CN102804623A - 在多输入多输出系统中使用码本的通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

为MIMO系统提供一种使用将每个码字映射到至少两个不同的天线的码本来发送和接收信号的方法和装置。一种发送方法包括：将多个码字映射到多个层；使用从被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；以及通过由映射该层和天线形成的路径发送码字。该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。该通信方法和装置的优点是解决了在使用秩3预编码矩阵的传统系统中层之间的发送功率不平衡的问题和在高SNR区域中性能降低的问题。

Description

在多输入多输出系统中使用码本的通信方法和装置

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)系统，具体地涉及在MIMO系统中使用将每个码字映射到至少两个不同的天线的码本来发送和接收信号的方法和装置。

背景技术

近来，在无线通信系统中，广泛的研究已经集中在正交频分多址(OFDMA)和单载波频分多址(SC-FDMA)以实现在无线信道上的高速数据传输。在长期演进(LTE)中，作为下一代无线通信标准，采用正交频分复用(OFDM)用于下行链路传输以及采用SC-FDMA用于上行链路传输。在OFDM系统中，由于它的高的峰值平均功率比(PAPR)，需要增大功率放大器的输入信号的回退(back-off)以免信号的非线性失真，因而限制了最大发送功率，引起了功率效率的退化。需要回退来将发送功率限制到功率放大器的最大值以便保证发送信号的线性度。例如，假定功率放大器具有23dBm的最大值以及回退是3dB，则发送功率的最大值变为20dBm。这在作为下行链路复用技术的OFDMA中不会引起问题，因为发射器存在于基站中，而基站在功率方面没有限制。但是，在采用OFDMA作为上行链路复用的情况下，功率受限的用户设备的发射器在发送功率方面受限制，引起基站覆盖范围的减小。结果，第三代伙伴项目(3GPP)已经采用SC-FDMA用于LTE上行链路以作为OFDM的替换。

各种无线通信技术已被发展用于支持近来的无线通信环境中的各种多媒体服务，其中需要高数据率来提供高质量的多媒体服务。为了满足高数据率需要，正在进行广泛的研究，并且MIMO是用于该目的的基本技术之一。

MIMO是用于通过使用多个天线扩展有限的频率资源内的信道容量的技术。在散射环境中使用多个天线，可以保证信道容量逻辑上与天线的数目成比例。为了提高MIMO系统中的数据传输效率，需要MIMO系统提前编码数据。此过程被称为预编码。预编码数据的规则由被称为码本的预编码矩阵的集合表示。在高级LTE(LTE-A)中，使用预编码矩阵的MIMO技术是为了在单用户和多用户环境中的上行线路传输的性能改善而提出的关键技术之一。基于码本的预编码目前被认为是用于简单地改善LTE系统的技术。虽然前述的SC-FDMA由于比OFDM低的PAPR而被用作有希望的上行链路技术，但是SC-FDMA在与基于预编码的MIMO技术结合时引起以下问题。如果多个天线预编码矩阵应用于SC-FDMA并且如果选择混合不同的层的数据的预编码矩阵，则PAPR在每个天线处增大。

在使用4个发送天线和4个接收天线的SC-FDMA MIMO系统的情况下，可以使用不同的预编码矩阵在发送和接收天线之间生成最大4个秩(rank)的数据信道。例如，如果确定在发送和接收天线之间建立秩1信道，则可以使用如表1所示的预编码矩阵。

表1阐述用于4个发送天线的预编码矩阵的示范性的秩1码本。

表1

在表1中，每个预编码矩阵具有4行(即，四个天线)和1列(即，秩1，即一层)。在秩1预编码矩阵中，层的数目是1，因而单个天线的输出没有混合。在这种情况下，在每个天线的功率放大器处PAPR没有增大。

如果确定在发送和接收天线之间建立秩2信道，则可以使用如表2所示的预编码矩阵。

表2阐述用于4个发送天线的预编码矩阵的示范性秩2码本。

表2

在表2中每个预编码矩阵具有4行(即，四个天线)和2列(即，秩2，即两层)。由于即使是两层，但是一个零元素包括在每行中，因此各层没有混合。也就是说，在每个天线的功率放大器处PAPR没有增大。

如果确定在发送和接收天线之间建立秩3信道，则可以使用如表3所示的预编码矩阵。

表3阐述用于4个发送天线的预编码矩阵的示范性秩3码本。

表3

在表3中，每个预编码矩阵具有4行(即，四个天线)和3列(即，秩3，即三层)。假定从表3中选择预编码矩阵(数学图1)：

数学图1

$\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{ccc}1& -j& 0\\ -j& -j& 0\\ -j& 0& 1\\ -j& 0& -j\end{array}\right]$

四个天线的输出是y1、y2、y3和y4；映射到层1(layer#1)的码元数据是x1，映射到层2(layer#2)的码元数据是x2，以及映射到层3(layer#3)的码元数据是x3。层和天线之间的关系可以由数学图2表示：

数学图2

$\left[\begin{array}{c}y1\\ y2\\ y3\\ y4\end{array}\right]=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{ccc}1& -j& 0\\ -j& -j& 0\\ -j& 0& 1\\ -j& 0& -j\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x1\\ x2\\ x3\end{array}\right]$

在数学图2中，天线1(antenna#1)的输出由下式表示：

$y1=\frac{1}{2\sqrt{2}}(x1-\mathrm{jx}2).$

也就是说，映射到层1(layer#1)的码元数据x1和映射到层2(layer#2)的码元数据x2乘以预编码矩阵的第一行的元素1和-j，然后被混合输出，因而增大了天线1(antenna#1)的功率放大器的PAPR。天线2(antenna#2)的输出用下式表示

$y2=\frac{1}{2\sqrt{2}}(-\mathrm{jx}1-\mathrm{jx}2).$

也就是说，映射到层1(layer#1)的码元数据x1和映射到层2(layer#2)的码元数据x2乘以预编码矩阵的第二行的元素-j和-j，然后被混合输出，因而增大了天线2(antenna#2)的功率放大器的PAPR。天线3(antenna#3)的输出用下式表示

$y3=\frac{1}{2\sqrt{2}}(-\mathrm{jx}1-x3).$

也就是说，映射到层1(layer#1)的码元数据x1和映射到层2(layer#2)的码元数据x2通过预编码矩阵的第三行的元素-j和1，而被混合输出，因而增大了天线3(antenna#3)的功率放大器的PAPR。天线4(antenna#4)的输出用下式表示

$y4=\frac{1}{2\sqrt{2}}(-\mathrm{jx}1-\mathrm{jx}3).$

也就是说，映射到层1(layer#1)的码元数据x1和映射到层2(layer#2)的码元数据x2通过预编码矩阵的第四行的元素-j和-j，而被混合输出，因而增大了天线4(antenna#4)的功率放大器的PAPR。

