CN108540179A - 一种非相干多天线传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多天线信号的非相干处理方法和装置。该方法包括：获取初始信号，根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号；根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。本发明实施例解决了现有相干传输技术中多个天线面板传输信号产生的相位差对系统性能影响较大的问题。通过每个天线面板将对所传输数据独立进行预编码，进而完成了对不同天线面板的初始信号进行非相干处理；降低了天线面板传输信号相位差对系统性能的影响，提高了信号传输性能。

Description

一种非相干多天线传输方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种非相干多天线传输方法和装置。

背景技术

基站搭载大规模天线不仅能够提供较高的阵列增益，而且可以形成高增益的窄波束与UE进行通信，提高接收信号增益的同时，能够显著降低用户间干扰，从而允许多用户同时进行通信，今儿提高系统容量。为了满足5G对高数据速率的需求，3GPP的NR课题正在研究至少支持32天线端口的MIMO技术，相应的天线阵列单元数高达256个。

从工程实现角度考虑，NR课题中引入了天线面板(Panel)的概念，即基站的天线阵列包括多个同等规模的Panel，每个Panel包含了一定数量的天线，并用参数(Mg，Ng，M，N，P)来描述基站的天线配置。其中Mg表示垂直维度上的Panel个数，Ng表示水平维度上的Panel个数，M表示每一个Panel内垂直维度上的天线单元个数，N表示每一个Panel内水平维度上的天线单元个数，P表示天线极化参数，P＝1表示单极化天线，P＝2表示双极化天线。例如(2，2，4，8，2)就表示基站的天线阵列包含4个Panel，每个Panel包含4行8列个双极化天线单元，因此整个天线阵列一共包含4×4×8×2＝256个天线单元。

引入多Panel之后，不同Panel之间不可避免会存在一个随机相位差，对系统传输性能造成一定的损失。

发明内容

本发明实施例提供一种多天线信号的非相干处理方法和装置，以解决现有技术多个天线面板传输信号过程中产生相位差，并影响到系统的传输性能的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种多天线信号的非相干处理方法，该方法包括：

获取初始信号，根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号；

根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；

根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多天线信号的非相干处理装置，该装置包括：

一级预编码信号获取模块，用于获取初始信号，并根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号；

二级预编码矩阵构造模块，用于根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；

初始信号相干预编码模块，用于根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。本发明实施例通过根据通过对每个天线面板将对所传输数据独立进行预编码，进而完成了对不同天线面板的初始信号的非相干处理。。本发明实施例解决了现有相干传输技术中多个天线面板传输信号产生的相位差对系统性能影响较大的问题。通过对每个天线面板将对所传输数据独立进行预编码，进而完成了对不同天线面板的初始信号的非相干传输。降低了天线面板传输信号相位差对系统性能的影响，提高了信号传输性能。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种多天线信号的非相干处理方法流程图；

图2是本发明实施例二中的一种多天线信号的非相干处理方法流程图；

图3是本发明实施例三中的一种多天线信号的非相干处理装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种多天线信号的非相干处理方法流程图，本实施例可适用于对多个面板天线传输信号进行预编码的情况，该方法可以由设置于基站端的一种多天线信号的非相干处理装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现。如图1所示，该方法包括：

S110、获取初始信号，根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号。

本实施例中所述的多天线信号的非相干处理方法可以使用在分时双工长期演进技术(Time Division Duplex Long Term Evolution，LTE)下行传输过程中。具体的，LTE下行传输采用了MIMO-OFDM的物理层架构，通过最多八个发射天线并行传输多个(最多八个)数据流，能够有效地提高峰值传输速率。LTE的物理层处理过程中，预编码是其核心功能模块，物理下行共享信道的传输功能都需要通过预编码实现。本实施例中的步骤S110-S140都属于预编码操作。

其中，初始信号是在LTE的下行发送过程中根据上层传输的数据处理而成的，具体的，LTE系统首先会对来自上层的数据进行信道编码形成码字；然后对形成的不同的码字进行调制，产生调制符号，并将不同码字的调制符号组合在一起进行层映射，经过层映射之后产生的信号即本实施例中的初始信号，即进行预编码操作的对象。

接收到初始信号后，首先会对初始信号进行预处理，即按照第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号。

本实施例中的多天线信号系统可以包括两个或四个天线面板，初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号，经过不同天线面板数量层映射后的输出的信号不同。

