传输编码指示信息和确定预编码矩阵的方法、系统及设备的制作方法
【专利摘要】本发明实施例涉及无线通信【技术领域】，特别涉及一种传输编码指示信息和确定预编码矩阵的方法、系统及设备，用以解决现有技术中存在目前的码本是针对水平方向波束赋形/预编码设计，直接应用到三维的波束赋形/预编码技术中会导致性能下降的问题。本发明实施例的方法包括：用户设备确定并向网络侧发送第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，加权列选择向量除了P个非零元素外其余均为零，P为正整数。采用本发明实施例的方案能够提高三维的波束赋形/预编码技术的性能。
【专利说明】传输编码指示信息和确定预编码矩阵的方法、系统及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，特别涉及一种传输编码指示信息和确定预编码矩阵的方法、系统及设备。
【背景技术】
[0002]LTE (Long Term Evolution,长期演进)Rel_8 (版本8)系统引入了闭环预编码技术提高频谱效率。闭环预编码首先要求在基站和用户设备都保存同一个预编码矩阵的集合，称为码本。用户设备根据小区公共导频估计出信道信息后，按一定准则从码本中选出一个预编码矩阵。选取的准则可以是最大化互信息量、最大化输出信干噪比等。用户设备将选出的预编码矩阵在码本中的索引通过上行信道反馈到基站，该索引记为PMI (Pre-codingMatrix Indicator,预编码矩阵指示)。基站由收到的索引值就可以确定对该用户设备应使用的预编码矩阵。用户设备上报的预编码矩阵可以看作是信道状态信息的量化值。
[0003]在现有蜂窝系统中，基站天线阵列一般呈水平排列，如图1和图2所示。基站发射端波束仅能在水平方向进行调整，而垂直方向对每个用户都是固定的下倾角，因此各种波束赋形/预编码技术等均是基于水平方向信道信息进行的。事实上，由于无线信号在空间中是三维传播的，固定下倾角的方法不能使系统的性能达到最优。垂直方向的波束调整对于系统性能的提高有着很重要的意义。随着天线技术的发展，业界已出现能够对每个阵子独立控制的有源天线，如图3A和图3B所示。采用这种天线阵列，使得波束在垂直方向的动态调整成为可能。FDD系统中要实现三维的波束赋形/预编码需要依靠用户设备上报的信道状态信息，一种可能的实现方式是沿用LTE Rel-8系统以来一直采用的基于码本的上报方式。但是，目前已有的码本是针对水平方向波束赋形/预编码设计的，直接应用到三维的波束赋形/预编码技术中会导致性能的下降。
[0004]综上所述，目前的码本是针对水平方向波束赋形/预编码设计，直接应用到三维的波束赋形/预编码技术中会导致性能的下降。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种传输编码指示信息和确定预编码矩阵的方法、系统及设备，用以解决现有技术中存在目前的码本是针对水平方向波束赋形/预编码设计，直接应用到三维的波束赋形/预编码技术中会导致性能下降的问题。
[0006]本发明实施例提供的一种传输编码指示信息的方法，包括:
[0007]用户设备确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，所述第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；所述第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数；
[0008]所述用户设备向网络侧发送第一预编码指示信息和第二预编码指示信息。[0009]本发明实施例提供的一种确定预编码矩阵的方法，包括:
[0010]网络侧设备接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；
[0011]所述网络侧设备根据所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵；
[0012]其中，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数。
[0013]本发明实施例提供的一种传输编码指示信息的用户设备，包括:
[0014]第一确定模块，用于确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，所述第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；所述第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数；
[0015]发送模块，用于向网络侧发送第一预编码指示信息和第二预编码指示信息。
[0016]本发明实施例提供的一种确定预编码矩阵的网络侧设备，包括:
[0017]接收模块，用于接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；
[0018]第二确定模块，用于根据所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵；
[0019]其中，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数。
[0020]本发明实施例提供的一种确定预编码矩阵的系统，包括:
[0021]用户设备，用于确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，所述第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；所述第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数；