发明内容

技术问题

为了至少克服现有技术的问题，本发明提供一种用于设计SC-FDMAMIMO系统的预编码矩阵的方法和装置其不仅能够避免单个天线功率放大器的PAPR的增大而且能够提高系统性能。

此外本发明提供一种用于设计SC-FDMAMIMO系统的预编码矩阵的发送方法和装置，其能够在从低信噪比(SNR)区域到高SNR区域的整个SNR范围内限制PAPR的增大并且提高系统性能。

技术方案

根据本发明的一方面，一种在多输入多输出系统中使用码本的发送方法包括：将多个码字映射到多个层；使用从被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将该多个层映射到多个天线；以及通过由映射该层和天线形成的路径来发送该码字，其中该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

根据本发明的另一方面，一种在多输入多输出系统中使用码本的发送装置包括：码字-层映射器，将多个码字映射到多个层；资源元素映射器，使用从用于将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将该多个层映射到多个天线；以及多个天线，发送经由该层传送的码字，其中通过由映射该层和天线形成的路径来发送该码字，以及该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

根据本发明的另一方面，一种在多输入多输出系统中使用码本的接收方法包括：通过多个天线接收信号；使用来自于被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；将多个码字映射到该多个层；以及由通过由映射该层和天线形成的路径接收到的信号恢复该码字，其中该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

根据本发明的另一方面，一种在多输入多输出系统中使用码本的接收装置包括：多个天线，接收信号；预解码器，使用从被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；层-码字映射器，将多个码字映射到多个层；和码字恢复单元，由通过由映射该层和天线形成的路径接收到的信号恢复该码字，其中该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加明显，其中：

图1是示出了根据本发明的第一实施例的发送方法的码本映射过程的流程图；

图2是示出了用在根据本发明的第一实施例的发送方法中的发射器的配置的框图；

图3是示出了根据本发明的第二实施例的发送方法的码本映射过程的流程图；

图4是示出了用在根据本发明的第二实施例的发送方法中的发射器的配置的框图；

图5是示出了根据本发明的第三实施例的发送方法的码本映射过程的流程图；

图6是示出了用在根据本发明的第三实施例的发送方法中的发射器的配置的框图；

图7是示出了根据本发明的第四实施例的发送方法的码本映射过程的流程图；

图8是示出了用在根据本发明的第四实施例的发送方法中的发射器的配置的框图；

图9是示出了根据本发明的第五实施例的发送方法的码本映射过程的流程图；

图10是示出了用在根据本发明的第五实施例的发送方法中的发射器的配置的框图；

图11是示出了根据本发明的实施例的发射器的天线配置的图；

图12是示出了根据本发明的另一个实施例的发射器的天线配置的图；

图13是示出了根据本发明的实施例的用户终端的发射器的配置的框图；

图14是示出了根据本发明的实施例的发送方法的概括的过程的流程图；

图15是示出了根据本发明的实施例的接收器的配置的框图；和

图16是示出了根据本发明的实施例的接收方法的概括的过程的流程图。

具体实施方式

将参考配套的公式和附图详细描述本发明的实施例。可以省略合并于此的公知功能和结构的详细描述以避免混淆本发明的主题。下面陈述的术语是考虑在本发明中的功能而定义的，但是可以根据用户或运营商的意图或惯例而改变。因此，它们的定义应当基于本发明的说明而确定。

在本发明的实施例中，描述针对基于OFDM的无线通信系统，具体地3GPPEUTRA(或LTE)和高级EUTRA(或LTE-A)，但是本发明的主题可以应用于基于相似的技术背景和信道格式的其它通信系统，在不脱离本发明的范围的情况下可以具有微小的变化，并且可以被本领域技术人员理解。

本发明的主题是对于使用四个发送天线的MIMO系统使用秩3矩阵，利用该矩阵将两个码字映射到多个单个天线，同时保持每层的功率而不在每个天线处在层间混合(即，不增大PAPR)。由于本发明的秩3预编码矩阵具有相同的每层功率，因此可以解决由每层功率的不均衡引起的性能降低问题。此外，由于提出本发明的预编码矩阵以使得通过相同数目的天线发送单独的码字，因此每个码字经历具有多个发送天线的分集效应。在下文通过各实施例进行详细描述。

第一实施例

第一实施例针对用于将两个码字映射到两个不同的天线同时保持各个层的功率比相等而不增大单个天线处的PAPR的预编码矩阵的结构。

图1是示出了根据本发明的第一实施例的发送方法的码本映射过程的流程图。

在图1中，两个码字(CW#1和CW#2)被映射到三个层(Layer#1、Layer#2、和Layer#3)，以及三个层(Layer#1、Layer#2、和Layer#3)被映射到四个天线(Antenna#1、Antenna#2、Antenna#3、和Antenna#4)，用于通过四个天线发送两个不同的码字。

这里，假定使用如表4所示的码本。表4示出了根据本发明的第一实施例的由多个预编码矩阵构成的码本。

表4

如表4所示，第一实施例针对使用四个天线和秩3的MIMO系统。在输入多个码本的情况下，多个码本被映射到不同的天线。

参考图1，发射器在步骤102中生成两个码字(CW#1和CW#2)。

接着，在步骤103中，发射器将码字1(CW#1)映射到层1(Layer#1)，以及将码字映射到层2(Layer#2)和层3(Layer#3)。

然后，在步骤104中，发射器从表4的码本中选择预编码矩阵，利用该预编码矩阵可以在秩3信道环境中发送大部分数据。也就是说，发射器选择预编码矩阵之一，每个预编码矩阵将码字1(CW#1)和码字2(CW#2)映射到单独的天线。

这里，假定发射器通过调度器从码本选择下面所示的预编码矩阵(数学图3)：

数学图3

$\left[\begin{array}{ccc}1\sqrt{2}& 0& 0\\ 1\sqrt{2}& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

在步骤105中，发射器使用选择的预编码矩阵(数学图3)将层1(Layer#1)映射到天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)，将层2(Layer#2)映射到天线3(Antenna#3)，以及将层3(Layer#3)映射到天线4(Antenna#4)。

在步骤106中，发射器的功率分配控制器213在相应层和天线之间乘以预编码矩阵的元素的非零值以便使各个层的功率均衡。

也就是说，当使用预编码矩阵(数学图3)时，发射器的预编码器在层1(Layer#1)和天线1(Antenna#1)之间乘以值P1、在层1(Layer#1)和天线2(Antenna#2)之间乘以值P2、在层2(Layer#2)和天线3(Antenna#3)之间乘以值P3、以及在层3(Layer#3)和天线4(Antenna#4)之间乘以值P4。

