WO2011017954A1

WO2011017954A1 - 信号传输方法及用户终端

Info

Publication number: WO2011017954A1
Application number: PCT/CN2010/072873
Authority: WO
Inventors: 任天民
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-02-17
Also published as: EP2466930B1; JP5567673B2; KR101664087B1; EP2466930A1; CN101626262A; US8705638B2; EP2466930A4; CN101626262B; KR20120082864A; US20120128083A1; JP2013502109A

Abstract

本发明公开了一种信号传输方法及用户终端UE，其中，所述方法包括：用户终端UE计算两路信号中的第一路信号的MSE和第二路信号的MSE；UE根据第一路信号的MSE与第二路信号的MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵；UE通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。通过本发明，保证了信号的正确传输，降低了系统的误块率，提高了系统的吞吐量。

Description

信号传输方法及用户终端技术领域本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种信号传输方法及用户终端 ( User Equipment, UE )。背景技术多天线输入 /输出（ Multiple Input Multiple Output, 简称为 MIMO )技术是第三代（ 3rd Generation, 简称为 3G ), 第四代（ 4th Generation, 简称为 4G ) 乃至未来宽带无线通信的关键技术。 MIMO技术可分为两大类：开环（open loop ) MIMO技术和闭环（ closed loop ) MIMO技术。闭环 MIMO技术可以大幅提高系统容量，但是需要得到传输信道的信息。在闭环 MIMO技术中，传输机根据传输信道的特性选择合适的传输方式。在 LTE协议中，当用户设备 ( User Equipment, 简称为 UE ) 工作在空间复用的闭环 MIMO模式时， UE需要从一组事先规定好的预编码矩阵中选择出一个最优（例如，使系统的吞吐量最大）的预编码矩阵，使用该预编码矩阵进行信号传输。当传输天线数大于传输信号路数时，预编码矩阵选择有理论上可证明的最优解，例如，系统容量最大化选择法、与信道的右本征矩阵相关最大化选择法。但是这些方法在传输天线数等于传输信号路数时不适用。然而，在 LTE系统中一种最常用的天线配置是基站（NodeB ) 装备有 2 个传输天线， UE有 2个接收天线。 NodeB釆用空间复用模式，同时传输 2 路信号。 UE需要从协议中的 2个预编码矩阵中选取 1个最优的反馈给 NodeB。在这种情况下，传输天线数等于信号路数。 LTE提案给出了一种解决传输天线数等于信号路数时的最优预编码矩阵选择方法，如下： i = argmax(log(l /c⁽ⁱ⁾ ₀₀) + log(l /c⁽ⁱ⁾ _n)) 该方法为基于 MMSE接收机的系统容量最大化选择法，其中， C^oo 、分别为当釆用预编码矩阵 i 时第 0 路和第 1 路信号的平均错误平方

( Mean Squared Error, 简称为 MSE )。这种方法等效于使 2路信号的 MSE 差距最大化。这种算法应用于传输天线数等于信号路数的 LTE系统时性能较差，虽然在信道的空间特性不好时可以使 MSE 氐的一路信号更有可能通过，但在信道空间特性好时，会导致 MSE高的一路信号不能被正确接收。另夕卜，还有一种应用于传输天线数等于信号路数的 LTE系统的选择预编码矩阵的方法，该方法使 2路信号的 MSE平均化。但是，在实际过程中，往往无法判断何时使用 MSE差距最大化方法，何时使用 MSE 平均化方法，也即无法选择最合理的预编码矩阵，因而无法保证信号的正确传输。发明内容针对相关技术中的用户终端 UE无法判断何时使用 MSE差距最大化方法，何时使用 MSE 平均化方法，因而无法保证信号的正确传输的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种信号传输方法及 UE, 以解决上述问题至少之一。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种信号传输方法。根据本发明的信号传输方法包括： UE计算两路信号中的第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE; UE根据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE 的和，从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵； UE 通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。优选地， UE根据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵包括：当 ^ + C^{(i )} _n >_t时， UE从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^W _QQ是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, 是在使用第 i个预编码矩阵时第二路信号的 MSE, t为设置的阈值。优选地， UE根据以下公式从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵：

