一種預編碼矩陣獲取方法及裝置與流程
本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種預編碼矩陣獲取方法及裝置。
背景技術：
在分布式大規模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出)系統中，一個基站上通常設置有超過128根的基站天線。同時基站通過有線線纜分別與多個無線接入端口(Radio Access Port，RAP)連接，這些無線接入端口分布在該基站覆蓋范圍下的蜂窩小區的不同位置處，每個無線接入端口上都部署有多個射頻天線。
在分布式大規模MIMO系統中，基站發射端在利用基站天線發射信號之前，需要對待發射的信號進行預編碼。預編碼技術是一種基站發射端利用信道狀態信息對發射信號進行預處理，以提高系統容量或降低系統的誤碼率為目的的信號處理技術。
現有技術中公開了一種正交塊對角化(Regularized block diagonalization，RBD)的預編碼方法，該方法的過程為：
獲取基站天線與多個無線接入端口之間的信道的信道信息矩陣；根據信道信息矩陣得到干擾信道矩陣；對干擾信道矩陣進行拓展，得到拓展干擾信道矩陣；對拓展干擾信道矩陣的共軛轉置矩陣進行奇異值分解(Singular Value Decomposition，SVD)，得到第一層預編碼矩陣；對第一層預編碼矩陣左乘信道信息矩陣后得到的矩陣進行SVD分解，得到第二層預編碼矩陣；根據第一層預編碼矩陣和第二層預編碼矩陣計算得到預編碼矩陣。
但是，上述方法中，SVD分解過程的復雜度較高，計算第一層預編碼矩陣時的運算量較大，從而導致預編碼方法的運算量較大。
技術實現要素：
本發明實施例的目的在于提供一種預編碼矩陣獲取方法及裝置，以減小計算第一層預編碼矩陣時的運算量，從而減小預編碼方法的運算量。
為達到上述目的，本發明實施例提供了一種預編碼矩陣獲取方法，應用于任一基站，所述方法包括：
通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，并獲取各無線接入端口接收到的輸出信號；
根據所述輸入信號和所述輸出信號，確定各基站天線與目標無線接入端口間的目標信道的目標信道信息矩陣，以及各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣；其中，所述目標無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個；
根據所述各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣，確定所述目標信道信息矩陣對應的干擾信道矩陣；
對所述干擾信道矩陣進行單位矩陣拓展，得到拓展干擾信道矩陣；
對所述拓展干擾信道矩陣進行共軛轉置處理，得到目標共軛轉置矩陣；
對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到第一層預編碼矩陣。
優選地，所述對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到第一層預編碼矩陣的步驟，包括：
對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到目標酉矩陣；
根據除所述目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量對所述目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到預設數量的塊矩陣；
將各塊矩陣中N×N階的目標塊矩陣確定為第一層預編碼矩陣；其中，所述N為基站天線數量。
優選地，所述方法還包括：
存儲所述目標酉矩陣以及對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解得到的目標上三角矩陣；
當檢測到各基站天線與第一無線接入端口間的第一信道發生變化時，判斷所述第一信道是否為所述目標信道；其中，所述第一無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個；
如果否，確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣；根據更新后的目標共軛轉置矩陣以及所述目標上三角矩陣，對存儲的目標酉矩陣進行Givens變換，得到Givens變換后的目標酉矩陣；將Givens變換后的目標酉矩陣確定為當前的目標酉矩陣，并返回執行所述根據除所述目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量對所述目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到預設數量的塊矩陣的步驟。