在此实施例中，P1和P2具有以下值

$1/\sqrt{2}.$

如果码本用归一化的形式表示，P1和P2变为

$1/\sqrt{6}.$

此外，P3和P4具有值1。如果码本用归一化的形式表示，则P3和P4变为

$1/\sqrt{3}.$

接着，在步骤107中，发射器通过两个不同的天线发送以上述方式映射的码字。

由于码字1(CW#1)被映射到层1(Layer#1)，因此通过天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)发送码字1(CW#1)。此外，由于码字2(CW#2)被映射到层2(Layer#2)和层3(Layer#3)，因此通过天线3(Antenna#3)和天线4(Antenna#4)发送码字2。

也就是说，通过两个不同的天线发送码字(CW#1和CW#2)的每一个，以及层(Layer#1、Layer#2和Layer#3)的功率比彼此相等。

图2是示出了用在根据本发明的第一实施例的发送方法中的发射器的配置的框图。

如图2所示，根据本发明的第一实施例的发射器包括映射器(码字到层映射器)204、预编码器212、功率分配控制器213和多个天线218、219、220和221。映射器204负责将多个码字映射到多个层。

映射器204具有用于将码字映射到至少两层的串/并变换器203。在图2中，串/并变换器203将输入的码字分割为映射到两个单独层的两个部分。

预编码器212负责将各个层映射到相应的天线。也就是说，预编码器212将层1(Layer#1)205映射到天线1(Antenna#1)218和天线2(Antenna#2)219。此外，预编码器212将层2(Layer#2)206映射到天线3(Antenna#3)220以及将层3(Layer#3)207映射到天线4(Antenna#4)221。

功率分配控制器213利用乘法器214、215、216和217在层205、206和207和天线218、219、220和221之间乘以从表4的码本中选择出的预编码矩阵的非零的元素值(P1、P2、P3和P4)，并且使得分配给层205、206和207的功率均衡。

也就是说，在预编码器212中，利用乘法器214在层1(Layer#1)205和天线1(Antenna#1)218之间乘以P1208，以及利用乘法器215在层1(Layer#1)205和天线2(Antenna#2)219之间乘以P2209。

如果选择预编码矩阵(数学图3)，则P1208和P2209是

$1/\sqrt{2}.$

如果码本用归一化的形式表示，则P1208和P2209变为

$1/\sqrt{6}.$

这里，P3210和P4211具有值1。如果码本用归一化的形式表示，则P3210和P4211变为

$1/\sqrt{3}.$

表5是表4的码本的归一化的形式。也就是说，表5示出了根据本发明的第一实施例的码本的预编码矩阵的归一化的形式。

表5

表6是其中表4的码本的预编码矩阵的行被置换了的码本。

表6

表6示出了可以通过执行表4的码本中的行置换获得的12个可用码本之一。表6的码本通过置换表4的码本的预编码矩阵的第二和第四行生成。可以通过行置换由表4的码本生成12个不同的码本。

第二实施例

第二实施例针对用于将两个码字映射到两个不同的天线同时保持各个层的功率比相等而不增大单个天线处的PAPR的预编码矩阵的结构。

图3是示出了根据本发明的第二实施例的发送方法的码本映射过程的流程图。

在图3中，两个码字(CW#1和CW#2)被映射到三个层(Layer#1、Layer#2、和Layer#3)，以及三个层被映射到四个天线(Antenna#1、Antenna#2、Antenna#3、和Antenna#4)，用于通过四个天线发送两个不同的码字。

这里，假定使用如表7所示的码本。表7示出了由根据本发明的第二实施例的预编码矩阵构成的码本。

表7

如表7所示，第二实施例针对使用四个天线和秩3的MIMO。

参考图3，在步骤302中，发射器生成两个码字(CW#1和CW#2)。接着，在步骤303中，发射器将码字1(CW#1)映射到层1(Layer#1)和层2(Layer#2)，以及将码字2(CW#2)映射到层3(Layer#3)。

发射器的调度器基于信道信息从表7的码本中选择预编码矩阵，利用该预编码矩阵可以在秩3信道环境中发送大多数数据。在此实施例，假定调度器从表7的码本中选择下面所示的预编码矩阵(数学图4)：

数学图4

$\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1/\sqrt{2}\\ 0& 0& -1/\sqrt{2}j\end{array}\right]$

在步骤305中，发射器使用预编码矩阵(数学图4)将层1(Layer#1)映射到天线1(Antenna#1)，将层2(Layer#2)映射到天线2(Antenna#2)，以及将层3(Layer#3)映射到天线3(Antenna#3)和天线4(Antenna#4)。

此时，在步骤306中，功率分配控制器乘以在相应层和天线之间的预编码矩阵的非零元素的值。结果，各个层的功率变得彼此相等。

也就是说，根据预编码矩阵(数学图4)，在层1(Layer#1)和天线1(Antenna#1)之间乘以P1，在层2(Layer#2)和天线2(Antenna#2)之间乘以P2，在层3(Layer#3)和天线3(Antenna#3)之间乘以P3，以及在层3(Layer#3)和天线4(Antenna#4)之间乘以P4。如预编码矩阵(数学图4)所示，P1和P2具有值1。如果码本用归一化的形式表示，则P1和P2变为

$1/\sqrt{3}.$

此外，在预编码矩阵(数学图4)中，P3和P4分别具有值

$1/\sqrt{2}$

和

$-1/\sqrt{2}j.$

如果码本用归一化的形式表示，则P3和P4分别变为

$1/\sqrt{6}$

和

$-1\sqrt{6}j.$

接着，在步骤307中，发射器通过两个不同的天线发送以上述方式映射的码字。也就是说，由于码字1(CW#1)被映射到层1(Layer#1)和层2(Layer#2)，因此通过天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)发送它。此外，由于码字2(CW#2)被映射到层3(Layer#3)，因此通过天线3(Antenna#3)和天线4(Antenna#4)发送它。以这样的方式，通过两个不同的天线发送码字1(CW#1)和码字2(CW#2)的每一个，以及此时，层1、2和3(Layer#1、Layer#2和Layer#3)的功率比彼此相等。

图4是示出了用在根据本发明的第二实施例的发送方法中的发射器的配置的框图。

如图4所示，根据本发明的第二实施例的发射器包括映射器(码字到层映射器)404、预编码器412、功率分配控制器413和多个天线418、419、420和421。

预编码器41负责按层来映射天线。也就是说，预编码器412将层1(Layer#1)405映射到天线1(Antenna#1)418，将层2(Layer#2)映射到天线2(Antenna#2)419，以及将层3(Layer#3)映射到天线3(Antenna#3)和天线4(Antenna#4)。

功率分配控制器413利用乘法器414、415、416和417在相应层405、406和407和天线418、419、420和421之间乘以从表7中选择出的预编码矩阵的非零的元素408、409、410和411的值(P1、P2、P3和P4)。也就是说，预编码器412利用乘法器414在层1(Layer#1)405和天线1(Antenna#1)418之间乘以P1408，以及利用乘法器415在层2(Layer#2)406和天线2(Antenna#2)419之间乘以P2。

