CN114513236A - 一种多天线预编码方法、装置及设备 - Google Patents

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CN114513236A CN202011277911.0A CN202011277911A CN114513236A CN 114513236 A CN114513236 A CN 114513236A CN 202011277911 A CN202011277911 A CN 202011277911A CN 114513236 A CN114513236 A CN 114513236A
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Abstract

本发明的实施例提供一种多天线预编码方法、装置及设备，所述方法包括：对数据流按照一定规则进行排序；针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口。本发明的方案利用极化排序和预编码来增强多天线系统中不同数据流极化效果。

Description

一种多天线预编码方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是指一种多天线预编码方法、装置及设备。
背景技术
Polar码是基于信道极化理论提出的一种线性分组码，信道极化是指以特定方式对任意N＝2n(n≥0)个独立的二进制离散无记忆信道(Binary-input DiscreteMemoryless Channels,B-DMC)进行组合分裂。随着信道数目N的增加，子信道特性呈现两极分化的现象，具体包括信道组合和信道分裂两个过程。理论证明Polar码可以达到香农限且具有可实用的线性复杂度编译码能力，因此受到业界的广泛重视，且为5G eMBB场景的控制信道编码方案。
通信系统只要有多个数据流在传输过程中产生耦合，相互之间不再独立，接收端采用串行干扰消除检测就能引起多流信号之间的可靠度差异，即“广义极化现象”。为了实现更高的频谱效率，多入多出(MIMO)天线技术被越来越多的应用在实际通信系统中。广义极化现象同样存在于MIMO信号传输领域，天线检测顺序不同将带来各天线数据流可靠度差异。这种特殊的天线域极化过程可以与已有的调制和二进制极化编码模块组合在一起，构成“天线-调制-比特”三级广义极化结构，并进行信道编码、调制和多天线处理的联合优化设计。
目前Polar码已在控制信道编码中得到应用，但是现有的比特级极化编码还远远没有发挥出信道极化思想的潜力。以广义极化变换理论为指导可以进一步将单链路的极化编码扩展到多天线场景，为此需要对数据流进行排序以实现广义极化处理在多天线系统中的推广，并设计合适的预编码矩阵来优化广义极化多天线传输系统的性能。
发明内容
本发明提供了一种多天线预编码方法、装置及设备。利用极化排序和预编码来增强多天线系统中不同数据流极化效果。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供以下方案：
一种多天线预编码方法，应用于网络设备，所述方法包括：
对数据流按照一定规则进行排序；
针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口。
可选的，多天线预编码方法，还包括：
所述网络设备通过预配置、高层无线资源控制RRC信令或者物理层下行控制信息DCI信令，将数据流的排序或指示信息通知终端。
可选的，所述DCI信令中不同的value值表示各数据流的顺序。
可选的，多天线预编码方法，还包括：
所述网络设备参考终端反馈的排序方式，通过DCI信令的方式将一目标value值对应的数据流排序直接通知终端。
可选的，多天线预编码方法，还包括：
所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流排序一并通知给终端。
可选的，确定多个数据流的排序，包括：
在层信道极化时，对所述的层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果；
根据所述分解结果，确定多个数据流的排序。
可选的，对所述层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果，包括：基于QR的预编码时，层信道矩阵可以表示为V＝R·W；
Figure BDA0002779736570000021
层信道矩阵V经过串行分解得到层综合信道
Figure BDA0002779736570000022
令s＝(s1,s2,…,sL)为各层信道向量的极化分解顺序；
层综合信道的极化分解顺序s＝(s1,…,sL)，层信道矩阵V分解成一系列按顺序排列的信道向量，即
Figure BDA0002779736570000031
基于QR分解预编码方案，信道矩阵H的QR分解可以表示为：
H＝Q·R
其中，Q为M×M的酉矩阵；R为M×T的上三角矩阵，M≤T，R矩阵表示为：
Figure BDA0002779736570000032
可选的，根据所述分解结果，确定多个数据流的排序，包括：
