CN103166688A - 一种预编码的实现方法、装置及mimo系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种预编码的实现方法、装置及MIMO系统，方法包括：接收多个用户设备发送的信道状态信息；从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对；根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字；将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。本发明，一方面使得多用户MIMO或者协作多点传输COMP的性能得到提高，另一方面使得预编码的实现系统比较地容易实现多用户MIMO或者协作多点传输COMP。

Description

一种预编码的实现方法、装置及MIMO系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种预编码的实现方法、装置及MIMO系统。

背景技术

在长期演进系统(LTE：Long Term Evolution)中，反映下行物理信道状态的信道状态信息(Channel State Information，CSI)有三种形式：信道质量指示(Channels quality indication，CQI)、预编码矩阵指示(Pre-coding MatrixIndicator，PMI)、秩指示(Rank Indicator，RI)。

CQI为衡量下行信道质量好坏的一个指标。在36-213协议中CQI用0～15的整数值来表示，分别代表了不同的CQI等级，不同CQI对应着各自的调制方式和编码码率(MCS)，共分16种情况，可以采用4比特信息来表示。

PMI是指仅在闭环空间复用这种发射模式下，用户设备(UE：UserEquipment)根据测得的信道质量告诉基站eNB应使用什么样的预编码矩阵来给发给该UE信息的物理下行共享信道PDSCH进行预编码。PMI的反馈粒度可以是整个带宽反馈一个PMI，也可以根据子带宽来反馈PMI。

RI用于描述空间独立信道的个数，对应信道响应矩阵的秩。在开环空间复用和闭环空间复用模式下，需要UE反馈RI信息，其他模式下不需要反馈RI信息。信道矩阵的秩和层数对应。

矩阵的秩可能有两种确定方法，一种是基于单用户(SU)的最大容量准则确定的信道的秩，主要用于单用户多输入多输出(MIMO：Multiple Input MultipleOutput)；另一种是根据特征值的相对值来确定RI的大小。事实上，还有其它方法来确定秩，具体方法取决于具体使用场景。

作为LTE的演进标准的高级长期演进系统(LTE-A：Long Term EvolutionAdvanced)需要支持更大的系统带宽(最高可达100MHz)，并且需要提高平均频谱效率和小区边缘用户的频谱效率，为此，LTE-A系统引入了很多新技术：(1)下行的高阶MIMO，LTE系统下行最多支持4天线传输，而高阶MIMO的引入使得LTE-A系统下行最多支持8天线的传输，则信道状态矩阵的维数增加；(2)协作多点传输(CoMP：Coordinated multiple point transmission)，该技术就是利用多个小区发射天线的协作传输，那么UE可能需要反馈多个小区的信道状态信息。

在发送端(eNB)使用多根天线，我们可以采取空间复用的方式来提高传输速率，即在发送端相同的时频资源上的不同天线位置发射不同的数据，在接收端(UE)也使用多根天线，我们可以在单用户的情况下将所有天线的资源都分配给同一用户，这传输形式叫做SU-MIMO(单用户MIMO)，另外我们亦可在多用户的情况下将不同天线空间的资源分配给不同用户，这传输形式叫做MU-MIMO(多用户MIMO)。

MU-MIMO的预编码的方法分为两大类，一类是线性预编码的方法，另一类是非线性预编码的方法。

所谓线性编码，不同用户的数据通过预编码权值加权之后相加，即不同用户数据通过线性组合实现了空间复用。而非线性编码是没有所述的线性关系。线性预编码方法具有很多具体的方法，例如用户酉速率控制(PU2RC)、迫零(ZF)波束赋形、最小均方误差(MMSE)、块对角化(BD)、最优化信漏比(SLNR)等众所周知的预编码方法。

设u_k∈C^N×1为第k个用户发送的数据，则使用线性预编码的方法就是对用户数据乘以一个预编码矩阵

得到W_ku_k，从而使得发送的数据位所有用户数据经过相应预编码之后的叠加：

因此对于第k个用户来说，其接收到得数据就为

$y_k=H{W}_k{u}_k+\underset{j\≠k}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{W}_j{u}_j+n_k$