在预编码矩阵(数学图4)中，P1和P2具有值1。如果码本用归一化的形式表示，则P1408和P2409变为

$1/\sqrt{3}.$

码字2(CW#2)402被映射到层3(Layer#3)407，因此层3(Layer#3)被映射到天线3(Antenna#3)420和天线4(Antenna#4)421。

预编码器412利用乘法器416在层3(Layer#3)和天线3(Antenna#3)之间乘以P3410，以及利用乘法器417在层3(Layer#3)和天线4(Antenna#4)之间乘以P4411。在预编码矩阵(数学图4)中，P3具有值

$1/\sqrt{2},$

以及P4具有值

$-1/\sqrt{2}j.$

如果码本用归一化的形式表示，则P3变为

$1/\sqrt{6},$

以及P4变为

$-1/\sqrt{6}j.$

第三实施例

第三实施例针对用于保持各个层的功率比相等而不增大单个天线处的PAPR的预编码矩阵的结构。

图5是示出了根据本发明的第三实施例的发送方法的码本映射过程的流程图。

在图5中，三个码字(CW#1、CW#2和CW#3)被映射到三个层(Layer#1、Layer#2、和Layer#3)，以及三个层被映射到四个天线(Antenna#1、Antenna#2、Antenna#3、和Antenna#4)，用于通过四个天线发送三个不同的码字。这里，假定使用如表4所示的码本。

在步骤502中，发射器首先生成三个码字(CW#1、CW#2和CW#3)。接着，在步骤503中，发射器将码字1(CW#1)映射到层1(Layer#1)，将码字2(CW#2)映射到层2(Layer#2)，以及将码字3(CW#3)映射到层(Layer#3)。

在步骤504中，发射器的调度器基于信道信息从表4的码本中选择预编码矩阵。在此实施例中，假定调度器选择预编码矩阵(数学图3)。

发射器使用预编码矩阵(数学图3)将层1(Layer#1)映射到天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)，将层2(Layer#2)映射到天线3(Antenna#3)，以及将层3(Layer#3)映射到天线4(Antenna#4)(505)。

在步骤506中，发射器的功率分配控制器在相应层和天线之间乘以预编码矩阵的非零元素的值。也就是说，在预编码器中，根据预编码矩阵(数学图3)，在层1(Layer#1)和天线1(Antenna#1)之间乘以P1，在层1(Layer#1)和天线2(Antenna#2)之间乘以P2，在层2(Layer#2)和天线3(Antenna#3)之间乘以P3，以及在层3(Layer#3)和天线4(Antenna#4)之间乘以P4。

在选择预编码矩阵(数学图3)中，P1和P2具有值

$1/\sqrt{2}.$

如果码本用归一化的形式表示，则P1和P2变为

$1/\sqrt{6}.$

此外，在预编码矩阵(数学图3)中，P3以及P4具有值1。如果码本用归一化的形式表示，则P3以及P4变为

$1/\sqrt{3}.$

接着，在步骤507中，发射器通过四个天线发送以上述方式映射的码字。

由于码字1(CW#1)被映射到层1(Layer#1)，因此通过天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)发送码字1(CW#1)。此外，通过天线3(Antenna#3)发送映射到层2(Layer#2)的码字2(CW#2)。由于码字3(CW#3)被映射到层3(Layer#3)，因此通过天线4(Antenna#4)发送码字3(CW#3)。以这样的方式，码字(CW#1、CW#2和CW#3)映射到各层(Layer#1、Layer#2和Layre#3)，以及层(Layer#1、Layer#2和Layer#3)的功率比彼此相等。

图6是示出了用在根据本发明的第三实施例的发送方法中的发射器的配置的框图。

如图6所示，根据本发明的第三实施例的发射器包括映射器(码字到层映射器)604、预编码器612、功率分配控制器613和多个天线618、619、620和621。

映射器604负责将一个码字映射到一个层。也就是说，映射器604将码字1(CW#1)601映射到层1(Layer#1)605，将码字2(CW#2)602映射到层2(Layer#2)，以及将码字3(CW#3)603映射到层3(Layer#3)。

预编码器41负责每个层映射天线。也就是说，预编码器612将层1(Layer#1)605映射到天线1(Antenna#1)618和天线2(Antenna#2)619，将层2(Layer#2)606映射到天线3(Antenna#3)620，以及将层3(Layer#3)607映射到天线4(Antenna#4)621。

功率分配控制器613利用乘法器614、615、616和617在相应层和天线之间乘以预编码矩阵(数学图3)的非零元素的值(P1、P2、P3和P4)608、609、610和611。在预编码器612中，利用乘法器614在层1(layer#1)605和天线1(Antenna#1)618之间乘以P1608，以及利用乘法器615在层1(Layer#1)605和天线2(Antenna#2)之间乘以P2609。

在第三实施例中，P1608和P2609具有值

$1/\sqrt{2}.$

如果码本用归一化的形式表示，则P1608和P2609变为

$1/\sqrt{6}.$

将码字2(CW#2)映射到层2(Layer#2)606，以及通过预编码器612将层2(Layer#2)606映射到天线3(Antenna#3)620。将码字3(CW#3)603映射到层3(Layer#3)607，以及通过预编码器612将层3(Layer#3)607映射到天线4(Antenna#4)621。

在预编码器612中，利用乘法器615在层2(Layer#2)606和天线3(Antenna#3)之间乘以P3610，利用乘法器617在层3(Layer#3)607和天线4(Antenna#4)621之间乘以P4611。在第三实施例中，P3和P4具有值1。如果码本用归一化的形式表示，则P3和P4变为

$1/\sqrt{3}.$

如表4和7所示，根据该实施例的码本的预编码矩阵的每行包括一个非零元素。因此，可以每个码字映射天线。也就是说，可以通过不同的天线发送多个码字而不考虑层的数目。

此外，根据本发明的实施例的码本的预编码矩阵被构造为使得预编码矩阵的码本因子使每个层的功率比均衡。

如上所述，本发明提出在使用4个发送天线的MIMO系统中用于通过单独的多个天线发送两个码字的秩3预编码矩阵同时保持每个层的功率相等而不增大每个天线处的PAPR。

也就是说，根据本发明的实施例的秩3预编码矩阵使得能够保护每个天线处的PAPR的增大并且使每个层的功率相等。由于预编码矩阵被构造使得通过相同数目的多个天线发送各个码字，因此每个码字可以通过多个发送天线经历分集效应。

