CN103580795B - 一种协作多点传输系统的预编码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协作多点传输系统的预编码方法及装置，保证协作UE与被协作UE的信号接收质量。所述方法包括：协作基站收集协作用户设备（UE）的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；协作基站采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；协作基站利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间；协作基站根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵。所述装置位于协作基站，包括收集模块、信号向量获取模块、干扰零空间确定模块以及预编码矩阵确定模块。采用本发明，既保证了协作UE的接收信号质量，又减小了对被协作UE的干扰，保证被协作UE的接收信号质量。

Description

一种协作多点传输系统的预编码方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种协作多点传输系统的预编码方法及装置。

背景技术

作为第四代通信系统（4G）的标准，高级国际移动通信（IMT-Advanced）对于系统的性能提出了更高的要求，尤其是对上下行的频率效率有更高的要求。协作多点传输（Coordinated multi-point transmission/reception，简称CoMP）是一种提高高速率传输覆盖范围、小区边缘服务质量和吞吐量，以及系统吞吐量的技术，成为提高系统频谱利用率的重要技术，因此得到了广泛的关注。所谓协作多点传输，即多个基站协作传输，服务于一个或多个用户设备（User Equipment，简称UE）。3GPP定义的CoMP包括2种场景，一种是多点协作调度，即通过相邻节点之间交互调度信息，使得各个小区传输信号之间干扰得到协调；另一种是多点联合处理，即多个协作节点之间通过共享数据及信道状态信息（channelstate information，简称CSI）信息、调度信息等，联合为目标用户提供服务。多点协作调度的优点是各个节点间不需要交互太多的信息，无线接口没有影响，其缺点是无法获得协作传输增益，对频谱利用效率的提高没有贡献。多点联合处理可以获得宏分集及协作传输增益，可以获得高阶天线的处理增益，其缺点是需要大量的数据信息和CSI信息的交互，复杂度高。

目前CoMP预编码生成方法多基于码本反馈，协作基站根据收到的多个码本联合进行预编码。本文中，约定处于小区边缘的，需要其他基站进行协作才能提升频谱效率的用户设备称为被协作UE；约定隶属于协作基站，损失部分增益去提升被协作UE的用户设备称为协作UE。而目前的CoMP预编码生成方法一般是进行了两种极端的预编码方式，进行协作的时候将被协作UE的干扰抑制到零，而不进行协作的时候则不考虑对被协作UE的干扰。这种方法的弊端为：一方面，进行协作时，将对被协作UE的干扰抑制到了零，然而对协作UE的损失比较大。另一方面，不做协作的时候，虽然本小区没有损失，但是如果协作UE的信号方向正好是对被协作UE干扰最大的方向，这时候被协作UE就会受到特别大的干扰，影响了被协作UE的解调。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种协作多点传输系统的预编码方法及装置，保证协作UE与被协作UE的信号接收质量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种协作多点传输系统的预编码方法，包括：

协作基站收集协作用户设备（UE）的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；

协作基站采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；

协作基站利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

协作基站根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵。

进一步地，所述信号预编码信息包括：预编码矩阵索引（PMI）和秩索引（RI）；所述干扰预编码信息包括：最差伴随预编码矩阵索引（WCI）和RI，或者最优伴随预编码矩阵索引（BCI）和RI。

进一步地，所述协作基站利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间，包括：

当被协作UE只有一个时，根据所述被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，子干扰零空间向量张成子干扰零空间，所述子干扰零空间作为综合干扰零空间；或者

当被协作UE有两个以上时，根据每个被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合奇异值分解（SVD）计算得到综合干扰零空间向量，综合干扰零空间向量张成综合干扰零空间。

进一步地，所述干扰预编码信息为最差伴随预编码矩阵索引（WCI）和秩索引（RI），所述根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

根据所述WCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵的共轭转置矩阵进行SVD计算，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量。

进一步地，所述干扰预编码信息为最优伴随预编码矩阵索引（BCI）和秩索引（RI），所述根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

根据所述BCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵作为子干扰零空间向量。

进一步地，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合SVD计算得到综合干扰零空间向量，包括：

将两个以上子干扰零空间向量组合后得到组合干扰向量，对组合干扰向量的共轭转置矩阵进行SVD计算，取大于预设门限的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量。

