CN108292939A - 一种多输入多输出传输模式下的预编码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种多输入多输出传输模式下的预编码方法及装置，涉及通信技术领域，可降低预编码过程中基带的运算量。该方案包括：获取N个UE中每个UE与M个天线之间的信道状态信息CSI；根据该每个UE与该M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE；建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，该单簇相关矩阵包含该Z个单簇相关UE组与该Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵包含该Y个多簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，该单簇相关矩阵为分块对角矩阵；根据该单簇相关矩阵和该多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据该预编码矩阵进行预编码处理。

Description

一种多输入多输出传输模式下的预编码方法及装置 技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种多输入多输出传输模式下的预编码方法及装置。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)传输模式指在发射机和接收机分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。

如图1所示，在MIMO传输模式中，BBU(Base Band Unit，基带处理模块)或BBU Group(后续统称为BBU)可通过预编码(Precoding)使用迫零算法对所有的用户数据流进行联合预处理，在经过RRU(Remote Radio Unit，远端射频模块)、ANT(antenna，接收天线)以及传输信道后，降低不同发射天线的发射信号之间的干扰。

而迫零算法会导致基带运算量随天线数增加呈3次方级增长，因此，为了减小上述预编码过程中基带的运算量，可以在若干个基站(即一个基站组，如图2所示)覆盖的区域内，按照UE的分布将这若干个基站划分为若干个簇(cluster)，如图2所示，可将区域1中的16个基站划分为4个簇(即C1、C2、C3和C4)，此时，UE1属于C1，UE2属于C2，UE3属于C3，UE4和UE5属于C4，这样，可以在每个簇的内部的各基站之间进行MIMO传输。

但是，对于在两个或多个簇边缘的UE(即多簇相关UE)，例如UE5，由于UE5与C2和C3之间的CSI(Channel State Information，信道状态信息)较大，因此，UE5在C4内部进行MIMO传输时，会受到C2和C3产生的簇间干扰。

发明内容

本发明的实施例提供一种多输入多输出传输模式下的预编码方 法及装置，可降低预编码过程中基带的运算量，同时降低位于簇边缘UE的簇间干扰。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供一种多输入多输出(MIMO)传输模式下的预编码方法，该MIMO传输模式下包含M个天线和N个UE，M＞0，N＞0，该方法包括：获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的信道状态信息CSI；根据该每个UE与该M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE，该单簇相关UE组为属于同一簇的单簇相关UE的集合，Z＞0，N≥Y≥0；建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，该单簇相关矩阵包含该Z个单簇相关UE组与该Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵包含该Y个多簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，该单簇相关矩阵为分块对角矩阵；根据该单簇相关矩阵和该多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据该预编码矩阵进行预编码处理。

可以看出，由于单簇相关矩阵A为分块对角矩阵，因此在计算该单簇相关矩阵A的伪逆矩阵时可显著降低预编码过程中基带的运算量，同时，由于本方案仅是通过簇划分的方法确定预编码矩阵，并不在每个簇的内部分别进行MIMO传输，因此可避免位于簇边缘UE的簇间干扰。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该CSI中包含接收信号的强度指示RSSI；其中，根据该每个UE与该M个天线之间的RSSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE，包括：将该M个天线所覆盖的区域划分为Z个簇，每个簇中包含至少一个天线；若第一UE与第一簇内至少一个天线之间的RSSI大于或等于第一阈值，且与除该第一簇外的其他簇内的各个天线之间的RSSI小于第一阈值，则确定该第一UE为属于第一簇的单簇相关UE，该第一UE为该N个UE中的任一个，该第一簇为该Z个簇中的任一个；若第一UE与该Z个 簇中至少两个簇内各个天线之间的RSSI均大于或等于第一阈值，则确定该第一UE为属于多簇的多簇相关UE；确定所述N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE，其中，每个单簇相关UE组中包括至少一个属于单簇的单簇相关UE。

上述第一阈值可以根据实际性能影响动态调整。这样，使用上述方法可确定出该N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，并确定每个单簇相关UE组中包括哪个或哪些单簇相关UE，以及属于多簇的Y个多簇相关UE。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在确定该N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE之后，还包括：若该多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则将该第一阈值调整为第三阈值，该第三阈值大于该第一阈值；重新确定该N个UE中多簇相关UE的个数，直至该多簇相关UE的个数Y小于或等于该第二阈值。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，在确定该N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE之后，还包括：若该多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则重新将该M个天线所覆盖的区域划分为J个簇，每个簇中包含至少一个天线，J≠Z，J＞0；确定该N个UE中多簇相关UE的个数，直至该多簇相关UE的个数Y小于或等于该第二阈值。

