專利名稱：一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線網絡傳輸技術，尤其涉及一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇 方法及系統。
背景技術：
多輸入多輸出(Multi-input Multi-output, ΜΙΜΟ)技術已經成為未來移動通信 系統實現高數據速率、高傳輸質量的重要途徑。MIMO技術的一個突出特點就是能顯著提高 無線系統的頻譜利用率，進而提高數據的傳輸速率。但是，由于多天線空間信道間存在相關 性，接收端很難將多路數據分開，因此，如果發射端完全已知或部分已知信道狀態信息，就 能夠充分利用已知的信道狀態信息對發射信號進行預編碼處理，來調整MIMO系統各發射 天線的功率，從而使得多個數據流分別在正交的空間子信道中傳輸，減小干擾，所以，對發 射信號進行預編碼處理相對于發射端對信道沒有先驗信息、各發射天線總的發射功率相同 的情況，能進一步提高MIMO系統的容量。預編碼技術的研究是基于發射端完全已知或部分已知信道狀態信息的假設條件， 因此，如果MIMO系統的上下行信道不具有互易性，例如頻分雙工(FDD，Frequency Division Duplex)系統，那么就需要采用閉環預編碼MIMO系統，即接收端將估計的全部或部分信道 信息反饋給發射端，發射端從接收到的反饋信息中獲取信道狀態信息對發射信號進行預編 碼處理。接收端對估計得到的信道矩陣H進行奇異值分解(Singular ValueDecomposition, SVD)來確定預編碼矩陣V，并將其反饋給發射端。如果發射端能得到 V矩陣的具體元素值，此時能夠獲得最佳的性能；但通常上行鏈路中為預編碼矩陣V反饋預 留的空間不足以傳輸V矩陣的全部信息，此時需要通過構建預編碼碼本來反饋近似預編碼 矩陣V的信息，即預先定義一組發射端和接收端都已知的預編碼矩陣的集合，稱其為預編 碼碼本，接收端在給定的碼本中找出與SVD分解得到的V矩陣最相似的一個作為最佳的預 編碼矩陣，并將其所對應的索引在相干時間內通過上行鏈路反饋給發射端，發射端根據索 引值獲得預編碼矩陣，然后對發射信號進行預編碼處理。基于碼本的預編碼技術大大降低了預編碼系統的反饋量，能夠以較小的代價獲得 較好的性能。現有的預編碼MIMO系統中，接收端通過信道估計算法得到信道矩陣H后，通 常采用均方誤差矩陣的跡最小化的原則或行列式最小化的原則在給定的預編碼碼本中選 出最佳的預編碼矩陣。圖1所示為現有MIMO系統中，接收端進行預編碼矩陣選擇的流程示意圖，如圖1 所示，現有MIMO系統中，接收端進行預編碼矩陣選擇包括以下步驟步驟11 接收端首先對信道進行估計，得到信道矩陣。步驟12 依次用預先定義的預編碼碼本中的每個預編碼矩陣Vi和得到的信道矩 陣計算均方誤差矩陣的跡或行列式。步驟13 對預先定義的預編碼碼本中的每個預編碼矩陣Vi,選擇使得均方誤差矩陣的跡或行列式最小的VJt為最佳的預編碼矩陣V。pt，即通過公式(1)或公式(2)選擇預
編碼矩陣V。pt
f /γΛ Vopl = argmin/r Iu +^-VhHhHV( 1 )
KMN0J J
/γΛ Vopl = argmindet Im+ -^-VhHhHV( 2 )
「，MN0J J其中，V表示預編碼矩陣，H表示接收端對信道進行估計得到的信道矩陣，ε s表示 總的發射能量，M表示碼流個數，N0表示噪聲功率，Im表示M階的單位矩陣，(·)η表示共軛 轉置操作。可以看出，現有的預編碼矩陣選擇方法存在矩陣求逆操作，計算量較大且運算復
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發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方 法及系統，能夠減少計算量、且簡化運算。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法，包括獲取信道矩陣H;分別根據預先定義的預編碼碼本中的預編碼矩陣，以及信道矩陣H近似還原HhH 的特征值；根據所述還原的特征值選擇最佳預編碼矩陣。由接收端進行預編碼矩陣選擇，所述獲取信道矩陣H為接收端根據接收數據對 當前信道進行估計，獲取信道矩陣H。所述接收端選擇最佳預編碼矩陣之后還包括步驟將選擇的最佳預編碼矩陣對應 的索引返回給發射端。