其中

代表其他用户带来的干扰。线性预编码的方法就是寻找最优的预编码矩阵W_k使得期望的信号最优接收。

非线性预编码主要有两种：向量预编码VP(Vector Precoding)和TH预编码(THP)。这两种预编码的共同点在于，它们都需要用非线性的方法确定一个辅助向量p附加在发送向量x中，即用x+p取代x作为发送数据；不同点在于VP中的p是作为一个矢量从一组矢量码字中选出，而在THP中多的各个元素作为独立的标量分别依次从一组标量码字中选出，从这一点看，THP是VP的一种特例，或者可以说是一种次优解。而就复杂度来说，VP的复杂度随着向量声中元素个数的增长成指数增长，THP的复杂度随着p中元素个数的增长仅仅成线性增长。因此，在实际中一般都采用THP这种预编码方式，VP主要在理论上体现其参考价值。Tomlinson-Harashima Precoding预编码(THP)最早是在上世纪70年代提出的应用于消除码间串扰的一种时域均衡技术，后来人们将它巧妙的应用于MIMO系统中来对抗多天线间存在的相邻信道干扰(Co-Channel Interference，CCI)。THP在本质上是DPC原理的一种应用，因此，它通常被认为是一种能够应用于实际系统且可以近似达到MIMO-BC信道容量的技术。相对于其他的预编码技术，THP将非线性和串行处理这两个特性很好的结合了起来，性能得到很大提升，是目前主流的非线性预编码技术。

目前一种比较实用的预编码方法是由Tomlinson和Harashima提出的模代数预编码。现有的多用户MIMO系统下行链路的模代数预编码方案包括基于迫零(Zero-Forcing，ZF)准则的模代数预编码方案和基于最小均方误差(MinimumMean Square Error，MMSE)准则的模代数预编码方案。两种不同准则下求解前馈矩阵F、反馈矩阵B及加权矩阵G的约束条件不同。迫零准则下，接收信号与发送信号间只相差等效噪声的值，干扰完全迫零，在噪声较大时误码性能较差；最小均方准则下，接收信号与发送信号间的误差最小，性能较稳定，低信噪比条件下最小均方误差模代数预编码算法的性能优于迫零模代数预编码算法。

基于迫零准则的模代数预编码方案：

模代数预编码的主要思想是对MU-MIMO系统下行链路的发射端信号进行预处理，进而降低或消除多用户间的干扰，可以看作是将接收端的连续干扰消除模块放在了发射端。同时应用取模运算来将发射信号约束在特定范围内，以此来限制发射信号的功率。由于在发射端没有误码传播现象，模代数预编码相对于接收端的连续干扰消除方法具有更好的误码性能。同时将大部分高复杂度的工作放在了发射端，故接收端的复杂度大大降低，这使得其实用性大大提高。

图1给出了下行链路多用户MIMO系统模代数预编码系统一般模型示意图。

MU-MIMO系统下行链路基于迫零准则的模代数预编码算法如下：

假设基站有N_t根发射天线，接收端有K个用户(这里假设N_t＝K＝N)，各用户配置一根接收天线，信道采用瑞利平坦块衰落(Block Fading)模型。单用户时由于接收端可协同，前馈矩阵位于用户端，而多用户间由于无法进行协同，故前馈矩阵F位于发送端。

由于前馈矩阵F位于发射端，故对信道H的转置矩阵H^H进行QR分解，有

H^H＝QR                  (1)

其中，Q为酉矩阵，R为正线上三角复矩阵。将矩阵R的对角线元素的倒数作为对角元素，得到加权矩阵G，

$G=\mathrm{diag}\left(\right|r_{11}^{-1}|,|r_{22}^{-1}|,...,|r_{\mathrm{KK}}^{-1}\left|\right)---\left(2\right)$

加权矩阵G为对角矩阵，相当于每个用户的接收端都乘上一个对应的加权因子k＝1，2，...，K。加权矩阵G与三角矩阵的共轭转置R^H相乘，得到反馈矩阵B，

B＝GR^H             (3)