进一步地，所述协作基站根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵，包括：

判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

如果信号向量包含于综合干扰零空间，则取信号向量作为协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量与综合干扰零空间垂直，则对综合干扰零空间向量求平均，得到第一垂直投影向量，并对信号向量与第一垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直，则将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，并对信号向量与第二垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵。

进一步地，所述判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系，包括：

将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，判断所述第二垂直投影向量长度是否大于第一预设门限，如果大于，则确定所述信号向量包含于综合干扰零空间，如果不大于，则再判断所述第二垂直投影向量长度是否小于第二预设门限，所述第二预设门限小于所述第一预设门限，如果小于，则确定所述信号向量与综合干扰零空间垂直，如果不小于，则确定所述信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种协作多点传输系统的预编码装置，位于协作基站，包括收集模块、信号向量获取模块、干扰零空间确定模块以及预编码矩阵确定模块，其中：

所述收集模块，用于收集协作用户设备（UE）的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；

所述信号向量获取模块，用于采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；

所述干扰零空间确定模块，用于利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

所述预编码矩阵确定模块，用于根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵。

进一步地，所述信号预编码信息包括：预编码矩阵索引（PMI）和秩索引（RI）；所述干扰预编码信息包括：最差伴随预编码矩阵索引（WCI）和RI，或者最优伴随预编码矩阵索引（BCI）和RI。

进一步地，所述干扰零空间确定模块利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间，包括：

当被协作UE只有一个时，所述干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将子干扰零空间向量张成子干扰零空间，所述子干扰零空间作为综合干扰零空间；或者

当被协作UE有两个以上时，所述干扰零空间确定模块根据每个被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合奇异值分解（SVD）计算得到综合干扰零空间向量，将综合干扰零空间向量张成综合干扰零空间。

进一步地，所述干扰预编码信息为最差伴随预编码矩阵索引（WCI）和秩索引（RI），所述干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

所述干扰零空间确定模块根据所述WCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵的共轭转置矩阵进行SVD计算，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量。

进一步地，所述干扰预编码信息为最优伴随预编码矩阵索引（BCI）和秩索引（RI），所述干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

所述干扰零空间确定模块根据所述BCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵作为子干扰零空间向量。

进一步地，所述干扰零空间确定模块将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合SVD计算得到综合干扰零空间向量，包括：

所述干扰零空间确定模块将两个以上子干扰零空间向量组合后得到组合干扰向量，对组合干扰向量的共轭转置矩阵进行SVD计算，取大于预设门限的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量。

进一步地，所述预编码矩阵确定模块根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵，包括：

所述预编码矩阵确定模块判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

如果信号向量包含于综合干扰零空间，则取信号向量作为协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量与综合干扰零空间垂直，则对综合干扰零空间向量求平均，得到第一垂直投影向量，并对信号向量与第一垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直，则将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，并对信号向量与第二垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵。

进一步地，所述预编码矩阵确定模块判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系，包括：

所述预编码矩阵确定模块将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，判断所述第二垂直投影向量长度是否大于第一预设门限，如果大于，则确定所述信号向量包含于综合干扰零空间，如果不大于，则再判断所述第二垂直投影向量长度是否小于第二预设门限，所述第二预设门限小于所述第一预设门限，如果小于，则确定所述信号向量与综合干扰零空间垂直，如果不小于，则确定所述信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直。

针对目前方法的不足，本发明提供的协作多点传输系统中协作UE的预编码方法，综合考虑了处于协作多点传输系统中的协作UE的信号方向与被协作UE的干扰方向之间的空间关系，兼顾了协作UE的信号损失和对被协作UE干扰的抑制。使协作UE不会因为协作而自身损失过大，保证了协作UE的接收信号质量，又减小了对被协作UE的干扰，保证了被协作UE的接收信号质量，提高了整体的吞吐量，带来整体性能的增益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1生成预编码矩阵的方法流程示意图；