可以看出，上述调整多簇相关UE个数Y的方法，为了尽可能的减少BBU的运算复杂度，可以限制多簇相关UE的个数Y小于等于第二阈值，这样可以得到更多的单簇相关UE。

结合第一方面以及第一方面的第一至第三种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，包括：建立单簇相关矩阵A， 其中，a_i,i用于指示为第i个该单簇相关UE组内的单簇相关UE与第i簇内的天线之间的CSI，Z≥i≥1；建立多簇相关矩阵B，其中，b_Y,Z用于指示第Y个多簇相关UE与第Z簇内的天线之间的CSI。

可以看出，上述单簇相关矩阵A为分块对角矩阵，同时，由于控制了多簇相关UE的个数Y，还可以得到维度相对较低的多簇相关矩阵B，因此，在后续计算单簇相关矩阵A和伪逆矩阵时，可大大降低运算复杂度。

结合第一方面以及第一方面的第一至第四种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，根据该单簇相关矩阵和该多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据该预编码矩阵进行预编码处理，包括：计算该单簇相关矩阵的伪逆矩阵；通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据该单簇相关矩阵的伪逆矩阵和该多簇相关矩阵B，计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵；根据该信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵确定该预编码矩阵。

可以看出，单簇相关矩阵A(即分块对角矩阵)的伪逆计算，可以通过分别求块对角的自相关矩阵的逆矩阵得到，这样可以大大减少单簇相关矩阵A的伪逆计算的运算量。

结合第一方面以及第一方面的第一至第五种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的CSI，包括：获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的导频信息；根据该每个UE与该M个天线之间的导频信息，分别计算该UE与该M个天线之间的CSI。

第二方面，本发明的实施例提供一种多输入多输出(MIMO)传输模式下的预编码装置，该MIMO传输模式下包含M个天线和N个UE，M＞0，N＞0，该装置包括：获取单元，用于获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的信道状态信息CSI；簇划分单元，用于根据所述每个UE与所述M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE，所述单簇相关UE组为属于同一簇的单簇相关UE的集合，Z＞0，N≥Y≥0；建立单元，用于建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，所述单簇相关矩阵包含所述Z个单簇相关UE组与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述多簇相关矩阵包含所述Y个多簇相关UE与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述单簇相关矩阵为分块对角矩阵；预编码单元，用于根据该单簇相关矩阵和该多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据该预编码矩阵进行预编码处理。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，该CSI中包含接收信号的强度指示RSSI，其中，该簇划分单元，具体用于：将该M个天线所覆盖的区域划分为Z个簇，每个簇中包含至少一个天线；若第一UE与第一簇内至少一个天线之间的RSSI大于或等于第一阈值，且与除该第一簇外的其他簇内的各个天线之间的RSSI小于第一阈值，则确定该第一UE为属于第一簇的单簇相关UE，该第一UE为该N个UE中的任一个，该第一簇为该Z个簇中的任一个；若第一UE与该Z个簇中至少两个簇内各个天线之间的RSSI均大于或等于第一阈值，则确定该第一UE为属于多簇的多簇相关UE；确定该N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE，每个单簇相关UE组中包括至少一个属于单簇的单簇相关UE。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，该簇划分单元，还用于：若该多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则将该第一阈值调整为第三阈值，该第三阈值大于该第一阈值；重新确定该N个UE中多簇相关UE的个数，直至 该多簇相关UE的个数Y小于或等于该第二阈值。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，该簇划分单元，还用于：若该多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则重新将该M个天线所覆盖的区域划分为J个簇，每个簇中包含至少一个天线，J≠Z，J＞0；确定该N个UE中多簇相关UE的个数，直至该多簇相关UE的个数Y小于或等于该第二阈值。

结合第二方面以及第二方面的第一至第三种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，该建立单元，具体用于建立单簇相关矩阵A，其中，a_i,i用于指示为第i个该单簇相关UE组内的单簇相关UE与第i簇内的天线之间的CSI，Z≥i≥1；建立多簇相关矩阵B，其中，b_Y,Z用于指示第Y个多簇相关UE与第Z簇内的天线之间的CSI。

结合第二方面以及第二方面的第一至第四种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，该预编码单元，具体用于计算该单簇相关矩阵的伪逆矩阵；通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据该单簇相关矩阵的伪逆矩阵和该多簇相关矩阵B，计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵，根据该信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵确定该预编码矩阵。

结合第二方面以及第二方面的第一至第五种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，该获取单元还包括计算模块，其中，该获取单元，具体用于获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的导频信息；该计算模块，用于根 据该每个UE与该M个天线之间的导频信息，分别计算每个UE与该M个天线之间的接收的CSI。

第三方面，本发明的实施例提供一种多输入多输出(MIMO)传输模式下的预编码装置，包括：处理器、存储器、总线和接口电路；

该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该MIMO传输模式下的预编码装置运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该MIMO传输模式下的预编码装置执行如上述第一方面中任意一项MIMO传输模式下的预编码方法。