優選地，所述根據更新后的目標共軛轉置矩陣以及所述目標上三角矩陣，對存儲的目標酉矩陣進行Givens變換，得到Givens變換后的目標酉矩陣的步驟，包括：
根據所述第一信道信息矩陣對更新后的目標共軛轉置矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第一塊矩陣；
根據所述第一信道信息矩陣對所述目標上三角矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第二塊矩陣；
對存儲的目標酉矩陣以及所述第二塊矩陣進行Givens變換，當所述第一塊矩陣、Givens變換后的目標酉矩陣和Givens變換后的第二塊矩陣滿足QR分解條件時，得到Givens變換后的目標酉矩陣。
優選地，所述確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣的步驟，包括：
判斷是否滿足
如果返回執行所述通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，并獲取各無線接入端口接收到的輸出信號的步驟；
如果則確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣；
其中，所述所述Mk為所述第k個無線接入端口的射頻天線數量，所述K為無線接入端口的數量，所述Mi為所述目標無線接入端口的射頻天線數量。
優選地，所述拓展干擾信道矩陣的計算公式為：
其中，
所述Hi為目標信道信息矩陣，所述為所述干擾信道矩陣，所述所述I為單位矩陣，所述所述Mk為所述第k個無線接入端口的射頻天線數量，所述為所述目標無線接入端口的噪聲的方差，所述PT為功率限制，所述K為無線接入端口的數量，所述HK為各基站天線與第K個無線接入端口間信道的信道信息矩陣，所述為所述HK的轉置矩陣，所述為所述拓展干擾信道矩陣。
本發明實施例還提供了一種預編碼矩陣獲取裝置，應用于任一基站，所述裝置包括：
獲取模塊，用于通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，并獲取各無線接入端口接收到的輸出信號；
第一確定模塊，用于根據所述輸入信號和所述輸出信號，確定各基站天線與目標無線接入端口間的目標信道的目標信道信息矩陣，以及各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣；其中，所述目標無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個；
第二確定模塊，用于根據所述各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣，確定所述目標信道信息矩陣對應的干擾信道矩陣；
拓展模塊，用于對所述干擾信道矩陣進行單位矩陣拓展，得到拓展干擾信道矩陣；
共軛轉置模塊，用于對所述拓展干擾信道矩陣進行共軛轉置處理，得到目標共軛轉置矩陣；
QR分解模塊，用于對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到第一層預編碼矩陣。
優選地，所述QR分解模塊，包括：
QR分解單元，用于第一對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到目標酉矩陣；
第一分塊單元，用于根據除所述目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量對所述目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到預設數量的塊矩陣；
確定單元，用于將各塊矩陣中N×N階的目標塊矩陣確定為第一層預編碼矩陣；其中，所述N為基站天線數量。
優選地，所述裝置還包括：
存儲模塊，用于存儲所述目標酉矩陣以及對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解得到的目標上三角矩陣；
判斷模塊，用于當檢測到各基站天線與第一無線接入端口間的第一信道發生變化時，判斷所述第一信道是否為所述目標信道；其中，所述第一無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個；
第三確定模塊，用于當判斷模塊的判斷結果為否時，確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣；根據更新后的目標共軛轉置矩陣以及所述目標上三角矩陣，對存儲的目標酉矩陣進行Givens變換，得到Givens變換后的目標酉矩陣；將Givens變換后的目標酉矩陣確定為當前的目標酉矩陣，并觸發所述第一分塊單元。