图2为本发明实施例1生成预编码矩阵的装置结构示意图；

图3为本发明实施例2采用协作多点传输的场景图；

图4为本发明实施例3采用协作多点传输的场景图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例1

本实施例提供了一种预编码矩阵的确定方法，图1为生成协作UE的预编码矩阵的方法流程示意图，具体包括步骤101-104：

步骤101，协作基站收集协作UE的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；

其中，信号预编码信息利用归属于协作基站的UE（以下简称协作UE）到协作基站之间的信道（以下简称信号信道），根据一定原则，在码本中匹配得到。信号预编码信息包括预编码矩阵索引（Precoding Matrix Index，简称PMI）和秩索引（Rank Index，简称RI）。

其中，干扰预编码信息由其他被分配了与协作UE同频资源且处于小区边缘的UE（以下简称被协作UE）到协作基站之间的信道（以下简称干扰信道），根据一定原则，在码本中匹配得到。干扰预编码信息可以是最大干扰方向的预编码信息，即最差伴随预编码矩阵索引（Worst Companion Index，简称WCI）和RI，也可以是最小干扰方向的预编码信息，即最优伴随预编码矩阵索引（Best Companion Index，简称BCI）和RI。

上述码本需事先存储在基站和UE上，基站和UE侧所存储码本必须为同一套码本。

步骤102，协作基站采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；

信号向量的确定具体指的是：协作基站根据信号预编码信息PMI和RI，在码本中查找到具体的码字。

步骤103，协作基站利用该干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

当被协作UE只有一个时，则综合干扰零空间为该被协作UE的干扰预编码信息确定的子干扰零空间向量张成的子干扰零空间；如果被协作UE有两个以上时，则先根据每个被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合奇异值分解（Singular Value Decomposition，简称SVD）计算得到综合干扰零空间向量，综合干扰零空间向量张成综合干扰零空间。

上述组合SVD计算具体指：将两个以上子干扰零空间向量组合后得到组合干扰向量，对组合干扰向量的共轭转置矩阵进行SVD计算，取大于预设门限的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量。该预设门限可以由仿真得到。

可采用以下方式之一确定子干扰零空间向量：

如果干扰预编码信息为WCI和RI，则先根据WCI和RI，在码本中查找到具体的码字（即预编码矩阵），该码字为干扰向量，然后对码字的共轭转置矩阵进行SVD计算，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量；

如果干扰预编码信息为BCI和RI，则根据BCI和RI，在码本中查找到具体的码字即预编码矩阵直接作为子干扰零空间向量。

步骤104，协作基站根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵。

判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

如果信号向量包含于综合干扰零空间，则直接取信号向量作为协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量与综合干扰零空间垂直，则对综合干扰零空间向量求平均，得到第一垂直投影向量，并对信号向量与该第一垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直，则将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，并对信号向量与该第二垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵。加权求和的最优权值可以由仿真得到。

优选地，在判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系时，先将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，判断该第二垂直投影向量长度是否大于第一预设门限，如果大于，则确定信号向量包含于综合干扰零空间，如果不大于，则再判断第二垂直投影向量长度是否小于第二预设门限，设置该第二预设门限小于第一预设门限，如果小于，则确定信号向量与综合干扰零空间垂直，如果不小于，则确定信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直。上述第一预设门限和第二预设门限可以由仿真得到最优门限值。通过设置门限可以将近似垂直的情况也认为垂直。

除上述方式外，也可以采用其他方式判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系。

实现上述方法的装置如图2所示，位于协作基站，包括收集模块、信号向量获取模块、干扰零空间确定模块以及预编码矩阵确定模块，其中：

该收集模块，用于收集协作UE的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；

该信号向量获取模块，用于采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；

该干扰零空间确定模块，用于利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

该预编码矩阵确定模块，用于根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵。

如前所述，信号预编码信息包括：PMI和RI；干扰预编码信息包括：WCI和RI，或者BCI和RI。

具体地，上述干扰零空间确定模块采用以下方式确定综合干扰零空间：

当被协作UE只有一个时，该干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将子干扰零空间向量张成子干扰零空间，该子干扰零空间作为综合干扰零空间；或者

当被协作UE有两个以上时，该干扰零空间确定模块根据每个被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合奇异值分解（SVD）计算得到综合干扰零空间向量，将综合干扰零空间向量张成综合干扰零空间。