示例性的，当天线面板数量为2时，只允许经过两层传输，则经过层映射后输出的初始信号可以用表示。

当Panel个数为4时，只允许4层传输，假设层映射之后的信号可以用表示。

其中，x(i)表示时刻i各天线面板的初始信号向量，表示每层传输的符号数。

具体的，所述根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，包括：

根据发送分集的编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号。

其中，发送分集的工作原理是通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。基站侧使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号，达到补偿衰落信道损耗的效果，从而在不增加传输功率和带宽的情况下改善无线通信信道质量。

发送分集的编码规则包括多种空时编码、延迟发射分集编码、切换发射分集编码等编码规则。

以发送分集的编码规则为多种空时编码为例，当天线面板数量为2，对x(i)进行空时编码后输出的信号为其定义如下：

其中，y^(P)(2i)表示天线端口P的输出信号。P＝0或1。

当天线面板数量为4，对x(i)进行空时编码后输出的信号为其定义如下：

其中，y^(P)(2i)表示天线端口P的输出信号。

S120、根据天线面板数量构造二级预编码矩阵。

具体的，当基站与终端间的网络模式为TDD模式时，基站侧指示终端侧发送探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)，根据SRS信号估计上行信道矩阵，根据所述上行信道矩阵得到等效下行基带信道矩阵。根据天线面板数量对所述等效下行基带信道矩阵进行拆分得到与所述天线面板对应的等效下行信道子矩阵；对每个等效下行基带信道子矩阵进行奇异值分解，利用每个等效下行基带信道子矩阵经过奇异值分解得到的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

其中，SRS信号可以用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度；也可以用于估计上行信道，做下行波束赋形。TDD模式即时分双工模式(Time Division Duplexing，TDD)，是移动通信系统中使用的全双工通信的一种。在该模式下，基站与移动台之间的上下行时间小于信道相干时间，就可以比较简单的根据终端侧反馈的SRS信号估计信道特征，并得到上行信号矩阵。等效基带信道矩阵表示带通信号的复包络，指集中于某一载波频率附近的信号频率。

进一步的，根据所述上行信道矩阵得到等效下行基带信道矩阵，包括：计算上行信道矩阵和链路校准矩阵的乘积，根据信道互易性获得下行信道矩阵；若具有模拟波束赋形功能，则对所述下行信道矩阵进行模拟波束赋形变换得到等效下行基带信道矩阵；若不具有模拟波束赋形功能，将所述下行信道矩阵作为等效下行基带信道。

示例性的，基站可以触发终端发送SRS信号，并根据SRS估计上行信道矩阵，乘以链路校准矩阵并根据信道互易性获得完全的下行信道矩阵H。

若基站侧具有模拟波束赋形功能，则对所述下行信道矩阵H进行模拟波束赋形变换得到等效基带信道矩阵若不具有模拟波束赋形功能，将所述下行信道矩阵H作为等效基带信道其中的维度为Nr×Nt，Nr表示终端侧天线端口数，Nt表示基站侧天线端口数。

然后天线面板数量n对等效基带信道拆分为对应数量的等效下行信道矩阵即

具体的，本实施例中的多天线信号系统包括两个或四个天线面板，对应的得到的等效下行信道矩阵可以是或 的维度为Nr×N，N表示每个天线面板包含的天线端口数，优选的，每个天线面板包含的天线端口数相同。

基站分别对每个进行奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)：并分别取每个右奇异矩阵V_n的第一列v_n构造第二级预编码矩阵W：W＝diag{v₁，v₂}或W＝diag{v₁，v₂，v₃，v₄}。其中，W＝diag{v₁,…,v_N}表示以v₁,…,v_N为块对角元素构造矩阵，其余元素均为0，即

S130、根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。

具体的，用步骤S120得到的W左乘步骤S110得到的y(i)完成对所述初始信号的非相干编码。并对非相干预编码后的数据进行资源映射、正交频分复用调制(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)和模拟移相处理，并通过天线阵列发送。

本发明实施例通过根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；并将一级预编码矩阵和所述二级预编码矩阵的乘积作为与初始信号对应的非相干预编码，进而完成了对多天线信号的非相干处理。实现将多个天线面板的天线信号分开处理，降低了天线面板传输信号相位差对系统性能的影响，提高了信号传输性能。

实施例二

图2是本发明实施例二中的多天线信号的非相干处理方法流程图，本实施例在实施例一的基础上，进一步叙述了当基站与终端间的网络模式为FDD模式的预编码过程，如图2所示，该方法包括：