, 其中， i 为预编码矩阵的编号， min表示取最小值， argmin表示使

取值最小时的 i的值。优选地， UE根据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵包括：当 ^ ₀₀ + C⁽"_n <_t时， UE从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵。其中， C^W _QQ是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, 是在使用第 i个预编码矩阵时第二路信号的 MSE, t为设置的阈值。优选地，根据以下公式从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵：

, 其中， i 为预编码矩阵的编号， max表示取最大值， argmin表示使 max ^^ c^n)取值最小时的 i的值。优选地， UE 居以下公式计算第一路信号的 MSE 和第二路信号的 MSE: C 其中， c。。表示所述第一路信号的

MSE, c„表示所述第二路信号的 MSE, 和。无物理意义，为可选预编码矩阵， ^为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵， f "表示对进行共轭转置， H^H表示对 H进行共轭转置。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种用户终端 UE。根据本发明的 UE包括：计算模块，用于分别计算两路信号中的第一路信号的平均错误平方 MSE和第二路信号的 MSE; 选择模块，用于根据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵；反馈模块，用于通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。优选地，选择模块包括：第一选择子模块，用于当 C^W _QQ + C^{{i )} _n >_t 时，根据公式 i = arg min(min(c⁽ⁱ⁾ ₀₀ ,

从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， c^w _QQ是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, 是在使用第 i个预编码矩阵时第二路信号的 MSE, t为预先获取的阈值; 所述公式 = & ₁^^₁^^ ⁾。。, ⁾ ₁₁))中， i为预编码矩阵的编号， min表示取最小值， argmin表示使 min ^^ c^n)取值最小时的 i的值。优选地，选择模块还包括：第二选择子模块，用于当 C^^ + C^^t时，根据公式 i = arg min(max(c⁽ⁱ⁾ ₀₀ ,

从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^W _QQ是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, 是在使用第 i个预编码矩阵时第二路信号的 MSE , t为预先获取的阈值；所述公式 i = arg min(max(c⁽ⁱ⁾ ₀₀ ,

中， i为预编码矩阵的编号， max表示取最大值， argmin表示使 max(c⁽ⁱ⁾。。, 取值最小时的 i的值。优选地，计算模块具体根据以下公式计算第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE: C = 其中， c。。表示所述第一路

信号的 MSE, c„表示所述第二路信号的 MSE, ^和^。无物理意义，为可选预编码矩阵， H为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵， f "表示对进行共轭转置， H^H表示对 H进行共轭转置。通过本发明， UE釆用计算两路信号中的第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE,并居第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵，通知基站使用该选择的预编码矩阵进行信号传输，解决了相关技术中的 UE无法判断何时使用 MSE差距最大化方法，何时使用 MSE 平均化方法，因而无法保证信号的正确传输的问题，进而降低了系统的误块率，提高了系统的吞吐量。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图 1是根据本发明实施例的信号传输方法的流程图；图 2是居本发明实施例的性能仿真曲线图；图 3是居本发明实施例的一种 UE的结构框图；图 4是居本发明实施例的另一种 UE的结构框图。具体实施方式本发明实施例提供了一种信号传输方案，在实施的过程中发现最小均方差 MMSE接收机的两路信号的 MSE的和是一样的，而不同的预编码矩阵导致了 MSE在 2路信号之间的不同分布，根据此 2路信号的 MSE作为选择预编码矩阵的判据，即，才艮据信道的空间特性选取预编码矩阵，处理原则如下：计算两路信号中的第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE; 根据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵，以便基站根据选择的预编码矩阵进行信号传输。通过本实施例使 MSE 在信道的空间特性好时最为平衡，此时 MSE 高的信号也可被正确接收；反之则使差距最大。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。在以下实施例中，附图中的流程图示出的步 4聚可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。方法实施例根据本发明的实施例，提供了一种信号传输方法，图 1是根据本发明实施例的信号传输方法的流程图，如图 1 所示，该方法包括如下的步骤 S 102 至步 4聚 S 106: 步骤 S 102, UE计算两路信号中的第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE。步骤 S 104, UE才艮据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵。本步骤中， UE才艮据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和，作为决定使用 MSE最大化，或 MSE平均化的判据，从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵。步骤 S 106, UE通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。相关技术中， UE无法判断何时使用 MSE差距最大化方法，何时使用

