CN112217550A - 预编码处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种预编码处理方法和装置，所述方法包括：基站根据从终端设备接收的导频信号确定第一下行信道信息；所述基站从终端设备接收预编码矩阵指示PMI，根据该PMI确定第二下行信道信息，根据所述第一下行信道信息和第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，以及利用该预编码矩阵进行预编码处理。本方法基站在计算下行BF权值时，将根据导频信号获得的部分下行信道信息与PMI指示的预编码矩阵进行融合，从而弥补了单一PMI指示反馈产生的量化误差，本方法提高了波束赋形权值的精确度。

Description

预编码处理方法和装置
技术领域
本申请涉及波束赋形领域，尤其涉及一种在大规模MIMO技术下的预编码处理方法和装置。
背景技术
在无线通信系统中，随着系统容量、系统业务多样性等方面的不断提升，大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)或者简称大规模(Massive)MIMO技术、已经成为无线通信领域的关键技术。MIMO技术指在发射端和接收端分别使用多个发射(transmitter，T)天线和接收(receiver，R)天线，例如4T4R，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而提高通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。
大规模MIMO技术是指在基站覆盖区域内配置大规模天线阵列(该天线阵列对应的天线总数可达到数十甚至数百个)并集中放置，同时服务分布在基站覆盖区内的多个用户设备(user equipment，UE)。在同一时域、频域资源上，利用基站大规模天线配置所提供的垂直维度与水平维度的空间自由度，提升多用户空分复用能力、波束成型能力以及抑制干扰能力，大幅提高系统频谱资源的整体利用率。
对于大规模MIMO技术的关键是进行精准的波束赋形(Beamforming，BF)，通常波束赋形也被称为预编码，通过调整各天线收发单元幅度和相位，使得天线阵列在特定方向上的发射/接收信号相干叠加，而其他方向的信号则相互抵消。精准的波束赋形依赖于实时的、准确的信道估计结果。如果能够得到完整的信道信息，则可以通过波束赋形算法得到收发权值，其中权值为每个天线收发单元的幅度和相位调整量。
一种常用的波束赋形方案是基于码本的预编码技术。在基于码本的预编码方式中，预编码矩阵在接收端的用户设备(user equipment，UE)获得，UE利用预测的下行信道状态信息(channel state Information，CSI)，在预定的预编码码本中进行预编码矩阵的选择，并将选定的预编码矩阵的序号，比如预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indication,PMI)发送给基站，以便节约开销。
其中，UE从预定的预编码码本中选择预编码矩阵时可以依据基于量化的选择方式，即将信道信息对应到预定的预编码码本，或者选择与CSI最接近的预编码码本，在选择的过程中会存在较大的量化误差，所选择的PMI往往不能完整且准确地表示信道信息，导致接收端基站在接收到UE反馈的PMI后，由于该PMI指示的预编码矩阵与实际的信道信息之间存在较大量化误差，从而导致该预编码矩阵所对应的权值也存在较大误差，进而导致进行BF时波束指向不准，影响系统性能。
发明内容
本申请提供了一种预编码处理方法和装置，用于减少量化误差，从而提高波束赋形BF权值。具体地，本申请公开了如下技术方案。
第一方面，本申请实施例提供了一种预编码处理方法，该方法可以由基站或者基站中的芯片(基站和基站中的芯片可以统称为通信装置)执行，下面以基站执行该方法为例进行介绍，该方法包括：基站从终端设备接收导频信号，根据从所述终端设备接收的导频信号确定第一下行信道信息；所述基站从所述终端设备接收预编码矩阵指示PMI，根据所述PMI确定第二下行信道信息；根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵；所述基站利用所述预编码矩阵进行预编码处理。
可选的，所述终端设备为非天选终端。
本方面中，基站在计算下行BF权值时，将根据导频信号获得的部分下行信道信息与PMI指示的预编码矩阵进行融合，从而弥补了单一PMI指示反馈产生的量化误差，本方法提高了波束赋形权值的精确度。
结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现中，基站在接收所述PMI之前，还包括：基站根据所述第一下行信道信息确定用于发送参考信号的端口，并通过所述端口发送所述参考信，其中所述参考信号用于为所述终端设备确定所述PMI。
进一步地，所述确定端口包括：确定用于发送参考信号的端口数量和具体的端口号，其中所述端口号可以通过每个端口的权值来确定。
可选的，所述参考信号为信道状态信息参考信号CSI RS。
结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现中，所述基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，包括：基站根据所述第一下行信道信息确定第一协方差矩阵；根据所述第二下行信道信息确定第二协方差矩阵；根据所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵得到第三协方差矩阵，对所述第三协方差矩阵进行奇异值SVD分解得到第一特征矩阵；根据所述第一特征矩阵和下行传输的流数确定所述下行信道的预编码矩阵。
结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现中，所述第一协方差矩阵表示为
