CN105846877B - 一种基于多用户mimo确定预编码的方法及装置 - Google Patents

一种基于多用户mimo确定预编码的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多用户MIMO确定预编码的方法及装置，该方法包括获取用户的多个子信道信息，根据用户的多个子信道信息之间的相关性值，将用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，针对用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定子信道分类集合对应的预编码矩阵。通过将用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，可以简化子信道之间相关性的计算的复杂度，由于不需要对每个子信道都计算相应的预编码矩阵，进而降低获取预编码时运算的复杂度。

Description

一种基于多用户MIMO确定预编码的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于多用户MIMO确定预编码的方法及装置。
背景技术
多用户MIMO(Multi User-Multiple Input Multiple Output，MU-MIMO，多用户多入多出技术)技术是利用不同用户使用相同的资源进行传输，从而增大系统吞吐量，提高频谱利用率。下行MU-MIMO在3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)协议中主要经历了三个阶段。LTE(Long Term Evolution，长期演进)R8中的多用户MIMO，通过高层半静态的配置用户处于多用户MIMO状态，最多支持两个用户的MU-MIMO，并且每个用户只有一个layer(空间层)。LTE R9版本的标准中引入了传输模式8(TransportMode 8，TM8)。在下行链路中，当基站配置了多个发射天线与发射机时，可以通过波束赋形或预编码技术，利用下行信道的空间选择性，在相同的时频资源上同时调度多个用户，通过空分复用的方式提高系统的频带利用率、系统支持的用户数。在LTE R10中引入传输模式9(Transport Mode 9，TM9)，使用用户的专用参考信号，可达8个空间层。而最大多用户复用的阶数仍然为4，这是由于支持大于4层的时候，信道估计质量预期将会极大恶化，预期性能增益不大，并且不精确的反馈也会使得用户配对的选择更加困难。
多个用户共享时频资源，必然会引入了多用户干扰，如何消除多用户干扰是使用该技术的关键。为了克服这一问题，多种预编码技术方案被提出来，用于LTE下行消除用户间的干扰，从而达到提高频谱利用率和提高系统容量的目的。常用的算法有ZF算法(迫零算法)、MMSE算法(最小均方误差算法)、BD算法(块对角化算法)。然而这些算法主要是应用于平坦衰落信道中，但在实际应用中，信道多为频率选择性衰落信道。现有技术中提出了将多个衰落信道看成多个并行的平坦衰落信道进行计算，也就是说将每个载波都进行一次运算，该方法虽然能够获得好的性能，但是其运算复杂度相当高。
发明内容
本发明实施例提供一种基于多用户MIMO确定预编码的方法及装置，用以降低获取预编码时运算的复杂度。
本发明实施例提供的一种基于多用户MIMO确定预编码的方法，包括：
获取用户的多个子信道信息；
根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，其中，所述子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，n为正整数；所述子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，所述第一子信道为所述子信道分类集合中的任一个子信道，所述第二子信道为所述子信道分类集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
较佳地，所述根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，包括：
将所述用户的多个子信道划入待处理集合中；
从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道；
计算所述第一子信道与第二子信道的相关性值，所述第二子信道为所述待处理集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
若存在相关性小于所述相关性门限值的第二子信道，则将所述第二子信道和所述第一子信道划入子信道分类集合；
确定所述待处理集合是否为空，若不为空，则返回步骤从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，继续执行，直至所述待处理集合为空。
较佳地，针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵，包括：
针对每个子信道分类集合，对所述子信道分类集合中的子信道元素进行求和并取平均值，获得等效矩阵；
根据所述等效矩阵，利用预编码算法，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
较佳地，所述获取用户的多个子信道信息，包括：
获取用户上报的信道探测参考信号SRS信息；
对所述用户上报的SRS信息进行信道估计，获取所述用户的多个子信道信息。
相应地，本发明实施例还提供了一种基于多用户MIMO确定预编码的装置，包括：
获取单元，用于获取用户的多个子信道信息；
