专利名称：一种信道矩阵秩的测量方法、装置和终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种应用于3GPP LTE (Long Term Evolution)系统终端的信道矩阵秩的测量方法、装置和终端。
背景技术：
为提高无线通信系统中的数据传输速率，在未来的无线通信系统-LTE系 统中引入了 MIMO ( Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)技术， MIMO技术是根据多个天线之间传输信道的不相关特性来提高传输速率的。这 就意味着MIMO 4支术可以在同一频率同时传输多个并行的数据流，并行数据 流之间通过信道矩阵的不相关性来区别，因此MIMO系统中能同时并行传输 的数据流个数取决于信道矩阵中线性无关的向量的个数，也即取决于信道矩阵 的秩的大小。
MIMO技术中，发送信号，接收信号和信道矩阵的关系可用如下公式简单 表示
式中，R表示接收天线个数，T表示发送天线个数。H为信道矩阵，X为 发送的信号向量，Y为接收的信号向量。
在无线信道中，信道情况是实时变化的，因此在使用MIMO技术传输的 情况下，终端必须时时将信道矩阵秩的信息反馈给基站，这样基站就可以根据 当前信道矩阵秩的情况决定并行发送数据流的个数。
目前的无线通信系统终端一般采用单根发送天线和单根接收天线来进行 数据的传输，这种收发方式最多只能传输一个数据流。但是，对于采用多根天 线的终端来说，如何向终端准确传输更多的数据流成为亟待解决的问题
发明内容
为了使基站准确的确定出向终端传输的数据流的个数，本发明提供了 一种 信道矩阵秩的测量方法，应用于无线通信系统终端，所述无线通信系统的天线
配置为两发两收或两发四收或四发两收，包括以下步骤 根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A;
利用所述埃尔米特矩阵A构造具有非负实数的特征值的方程组； 根据所述方程组的系数判断所述信道矩阵H的秩，以使基站根据所述秩 来决定向终端发送的数据流的个数。
所述根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A的步骤具体为 根据所述信道矩阵H计算维数较小的埃尔米特矩阵A， 即，判断R是否小于T，如果R<T,则42=///6<7,>< 否则，' "w —
力一/7 乂 77
其中，
R为接收天线个^t; T为发送天线个数。
所述利用所述埃尔米特矩阵A构造具有非负实数的特征值的方程组的步 骤具体为
利用I义I-A| = 0，构造一个一元二次方程，其中I为2x2的单位阵，假设J
2x2
为
r21 r22.
则I义I-Al-O具体为
-义 。2 r21 ,22 _ A
=0 ,
艮卩戶斤ii一iL二)欠方禾呈为义2 +^a + c" = o ， 其中，6 = _(ni+r22), c = ",22-。,2,)。 所述根据所述方程组的系数判断所述信道矩阵H的秩的步骤具体为
判断 秩为1;
是否大于A,如果
>
△,则矩阵A的秩为1，即信道矩阵H的
否则，矩阵A的秩为2，即信道矩阵H的秩为其中，A为所述矩阵A的条件数门限。
本发明还提供了一种信道矩阵秩的测量装置，应用于无线通信系统终端，
所述无线通信系统的天线配置为两发两收或两发四收或四发两收，所述测量 装置包括
埃尔米特矩阵生成模块，用于根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A; 方程生成模块，用于利用所述埃尔米特矩阵A生成具有非负实数的特征 值的方程组；
矩阵秩判断模块，用于根据所述方程组的系数判断信道矩阵H的秩，以 使基站根据所述秩来决定向所述终端发送的数据流的个数。
本发明还提供了一种无线通信系统终端，包括信道矩阵秩的测量装置， 所述测量装置应用于无线通信系统终端，所述无线通信系统的天线配置为两 发两收或两发四收或四发两收，所述测量装置包括
埃尔米特矩阵生成模块，用于根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A;
方程生成模块，用于利用所述埃尔米特矩阵A生成具有非负实数的特征 值的方程组；