Figure BDA0002128076870000021
所述第二协方差矩阵表示为
Figure BDA0002128076870000022
所述第三协方差矩阵表示为RHH，其中，所述第三协方差矩阵与所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵之间满足：
Figure BDA0002128076870000023
α、β表示信道估计置信度，HSRS表示所述第一下行信道信息，
Figure BDA0002128076870000024
为HSRS经过共轭转置得到的矩阵，HPMI表示所述第二下行信道信息，
Figure BDA0002128076870000025
为HPMI经过共轭转置得到的矩阵，所述第一特征矩阵表示为(U)n×n，所述预编码矩阵为所述第一特征矩阵(U)n×n中选择m流之后的矩阵，m为下行传输的流数，且m≤n。
结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现中，所述基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，包括：基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息得到第三下行信道信息；对所述第三下行信道信息进行SVD分解得到第二特征矩阵；从所述第二特征矩阵提取m列后得到所述下行信道的预编码矩阵，m为下行传输的流数。
结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现中，所述PMI为所述终端设备对通过目标端口接收的CSI RS进行信道估计后，得到的预编码矩阵；所述目标端口为所述终端设备的所有端口中除去用于发送所述导频信号的端口之外的所有剩余端口。
可选的，所述第一下行信道信息为终端设备对所述目标端口接收的CSI RS进行信道估计后，得到的下行信道信息。
第二方面，本申请实施例还提供了一种通信装置，所述装置用于实现前述第一方面以及第一方面各种实现方式中的预编码处理方法。其中所述装置可以为基站，或者集成在基站的装置，例如基站的芯片。
第三方面，本申请实施例还提供了一种通信装置，可以是基站或者基站中的芯片，包括处理器，所述处理器与所述存储器耦合，所述存储器用于存储指令；所述处理器用于调用所述指令使得所述通信装置执行前述第一方面以及第一方面各种实现方式中的预编码处理方法。可选的，该通信装置还包括所述存储器。
可选的，当所述通信装置为基站时，所述通信装置还包括收发器，用于接收或发送来自终端设备的消息和数据等。
可选的，当所述通信装置为基站中的芯片时，所述通信装置还包括接口电路，用于与芯片以外的组件或者单元进行通信。
可选的，所述通信装置可以为第二方面所述的装置。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机或处理器上运行时，用于执行前述第一方面以及第一方面各种实现方式中的方法。
另外，本实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，当所述指令被计算机或处理器执行时，可实现前述第一方面以及第一方面各种实现方式中的方法。
第五方面，本实施例还提供了一种芯片系统，所述芯片系统包括处理器和接口电路，所述接口电路与所述处理器耦合，所述处理器用于执行计算机程序或指令，以实现前述第一方面以及第一方面各种实现方式中的方法；其中所述接口电路用于与所述芯片系统之外的其它模块进行通信。
第六方面，本实施例还提供了一种无线通信系统，该系统中包括基站和终端设备，其中，所述终端设备用于向所述基站发送导频信号SRS和PMI，所述基站用于接收所述SRS和PMI，通过所述SRS确定第一下行信道信息；以及根据所述PMI确定第二下行信道信息；根据所述第一下行信道信息和第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，利用所述预编码矩阵进行预编码处理。
本实施例提供的方法，基站利用导频信号确定终端设备通过部分天线发送的上行信道信息，以及该上行信道信息所对应的下行信道信息；通过PMI获取另一部分下行信道信息，最后将这两部分下行信道信息进行融合得到预编码矩阵，并使用该预编码矩阵来做预编码处理。由于该预编码矩阵融合了根据导频信号估计的下行信道信息和PMI反馈估计的信道信息，所以弥补了单独由PMI反馈产生的量化误差，本方法提高了波束赋形权值的精确度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种通信系统的场景示意图；
图2为本申请实施例提供的一种预编码处理方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种基于分层预编码的多小区MIMO系统框图；
图4为本申请实施例提供的一种基站与UE进行数据流传输的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种通信装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种通信装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
在对本申请实施例的技术方案说明之前，首先结合附图对本申请实施例的应用场景进行说明。
本申请的技术方案可应用于至少一个网络设备和至少一个终端设备组成的通信系统，比如，长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统，或第五代移动通信系统(The 5thgeneration，5G)，此外还可以应用于以后的通信系统，比如第六代、第七代移动通信系统等。进一步地，所述系统可用于波束赋形(Beamforming，BF)和波束管理(Beam management，BM)。