划分单元，用于根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，其中，所述子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，n为正整数；所述子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，所述第一子信道为所述子信道分类集合中的任一个子信道，所述第二子信道为所述子信道分类集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
确定单元，用于针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
较佳地，所述划分单元具体用于：
将所述用户的多个子信道划入待处理集合中；
从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道；
计算所述第一子信道与第二子信道的相关性值，所述第二子信道为所述待处理集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
若存在相关性小于所述相关性门限值的第二子信道，则将所述第二子信道和所述第一子信道划入子信道分类集合；
确定所述待处理集合是否为空，若不为空，则返回步骤从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，继续执行，直至所述待处理集合为空。
较佳地，所述确定单元具体用于：
针对每个子信道分类集合，对所述子信道分类集合中的子信道元素进行求和并取平均值，获得等效矩阵；
根据所述等效矩阵，利用预编码算法，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
较佳地，所述获取单元具体用于：
获取用户上报的信道探测参考信号SRS信息；
对所述用户上报的SRS信息进行信道估计，获取所述用户的多个子信道信息。
本发明实施例表明，通过获取用户的多个子信道信息，根据用户的多个子信道信息之间的相关性值，将用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，第一子信道为子信道分类集合中的任一个子信道，第二子信道为子信道分类集合中除第一子信道之外的任一个子信道，针对用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定子信道分类集合对应的预编码矩阵。通过将用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，可以简化子信道之间相关性的计算的复杂度，由于不需要对每个子信道都计算相应的预编码矩阵，进而降低获取预编码时运算的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的基于多用户MIMO确定预编码的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的基于多用户MIMO确定预编码的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的基于多用户MIMO确定预编码的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例适应于基于多用户MIMO技术的信号发射系统，本发明实施例中的确定预编码的装置可以是基站，该基于多用户MIMO技术的信号发射系统可以位于该基站内。为了更好的描述本发明实施例，下面将以确定一个用户对应的预编码为例，描述确定预编码的流程。
基于上述描述，图1示出了本发明实施例提供的一种基于多用户MIMO确定预编码的方法的流程，该流程可以由确定预编码的装置执行。
如图1所示，该流程的具体步骤包括：
步骤101，获取用户的多个子信道信息；
步骤102，根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合；
步骤103，针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
在步骤101中，具体的，获取用户上报的SRS(Sounding Reference Signal，信道探测参考信号)信息，对该用户上报的SRS信息进行信道估计，获取该用户的多个子信道信息。通过所述信道估计可以计算出每个用户对应的信道矩阵。通过信道矩阵可以获取每个用户对应的子信道信息。
在步骤102中，上述子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，n为正整数；所述子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，该第一子信道为所述子信道分类集合中的任一个子信道，该第二子信道为所述子信道分类集合中除第一子信道之外的任一个子信道，当没有与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道时，该子信道分类集合中只有该第一子信道。具体为，在获取用户的多个子信道信息之后，将用户的多个子信道划入待处理集合中，从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，计算第一子信道与所述待处理集合中除所述第一子信道之外的其他任一子信道的相关性值，若存在相关性值小于相关性门限值的子信道，将该子信道作为第二子信道，则将所述第一子信道和所述第二子信道划入一个子信道分类集合。然后确定待处理集合是否为空，若不为空，则从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，计算第一子信道与所述待处理集合中除所述第一子信道之外的其他任一子信道的相关性值，若存在相关性值小于相关性门限值的子信道，将该子信道作为第二子信道，将所述第一子信道和所述第二子信道划入一个子信道分类集合。确定待处理集合是否为空，若不为空，则返回步骤从待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，继续执行，直至待处理集合为空或者待处理集合中的各子信道中任两个子信道的相关性值均不小于相关性门限值时为止。