MSE平均化方法，因而无法保证信号的正确传输。通过本实施例， UE才艮据第一路信号的 MSE与第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择出最合理的预编码矩阵，并通知基站使用该矩阵进行信号传输，从而保证传输的信号的正确性。在步骤 S 104中，当 ^ + C^{{i )} _n >_t时， UE从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， ^是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, C^{{i )} _n是在使用第 i个预编码矩阵时第二路信号的 MSE, t为设置的阈值，阈值 t可以由仿真得到，也可以是预先设置的。其中，可以才艮据以下公式从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵： z = argmin(min(c⁽ⁱ⁾ ₀₀,c⁽ⁱ⁾ _n)) , 其中， i为预编码矩阵的编号， min表示取最小值， argmin表示使 min(c⁽ⁱ⁾。。 ,

取值最小时的 i的值。在步骤 S 104中，当 ^ + C^{(i )} _n <_t时， UE从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， ^是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, C^{(i )} _n是在使用第 i个预编码矩阵时第二路信号的 MSE, t为设置的阈值，其中，可以根据以下公式从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵： ^ argmin maxW cWn)) , 其中， i为预编码矩阵的编号， max表示取最大值， argmin表示使 ^ax(^cW。。'^cW")取值最小时的 i的值。在步 4聚 S 102 中，可以才艮据以下公式计算第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE: c 其中， c。。表示所述第一路信号的

MSE, c„表示所述第二路信号的 MSE, 和。无物理意义，为可选预编码矩阵， ^为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵， f "表示对进行共轭转置， H^H表示对 H进行共轭转置。下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。釆用 MMSE接收机的 2路信号的 MSE作为选择预编码矩阵的判据，其中， 2路信号的 MSE可计算如下： coo ^co\

C (W^HH"HW/N₀ + iy

其中， ^C00、 ^CU分别为第 0路和第 1路信号的 MSE, 为可选预编码矩阵， ^为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵，表示对进行共轭转置， H "标识对 ^进行共轭转置， c₀₁、 c₁₀的取值无物理意义。 coo与的和对不同的预编码矩阵是相同的。当釆用 MSE作为判据时，根据空间信道的特性，有两种相反的选择方式。当信道的空间特性好时（两路信号的 MSE的和较小时），我们可以选择预编码矩阵使得两路信号的 MSE较平均；反之我们应选择预编码矩阵使两路信号中较小的 MSE最小化，即保证一路信号可以被正确接收。步 4聚 1 , 计算