其中，在一种通信系统中，包括网络设备和至少一个终端设备，所述网络设备可以是基站(base station，BS)，例如，所述基站可以是LTE中的演进型基站(evolutionalNodeB，eNB/e-NodeB)，或者下一代LTE中的演进型基站(next generation eNB，ng-eNB)，或者NR中的基站(gNB)，或者，未来移动通信系统中的基站或无线保真(wireless fidelity，WiFi)系统中的接入节点等，本申请的实施例对网络设备所采用的具体技术和具体设备形态不做限定。在本申请中，所述网络设备可以是一种无线接入网设备。
本申请实施例中的终端设备，可以是指向用户提供服务和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备，例如无线终端。
进一步地，所述无线终端可以经无线接入网(radio access network，RAN)与一个或多个节点进行通信，所述无线终端可以是移动终端，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。例如，个人通信业务(personalcommunication service，PCS)电话、无绳电话、会话发起协议(session initiationprotocol，SIP)话机、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等设备。所述无线终端也可以为订户单元(subscriber unit)、订户站(subscriber station)，移动站(mobile station)、移动台(mobile)、远程站(remote station)、接入点(access point)、远程终端(remoteterminal)、接入终端(access terminal)、用户终端(user terminal)、用户代理(useragent)、用户设备(user device)或用户设备(user equipment，UE)等，本申请的实施例对终端设备所采用的具体技术和具体设备形态不做限定。
例如，参见图1所示的通信系统，包括基站和其覆盖范围内两个UE，分别是UE1和UE2。本实施例以基站和UE1之间的数据传输为例，对本申请的技术方案进行说明。
本申请的技术方案概况为：基站利用上行导频信号确定下行信道信息，根据该下行信道信息确定用于发送下行信道状态信息参考信号CSI RS的端口(Port)，并接收UE通过预定的预编码码本选择和反馈的PMI。基站在下行BF加权时，通过对导频信号所对应的部分下行信道信息和PMI反馈的下行信道信息进行融合，得到精度更高的权值，并用该权值来进行精准的BF加权，从而弥补了量化过程中产生的较大误差。
具体地，如图2所示，方法包括如下步骤：
101：UE向基站发送导频信号，对应地，基站从UE接收所述导频信号，所述导频信号用于探测上行信道。其中UE用于发送所述导频信号的天线数小于用于接收信号的天线数。
可选的，该导频信号为探测参考信号(sounding reference signal，SRS)。
其中，UE为非天线选择(简称非天选)终端，所述非天选终端是指：UE发送上行导频信号的天线数是固定的，且该上行发射的天线数小于下行接收的天线数。例如对于2T4R(2发射天线4接收天线)的UE而言，该非天选终端指UE上行只使用固定的两个天线来发送SRS，而下行则使用4个天线接收。相应地，对于天线选择(简称天选)终端是指：UE发送上行导频信号的天线数和天线的端口号是不固定的，具体的天线数和这些天线号可以通过系统来设定。例如设定UE每次通过两个天线来发送SRS，但每次选择用于发送导频信号的天线号可以不同，比如在某一时刻UE通过天线0和1发送SRS，在下一时刻通过天线2和3来发送SRS，所以经过两次发送，接收端基站获得了遍历天线号0至3的共四个天线传输的SRS，进而可以获得完整的下行信道信息。但是对于非天选终端而言，由于每个时刻都使用相同的天线来发送SRS，所以导致基站不能获得完整的下行信道信息。
102：基站根据从UE接收的导频信号确定第一下行信道信息。
其中，基站包括N个发射天线和N个接收天线，N≥1且为正整数。
步骤102具体包括：基站利用N个接收天线接收的导频信号SRS，获得第一上行信道信息，所述第一上行信道信息为上行信道状态信息(channel state Information，CSI)，在时分双工(Time Division Duplex，TDD)系统中，利用信道互易性对所述第一上行信道信息CSI进行估计得到第一下行信道信息CSI，该第一下行信道信息CSI对应N个波束的天线域向量。其中，所述互易性是指上行信道和下行信道是互易的，所以基站在得到第一上行CSI之后，该第一上行CSI可通过空间信道矩阵来表示，对该空间信道矩阵做转置得到第一下行CSI。
可选的，所述第一下行信道信息(或第一下行CSI)可以通过矩阵HSRS表示。并且由于该第一下行信道信息是基站根据UE直接发送的SRS所确定的，未经过码本选择和PMI指示，所以不存在量化损失和量化误差。
103：基站根据所述第一下行信道信息确定用于发送参考信号的端口。
其中，所述参考信号为信道状态信息参考信号(channel state Informationreference signal，CSI RS)。所述确定用于发送参考信号的端口，包括：确定用于发送CSIRS的端口数和端口号，所述端口号可通过每个端口所对应的权值来表示。其中，每个权值对应一个波束，每个波束通过一个端口发送。
一种具体的实现方式是，首先基站根据其在接收SRS时的每个波束的参考信号接收功率(reference signal received power，RSRP)值确定有效波束个数，然后再根据有效波束个数确定所述端口数和端口号，其中所述端口数与有效波束的个数相同。
104：基站通过所述端口发送所述参考信号CSI RS。
具体地，基站按照每个端口的预设功率发送所述CSI RS，其中每个端口的预设功率可以相同也可以不相同，或者根据每个端口的CSI RS来确定发射功率。