至此，本发明的实施例提供一种多输入多输出传输模式下的预编码装置，设在该MIMO传输模式下包含M个天线和N个UE，M＞0，N＞0，那么，可获取该N个UE中每个UE与M个天线之间的CSI；进而，根据每个UE与M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的单簇相关UE组以及属于多簇的多簇相关UE，Z＞0；并且建立单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B，该单簇相关矩阵A中包含Z个单簇相关UE组与该Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵B中包含Y个多簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，其中，该单簇相关矩阵A为分块对角矩阵；最终，根据单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B确定预编码矩阵，以便于根据预编码矩阵进行预编码处理，可以看出，由于单簇相关矩阵A为分块对角矩阵，因此在计算该单簇相关矩阵A的伪逆矩阵时可显著降低预编码过程中基带的运算量，同时，由于本方案仅是通过簇划分的方法确定预编码矩阵，并不在每个簇的内部分别进行MIMO传输，因此可避免位于簇边缘UE的簇间干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为现有技术中MIMO传输模式的原理示意图；

图2为现有技术中通过簇划分进行BMU进行MIMO传输模式的示 意图；

图3为本发明实施例提供的一种多输入多输出传输模式下的预编码方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种多输入多输出传输模式下进行簇划分的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种多输入多输出传输模式下的预编码装置的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的一种多输入多输出传输模式下的预编码装置的结构示意图二；

图7为本发明实施例提供的一种基站内部的架构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种BBU的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

分布式MIMO传输系统下的应用场景通常如图1所示，在一个CRAN区域内，即基于集中化处理(Centralized Processing)，协作式无线电(Collaborative Radio)的绿色无线接入网构架(Clean system)，BBU对不同UE发送的用户数据流进行联合预编码处理，经多个RRU转换为射频信号后，通过多根天线在传输信道上发送该射频信号，以使得相应的UE接收该射频信号，最终实现MIMO传输模式。

而现有技术中，BBU在进行联合预编码处理时通常使用迫零算法计算预编码矩阵，但迫零算法会导致基带运算量随天线数增加呈 3次方级增长，对此，本发明实施例提供一种多输入多输出传输模式下的预编码方法，如图3所示，假设该MIMO传输模式下包括M个天线和N个UE，该方法包括：

101、BBU获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的CSI。

102、BBU根据每个UE与该M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的单簇相关UE组以及属于多簇的多簇相关UE，Z＞0。

103、BBU建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，该单簇相关矩阵包含Z个单簇相关UE组与Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵包含Y个多簇相关UE与Z个簇之间CSI的对应关系，该单簇相关矩阵为分块对角矩阵，N≥Y≥0。

104、BBU根据该单簇相关矩阵和该多簇相关矩阵进行联合运算确定预编码矩阵，以便于根据该预编码矩阵进行预编码处理。

在步骤101中，BBU可获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的CSI，以图4所示的UE与天线的分布示意图为例进行说明，此时，N＝9，M＝16，BBU可分别获取UE1与16个天线之间的CSI，UE2与16个天线之间的CSI，UE3与16个天线之间的CSI，……，UE8与16个天线之间的CSI以及UE9与16个天线之间的CSI。

其中，所谓的CSI，就是通信链路的信道属性。它描述了信号在每条传输路径上的衰弱因子，即信道矩阵H中每个元素的值，如信号散射(Scattering),环境衰弱(fading，multipath fading or shadowing fading),距离衰减(power decay of distance)，接收信号的强度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)等信息。CSI可以使通信系统适应当前的信道条件，在多天线系统中为高可靠性高速率的通信提供了保障。

具体的，可以通过获取该N个UE中每个UE与该M个天线之间的导频信息；进而，根据每个UE与M个天线之间的导频信息，分别计算每个UE与M个天线之间的信道状态信息h_i,j，其中，h_i,j为UEi与天线j之间的信道状态信息(CSI)。

例如，在FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)系统中:UE可以根据基站发送的导频信息确定CSI信息,然后UE选择预先存储的相应的码本信息，并发送给基站,基站根据该码本信息确定下行信道的信道状态信息(即CSI信息)；而在TDD(Time Division Duplexing，时分双工)系统中:根据上下行互易性的原理,基站可以获取UE发送的上行信息,进而根据SRS(Sounding Reference Signal，信道探测参考信号)进行解调,获取上行信道状态信息,由于互易性,上行信道状态信息可以作为下行信道状态信息(即CSI信息)。

在步骤102中，BBU可根据步骤101中每个UE与该M个天线之间的CSI得到该N个UE的信道状态信息矩阵，仍以图4中的MIMO传输模式为例，设该信道状态信息矩阵为C，则：

