CN107094041A - 预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备 - Google Patents

预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备。其中，该预编码矩阵的传输方法，包括：接收端基于发送端发送的参考信号测量宽带或长期信道信息、窄带或短期信道，并根据该信道信息构造第一码本矩阵W1、第二码本矩阵W2，并将第一码本矩阵W1与第二码本矩阵W2相乘，乘积即为构造的预编码矩阵W；接收端向所述发送端发送所述预编码矩阵W对应的预编码矩阵指示PMI，以使所述发送端根据所述PMI得到所述预编码矩阵W。该方法及相应的设备解决了4G LTE、LTE‑A及5G IMT‑2020移动通信系统eMBB中的短期码本反馈开销较高的问题。

Description

预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备。
背景技术
从LTE R8版本的4Tx Houserholder单码本到在R1-090388影响下的R10版本的8TxDFT双码本、R12版本的增强4Tx双码本所提出的预编码方案中，均考虑了在传统2D MU-MIMO的水平方向通过预编码动态调整波束方向，采用人工或电调的固定方式调节下倾角来控制垂直方向的波束方向，因而每一个波束的下倾角是唯一的。
在R13、14版本中引入Kronecker双码本，将仅局限于研究两维水平平面的传统2DMU-MIMO领域扩展到3D MU-MIMO中，通过根据目标用户的位置自适应地改变每个波束的下倾角，从而进一步充分利用空间资源的自由度，满足性能增益并保证了低反馈开销。
在R15版的三星R1-1705349提案中，提出了长期码本W1关于双极化均匀平面天线阵列+45°与-45°两种极化类型的两种方式：
在R15版的贝尔R1-1705966提案中，给出了上述长期码本W1关于双极化均匀平面天线阵列预编码与其它类型预编码的关系式：
现有的预编码矩阵中，通过短期码本W2的的一个调相因子或把短期码本W2设计成旋转矩阵，将天线1至M/2的相位与天线M/2至M的相位达成匹配，导致短期码本W2的反馈开销较高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备，应用于4G LTE、LTE-A及5G IMT-2020移动通信系统eMBB中，解决了短期码本反馈开销较高的问题。
第一方面，本发明提出了一种预编码矩阵的构造方法，包括：
构造预编码矩阵W为表示宽带或长期信道特性的第一码本矩阵W1与表示窄带或短期信道特性的第二码本矩阵W2的乘积；
其中，所述第一码本矩阵W1＝diag{A，ΛB}，Λ是对角矩阵，用于加权矩阵向量与/或调整两组极化天线之间的相位关系。
优选地，所述第一码本矩阵W1中的A与B分别满足克罗内克Kronecker积： 其中AH、AV、BH及BV的各列为离散傅里叶变换DFT向量。
优选地，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AH与B的矩阵BH的各列在[0，2π]相位区间内均匀分布的离散傅里叶变换DFT向量中选取，与/或所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AV与B的矩阵BV的各列在[0，π]相位区间内非均匀分布的离散傅里叶变换DFT向量中选取。
优选地，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AH的各列所组成的波束组、B的矩阵BH的各列所组成的波束组分别是相邻重叠的，与/或所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AV的各列所组成的波束组、B的矩阵BV的各列所组成的波束组分别是相邻重叠的。
优选地，所述第一码本矩阵W1中的对角矩阵αi是幅度因子，是相位因子，i＝1～M。
优选地，所述W2用于选择矩阵W1中的列向量或线性加权组合矩阵W1中的列向量从而构成矩阵W。
第二方面，本发明提出了一种预编码矩阵的传输方法，其特征在于，包括：
接收端基于发送端发送的参考信号，使用根据本发明第一方面的方法构造所述预编码矩阵W；
所述接收端向所述发送端发送所述预编码矩阵W对应的预编码矩阵指示PMI，以使所述发送端根据所述PMI得到所述预编码矩阵W。
第三方面，本发明提出了一种预编码矩阵的传输方法，其特征在于，包括：
发送端向接收端发送参考信号；
所述发送端接收所述接收端发送的预编码矩阵指示PMI；
所述发送端根据所述PMI确定所述接收端基于参考信号使用根据本发明第一方面的方法构造所述预编码矩阵W。
第四方面，本发明提供了一种预编码矩阵的接收设备，包括：
