在多天线无线通信系统中发送信号的方法及其装置的制造方法

文档序号:9355609阅读:636来源:国知局
在多天线无线通信系统中发送信号的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信系统,尤其是,涉及在多天线无线通信系统中有效的反馈传 输方法和用于其的装置。
【背景技术】
[0002] MIMO(多输入多输出)指的是使用多个发射(Tx)天线和多个接收(Rx)天线,而不 是单个Tx天线和单个Rx天线,用于改善发送/接收数据效率的方法。也就是说,MHTO是 无线通信系统的发送端或者接收端使用多个天线改善能力或者增强性能的方案。MMO可以 称为多天线技术。
[0003] 为了支持多天线传输,可以应用用于按照信道状态适当地分配传输信息给天线的 预编码矩阵。3GPP LTE (第三代合作项目长期演进)支持用于下行链路传输的最多4个Tx 天线,并且限定用于使用Tx天线的下行链路传输的预编码码本。
[0004] 在基于Mnro的蜂窝通信环境中,数据传送速率可以通过在发送端和接收端之间 的波束成形改善。是否应用波束成形基于信道信息确定,通过在接收端上的参考信号估计 的信道被使用码本适当地量化,并且反馈给发送端。
[0005] 将给出可用于产生码本的空间信道矩阵(或者信道矩阵)的描述。空间信道矩阵 (或者信道矩阵)可以表示如下。
[0006]
[0007] 在这里,H(i,k)表示空间信道矩阵,Nr表示Rx天线的数目,Nt表示Tx天线的数 目,r是Rx天线索引,t是Tx天线索引,i表示OFDM(或者SC-FDMA)符号索引,并且k表示 子载波索引。
[0008] hnt(i,k)是信道矩阵H(i,k)的元素,并且表示第r个信道状态和对应于第i个 符号和第k个子载波的第t个天线。
[0009] 此外,现在将简要地描述可以在本发明中使用的空间信道协方差矩阵。空间信道 协方差矩阵可以由R表示。这里H表示空间信道矩阵,并且R表示 ,
y 空间信道协方差矩阵。此外,E□表示平均值,i表示符号索引,并且k表示频率索引。 [0010] 奇异值分解(SVD)是一种用于分解矩形矩阵的方法,其在信号处理和统计数值中 广泛地使用。SVD是用于任意矩形矩阵的标准化矩阵频谱理论。作为使用频谱理论基础,正 交方形矩阵可以使用本征值被分解为对角矩阵。当假设信道矩阵H是由多个集合元素组成 的mXn矩阵时,矩阵H可以表示为如下的三个矩阵的乘积。
[0011]
[0012] 在这里,U和V表示酉矩阵,并且Σ表示包括非零的奇异值的mXn矩阵。奇异值 ^
作为三个矩阵乘积的表示称为SVD。与可以仅仅分解正交 正方形矩阵的本征值分解相比,SVD可以处理正规矩阵。SVD和本征值组成是彼此相关的。
[0013] 当矩阵H是恒定的厄尔米特(Hermitian)矩阵时,H的所有本征值是非负的实数。 在这里,H的奇异值和奇异矢量等于H的本征值和本征矢量。本征值分解(EVD)可以表示 如下(在这里,本征值可以是λ 1.....λΓ)。
[0014] HHh= (U Σ V h) (U Σ Vh) η= UEE tUh
[0015] HhH = (U Σ VH)H(U Σ VH)H= V Σ ΤΣ V
[0016] 在这里,本征值可以是λ?.....λΓ。有关在U和V之间的U信息表示信道方向, 其可以是经由HHh的奇异值分解已知的,并且有关V的信息可以是经由HhH的奇异值分解已 知的。通常,发送端和接收端分别执行波束成形,以便在多用户Mnro(MU-Mnro)中实现较高 的吞吐量。当接收端波束和发送端波束由矩阵τ和w表示时,波束成形应用于其的信道由 THff = TU (Σ) VW表示。因此,所希望的是基于U产生接收端波束,和基于V产生发送端波束 以便实现较高的吞吐量。
[0017] 在码本设计中,必须使用尽可能少的比特以降低反馈开销,并且正确地量化信道 以获得足够的波束成形增益。作为由近来的移动通信系统标准,诸如,3GPP LTE (第三代合 作项目长期演进)、高级LTE和IEEE 16m给出或者采用的码本设计方案的一个是使用如由 公式1表示的信道的长期协方差矩阵去变换码本。