矩阵秩判断模块，用于根据所述方程组的系数判断信道矩阵H的秩，以 使基站根据所述秩来决定向所述终端发送的数据流的个数。 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
本发明利用信道矩阵构造出一个特征值均为非负实数的矩阵，根据矩阵得 到方程组，并用方程组的系数得到该矩阵的秩。本发明适用于具有两发两收、 四发两收和两发四收天线的无线通信系统的终端，能够测得两阶矩阵的秩。在 达到相同性能的情况下，本发明的测量方法运算量非常小，不用解方程，避免 了开根号等复杂运算，提高了运算速度。
图1为本发明的信道矩阵秩的测量方法流程图； 图2为本发明的信道矩阵秩的测量装置示意图。
具体实施例方式
6本发明的方法适用于具有两发两收、四发两收和两发四收三种配置的无线 通信系统的终端。
本发明根据矩阵H与A = H"H具有相同的秩，且A的特征值都是非负实数 这一原理，可将信道矩阵H秩的计算转化为对矩阵A的秩的计算。计算矩阵 A的秩的过程，是利用矩阵A构造一个实数的一元二次方程I义I-A| = 0,然后 利用这个一元二次方程的系数来判断矩阵H的秩。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
参考图1,图1为本发明的信道矩阵秩的测量方法流程图，包括步骤
步骤1,根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A;
步骤2,利用埃尔米特矩阵构造具有非负实数的特征值的方程组；
步骤3,根据方程组的系数判断信道矩阵H的秩，以使基站根据所述秩来 决定向终端发送的数据流的个数。
下面针对LTE系统中，MIMO收发天线配置的两发两收、四发两收、两 发四收三种情况，对上述步骤的实施过程进行详细说明。这里的m发n收是 指m是基站侧的发送天线个数，n是指终端侧的接收天线个数。
步骤1:
假设信道矩阵//^ =
A ... /2
根据该信道矩阵H计算维数较小的埃
尔米特矩阵A,具体步骤如下
判断R是否小于T，如果R〈T,则 j2x2 =x〃
否贝寸,v42x2 = m x ///^
w厂 "与7/^/x7/m具有相同的秩。 这里( )"表示矩阵(,)的共轭转置，min(凡:r) = 2 。 设矩阵4w由如下元素构成
42
r"厂12
r21 r22
步骤2:
根据Ul-A卜0来构造一4"一元二次方程组，其中I为2x2的单位阵，该方程组具体为
<formula>formula see original document page 8</formula>
=0 ,即义2 + M + c = 0 ,
r22—i
其中6 =—(化+厂22) ' c = (。,22 — 。,21)。
步骤3..在进行秩的判断时，由于信号不可避免地受到噪声影响，所以不 会出现某(几)个特征值恰好为0的情况，因此，为了更有效的判断矩阵H 的秩，实际往往使用条件数来进行秩的判断，具体判断步骤如下所示
判断
是否大于A,如果
>△，则矩阵A的秩为1,即信道矩阵H的
秩为l,
否则，矩阵A的秩为2,即信道矩阵H的秩为2。
这里A为A矩阵的条件数门限。条件数越高表示矩阵越不稳定，也就是越 接近于奇异矩阵，对于2x2的矩阵来说，条件数越高，也就意味着其秩越接 近于l。因此该门限应该是一个比较大的值。
本发明还提供了一种信道矩阵秩的测量装置，参考图2，图2为本发明的 信道矩阵秩的测量装置示意图，包括
埃尔米特矩阵生成模块，用于根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A;
方程生成模块，用于利用埃尔米特矩阵A构造具有非负实数的特征值的 方程组；
矩阵秩判断模块，用于根据方程组的系数判断信道矩阵H的秩，以使基 站根据所述秩来决定向终端发送的数据流的个数。
每一个模块的具体实现方法分别对应于上文中的步骤1 3,这里不再赘述。
综上，本发明利用信道矩阵生成具有非负实数的特征根的新矩阵，并根据 生成的新矩阵构造了一元二次方程，然后根据方程的系数确定信道矩阵的秩。 由于本发明只需要构造方程，而不需要解方程，因此，本发明的运算量非常小， 避免了开根号等复杂运算，只需几次乘加即可得到矩阵的秩，提高了运算的速 度和准确性。本发明适用于具有四发两收，两发四收，两发两收三种配置的无 线通信系统的终端，适用范围较广泛。以上所述仅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。