優選地，所述第三確定模塊包括：
第二分塊單元，用于根據所述第一信道信息矩陣對更新后的目標共軛轉置矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第一塊矩陣；
第三分塊單元，用于根據所述第一信道信息矩陣對所述目標上三角矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第二塊矩陣；
Givens變換單元，用于對存儲的目標酉矩陣以及所述第二塊矩陣進行Givens變換，當所述第一塊矩陣、Givens變換后的目標酉矩陣和Givens變換后的第二塊矩陣滿足QR分解條件時，得到Givens變換后的目標酉矩陣。
本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取方法及裝置，采用對目標共軛轉置矩陣進行QR分解的方式計算第一層預編碼矩陣，可減小計算第一層預編碼矩陣時的運算量，從而減小預編碼方法的運算量。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取方法的第一種流程圖；
圖2為對目標共軛轉置矩陣進行QR分解得到第一層預編碼矩陣的流程圖；
圖3為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取方法的第二種流程圖；
圖4為本發明實施例提供的系統容量和信噪比的關系圖；
圖5為本發明實施例提供的誤碼率和信噪比的關系圖；
圖6為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取裝置的第一種結構示意圖；
圖7為本發明實施例提供的QR分解模塊的結構示意圖；
圖8為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取裝置的第二種結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
為解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種預編碼矩陣獲取方法，該方法應用于分布式大規模MIMO系統中的任意一個基站，具體可應用于該基站的控制器。
圖1為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取方法的第一種流程圖，該方法包括：
S110，通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，并獲取各無線接入端口接收到的輸出信號。
S120，根據所述輸入信號和所述輸出信號，確定各基站天線與目標無線接入端口間的目標信道的目標信道信息矩陣，以及各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣；其中，所述目標無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個。
需要說明的是，基站發射端包含有多個基站天線，為了計算第一層預編碼，需要獲取各基站天線與各無線接入端口之間的信道信息矩陣，本實施例中，可采用信道檢測的方式獲取各基站天線與各無線接入端口之間的信道信息矩陣。
具體地，信道檢測的方式為：基站控制器通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，各輸入信號經過信道后會發生變化，各無線接入端口接收到輸出信號后，將輸出信號上傳給基站控制器，然后基站控制器根據輸入信號和輸出信號計算各基站天線與各無線接入端口間的信道的信道信息矩陣。信道信息矩陣具體的計算方法為現有技術，此處不再贅述。
舉例而言，預設基站天線數量為N，均勻分布在蜂窩小區內的無線接入端口的數量為K，第k個無線接入端口上設置有Mk個射頻天線，則有如下計算公式：
其中，xk為各基站天線向第k個無線接入端口發射的輸入信號，Wk為基站與第k個無線接入端口間的預編碼矩陣，Wk滿足PT為功率限制。
預設第i個無線接入端口為目標無線接入端口，vi表示目標無線接入端口的噪聲，其方差為為各基站天線與目標無線接入端口間的目標信道的目標信道信息矩陣，Hi為Mi×N階的矩陣，Mi為目標無線接入端口的射頻天線數量，各基站天線與第k個無線接入端口間的信道的信道信息矩陣為Hk，yi為目標無線接入端口接收到的輸出信號。
S130，根據所述各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣，確定所述目標信道信息矩陣對應的干擾信道矩陣。