[0018] [公式 1]
[0019] W' = norm (Rff)
[0020] 在这里,W表示产生以反映短期的信道信息的现有的码本,R表示信道矩阵H的长 期协方差矩阵,norm (A)表示norm按照矩阵A的每个列标准化为1的矩阵,并且W'表示通 过使用信道矩阵H、信道矩阵H的长期协方差矩阵R和norm函数变换码本W产生的最后的 码本。
[0021] 信道矩阵H的长期协方差矩阵R可以如公式2表示。
[0022] [公式 2]
[0023]
[0024] 在这里,信道矩阵H的长期协方差矩阵R被按照奇异值分解分解为VA VH。V是 具有V1作为第i个列矢量的NtXNt酉矩阵,Λ是具有σ i作为第i个对角分量的对角 矩阵,并且/是V的厄尔米特矩阵。此外,σ JP V1分别地表示第i个奇异值和对应于其 (σ > σ 2多· · ·彡σ Nt)的第i个奇异列矢量。

【发明内容】

[0025] 技术问题
[0026] 本发明被设计解决问题的目的在于在无线通信中使用码本的预编码方法和用于 其的装置。
[0027] 由本发明解决的技术问题不局限于以上所述的技术问题,并且本领域技术人员可 以从以下的描述中理解其它的技术问题。
[0028] 技术方案
[0029] 在本发明的一个方面中,一种在无线通信系统中用于由基站发送信号的方法,包 括:使用用于预编码的矩阵来预编码信号;将预编码的信号映射到资源元素;以及将映射 的信号发送到用户设备(UE),其中用于预编码的矩阵是基于基站的水平天线的矩阵和基站 的垂直天线的矩阵计算的,其中用于水平天线和垂直天线的矩阵分别具有循环延迟值。
[0030] 用于水平天线的矩阵可以是通过顺序地相乘矩阵WH(i)、DH⑴和U获得的矩阵, 并且用于垂直天线的矩阵可以是通过顺序地相乘矩阵WV(i)、DV(i)和U获得的矩阵,其中 矩阵WH(i)、DH(i)、WV(i)和DV(i)分别具有周期值PWH、PvH、PWV和PvV,并且根据其相应 的周期值循环(i是自然数),其中周期值是基于在由基站的水平天线和垂直天线产生的信 道中的变化设置的。
[0031] 用于水平天线的矩阵的周期值可以大于用于垂直天线的矩阵的周期值。
[0032] 用于水平天线的矩阵的周期值可以小于用于垂直天线的矩阵的周期值。
[0033] 矩阵WH⑴可以是用于水平天线的信道控制的预编码矩阵,并且PWH可以是矩阵 WH(i)的周期值;矩阵WV(i)可以是用于垂直天线的信道控制的预编码矩阵,并且PWV可以 是矩阵WV(i)的周期值;矩阵DH(i)可以是用于水平天线的相位延迟的矩阵;矩阵DV(i)可 以是用于垂直天线的相位延迟的矩阵;以及矩阵U可以是酉矩阵。
[0034] PWH可以是NV乘PWV,其中NV表示基站的垂直天线的数目,并且是等于或者大于 2的整数。
[0035] PWV可以是NV乘PWH,其中NV表示基站的垂直天线的数目,并且是等于或者大于 2的整数。
[0036] 用于预编码的矩阵可以由(WH⑴DH⑴Uj ? {WV(ni)V(nu丨表示,其中g>是克 罗内克积(Kronecker product)。
[0037] 矩阵DH⑴和U可以是单位矩阵I。
[0038] 矩阵DV⑴和U可以是单位矩阵I。
[0039] PvH和PvV可以按照资源元素(RE)变化。
[0040] 在本发明的另一个方面中,一种在无线通信系统中由UE从基站接收信号的方法, 包括:使用用于预编码的矩阵,从基站接收预编码的信号,其中用于预编码的矩阵是基于基 站的水平天线的矩阵和基站的垂直天线的矩阵计算的,其中用于水平天线和垂直天线的矩 阵分别具有循环延迟值。
[0041] 在本发明的另一个方面中,一种在无线通信系统中用于向UE发送信号发送/从UE 接收信号的基站,包括:收发机;和处理器,其中处理器被配置为控制基站使用用于预编码 的矩阵来预编码信号,将预编码的信号映射到资源元素,以及将映射的信号发送到UE,其中 用于预编码的矩阵是基于基站的水平天线的矩阵和基站的垂直天线的矩阵计算的,其中用 于水平天线和垂直天线的矩阵分别具有循环延迟值。