由發射端進行預編碼矩陣選擇，所述獲取信道矩陣H為發射端獲取上次作為接 收端得到的信道矩陣。所述接收端獲取信道矩陣H之前還包括步驟發射端根據預編碼矩陣索引選擇相 應的預編碼矩陣，對發射數據進行預編碼處理并發射。所述發射端根據預編碼矩陣索引選擇相應的預編碼矩陣為發射端首次發射信 號，根據與接收端約定的首次發送的預編碼矩陣索引，從預編碼碼本中選擇與該索引相對 應的預編碼矩陣；發射端不是首次發射信號，則根據接收端上次反饋的預編碼矩陣索引，從 預編碼碼本中選擇與該索引相對應的預編碼矩陣。所述根據還原的特征值選擇最佳預編碼矩陣為單流傳輸時，選擇使得還原的特征值最大的預編碼矩陣作為最佳預編碼矩陣；多 流傳輸時，選擇使得還原的與其對應的各特征值加權之和最大的預編碼矩陣作為最佳預編 碼矩陣。—種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇系統，包括
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信道估計單元、預編碼矩陣選擇單元、預編碼碼本存儲單元，其中，所述信道估計單元，用于獲取信道矩陣H ；所述預編碼矩陣選擇單元，用于根據預編碼碼本存儲單元中存儲的預編碼矩陣， 以及信道估計單元獲取的信道矩陣H，近似還原HhH的特征值；以及根據所述還原的特征值 選擇最佳預編碼矩陣；所述預編碼碼本存儲單元，用于存儲預先定義的預編碼矩陣。所述預編碼矩陣選擇系統處于接收端時，該系統還包括索引發送單元，所述預編碼矩陣選擇單元，還用于將所選擇的最佳預編碼矩陣對應的索引發送至 索引發送單元；所述索引發送單元，用于將來自預編碼矩陣選擇單元的最佳預編碼矩陣對應的索 引發送至發射端。本發明應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法及系統，根據預先定義的預編碼碼 本中的預編碼矩陣和對信道估計得到的信道矩陣H，近似還原出HhH的特征值，進而根據還 原出的特征值，選擇使特征值最大的預編碼矩陣為最佳的預編碼矩陣。由于不需要對估計 得到的信道矩陣H進行SVD分解和矩陣求逆操作，所以，本發明可以有效的減少進行預編碼 矩陣選擇的計算量和運算復雜度。
圖1為現有MIMO系統中，接收端進行預編碼矩陣選擇的流程示意圖；圖2為本發明應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法流程示意圖；圖3為本發明應用于空分復用的預編碼矩陣選擇系統結構示意圖；圖4為本發明實施例1應用于空分復用的預編碼矩陣選擇系統結構圖；圖5為本發明實施例1應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法流程示意圖。
具體實施例方式本發明的基本思想是根據預先定義的預編碼碼本中的預編碼矩陣和對信道估計 得到的信道矩陣H，近似還原出HhH的特征值，進而根據還原出的特征值，選擇使特征值最大 的預編碼矩陣為最佳的預編碼矩陣。下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述。需要指出的是，本發明中，預編碼矩陣可以由接收端進行選擇，并將其索引反饋給 發射端，供發射端進行發射數據預編碼處理，如頻分雙工(FDD)系統；預編碼矩陣也可以由 發射端進行選擇，如在時分雙工(TDD)系統中，發射端可以根據估計得到的信道矩陣在發 射端直接進行預編碼矩陣的選擇，并進行發射數據預編碼處理，此時不需要接收端進行預 編碼矩陣的選擇和反饋。圖2為本發明應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法流程示意圖，如圖2所示，本 發明應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法一般包括以下步驟步驟21 獲取信道矩陣H。預編碼矩陣由接收端進行選擇的情況下，接收端根據接收數據對當前信道進行估 計，獲取信道矩陣H ；預編碼矩陣由發射端進行選擇的情況下，發射端一般獲取上次作為接收端得到的信道矩陣作為信道矩陣H。對于預編碼矩陣由接收端進行選擇的情況，獲取信道矩陣H之前還包括步驟發 射端根據預編碼矩陣索引選擇相應的預編碼矩陣，對發射數據進行預編碼處理并發射。如 果發射端是首次發射信號，則需要根據與接收端約定的首次發送的預編碼矩陣索引，從預 編碼碼本中選擇與該索引相對應的預編碼矩陣；如果不是首次發射信號，則需根據接收端 上次反饋的預編碼矩陣索引，從預編碼碼本中選擇與該索引相對應的預編碼矩陣，對發射 數據進行預編碼處理，經由發射天線發射出去，從而接收端根據接收數據對當前信道進行 估計，獲取信道矩陣H。步驟22 分別使用預先定義的預編碼碼本中的預編碼矩陣Vi,以及信道矩陣H近 似還原HhH的特征值。HhH表示信道矩陣H的共軛轉置矩陣乘以信道矩陣H所得到的矩陣，這里，具體根 據公式(3)和公式⑷近似還原HhH的特征值λ i (n)