信道状态信息矩阵

进而，可以基于上述信道状态信息矩阵进行簇划分(例如，动态簇划分)，将该M个天线划分为Z个簇，并确定该N个UE中属于单簇的X个单簇相关UE以及属于多簇的Y个多簇相关UE，其中，X个单簇相关UE中，属于同一簇的UE为构成一个单簇相关UE组，即可以确定出单簇的Z个单簇相关UE组，Z＞0。

具体的，可首先将该M个天线所覆盖的区域划分为Z个簇(簇的划分方法基于簇间干扰最小的原则，本专利不做限定)，例如图4中将16个天线划分为4个簇，每个簇中包含至少一个天线，这Z个簇的大小可以不同；进而，判断该N个UE中每个UE属于哪个簇(或者每个簇内包括哪些UE)，以及该UE为单簇相关UE或多簇相关UE。

以第一UE(该第一UE为N个UE中的任一个)为例，若第一UE与第一簇(该第一簇为Z个簇中的任一个)内至少一个天线之间的RSSI值大于或等于第一阈值(即第一UE的服务小区BS属于第一簇)， 并且与除第一簇外的其他簇内的各个天线之间的RSSI均小于第一阈值，即说明第一UE与第一簇的相关性较好，并且与其他Z-1个簇的相关性较差，此时，可确定该第一UE为属于第一簇的单簇相关UE。

相应的，若该第一UE和除第一簇外的其他簇内的至少1个天线之间的RSSI值也大于或等于第一阈值(例如，第一UE与Z个簇中至少两个簇内各个天线之间的RSSI均大于或等于第一阈值)，即说明第一UE与该Z个簇中的其他簇之间的相关性也比较大，那么，第一UE无论划分到哪一簇中，都会受到其他簇内信号的干扰，因此，此时可确定该第一UE为属于多簇的多簇相关UE。

上述第一阈值可以根据实际性能影响动态调整。这样，使用上述方法可确定出该N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，并确定每个单簇相关UE组中包括哪个或哪些单簇相关UE，以及属于多簇的Y个多簇相关UE。

另外，需要说明的是，对于单簇相关UE,例如属于第一簇的UE1，由于UE1与其他Z-1个簇内的各个天线之间的RSSI值均小于该第一阈值，因此，可忽略UE1与其他M-1个簇内的各个天线之间的信道干扰，即认为UE1与其他M-1个簇内的各个天线之间的信道状态信息h_1,j约等于0，这样，对于每一个单簇相关UE，仅与其所属的簇内各个天线之间具有信道状态信息，而与其他簇内各个天线之间的信道状态信息均为0，以便后续确定预编码矩阵时可减少BBU的运算量。

进一步地，考虑到BBU内的基带运算和处理能力，为了尽可能的减少BBU的运算复杂度，可以限制多簇相关UE的个数小于或等于第二阈值，这样可以得到更多的单簇相关UE。

具体的，若步骤102中确定出的多簇相关UE的个数Y大于该第二阈值，则将上述第一阈值调整为第三阈值(该第三阈值大于该第一阈值)，然后，继续执行上述步骤确定该N个UE中每个UE属于哪个簇，以及该UE为单簇相关UE或多簇相关UE，直至得到多簇相关 UE的个数Y小于或等于该第二阈值。

又或者，为了限制多簇相关UE的个数小于或等于第二阈值，还可以重新将该M个天线所覆盖的区域划分为J(J≠Z，J＞0)个簇，即改变簇的大小，每个簇中包含至少一个天线；然后，重新执行上述步骤确定该N个UE中每个UE属于哪个簇，以及该UE为单簇相关UE或多簇相关UE，直至得到多簇相关UE的个数Y小于或等于该第二阈值。

在步骤103中，BBU建立单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B，该单簇相关矩阵A包含X个单簇相关UE与Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵B包含Y个多簇相关UE与Z个簇之间CSI的对应关系，其中，该单簇相关矩阵为分块对角矩阵，X≥0，Y≥0，X+Y＝N。

具体的，通过步骤102，可以将该M个天线划分为Z个簇，并确定属于单簇的X个单簇相关UE以及属于多簇的Y个多簇相关UE，那么，可以分别建立X个单簇相关UE与Z个簇之间信道状态信息的关系，以及Y个多簇相关UE与Z个簇之间信道状态信息的关系。

仍以图4中UE与天线的分布示意图为例进行说明，N＝9，M＝16，UE1和UE2为属于第一簇的单簇相关UE组(即UE组1)中的单簇相关UE，UE3和UE4为属于第二簇的单簇相关UE组(即UE组2)中的单簇相关UE，UE5和UE6为属于第三簇的单簇相关UE组(即UE组3)中的单簇相关UE，UE7和UE8为属于第四簇的单簇相关UE组(即UE组4)中的单簇相关UE，UE5为同时属于第一簇、第二簇、第三簇和第四簇的多簇相关UE。