举例来说，为了减少子信道的相关性计算的复杂度，可以先计算待处理集合中第一个子信道与该待处理集合中除第一个子信道之外的其他子信道的相关性，获得相应的相关性值。设定相关性门限值为P，选取待处理集合中的第一个子信道作为第一子信道，在确定除第一子信道之外的其他子信道与所述第一子信道是否相关时，可以选取与所述第一子信道的相关性值小于P的子信道为相关性强的子信道，即作为第二子信道，将所述第一子信道和所述第二子信道归为子信道分类集合H1。然后，除去所述第一子信道和所述第二子信道之外，在待处理集合中剩余的子信道中，选取第一个子信道作为第一子信道，再计算所述第一子信道与所述该待处理集合中除所述第一子信道的其他子信道的相关性，获取相应的相关性值，从而获取下一个子信道分类集合H2，然后重复上述步骤，最终得到该用户的子信道划分集合，该子信道划分集合包含所有的子信道分类集合{H1，H2，……，Hn}。该子信道划分集合的大小由信道变化的影响所决定，当信道属于平坦衰落信道时，该子信道划分集合的大小退化为1，即子信道划分集合里只有一个子信道分类集合，可以使用一个预编码矩阵。
在步骤103中，在确定出多个子信道分类集合之后，还需要确定该子信道分类集合对应的预编码矩阵。具体的，针对每个子信道分类集合，对该子信道分类集合中的子信道元素进行求和并取平均值，获得等效矩阵，然后根据该等效矩阵，利用预编码算法，确定该子信道分类集合对应的预编码矩阵。该预编码算法可以是ZF算法、MMSE算法、BD算法等。
上述实施例表明，获取用户的多个子信道信息，根据用户的多个子信道信息之间的相关性值，将用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，第一子信道为子信道分类集合中的任一个子信道，第二子信道为子信道分类集合中除第一子信道之外的任一个子信道，针对用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定子信道分类集合对应的预编码矩阵。通过将用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，可以简化子信道之间相关性的计算的复杂度，由于不需要对每个子信道都计算相应的预编码矩阵，进而降低获取预编码时运算的复杂度。
为了更好的解释本发明实施例，下面将在具体的实施场景下描述确定多用户MIMO预编码的流程。
在MU-MIMO系统中，假设有K个用户，其数据流经过预编码过后叠加起来，由基站端天线统一发送出去，占用相同的时频资源，信号在经过信道后，接收端用户i接收到的信号为：
其中，j为其他的干扰用户，yi为第i个用户的接收信号，Wi为第i个用户的预编码矩阵，si为第i个用户的发送信号的，Wj为第i个用户的第j个干扰用户的预编码矩阵，sj为第j个用户的发送信号的，Hi为瑞利衰落信道矩阵，K为用户数量，上式中第二部分为其他用户数据造成的干扰，zi为信道噪声。可以看到，对于其他用户数据造成的干扰，如果存在一个预编码矩阵与所述信道不相关，则所述接收信号只剩下第三部分信道噪声的影响，消除了其他用户的干扰。对于平坦衰落信道，每个用户整个带宽使用一个预编码矩阵就可以，然而对于衰落信道，特别是深衰落的信道，干扰信号的大小会大于用户本身的有用信号。为此本发明将具有一类强相关性的子信道使用一个预编码矩阵，以达到对其他用户干扰的抑制。则信号在经过信道后，接收端用户i接收到的信号为：
其中i表示接收用户，j为其他的干扰用户，n为接收用户对应的子信道分类集合的个数，c为子信道集合包含的子信道。
基于上述描述，如图2所示，确定预编码的具体步骤包括：
步骤201，收集用户上报的SRS信息；
通过K个用户对其SRS信息的上报，收集所述用户的上行SRS信息。通过信道估计，计算出各个用户对应的信道矩阵Hi。
步骤202，对于第i个用户，计算待处理集合第一个子信道信息与其他子信道的相关性，得到相关性值集合C；
步骤203，判断相关值是否小于相关性门限值P，若是，则转入步骤209，若否，则转入步骤204；
步骤204，将第一个子信道与其他子信道的相关性值大于等于P的其他子信道归为集合Q。
步骤205，确定集合Q是否为空，若是，则转入步骤207，若否，则转入步骤206；
步骤206，计算集合Q中第一个子信道与其他子信道的相关性值，得到相关性值集合C，转入步骤203；
步骤207，获得用户i的n个子信道分类集合{Hi1，Hi2，……，Hin}；
重复步骤202至步骤207，获得每个用户对应的子信道分类集合。
步骤208，计算每个用户对应的子信道分类集合对应的预编码矩阵集合。
计算用户i的子信道分类集合中第一个子集合的预编码矩阵Wi1，其方法为：将Hi1中的信道矩阵元素进行求和并取平均值，对应得到一个等效矩阵H’i1。然后利用现有的MU-MIMO预编码获得方法进行计算，如ZF算法、MMSE算法、BD算法等，获得Hi1集合的预编码矩阵Wi1。计算剩余子信道分类集合的元素对应的预编码矩阵，获得预编码矩阵集合{Wi1，Wi2，……，Win}。重复上述步骤，获得K个用户的预编码矩阵集合。
步骤209，将相关值小于相关性门限值P的子信道与第一个子信道归为具有强相关信道特性的一类，并归为集合Hi1，清空集合C，将剩余的子信道归为集合Q，记录其相关子信道号。
基于相同的技术构思，图3示出了本发明实施例提供的一种基于多用户MIMO确定预编码的装置，该装置可以执行确定预编码的流程。
如图3所示，该装置具体包括：
获取单元301，用于获取用户的多个子信道信息；
划分单元302，用于根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，其中，所述子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性小于相关性门限值，n为正整数；所述子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，所述第一子信道为所述子信道分类集合中的任一个子信道，所述第二子信道为所述所述子信道分类集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