这里的反馈矩阵为单位下三角矩阵。前馈矩阵设为H^H经过QR分解得到的酉矩阵，即

F＝Q         (4)

这样设置的好处在于，即使前馈矩阵放置在发送端，发送数据向量的功率也不会因为前馈矩阵的存在而改变。

多用户MIMO模代数预编码中，连续干扰消除被放在了发射端，由于反馈矩阵B为单位下三角矩阵，则发射信号为

$x_k=s_k-\underset{l=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{kl}}{x}_l,$ k＝1，2，...，K       (5)

经过该处理的信号x幅度可能会非常大从而导致发射功率增大，为解决该问题，利用一个取模运算使得信号x幅度小于

M为调制阶数。模数为取模后的信号实虚部均位于

区间内，这样，预处理前后的信号均位于原信号星座图的分布范围，这可以使得发射信号功率最小同时保证接收端正确解调。所以，取模后的发送信号为

$x_k=s_k+d_k-\underset{l=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{kl}}{x}_l---\left(6\right)$

其中 $d_k\∈\left\{2\sqrt{M}(d_I+j{d}_Q)\right|d_I,d_Q\∈Z\}$

经过发送端预处理后的信号向量x被发送到无线MIMO信道传输，叠加噪声后接收端接收到的信号向量r为

r＝HFx+n      (7)

其中，n表示接收端的噪声向量，其元素对应接收端各天线的噪声。其实部和虚部独立同分布，服从复高斯分布。

接收端向量r再经过进一步的处理，得到接收端向量r′，

r′＝Gr＝G(HFx+n)＝G(HFB^-1(s+d)+n)＝s+d+Gn    (8)

由于B＝GR^H＝GR^HQ^HQ＝GHF。其中d＝(d₁d₂...d_K)^T。经过取模运算后d的影响被消除，接收端经过判决得到发送信号s。

基于最小均方误差准则的模代数预编码方案：

由于模代数预编码中对信道QR分解带来的平行子信道增益，在多用户系统中表现为对应各用户的增益，接收端的等效噪声向量满足

$E\left[\tilde{n}{\tilde{n}}^H\right]=E\left[\mathrm{Gn}{\left(\mathrm{Gn}\right)}^H\right]=E\left[{\mathrm{Gnn}}^H{G}^H\right]={\mathrm{\σ}}_n^2{\mathrm{GG}}^H={\mathrm{\σ}}^2{G}^2---\left(9\right)$

由此可见，系统接收端各用户的接收噪声得到了不同程度放大，当噪声较大使得接受信号超出星座范围时将导致判决错误。为了解决该问题，引出了下行链路MU-MIMO基于最小均方误差准则的模代数预编码算法。

下行链路MU-MIMO基于最小均方误差准则的模代数预编码算法的主要思想是使接收端判决前端的数据向量r′与发送端等效反馈信道的有效输入向量v误差最小，其中v＝s+d。则

e＝r′-v＝G[(HFx+n)]-Bx＝G(HFx+n)-Bx＝(GHF-B)x+n′   (10)

就是使式(10)中的误差向量e最小，可以通过式(11)中的最小均方误差算法求解。

$\left\{\begin{array}{c}\underset{B,G,F}{\arg \min }E\left[\right||(\mathrm{GHF}-B)x+n^{\′}]\\ {\left|\right|\mathrm{Fx}\left|\right|}^2\≤P^T\end{array}\right.---\left(11\right)$

其中，P^T表示发射端的总发射功率。

为满足式(11)，反馈矩阵B、加权矩阵G和前馈矩阵F的求解须通过对H^-1(HH^H+ξI)进行QR分解实现，其中ξ为信噪比的倒数。由此可见，MMSE-THP与ZF-THP的处理流程完全相同，只是在不同的约束条件下得到的反馈矩阵、前馈矩阵及加权矩阵的表达式有所不同。根据ZF-THP即可类似的推导出MMSE-THP的算法流程。