其中，该干扰零空间确定模块采用以下方式之一确定子干扰零空间向量：

干扰预编码信息为WCI和RI时，干扰零空间确定模块根据WCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵的共轭转置矩阵进行SVD计算，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量；

干扰预编码信息为BCI和RI时，干扰零空间确定模块根据BCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵作为子干扰零空间向量。

干扰零空间确定模块采用以下方式进行组合SVD计算得到综合干扰零空间向量：干扰零空间确定模块将两个以上子干扰零空间向量组合后得到组合干扰向量，对组合干扰向量的共轭转置矩阵进行SVD计算，取大于预设门限的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量。

上述预编码矩阵确定模块根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵，包括：

该预编码矩阵确定模块判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

如果信号向量包含于综合干扰零空间，则取信号向量作为协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量与综合干扰零空间垂直，则对综合干扰零空间向量求平均，得到第一垂直投影向量，并对信号向量与第一垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直，则将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，并对信号向量与第二垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵。

优选地，该预编码矩阵确定模块采用以下方式判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

该预编码矩阵确定模块将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，判断第二垂直投影向量长度是否大于第一预设门限，如果大于，则确定信号向量包含于综合干扰零空间，如果不大于，则再判断第二垂直投影向量长度是否小于第二预设门限，该第二预设门限小于第一预设门限，如果小于，则确定信号向量与综合干扰零空间垂直，如果不小于，则确定信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直。

实施例2

本实施例提供了两个小区情形下采用协作多点传输技术计算协作UE的预编码的方法。图3是本实施例两小区两UE下采用协作多点传输的场景。本实施例中，基站侧采用4天线发送数据，UE侧采用2天线接收数据。UE1归属于eNB1，UE2归属于eNB2。UE1和UE2被分配了相同的频率资源。UE1处于小区边缘，为被协作UE，UE2为协作UE，eNB1为被协作基站，eNB2为协作基站。UE1到eNB2之间的信道为H₁₂，UE2到eNB2之间的信道为H₂₂。H₁₂、H₂₂均为2x4的矩阵。由于2个UE被分配了相同的频率资源且UE1处于接近eNB2的小区边缘，当eNB2给UE2发送数据时，会影响到UE1的数据接收。因此，需要eNB2给UE2发送数据时考虑避开对UE1的干扰。要做到规避干扰，就需要eNB2获得eNB2到UE1的干扰方向信息。本实施例选择的方式为：由UE1测量eNB2到UE1之间的干扰信道H₁₂，将H₁₂与R8码本中的码字匹配，得到干扰方向的预编码矩阵信息，由UE1反馈给eNB1，并由eNB1交互给eNB2。当eNB2获得了eNB2对UE1的干扰方向的信息，在对UE2进行预编码的时候，会考虑对UE1的干扰规避，这是CoMP预编码的基本依据。

本实施例计算两小区下协作UE的CoMP预编码，具体包括如下步骤：

步骤201，eNB2收集信号预编码信息及交互自eNB1的被协作UE的干扰预编码信息；

信号预编码信息由UE2根据信道H₂₂在码本中匹配得到，并反馈给eNB2。信号预编码信息包括PMI和RI_sig，其匹配方式有以下两种可选：

方式一：

记Trace_max＝0，PMI=0，RI_sig=0；

依次选择R8码本中一层与两层的码字W_i，j，i＝1,2,j＝1,...,16，计算trace((W_{i， j}H₂₂)^H*(W_i,jH₂₂))，如果trace((W_i，jH₂₂)^H*(W_i,jH₂₂))＞Trace_max，更新Trace_max=trace((W_{i, j}H₂₂)^H*(W_i,jH₂₂))，RI_sig=i，PMI=j，其中，trace(□)表示求矩阵的迹运算。

通过上述方式可以匹配到最优的预编码矩阵索引PMI和秩索引RI_sig。

方式二：

步骤201.1.1，对信道H₂₂进行SVD计算：H₂₂＝UDV^H，其中U是大小为2*2的矩阵，为H₂₂的行奇异向量，D为2*4的矩阵，为H₂₂所有奇异值组成的对角阵，V^H是大小为4*4的矩阵，为H₂₂的列奇异向量，其中，V^H中每一列奇异向量与D中每一个奇异值一一对应；