确定单元303，用于针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
优选地，所述划分单元302具体用于：
将所述用户的多个子信道划入待处理集合中；
从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道；
计算所述第一子信道与第二子信道的相关性值，所述第二子信道为所述待处理集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
若存在相关性小于所述相关性门限值的第二子信道，则将所述第一子信道和所述第二子信道划入子信道分类集合；
确定所述待处理集合是否为空，若不为空，则返回步骤从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，继续执行，直至所述待处理集合为空。
优选地，所述确定单元303具体用于：
针对每个子信道分类集合，对所述子信道分类集合中的子信道元素进行求和并取平均值，获得等效矩阵；
根据所述等效矩阵，利用预编码算法，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
优选地，所述获取单元301具体用于：
获取用户上报的信道探测参考信号SRS信息；
对所述用户上报的SRS信息进行信道估计，获取所述用户的多个子信道信息。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于多用户MIMO确定预编码的方法，其特征在于，包括：
获取用户的多个子信道信息；
根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，其中，所述子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，n为正整数；所述子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，所述第一子信道为所述子信道分类集合中的任一个子信道，所述第二子信道为所述子信道分类集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，对所述子信道分类集合中的子信道元素进行求和并取平均值，获得等效矩阵；根据所述等效矩阵，利用预编码算法，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
2.如权利要求1所述的基于多用户MIMO确定预编码的方法，其特征在于，所述根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，包括：
将所述用户的多个子信道划入待处理集合中；
从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道；
计算所述第一子信道与第二子信道的相关性值，所述第二子信道为所述待处理集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
若存在相关性值小于所述相关性门限值的第二子信道，则将所述第一子信道和所述第二子信道划入子信道分类集合；
确定所述待处理集合是否为空，若不为空，则返回步骤从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，继续执行，直至所述待处理集合为空。
3.如权利要求1至2任一项所述的基于多用户MIMO确定预编码的方法，其特征在于，所述获取用户的多个子信道信息，包括：
获取用户上报的信道探测参考信号SRS信息；
对所述用户上报的SRS信息进行信道估计，获取所述用户的多个子信道信息。
4.一种基于多用户MIMO确定预编码的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取用户的多个子信道信息；
划分单元，用于根据所述用户的多个子信道信息之间的相关性值，将所述用户的多个子信道划分为n个子信道分类集合，其中，所述子信道分类集合中的第一子信道与其他的子信道的相关性值小于相关性门限值，n为正整数；所述子信道分类集合中包括一个第一子信道和与第一子信道的相关性值小于相关性门限值的第二子信道，所述第一子信道为所述子信道分类集合中的任一个子信道，所述第二子信道为所述子信道分类集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
确定单元，用于针对所述用户的n个子信道分类集合中的每个子信道分类集合，对所述子信道分类集合中的子信道元素进行求和并取平均值，获得等效矩阵；根据所述等效矩阵，利用预编码算法，确定所述子信道分类集合对应的预编码矩阵。
5.如权利要求4所述的基于多用户MIMO确定预编码的装置，其特征在于，所述划分单元具体用于：
将所述用户的多个子信道划入待处理集合中；
从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道；
计算所述第一子信道与第二子信道的相关性值，所述第二子信道为所述待处理集合中除所述第一子信道之外的任一个子信道；
若存在相关性值小于所述相关性门限值的第二子信道，则将所述第二子信道和所述第一子信道划入子信道分类集合；
确定所述待处理集合是否为空，若不为空，则返回步骤从所述待处理集合中任选一个子信道作为第一子信道，继续执行，直至所述待处理集合为空。
6.如权利要求4至5任一项所述的基于多用户MIMO确定预编码的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：
获取用户上报的信道探测参考信号SRS信息；
对所述用户上报的SRS信息进行信道估计，获取所述用户的多个子信道信息。
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