层信道极化分解将按照层信道矩阵V的主对角元素{vll}由小到大的顺序；
映射矩阵P为初等矩阵，由一个L×L的单位矩阵EL按照s＝(s1,…,sL)经过行互换的初等变换得到，即P＝EL(s)。
极化分解后的层信道矩阵V表示为V＝R·W·P。
可选的，多天线预编码方法，还包括：
根据所述层信道矩阵，进行调制分解，得到比特综合信道
Figure BDA0002779736570000033
根据比特综合信道，得到比特极化信道
Figure BDA0002779736570000034
可选的，多天线预编码方法，还包括：
所述网络设备将数据流排序对应的排序矩阵发送给终端。
可选的，所述多个数据流为一个终端的多个数据流；或者，
所述多个数据流为多个终端的数据流，其中一个终端对应一个数据流。
本发明的实施例还提供一种多天线预编码方法，应用于终端，所述方法包括：接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或发送的指示信息；
针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
可选的，所述终端接收网络设备通过下行控制信息DCI信令指定的上行传输所使用的排序矩阵，所述DCI信令中不同的value值表示数据流的排序。
可选的，所述终端直接接收网络设备发送的DCI信令，所述DCI信令指示一目标value值对应的数据流的排序。
可选的，多天线预编码方法，还包括：
所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流的排序一并通知给终端。
可选的，所述排序矩阵Pi为一个初等矩阵，由Li×Li的单位矩阵E按照
Figure BDA0002779736570000041
经过行互换的初等变换得到，Pi＝E(si),其中Li为用户i的数据流数目，i＝1,…,K。
可选的，终端进行上行传输时，上行信道矩阵H∈CM×L可以表示为：H＝Q·R，Q∈CM ×M为酉矩阵，
Figure BDA0002779736570000042
上三角形矩阵R∈CM×L表示为：
Figure BDA0002779736570000043
信号向量S由各用户的信号向量组成
Figure BDA0002779736570000044
其中
Figure BDA0002779736570000045
可选的，所述网络设备接收到的信号表示为：
Figure BDA0002779736570000046
其中，wi为用户i的预编码矩阵，W＝[w1,…,wK]由全部用户的预编码矩阵组成。
可选的，所述网络设备利用酉矩阵QT对r进行滤波：
y＝QT·r＝QT·H·W·s＝R·W·s＝V·s
其中，层信道矩阵V＝R·W为一个M×L的上三角矩阵，其元素可以表示为：
Figure BDA0002779736570000051
其中，
Figure BDA0002779736570000052
为用户i的层信道矩阵，由矩阵V的
Figure BDA0002779736570000053
列构成。
本发明的实施例还提供一种多天线预编码装置，应用于网络设备，包括：
排序模块，用于确定多个数据流的排序；
处理模块，用于针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码分别映射到所述网络设备的天线端口上。
本发明的实施例还提供一种多天线预编码装置，应用于终端，所述装置包括：
收发模块，用于接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或其指示信息；
处理模块，用于针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
本发明的实施例还提供一种网络设备，包括：
收发机，用于接收多个数据流；
处理器，用于对数据流按照一定规则进行排序；针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口上。
本发明的实施例还提供一种终端，包括：
收发机，用于接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或其指示信息；
处理器，用于针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明的上述方案，通过对数据流按照一定规则进行排序；针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口。利用极化排序和预编码来增强多天线系统中不同数据流极化效果。解决了多天线传输系统中如何实现层信道极化分解，构建“层-调制-比特”三级广义极化传输系统的问题。基站将层综合信道的排序通过DCI、RRC等信令通知终端，或将排序和这些信令关联，将排序信息附带到这些信令上。接收端的SIC检测顺序与层综合信道的排序一致，从而实现收发联合，增大极化增益。基于广义极化变换的多天线传输方案，通过预编码矩阵的设计，进一步增强层综合信道的极化效果。能够与调制、比特级极化信道级联和优化，适用于下行和上行多天线系统通信的场景，可有效提升系统的传输性能。
附图说明