下面描述在本发明中提出的秩3码本的使用的优点。

根据本发明的示范性实施例的秩3码本可以分为立方度量保持码本(CMP)，由于它不增大每个天线处的PAPR。这里，立方度量(Cubic Metric，CM)是在3GPP标准技术规范中定义的用于有效地表示功率放大器处的PAPR的影响的术语。CMF表示CM友好的，其意思是它不保持CM但是也不极大地增大CM。然而，与CMP相比，CMF显著地增大了PAPR。

表3的码本可以被称为CMF码本。这里，假定从表3的CMF码本中选择预编码矩阵(数学图5)。

数学图5

$\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{ccc}1& -j& 0\\ -j& -j& 0\\ -j& 0& 1\\ -j& 0& -j\end{array}\right]$

如果四个天线输出由y1、y2、y3和y4给出，则映射到层1(Layer#1)的码元数据是x1，映射到层2(Layer#2)的码元数据是x2，以及映射到层3(Layer#3)的码元数据是x3，它们的关系可以用数学图6表示：

数学图6

$\left[\begin{array}{c}y1\\ y2\\ y3\\ y4\end{array}\right]=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{ccc}1& -j& 0\\ -j& -j& 0\\ -j& 0& 1\\ -j& 0& -j\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x1\\ x2\\ x3\end{array}\right]$

在数学图6中，天线1(Antenna#1)的输出由下式表示：

$y1=\frac{1}{2\sqrt{2}}(x1-\mathrm{jx}2).$

也就是说，映射到层1(layer#1)的码元数据x1和映射到层1(layer#1)的码元数据乘以预编码矩阵的第一行的元素1和-j，而被混合在天线1(Antenna#1)处输出，这增大了天线1(Antenna#1)的功率放大器的PAPR。

在本发明的第一到第三实施例中，为了解决在高SNR区域处的性能降低问题提出的秩3预编码矩阵被构造使得PAPR不在每个天线处增大并且每层的功率比一致，如预编码矩阵(数学图3)一样。

因此，解决了传统的秩3预编码矩阵的每层发送功率比不平衡的问题而不增大PAPR。

在使用预编码矩阵(数学图3)的两个码字的情况下，预编码矩阵被构造使得每个码字映射到两个不同的天线。因此，可以利用发送分集效应发送每个码字。但是，预编码矩阵(数学图3)的结构产生彼此不相等的天线的功率比。

参考下列的数学图7说明此问题：

数学图7

$\left[\begin{array}{c}y1\\ y2\\ y3\\ y4\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{3}}\left[\begin{array}{ccc}1/\sqrt{2}& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ 1/\sqrt{2}& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x1\\ x2\\ x3\end{array}\right]$

其中y1、y2、y3和y4表示四个天线的输出，x1表示映射到层1(Layer#1)的码元数据，x2表示映射到层2(Layer#2)的码元数据，以及x3表示映射到层3(Layer#3)的码元数据。在数学图7中，天线(Antenna#1、Antenna#2、Antenna#3和Antenna#4)的输出分别被表示为

$y1=\frac{1}{\sqrt{6}}x1,$ $y2=\frac{1}{\sqrt{3}}x2,$ $y3=\frac{1}{\sqrt{3}}x3,$ $\mathrm{andy}4=\frac{1}{\sqrt{6}}x1.$

由于码元数据x1、x2和x3的功率彼此相等，因此天线输出y1、y2、y3和y4的功率比变为1∶2∶2∶1。

在数学图7的天线输出比不平衡的情况下，需要天线使用输出不同的最大功率的功率放大器(PA)或输出相同的功率但是具有大于在预编码矩阵(数学图4)中显示的功率的最大输出功率的功率放大器。例如，如果在预编码矩阵(数学图4)中所有天线的输出功率的总和是23dBm，则需要每个天线使用具有17dBM的最大功率的功率放大器。这是因为17dBm+17dBm+17dBm+17dBm＝23dBm。

为了在数学图7中使得所有天线的输出的总和等于23dBm，可以使用具有17dBm的最大输出的PA用于第一和第四天线的输出y1和y4，以及使用具有20dBm的最大输出的PA用于第二和第三天线的输出y2和y3。

即使具有17dBm的最大输出的功率放大器用于y1和y4，天线输出y1和y4也没有达到17dBm；以及即使具有20dBm的最大输出的功率放大器用于y2和y3，天线输出y2和y3也没有达到20dBm；因而可以使得所有天线的功率的总和为23dBm。

使得在数学图7中所有天线的输出的总和等于23dBm的另一个方法是对于y1、y2、y3和y4全部使用具有20dBm的最大输出的功率放大器。在这种情况下，通过使用20dBm的功率放大器而不是17dBm的功率放大器输出y2和y3。

由于功率放大器没有工作在它们的最大输出功率，因此数学图7中的预编码矩阵显示出低效率，但是与预编码矩阵(数学图4)相比在高SNR区域中显示出高性能。

这是因为保持在从中间到高SNR的数学图7的预编码矩阵的层之间的相等的功率比改善了由层之间的功率比不平衡引起的性能降低。

这是因为由层之间的功率比不平衡引起的性能降低通过保持在从中等到高SNR的数学图7的预编码矩阵的层之间的功率比相等而解决。

在天线之间具有相等的功率比的预编码矩阵在从低SNR区域到中等SNR区域的性能上优越于数学图7的预编码矩阵。也就是说，根据SNR区域，保持相等的天线间功率比的预编码矩阵或保持相等的层间功率比的数学图7的预编码矩阵显示出性能优越性。

下面描述根据本发明的第四和第五实施例的使用具有针对相同的层间功率比的预编码矩阵和针对相同的天线间功率比的预编码矩阵二者的优点的码本的发送方法和装置。

第四实施例

第四实施例针对用于将两个码字映射到两个不同的天线同时保持各个层或天线之间相等的功率比而不增大单个天线处的PAPR的预编码矩阵的结构。

表11示出了由其中层之间的功率比相等的预编码矩阵和其中天线之间的功率比相等的预编码矩阵构成的码本。如表11所示，第四实施例针对使用4个天线和秩3预编码矩阵的系统。在输入多个码本的情况下，码本被映射到不同的天线。

在说明第四实施例之前，应当注意生成基本码本用于表10中展现的码本。为了生成表10的码本，假定具有层之间的相等的功率比的预编码矩阵的码本与表4的相同。

如前所述，表5示出了表4的码本的预编码矩阵的归一化的形式。

此外，表6是其中表4的码本的预编码矩阵的行被置换了的码本。

表6示出了可以通过对表4的码本执行行置换获得的十二个可用码本之一。通过置换表4的码本的预编码矩阵的第二和第四行，生成表6的码本。通过执行行置换，可以由表4的码本生成12个不同的码本。