具體地，目標信道信息矩陣對應的干擾信道矩陣可以為：
其中，為階矩陣，為信道信息矩陣Hk的轉置矩陣，為除了目標無線接入端口外其他所有無線接入端口的射頻天線數量，MR為所有無線接入端口的射頻天線數量，Mk為第k個無線接入端口的射頻天線數量。
S140，對所述干擾信道矩陣進行單位矩陣拓展，得到拓展干擾信道矩陣。
具體地，對干擾信道矩陣進行單位矩陣拓展，得到的拓展干擾信道矩陣可以為：
其中，I為階的單位矩陣，為階的矩陣，(此為現有技術)。
S150，對所述拓展干擾信道矩陣進行共軛轉置處理，得到目標共軛轉置矩陣。
具體地，對拓展干擾信道矩陣進行共軛轉置處理，得到目標共軛轉置矩陣具體的處理過程為現有技術，此處不再贅述。
S160，對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到第一層預編碼矩陣。
本實施例中，QR分解方法是將矩陣分解成一個酉矩陣Q與上三角形矩陣R，所以稱為QR分解法。在實際計算時，QR分解較SVD分解的復雜度小(此為現有技術)，從而能夠減小計算第一層預編碼矩陣時的運算量，進而減小預編碼方法的運算量。
具體地，為了便于理解步驟S160的具體實現方式，S160可包括圖2所示的過程。圖2為對目標共軛轉置矩陣進行QR分解得到第一層預編碼矩陣的流程圖，該過程包括：
S161，對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到目標酉矩陣。
具體地，根據以下公式對目標共軛轉置矩陣進行QR分解
得到目標酉矩陣Qi和上三角矩陣Ri。其中，Qi為階矩陣，且Ri為階矩陣。
可以得到
其中，為矩陣Ri的前行矩陣，為矩陣Ri的后N行矩陣。因此，為階的上三角方陣，為階的全零矩陣。
S162，根據除所述目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量對所述目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到預設數量的塊矩陣。
具體地，預設數量可根據具體分塊的方式自由設定，本實施例中，預設數量優選為4。
根據除目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量N對目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到
其中，Qi,1，Qi,2，Qi,3，Qi,4分別是N×N階的矩陣。
S163，將各塊矩陣中N×N階的目標塊矩陣確定為第一層預編碼矩陣；其中，所述N為基站天線數量。
具體地，由于[Qi,3 Qi,4]的列是標準正交單位向量，我們可以獲得：
根據公式(5)，有
有公式(7)可知，Qi,4可以很好的平衡噪聲和各無線端口之間的干擾，因此可以將Qi,4作為第一層預編碼矩陣。
設第一層預編碼矩陣為Fia，則有
其中，代表了目標酉矩陣的共軛轉置矩陣的倒數N行和倒數N列所組成的方陣，即Qi,4。
本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取方法，采用對目標共軛轉置矩陣進行QR分解的方式計算第一層預編碼矩陣，可減小計算第一層預編碼矩陣時的運算量，從而減小預編碼方法的運算量。
當各基站天線與某一個無線接入端口間的信道發生變化時，現有技術的方法通常采用重新計算的方式計算第一層預編碼矩陣，這樣將導致計算第一層預編碼矩陣時的計算量增加，為了解決該問題，本實施例還提供了另外一種預編碼矩陣獲取方法的實現方式。
圖3為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取方法的第二種流程圖，與圖1和圖2所示的方法不同之處在于，所述方法還包括：
S170，存儲所述目標酉矩陣以及對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解得到的目標上三角矩陣。
具體的，將根據公式(3)得到目標酉矩陣Qi和上三角矩陣Ri進行存儲，以待后續使用。
S180，當檢測到各基站天線與第一無線接入端口間的第一信道發生變化時，判斷所述第一信道是否為所述目標信道；其中，所述第一無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個。如果否，執行步驟S190；如果是，執行步驟S1100，獲取第一層預編碼矩陣。
具體地，當基站控制器檢測到各基站天線與某一個無線接入端口(命名為第一無線接入端口)間的第一信道發生變化時，會判斷該第一信道是否為目標信道。
需要說明的是，根據公式(2)可知，目標無線接入端口對應的干擾信道矩陣與目標信道信息矩陣無關，如果是目標信道發生變化，則干擾信道矩陣不變，此時，根據步驟S110-S170計算得到的第一層預編碼矩陣沒有改變，因此，可直接獲取第一層預編碼矩陣。