105：UE接收所述CSI RS，对该CSI RS进行信道估计，确定PMI。
具体地，UE通过至少一个端口接收下行的CSI RS，并对该至少一个端口接收的下行CSI RS进行信道估计得到下行CSI(第一下行信道信息)。UE根据协议规定的预编码码本(所述预编码码本中包括CSI与预编码矩阵序号之间的对应关系)，选择与该CSI最匹配的预编码矩阵，从而确定出该预编码矩阵所对应的预编码矩阵指示PMI。
在另一种可能的实现方式中，UE对部分端口接收的CSI RS进行信道估计，并确定预编码矩阵，具体包括：UE通过所有端口接收所述CSI RS，确定至少一个目标端口所对应的CSI RS，并对所述目标端口所对应的CSI RS进行信道估计，得到相匹配的预编码矩阵，其中，所述目标端口为UE所有端口中除去用于发送导频信号(SRS)之外的所有剩余端口。
例如，对于非天选终端，UE为2T4R终端，其中两个天线，天线端口号0和1用于发射导频信号SRS，4个天线端口号0至3用于接收下行信息CSI RS；则UE在通过端口号0至3的4个端口接收基站发送的CSI RS后，确定目标端口为除去端口号0和1之后剩余的端口号2和3，并对端口号2和3所接收的CSI RS进行下行信道估计，确定该CSI RS所对应的预编码矩阵，并将与该对应的预编码矩阵序号通过PMI发送给基站。
本实施例中，UE预先与基站协商用于发送导频信号SRS的端口，然后通过对除去这些预先协商的端口之外的其它剩余端口所接收的CSI RS进行信道估计，从而相比于UE对其所有端口接收的CSI RS做信道估计而言，减少了运算量，并且对后续的处理结果不产生误差。
106：UE向基站发送所述PMI，对应地，基站从UE接收所述PMI。
107：基站根据所述PMI确定第二下行信道信息。
108：基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵。
具体地，一种实现方式是，基站根据第一下行信道信息确定第一协方差矩阵，根据所述第二下行信道信息确定第二协方差矩阵，融合所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵得到第三协方差矩阵，将第三协方差矩阵进行奇异值(Singular ValueDecomposition，SVD)分解得到第一特征矩阵，最后再根据下行传输的流数m在第一特征矩阵中确定下行信道的预编码矩阵。
其中，第一协方差矩阵表示为
Figure BDA0002128076870000061
第二协方差矩阵表示为
Figure BDA0002128076870000062
第三协方差矩阵表示为RHH，并且，第三协方差矩阵与第一协方差矩阵和第二协方差矩阵之间满足：
RHH＝f(HSRS·HPMI)，
Figure BDA0002128076870000063
α、β表示信道估计置信度，HSRS表示所述第一下行信道信息，
Figure BDA0002128076870000064
为HSRS经过共轭转置得到的矩阵，HPMI表示所述第二下行信道信息，
Figure BDA0002128076870000065
为HPMI经过共轭转置得到的矩阵，所述第一特征矩阵表示为(U)n×n，所述预编码矩阵为所述第一特征矩阵(U)n×n中选择m流之后的矩阵，m为下行传输的流数，且m≤n，n为基站的天线数，可选的，n＝64。
可选的，所述下行传输的流数m即为MIMO层数。
可选的，所述预编码矩阵以64×64的矩阵为例，还可以通过以下表达式来表示：
(RHH)64×64＝(U)64×64(Σ)64×64(UH)64×64，
其中，(U)64×64表示一64×64的特征矩阵，(UH)64×64为经过(U)64×64转置后的矩阵，所述预编码矩阵为特征矩阵(U)64×64中选择m流之后的矩阵，m可以根据信道条件来确定，比如由层二调度算法来确定，当m＝2时，所述预编码矩阵为(U)64×2。
其中，置信度α可通过上行SRS信道估计的信噪比、PMI量化误差和下行发送的流数获得。例如将上述信噪比、PMI量化误差和下行流数等因素分别量化，并对量化结果划分不同档位范围，比如对上述三个因素划分的量化档位范围分别是3、2、4，即信噪比划分三个范围、PMI量化误差被划分为两个范围、下行流数被划分为4个范围，则对这些范围进行排列组合后一共有24种可能，且每一种可能对应一个置信度α值。基站与UE预先商定，并在基站侧保存有置信度表格，该表格中包括24种可能的组合和每一种可能组合与置信度α值之间的对应关系。
另外，可选的，步骤107的另一种实现方式是，基站先将第一下行信道信息和第二下行信道信息融合得到第三下行信道信息；然后基站对该第三下行信道信息进行SVD分解得到第二特征矩阵；最后基站从第二特征矩阵提取部分信息后得到所述下行信道的预编码矩阵。所述部分信息包括从第二特征矩阵中选取其中的m列，m为下行传输的流数或MIMO的层数。
融合后的第三下行信道信息可以表示为：
Figure BDA0002128076870000071
其中，Hcombine表示第三下行信道信息，HSRS表示第一下行信道信息，HPMI表示第二下行信道信息，α1表示第一下行信道信息的置信度，β1表示第二下行信道信息的置信度，
进一步地，第三协方差矩阵RHH的表示式可以为：
Figure BDA0002128076870000072
其中，需要说明的是，本实施例中，步骤107基站在确定下行信道的预编码矩阵的过程中，融合的第二下行信道信息是，UE对所有端口接收的下行CSI RS进行信道估计后反馈的PMI；对于前述步骤105的另一种可能的实现方式，UE通过目标端口(部分端口)接收的CSI RS进行信道估计并反馈PMI的融合过程，与前述UE所有端口接收的CSI RS估计信道反馈PMI进行融合得到第三协方差矩阵RHH和预编码矩阵(U)64×2的方法相同，本实施例对UE部分端口反馈PMI并进行信道融合最后得到预编码矩阵的过程不再赘述。
109：基站利用所述预编码矩阵进行预编码处理。