表8示出了通过调整表4的码本的预编码矩阵的第一行的元素的因子值以使得天线之间的功率比彼此相等而生成的预编码矩阵。

表8

表9示出了表8的码本的归一化的预编码矩阵。

表9

表10示出了根据本发明的第四实施例的由来自于其中层之间的功率比彼此相等的表4的预编码矩阵和来自于其中天线之间的功率比彼此相等的表8的预编码矩阵构成的码本。

表10

表11示出了根据本发明的第四实施例的由表10的归一化的预编码矩阵构成的码本。

表11

表12示出了由根据本发明的第四实施例的预编码矩阵构成的码本。

表12

表13示出了由根据本发明的第四实施例的预编码矩阵构成的另一个码本。

表13

在使用表12或表13的16个预编码矩阵的情况下，如果发送功率无限制，则可以使用以下两个方法之一。

第一方法是使用由使层之间的功率比相等的8个预编码矩阵和使天线之间的功率比相等的8个预编码矩阵构成的16个预编码矩阵，以及第二方法是使用使层之间的功率比相等的8个预编码矩阵。

在表14和表15中单独示出了表12和表13中的使层之间的功率比相等的8个预编码矩阵。

表14

表15

表14示出了使层之间的功率比相等的表12的八个预编码矩阵，以及表15示出了使层之间的功率比相等的表13的八个预编码矩阵。

如果天线的发送功率有限，则使用使天线之间的功率比相等的表12或表13的八个预编码矩阵。这8个预编码矩阵显示在表16和表17中。

表16

表17

表16示出了使天线之间的发送功率比相等的表12的八个预编码矩阵，以及表17示出了使天线之间的发送功率比相等的表13的八个预编码矩阵。

表18示出了根据本发明的第四实施例的预编码矩阵的另一个示例。

表18

如表18所示，根据本发明的第四实施例的另一个码本包括20个预编码矩阵。

在发送功率无限制的情况下，使用两个方法。

第一方法是使用包括使层之间的功率比相等的12个预编码矩阵和使天线之间的功率比相等的8个预编码矩阵的表18的所有20个预编码矩阵，以及第二方法是仅仅使用使层之间的功率比相等的表18的12个预编码矩阵。

表18中的使层之间的功率比相等的12个预编码矩阵单独显示在表19中。

表19

但是，在发送功率有限的情况下，使用使天线之间的发送功率比相等的表18的8个预编码矩阵。使天线之间的功率比相等的8个预编码矩阵单独显示在表20中。

表20

此外，使该层之间的功率比相等的20个预编码矩阵单独显示在表21中。

表21

表22示出了使天线之间的发送功率比相等的20个预编码矩阵。

表22

表23示出了使天线之间的发送功率比相等的12个预编码矩阵。

表23

表24示出了根据本发明的第四实施例的预编码矩阵的另一个。

表24

如表24所示，根据本发明的第四实施例的另一个码本包括20个预编码矩阵。

在发送功率无限制的情况下，可以使用以下两个方法之一。

第一方法是使用包括使层之间的功率比相等的12个预编码矩阵和使天线之间的功率比相等的8个预编码矩阵的所有20个预编码矩阵，以及第二方法是仅仅使用使层之间的功率比相等的12个预编码矩阵。

从表24中提取的使层之间的功率比相等的12个预编码矩阵显示在表25中。

表25

在发送功率有限的情况下，使用从表24中提取的使天线之间的功率比相等的8个预编码矩阵。使天线之间的功率比相等的8个预编码矩阵显示在表26中。

表26

在预编码矩阵的另一个示例中，使用如表27所示的使天线之间的发送功率比相等的12个预编码矩阵。采用表27所示的预编码矩阵用于参考图12描述的发射器的天线配置。

表27

在预编码矩阵的另一个中，使用如表28所示的使天线之间的发送功率比相等的12个预编码矩阵。采用表28所示的预编码矩阵用于参考图12描述的发射器的天线配置。

表28

在该预编码矩阵的另一个中，使用如表29所示的使天线之间的发送功率比相等的12个预编码矩阵。采用表29所示的预编码矩阵用于参考图12描述的发射器的天线配置。在表29中，层之间的功率比为2∶1∶1。

表29

在该预编码矩阵的另一个中，使用如表30所示的使天线之间的发送功率比相等的8个预编码矩阵。采用表30所示的预编码矩阵用于参考图12描述的发射器的天线配置。

表30

在该预编码矩阵的另一个中，使用如表31所示的使天线之间的发送功率比相等的8个预编码矩阵。采用表31所示的预编码矩阵用于参考图12描述的发射器的天线配置。

表31

图7是示出了根据本发明的第四实施例的发送方法的码本映射过程的流程图。

在图7中，两个码字(CW#1和CW#2)被映射到三个层(Layer#1、Layer#2、和Layer#3)，以及三个层被映射到四个天线(Antenna#1、Antenna#2、Antenna#3、和Antenna#4)，用于通过四个天线发送两个码字。

参考图7，在步骤902中，发射器首先生成两个码字(CW#1和CW#2)。

接着，在步骤903中，发射器将码字1(CW#1)映射和层1(Layer#1)，以及将码字2(CW#2)映射到层2(Layer#2)和层3(Layer#3)。

在步骤904中，发射器基于信道信息从表10和表11的码本之一中选择可以在秩3信道环境中发送大部分数据的预编码矩阵。也就是说，发射器从用于将码字1(CW#1)和码字2(CW#2)映射到不同的天线而提供的码本中选择预编码矩阵中的一个。

这里，假定发射器通过调度器从表11的码本中选择以下预编码矩阵(数学图8)。

数学图8

$\frac{1}{\sqrt{3}}\left[\begin{array}{ccc}1/\sqrt{2}& 0& 0\\ 1/\sqrt{2}j& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

在步骤905中，发射器使用选择的预编码矩阵(数学图8)将层1(Layer#1)映射到天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)，将层2(Layer#2)映射到天线3(Antenna#3)，以及将层3(Layer#3)映射到天线4(Antenna#4)。

在步骤906中，发射器的功率分配控制器213在相应层和天线之间乘以预编码矩阵的非零元素的因子值并且使层的功率均衡。

也就是说，在使用预编码矩阵(数学图8)的情况下，发射器的预编码器在层1(Layer#1)和天线1(Antenna#1)之间乘以P1、在层1(Layer#1)和天线2(Antenna#2)之间乘以P2、在层2(Layer#2)和天线3(Antenna#3)之间乘以P3、以及在层3(Layer#3)和天线4(Antenna#4)之间乘以P4。

在此实施例中，如果码本用归一化的形式表示，则P1为

$1/\sqrt{6},$

以及P2为

$1/\sqrt{6}j.$

此外，在此实施例中，P3和P4为1。如果码本用归一化的形式表示，则P3和P4变为

$1/\sqrt{3}.$

接着，在步骤907中，发射器通过两个不同的天线发送每个码字。

由于码字1(CW#1)被映射到层1(Layer#1)，因此通过天线1(Antenna#1)和天线2(Antenna#2)发送码字1(CW#1)。此外，由于码字2(CW#2)被映射到层3(Layer#3)，因此通过天线3(Antenna#3)和天线4(Antenna#4)发送码字2(CW#2)。