S210、获取初始信号，根据发送分集的编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号。

S220、当基站与终端间的网络模式为FDD模式且终端到基站的信号反馈方式仅包括有限比特反馈时，指示终端分别反馈每个天线面板基于码本的预编码索引。

FDD模式即频分双工模式(Frequency Division Duplexing，FDD)，是移动通信系统中使用的全双工通信的一种，在该模式下，基站可以根据码本进行预编码。具体的，终端基于固定码本按照某种预定准则选择最优的预编码向量或矩阵，并将最优预编码向量或矩阵对应的预编码索引反馈给基站。

S230、利用接收到的预编码索引基于码本分别构造每个天线面板的预编码向量。

每个预编码索引号对应一个预编码向量或矩阵，基站预编码索引信息分别构造每个天线面板的预编码向量。

S240、根据所述预编码向量构造二级预编码矩阵。

可选的，当基站与终端间的网络模式为FDD模式且终端到基站的信号反馈方式包括高级反馈时，S220-S240可以替换为：指示终端分别反馈与每个天线面板对应的等效下行信道矩阵或等效下行信道矩阵的协方差矩阵；对接收到的所述等效下行信道矩阵或协方差矩阵进行奇异值分解，根据每个等效下行信道矩阵的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

S250、根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。

本实施例的技术方案，通过接收到的预编码索引构造预编码矩阵，进而完成了基站与终端间的网络模式为FDD模式的非相干预编码的操作，实现将FDD模式下多个天线面板的天线信号的非相干处理，降低了天线面板传输信号相位差对系统性能的影响，提高了信号传输性能。

实施例三

图3所示为本发明实施例三提供的一种多天线信号的非相干处理方法装置结构示意图，如图3所示，该多天线信号的非相干处理方法装置包括：一级预编码信号获取模块310、二级预编码矩阵构造模块320和初始信号相干预编码模块330。

其中，一级预编码信号获取模块310，用于获取初始信号，并根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号；

二级预编码矩阵构造模块320，用于根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；

初始信号相干预编码模块330，用于根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。

本发明实施例通过根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；并利用所构造的二级预编码矩阵与所述一级预编码信号向量相乘完成对所述初始信号的非相干预编码处理。实现将多个天线面板的天线信号独立处理，降低了天线面板传输信号相位差对系统性能的影响，提高了信号传输性能。

在上述各实施例的基础上，所述一级预编码信号获取模块310可以包括：

发送分集编码单元，用于根据发送分集的编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号。

在上述各实施例的基础上，所述二级预编码矩阵构造模块320包括：

等效下行基带信道矩阵获取单元，用于获取SRS信号，根据SRS信号估计上行信道矩阵，根据所述上行信道矩阵得到等效下行基带信道矩阵；

等效下行信道子矩阵获取单元，用于根据天线面板数量对所述等效基带信道矩阵进行拆分得到与所述天线面板对应的等效下行信道子矩阵；

二级预编码矩阵构造单元，用于对每个等效下行信道子矩阵进行奇异值分解，利用每个等效下行信道子矩阵经奇异值分解得到的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

在上述各实施例的基础上，等效下行基带信道矩阵获取单元还包括：

下行信道矩阵获取子单元，用于计算上行信道矩阵和链路校准矩阵的乘积，根据信道互易性获得下行信道矩阵；

波束赋形变换子单元，用于对所述下行信道矩阵进行模拟波束赋形变换得到等效下行基带信道矩阵；

等效下行基带信道子单元，将所述下行信道矩阵作为等效下行基带信道。

在上述各实施例的基础上，二级预编码矩阵构造模块320包括：

预编码索引反馈信息指示单元，用于当基站与终端间的网络模式为FDD模式且终端到基站的信号反馈方式仅包括有限比特反馈时，指示终端分别反馈每个天线面板基于码本的预编码索引；

预编码向量构造单元，用于利用接收到的预编码索引分别构造每个天线面板的预编码向量；

预编码向量构造单元，用于根据所述预编码向量构造二级预编码矩阵。

在上述各实施例的基础上，二级预编码矩阵构造模块320还包括：

等效下行信道矩阵反馈信息指示单元，用于用于当基站与终端间的网络模式为FDD模式且终端到基站间的信号反馈方式包括高级反馈时，指示终端分别反馈与每个天线面板对应的等效下行信道子矩阵或等效下行信道子矩阵的协方差矩阵；

