本的秩-1、秩-2和秩-3的上述实施例。

在下文描述中，解释了使用上述码本的基站和用户设备。

图5是用于基站和用户设备的配置的图。

参考图5，基站10能够包括处理器11、存储器12和RF模块13，RF模块13作为用于执行上行链路信号的接收和下行链路信号的发射的收发模块。基站10的处理器11使用在存储器12中存储的用于下行链路信号发射的信息来控制下行链路信号发射，例如，在用于下行链路信号发射的码本内的特定预编码矩阵。并且，基站10的处理器11能够使用在存储器12中存储的用于上行链路信号接收的信息来控制下行链路信号接收。例如，处理器11能够控制用于将上行链路信号乘以由用户设备20使用的相同预编码矩阵的厄密矩阵的信号接收处理，作为预编码的反向处理。根据本发明的基站10的存储器12被提议，以将上述码本存储为上行链路4Tx码本。此外，用于执行处理器11的预编码相关功能的功能模块能够分别用预编码器配置(在附图中未示出)。

用户设备20能够包括处理器21、存储器22和RF模块23，RF模块23作为用于执行上行链路信号发射和下行链路信号接收的收发模块。处理器21使用在存储器22中存储的用于上行链路信号发射的信息来控制上行链路信号发射，例如，用于上行链路信号发射的在码本内的特定预编码矩阵，如在用于上行链路信号发射的实施例的前述描述中所提到的。并且，处理器21能够使用用于下行链路信号接收的在存储器22中存储的信息来控制信号接收处理。例如，处理器21能够控制用于将上行链路信号乘以由基站10使用的相同预编码矩阵的厄密矩阵的信号接收处理，作为预编码的反向处理。根据本实施例的用户设备20的存储器22被提议，以将上文提及的码本存储为上行链路4Tx码本。此外，处理器21的详细配置能够具有参考图4所描述的上述配置。

尽管已经参考本发明的优选实施例在此处描述和图示了本发明，但是对本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情形下，能够在其中进行各种修正和更改。因此，本发明旨在覆盖归入随附权利要求和其等同物的范围内的本发明的修正和更改。并且，容易理解的是，通过将在随附的权利要求中未具有明确引用关系的权利要求组合在一起来构成新的实施例，或者在提交申请之后，通过修改，可以被包括为新的权利要求。

因此，参考3GPP LTE系统的后续模型的情形，主要进行详细描述，例如，3GPP LTE-A系统的情形。并且，本发明是下一代移动通信技术，并且根据相同原理的其他标准可应用于IEEE系列或系统。

Claims (23)

1.一种发射信号的方法，所述信号通过被配置成使用4个天线的用户设备发射到基站，所述方法包括：

获得发射秩信息；

通过使用与所述发射秩相对应的特定预编码矩阵对与所述发射秩相对应的数目的层信号进行预编码来输出预编码信号，其中，从A-天线码本选择所述特定预编码矩阵；以及

将所述预编码信号发射到所述基站，

其中，所述4个天线被分组成包括所述4个天线中的两个的第一天线组和包括所述4个天线中的剩余的第二天线组，以及

其中，对于秩1，所述4个天线码本包括第一类型预编码矩阵和第二类型预编码矩阵，在所述第一类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量是零，并且与所述第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵，在所述第二类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量和与所述第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一类型预编码矩阵是天线组选择矩阵，并且其中，所述第二类型预编码矩阵是DFT矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二类型预编码矩阵包括代码，在所述代码中，与所述第一天线组相对应的所述两个分量和与所述第二天线组相对应的所述两个分量相互正交。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对于秩2，所述4-天线码本包括预编码矩阵，在所述预编码矩阵中，与所述第一天线组或者所述第二天线组相对应的两个分量在第一列中是0，并且与所述第二天线组或所述第一天线组相对应的两个分量在第二列中是0。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，对于所述秩2，所述4-天线码本包括从由用于执行改变两个层信号位置的层交换功能的预编码矩阵以及用于改变天线位置的天线置换预编码矩阵构成的组中选择的至少一个。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一类型预编码矩阵和所述第二类型预编码矩阵中的每个是与同一常量相乘的所述预编码矩阵。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一类型预编码矩阵被配置成使用所述用户设备的最大可用发射功率的1/2来将所述预编码信号发射到所述基站。

8.一种发射信号的方法，所述信号通过配置成使用4个天线的用户设备被发射到基站，所述4个天线被分组成包括所述4个天线中的2个的第一天线组和包括所述4个天线中的剩余的第二天线组，所述方法包括：

在特定情形下断开所述第一天线组，以及

经由所述第二天线组将所述信号发射到所述基站，

其中，通过使用用于断开所述第一天线组的秩-1预编码矩阵进行预编码来执行断开所述第一天线组。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述秩-1预编码矩阵包括预编码矩阵，在该预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量是零，并且与所述第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵。