步骤201.1.2，取大于门限1的奇异值对应的列奇异向量作为信号值空间向量V_val；

其中，本实施例中取门限1=0.5。

以D中奇异值按照从大到小排列为例，则V_val＝V^H(:,1:N_val)，其中N_val为H₂₂大于门限1的奇异值个数，(:,1:N_val)表示取一个矩阵的所有行的1到N_val列；

步骤201.1.3，记d_min＝∞，PMI=0，RI_sig=0；

步骤201.1.4，依次选择R8码本中一层与两层的码字W_i，j，i＝1，2，j＝1，...，16，计算W_i，j与V_val的弦距离，如果d_i，j＜d_min，更新d_min＝d_i，j，RI_sig＝i，PMI＝j，其中，||·||_F尸表示取Frobenius范数运算。

通过上述方式也可以匹配到最优的预编码矩阵索引PMI和秩索引RI_sig。

干扰预编码信息由UE1根据信道H₁₂，在码本中匹配得到，具体有以下两种匹配方式可选：

方式一：

与信号预编码信息的匹配方式相同，这里不做赘述，得到最差伴随预编码矩阵索引WCI和RI_inf。

方式二：

记Trace_min＝0，BCI＝0，RI_inf＝0；

依次选择R8码本中一层与两层的码字W_i，j，i＝1，2，j＝1，...，16，计算trace((W_{i， j}H₁₂)^H*(W_i，jH₁₂))，如果trace((W_i，jH₁₂)^H*(W_i，jH₁₂))＜Trace_min，更新Trace_min＝trace((W_{i， j}H₁₂)^H*(W_i，jH₁₂))，RI_inf＝i，BCI＝j。

通过上述方式二得到最优伴随预编码矩阵索引BCI和RI_inf。

步骤202，eNB2根据PMI和RI_sig确定信号向量；

具体地，从R8码本RI_sig层的16个码字中查找到预编码矩阵作为信号向量W_sig，其中W_sig为4*RI_sig的矩阵。

步骤203，eNB2根据干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

由于本示例中只有UE1对应的一组干扰预编码信息，因此综合干扰零空间即为由UE1的干扰预编码信息确定的子干扰零空间。具体计算方式包括：

方式一：如果干扰预编码信息为WCI和RI_inf，则子干扰零空间的计算步骤具体包括：

步骤203.1.1，从R8码本RI_inf层的16个码字中查找到预编码矩阵作为干扰向量W_inf；

步骤203.1.2，对干扰向量的共轭转置矩阵W_inf ^H进行SVD计算：W_inf ^H＝UDV^H，其中U是大小为RI_inf*RI_inf的矩阵，为W_inf的行奇异向量；D为RI_inf*4的矩阵，为W_inf所有奇异值组成的对角阵，；V^H是大小为4*4的矩阵，为W_inf的列奇异向量，其中，V^H中每一列奇异向量与D中每一个奇异值一一对应；

步骤203.1.3，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量V_inf，子干扰零空间向量张成的空间为子干扰零空间，该子干扰零空间作为综合干扰零空间。

如果设置D中奇异值按照从大到小排列，则V_inf＝V^H(:，5-N_null:end)，其中N_null为W_inf的零奇异值个数，(:，5-N_null:end)表示取一个矩阵的所有行的第5-N_null列到最后一列。

方式二：如果干扰预编码信息为BCI和RI_inf，则子干扰零空间的计算步骤具体包括：

步骤203.2.1，从R8码本RI_inf层的16个码字中查找到预编码矩阵;

步骤203.2.2，直接将预编码矩阵作为子干扰零空间向量V_inf，子干扰零空间向量张成子干扰零空间，该子干扰零空间作为综合干扰零空间；

步骤204，根据W_sig与V_inf妒的关系，确定UE2的最新CoMP预编码矩阵。具体包括：

步骤204.1当W_sig多于一列，对W_sig的每一列进行归一化，使得W_sig每一列的长度均为1；

归一化的计算公式为：

i＝1，...，RI_sig

其中，(□)^H表示取矩阵的共轭转置矩阵运算。

之所以要对每一列进行归一化，是由于从多层码本中得到的信号向量每一列的长度并不等于1，归一化的目的是为了后续的判定准则统一。

步骤204.2，将W_{Norm_sig}的每一列向量向综合干扰零空间投影，得到垂直投影量V_p；

垂直投影向量的计算公式为：

步骤204.3，分别判断垂直投影向量的长度i＝1,...,RI_sig是否大于门限2，如果是，说明此列信号向量近似包含于综合干扰零空间，则直接取此列信号向量作为UE2的最新预编码矩阵，即W_final(:,i)＝W_{Norm_sig}(:,i)i＝1,...,RI_sig，本流程结束，如果不大于门限2，则转步骤204.4；

