专利名称：预编码处理方法、预编码处理装置以及基站的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及多输入多输出技术，尤其涉及一种预编码处理方法、预编码处理装置以及基站，属于通信技术领域。
背景技术：
在无线通信技术领域，信号间的干扰问题是影响其发展的关键瓶颈，目前还无法通过技术途径彻底解决信号间的干扰问题，例如两用户高斯干扰信号的容量问题等，都一直无法得到解决。目前一种解决干扰问题的思路是，在各信号发射机之间共享各自的信道信息，而不是共享待发射数据，然后采用干扰对齐(Interference Alignment，简称IA)的方法，自动将来自其他发射机的干扰归拢到对应接收机能够处理的信号空间，从而实现干扰消除。 现有的干扰对齐方法是假设任意的高斯符号，其干扰是随机的，干扰空间可看作是非结构性的，干扰对齐是将所要的干扰对齐到较小维度的空间，并利用剩余的“干净”维度来传输有用信号。干扰对齐方法的一个重要假设是当发射机有多个发射天线时，各天线对应的信道都是独立同分布的。然而在实际的无线通信系统中，同一发射机各天线对应的信道都具有一定的相关性。采用上述干扰对齐的方式消除干扰，并不能达到有效降低干扰，提高传输速率的目的。
发明内容
本发明实施例提供一种预编码处理方法、预编码处理装置以及基站，能够有效降低干扰，并提高传输速率。本发明提供了一种预编码处理方法，包括获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并根据所述空间信道相关性参数获取干扰避让参数；根据所述干扰避让参数获取待构建的预编码矩阵的固定元素的元素值；根据干扰对齐算法获取待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值；根据获取的所述待构建的预编码矩阵固定元素的元素值和所述待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值构建预编码矩阵；根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理。本发明还提供了一种预编码处理装置，包括参数获取模块，用于获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并根据所述空间信道相关性参数获取干扰避让参数；第一计算模块，用于根据所述干扰避让参数获取待构建的预编码矩阵的固定元素的元素值；第二计算模块，用于根据干扰对齐算法获取待构建的预编码矩阵中除固定元素外
4其他元素的元素值；构建模块，用于根据获取的所述待构建的预编码矩阵固定元素的元素值和所述待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值构建预编码矩阵；编码处理模块，用于根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理。本发明还提供了一种基站，该基站包括上述的预编码处理装置。本发明实施例提供的预编码处理方法、预编码处理装置以及基站，通过获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并进一步获取干扰避让参数，以计算获取预编码矩阵的固定元素的元素值，进行干扰避让；然后根据干扰对其计算获取预编码矩阵中其他元素的元素值，利用上述获取的预编码矩阵对数据流进行预编码，同时采取了干扰避让和干扰对齐，能够有效起到对干扰的抑制作用。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明预编码处理方法实施例一的流程示意图；图2A为干扰对齐的示意图；图2B为干扰避让的示意图；图2C为干扰避让配合干扰对齐的示意图；图3为本发明预编码处理方法实施例二的流程示意图；图4为本发明预编码处理方法实施例三的流程示意图；图5为本发明预编码处理装置实施例一的结构示意图；图6为本发明预编码处理装置实施例二的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种预编码处理方法，图1为本发明预编码处理方法实施例一的流程示意图，如图1所示，包括如下步骤步骤101、获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并根据所述空间信道相关性参数获取干扰避让参数，本步骤是在具有多个基站，多个发射天线的通信系统中，考虑各发射天线之间的信道相关性，其中的空间信道相关性参数是指有效虚拟角度类的参数， 其在通信系统中的变化相对较慢；步骤102、根据所述干扰避让参数获取待构建的预编码矩阵的固定元素的元素值； 本步骤是在上述步骤的基础上，进一步的根据上述的干扰避让参数进行干扰避让的计算， 获取预编码矩阵中固定元素部分的数据，即可以考虑基站服务用户集、基站对应的有效虚
5拟发射角度位置集、基站对应的有效发射信号位置集和避让用户集等参数，按照干扰避让的原理进行计算；步骤103、根据干扰对齐算法获取待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值，在上述进行干扰避让计算的基础上，还进一步的利用干扰对齐的原理，将干扰信号对齐到用户能处理的干扰空间，获取预编码矩阵中除上述的固定元素外其他元素的元素值，使得本方法中获取的预编码矩阵，同时考虑了干扰避让和干扰对齐两个因素；步骤104、根据获取的上述固定元素的元素值和除固定元素外其他元素的元素值构建预编码矩阵，并进一步的根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理。本发明上述实施例提供的预编码处理方法，通过获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并进一步获取干扰避让参数，以计算获取预编码矩阵的固定元素的元素值， 进行干扰避让；然后根据干扰对其计算获取预编码矩阵中其他元素的元素值，利用上述获取的预编码矩阵对数据流进行预编码，能够起到对干扰的抑制作用。