C ^l)oo、 C ^l)u分别为当釆用预编码矩阵 i时第 0路和第 1路信号的 MSE。步骤 2, 如果 C^W _Q() + C^Wl l >t, 即，信道的空间特性差时，选择的预编码矩阵应使信道相对较好的那路信号的噪声最小化，即，尽量使一路信号通过，其中，信道相对较好是指噪声相对较小。此时，可以根据以下公式选择预编码矩阵， = argmin(min(c^(!)oo ,c^(!)„)) ₅ 其中， i 是所选择的预编码矩阵的索引号；阈值 t的选择应由仿真得到。即，在不同的信道条件下对不同的阈值进行仿真，从中选取最佳的取值。否则， C(')00 + C(^;)l l <=t, 即，信道的空间特性好时，选择的预编码矩阵应使信道相对较差的那路信号的噪声最小化，即，尽量使两路信号通过，其中，信道相对较差是指噪声相对较大。此时，可以根据以下公式选择预编码矩阵， i = argmin(max(c^Woo ,c^Wii )) 步骤 3 , UE通知基站使用选择的预编码矩阵进行信号传输。通过本实施例，对 2传输天线， 2路信号的空间复用的闭环 MIMO模式根据信道特性自适应地选择预编码矩阵的选择判据，图 2是根据本发明实施例的性能仿真曲线图，如图 2所示，横坐标为 SNR ( Signal to Noise Ratio, 信噪比）（单位是 dB ), 人坐标为 BLER ( BLock Error Rate, 误块率）。其中 "Open Loop，，表示预编码矩阵是随机选取，并且选取以后不再改变。 "Optimal Selection"是对同一信道进行 2次仿真，每次釆用不同的预编码矩阵，并选取两次中最小的 BLER。即，個—设每次选取最优的预编码矩阵时所得到的 BLER。 "Adaptive Selection"是本实施例中的算法。由图 2可知，本实施例的算法的性能非常接近最优。装置实施例根据本发明的实施例，提供了一种用户终端 UE, 图 3是根据本发明实施例的一种 UE的结构框图，该装置包括计算模块 32、选择模块 34 , 反馈模块 36 , 下面对该结构进行详细的描述。计算模块 32 , 用于分别计算两路信号中的第一路信号的 MSE和第二路信号的 MSE; 选择模块 34连接至计算模块 32 , 用于根据第一路信号的 MSE 与第二路信号的 MSE 的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵；反馈模块 36 , 用于通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。图 4是居本发明图 3所示实施例的优化 UE的结构框图，其中，选择模块 34包括：第一选择子模块 42、第二选择子模块 44。第一选择子模块 42 , 用于当 C^W _QQ + C^{(i )} _n >_t 时，根据公式 i = arg min(min(c⁽ⁱ⁾ ₀₀ ,

从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^W _QQ是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, 是在使用第 i 个预编码矩阵时第二路信号的

MSE, t为预先获取的阈值， i为预编码矩阵的编号， min表示取最小值， argmin 表示使

取值最小时的 i的值。第二选择子模块 44 , 用于当 + C⁽"_n <_t 时，根据公式 i = arg min(max(c⁽ⁱ⁾ ₀₀ ,

从多个预编码矩阵中选择使两路信号中信道比较差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^W _QQ是在使用第 i个预编码矩阵时第一路信号的 MSE, 是在使用第 i 个预编码矩阵时第二路信号的

MSE, t为预先获取的阈值， i为预编码矩阵的编号， max表示取最大值， argmin 表示使 max^^ cWu )取值最小时的 i的值。计算模块 32具体根据以下公式计算第一路信号的 MSE和第二路信号的

MSE: C 其中， c。。表示所述第一路信号的

MSE, c„表示所述第二路信号的 MSE, 和。无物理意义，为可选预编码矩阵， ^为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵， f "表示对进行共轭转置， H^H表示对 H进行共轭转置。综上所述，通过本发明的上述实施例，解决了相关技术中的预编码矩阵选择方法无法应用于 LTE中 2传输天线、 2路信号，或者性能差的问题，使系统的误块率得到了降低，吞吐量得到了提高。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的 ^"神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书一种信号传输方法，其特征在于，包括：

用户终端 UE计算两路信号中的第一路信号的平均错误平方 MSE 和第二路信号的 MSE;

所述 UE才艮据所述第一路信号的 MSE与所述第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵；

所述 UE通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。才艮据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述 UE才艮据所述第一路信号的 MSE与所述第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵包括：当 C^oo >t时，所述 UE从所述多个预编码矩阵中选择使所述两路信号中信道好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^Woo是在使用第 i个预编码矩阵时所述第一路信号的 MSE,

i是在使用第 i 个预编码矩阵时所述第二路信号的 MSE, t为设置的阈值。根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述 UE根据以下公式从所述多个预编码矩阵中选择使所述两路信号中信道好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵： z = arg min(min(c^(!) ₀₀, c^(!) _n)) , 其中， i为预编码矩阵的编号， min表示取最小值， argmin表示使