具体地，所述预编码处理的过程包括：基站根据所述预编码矩阵对待发送的数据和专用导频进行预编码处理，例如进行BF加权，并将待发送数据和专用导频通过BF加权映射到发射天线；将经过所述预编码处理的数据和专用导频发送给UE；UE接收基站发送的经过预编码处理的数据和专用导频。进一步地，步骤109的过程与现有技术相同，本实施例对此不详细介绍。
本实施例提供的方法，基站在计算下行BF权值时，将根据导频信号获得的部分下行信道信息与PMI指示的预编码矩阵进行融合，从而弥补了单一PMI指示反馈产生的量化误差，本方法提高了波束赋形权值的精确度。
在一具体的实施例中，如图3所示，为一个基于分层预编码的MIMO系统原理框架图，发射机的基本结构如图3的左半部分所示，各个码流进行独立的编码和调制，经过调制后的码字送入分层预编码模块，并经过调制后进行发送。接收机的结构如图3的右半部分所示，用户k的接收信号表示为：
Figure BDA0002128076870000073
其中，Nr为用户的接收天线数，fk为对该用户分层预编码处理后的权值，Hk为用户k的信道估计结果，Sk＝[Sk,1,Sk,2,...,Sk,L]为发送给用户k的L个码流信息，zk为噪声和干扰。
上述步骤102中，本申请分下述(a)、(b)两种情况给出基站获取下行信道信息的方法：
(a)在TDD系统中，利用信道互易性，在基站侧可以对各个用户的上行信道进行估计，获取下行信道的信息。
(b)在频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)系统中，基站通过有限反馈，得到各用户反馈的信道信息情况PMI。
对于情况(a)，基站侧用于接收和发射的天线个数均为N，N≥1且为正整数，其中N个接收天线用于接收UE发送的导频信号，将这N个天线所接收的数据(天线域数据)采用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transformation，DFT)权值加权的方法，将天线域数据变换成波束域数据(经过波束加权后的数据)，且该波束域数据对应N个波束。其中，所述DFT权值加权的方法包括：对N×N维的DFT矩阵进行加权，一般地，N＝64，则基站采用64×64的DFT矩阵，该矩阵中的任意一列(即某个权值)加权后得到的数据就是对应波束域数据。在该DFT矩阵中共有64个权值，对应64个波束域数据。
例如，基站利用32个接收天线来接收SRS，UE通过2个发射天线来发射SRS。且UE侧的第i发射天线到基站侧的第j接收天线的信道为hji，如果UE侧的第i发射天线发送信号a，则基站第j接收天线接收的信号为b，b＝hji*a。将上述每个收发天线的信道估计值hji合并成矩阵形式H，表示为信道矩阵。本实施例中上行信道H的维度是：32*2，表示基站侧的32个接收天线和UE侧的2个发射天线。其中，上述hji的大小反应端口的接收能力，可通过测量得到，例如基站侧第j接收天线所接收的波束的RSRP大小为hj0平方与hj1平方之和。
本实施例的步骤102和103中，采用DFT权值进行天线域到波束域变换，天线域数据与加权得到的波束个数相等，加权向量为DFT矩阵的某一行。设天线个数为N，DFT矩阵可以表示为TN×N,天线域接收信号向量为x＝[x0,x1,...,xN-1]T，变换后的波束域接收向量为y＝[y0,y1,...,yN-1]T，则DFT加权过程表示为：
y＝TN×N·x，
即
Figure BDA0002128076870000081
另外，在上述步骤108中，基站根据第一协方差矩阵和第二协方差矩阵得到第三协方差矩阵RHH，然后对该第三协方差矩阵进行SVD分解。其中，所述SVD是在机器学习领域广泛应用的算法，它既可以用于降维算法中的特征分解，还可以用于推荐系统，以及自然语言处理等领域。
假设矩阵A是一个m×n的矩阵，则定义矩阵A的SVD为A＝U∑VT。
其中，U是一个m×m的矩阵，∑是一个m×n的矩阵，除了主对角线上的元素之外全为0，主对角线上的每个元素都称为奇异值，V是一个n×n的矩阵。其中U和V都是酉矩阵，即满足UTU＝I,VTV＝I，且VT＝UH，
所以矩阵A＝U∑VT＝U∑UH＝RHH，
本实施例中，A为64×64的矩阵，则预编码矩阵表示为：
(RHH)64×64＝(U)64×64(∑)64×64(UH)64×64，
其中，(RHH)64×64表示信道的二阶统计特性，即协方差矩阵，U表示信道的特征方向，可以理解为即按照增益大小排列的加权权值，∑表示信道特征方向对应的增益，即对应的波束(或每个加权权值)的增益。融合后的预编码矩阵为矩阵(U)64×64的前m列，m表示下行流数或下行波束，进一步地，m可以通过信道条件来决定。
可选的，m也可以是从后往前数的后m列。
如图4所示，UE包括天线号为0至3的共四个天线，其中天线0用于发射上行SRS，天线0至3都用于发送PMI，基站分别接收来自UE的SRS和PMI，并对由SRS确定的第一下行信道信息和由PMI指示的第二下行信道信息，这两个信息进行融合得到下行信道的预编码矩阵。
可以理解地，还可以通过其它方式对所述第一下行信道信息和第二下行信道信息进行融合得到下行信道的预编码矩阵，本申请对融合的具体方式不予限定。
本实施例中，基站在计算下行信道的权值时，将根据SRS得到的信道信息与根据PMI得到的信道信息进行有效融合，得到融合后的权值，该权值能够获得完整的信道信息，提升了波束赋形的权值精度，有效解决了非天选终端多流权值问题。
另外，本方法通过利用SRS信息获得下行CSI RS发射权值，对CSI RS发射也进行波束赋形，从而有效提升了远点用户CSI RS信号接收强度，有效提升小区覆盖范围。
下面介绍与上述各方法实施例对应的装置实施例。
参见图5，为本申请实施例提供的一种通信装置的结构示意图。所述通信装置可以是前述方法实施例中的基站或者终端设备，或者还可以是位于所述基站或所述终端设备中的芯片。进一步地，该装置可以实现前述实施例中的预编码处理方法。
进一步地，如图5所示，该装置可以包括：接收单元501、处理单元502和发送单元503，另外，所述装置还可以包括存储单元或其他的单元或模块。