图1为本发明的实施例多天线预编码方法的流程示意图；
图2为本发明的实施例下行多流Polar-MIMO传输系统框图；
图3为本发明的实施例下行Polar MIMO系统的三级极化的示意图；
图4为本发明的实施例终端侧的方法流程图；
图5为本发明的实施例上行Polar-MU-MIMO系统的串行信道分解框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种多天线预编码方法，应用于网络设备，所述方法包括：
步骤11，对数据流按照一定规则进行排序；进一步的，可以向终端发送排序信息；
步骤12，针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口。
本发明的该实施例，利用极化排序和预编码来增强多天线系统中不同数据流极化效果。解决了多天线传输系统中如何实现层信道极化分解，构建“层-调制-比特”三级广义极化传输系统的问题。
本发明的一可选的实施例中，步骤11可以包括：
步骤111，在层信道极化时，对所述的层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果；
具体的，基于QR分解预编码方案，信道矩阵H的QR分解可以表示为：
H＝Q·R
其中，Q为M×M的酉矩阵；R为M×T的上三角矩阵，M≤T，R矩阵表示为：
Figure BDA0002779736570000071
层信道矩阵可以表示为V＝R·W；
Figure BDA0002779736570000072
层信道矩阵V经过串行分解得到层综合信道
Figure BDA0002779736570000073
令s＝(s1,s2,…,sL)为各层信道向量的极化分解顺序；
层综合信道的极化分解顺序s＝(s1,…,sL)，层信道矩阵V分解成一系列按顺序排列的信道向量，即
Figure BDA0002779736570000074
步骤112，根据所述分解结果，确定多个数据流的排序。
具体的，层信道极化分解将按照层信道矩阵V的主对角元素{vll}由小到大的顺序；
映射矩阵P为初等矩阵，由一个L×L的单位矩阵EL按照s＝(s1,…,sL)经过行互换的初等变换得到，即P＝EL(s)。
极化分解后的层信道矩阵V表示为V＝R·W·P。
本发明的一可选的实施例中，多天线预编码方法，还包括：
步骤113，根据所述层信道矩阵，进行调制分解，得到比特综合信道
Figure BDA0002779736570000081
步骤114，根据比特综合信道，得到比特极化信道
Figure BDA0002779736570000082
下面结合Polar-MIMO系统说明上述方法的实现过程：
图2为一个下行多流Polar-MIMO传输系统框图，来自L条数据流的原始信息比特依次经过极化编码、交织和调制模块生成L路2m进制符号流；
在排序(Permutation)和层映射之后，预编码模块将L路数据映射到基站的T根天线上，然后在N个时隙内通过MIMO信道发送到配备M个天线的接收端。
传输符号数据块S为一个L×N的矩阵，行和列分别对应各数据流和传输时隙。
MIMO信道表示为：H:XT→Y，其中X为预编码后由天线发送的符号集合，Y表示接收向量y的集合。
在发送端，基站的信源向量
Figure BDA0002779736570000083
首先由极化编码器按照一定码率进行编码，编码序列
Figure BDA0002779736570000084
经过交织后得到二级制比特序列
Figure BDA0002779736570000085
经过调制得到复数信号向量
Figure BDA0002779736570000086
这些符号经过Permutation和层映射被进一步分成L条数据流，每流N个符号，各用户数据流经过预编码后映射到基站的T个天线上。
接收端采用串行干扰消除(Successful Interference Cancellation,SIC)，已完成检测的数据将作为已知信息供后续的检测使用。在获取Y后依次进行SIC检测、解调、解交织和极化译码等信号处理，最终得到原始信息比特的估计值
Figure BDA0002779736570000087
如图3所示，下行Polar MIMO系统的第一级进行层信道极化，第二级和第三级分别完成调制极化和比特极化，经过三级极化变换最终得到比特极化信道。
基站采用基于QR分解预编码方案，信道矩阵H的QR分解可以表示为：
H＝Q·R
其中，Q为M×M的酉矩阵；R为M×T的上三角矩阵，M≤T，R矩阵表示为：
Figure BDA0002779736570000091
接收端利用矩阵
Figure BDA0002779736570000092
进行滤波，输出信号可以表示为：
Figure BDA0002779736570000093
其中，
Figure BDA0002779736570000094
的元素服从高斯独立同分布。
各层数据流的层信道矩阵可以表示为V＝R·W，为了便于接收端的SIC处理，矩阵V应满足上三角矩阵，即
Figure BDA0002779736570000095
第一级为层信道串行极化变换，层信道矩阵V经过串行分解得到层综合信道
Figure BDA0002779736570000096