[0022]网络侧设备，用于接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；根据所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵。
[0023]本发明实施例用户设备确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker (克罗尼克)积；所述第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数，由于构造的预编码矩阵与三维波束赋形的空间信道更加匹配，从而提高了三维的波束赋形/预编码技术的性能。【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为【背景技术】中水平排列双极化天线示意图；
[0025]图2为【背景技术】中水平排列线阵天线示意图；
[0026]图3A为【背景技术】中水平二维排列的双极化天线示意图；
[0027]图3B为【背景技术】中垂直二维排列的线阵天线示意图；
[0028]图4为本发明实施例确定预编码矩阵的系统结构示意图；
[0029]图5为本发明实施例确定预编码矩阵的系统中用户设备的结构示意图；
[0030]图6为本发明实施例确定预编码矩阵的系统中网络侧设备的结构示意图；
[0031]图7为本发明实施例传输编码指示信息的方法流程示意图；
[0032]图8为本发明实施例确定预编码矩阵的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0033]本发明实施例用户设备确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零。由于构造的预编码矩阵与三维波束赋形的空间信道更加匹配，从而提高了三维的波束赋形/预编码技术的性能。
[0034]下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
[0035]在下面的说明过程中，先从网络侧和用户设备侧的配合实施进行说明，最后分别从网络侧与用户设备侧的实施进行说明，但这并不意味着二者必须配合实施，实际上，当网络侧与用户设备侧分开实施时，也解决了分别在网络侧、用户设备侧所存在的问题，只是二者结合使用时，会获得更好的技术效果。
[0036]如图4所示，本发明实施例确定预编码矩阵的系统包括:用户设备I O和网络侧设备20。
[0037]用户设备10，用于确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，向网络侧发送第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数；
[0038]网络侧设备20，用于接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；根据第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵。
[0039]较佳地，P为2。
[0040]在实施中，用户设备10确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息的方式有很多，下面列举几种:
[0041]方式一、用户设备10从第一分量预编码矩阵集合中选择第一分量预编码矩阵，并确定选择的第一分量预编码矩阵对应的第一预编码指示信息，以及从第二分量预编码矩阵集合中选择第二分量预编码矩阵，并确定选择的第二分量预编码矩阵对应的第二预编码指不?目息。
[0042]具体的，用户设备10根据网络侧设备20发送的导频信号估计出每个天线端口到用户设备10的信道，其中每个天线端口对应一个或者多个物理天线；
[0043]然后，用户设备10根据估计出的信道，从第一分量预编码矩阵集合中选择第一分量预编码矩阵，以及从第二分量预编码矩阵集合中选择第二分量预编码矩阵。
[0044]其中，第一分量预编码矩阵可以采取最大化互信息量或者最大化输出信干噪比或者最大化输出能量的方法确定。其中最大化输出能量的确定方法为:
[0045]
【权利要求】
1.一种传输编码指不信息的方法,其特征在于,该方法包括: 用户设备确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，所述第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的克罗尼克Kronecker积；所述第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数； 所述用户设备向网络侧发送第一预编码指示信息和第二预编码指示信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一分量预编码矩阵为:
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，X是波束赋形矩阵构成的集合{Xp:p = O,1，...，Nh-H中的一个元素，X = Xk，0≤k≤Nh-1 ；Z是波束赋形矩阵构成的集合{Zq:q =0,1,...,Nv-1j中的一个元素，Z = Zn，0≤η≤Nv-1 ;ΝΗ和Nv为正整数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二分量预编码矩阵为(2MHMv)Xr维矩阵与功率归一化系数的乘积，r是预编码矩阵的列数； 所述第二分量预编码矩阵为:
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设备确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，包括: 所述用户设备从第一分量预编码矩阵集合中选择第一分量预编码矩阵，并确定选择的第一分量预编码矩阵对应的第一预编码指示信息，以及从第二分量预编码矩阵集合中选择第二分量预编码矩阵，并确定选择的第二分量预编码矩阵对应的第二预编码指示信息。