以这样的方式，通过对于层1到3(Layer#1、Layer#2和Layer#3)具有相同的功率的两个不同的天线对发送码字1(CW#1)和码字2(CW#2)。

图8是示出了用在根据本发明的第四实施例的发送方法中的发射器的配置的框图。

如图8所示，根据本发明的第四实施例的发射器包括映射器(码字到层映射器)1004、预编码器1012、功率分配控制器1013、和多个天线1018、1019、1020和1021。

映射器1004负责将多个码字映射到多个层。映射器1004具有用于将码字映射到至少两层的串并转换器1003。在图8中，串并转换器1003将输入的码字分割为映射到两个单独层的两个部分。

映射器1004将码字1(CW#1)1001映射到层1(Layer#1)1005，以及将码字2(CW#2)1002映射到层2(Layer#2)1006和层3(Layer#3)1007。

预编码器1012负责将各个层映射到天线。也就是说，预编码器1012将层1(Layer#1)1005映射到天线1(Antenna#1)1018和天线2(Antenna#2)1019，将层2(Layer#2)1005映射到天线3(Antenna#3)1020，以及将层3(Layer#3)1007映射到天线4(Antenna#4)1021。

功率分配控制器1013利用乘法器1014、1015、1016和1017在相应层1005、1006和1007和天线1018、1019、1020和1021之间乘以从表11的码本中选择出的预编码矩阵的非零元素的值(P1、P2、P3和P4)1008、1009、1010和1011，并且使分配给层1005、1006和1007的功率均衡。

也就是说，在预编码器1012中，利用乘法器1014在层1(Layer#1)1005和天线1(Antenna#1)1018之间乘以P11008，以及利用乘法器1016在层1(Layer#1)1005和天线2(Antenna#2)1019之间乘以P21009。

如果选择预编码矩阵(数学图8)并且如果码本用归一化的形式表示，则P11008和P21009分别为

$1/\sqrt{6}$

以及

$1/\sqrt{6}j.$

码字2(CW#2)1002由串并转换器1003并行化以便映射到层2(Layer#2)1006和层3(Layer#3)1007。预编码器1012将码字2经由层2(Layer#2)1006映射到天线3(Antenna#3)1020以及经由层3(Layer#3)1007映射到天线4(Antenna#4)1021。

在预编码器1012中，利用乘法器1016在层2(Layer#2)1006和天线3(Antenna#3)1020之间乘以P31010，以及利用乘法器1017在层3(Layer#3)1007和天线4(Antenna#4)1021之间乘以P41011。

如果码本用归一化的形式表示，则P31010和P41011为

$1/\sqrt{3}.$

第五实施例

第五实施例针对从第四实施例的码本(表8、10或11)中选择使得天线之间的功率比相等的预编码矩阵的情况。

图9是示出了根据本发明的第五实施例的发送方法的码本映射过程的流程图。

参考图9，在步骤1102中，发射器首先生成两个不同的码字(CW#1和CW#2)。

接着，在步骤1103中，发射器将码字1(CW#1)映射到层1(Layer#1)，以及将码字2(CW#2)映射到层2(Layer#2)和层3(Layer#3)。

在步骤1104中，发射器基于信道信息在表11的码本中选择被形成以将码字1(CW#1)和码字2(CW#2)映射到不同的天线的预编码矩阵之一。

这里，假定发射器的调度器在表11的码本中选择使得天线之间的功率比相等的以下预编码矩阵(数学图9)。

数学图9

$\frac{1}{2}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 1& 0& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

在步骤1105中，发射器使用选择的预编码矩阵(数学图9)将层1(Layer#1)映射到天线1(Antenna#1)和天线3(Antenna#3)，将层2(Layer#2)映射到天线2(Antenna#2)，以及将层3(layer#3)映射到天线4(Antenna#4)。

在步骤1106中，发射器的功率分配控制器1213在相应层和天线之间乘以预编码矩阵的非零元素的值(预编码矩阵的系数)以便使天线的功率均衡。

在使用预编码矩阵(数学图9)的情况下，发射器的预编码器在层1(Layer#1)和天线1(Antenna#1)之间乘以P1值、在层1(Layer#1)和天线3(Antenna#3)之间乘以P2值、在层2(Layer#2)和天线2(Antenna#2)之间乘以P3值、以及在层3(Layer#3)和天线4(Antenna#4)之间乘以P4值。

在本发明的此实施例中，如果码本用归一化的形式表示，P1和P2为1/2。

接着，在步骤1107中，发射器通过两个不同的天线发送以上述方式映射的每个码字。

由于它被映射到层1(Layer#1)，因此通过天线1(Antenna#1)和天线3(Antenna#3)发送码字1(CW#1)。此外，通过天线2(Antenna#2)和天线4(Antenna#4)发送映射到层2(Layer#2)和层3(Layer#3)的码字2(CW#2)。

以这样的方式，通过两个不同的天线发送码字1(CW#1)和码字2(CW#2)的每一个。此时，天线1到4(Antenna#1、Antenna#2、Antenna#3和Antenna#4)之间的功率比彼此相等。

图10是示出了用在根据本发明的第五实施例的发送方法中的发射器的配置的框图。虽然图10的发射器在功能上与图8的发射器相等，但是它们被单独描述以用于描述不同的实施例。

参考图10，根据本发明的第五实施例的发射器包括映射器(码字到层映射器)1204、预编码器1212、功率分配控制器1213、和多个天线1218、1219、1220和1221。

映射器1204负责将多个码字映射到多个层。映射器1204具有用于将码字映射到至少两层的串并转换器1203。在图10中，串并转换器1203将输入的码字并行化以便映射到两个单独的层。

映射器1004将码字1(CW#1)1201映射到层1(Layer#1)1205，以及将码字2(CW#2)1002映射到层2(Layer#2)1206和层3(Layer#3)1207。

预编码器1212负责将各个层映射到天线。也就是说，预编码器1212将层1(Layer#1)1205映射到天线1(Antenna#1)1218和天线3(Antenna#3)1220，将层2(Layer#2)1205映射到天线2(Antenna#2)1219，以及将层3(layer#3)1207映射到天线4(Antenna#4)1221。

功率分配控制器1213利用乘法器1214、1215、1216和1217在相应层1205、1206和1207和天线1218、1219、1220和1221之间乘以从表8、10或11的码本中选择出的预编码矩阵的非零元素的值(P1、P2、P3和P4)1208、1209、1210和1211，并且使分配给天线的功率均衡。