取值最小时的 i的值。才艮据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述 UE才艮据所述第一路信号的 MSE与所述第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵包括：当 C^oo <t时，所述 UE从所述多个预编码矩阵中选择使所述两路信号中信道差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^Woo是在使用第 i个预编码矩阵时所述第一路信号的 MSE,

i是在使用第 i 个预编码矩阵时所述第二路信号的 MSE, t为设置的阈值。根据权利要求 4所述的方法，其特征在于，所述 UE根据以下公式从所述多个预编码矩阵中选择使所述两路信号中信道差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵：

/ = argmin(max(c⁽ oo, c⁽ ii )) , 其中， i为预编码矩阵的编号， max表示取最大值， argmin表示使

cWu )取值最小时的 i的值。

6. 根据权利要求 1至 5中任一项所述的方法，其特征在于，所述 UE根据以下公式计算所述第一路信号的 MSE和所述第二路信号的 MSE:

^C00 ^C01

C (W^HH"HW/N₀ + iy^l

，其中， _c。。表示所述第一路信号的 MSE, c„表示所述第二路信号的 MSE, 和。无物理意义，为可选预编码矩阵， ^为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵， ^表示对 W进行共轭转置， H "表示对 H进行共轭转置。一种用户终端 UE, 其特征在于，包括：

计算模块，用于分别计算两路信号中的第一路信号的平均错误平方 MSE和第二路信号的 MSE;

选择模块，用于根据所述第一路信号的 MSE与所述第二路信号的 MSE的和从多个预编码矩阵中选择一个预编码矩阵；反馈模块，用于通知基站使用选择的预编码矩阵传输信号。根据权利要求 7所述的 UE, 其特征在于，所述选择模块包括：第一选择子模块，用于当 C^W _QQ + C^{(i )} _n >_t 时，根据公式 i = arg min(min(c^(!) ₀₀ , c⁽ⁱ⁾ _n))从所述多个预编码矩阵中选择使所述两路信号中信道好的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^Woo是在使用第 i个预编码矩阵时所述第一路信号的 MSE, C^{i)n是在使用第 i个预编码矩阵时所述第二路信号的 MSE, t为预先获取的阈值；所述公式 = arg min(min(c(')。。, < (')„))中, i 为预编码矩阵的编号， min 表示取最小值， argmin表示使！^^ ；！取值最小时的 i的值。根据权利要求 7所述的 UE, 其特征在于，所述选择模块还包括: 第二选择子模块，用于当 c^w ₀₀ + c ^l)u <t 时，根据公式 i = argmin(max(c^w。。, c^w„))从所述多个预编码矩阵中选择使所述两路信号中信道差的一路信号的噪声最小的预编码矩阵，其中， C^Woo是在使用第 i个预编码矩阵时所述第一路信号的 MSE, C^{i)n是在使用第 i个预编码矩阵时所述第二路信号的 MSE, t为预先获取的阈值；所述公式

cWu ))中， i为预编码矩阵的编号， max 表示取最大值， argmin

时的 i的值。

10. 才艮据权利要求 7至 9中任一项所述的 UE,所述计算模块居以下公式计算所述第一路信号的 MSE和所述第二路信号的 MSE:

^C00 ^C0l

C (W^HH"HW/N₀ + iy

，其中， _c。。表示所述第一路信号的 MSE, c„表示所述第二路信号的 MSE, 和。无物理意义，为可选预编码矩阵， ^为信道矩阵， N。为噪声方差， /为单位矩阵， f "表示对进行共轭转置， H"表示对 H进行共轭转置。