令s＝(s1,s2,…,sL)为各层信道向量的极化分解顺序，即第s1层首先被检测，然后检测第s2层，依次类推，相应地共有(L！)种排序。接下来，第二级和第三级基于多级编码的思想分别完成调制分解和比特分解，相应地得到比特综合信道
Figure BDA0002779736570000097
和比特极化信道
Figure BDA0002779736570000098
其中，l＝1,…,L,j＝1,...,m,i＝1,...,N，三级信道变换可以表示为：
Figure BDA0002779736570000099
接收端默认进行理想的SIC，各层的等效增益即为{vll},l＝1,…,L。由于第二级和第三集信道变换的结构相对固定，Polar MIMO系统整体的极化增益将主要取决于第一级。因此，需要设计合适的预编码矩阵，通过优化层综合信道的容量分布来增大各层的容量差异，进而增强层综合信道的极化增益。
由于信道容量正比于信干噪比，可以等效地增加矩阵V对角线元素{vll}中最大值平方和最小值平方的差异。不失一般地，本实例将预编码矩阵W构造为一个T×L的对角矩阵，其主对角线元素{wll}与矩阵R相同，即：
Figure BDA0002779736570000101
采用这种预编码方式，可以增大矩阵R对角元素的差异，从而增大层信道矩阵V的极化增益。
层综合信道的极化分解顺序s＝(s1,…,sL)即接收端SIC检测的顺序。基于广义极化变换的思想，层信道矩阵V分解成一系列按顺序排列的信道向量，即
Figure BDA0002779736570000102
称为层综合信道。
为了增强极化效果，层信道极化分解将按照层信道矩阵V的主对角元素{vll}由小到大的顺序，即“差信道优先”。接收端将依据这个顺序进行SIC检测，由于“差信道”优先被检测，可以提升接下来“好信道”的检测性能，从而拉大各层信道之间的性能差异，获取更大的极化增益，在级联调制和二进制极化编码模块后系统的极化增益和通信性能得到有效提升。
基站依次进行排序和层映射将各条数据流映射到对应的层，完成层信道的极化分解。
映射矩阵P为初等矩阵，由一个L×L的单位矩阵EL按照s＝(s1,…,sL)经过行互换的初等变换得到，即P＝EL(s)。
极化分解后的层信道矩阵V表示为V＝R·W·P。
接收端利用DM-RS信号获取数据流的映射顺序s＝(s1,…,sL)，从而按照对应的顺序依次检测出各条数据流。
本发明的一可选的实施例中，多天线预编码方法，还可以包括：
所述网络设备通过预配置、高层无线资源控制RRC信令或者物理层下行控制信息DCI信令，将数据流的排序或其指示信息通知终端。
可选的，所述DCI信令中不同的value值表示各数据流的顺序。
如表1所示，以四端口的DM-RS为例、dmrs-Type＝1、maxLength＝1，由于DCI信号可以指示DM-RS信号的端口映射方式，本实例进一步利用DCI信号不同的value值来表示各数据流到各层的映射顺序(Mapping order)。举例说明，当value＝14时，表示DM-RS映射到端口0-3，数据流到层信道的映射顺序为：s＝(s1,s2,s4,s3)。
表1：DCI信号设计
Figure BDA0002779736570000111
Figure BDA0002779736570000121
本发明的一可选的实施例中，多天线预编码方法，还可以包括：所述网络设备参考终端反馈的排序方式，通过DCI信令的方式将一目标value值对应的数据流排序直接通知终端。
本发明的一可选的实施例中，多天线预编码方法，还可以包括：所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流排序一并通知给终端。
本发明的一可选的实施例中，多天线预编码方法，还可以包括：所述网络设备将数据流排序对应的排序矩阵发送给终端。
本发明的一可选的实施例中，所述多个数据流为一个终端的多个数据流；或者，所述多个数据流为多个终端的数据流，其中一个终端对应一个数据流。
如图4所示，本发明的实施例还提供一种多天线预编码方法，应用于终端，所述方法包括：
步骤41，接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或发送的指示信息；
步骤42，针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
可选的，所述排序矩阵Pi为一个初等矩阵，由Li×Li的单位矩阵E按照
Figure BDA0002779736570000122
经过行互换的初等变换得到，Pi＝E(si)，其中Li为用户i的数据流数目，i＝1,…,K。
可选的，终端进行上行传输时，上行信道矩阵H∈CM×L可以表示为：H＝Q·R，Q∈CM ×M为酉矩阵，上三角形矩阵R∈CM×L表示为：
Figure BDA0002779736570000131
信号向量S由各用户的信号向量组成
Figure BDA0002779736570000132
其中
Figure BDA0002779736570000133
本发明的实施例中的C为字符集。
可选的，所述网络设备接收到的信号表示为：
Figure BDA0002779736570000134