下一代移动通信系统中，下行需要多用户MIMO和多点协作传输COMP。在UE比较多的时候，将很容易实现线性多用户MIMO的多用户配对，所以多用户MIMO系统适合选择线性编码，更加复杂的非线性编码很难带来额外的增益；在UE比较少的时候，比较难实现线性多用户MIMO的配对，所以多用户MIMO系统适合选择非线性编码如脏纸编码技术，可以有效增强系统的性能。另外，在高信噪比时候，因为噪声很小，所以干扰扮演了决定性角色，如果采用非线性编码，可以更好的抑制干扰，从而更好地改善MU-MIMO或者COMP的性能，多用户MIMO系统适合选择非线性编码如脏纸编码技术；在低信噪比时候，因为噪声很大，所以干扰大小的影响并不大，更加复杂的非线性编码很难带来额外的增益。另外，对于低秩情况，多用户MIMO系统采用非线性编码比较好；对于高秩的情况，采用线性编码比较好比较好。

根据上述内容，多用户MIMO系统既可能采用线性编码又可能采用非线性编码，并且线性编码和非线性编码具有不同的使用场景，线性编码具有复杂度的优势，非线性编码具有性能优势。

现有技术虽然提出线性编码方法和非线性编码的方法，但是基站怎样进行系统地选择线性编码还是非线性编码是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种预编码的实现方法，旨在解决现有的MIMO系统中，在对下行链路的发射端信号进行预编码时，不能动态实现线性编码和非线性编码之间的切换的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种预编码的实现方法，所述方法包括：

接收多个用户设备UE发送的信道状态信息CSI；

从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对；

根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字；

将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备；

所述的预编码类型包括线性编码和非线性编码。

本发明的另一目的在于提供一种预编码的实现装置，所述装置包括：

状态信息接收单元，用于接收多个用户设备发送的信道状态信息；

用户配对单元，用于从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对；

预编码单元，用于根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字；

信号广播单元，用于将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备；

所述的预编码类型包括线性编码和非线性编码。

本发明的另一目的在于提供一种基站，所述基站包括如上所述的预编码的实现装置。

本发明的另一目的在于提供一种MIMO系统，所述系统包括多个用户设备和如上所述的基站。

本发明实施例，可以根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，适合于不同的使用场景下选择线性编码或者非线性编码来进行多用户MIMO的预编码，一方面使得多用户MIMO或者协作多点传输COMP的性能得到提高，另一方面使得预编码的实现系统比较地容易实现多用户MIMO或者协作多点传输COMP。

附图说明

图1是现有技术提供的下行链路多用户MIMO系统模代数预编码系统一般模型示意图；

图2是本发明实施例一提供的预编码的实现方法的实现流程图；

图3是本发明实施例二提供的预编码的实现方法的实现流程图；

图4是本发明实施例三提供的预编码的实现方法的实现流程图；

图5是本发明实施例四提供的预编码的实现方法的实现流程图；

图6是本发明实施例五提供的预编码的实现方法的实现流程图；

图7是本发明实施例六提供的预编码的实现装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例，基站可以根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，适合于不同的使用场景下选择线性编码或者非线性编码来进行多用户MIMO的预编码，一方面使得多用户MIMO或者协作多点传输COMP的性能得到提高，另一方面使得预编码的实现系统比较地容易实现多用户MIMO或者协作多点传输COMP。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

实施例一

图2是本发明实施例一提供的预编码的实现方法，该方法可以应用于基站eNB和多个用户设备UEs，具体包括以下步骤：

在步骤S201中，接收多个用户设备发送的信道状态信息。

发送端(基站eNB)首先向多个用户设备UEs发送信道状态信息参考信号；用户设备UEs根据接收到的信道状态信息参考信号进行信道测量，确定信道状态信息(channel state information，CSI)，然后反馈信道状态信息到基站eNB。根据LTE R8/R9/R10的PHY标准研究，信道状态信息CSI包括两种可能形式：一种是隐式反馈implicit feedback，目前标准中使用的，反馈的形式主要是PMI、RI和CQI；另一种是显式反馈explicit feedback，反馈的形式主要是H和CQI，H是信道矩阵，但是也需要量化，H的反馈形式是信道矩阵索引。