權利要求
一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，該方法包括獲取信道矩陣H；分別根據預先定義的預編碼碼本中的預編碼矩陣，以及信道矩陣H近似還原HHH的特征值；根據所述還原的特征值選擇最佳預編碼矩陣。
2.根據權利要求1所述的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，由接收端進行預編碼矩 陣選擇，所述獲取信道矩陣H為接收端根據接收數據對當前信道進行估計，獲取信道矩陣 H0
3.根據權利要求2所述的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，所述接收端選擇最佳預 編碼矩陣之后還包括步驟將選擇的最佳預編碼矩陣對應的索引返回給發射端。
4.根據權利要求1所述的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，由發射端進行預編碼矩 陣選擇，所述獲取信道矩陣H為發射端獲取上次作為接收端得到的信道矩陣。
5.根據權利要求2所述的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，所述接收端獲取信道矩 陣H之前還包括步驟發射端根據預編碼矩陣索引選擇相應的預編碼矩陣，對發射數據進 行預編碼處理并發射。
6.根據權利要求5所述的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，所述發射端根據預編碼 矩陣索引選擇相應的預編碼矩陣為發射端首次發射信號，根據與接收端約定的首次發送 的預編碼矩陣索引，從預編碼碼本中選擇與該索引相對應的預編碼矩陣；發射端不是首次 發射信號，則根據接收端上次反饋的預編碼矩陣索引，從預編碼碼本中選擇與該索引相對 應的預編碼矩陣。
7.根據權利要求1所述的預編碼矩陣選擇方法，其特征在于，所述根據還原的特征值 選擇最佳預編碼矩陣為單流傳輸時，選擇使得還原的特征值最大的預編碼矩陣作為最佳預編碼矩陣；多流傳 輸時，選擇使得還原的與其對應的各特征值加權之和最大的預編碼矩陣作為最佳預編碼矩 陣。
8.一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇系統，其特征在于，該系統包括信道估計 單元、預編碼矩陣選擇單元、預編碼碼本存儲單元，其中，所述信道估計單元，用于獲取信道矩陣H ；所述預編碼矩陣選擇單元，用于根據預編碼碼本存儲單元中存儲的預編碼矩陣，以及 信道估計單元獲取的信道矩陣H，近似還原HhH的特征值；以及根據所述還原的特征值選擇 最佳預編碼矩陣；所述預編碼碼本存儲單元，用于存儲預先定義的預編碼矩陣。
9.根據權利要求8所述的預編碼矩陣選擇系統，其特征在于，所述預編碼矩陣選擇系 統處于接收端時，該系統還包括索引發送單元，所述預編碼矩陣選擇單元，還用于將所選擇的最佳預編碼矩陣對應的索引發送至索引 發送單元；所述索引發送單元，用于將來自預編碼矩陣選擇單元的最佳預編碼矩陣對應的索引發 送至發射端。
全文摘要
本發明公開一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇方法，包括獲取信道矩陣H；分別根據預先定義的預編碼碼本中的預編碼矩陣，以及信道矩陣H近似還原HHH的特征值；根據所述還原的特征值選擇最佳預編碼矩陣。本發明還相應地公開一種應用于空分復用的預編碼矩陣選擇系統，包括信道估計單元、預編碼矩陣選擇單元、預編碼碼本存儲單元。由于不需要對估計得到的信道矩陣H進行SVD分解和矩陣求逆操作，所以，本發明可以有效的減少進行預編碼矩陣選擇的計算量和運算復雜度。
文檔編號H04B1/707GK101964696SQ20091008985
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者張婷, 李斌 申請人:中興通訊股份有限公司