S190，確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣；根據更新后的目標共軛轉置矩陣以及所述目標上三角矩陣，對存儲的目標酉矩陣進行Givens變換，得到Givens變換后的目標酉矩陣；將Givens變換后的目標酉矩陣確定為當前的目標酉矩陣，并返回執行所述根據除所述目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量對所述目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到預設數量的塊矩陣的步驟。
具體地，如果判斷第一信道不為目標信道，則確定第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用第一信道信息矩陣更新目標共軛轉置矩陣。
舉例而言，設各基站天線與第p個無線接入端口間的信道發生變化，且p>i，根據公式(3)可知，原始的目標共軛轉置矩陣可表示為
其中，為階矩陣；Hp為原始第一信道信息矩陣，Hi_p為階矩陣；為階矩陣，Mp為第p個無線接入端口的射頻天線數量；
更新后的目標共軛轉置矩陣為
其中，為更新后的目標共軛轉置矩陣，H'p為第一信道變化后的第一信道信息矩陣。
在獲取更新后的目標共軛轉置矩陣后，根據更新后的目標共軛轉置矩陣以及所述目標上三角矩陣，對存儲的目標酉矩陣進行Givens變換，得到Givens變換后的目標酉矩陣。具體地，Givens變換后的目標酉矩陣獲取方法包括如下步驟：
A1、根據所述第一信道信息矩陣對更新后的目標共軛轉置矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第一塊矩陣。
具體地，根據第一信道變化后的第一信道信息矩陣H'p對更新后的目標共軛轉置矩陣進行分塊，則公式(10)還可以表示為
其中，H'i_p為第一塊矩陣，其為階矩陣。
A2、根據所述第一信道信息矩陣對所述目標上三角矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第二塊矩陣。
具體地，根據第一信道變化后的第一信道信息矩陣H'p對目標上三角矩陣Ri進行分塊，則有
Ri＝{R1,Rp,R2} (12)
其中，Ri為階矩陣，R1為階矩陣；Rp為第二塊矩陣，其為階矩陣，R2為階矩陣。
A3、對存儲的目標酉矩陣以及所述第二塊矩陣進行Givens變換，當所述第一塊矩陣、Givens變換后的目標酉矩陣和Givens變換后的第二塊矩陣滿足QR分解條件時，得到Givens變換后的目標酉矩陣。
具體地，根據公式有
但由于第一信道發生了變化，矩陣Hi_p變為了Hi'_p，因此，Hi'_p、Qi和Rp已經不滿足QR分解條件了，為了滿足QR分解條件，則需要對Qi和Rp進行Givens變換。
具體地，將{Rp,R2}(從矩陣的第列開始到最后一列)化解：對于Rp第一列(矩陣的第列)，構造一系列Givens變換矩陣使其后項為零；對于Rp的第2列(矩陣的第列)，構造一系列Givens變換矩陣使其后項為零；以此類推，對于Rp的第Mp列(矩陣的第列)，構造一系列Givens變換矩陣使得其后項為零。對于Rp的第一列(矩陣的第列)構造一系列Givens變換矩陣以此類推。
最終得到Givens變換后的第二塊矩陣為
Givens變換后的目標酉矩陣為
具體地，當Givens變換后的目標酉矩陣計算完成后，將其確定為當前的目標酉矩陣，并返回步驟S162。
在另一個實施例中，當p<i時，根據公式(3)可知，原始的目標共軛轉置矩陣可表示為
其中，為階矩陣；Hp為原始第一信道信息矩陣，Hi_p為階矩陣；為階矩陣，Mp為第p個無線接入端口的射頻天線數量；
更新后的目標共軛轉置矩陣為
其中，為更新后的目標共軛轉置矩陣，H'p為第一信道變化后的第一信道信息矩陣。
根據第一信道變化后的第一信道信息矩陣H'p對目標上三角矩陣Ri進行分塊，則有
Ri＝{R1,Rp,R2} (12)
其中，Ri為階矩陣，R1為階矩陣；Rp為第二塊矩陣，其為階矩陣，R2為階矩陣。
將{Rp,R2}(從矩陣的第項開始到最后一列)化解：對于Rp第一列(矩陣的第列)，構造一系列Givens變換矩陣使其后項為零；對于Rp的第2列(矩陣的第列)，構造一系列Givens變換矩陣使其后項為零；以此類推，對于Rp的第Mp列(矩陣的第列)，構造一系列Givens變換矩陣使得其后項為零。對于Rp的第一列(矩陣的第列)構造一系列Givens變換矩陣以此類推。
最終得到Givens變換后的第二塊矩陣為
Givens變換后的目標酉矩陣為