其中，wi为用户i的预编码矩阵，W＝[w1,…,wK]由全部用户的预编码矩阵组成。
可选的，所述网络设备利用酉矩阵QT对r进行滤波：
y＝QT·r＝QT·H·W·s＝R·W·s＝V·s
其中，层信道矩阵V＝R·W为一个M×L的上三角矩阵，其元素可以表示为：
Figure BDA0002779736570000135
其中，
Figure BDA0002779736570000136
为用户i的层信道矩阵，由矩阵V的
Figure BDA0002779736570000137
列构成。
可选的，所述终端接收网络设备通过下行控制信息DCI信令指定的上行传输所使用的排序矩阵，所述DCI信令中不同的value值表示数据流的排序。
可选的，所述终端直接接收网络设备发送的DCI信令，所述DCI信令指示一目标value值对应的数据流的排序。
可选的，多天线预编码方法，还包括：
所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流的排序一并通知给终端。
如图5所示，为上行Polar-MU-MIMO系统的串行信道分解框图。每个用户的比特流在极化编码和调制之后，按照基站的通知依次完成排序、层映射和预编码。
第一级为用户信道极化，随后第二级、第三级分别完成调制极化和比特极化。
系统中有K个用户，每个用户可以配备多个天线，发送多条数据流。相应地，每个用户的不同数据流之间可以进行排序。
假设用户i发送Li条数据流，其中i＝1,…,K，则用户数据流的总数为
Figure BDA0002779736570000141
基站配备M根天线，且满足T≥L。
为了对上行信道进行探测，终端在按照DCI控制字的要求向基站发送SRS信号。
基站在获取并测量SRS信号之后，将指定终端上行传输所使用的排序矩阵和预编码矩阵。以基于QR分解的预编码为例，上行信道矩阵H∈CM×L可以表示为：H＝Q·R，Q∈CM×M为酉矩阵，上三角形矩阵R∈CM×L可以表示为：
Figure BDA0002779736570000142
信号向量S由各用户的信号向量组成
Figure BDA0002779736570000143
其中
Figure BDA0002779736570000144
基站接收后的信号可以表示为：
Figure BDA0002779736570000145
其中，wi为用户i的预编码矩阵，W＝[w1,…,wK]由全部用户的预编码矩阵组成。接下来，基站利用酉矩阵QT对r进行滤波：
y＝QT·r＝QT·H·W·s＝R·W·s＝V·s
其中，层信道矩阵V＝R·W为一个M×L的上三角矩阵，其元素可以表示为：
Figure BDA0002779736570000151
其中，
Figure BDA0002779736570000152
为用户i的层信道矩阵，由矩阵V的
Figure BDA0002779736570000153
列构成。
接下来为了增强用户信道的极化效果，依据“差信道优先”原则，分别按矩阵vi对角元素由小到大的顺序对用户的数据流进行排序。
基站根据信道状态信息预先将排序通知各个用户，排序矩阵Pi为一个初等矩阵，由Li×Li的单位矩阵E按照
Figure BDA0002779736570000154
经过行互换的初等变换得到，即Pi＝E(si)。
基站收到上行数据后，利用DM-RS信号获取用户i的映射顺序
Figure BDA0002779736570000155
从而按照相应的顺序依次检测出各条数据流。如表2所示，以四端口的DM-RS为例、dmrs-Type＝1、maxLength＝1，由于DCI信号可以指示DM-RS信号的端口映射方式，本实例进一步利用DCI信号不同的Value值来表示各数据流到各层的映射顺序。举例说明，当Value＝14时，表示DM-RS映射到端口4、5，数据流到层信道的映射顺序为：s＝(s6,s5)。
表2：上行DCI信号设计
Figure BDA0002779736570000156
Figure BDA0002779736570000161
本发明的上述实施例，通过基于广义极化变换的多天线预编码方案，对于下行传输，基站将层综合信道按照“差信道优先”的方式进行分解，对数据流进行排序，并将排序利用DCI信号通知给UE；对于上行传输，终端按照基站通知的排序，以“差信道优先”的方式对各自的数据流进行排序。通过基于广义极化变换的多天线预编码方案，利用预编码矩阵改善层综合信道的容量分布，增强层综合信道的极化效果，从而使系统获取更大的极化增益，实现通信性能提升。通过基于广义极化变换的多天线预编码方案，检测顺序与层综合信道的分解顺序一致，对于下行传输，终端按照基站DCI信号指定的顺序进行SIC检测；对于上行传输，基站分别对每个终端的数据流按照预先通知的排序进行SIC检测。
本发明的实施例还提供一种多天线预编码装置，应用于网络设备，包括：
排序模块，用于确定多个数据流的排序；
处理模块，用于针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码分别映射到所述网络设备的天线端口上。
所述网络设备通过预配置、高层无线资源控制RRC信令或者物理层下行控制信息DCI信令，将数据流的排序或其指示信息通知终端。