[0042] 有益效果
[0043] 按照本发明的实施例,能够提供可以在无线通信系统中有效地支持MMO传输的 使用码本的预编码方法和用于其的装置。
[0044] 本发明的效果不局限于以上描述的效果,并且从以下的描述中在此处没有描述的 其它的效果对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
【附图说明】
[0045] 附图被包括以提供对本发明进一步的理解,其图示本发明的实施例,并且与说明 书一起可以起解释本发明原理的作用。在附图中:
[0046] 图1图示作为示例性移动通信系统的E-UMTS网络结构;
[0047] 图2是图示在按照本发明的无线通信系统中的基站(BS)和UE的配置的方框图;
[0048] 图3图示常规的MIMO通信系统配置;
[0049] 图4图示在M頂0系统中示例性正常循环延迟分集(CDD)结构;
[0050] 图5图示基于码本的预编码的基本概念;
[0051] 图6图示示例性8个发射(Tx)天线配置;
[0052] 图7图示有源天线系统(AAS);和
[0053] 图8图示本发明可应用于其的2D-AAS。
【具体实施方式】
[0054] 现在将参考附图详细介绍本发明的示例性实施例。该详细说明将在下面参考附图 给出,其意欲解释本发明示例性实施例,而不是示出仅仅可以按照本发明实现的实施例。以 下的详细说明包括特定的细节以便对本发明提供深入理解。但是,对于本领域技术人员来 说显而易见,本发明可以无需这些特定的细节实践。例如,在使用3GPP LTE和LTE-A移动 通信系统的假设之下给出以下的详细说明。但是,除3GPP LTE和LTE-A系统固有的特定的 特点之外,该描述可应用于任何其它的移动通信系统。
[0055] 在有些情况下,已知的结构和设备被省略,或者以方框图形式示出,专注于在结构 和设备的重要的特点,以便不使本发明的概念难以理解。贯穿本说明书将使用相同的附图 标记指代相同的或者类似的部分。
[0056] 在以下的描述中,采用的用户设备(UE)指的是移动或者固定的终端设备,诸如, 移动站(MS)、高级移动站(AMS)、机器对机器(M2M)设备等等,并且采用的术语"基站(BS) " 指的是网络末端的任何节点,诸如,与UE通信的节点B、e节点B、接入点(AP)等等。
[0057] 在移动通信系统中,UE可以在下行链路上从BS接收信息,并且在上行链路上发送 信息到BS。UE发送或者接收的信息包括数据和各种类型的控制信息。按照UE发送或者接 收的信息的类型和用途,存在许多的物理信道。
[0058] 3GPP LTE (第三代合作项目长期演进)和LTE-A (高级LTE)现在将作为本发明可 应用于的示例性移动通信系统描述。
[0059] 图1图示作为一个示例性移动通信系统的E-UMTS (演进的通用移动电信系统)。
[0060] 从UMTS(通用移动电信系统)演进来的E-UMTS目前在3GPP中标准化。E-UMTS 也可以被认为是LTE系统。对于UMTS和E-UMTS的技术规范,可以参考"3rd Generation Partnership Project !Technical Specification Group Radio Access Network (第三代 合作项目;技术规范组无线电接入网络)"的版本8和版本9。
[0061] 参考图I,E-UMTS包括用户设备(UE)、基站(BS)和位于网络(E-UTRAN)的末端的 接入网关(AG),并且连接到外部网络。BS可以同时地传送用于多播服务,和/或单播服务 的多个数据流。
[0062] 一个或多个小区存在于BS中。一个小区被设置为
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