权利要求
1.一种信道矩阵秩的测量方法，应用于无线通信系统终端，所述无线通信系统的天线配置为两发两收或两发四收或四发两收，其特征在于，包括以下步骤根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A；利用所述埃尔米特矩阵A构造具有非负实数的特征值的方程组；根据所述方程组的系数判断所述信道矩阵H的秩，以使基站根据所述秩来决定向终端发送的数据流的个数。
2. 如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据信道矩阵H生 成埃尔米特矩阵A的步骤具体为根据所述信道矩阵H计算维数较小的埃尔米特矩阵A， 即，判断R是否小于T,如果R<T,则42=///6<,.><///,,,<formula>formula see original document page 2</formula>其中，R为接收天线个数； T为发送天线个数。
3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述利用所述埃尔米特 :车A构造具有非负实数的特征值的方程组的步骤具体为 利用l;i1-A| = 0，构造一个一元二次方程，其中I为2x2的单位阵，假设4"<formula>formula see original document page 2</formula>艮卩戶斤述一元二,欠方禾呈为义2 ++ c = 0 ， 其中，^一"i + r22), c = (r,,22-rl2r21)。
4.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述方程组的系数判断所述信道矩阵H的秩的步骤具体为判断是否大于A,如果>A,则矩阵A的秩为l,即信道矩阵H的秩为1;否则，矩阵A的秩为2，即信道矩阵H的秩为2; 其中，A为所述矩阵A的条件数门限。
5. —种信道矩阵秩的测量装置，应用于无线通信系统终端，所述无线通信 系统的天线配置为两发两收或两发四收或四发两收，其特征在于，所述测量 装置包括埃尔米特矩阵生成模块，用于根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A; 方程生成模块，用于利用所述埃尔米特矩阵A生成具有非负实数的特征 值的方程组；矩阵秩判断模块，用于根据所述方程组的系数判断信道矩阵H的秩，以 使基站根据所述秩来决定向所述终端发送的数据流的个数。
6. —种无线通信系统终端，包括信道矩阵秩的测量装置，其特征在于， 所述测量装置应用于无线通信系统终端，所述无线通信系统的天线配置为两 发两收或两发四收或四发两收，所述测量装置包括埃尔米特矩阵生成模块，用于根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A; 方程生成模块，用于利用所述埃尔米特矩阵A生成具有非负实数的特征 值的方程组；矩阵秩判断模块，用于根据所述方程組的系数判断信道矩阵H的秩，以 使基站根据所述秩来决定向所述终端发送的数据流的个数。
全文摘要
本发明提供了一种信道矩阵秩的测量方法、装置和终端，其中的方法应用于无线通信系统终端，所述无线通信系统的天线配置为两发两收或两发四收或四发两收，包括以下步骤根据信道矩阵H生成埃尔米特矩阵A；利用所述埃尔米特矩阵A构造具有非负实数的特征值的方程组；根据所述方程组的系数判断所述信道矩阵H的秩，以使基站根据所述秩来决定向终端发送的数据流的个数。本发明适用于具有两发两收、四发两收和两发四收天线的无线通信系统的终端，能够测得两阶矩阵的秩。在达到相同性能的情况下，本发明的测量方法运算量非常小，不用解方程，避免了开根号等复杂运算，提高了运算速度。
文档编号H04B7/06GK101615941SQ20091008989
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者冯心睿, 牟秀红, 许百成 申请人:北京天碁科技有限公司