在具体的实施过程中，本发明上述实施例中的干扰避让参数具体的可以包括基站服务用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置集、基站对应的有效发射信号位置集和避让用户集，另外也可以包括一些其他的干扰避让参数，比如考虑到前后变化情况，此时的干扰避让集在包括上述四个参数的基础上，还可以进一步包括基站对应的有效虚拟发射角度位置的变化集、基站对应的有效发射信号位置的变化集等。另外，上述实施例中的空间信道相关性参数，其相对比较固定，因此可以根据空间信道相关性参数以离线方式获取干扰避让参数，并存储在存储模块中，上述根据干扰避让参数获取预编码矩阵的固定元素的元素值可以是从存储模块中获取干扰避让参数；另外也可以是根据通信系统的性能系数实时计算以获取基站所在通信系统的干扰避让参数。在另一个实施例中，在根据干扰避让参数获取了预编码矩阵中的固定元素的元素值之后，还可以进一步的获取避让用户集中各用户对应的，用于使数据接收端对接收到的数据流进行干扰消除的均衡器；以及在根据干扰对齐算法获取预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值之后，还可以进一步的获取基站所在通信系统中除避让用户集中各用户外其他用户对应的，用于使数据接收端对接收到的数据流进行干扰消除的均衡器，具体的可以是利用最小干扰泄露准则计算其他用户的均衡器，并进一步的还可以包括将获取的均衡器发送给对应用户的用户设备的步骤。上述均衡器的使用能够考虑到数据接收端的处理，在循环过程(尤其是在干扰对齐过程)中数据发送端可以对均衡器和预编码器互相迭代更新；对于确定的均衡向量，可以在量化后告知数据接收端，数据接收端能够根据该均衡器对接收到的数据流进行干扰消除处理。在上述实施例中考虑了信道矩阵的空间相关性， 利用干扰避让配合干扰对齐的方法获取预编码矩阵，在上述基础上，还可以进一步的根据迫零算法和/或最小均方差算法对预编码矩阵中各元素的元素值进行修正。以下是以一个具体的实施例，对本发明的技术方案进行说明。在无线通信系统中， 用户所处的环境通常都有较为丰富的散射体，用户的终端设备接收到周边多个散射体折射或反射过来的信号，导致在信道衰落过程中产生相关性。在这种相关性作用下，并非所有的发射天线都对该终端设备有贡献或者产生干扰，即对于特定的用户，在一定的信道条件下， 通过相应的处理，有可能使得某一发射天线对于该用户完全不产生影响，该发射天线可以传输其他用户的信号，而不会受到该特定用户的干扰，也不会对该用户产生干扰，即干扰避让的原理。具体来说，对于一个由G个基站组成的系统，每个基站有Nt个发射天线，并且每个基站有K (K ^ Nt)个用户，每个用户有凡个天线，把基站和用户分布表示为Bn和Mmk，其中 η e {1，2，...，G}，m e {1，2，.. .，G}，k e {1，2，...，K}，从第 η 个基站到第 m 小区的第 k个用户的信道为Hn mk，每个基站都从其K个用户中选取一部分提供服务，即传统意义上的 SDMA,每个选到的用户可以获得的自由度为df (df彡Nr,即最多处理4个独立的数据流)，Bn 所选到的服务用户集为式…〃，)'a, e {1,2,...，K}，其总个数为Jn，表示为 Jn = |An|，这里的“ |An| ”操作为求取“An”集合中元素总个数的操作。在一个三基站的干扰信道的架构下，每个用户的可用维度为4个空格(可以认为是接收机有4个独立天线，能处理4路信号)，图2A、图2B和图2C都是对于用户M11而言， 来自于基站化和基站 的干扰处理方式，其中图2A为干扰对齐的示意图，图2B为干扰避让的示意图，图2C为干扰避让配合干扰对齐的示意图。如图2A所示，来自于基站B2和基站 到用户M11的信道矩阵H2 n和H3 n互不相关，基站化和基站 的信号可以用干扰对齐的方式在用户Bl的接收端对齐成两个空格的维度，从而使得用户M11能顺利传输2个维度的信号；另如图2B所示，其采用的是干扰避让的思路，且等效信道并非满秩(假如等效信道满秩的话，那么由于基站化和基站&已经将4维的空间已经全部占满，基站B1将无法传输信号)，在空间呈现相关性，基站化到用户B1的等效信道矩阵H2 n右上角出现了零位，其秩变成了 3，也即基站B1对用户M11可以无干扰地使用该位置(即对应的空间维度)传输， 类似地，B3到用户M11的等效信道矩阵H3 n右下角出现了零位，也即基站B1对用户M11可以无干扰地使用该位置(即对应的空间维度)传输，这样总的效果就是对用户M11可以有2个维度的空间传输信号，从数学表达的角度而言，对H2 η和H311，总存在非零的1X4的向量U2 和U3,使得H2—n*u2 = H311^u3 = 0，取U2和U3分别为基站B2和基站B3的预编码矩阵U2和U3 的第一列，即有rank([H2 n*U2 H311W3]) ( 2，即在图2B中，最多只占到左边一列的2个空格，也就将右侧2个空格留给用户M11传输数据。图2C综合了上述两种情况，首先根据干扰避让的原则以及H2 n和H3 n的空间相关程度空出了右边2个格子的维度，即利用干扰避让原则选取Ii22和U32分别为U2和U3的第二列，然后再根据干扰对齐的思路将左上角来自基站化的干扰和基站 的干扰对齐，即H2 n*u21 = H311^u31 (对应化和 左上角的格子相应的维度)，这样总的干扰维度就只有rank ([H2 n*U2 H311W3]) = 1，因此可以传输3个空格维度的信号，有效提高了系统的吞吐量。上述图2B采用干扰避让的思路，其中等效信道并非满秩，假如等效信道满秩的话，则由于基站化和基站 已经将4维的空间已经全部占满，基站B1将无法传输信号。图 2C所给出的本发明实施例的思路，其首先根据信道矩阵的空间相关性进行干扰避让，然后再根据干扰对齐的原理，将干扰信号对齐到用户能处理的干扰空间，在不能进行干扰避让时，会直接进行干扰对齐，即对应上述图3所示实施例中的步骤102和步骤103获取预编码矩阵中各个元素的步骤。另假设基站和用户的天线间距均为半波长λ /2，则可定义角度扩展矢量为绅M =本树叫…诉·-