可选的，所述DCI信令中不同的value值表示各数据流的顺序。
可选的，所述网络设备参考终端反馈的排序方式，通过DCI信令的方式将一目标value值对应的数据流排序直接通知终端。
可选的，所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流排序一并通知给终端。
可选的，确定多个数据流的排序，包括：
在层信道极化时，对所述的层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果；
根据所述分解结果，确定多个数据流的排序。
可选的，对所述层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果，包括：
基于QR的预编码时，层信道矩阵可以表示为V＝R·W；
Figure BDA0002779736570000171
层信道矩阵V经过串行分解得到层综合信道
Figure BDA0002779736570000172
令s＝(s1,s2,…,sL)为各层信道向量的极化分解顺序；
层综合信道的极化分解顺序s＝(s1,…,sL)，层信道矩阵V分解成一系列按顺序排列的信道向量，即
Figure BDA0002779736570000173
基于QR分解预编码方案，信道矩阵H的QR分解可以表示为：
H＝Q·R
其中，Q为M×M的酉矩阵；R为M×T的上三角矩阵，M≤T，R矩阵表示为：
Figure BDA0002779736570000174
可选的，根据所述分解结果，确定多个数据流的排序，包括：
层信道极化分解将按照层信道矩阵V的主对角元素{vll}由小到大的顺序；
映射矩阵P为初等矩阵，由一个L×L的单位矩阵EL按照s＝(s1,…,sL)经过行互换的初等变换得到，即P＝EL(s)。
极化分解后的层信道矩阵V表示为V＝R·W·P。
可选的，根据所述层信道矩阵，进行调制分解，得到比特综合信道
Figure BDA0002779736570000181
根据比特综合信道，得到比特极化信道
Figure BDA0002779736570000182
可选的，所述网络设备将数据流排序对应的排序矩阵发送给终端。
可选的，所述多个数据流为一个终端的多个数据流；或者，
所述多个数据流为多个终端的数据流，其中一个终端对应一个数据流。
需要说明的是，该装置是与上述方法实施例对应的装置，上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供一种多天线预编码装置，应用于终端，所述装置包括：收发模块，用于接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或发送的指示信息；针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
所述终端接收网络设备通过下行控制信息DCI信令指定的上行传输所使用的排序矩阵，所述DCI信令中不同的value值表示数据流的排序。
可选的，所述终端直接接收网络设备发送的DCI信令，所述DCI信令指示一目标value值对应的数据流的排序。
可选的，所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流的排序一并通知给终端。
可选的，所述排序矩阵Pi为一个初等矩阵，由Li×Li的单位矩阵E按照
Figure BDA0002779736570000183
经过行互换的初等变换得到，Pi＝E(si)，其中Li为用户i的数据流数目，i＝1,…,K。
可选的，终端进行上行传输时，上行信道矩阵H∈CM×L可以表示为：H＝Q·R，Q∈CM ×M为酉矩阵，
Figure BDA0002779736570000184
上三角形矩阵R∈CM×L表示为：
Figure BDA0002779736570000191
信号向量S由各用户的信号向量组成
Figure BDA0002779736570000192
其中
Figure BDA0002779736570000193
可选的，所述网络设备接收到的信号表示为：
Figure BDA0002779736570000194
其中，wi为用户i的预编码矩阵，W＝[w1,…,wK]由全部用户的预编码矩阵组成。
可选的，所述网络设备利用酉矩阵QT对r进行滤波：
y＝QT·r＝QT·H·W·s＝R·W·s＝V·s
其中，层信道矩阵V＝R·W为一个M×L的上三角矩阵，其元素可以表示为：
Figure BDA0002779736570000195
其中，
Figure BDA0002779736570000196
为用户i的层信道矩阵，由矩阵V的
Figure BDA0002779736570000197
列构成。
本发明的实施例还提供一种网络设备，包括：
收发机，用于接收多个数据流；
处理器，用于对数据流按照一定规则进行排序；针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口上。
上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该设备的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供一种终端，包括：