本實施例中，通過對目標共軛轉置矩陣進行QR分解，然后把QR分解的結果保存起來，當用戶更新信道時，可以利用之前存儲的結果在此基礎上進行Givens變換，可得到更新后的目標酉矩陣，無需重新計算整個過程，因此，在計算目標酉矩陣可降低計算量。
優選地，所述確定第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣的步驟，包括：
B1、判斷是否滿足如果是，執行步驟B2；如果否，執行步驟B3。
B2、返回執行所述通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，并獲取各無線接入端口接收到的輸出信號的步驟。
具體地，為了進一步降低計算量，本實施例中，基站控制器在更新目標共軛轉置矩陣之前，需要判斷是否滿足如果說明基站天線的數量和射頻天線的數量較少，目標共軛轉置矩陣的維度較小，此時無需采用更新目標共軛轉置矩陣的方式，可重新根據輸入信號和輸出信號再次計算第一層預編碼。
B3、確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣。
具體地，當判斷出說明基站天線的數量和射頻天線的數量較多，目標共軛轉置矩陣的維度較大，可根據上述S190所述的利用第一信道信息矩陣更新目標共軛轉置矩陣的方法計算目標共軛轉置矩陣，從而進一步計算第一層預編碼矩陣。
S1110，根據獲得的第一層預編碼矩陣，計算第二層預編碼矩陣；根據第一層預編碼矩陣和第二層預編碼矩陣，計算預編碼矩陣。
具體地，在獲得第一層預編碼矩陣后，可以對第一層預編碼矩陣左乘目標信道信息矩陣Hi后的矩陣進行SVD分解，得到第二層預編碼矩陣
其中，與Vi∈CN×N均為酉矩陣，為對角矩陣，有li個非零元。包含了矩陣Vi的前li列，包含了矩陣Vi的最后的N-li列。
第二層預編碼矩陣Fib為：
然后，根據和可計算得到預編碼矩陣Wp，
其中，Wp為預編碼矩陣，β為功率比例因子，可以通過獲得，具體的預編碼矩陣的計算過程為現有技術，此處不再贅述。
值得注意的是，在本實施例中，根據步驟S163得到的第一層預編碼矩陣也可以計算得到第二層預編碼矩陣，進而得到預編碼矩陣，因此，本實施例既適用于信道不變的情況，也適用于信道改變的情況。
圖4為本發明實施例提供的系統容量和信噪比的關系圖，系統容量和信噪比可通過現有的計算公式計算得到。如圖4所示，橫坐標表示信噪比，縱坐標表示系統容量。
曲線410為根據現有的BD(block diagonalization，塊對角化)算法得到的系統容量和信噪比的關系圖，曲線420為根據現有的SLNP(Signal to leakage Plus noise Ratio，信漏噪比)算法得到的系統容量和信噪比的關系圖，曲線430為根據現有的RBD算法得到的系統容量和信噪比的關系圖，曲線440為根據本實施例提供的算法得到的系統容量和信噪比的關系圖，但由于曲線430和曲線440差距很小，因此無法明顯的區分二者。
由于在相同信噪比下，系統容量越高算法平衡多個無線接入端口間的干擾和噪聲的效果越好，因此，從圖中可以看出，本實施例提供的算法的效果較BD算法和SLNP算法的效果好，與RBD算法的效果差距很小。
圖5為本發明實施例提供的誤碼率和信噪比的關系圖，誤碼率和信噪比可通過現有的計算公式計算得到。如圖5所述，橫坐標表示信噪比，縱坐標表示誤碼率。
曲線510為根據現有的BD算法得到的誤碼率和信噪比的關系圖，曲線520為根據現有的SLNP算法得到的誤碼率和信噪比的關系圖，曲線530為根據現有的RBD算法得到的誤碼率和信噪比的關系圖，曲線540為根據本實施例提供的算法得到的誤碼率和信噪比的關系圖，但由于曲線530和曲線540差距很小，因此無法明顯的區分二者。
由于在相同信噪比下，誤碼率越小算法平衡多個無線接入端口間的干擾和噪聲的效果越好，因此，從圖中可以看出，本實施例提供的算法的效果較BD算法和SLNP算法的效果好，與RBD算法的效果差距很小。
本發明實施例還提供了一種預編碼矩陣獲取裝置，應用于任一基站，具體應用于該基站的控制器。圖6為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取裝置的第一種結構示意圖，所述裝置包括：
獲取模塊610，用于通過各基站天線向各無線接入端口發射輸入信號，并獲取各無線接入端口接收到的輸出信號；
第一確定模塊620，用于根據所述輸入信號和所述輸出信號，確定各基站天線與目標無線接入端口間的目標信道的目標信道信息矩陣，以及各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣；其中，所述目標無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個；