如表1所示，为这4个单簇相关UE组与4个簇之间信道状态信息的关系，以及1个多簇相关UE与4个簇之间信道状态信息的关系，可以看出，单簇相关UE之间可组成一个分块对角矩阵。如下表1为下行信道状态信息：

表1

因此，在步骤103中，BBU建立单簇相关矩阵A，A为分块对角矩阵,其中，a_i,i是一个子矩阵,用于指示第i个单簇相关UE组与Z个天线簇中的第i簇中的各个天线之间的CSI,该 第i个单簇相关UE组中的UE为单簇相关UE，即这些UE和其他Z-1个簇中的天线之间的CSI为0，例如：

并且，BBU建立多簇相关矩阵B，其中，b_Y,Z用于指示第Y个多簇相关UE与Z个簇中一个子簇内的各个天线之间的CSI，例如：

仍以如图4中UE与天线的分布示意图为例进行说明，此时，根据表1中4个单簇相关UE组与4个簇之间信道状态信息的关系，以及1个多簇相关UE与4个簇之间信道状态信息的关系，可建立单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B，即：

这样，便可以通过上述单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B确定信道状态信息矩阵C，其中，

可以看出，上述单簇相关矩阵A为分块对角矩阵，同时，由于控制了多簇相关UE的个数Y，还可以得到维度相对较低的多簇相关矩阵B，上述例子中Y＝1，因此，在后续BBU计算单簇相关矩阵A和 伪逆矩阵时，可大大降低运算复杂度。

在步骤104中，BBU根据该单簇相关矩阵A和该多簇相关矩阵B进行联合运算,获取MIMO传输方式下所需的信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵，进而，BBU根据C的伪逆矩阵可以确定进行预编码的预编码矩阵，以便于根据该预编码矩阵进行预编码处理。

具体的，BBU计算该单簇相关矩阵A的伪逆矩阵，进而，通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据单簇相关矩阵A的伪逆矩阵和该多簇相关矩阵B计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵，进而，根据该信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵确定该预编码矩阵进行预编码处理。

示例性的，可通过如下公式计算单簇相关矩阵A的伪逆矩阵：

因为

所以A＝blkiag(a_1,1,a_2,2,...a_K,K)；

所以A^H＝blkiag(a_1,1 ^H,a_2,2 ^H,...a_K,K ^H)；

所以A*A^H＝blkiag(a_1,1*a_1,1 ^H,a_2,2*a_2,2 ^H,...a_K,K*a_K,K ^H)；

又因为A的自相关矩阵的逆矩阵为：

因此，

进一步地，根据伪逆矩阵公式：A⁺＝A^H(A*A^H)^-1(其中，A⁺为A的伪逆矩阵)，可以得到A⁺＝A^H(A*A^H)^-1＝A^H(R_AA)^-1

可以看出，单簇相关矩阵A(即分块对角矩阵)的伪逆计算，可以通过分别求块对角矩阵的自相关矩阵的逆矩阵得到，这样可以大大减少单簇相关矩阵A的伪逆计算的运算量。

进一步地，可以通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据单簇相关矩阵A的伪逆矩阵(即A⁺)和多簇相关矩阵B计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵。

例如，伪逆矩阵的阶数递推公式如下：

上述递推公式(11)中的F_m是一个矩阵加上一列的镶边矩阵形式，当信道状态信息矩阵C进行转置后相当于F_m，即F_m＝C^T，F_m-1＝A^T，当B为单行矩阵时，f_m＝B^T；进而，通过以上递推公式(11)，可以求出由和f_m等递推出来，由于A为分块对角矩阵，同样A^T也为分块对角矩阵，所以这里的的运算复杂度较低，这样方便求出由于F_m＝C^T，则则这样就可以方便地求出信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵C⁺。

最后，BBU根据该信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵C⁺可进一步确定预编码矩阵，并进行预编码处理。

至此，本发明的实施例提供一种多输入多输出传输模式下的预编码方法，设在该MIMO传输模式下包含M个天线和N个UE，M＞0，N＞0，那么，可获取该N个UE中每个UE与M个天线之间的CSI；进而，根据每个UE与M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的单簇相关UE以及属于多簇的多簇相关UE，Z＞0；建立单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B，该单簇相关矩阵A中包含X个单簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵B中包含Y个多簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，其中，该单簇相关矩阵A为分块对角矩阵；最终，根据单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B确定预编码矩阵，以便于根据预编码矩阵进行预编码处理，可以看出，由于单簇相关矩阵A为分块对角矩阵，因此在计算该单簇相关矩阵A的伪逆矩阵时可显著降低预编码过程中基带的运算量，同时，由于本方案仅是通过簇划分的方法确定预编码矩阵，并不在每个簇的内部分别进行MIMO传输，因此可避免位于簇边缘UE的簇间干扰。