具体地，当所述通信装置作为基站时，接收单元501用于从终端设备接收导频信号，处理单元502用于根据所述导频信号确定第一下行信道信息；接收单元501还用于从所述终端设备接收预编码矩阵指示PMI；处理单元502还用于根据所述PMI确定第二下行信道信息，根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，以及利用所述预编码矩阵进行预编码处理。
可选的，在本实施例的一种具体的实现方式中，处理单元502还用于在接收所述PMI之前根据所述第一下行信道信息确定用于发送参考信号的端口；发送单元503用于通过所述端口发送所述参考信号，其中所述参考信号用于为终端设备确定与第一下行信道信息相匹配的预编码矩阵，所述预编码矩阵通过PMI传输。
其中，所述参考信号为CSI RS。
可选的，在本实施例的另一种具体的实现方式中，处理单元502具体用于根据所述第一下行信道信息确定第一协方差矩阵，根据所述第二下行信道信息确定第二协方差矩阵；根据所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵得到第三协方差矩阵，对所述第三协方差矩阵进行奇异值SVD分解得到第一特征矩阵；以及根据所述第一特征矩阵和下行传输的流数确定所述下行信道的预编码矩阵。
可选的，在本实施例的又一种具体的实现方式中，所述第一协方差矩阵表示为
Figure BDA0002128076870000091
所述第二协方差矩阵表示为
Figure BDA0002128076870000092
所述第三协方差矩阵表示为RHH，其中，所述第三协方差矩阵与所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵之间满足：
Figure BDA0002128076870000093
α、β表示信道估计置信度，HSRS表示所述第一下行信道信息，
Figure BDA0002128076870000094
为HSRS经过共轭转置得到的矩阵，HPMI表示所述第二下行信道信息，
Figure BDA0002128076870000095
为HPMI经过共轭转置得到的矩阵，所述第一特征矩阵表示为(U)n×n，所述预编码矩阵为所述第一特征矩阵(U)n×n中选择m流之后的矩阵，m为下行传输的流数，且m≤n。
可选的，在本实施例的又一种具体的实现方式中，处理单元502具体用于根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息得到第三下行信道信息，对所述第三下行信道信息进行SVD分解得到第二特征矩阵，以及从所述第二特征矩阵提取m列后得到所述下行信道的预编码矩阵，m为下行传输的流数。
可选的，在本实施例的又一种具体的实现方式中，所述PMI为所述终端设备对通过目标端口接收的CSI RS进行信道估计后，得到的预编码矩阵；所述目标端口为所述终端设备的所有端口中除去用于发送所述导频信号的端口之外的所有剩余端口。其中，所述第一下行信道信息为终端设备对所述目标端口接收的CSI RS进行信道估计后，得到的下行信道信息。
此外，在一种具体的实现中，本申请实施例还提供了一种通信装置，参见图6，为本申请实施例提供的一种通信装置的结构示意图。通信装置可以执行上述方法实施例中描述的方法，可以参考上述方法实施例的说明。通信装置可以用于通信设备、电路、硬件组件或者芯片中，例如通信装置可以是终端、终端中的芯片、接入网设备(基站)或者接入网设备(基站)中的芯片。
通信装置包括处理单元601和通信单元602。可选的，该通信装置还包括存储单元603和通信总线604。
其中，处理单元601可以是具有处理功能的装置，可以包括一个或者多个处理器。处理器可以是通用处理器或者专用处理器等。处理器可以是基带处理器、或中央处理器。基带处理器可以用于对通信协议以及通信数据进行处理，中央处理器可以用于对装置(如，基站、终端、或芯片等)进行控制，执行软件程序，处理软件程序的数据。
通信单元602可以是具有信号的输入(接收)或者输出(发送)的装置，用于与其他网络设备或者设备中的其他器件进行信号的传输。
存储单元603可以是具有存储功能的装置，可以包括一个或者多个存储器。
可选的，处理单元601、通信单元602和存储单元603通过通信总线604相连。
可选的，存储单元603可以独立存在，通过通信总线604与处理单元601相连。存储单元603也可以与处理单元601集成在一起。
通信装置可以是本申请实施例中的基站。基站的示意图可以如图5所示。可选的，装置的通信单元602可以包括基站的天线和收发机。可选的，通信单元602还可以包括输出设备和输入设备等。
另外，所述通信装置可以是本申请实施例中的基站中的芯片。通信单元602可以是输入或者输出接口、管脚或者电路等。存储单元603可以是寄存器、缓存或者RAM等，存储单元603可以和处理单元601集成在一起；存储单元603可以是ROM或者可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，存储单元603可以与处理单元601相独立。可选的，随着无线通信技术的发展，收发机可以被集成在通信装置上，例如将通信单元602集成于收发机。
当通信装置是基站或者基站中的芯片时，处理单元601可以完成上述实施例中基站执行的方法。
在一种可能的设计中，处理单元601可以包括指令，所述指令可以在处理器上被运行，使得所述通信装置执行上述实施例中基站的方法。
在又一种可能的设计中，存储单元603上存有指令，所述指令可在所述处理单元601上被运行，使得所述通信装置执行上述实施例中基站的方法。可选的，所述存储单元603中还可以存储有数据。可选的，处理单元601中也可以存储指令和/或数据。
例如，通信单元602从终端设备接收导频信号，处理单元601根据所述导频信号确定第一下行信道信息；通信单元602从所述终端设备接收PMI，处理单元601根据所述PMI确定第二下行信道信息，根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵；以及利用所述预编码矩阵进行预编码处理。