确定器，用于基于发送设备发送的参考信号，使用根据本发明第一方面的方法构造所述预编码矩阵W；
发送器，用于向所述发送设备发送所述预编码矩阵W对应的预编码矩阵指示PMI，以使所述发送设备根据所述PMI得到所述预编码矩阵W。
第五方面，本发明提供了一种预编码矩阵的发送设备，包括：
发送器，用于向接收设备发送参考信号；
接收器，用于接收所述接收设备发送的预编码矩阵指示PMI；
确定器，用于根据所述PMI确定所述接收设备基于参考信号使用根据本发明第一方面的方法构造所述预编码矩阵W。
本发明的有益效果：本发明的一种预编码矩阵的构造方法、传输方法、发送设备与接收设备，解决了4G LTE、LTE-A及5G IMT-2020移动通信系统eMBB中的短期码本反馈开销较高的问题。
附图说明
用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明预编码矩阵的接收方法一实施例流程示意图。
图2是本发明预编码矩阵的接收设备一实施例结构示意图。
图3是本发明预编码矩阵的发送方法一实施例流程示意图。
图4是本发明预编码矩阵的发送设备一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
在发送器处设置具有垂直与水平极化的交叉极化阵列趋于导致良好分离的发送通道，这对于多流MIMO发送具有吸引力。因为分块对角结构预编码矩阵的使用与分块对角信道矩阵的分块对角结构匹配，所以利用分块对角结构的预编码是合适的。从这点看，一般使用的+/-45度交叉极化阵列因为发送来自垂直极化和水平极化两者上的两个不同极化混合，则信道矩阵很可能不再如使用了水平和垂直极化那样是分块对角的了，这潜在地增加了流间干扰，并由此损害MIMO性能，因而被认为不具有吸引力。由此，对于+/-45度交叉极化情况来说，分块对角预编码矩阵结构不是最佳的，但其设置在现有部署中是非常普通的。
在这情况下，预编码矩阵乘积结构是有益的，因为它涉及将预编码矩阵分解成两个矩阵的乘积，导致具有成为分块对角的趋势的新生成信道。因为有效地获取分块对角虚拟信道，所以现在可以使用乘积结构中的分块对角预编码矩阵W1来匹配其特征。
基于共相与选择W2的设计遵循用于R10版本8Tx码本设计的结构，共相允许在两个极化组之间进行相位调节并根据两个块对角矩阵生成DFT向量。由于W2表示窄带或短期信道特性的码本矩阵，反馈周期比较短，因而过分地依赖于W2进行共相调节，不利于反馈开销。
本发明的一实施例提出了一种预编码矩阵的构造方法，包括：
构造预编码矩阵W为第一码本矩阵W1与第二码本矩阵W2的乘积；
其中，所述第一码本矩阵W1＝diag{A，ΛB}，Λ是对角矩阵，用于加权矩阵向量与/或调整两组极化天线之间的相位关系。
本实施例，W1表示宽带或长期信道特性的码本矩阵，W2表示窄带或短期信道特性的码本矩阵。所述W2可以用于选择矩阵W1中的列向量从而构成矩阵W，或者用于线性加权组合矩阵W1中的列向量从而构成矩阵W。波束组的选择操作允许波束角在相同子带内的资源块(RB)上的细化或调整，从而使频率选择性预编码增益最大，而相位调节的功能主要由来W1承担，有效地解决了短期码本反馈开销较高的问题。
具体地，所述第一码本矩阵W1中的对角矩阵αi是幅度因子，是相位因子，i＝1～M。
对于位于同一建筑的不同楼层的用户终端UE，传统的两维MIMO有时不能在空间上将它们区分，从而导致它们往往不能够同时用同一时频资源调度，即不能够采用MU-MIMO。
本实施例，在发送器处的水平方向有对双极化天线，在垂直方向有对双极化天线，它们共同构成双极化均匀平面天线阵列，在空间上可以区分不同的UE。那么，第一码本矩阵W1中的A与B分别满足克罗内克Kronecker积：其中AH、AV、BH及BV的各列为离散傅里叶变换DFT向量，很好地与天线阵列响应的向量形式相匹配。
优选地，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AH与B的矩阵BH的各列可以在[0，2π]相位区间内均匀分布的离散傅里叶变换DFT向量中选取。
进一步，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AV与B的矩阵BV的各列也可以在[0，π]相位区间内非均匀分布的离散傅里叶变换DFT向量中选取。
在实现中，为保证每个波束向量组内边缘波束的选择精确性，相邻波束向量直接通常有一定的交叠。波束角的重叠对于减少“边缘效应”可以是有利的，即当使用子带预编码或CSI反馈时，确保公用W1矩阵能更好被选择用于相同预编码子带内的不同资源块(RB)。
优选地，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AH的各列所组成的波束组、B的矩阵BH的各列所组成的波束组分别可以是相邻重叠的。