另外，本发明的实施例还提供一种多输入多输出传输模式下的预编码装置，该MIMO传输模式下包含M个天线和N个UE，M＞0，N＞0，如图5所示，所述装置包括：

获取单元11，用于获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的信道状态信息CSI；

簇划分单元12，用于根据所述每个UE与所述M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的单簇相关UE组以及属于多簇的多簇相关UE，Z＞0

建立单元13，用于建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，所述单簇相关矩阵包含Z个单簇相关UE组与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述多簇相关矩阵包含Y个多簇相关UE与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述单簇相关矩阵为分块对角矩阵，N≥Y≥0；

预编码单元14，用于根据所述单簇相关矩阵和所述多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据所述预编码矩阵进行预编码处理。

进一步地，所述CSI中包含接收信号的强度指示RSSI，其中，

所述簇划分单元12，具体用于：将所述M个天线所覆盖的区域划分为Z个簇，每个簇中包含至少一个天线；若第一UE与第一簇内至少一个天线之间的RSSI大于或等于第一阈值，且与除所述第一簇外的其他簇内的各个天线之间的RSSI小于第一阈值，则确定所述第一UE为属于第一簇的单簇相关UE，所述第一UE为所述N个UE中的任一个，所述第一簇为所述Z个簇中的任一个；若第一UE与所述Z个簇中至少两个簇内各个天线之间的RSSI均大于或等于第一阈值，则确定所述第一UE为属于多簇的多簇相关UE；确定所述N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE。

进一步地，所述簇划分单元12，还用于：若所述多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则将所述第一阈值调整为第三阈值，所述第三阈值大于所述第一阈值；重新确定所述N个UE中多簇相关UE的个数，直至所述多簇相关UE的个数Y小于或等于所述第二阈值。

又或者，所述簇划分单元12，还用于：若所述多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则重新将所述M个天线所覆盖的区域划分为J个簇，每个簇中包含至少一个天线，J≠Z，J＞0；确定所述N个UE中多簇相关UE的个数，直至所述多簇相关UE的个数Y小于或等于所述第二阈值。

进一步地，所述建立单元13，具体用于建立单簇相关矩阵A，其中，a_i,i用于指示为第i个所述单簇相关UE组内的单簇相关UE与第i簇内的天线之间的CSI，Z≥i≥1；建立多簇相关矩阵B，其中，b_Y,Z用于指示第Y个多簇相关UE与第Z簇内的天线之间的CSI。

进一步地，所述预编码单元14，具体用于计算所述单簇相关矩阵的伪逆矩阵；通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据所述单簇相关矩阵的伪逆矩阵和所述多簇相关矩阵B，计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵；根据所述信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵确定所述预编码矩阵。

进一步地，如图6所示，所述获取单元11还包括计算模块15，其中，

所述获取单元11，具体用于获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的导频信息；

所述计算模块15，用于根据所述每个UE与所述M个天线之间的导频信息，分别计算每个UE与所述M个天线之间的接收的CSI。

进一步，图7为本发明实施例提供的一种多输入多输出传输模式下的预编码装置应用于基站内部的架构示意图，该基站具体可包括BBU21、RRU22、天馈子系统23和支撑结构24，其中，该MIMO传输模式下的预编码装置可以为图7中的BBU21，该BBU21与RRU22之间可以通过CPRI接口连接；或者，该RRU22也可以通过光纤拉远与BBU21连接。

其中，BBU21，用于实现整个基站的操作维护，实现信令处理、无线资源管理以及实现LTE物理层、MAC(Media Access Control， 媒体访问控制)层、L3信令、操作维护等主控功能。

RRU22，用于实现基带信号、中频信号和射频信号之间的转换，实现LTE无线接收信号的解调和发送信号的调制和功率放大。

天馈子系统23，具体可包括连接到基站射频模块的天线和馈线，以及GPS(Global Positioning System，全球定位系统)接收卡的天线和馈线，可用于实现无线空口信号的接收和发送。

支撑结构24，是BBU21与RRU22的支撑部分，可用于提供结构、供电和环境监控功能。

而发明实施例提供的一种多输入多输出传输模式下的预编码装置，主要是对基站内部结构中的BBU21的改进，如图8所示，此处以BBU21为例，介绍该MIMO传输模式下的预编码装置。

具体的，如图8所示，该BBU 21包括处理器1101和接口电路1102，图8中还示出了存储器1103和总线1104，该处理器1101、接口电路1102和存储器1103通过总线1104连接并完成相互间的通信。