上述垂直投影向量的长度计算公式为：

i＝1,...,RI_sig；

本实施例所选门限2=0.995。

步骤204.4，分别判断垂直投影向量的长度i＝1,...,RI_sig是否小于门限3，如果是，说明信号向量与综合干扰零空间近似垂直，不能对此列垂直投影向量做后续操作，因此对零空间向量的所有列求平均值，得到近似的垂直投影向量，更新垂直投影向量，转步骤204.5，如果否，不更新垂直投影向量，直接转步骤204.5；

其中，本实施例所选门限3=0.001。

步骤204.5，对垂直投影向量做归一化，得到V_{Norm_p}，求垂直投影向量与信号向量的加权平均值，即

W_final(:,i)＝ω×W_{Norm_sig}(:,i)+(1-ω)V_{Norm_p}(:,i) i＝1,...,RI_sig，其中，ω为介于0~1之间的实数，其最优值由仿真得到；

得到向量W_final作为UE2的最新预编码矩阵，结束。

垂直投影向量长度i＝1,...,RI_sig既不大于门限2，也不小于门限3，说明信号向量既不包含于综合干扰零空间，也不与综合干扰零空间垂直。

其中，垂直投影向量的归一化方法与步骤204.1中所述信号向量的归一化方法相同，这里不再赘述。

本实施例中，eNB2给协作UE2发送数据时，当UE2的最优预编码方向与UE1的干扰零空间方向（即对UE1干扰最小的方向）不一致时，使得对UE2的预编码方向向UE1的干扰最小方向倾斜，但又不完全处于UE1的干扰最小方向，既抑制了eNB2对UE1的干扰，提高了UE1的频谱效率，又不会使得UE2的自身损失过大，兼顾了协作UE与被协作UE的频谱效率，提高了综合频率效率。

实施例3

该实施例提供了3小区3UE情形下采用协作多点传输技术计算预编码的方法。图4是3小区3UE下采用协作多点传输的场景。其中，基站侧采用4天线发送数据，UE侧采用2天线接收数据。UE1归属于eNB1，UE2归属于eNB2，UE3归属于eNB3。UE1、UE2和UE3被分配了相同的频率资源。UE1和UE2均处于小区边缘，为被协作UE，UE3为协作UE，eNB1和eNB2均为被协作基站，eNB3为协作基站。eNB3到UE1之间的信道为H₁₃，eNB3到UE2之间的信道为H₂₃，eNB3到UE3之间的信道为H₃₃。H₁₃、H₂₃、H₃₃均为2x4的矩阵。由于3个UE被分配了相同的频率资源且UE1和UE2均处于接近eNB3的小区边缘，当eNB3给UE3发送数据时，会影响到UE1和UE2的数据接收。因此，需要eNB3给UE3发送数据时考虑避开对UE1和UE2的干扰。本实施例选择干扰获得方式为：由UE1测量eNB3到UE1之间的干扰信道H₁₃，将H₁₃与R8码本中的码字匹配，得到干扰最小方向的预编码矩阵索引BCI和RI，由UE1反馈给eNB1，并由eNB1交互给eNB3；由UE2测量eNB3到UE2之间的干扰信道H₂₃，将H₂₃与R8码本中的码字匹配，得到干扰最小方向的预编码矩阵索引BCI和RI，由UE2反馈给eNB2，并由eNB2交互给eNB3。当eNB3获得了eNB3对UE1和UE2的干扰方向的信息，在对UE3进行预编码的时候，会考虑同时对UE1和UE2的干扰规避，这是3小区下CoMP预编码的基本依据。