进一步，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AV的各列所组成的波束组、B的矩阵BV的各列所组成的波束组分别也可以是相邻重叠的。
如图1、2所示，本发明的一实施例提出了一种预编码矩阵的接收设备及其相应的工作原理，具体如下：
首先，接收端的确定器基于发送端发送的参考信号测量宽带或长期信道信息、窄带或短期信道，并根据该信道信息构造第一码本矩阵W1、第二码本矩阵W2，并将第一码本矩阵W1与第二码本矩阵W2相乘，乘积即为构造的预编码矩阵W；
最后，所述接收端的发送器向所述发送端发送所述预编码矩阵W对应的预编码矩阵指示PMI，以使所述发送端根据所述PMI得到所述预编码矩阵W。
如图3、4所示，本发明的一实施例提出了一种预编码矩阵的发送设备及其相应的工作原理，具体如下：
首先，发送端的发送器向接收端发送参考信号；
然后，所述发送端的接收器接收所述接收端发送的预编码矩阵指示PMI；
最后，所述发送端的确定器根据所述PMI确定所述接收端基于参考信号构造第一码本矩阵W1、第二码本矩阵W2，并将第一码本矩阵W1与第二码本矩阵W2相乘，乘积即为构造的预编码矩阵W。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种预编码矩阵的构造方法，其特征在于，包括：
构造预编码矩阵W为表示宽带或长期信道特性的第一码本矩阵W1与表示窄带或短期信道特性的第二码本矩阵W2的乘积；
其中，所述第一码本矩阵W1＝diag{A，ΛB}，Λ是对角矩阵，用于加权矩阵向量与/或调整两组极化天线之间的相位关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一码本矩阵W1中的A与B分别满足克罗内克Kronecker积：其中AH、AV、BH及BV的各列为离散傅里叶变换DFT向量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AH、B的矩阵BH的各列在[0，2π]相位区间内均匀分布的离散傅里叶变换DFT向量中选取，与/或所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AV、B的矩阵BV的各列在[0，π]相位区间内非均匀分布的离散傅里叶变换DFT向量中选取。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AH的各列所组成的波束组、B的矩阵BH的各列所组成的波束组分别是相邻重叠的，与/或所述第一码本矩阵W1中A的矩阵AV的各列所组成的波束组、B的矩阵BV的各列所组成的波束组分别是相邻重叠的。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述第一码本矩阵W1中的对角矩阵αi是幅度因子，是相位因子，i＝1～M。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述W2用于选择矩阵W1中的列向量或线性加权组合矩阵W1中的列向量从而构成矩阵W。
7.一种预编码矩阵的传输方法，其特征在于，包括：
接收端基于发送端发送的参考信号，使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法构造所述预编码矩阵W；
所述接收端向所述发送端发送所述预编码矩阵W对应的预编码矩阵指示PMI，以使所述发送端根据所述PMI得到所述预编码矩阵W。
8.一种预编码矩阵的传输方法，其特征在于，包括：
发送端向接收端发送参考信号；
所述发送端接收所述接收端发送的预编码矩阵指示PMI；
所述发送端根据所述PMI确定所述接收端基于参考信号使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法构造所述预编码矩阵W。
9.一种预编码矩阵的接收设备，其特征在于，包括：
确定器，用于基于发送设备发送的参考信号，使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法构造所述预编码矩阵W；
发送器，用于向所述发送设备发送所述预编码矩阵W对应的预编码矩阵指示PMI，以使所述发送设备根据所述PMI得到所述预编码矩阵W。
10.一种预编码矩阵的发送设备，其特征在于，包括：
发送器，用于向接收设备发送参考信号；
接收器，用于接收所述接收设备发送的预编码矩阵指示PMI；
确定器，用于根据所述PMI确定所述接收设备基于参考信号使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法构造所述预编码矩阵W。
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