10.一种接收信号的方法，所述信号由基站从被配置成使用4个天线的用户设备接收到，所述方法包括：

从所述用户设备接收接收信号；

获得由所述用户设备用于所述接收信号的发射秩和预编码矩阵标识信息；以及

使用与从4-天线码本选择的所述发射秩和预编码矩阵标识信息相对应的特定预编码矩阵，对所述接收信号执行预编码的反向处理；

其中，所述4个天线被分组成包括所述4个天线中的两个的第一天线组和包括所述4个天线中的剩余的第二天线组，以及

其中，对于秩1，所述4-天线码本包括第一类型预编码矩阵和第二类型预编码矩阵，在所述第一类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量是零，并且与所述第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵，在所述第二类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量和与所述第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一类型预编码矩阵是天线组选择矩阵，并且其中，所述第二类型预编码矩阵是DFT矩阵。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，对于秩2，所述4-天线码本包括预编码矩阵，在该预编码矩阵中，与所述第一天线组或者所述第二天线组相对应的两个分量在第一列中是0，并且与所述第二天线组或者所述第一天线组相对应的两个分量在第二列中是0。

13.一种用户设备，包括：

第一天线组，所述第一天线组包括第一天线和第二天线；

第二天线组，所述第二天线组包括第三天线和第四天线；

存储器，所述存储器被配置成存储4-天线码本，对于秩1，所述4-天线码本包括第一类型预编码矩阵和第二类型预编码矩阵，在所述第一类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量是零，并且与所述第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵，在所述第二类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相当应的两个分量和与所述第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵；以及

预编码器，所述预编码器使用与发射秩相对应的特定预编码矩阵，通过预编码与所述发射秩相对应的数目的层信号来输出预编码信号，其中，从在所述存储器中存储的所述4-天线码本选择所述特定预编码矩阵，

其中，经由所述第一天线组和所述第二天线组中的至少一个，将由所述预编码器预编码的所述预编码信号发射到基站。

14.根据权利要求13所述的用户设备，其中，所述第一类型预编码矩阵是天线组选择矩阵，并且其中，所述第二类型预编码矩阵是DFT矩阵。

15.根据权利要求13所述的用户设备，其中，所述第二类型预编码矩阵包括代码，在所述代码中，与所述第一天线组相对应的所述两个分量和与所述第二天线组相对应的所述两个分量相互正交。

16.根据权利要求13所述的用户设备，其中，对于秩2，所述4-天线码本包括预编码矩阵，在所述预编码矩阵中，与所述第一天线组或者所述第二天线组相对应的两个分量在第一列中是0，并且与所述第二天线组或所述第一天线组相对应的两个分量在第二列中是0。

17.根据权利要求16所述的用户设备，其中，对于秩2，所述4-天线码本包括从由用于执行改变两个层信号位置的层交换功能的预编码矩阵以及用于改变天线位置的天线置换预编码矩阵构成的组中选择的至少一个。

18.根据权利要求13所述的用户设备，其中，所述第一类型预编码矩阵和所述第二类型预编码矩阵中的每个是与同一常量相乘的所述预编码矩阵。

19.根据权利要求18所述的用户设备，其中，所述第一类型预编码矩阵被配置成使用所述用户设备的最大可用发射功率的1/2来将所述预编码信号发射到所述基站。

20.一种用户设备，包括：

第一天线组，所述第一天线组包括第一天线和第二天线；

第二天线组，所述第二天线组包括第三天线和第四天线；

存储器，所述存储器被配置成存储4-天线码本，对于秩1，所述4-天线码本包括用于断开所述第一天线组的预编码矩阵；以及

预编码器，所述预编码器通过使用所述预编码矩阵预编码发射信号来输出预编码信号，

其中，经由所述第一天线组将由所述预编码器预编码的所述预编码信号发射到基站。

21.根据权利要求20所述的用户设备，其中，所述预编码矩阵具有设置成0的与所述第一天线相对应的两个分量，并且具有构成DFT矩阵的与所述第二天线组相对应的另外两个分量。

22.一种基站，包括：

天线，所述天线被配置成接收从用户设备发射的接收信号，所述用户设备被配置成使用4个天线来发射信号，所述4个天线被分组成包括所述4个天线中的两个的第一天线组和包括所述4个天线中的剩余的第二天线组；

存储器，所述存储器被配置成存储4-天线码本，对于秩1，所述4-天线码本包括第一类型预编码矩阵和第二类型预编码矩阵，在所述第一类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量是零，并且与所述第二天线组相对应的两个分量构成DFT矩阵，在所述第二类型预编码矩阵中，与所述第一天线组相对应的两个分量和与所述第二天线组相对应的两个分量分别构成DFT矩阵；以及

预编码器，所述预编码器通过使用与由所述用户设备使用的发射秩和预编码矩阵标识信息相对应的特定预编码矩阵来对所述接收信号执行预编码的反向处理，其中，从所述4-天线码本选择所述特定预编码矩阵。

23.根据权利要求22所述的基站，其中，对于秩2，所述4-天线码本包括预编码矩阵，其中，与所述第一天线组或所述第二天线组相对应的两个分量在第一列中是0，并且与所述第二天线组或所述第一天线组相对应的两个分量在第二列中是0。

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