计算3小区3UE场景下协作UE的CoMP预编码，包括如下步骤：

步骤301，eNB3收集信号预编码信息及交互自eNB1和eNB2的被协作UE的干扰预编码信息；

其中，信号预编码信息由UE3根据信道H₃₃，在码本中匹配得到并反馈。信号预编码信息包括PMI和RI_sig。具体的匹配步骤，既可以选择实施例2步骤201中信号预编码的匹配方式一，亦可以选择实施例2步骤201中信号预编码的匹配方式二；

其中，干扰预编码信息分别由UE1根据信道H₁₃在码本中匹配得到，由UE2根据H₂₃在码本中匹配得到。具体的匹配步骤，既可以选择实施例2步骤201中干扰预编码信息的匹配方式一，亦可以选择实施例2步骤201中干扰预编码信息的匹配方式二。

步骤302，eNB3根据PMI和RI_sig确定信号向量；

具体步骤参见实施例2中步骤202。

步骤303，eNB3根据干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

具体计算步骤为：

步骤303.1，分别计算UE1和UE2的干扰预编码信息对应的子干扰零空间向量V_infUE1和V_infUE2，其计算方式参见实施例2步骤203；

步骤303.2，对两个子干扰零空间向量进行组合得到组合干扰向量，即

W_inf＝[V_infUE1,V_infUE2]；

步骤303.3，对组合干扰向量的共轭转置矩阵W_inf ^H进行SVD计算，W_inf ^H＝UDV^H，其中U是大小为N_col*N_col*的矩阵，为W_inf的行奇异向量，N_col为两个子干扰零空间向量列数之和；D为N_col*4的矩阵，为W_inf所有奇异值组成的对角阵；V^H是大小为4*4的矩阵，为W_inf的列奇异向量，其中，V^H中每一列奇异向量与D中每一个奇异值一一对应；

步骤303.4，取W_inf大于门限4的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量V_inf，综合干扰零空间向量张成的空间为综合干扰零空间；

其中，本实施例优选门限4=0.8，门限值根据精度确定。

如果D中奇异值按照从大到小排列，则V_inf＝V^H(:,1:N_val)，其中N_val为W_inf中大于门限4的奇异值个数，(:,1:N_val)表示取矩阵的所有行的第1到N_val列。

步骤304，根据W_sig与V_inf的关系，确定UE3的CoMP预编码矩阵。

具体步骤参见实施例2中步骤204。

本实施例中，eNB3给协作UE3发送数据时，同时避开了对UE1和UE2干扰最大的方向，既抑制了对UE1和UE2的干扰，又不会使得偏离开UE3的信号最大方向过大，兼顾了协作UE与被协作UE的频谱效率，提高了综合频率效率。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种协作多点传输系统的预编码方法，包括：

协作基站收集协作UE的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；

协作基站采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；

协作基站利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

协作基站根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵；

所述协作基站根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵，包括：

判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

如果信号向量包含于综合干扰零空间，则取信号向量作为协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量与综合干扰零空间垂直，则对综合干扰零空间向量求平均，得到第一垂直投影向量，并对信号向量与第一垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直，则将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，并对信号向量与第二垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述信号预编码信息包括：预编码矩阵索引(PMI)和秩索引(RI)；所述干扰预编码信息包括：最差伴随预编码矩阵索引(WCI)和RI，或者最优伴随预编码矩阵索引(BCI)和RI。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述协作基站利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间，包括：

当被协作UE只有一个时，根据所述被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，子干扰零空间向量张成子干扰零空间，所述子干扰零空间作为综合干扰零空间；或者

当被协作UE有两个以上时，根据每个被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合奇异值分解(SVD)计算得到综合干扰零空间向量，综合干扰零空间向量张成综合干扰零空间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述干扰预编码信息为最差伴随预编码矩阵索引(WCI)和秩索引(RI)，所述根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

根据所述WCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵的共轭转置矩阵进行SVD计算，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述干扰预编码信息为最优伴随预编码矩阵索引(BCI)和秩索引(RI)，所述根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

根据所述BCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵作为子干扰零空间向量。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合SVD计算得到综合干扰零空间向量，包括：

将两个以上子干扰零空间向量组合后得到组合干扰向量，对组合干扰向量的共轭转置矩阵进行SVD计算，取大于预设门限的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系，包括：