在步骤S202中，从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对。

基站接收到多个用户设备发送的信道状态信息后，对这多个用户设备进行调度，从中选择N个用户设备进行多用户MIMO的用户配对，并进行其它调度操作，具体的N的大小可以预先设置。

在步骤S203中，根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行多用户MIMO的预编码，产生多用户MIMO的预编码码字。

基站对用户设备进行配对后，可以根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，进行多用户MIMO的预编码，产生多用户MIMO的预编码码字。

其中，预编码类型包括线性预编码和非线性预编码。

其中，预先设置的策略包括：根据预先配置的预编码类型选择实际的预编码类型；根据预先配置的预编码类型以及配对用户的信道状态信息关系选择实际的预编码类型；根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系以及秩指示选择实际的预编码类型；或根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系、可用于配对用户数目以及秩指示选择实际的预编码类型。

其中，所述配对用户的信道状态信息关系是根据用户设备反馈的信道状态信息计算出的，具体的计算方法请参见后续实施例中的介绍。

在步骤S204中，将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。

基站将多用户MIMO的预编码码字广播给N个配对的用户设备，同时发送解调参考信号给这N个用户设备，N个用户设备中的每个用户设备根据接收的多用户MIMO的预编码码字和解调参考信号，进行MIMO检测和解调解码，获得目标数据。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的预编码的实现方法，该方法可以应用于基站eNB和多个用户设备UEs，具体包括以下步骤：

在步骤S301中，接收多个用户设备发送的信道状态信息。

在步骤S302中，从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对。

在步骤S303中，根据预先配置的预编码类型选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字。

基站在接收多个用户设备发送的信道状态信息之前，先配置预编码类型，所述预编码类型包括线性编码和非线性编码两种，当基站配置的预编码类型为线性编码时，则多用户MIMO的预编码方法是线性编码，否则多用户MIMO的预编码方法是非线性编码。

其中，采用高层配置信令来配置预编码类型，所述高层配置信令是无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)信令，所述的RRC信令只有两个取值，即0或者1，如果取值为0，表示配置多用户MIMO的预编码方法是线性编码，例如BD编码方法；如果取值为1，表示配置多用户MIMO的编码方法是非线性编码。

其中，所述线性编码可以是用户酉速率控制(PU2RC)、迫零(ZF)波束赋形、最小均方误差(MMSE)、块对角化(BD)或者最优化信漏比(SLNR)等编码方法。

其中，所述的非线性编码是指脏纸编码(Dirty paper coding，DPC)，具体可以是TH预编码(THP)。其中，所述的THP编码是MMSE-THP预编码。

在步骤S304中，将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。

实施例三

图4是本发明实施例二提供的预编码的实现方法，该方法可以应用于基站eNB和多个用户设备UEs，具体包括以下步骤：

在步骤S401中，接收多个用户设备发送的信道状态信息。

在步骤S402中，从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对。

在步骤S403中，根据所述信道状态信息计算出配对用户设备的信道状态信息关系。

配对用户设备的信道状态信息关系是指配对用户设备之间信道矩阵的弦距离(chord distance)或者配对用户设备之间预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离的弦距离(chord distance)。

如果多个用户设备反馈的信道状态信息CSI是量化信道矩阵H的索引和信道质量指示信息CQI，所述的配对用户设备的信道状态信息关系，是指配对用户设备之间量化信道矩阵的弦距离(chord distance)。其中，信道状态信息关系定义如下：如果一个用户设备的量化信道矩阵为H1，另一个用户设备的量化信道矩阵为H2，则弦距离定义如下：

$d_{\mathrm{Chord}}(H_1,H_2)=\frac{1}{\sqrt{2}}{\left|\right|H_1{H}_1^H-H_2{H}_2^H\left|\right|}_F$

其中，其中||A||_F表示求矩阵A的Frobenius范数。

如果多个用户设备反馈的信道状态信息CSI是PMI、RI和CQI，所述的配对用户的信道状态信息关系，是指配对用户设备之间预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离(chord distance)。