也就是说，在预编码器1212中，利用乘法器1214在层1(Layer#1)1205和天线1(Antenna#1)1218之间乘以P11208，以及利用乘法器1215在层1(Layer#1)1205和天线3(Antenna#3)1220之间乘以P21209。

如果选择预编码矩阵(数学图9)并且如果码本用归一化的形式表示，则P11208和P21209为1/2。码字2(CW#2)1202由串并转换器1203并行化以便被映射到层2(Layer#2)1206和层3(Layer#3)1207。预编码器1012将码字2经由层2(Layer#2)1206映射到天线2(Antenna#2)1219以及经由层3(Layer#3)1207映射到天线4(Antenna#4)1221。

在预编码器1212中，利用乘法器1216在层2(Layer#2)1206和天线2(Antenna#2)1019之间乘以P31210，以及利用乘法器1217在层3(Layer#3)1207和天线4(Antenna#4)1221之间乘以P41211。

如果码本用归一化的形式表示，则P31210和P41211为1/2。

图11是示出了根据本发明的实施例的发射器的天线配置的图。

图11示出了根据本发明的实施例的可以用于预编码矩阵的天线配置。如图11所示，天线1和3被布置在相同方向中，以及天线2和4被布置在另一个相同方向中。根据天线的方向，天线1和3具有空间相关性，以及天线2和4具有空间相关性。

图12是示出了根据本发明的另一个实施例的发射器的天线配置的图。

图12示出了根据本发明的实施例的可以用于表27到31的预编码矩阵的天线配置。如图12所示，天线1和2被布置在相同方向中，以及天线3和4被布置在另一个相同方向中。根据天线的方向，天线1和2具有空间空间相关性，以及天线3和4具有空间相关性。

图13是示出了根据本发明的实施例的用户终端的发射器的配置的框图。代码发生器1501生成N个码字。加扰器1502对每个码字的编码的位信息执行加扰用于区分码字。调制映射器1503将编码的位信息调制为调制码元。码字-层映射器1504将每个码字的调制码元映射到相应层。离散傅里叶变换器(DFT)1505对码字-层映射器的输出执行离散傅里叶变换。预编码器将预编码矩阵与DFT 105的输出相乘。

每个层的调制码元利用预编码矩阵被映射到天线端口。也就是说，资源元素映射器1507将调制码元映射到相应资源上。SC-FDMA信号发生器1508通过快速傅里叶逆变换(IFFT)生成SC-FDMA信号。天线1509发送生成的信号。

图14是示出了根据本发明的示范性实施例的发送方法的概括的过程的流程图。在步骤1601中，终端首先生成N个码字。接着，在步骤1602中，终端将N个码字映射到M个层。这里，码字的数目(N)小于或等于层的数目(M)(N≤M)，以及发送秩M由基站确定并通知给终端。此外，在步骤1603中，预编码矩阵可以由基站确定并通知给终端，M个层使用选择的预编码矩阵映射到L个天线。这里，层的数目(M)小于或等于天线的数目(L)(M≤L)。在步骤1604中通过L个天线发送映射到M个层的N个码字。

图15是示出了根据本发明的实施例的接收器的配置的框图。通过天线1701接收SC-FDMA信号。SC-FDMA信号接收器1702对接收的信号执行FFT。资源元素解映射器1703处理通过单独的天线1701接收的信号以解映射资源。预解码器1704将作为L个天线端口的输出的调制码元映射到相应层。离散傅里叶逆变换(IDFT)1705对每个层的码元执行IDFT。层-码字映射器1706按每个码字映射从各个层输出的调制码元。解调映射器1707按码字解调调制码元。解扰器1708对解调的调制码元执行解扰。码字恢复单元1709由解扰后的信号恢复N个码字。

图16是示出了根据本发明的实施例的接收方法的概括的过程的流程图。在步骤1801中，接收器利用L个天线接收信号。接收器在步骤1802中使用预编码矩阵将L个天线映射到M个层，然后在步骤1803中将M个层映射到N个码字。通过从L个天线到N个码字映射信号的接收路径，可以在步骤1804中恢复通过天线接收的N个码字的信息。

如上所述，本发明的通信方法和装置能够通过使用被设计为不增大天线的PAPR的秩3预编码矩阵来避免秩3系统中的PAPR的增大。此外，本发明的通信方法和装置使用在使用两个码字时将每个码字映射到两个不同的天线以便经历发送分集效应的预编码矩阵。

此外，本发明的通信方法和装置使得利用不增大单个天线的PAPR的矩阵能够实现秩3预编码矩阵(码本)，引起整个SNR区域当中的性能改善。

工业应用

尽管在上文已经详细描述了本发明的实施例，但是显然应当清楚地理解，对本领域技术人员看来可能的对这里教导的基本发明构思的许多变化和/或修改将仍然落入由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种在多输入多输出系统中使用码本的发送方法，包括步骤：

将多个码字映射到多个层；

使用从被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；以及

通过由映射层和天线形成的路径发送该码字，

其中该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

2.如权利要求1所述的发送方法，其中该秩3码本的预编码矩阵生成2∶1∶1的层之间的发送功率比。

3.如权利要求1所述的发送方法，其中该秩3码本为：

4.一种在多输入多输出系统中使用码本的发送装置，包括：

码字-层映射器，将多个码字映射到多个层；

资源元素映射器，使用从用于将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；和

该多个天线，发送经由层传送的码字，

其中通过由映射层和天线形成的路径发送该码字，以及该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

5.如权利要求4所述的发送装置，其中该秩3码本的预编码矩阵生成2∶1∶1的层之间的发送功率比。

6.如权利要求4所述的发送装置，其中该秩3码本为：

7.一种在多输入多输出系统中使用码本的接收方法，包括步骤：

通过多个天线接收信号；

使用来自于被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；

将多个码字映射到该多个层；以及

由通过由映射层和天线形成的路径接收到的信号恢复该码字，

其中该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

8.如权利要求7所述的接收方法，其中该秩3码本的预编码矩阵生成2∶1∶1的层之间的发送功率比。

9.如权利要求7所述的接收方法，其中该秩3码本为：

10.一种在多输入多输出系统中使用码本的接收装置，包括：

多个天线，其接收信号；

预解码器，使用从被设计为将码字映射到不同的天线的秩3码本中选择出的预编码矩阵将多个层映射到多个天线；

层-码字映射器，将多个码字映射到多个层；和

码字恢复单元，由通过由映射层和天线形成的路径接收到的信号恢复该码字，

其中该秩3码本的预编码矩阵被设计为使天线之间的发送功率比均衡。

11.如权利要求10所述的接收装置，其中该秩3码本的预编码矩阵生成2∶1∶1的层之间的发送功率比。

12.如权利要求10所述的接收装置，其中该秩3码本为：

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