收发机，用于接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或发送的指示信息；
处理器，用于针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该设备的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供一种多天线预编码设备，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行如上所述的方法。上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该设备的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述的方法。上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该实施例中，也能达到相同的技术效果。
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示例的单元及算法步骤，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发明的范围。
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，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。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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。
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。
所述功能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)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、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行，某些步骤可以并行或彼此独立地执行。对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。
因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种多天线预编码方法，其特征在于，应用于网络设备，所述方法包括：
对数据流按照一定规则进行排序；
针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口上。
2.根据权利要求1所述的多天线预编码方法，其特征在于，还包括：
所述网络设备通过预配置、高层无线资源控制RRC信令或者物理层下行控制信息DCI信令，将数据流的排序或其指示信息通知终端。
3.根据权利要求2所述的多天线预编码方法，其特征在于，所述DCI信令中不同的value值表示各数据流的顺序。
4.根据权利要求3所述的多天线预编码方法，其特征在于，还包括：
所述网络设备参考终端反馈的排序方式，通过DCI信令的方式将一目标value值对应的数据流排序直接通知终端。
5.根据权利要求3所述的多天线预编码方法，其特征在于，还包括：
所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流排序一并通知给终端。
6.根据权利要求1所述的多天线预编码方法，其特征在于，确定多个数据流的排序，包括：
在层信道极化时，对所述的层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果；
根据所述分解结果，确定多个数据流的排序。
7.根据权利要求6所述的多天线预编码方法，其特征在于，对所述层信道矩阵进行极化分解，得到分解结果，包括：
基于QR的预编码时，层信道矩阵可以表示为V＝R·W；
Figure FDA0002779736560000021
层信道矩阵V经过串行分解得到层综合信道
Figure FDA0002779736560000022
令s＝(s1,s2,…,sL)为各层信道向量的极化分解顺序；
层综合信道的极化分解顺序s＝(s1,…,sL)，层信道矩阵V分解成一系列按顺序排列的信道向量，即
Figure FDA0002779736560000023
基于QR分解预编码方案，信道矩阵H的QR分解可以表示为：
H＝Q·R
其中，Q为M×M的酉矩阵；R为M×T的上三角矩阵，M≤T，R矩阵表示为：
Figure FDA0002779736560000024
8.根据权利要求7所述的多天线预编码方法，其特征在于，根据所述分解结果，确定多个数据流的排序，包括：
层信道极化分解将按照层信道矩阵V的主对角元素{vll}由小到大的顺序；
映射矩阵P为初等矩阵，由一个L×L的单位矩阵EL按照s＝(s1,…,sL)经过行互换的初等变换得到，即P＝EL(s)。