其余可以参考上述实施例中基站侧的方法，在此不再赘述。
另外，所述通信装置还可以是本申请实施例中的终端设备，比如UE。该终端设备的结构示意图可以如图6所示。可选的，包括处理单元601、通信单元602、存储单元603和通信总线604等。进一步地，通信单元602可以包括终端设备的天线和收发机，通信单元602还可以包括至少一个网络接口或通信接口。
可选的，所述通信装置也可以是本申请实施例中的终端设备中的芯片。通信单元602可以是输入或者输出接口、管脚或者电路等。存储单元603可以是寄存器、缓存或者RAM等，存储单元603可以和处理单元601集成在一起；存储单元603可以是ROM或者可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，存储单元603可以与处理单元601相独立。
当通信装置是终端设备或者终端设备中的芯片时，处理单元601可以完成上述实施例中终端设备执行的方法。比如，向基站发送导频信号，接收来自基站的CSI RS，根据所述CSI RS确定PMI，以及将所述PMI发送给基站等。
在一种可能的设计中，处理单元601可以包括指令，所述指令可以在所述处理器上被运行，使得所述通信装置执行上述实施例中接入网设备的方法。
在又一种可能的设计中，存储单元603上存有指令，所述指令可在所述处理单元601上被运行，使得所述通信装置执行上述实施例中终端设备的方法。可选的，存储单元603中还可以存储有数据。可选的，处理单元601中也可以存储指令和/或数据。
其余可以参考上述实施例中终端设备的方法，在此不再赘述。
上面介绍了本申请实施例的方法流程图，应当理解的是，终端设备可以存在与终端设备方法或者流程的步骤对应的功能单元(means)，基站可以存在与基站方法或者流程的步骤对应的功能单元。以上模块或单元的一个或多个可以软件、硬件或二者结合来实现。当以上任一模块或单元以软件实现的时候，所述软件以计算机程序指令的方式存在，并被存储在存储器中，处理器可以用于执行所述程序指令以实现以上方法流程。
本申请中的处理器可以包括但不限于以下至少一种：中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)、微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、微控制器(microcontroller unit，MCU)、或人工智能处理器等各类运行软件的计算设备，每种计算设备可包括一个或多个用于执行软件指令以进行运算或处理的核。该处理器可以是个单独的半导体芯片，也可以跟其他电路一起集成为一个半导体芯片，例如，可以跟其他电路(如编解码电路、硬件加速电路或各种总线和接口电路)构成一个SoC(片上系统)，或者也可以作为一个ASIC的内置处理器集成在所述ASIC当中，该集成了处理器的ASIC可以单独封装或者也可以跟其他电路封装在一起。该处理器除了包括用于执行软件指令以进行运算或处理的核外，还可进一步包括必要的硬件加速器，如现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)、PLD(可编程逻辑器件)、或者实现专用逻辑运算的逻辑电路。
本申请实施例中的存储器，可以包括如下至少一种类型：只读存储器(read-onlymemory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically erasable programmabler-only memory，EEPROM)。在某些场景下，存储器还可以是只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
所述总线除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
根据本申请实施例提供的方法，本申请实施例还提供一种系统，其包括前述的装置和至少一个的网络设备。
还应理解，本文中涉及的第一、第二以及各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)和步骤(step)，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
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。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于网络设备/节点或装置设备而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (14)

1.一种预编码处理方法，其特征在于，所述方法包括：
基站根据从终端设备接收的导频信号确定第一下行信道信息；
所述基站从所述终端设备接收预编码矩阵指示PMI；
所述基站根据所述PMI确定第二下行信道信息；
所述基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵；
所述基站利用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，所述基站在接收所述PMI之前，还包括：
所述基站根据所述第一下行信道信息确定用于发送参考信号的端口；
所述基站通过所述端口发送所述参考信号，其中所述参考信号用于为所述终端设备确定所述PMI。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，包括：
所述基站根据所述第一下行信道信息确定第一协方差矩阵；
所述基站根据所述第二下行信道信息确定第二协方差矩阵；