将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，判断所述第二垂直投影向量长度是否大于第一预设门限，如果大于，则确定所述信号向量包含于综合干扰零空间，如果不大于，则再判断所述第二垂直投影向量长度是否小于第二预设门限，所述第二预设门限小于所述第一预设门限，如果小于，则确定所述信号向量与综合干扰零空间垂直，如果不小于，则确定所述信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直。

8.一种协作多点传输系统的预编码装置，位于协作基站，包括收集模块、信号向量获取模块、干扰零空间确定模块以及预编码矩阵确定模块，其中：

所述收集模块，用于收集协作用户设备(UE)的信号预编码信息及被协作UE的干扰预编码信息；

所述信号向量获取模块，用于采用所述信号预编码信息在码本中查找预编码矩阵，将所述预编码矩阵作为信号向量；

所述干扰零空间确定模块，用于利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间；

所述预编码矩阵确定模块，用于根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵；

所述预编码矩阵确定模块根据信号向量与综合干扰零空间的空间关系，确定协作UE的最新预编码矩阵，包括：

所述预编码矩阵确定模块判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系：

如果信号向量包含于综合干扰零空间，则取信号向量作为协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量与综合干扰零空间垂直，则对综合干扰零空间向量求平均，得到第一垂直投影向量，并对信号向量与第一垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵；或者

如果信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直，则将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，并对信号向量与第二垂直投影向量加权求和，得到协作UE的最新预编码矩阵。

9.如权利要求8所述的预编码装置，其特征在于：

所述信号预编码信息包括：预编码矩阵索引(PMI)和秩索引(RI)；所述干扰预编码信息包括：最差伴随预编码矩阵索引(WCI)和RI，或者最优伴随预编码矩阵索引(BCI)和RI。

10.如权利要求8所述的预编码装置，其特征在于：

所述干扰零空间确定模块利用所述干扰预编码信息确定综合干扰零空间，包括：

当被协作UE只有一个时，所述干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将子干扰零空间向量张成子干扰零空间，所述子干扰零空间作为综合干扰零空间；或者

当被协作UE有两个以上时，所述干扰零空间确定模块根据每个被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合奇异值分解(SVD)计算得到综合干扰零空间向量，将综合干扰零空间向量张成综合干扰零空间。

11.如权利要求10所述的预编码装置，其特征在于：

所述干扰预编码信息为最差伴随预编码矩阵索引(WCI)和秩索引(RI)，所述干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

所述干扰零空间确定模块根据所述WCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵的共轭转置矩阵进行SVD计算，取SVD计算的零奇异值对应的列奇异向量作为子干扰零空间向量。

12.如权利要求10所述的预编码装置，其特征在于：

所述干扰预编码信息为最优伴随预编码矩阵索引(BCI)和秩索引(RI)，所述干扰零空间确定模块根据被协作UE的干扰预编码信息确定子干扰零空间向量，包括：

所述干扰零空间确定模块根据所述BCI和RI在码本中查找预编码矩阵，将查找到的预编码矩阵作为子干扰零空间向量。

13.如权利要求10所述的预编码装置，其特征在于：

所述干扰零空间确定模块将得到的两个以上子干扰零空间向量经过组合SVD计算得到综合干扰零空间向量，包括：

所述干扰零空间确定模块将两个以上子干扰零空间向量组合后得到组合干扰向量，对组合干扰向量的共轭转置矩阵进行SVD计算，取大于预设门限的奇异值对应的列奇异向量作为综合干扰零空间向量。

14.如权利要求10所述的预编码装置，其特征在于：

所述预编码矩阵确定模块判断信号向量与综合干扰零空间的空间关系，包括：

所述预编码矩阵确定模块将信号向量向综合干扰零空间投影，得到第二垂直投影向量，判断所述第二垂直投影向量长度是否大于第一预设门限，如果大于，则确定所述信号向量包含于综合干扰零空间，如果不大于，则再判断所述第二垂直投影向量长度是否小于第二预设门限，所述第二预设门限小于所述第一预设门限，如果小于，则确定所述信号向量与综合干扰零空间垂直，如果不小于，则确定所述信号向量既不包含于综合干扰零空间，又不与综合干扰零空间垂直。