其中，信道状态信息关系定义如下：如果一个用户的PMI指示的预编码矩阵为W1，另一个用户的PMI指示的预编码矩阵为W2，则弦距离定义如下：

$d_{\mathrm{Chord}}(W_1,W_2)=\frac{1}{\sqrt{2}}{\left|\right|W_1{W}_1^H-W_2{W}_2^H\left|\right|}_F$

其中，其中||A||_F表示求矩阵A的Frobenius范数。

在步骤S404中，根据预先配置的预编码类型以及所述配对用户设备的信道状态信息关系选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字。

需要指出，基站虽然通过高层配置信令配置了预编码类型，但是真实的预编码方法不完全取决于配置信令，还取决于其它因素。

在本实施例中，配对用户设备之间信道矩阵或者预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离大于特定门限值a，则预编码采用线性编码方法；配对用户设备之间信道矩阵或者预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离小于等于特定门限值，则预编码采用非线性编码方法。其中，a是0和1之间一个固定实数。其中，在本实施例中，a的取值为0.7。

在步骤S405中，将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。

实施例四

图5是本发明实施例四提供的预编码的实现方法，该方法可以应用于基站eNB和多个用户设备UEs，具体包括以下步骤：

在步骤S501中，接收多个用户设备发送的信道状态信息。

在步骤S502中，从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对。

在步骤S503中，根据所述信道状态信息计算出配对用户设备的信道状态信息关系。

在步骤S504中，根据预先配置的预编码类型、配对用户设备的信道状态信息关系以及配对用户设备的秩指示选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字。

在本实施例中，如果多个用户设备反馈的信道状态信息CSI是量化信道矩阵H的索引和信道质量指示信息CQI，则由于量化信道矩阵的秩就是秩指示RI，因此根据量化信道矩阵H可以推导出配对用户设备的秩指示RI。

如果多个用户设备反馈的信道状态信息CSI是PMI、RI和CQI，则直接从信道状态信息中可以获得配对用户设备的秩指示RI。

需要指出，基站虽然通过高层配置信令配置了预编码类型，但是真实的预编码方法不完全取决于配置信令，还取决于其它因素。

在本实施例中，如果所述的高层配置信令配置指示非线性编码，并且所述的配对用户设备之间量化信道矩阵或预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离小于等于特定门限值a，并且所述的秩指示小于特定门限值c，则多用户MIMO的预编码采用非线线性预编码方法；否则，如果所述的高层配置信令配置指示线性编码，或者所述的配对用户设备之间信道矩阵或预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离大于特定门限值并且所述的秩指示大于等于特定门限值c，则多用户MIMO的预编码采用线性预编码方法。例如：门限a和c具有如下取值：a＝0.7，c＝1。

在步骤S505中，将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。

实施例五

图6是本发明实施例五提供的预编码的实现方法，该方法可以应用于基站eNB和多个用户设备UEs，具体包括以下步骤：

在步骤S601中，接收多个用户设备发送的信道状态信息。

在步骤S602中，从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对。

在步骤S603中，根据所述信道状态信息计算出配对用户设备的信道状态信息关系。

在步骤S604中，根据预先配置的预编码类型、配对用户设备的信道状态信息关系、可配对用户设备数目以及配对用户设备的秩指示选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字。

其中，可用于配对用户数目是指可用于多用户MIMO传输的配对用户设备总数，一般大于实际配对用户设备数目。例如，可用于配对用户设备数目为10，实际配对用户设备数目为2。

需要指出，基站虽然通过高层配置信令配置了预编码类型，但是真实的预编码方法不完全取决于配置信令，还取决于其它因素。

在本实施例中，如果高层配置信令配置指示非线性编码，并且所述的配对用户设备之间量化信道矩阵或预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离小于等于特定门限值a，并且所述的可用于配对用户数目小于等于特定门限值b，并且所述的配对用户设备的秩指示小于特定门限值c，则多用户MIMO的预编码采用非线线性预编码方法；否则，如果所述的高层配置信令配置指示线性编码，或者所述的配对用户设备之间信道矩阵或预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离大于特定门限值，并且所述的可用于配对用户数目大于特定门限值b，并且所述的配对用户设备的秩指示大于等于特定门限值c，则多用户MIMO的预编码采用线性预编码方法。