所述基站根据所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵得到第三协方差矩阵，对所述第三协方差矩阵进行奇异值SVD分解得到第一特征矩阵；
所述基站根据所述第一特征矩阵和下行传输的流数确定所述下行信道的预编码矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一协方差矩阵表示为
Figure FDA0002128076860000011
所述第二协方差矩阵表示为
Figure FDA0002128076860000012
所述第三协方差矩阵表示为RHH，
其中，所述第三协方差矩阵与所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵之间满足：
Figure FDA0002128076860000013
α、β表示信道估计置信度，HSRS表示所述第一下行信道信息，
Figure FDA0002128076860000014
为HSRS经过共轭转置得到的矩阵，HPMI表示所述第二下行信道信息，
Figure FDA0002128076860000015
为HPMI经过共轭转置得到的矩阵，所述第一特征矩阵表示为(U)n×n，所述预编码矩阵为所述第一特征矩阵(U)n×n中选择m流之后的矩阵，m为下行传输的流数，且m≤n。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，包括：
所述基站根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息得到第三下行信道信息；
所述基站对所述第三下行信道信息进行SVD分解得到第二特征矩阵；
所述基站从所述第二特征矩阵提取m列后得到所述下行信道的预编码矩阵，m为下行传输的流数。
6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述PMI为所述终端设备对通过目标端口接收的CSI RS进行信道估计后，得到的预编码矩阵；
所述目标端口为所述终端设备的所有端口中除去用于发送所述导频信号的端口之外的所有剩余端口。
7.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括：
接收单元，用于从终端设备接收导频信号；
处理单元，用于根据所述导频信号确定第一下行信道信息；
所述接收单元，还用于从所述终端设备接收预编码矩阵指示PMI；
所述处理单元，还用于根据所述PMI确定第二下行信道信息，根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息确定下行信道的预编码矩阵，以及利用所述预编码矩阵进行预编码处理。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括发送单元，
所述处理单元，还用于在接收所述PMI之前根据所述第一下行信道信息确定用于发送参考信号的端口；
所述发送单元，用于通过所述端口发送所述参考信号，其中所述参考信号用于为所述终端设备确定所述PMI。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，具体用于根据所述第一下行信道信息确定第一协方差矩阵，根据所述第二下行信道信息确定第二协方差矩阵；根据所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵得到第三协方差矩阵，对所述第三协方差矩阵进行奇异值SVD分解得到第一特征矩阵；以及根据所述第一特征矩阵和下行传输的流数确定所述下行信道的预编码矩阵。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一协方差矩阵表示为
Figure FDA0002128076860000021
所述第二协方差矩阵表示为
Figure FDA0002128076860000022
所述第三协方差矩阵表示为RHH，
其中，所述第三协方差矩阵与所述第一协方差矩阵和所述第二协方差矩阵之间满足：
Figure FDA0002128076860000023
α、β表示信道估计置信度，HSRS表示所述第一下行信道信息，
Figure FDA0002128076860000024
为HSRS经过共轭转置得到的矩阵，HPMI表示所述第二下行信道信息，
Figure FDA0002128076860000025
为HPMI经过共轭转置得到的矩阵，所述第一特征矩阵表示为(U)n×n，所述预编码矩阵为所述第一特征矩阵(U)n×n中选择m流之后的矩阵，m为下行传输的流数，且m≤n。
11.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，具体用于根据所述第一下行信道信息和所述第二下行信道信息得到第三下行信道信息，对所述第三下行信道信息进行SVD分解得到第二特征矩阵，以及从所述第二特征矩阵提取m列后得到所述下行信道的预编码矩阵，m为下行传输的流数。
12.根据权利要求8-11任一项所述的装置，其特征在于，
所述PMI为所述终端设备对通过目标端口接收的CSIRS进行信道估计后，得到的预编码矩阵；
所述目标端口为所述终端设备的所有端口中除去用于发送所述导频信号的端口之外的所有剩余端口。
13.一种通信装置，包括处理器，所述处理器与存储器耦合，其特征在于，
所述存储器，用于存储指令；
所述处理器，用于执行所述存储器中的指令，使得所述通信装置执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
14.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，其特征在于，
当所述指令被运行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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