其中，处理器1101用于：

通过接口电路1102获取N个UE中每个UE与所述M个天线之间的信道状态信息(CSI)；

进而，根据所述每个UE与所述M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的单簇相关UE组以及属于多簇的多簇相关UE，Z＞0；

然后，建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，所述单簇相关矩阵包含Z个单簇相关UE组与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述多簇相关矩阵包含Y个多簇相关UE与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述单簇相关矩阵为分块对角矩阵，N≥Y≥0；

最终，根据所述单簇相关矩阵和所述多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据所述预编码矩阵进行预编码处理。

需要说明的是，这里的处理器1101可以是一个处理器，也可以是多个处理元件的统称。例如，该处理器可以是中央处理器(Central  Processing Unit，CPU)，也可以是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个微处理器(digital singnal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)。

存储器1103可以是一个存储装置，也可以是多个存储元件的统称，且用于存储可执行程序代码运行所需要参数、数据等。且存储器1103可以包括随机存储器(RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器，闪存(Flash)等。

总线1104可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。该总线1104可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

该BBU21还可以包括输入输出装置，连接于总线1104，以通过总线与处理器1101等其它部分连接。该输入输出装置可以为操作人员提供一输入界面，以便操作人员通过该输入界面选择布控项，还可以选择预设的多个基站。此外，还可以提供一输出界面，向操作人员显示跟踪信息或结果。

至此，本发明的实施例提供一种多输入多输出传输模式下的预编码装置，设在该MIMO传输模式下包含M个天线和N个UE，M＞0，N＞0，那么，可获取该N个UE中每个UE与M个天线之间的CSI；进而，根据每个UE与M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的单簇相关UE以及属于多簇的多簇相关UE，Z＞0；建立单簇相关矩阵A和多簇相关矩阵B，该单簇相关矩阵A中包含X个单簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，该多簇相关矩阵B中包含Y个多簇相关UE与该Z个簇之间CSI的对应关系，其中，该单簇相关矩阵A为分块对角矩阵；最终，根据单簇相关矩阵A和多簇相关 矩阵B确定预编码矩阵，以便于根据预编码矩阵进行预编码处理，可以看出，由于单簇相关矩阵A为分块对角矩阵，因此在计算该单簇相关矩阵A的伪逆矩阵时可显著降低预编码过程中基带的运算量，同时，由于本方案仅是通过簇划分的方法确定预编码矩阵，并不在每个簇的内部分别进行MIMO传输，因此可避免位于簇边缘UE的簇间干扰。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1. 一种多输入多输出MIMO传输模式下的预编码方法，其特征在于，该MIMO传输模式下包含M个天线和N个用户设备UE，M＞0，N＞0，所述方法包括：

   获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的信道状态信息CSI；

   根据所述每个UE与所述M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE，所述单簇相关UE组为属于同一簇的单簇相关UE的集合，Z＞0，N≥Y≥0；

   建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，所述单簇相关矩阵包含所述Z个单簇相关UE组与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述多簇相关矩阵包含所述Y个多簇相关UE与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述单簇相关矩阵为分块对角矩阵；

   根据所述单簇相关矩阵和所述多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据所述预编码矩阵进行预编码处理。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CSI中包含接收信号的强度指示RSSI；

   其中，根据所述每个UE与所述M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE，包括：

   将所述M个天线所覆盖的区域划分为Z个簇，每个簇中包含至少一个天线；

   若第一UE与第一簇内至少一个天线之间的RSSI大于或等于第一阈值，且与除所述第一簇外的其他簇内的各个天线之间的RSSI小于第一阈值，则确定所述第一UE为属于第一簇的单簇相关UE，所述第一UE为所述N个UE中的任一个，所述第一簇为所述Z个簇中的任一个；

   若第一UE与所述Z个簇中至少两个簇内各个天线之间的RSSI 均大于或等于第一阈值，则确定所述第一UE为属于多簇的多簇相关UE；

   确定所述N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE，其中，每个单簇相关UE组中包括至少一个属于单簇的单簇相关UE。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定所述N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE之后，还包括：

   若所述多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则将所述第一阈值调整为第三阈值，所述第三阈值大于所述第一阈值；

   确定所述N个UE中多簇相关UE的个数，直至所述多簇相关UE的个数Y小于或等于所述第二阈值。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定所述N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE之后，还包括：

   若所述多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则重新将所述M个天线所覆盖的区域划分为J个簇，每个簇中包含至少一个天线，J≠Z，J＞0；

   确定所述N个UE中多簇相关UE的个数，直至所述多簇相关UE的个数Y小于或等于所述第二阈值。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，包括：