VN相应的发端波束向量为
权利要求
1.一种预编码处理方法，其特征在于，包括获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并根据所述空间信道相关性参数获取干扰避让参数；根据所述干扰避让参数获取待构建的预编码矩阵的固定元素的元素值；根据干扰对齐算法获取待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值；根据获取的所述待构建的预编码矩阵固定元素的元素值和所述待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值构建预编码矩阵；根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理。
2.根据权利要求1所述的预编码处理方法，其特征在于，所述干扰避让参数包括基站服务用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置集、基站对应的有效发射信号位置集和避让用户集；或所述干扰避让参数包括基站服务用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置集、基站对应的有效发射信号位置集、避让用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置的变化集和基站对应的有效发射信号位置的变化集。
3.根据权利要求2所述的预编码处理方法，其特征在于，所述根据干扰避让参数获取预编码矩阵的固定元素的元素值之后还包括获取所述避让用户集中各用户对应的，用于使数据接收端对接收到的数据流进行干扰消除的均衡器；以及根据干扰对齐算法获取预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值之后还包括获取基站所在通信系统中除所述避让用户集中各用户外其他用户对应的，用于使数据接收端对接收到的数据流进行干扰消除的均衡器。
4.根据权利要求1所述的预编码处理方法，其特征在于，所述根据空间信道相关性参数获取干扰避让参数具体为根据所述空间相关性参数采用离线方式获取干扰避让参数。
5.根据权利要求1所述的预编码处理方法，其特征在于，所述根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理之前还包括根据迫零算法和/或最小均方差算法对所述预编码矩阵中各元素的元素值进行修正。
6.一种预编码处理装置，其特征在于，包括参数获取模块，用于获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并根据所述空间信道相关性参数获取干扰避让参数；第一计算模块，用于根据所述干扰避让参数获取待构建的预编码矩阵的固定元素的元素值；第二计算模块，用于根据干扰对齐算法获取待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值；构建模块，用于根据获取的所述待构建的预编码矩阵固定元素的元素值和所述待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值构建预编码矩阵；编码处理模块，用于根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理。
7.根据权利要求6所述的预编码处理装置，其特征在于，还包括存储模块，用于存储根据空间信道相关性参数以离线方式获取的干扰避让参数。
8.根据权利要求6所述的预编码处理装置，其特征在于，所述干扰避让参数包括基站服务用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置集、基站对应的有效发射信号位置集和避让用户集；或所述干扰避让参数包括基站服务用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置集、基站对应的有效发射信号位置集、避让用户集、基站对应的有效虚拟发射角度位置的变化集和基站对应的有效发射信号位置的变化集，所述装置还包括第一均衡器获取模块，用于获取基站所在通信系统中避让用户集中各用户对应的，用于使数据接收端对接收到的数据流进行干扰消除的均衡器；第二均衡器获取模块，用于获取基站所在通信系统中除避让用户集中各用户外其他用户对应的，用于使数据接收端对接收到的数据流进行干扰消除的均衡器。
9.根据权利要求6所述的预编码处理装置，其特征在于，还包括数据修正模块，用于根据迫零算法和/或最小均方差算法对预编码矩阵中各元素的元素值进行修正。
10.一种基站，其特征在于，包括权利要求6-9任一所述的预编码处理装置。
全文摘要
本发明提供一种预编码处理方法、预编码处理装置以及基站，其中预编码处理方法包括获取基站所在通信系统的空间信道相关性参数，并根据所述空间信道相关性参数获取干扰避让参数；根据所述干扰避让参数获取待构建的预编码矩阵的固定元素的元素值；根据干扰对齐算法获取待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值；根据获取的所述待构建的预编码矩阵固定元素的元素值和所述待构建的预编码矩阵中除固定元素外其他元素的元素值构建预编码矩阵；根据所述预编码矩阵对数据流进行预编码处理。本发明提供的预编码处理方法、预编码处理装置以及基站，能够有效起到对干扰的抑制作用。
文档编号H04L1/06GK102457360SQ20101053034
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者刘坚能, 刘晟, 杜颖钢, 阮亮中 申请人:华为技术有限公司