例如：门限a、b和c具有如下取值：a＝0.7，b＝6，c＝1。

在步骤S605中，将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。

实施例六

图7是本发明实施例六提供的预编码的实现装置，该装置可以是基站eNB中的软件单元、硬件单元或者软硬件结合的单元，该基站可以和多个用户设备组成MIMO系统。该装置包括：类型配置单元71、状态信息接收单元72、用户配对单元73、预编码单元74和信号广播单元75。

其中，类型配置单元71用于配置预编码类型，所述预编码类型包括线性编码和非线性编码；

状态信息接收单元72用于接收多个用户设备发送的信道状态信息；

所述信道状态信息包括信道矩阵H和信道质量指示CQI；或预编码矩阵指示PMI、秩指示RI和信道质量指示CQI；

用户配对单元73用于从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对；

预编码单元74用于根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字；

所述预先设置的策略包括：根据预先配置的预编码类型选择实际的预编码类型；或根据预先配置的预编码类型以及配对用户的信道状态信息关系选择实际的预编码类型；或根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系以及秩指示选择实际的预编码类型；或根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系、可用于配对用户数目以及秩指示选择实际的预编码类型；

所述配对用户的信道状态信息关系是配对用户设备之间量化信道矩阵H的弦距离或者配对用户设备之间预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离；

信号广播单元75用于将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备。

本发明的有益效果在于：可以根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，适合于不同的使用场景下选择线性编码或者非线性编码来进行多用户MIMO的预编码，一方面使得多用户MIMO或者协作多点传输COMP的性能得到提高，另一方面使得预编码的实现系统比较地容易实现多用户MIMO或者协作多点传输COMP。

值得注意的是，上述装置和系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预编码的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

接收多个用户设备发送的信道状态信息；

从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对；

根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字；

将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备；

所述的预编码类型包括线性编码和非线性编码。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道状态信息包括信道矩阵H和信道质量指示CQI；或

预编码矩阵指示PMI、秩指示RI和信道质量指示CQI。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先设置的策略包括：

根据预先配置的预编码类型选择实际的预编码类型；或

根据预先配置的预编码类型以及配对用户的信道状态信息关系选择实际的预编码类型；或

根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系以及秩指示选择实际的预编码类型；或

根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系、可用于配对用户数目以及秩指示选择实际的预编码类型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述配对用户的信道状态信息关系是配对用户设备之间量化信道矩阵H的弦距离或者配对用户设备之间预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离。

5.一种预编码的实现装置，其特征在于，所述装置包括：

状态信息接收单元，用于接收多个用户设备发送的信道状态信息；

用户配对单元，用于从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对；

预编码单元，用于根据预先设置的策略选择实际的预编码类型，根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理，产生多用户MIMO的预编码码字；

信号广播单元，用于将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备；

所述的预编码类型包括线性编码和非线性编码。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信道状态信息包括信道矩阵H和信道质量指示CQI；或

预编码矩阵指示PMI、秩指示RI和信道质量指示CQI。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预先设置的策略包括：

根据预先配置的预编码类型选择实际的预编码类型；或

根据预先配置的预编码类型以及配对用户的信道状态信息关系选择实际的预编码类型；或

根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系以及秩指示选择实际的预编码类型；或

根据预先配置的预编码类型、配对用户的信道状态信息关系、可用于配对用户数目以及秩指示选择实际的预编码类型。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述配对用户的信道状态信息关系是配对用户设备之间量化信道矩阵H的弦距离或者配对用户设备之间预编码矩阵指示PMI所指示的预编码矩阵的弦距离。

9.一种基站，其特征在于，所述基站包括如权利要求5至8任一项所述的预编码的实现装置。

10.一种MIMO系统，其特征在于，所述系统包括多个用户设备和如权利要求9所述的基站。

Images