6.如权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述用户设备根据下列公式确定第一预编码指不彳目息:I1= η X NH+k 或者 I1 = k X Nv+η ； 其中，ii是第一预编码指不?目息。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用户设备确定第二预编码指示信息，包括: 所述用户设备根据预先设定的第二分量预编码矩阵和第二预编码指示信息的对应关系，确定第二分量预编码矩阵对应的第二预编码指示信息。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设备将第一分量预编码矩阵与第二分量预编码矩阵的乘积作为预编码矩阵。
9.如权利要求1~4任一所述的方法，其特征在于，所述用户设备确定第一预编码指示/[目息和第二预编码指不?目息，包括: 所述用户设备确定至少一个预编码矩阵，并根据第一预编码指示信息、第二预编码指示信息和预编码矩阵的对应关系，确定至少一个预编码矩阵对应的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息； 所述用户设备将确定的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息中的一个第一预编码指示信息和一个第二预编码指示信息作为需要通知给网络侧的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述用户设备确定多个预编码矩阵，则确定的多个预编码矩阵对应的第一预编码指示信息相同。
11.如权利要求9所述 的方法，其特征在于，若所述用户设备确定多个预编码矩阵，则确定的多个预编码矩阵对应的第二预编码指示信息不同。
12.一种确定预编码矩阵的方法，其特征在于，该方法包括: 网络侧设备接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息； 所述网络侧设备根据所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵； 其中，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述网络侧设备确定预编码矩阵，包括: 所述网络侧设备确定第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵，以及确定第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵； 所述网络侧设备将第一分量预编码矩阵与第二分量预编码矩阵的乘积作为预编码矩阵。
14.如权利要求13述的方法，其特征在于，所述网络侧设备根据下列公式确定第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵，包括: Wx =.或者
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，X是波束赋形矩阵构成的集合{Xp:p = O,1，...，Nh-1}中的一个元素，X = Xk，0≤k≤Nh-1 ；Z是波束赋形矩阵构成的集合{Zq:q =O, I,...，NV-1}中的一个元素，Z = Zn, O ≤ nμ Nv-1 ;ΝΗ 和 Nv 为正整数
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，第二分量预编码矩阵为(2ΜΗΜν)Χr维矩阵与功率归一化系数的乘积，r是预编码矩阵的列数； 所述网络侧设备根据下列公式确定第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵:
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述网络侧设备确定第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵，包括: 所述网络侧设备根据预先设定的第一分量预编码矩阵和第一预编码指示信息的对应关系，确定收到的第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述网络侧设备确定第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵，包括: 所述网络侧设备根据预先设定的第二分量预编码矩阵和第二预编码指示信息的对应关系，确定收到的第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述网络侧设备确定预编码矩阵，包括: 所述网络侧设备根据预先设定的第一预编码指示信息、第二预编码指示信息和预编码矩阵的对应关系，确定收到的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息对应的预编码矩阵。
20.一种传输编码指示信息的用户设备，其特征在于，该用户设备包括: 第一确定模块，用于确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，所述第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；所述第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数； 发送模块，用于向网络侧发送第一预编码指示信息和第二预编码指示信息。
21.如权利要求20所述的用户设备，其特征在于，第一分量预编码矩阵为:
22.如权利要求21所述的用户设备，其特征在于，X是波束赋形矩阵构成的集合{Xp:p=0,1,...，Nh-1}中的一个元素，X = Xk，0≤k≤Nh-1 ；Z是波束赋形矩阵构成的集合{Zq:q = 0，1，...，Nv-1j 中的一个元素，Z = Zn, O ≤n ≤Nv-1 ;ΝΗ 和 Nv 为正整数。
23.如权利要求20所述的用户设备，其特征在于，第二分量预编码矩阵为(2MhMv)Xr维矩阵与功率归一化系数的乘积，r是预编码矩阵的列数； 所述第二分量预编码矩阵为:
24.如权利要求20所述的用户设备，其特征在于，所述第一确定模块具体用于: 从第一分量预编码矩阵集合中选择第一分量预编码矩阵，并确定选择的第一分量预编码矩阵对应的第一预编码指示信息，以及从第二分量预编码矩阵集合中选择第二分量预编码矩阵，并确定选择的第二分量预编码矩阵对应的第二预编码指示信息。
25.如权利要求22所述的用户设备，其特征在于，所述第一确定模块根据下列公式确定第一预编码指示信息:
I1= η X NH+k 或者 I1 = k X Nv+η ； 其中，I1是第一预编码指不彳目息。
26.如权利要求24所述的用户设备，其特征在于，所述第一确定模块具体用于: 根据预先设定的第二分量预编码矩阵和第二预编码指示信息的对应关系，确定第二分量预编码矩阵对应的第二预编码指示信息。
27.如权利要求20所述的用户设备，其特征在于，所述第一确定模块还用于: 将第一分量预编码矩阵与第二分量预编码矩阵的乘积作为预编码矩阵。
28.如权利要求20~23任一所述的用户设备，其特征在于，所述第一确定模块具体用于: 确定至少一个预编码矩阵，并根据第一预编码指示信息、第二预编码指示信息和预编码矩阵的对应关系，确定至少一个预编码矩阵对应的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；将确定的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息中的一个第一预编码指示信息和一个第二预编码指示信息作为需要通知给网络侧的第一预编码指示信息和第二预编码指不?目息。
29.如权利要求28所述的用户设备，其特征在于，若所述第一确定模块确定多个预编码矩阵，则确定的多个预编码矩阵对应的第一预编码指示信息相同。
30.如权利要求28所述的用户设备，其特征在于，若所述第一确定模块确定多个预编码矩阵，则确定的多个预编码矩阵对应的第二预编码指示信息不同。
31.一种确定预编码矩阵的网络侧设备，其特征在于，该网络侧设备包括: 接收模块，用于接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；第二确定模块，用于根据所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵； 其中，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数。
32.如权利要求31所述的网络侧设备，其特征在于，所述第二确定模块具体用于: 确定第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵，以及确定第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵；将第一分量预编码矩阵与第二分量预编码矩阵的乘积作为预编码矩阵。
33.如权利要求32所述的网络侧设备，其特征在于，所述第二确定模块根据下列公式确定第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵:
34.如权利要求33所述的网络侧设备，其特征在于，X是波束赋形矩阵构成的集合{Xp:P = 0,1,...,Nh-1}中的一个元素，X = Xk，0≤k<NH-l ;Z是波束赋形矩阵构成的集合{Zq:q = O, I,...，NV-1}中的一个元素，Z = Zn, O ^ n ^ Nv-1 ;ΝΗ 和 Nv 为正整数；
35.如权利要求32所述的网络侧设备，其特征在于，第二分量预编码矩阵为(2MHMv)Xr维矩阵与功率归一化系数的乘积，r是预编码矩阵的列数； 所述第二分量预编码矩阵为:
36.如权利要求32所述的网络侧设备，其特征在于，所述第二确定模块具体用于: 根据预先设定的第一分量预编码矩阵和第一预编码指示信息的对应关系，确定收到的第一预编码指示信息对应的第一分量预编码矩阵。
37.如权利要求32所述的网络侧设备，其特征在于，所述第二确定模块具体用于: 根据预先设定的第二分量预编码矩阵和第二预编码指示信息的对应关系，确定收到的第二预编码指示信息对应的第二分量预编码矩阵。
38.如权利要求32所述的网络侧设备，其特征在于，所述第二确定模块具体用于: 根据预先设定的第一预编码指示信息、第二预编码指示信息和预编码矩阵的对应关系，确定收到的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息对应的预编码矩阵。
39.一种确定预编码矩阵的系统，其特征在于，该系统包括: 用户设备，用于确定第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，其中所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息与预编码矩阵对应，所述预编码矩阵等于第一分量预编码矩阵和第二分量预编码矩阵的函数矩阵，所述第一分量预编码矩阵为分块对角矩阵，其对角线上的子矩阵等于两个矩阵的Kronecker积；所述第二分量预编码矩阵由加权的列选择向量构成，所述加权列选择向量除了 P个非零元素外其余均为零，P为正整数； 网络侧设备，用于接收来自用户设备的第一预编码指示信息和第二预编码指示信息；根据所述第一预编码指示信息和第二预编码指示信息，确定预编码矩阵。
【文档编号】H04L1/00GK103780332SQ201210402573
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】高秋彬 申请人:电信科学技术研究院