第二確定模塊630，用于根據所述各基站天線與其他無線接入端口間的信道的信道信息矩陣，確定所述目標信道信息矩陣對應的干擾信道矩陣；
拓展模塊640，用于對所述干擾信道矩陣進行單位矩陣拓展，得到拓展干擾信道矩陣；
共軛轉置模塊650，用于對所述拓展干擾信道矩陣進行共軛轉置處理，得到目標共軛轉置矩陣；
QR分解模塊660，用于對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到第一層預編碼矩陣。
本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取裝置，采用對目標共軛轉置矩陣進行QR分解的方式計算第一層預編碼矩陣，可減小計算第一層預編碼矩陣時的運算量，從而減小預編碼方法的運算量。
圖7為本發明實施例提供的QR分解模塊的結構示意圖，所述QR分解模塊660，包括：
QR分解單元661，用于第一對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解，得到目標酉矩陣；
第一分塊單元662，用于根據除所述目標無線接入端口之外的其他無線接入端口的射頻天線的數量和基站天線數量對所述目標酉矩陣的共軛轉置矩陣進行分塊，得到預設數量的塊矩陣；
確定單元663，用于將各塊矩陣中N×N階的目標塊矩陣確定為第一層預編碼矩陣；其中，所述N為基站天線數量。
圖8為本發明實施例提供的預編碼矩陣獲取裝置的第二種結構示意圖，與圖6和圖7不同之處在于，所述裝置還包括：
存儲模塊670，用于存儲所述目標酉矩陣以及對所述目標共軛轉置矩陣進行QR分解得到的目標上三角矩陣；
判斷模塊680，用于當檢測到各基站天線與第一無線接入端口間的第一信道發生變化時，判斷所述第一信道是否為所述目標信道；其中，所述第一無線接入端口為所述基站連接的所有無線接入端口中任一個；
第三確定模塊690，用于當判斷模塊680的判斷結果為否時，確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣；根據更新后的目標共軛轉置矩陣以及所述目標上三角矩陣，對存儲的目標酉矩陣進行Givens變換，得到Givens變換后的目標酉矩陣；將Givens變換后的目標酉矩陣確定為當前的目標酉矩陣，并觸發所述第一分塊單元662；
第四確定模塊6100，用于當判斷模塊680的判斷結果為是時，獲取第一層預編碼矩陣；
計算模塊6110，用于根據獲得的第一層預編碼矩陣，計算第二層預編碼矩陣；根據第一層預編碼矩陣和第二層預編碼矩陣，計算預編碼矩陣。
優選地，所述第三確定模塊690包括：
第二分塊單元，用于根據所述第一信道信息矩陣對更新后的目標共軛轉置矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第一塊矩陣；
第三分塊單元，用于根據所述第一信道信息矩陣對所述目標上三角矩陣進行分塊，得到與所述第一信道信息矩陣對應的第二塊矩陣；
Givens變換單元，用于對存儲的目標酉矩陣以及所述第二塊矩陣進行Givens變換，當所述第一塊矩陣、Givens變換后的目標酉矩陣和Givens變換后的第二塊矩陣滿足QR分解條件時，得到Givens變換后的目標酉矩陣。
本實施例中，通過對目標共軛轉置矩陣進行QR分解，然后把QR分解的結果保存起來，當用戶更新信道時，可以利用之前存儲的結果在此基礎上進行Givens變換，可得到更新后的目標酉矩陣，無需重新計算整個過程，因此，在計算目標酉矩陣可降低計算量。
所述第三確定模塊690包括：
判斷單元，用于判斷是否滿足
觸發單元，用于當判斷單元判斷結果為時，觸發所述獲取模塊610；
更新單元，用于當判斷單元判斷結果為確定所述第一信道對應的第一信道信息矩陣，并利用所述第一信道信息矩陣更新所述目標共軛轉置矩陣；
其中，所述所述Mk為所述第k個無線接入端口的射頻天線數量，所述K為無線接入端口的數量，所述Mi為所述目標無線接入端口的射頻天線數量。
優選地，所述拓展干擾信道矩陣的計算公式為：
其中，
所述Hi為目標信道信息矩陣，所述為所述干擾信道矩陣，所述所述I為單位矩陣，所述所述Mk為所述第k個無線接入端口的射頻天線數量，所述為所述目標無線接入端口的噪聲的方差，所述PT為功率限制，所述K為無線接入端口的數量，所述HK為各基站天線與第K個無線接入端口間信道的信道信息矩陣，所述為所述HK的轉置矩陣，所述為所述拓展干擾信道矩陣。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
本說明書中的各個實施例均采用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍內。
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