右奇异矩阵构造单元，用于对接收到的所述等效下行信道子矩阵或协方差矩阵进行奇异值分解，利用每个等效下行信道矩阵经奇异值分解得到的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

本发明实施例所提供的一种多天线信号的非相干处理装置可以用于执行本发明实施例所提供的一种多天线信号的非相干处理方法，具备相应的功能和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的多天线信号的非相干处理方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多天线信号的非相干处理方法，其特征在于，包括：

获取初始信号，根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号；

根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；

根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。

2.根据权利要求1所述的非相干处理方法，其特征在于，所述根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，包括：

根据发送分集的编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号。

3.根据权利要求1所述的多天线信号的非相干处理方法，其特征在于，根据天线面板数量构造二级预编码矩阵，包括：

当基站与终端间的网络模式为TDD模式时，获取SRS信号，根据SRS信号估计上行信道矩阵，根据所述上行信道矩阵得到等效下行基带信道矩阵；

根据天线面板数量对所述等效下行基带信道矩阵进行拆分得到与所述天线面板对应的等效下行信道子矩阵；

对每个等效下行基带信道子矩阵进行奇异值分解，利用每个等效下行基带信道子矩阵经奇异值分解得到的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述上行信道矩阵得到等效下行基带信道矩阵，包括：

计算上行信道矩阵和链路校准矩阵的乘积，根据信道互易性获得下行信道矩阵；

若基站具有模拟波束赋形功能，则对所述下行信道矩阵进行模拟波束赋形变换得到等效下行基带信道矩阵；

若所述基站不具有模拟波束赋形功能，将所述下行信道矩阵作为等效下行基带信道。

5.根据权利要求1所述的多天线信号的非相干处理方法，其特征在于，所述根据天线面板数量构造二级预编码矩阵，包括：

当基站与终端间的网络模式为FDD模式且终端到基站的信号反馈方式仅包括有限比特反馈时，指示终端分别反馈每个天线面板基于码本的预编码索引；

利用接收到的预编码索引基于码本分别构造每个天线面板的预编码向量；

根据所述预编码向量构造二级预编码矩阵。

6.根据权利要求1所述的多天线信号的非相干处理方法，其特征在于，所述根据天线面板数量构造二级预编码矩阵，包括：

当基站与终端间的网络模式为FDD模式且终端到基站的信号反馈方式包括高级反馈时，指示终端分别反馈与每个天线面板对应的等效下行信道子矩阵或信道子矩阵的协方差矩阵；

对接收到的所述等效下行信道子矩阵或协方差子矩阵进行奇异值分解，利用每个等效下行信道矩阵的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

7.一种多天线信号的非相干处理方法装置，其特征在于，包括：

一级预编码信号获取模块，用于获取初始信号，并根据第一编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号，其中，所述初始信号为根据天线面板数量进行层映射后的输出信号；

二级预编码矩阵构造模块，用于根据天线面板数量构造二级预编码矩阵；

初始信号相干预编码模块，用于根据所述二级预编码矩阵对所述一级编码信号处理，完成对所述初始信号的非相干预编码。

8.根据权利要求7所述的非相干处理装置，其特征在于，所述一级预编码信号获取模块包括：

发送分集编码单元，用于根据发送分集的编码规则对所述初始信号处理得到一级预编码信号。

9.根据权利要求7所述的非相干处理装置，其特征在于，所述二级预编码矩阵构造模块包括：

等效下行基带信道矩阵获取单元，用于当基站与终端间的网络模式为TDD模式时，获取SRS信号，根据SRS信号估计上行信道矩阵，根据所述上行信道矩阵得到等效下行基带信道矩阵；

等效下行信道子矩阵获取单元，用于根据天线面板数量对所述等效基带信道矩阵进行拆分得到与所述天线面板对应的等效下行信道子矩阵；

二级预编码矩阵构造单元，用于对每个等效下行信道子矩阵进行奇异值分解，利用每个等效下行信道子矩阵经奇异值分解得到的右奇异矩阵的第一列构造二级预编码矩阵。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，等效下行基带信道矩阵获取单元还包括：

下行信道矩阵获取子单元，用于计算上行信道矩阵和链路校准矩阵的乘积，根据信道互易性获得下行信道矩阵；

波束赋形变换子单元，用于对所述下行信道矩阵进行模拟波束赋形变换得到等效下行基带信道矩阵；

等效下行基带信道子单元，将所述下行信道矩阵作为等效下行基带信道。