   建立单簇相关矩阵A，

   其中，a_i,i用于指示第i个所述单簇相关UE组内的单簇相关UE与第i簇内的各个天线之间的CSI，Z≥i≥1；

   建立多簇相关矩阵B，

   其中，b_Y,Z用于指示第Y个多簇相关UE与第Z簇内的各个天线之间的CSI。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述单簇相关矩阵和所述多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据所述预编码矩阵进行预编码处理，包括：

   计算所述单簇相关矩阵的伪逆矩阵；

   通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据所述单簇相关矩阵的伪逆矩阵和所述多簇相关矩阵B，计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵，

   根据所述信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵确定所述预编码矩阵。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的CSI，包括：

   获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的导频信息；

   根据所述每个UE与所述M个天线之间的导频信息，分别计算该UE与所述M个天线之间的CSI。
8. 一种多输入多输出MIMO传输模式下的预编码装置，其特征在于，该MIMO传输模式下包含M个天线和N个用户设备UE，M＞0，N＞0，所述装置包括：

   获取单元，用于获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的信道状态信息CSI；

   簇划分单元，用于根据所述每个UE与所述M个天线之间的CSI进行簇划分，得到Z个簇、属于单簇的Z个单簇相关UE组以及属于多簇的Y个多簇相关UE，所述单簇相关UE组为属于同一簇的单簇相关UE的集合，Z＞0，N≥Y≥0；

   建立单元，用于建立单簇相关矩阵和多簇相关矩阵，所述单簇相 关矩阵包含所述Z个单簇相关UE组与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述多簇相关矩阵包含所述Y个多簇相关UE与所述Z个簇之间CSI的对应关系，所述单簇相关矩阵为分块对角矩阵；

   预编码单元，用于根据所述单簇相关矩阵和所述多簇相关矩阵确定预编码矩阵，以便于根据所述预编码矩阵进行预编码处理。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述CSI中包含接收信号的强度指示RSSI，其中，

   所述簇划分单元，具体用于：将所述M个天线所覆盖的区域划分为Z个簇，每个簇中包含至少一个天线；若第一UE与第一簇内至少一个天线之间的RSSI大于或等于第一阈值，且与除所述第一簇外的其他簇内的各个天线之间的RSSI小于第一阈值，则确定所述第一UE为属于第一簇的单簇相关UE，所述第一UE为所述N个UE中的任一个，所述第一簇为所述Z个簇中的任一个；若第一UE与所述Z个簇中至少两个簇内各个天线之间的RSSI均大于或等于第一阈值，则确定所述第一UE为属于多簇的多簇相关UE；确定所述N个UE中属于单簇的Z个单簇相关UE组，以及属于多簇的Y个多簇相关UE，其中，每个单簇相关UE组中包括至少一个属于单簇的单簇相关UE。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

    所述簇划分单元，还用于：若所述多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则将所述第一阈值调整为第三阈值，所述第三阈值大于所述第一阈值；确定所述N个UE中多簇相关UE的个数，直至所述多簇相关UE的个数Y小于或等于所述第二阈值。
11. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

    所述簇划分单元，还用于：若所述多簇相关UE的个数Y大于第二阈值，则重新将所述M个天线所覆盖的区域划分为J个簇，每个簇中包含至少一个天线，J≠Z，J＞0；确定所述N个UE中多簇相关UE的个数，直至所述多簇相关UE的个数Y小于或等于所述第二阈值。
12. 根据权利要求8-11中任一项所述的装置，其特征在于，

    所述建立单元，具体用于建立单簇相关矩阵A，其中，a_i,i用于指示为第i个所述单簇相关UE组内的单簇相关UE与第i簇内的各个天线之间的CSI，Z≥i≥1；建立多簇相关矩阵B，其中，b_Y,Z用于指示第Y个多簇相关UE与第Z簇内的各个天线之间的CSI。
13. 根据权利要求8-12中任一项所述的装置，其特征在于，

    所述预编码单元，具体用于计算所述单簇相关矩阵的伪逆矩阵；通过伪逆矩阵的阶数递推算法，根据所述单簇相关矩阵的伪逆矩阵和所述多簇相关矩阵B，计算信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵，根据所述信道状态信息矩阵C的伪逆矩阵确定所述预编码矩阵。
14. 根据权利要求8-13中任一项所述的装置，其特征在于，所述获取单元还包括计算模块，其中，

    所述获取单元，具体用于获取所述N个UE中每个UE与所述M个天线之间的导频信息；

    所述计算模块，用于根据所述每个UE与所述M个天线之间的导频信息，分别计算还该UE与所述M个天线之间的接收的CSI。
15. 一种多输入多输出MIMO传输模式下的预编码装置，其特征在于，包括：处理器、存储器、总线和接口电路；

    所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述MIMO传输模式下的预编码装置运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，以使所述MIMO传输模式下的预编码装置执行如权利要求1-7中任意一项所述的MIMO传输模式下的预编码方法。