极化分解后的层信道矩阵V表示为V＝R·W·P。
9.根据权利要求8所述的多天线预编码方法，其特征在于，还包括：
根据所述层信道矩阵，进行调制分解，得到比特综合信道
Figure FDA0002779736560000025
根据比特综合信道，得到比特极化信道
Figure FDA0002779736560000026
10.根据权利要求1所述的多天线预编码方法，其特征在于，还包括：
所述网络设备将数据流排序对应的排序矩阵发送给终端。
11.根据权利要求1所述的多天线预编码方法，其特征在于，
所述多个数据流为一个终端的多个数据流；或者，
所述多个数据流为多个终端的数据流，其中一个终端对应一个数据流。
12.一种多天线预编码方法，其特征在于，应用于终端，所述方法包括：
接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或发送的指示信息；
针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
13.根据权利要求12所述的多天线预编码方法，其特征在于，所述终端接收网络设备通过下行控制信息DCI信令指定的上行传输所使用的排序矩阵，所述DCI信令中不同的value值表示数据流的排序。
14.根据权利要求13所述的多天线预编码方法，其特征在于，所述终端直接接收网络设备发送的DCI信令，所述DCI信令指示一目标value值对应的数据流的排序。
15.根据权利要求13所述的多天线预编码方法，其特征在于，还包括：
所述网络设备与解调参考信号DM-RS端口映射方式建立关联，通过增加DCI字段对DM-RS端口映射信息进行扩展，将各value值对应的数据流的排序一并通知给终端。
16.根据权利要求12所述的多天线预编码方法，其特征在于，所述排序矩阵Pi为一个初等矩阵，由Li×Li的单位矩阵E按照
Figure FDA0002779736560000031
经过行互换的初等变换得到，Pi＝E(si)，其中Li为用户i的数据流数目，i＝1,…,K。
17.根据权利要求12所述的多天线预编码方法，其特征在于，终端进行上行传输时，上行信道矩阵H∈CM×L可以表示为：H＝Q·R，Q∈CM×M为酉矩阵，
Figure FDA0002779736560000032
上三角形矩阵R∈CM ×L表示为：
Figure FDA0002779736560000033
信号向量S由各用户的信号向量组成
Figure FDA0002779736560000041
其中
Figure FDA0002779736560000042
18.根据权利要求17所述的多天线预编码方法，其特征在于，所述网络设备接收到的信号表示为：
Figure FDA0002779736560000043
其中，wi为用户i的预编码矩阵，W＝[w1,…,wK]由全部用户的预编码矩阵组成。
19.根据权利要求15所述的多天线预编码方法，其特征在于，所述网络设备利用酉矩阵QT对r进行滤波：
y＝QT·r＝QT·H·W·s＝R·W·s＝V·s
其中，层信道矩阵V＝R·W为一个M×L的上三角矩阵，其元素可以表示为：
Figure FDA0002779736560000044
其中，
Figure FDA0002779736560000045
为用户i的层信道矩阵，由矩阵V的
Figure FDA0002779736560000046
列构成。
20.一种多天线预编码装置，其特征在于，应用于网络设备，包括：
排序模块，用于确定多个数据流的排序；
处理模块，用于针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码分别映射到所述网络设备的天线端口上。
21.一种多天线预编码装置，其特征在于，应用于终端，所述装置包括：
收发模块，用于接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或其指示信息；
处理模块，用于针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
22.一种网络设备，其特征在于，包括：
收发机，用于接收多个数据流；
处理器，用于对数据流按照一定规则进行排序；针对每一个数据流，按照所述排序映射到对应的层，并通过预编码矩阵映射到天线端口上。
23.一种终端，其特征在于，包括：
收发机，用于接收网络设备指定上行传输所使用的排序矩阵或其指示信息；
处理器，用于针对每一个终端，按照所述排序矩阵或其指示信息，通过预编码矩阵将排序后的数据流映射到多个天线进行上行传输。
24.一种多天线预编码设备，其特征在于，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行如权利要求1至10任一项所述的方法或者11至19任一项所述的方法。
25.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至10任一项所述的方法或者11至19任一项所述的方法。
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