二维天线阵列的大时延cdd空间复用的发送方法
【专利摘要】本发明提出一种二维天线阵列的大时延CDD空间复用的发送方法，对用户数据进行以下预编码操作：其中，数据层数v小于等于M；端口个数T＝M×N；M、N分别为二维天线阵列的水平方向和垂直方向的端口个数；W(i)是维度为M×v的预编码矩阵，采用M天线码本，与列向量P做Kronecker积；列向量P的定义如下：P＝[x0 x1…xN-1]T,q∈{0,1,…,Q-1},k＝0,1,…,N-1，Q为大于等于N的正整数。本发明支持单用户更多天线端口的大时延CDD空间复用，同时支持多用户的大时延CDD空间复用。
【专利说明】
二维天线阵列的大时延CDD空间复用的发送方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种二维天线阵列的大时延CDD空间复用的 发送方法。
【背景技术】
[0002] 在长期演进系统（Long-Term Evolution)的R8版本中，有多种下行发送模式，其 中TM3发送模式采用一种大时延CDD(Cyclic delay diversity)空间复用的发送方法，这 种方法通过将各个天线上发送的数据符号进行不同的循环延迟，以此来获得频率分集增 益。该方法的预编码操作原理框图如图1所示，首先对数据进行层映射，层映射之后的数据 再与一个酉矩阵相乘，完成不同层之间数据混合的功能，然后再与循环延时矩阵相乘，在不 同天线上采用不同的循环时延，增加了各天线的频率选择性，最后乘一个预编码矩阵，完成 基于信道状态的预编码功能。整个预编码过程用下式来表示：
[0003]
[0004] 其中，v是数据层数，T是端口个数
3每端口的数据符号
个数，并且等于每层中的数据符号个数： 层映射得到的v层数据矢量，U是维度 为υ X u的酉矩阵，D(i)是维度为υ 时矩阵，W(i)是维度为MXv的预编码 矩阵
I预编码后得到的〇~Τ端口数据矢量。
[0005] 目前上述大时延⑶D空间复用的发送方法最大可支持的端口个数为4,仅可支持 层二、层三、层四的空间复用，并且该方法受限于预编码过程，层映射之后的数据与一个酉 矩阵相乘后用户不同层之间的数据将进行混合，因此无法支持多用户的CDD空间复用。
[0006] 在第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，简称 3GPP) LTE65次会议中已经针对全维度多输入多输出技术（Ful 1-Dimension Μ頂0,简称为 FD-MHTO)立项，用于研究二维天线阵列支持更多天线端口的下行发送方式。二维天线阵列 一方面可提供更多的发送端口，进一步支持更高阶的单用户CDD空间复用，以提高用户性 能；另一方面可以通过垂直维度的预编码保证不同用户之间的类正交，提供了多用户CDD 空间复用的可能性，可以提升下行系统吞吐量。
【发明内容】
[0007] 本发明提出一种二维天线阵列的大时延CDD空间复用的发送方法，该方法对用户 数据进行以下预编码操作：
[0008]
[0009] 其中，v是数据层数，v小于等于M;T是端口个数，1 = 1\~;1^分别为所述二维天 线阵列的水平方向和垂直方向的端口个数
4每端口的数 据符号个数，并且等于每层中的数据符号个数
.是层映射得到的v层数据矢量；U 是维度为υ X υ的酉矩阵；D(i)是维度为υ X υ的循环延时矩阵；W(i)是维度为MXv的 预编码矩阵，采用Μ天线码本；Ρ是一个列向量，W(i)与Ρ做Kronecker积
是进 行所述预编码操作后得到的〇~T端口数据矢量；列向量P的定义如下：
[0010]
为大 于等于N的正整数。
[0011] 优选的，列向量P还与数据符号的次序i相关，列向量P的定义如下：
[0012]
0，1，· · ·，N_1 〇
[0013] 优选的，q为固定值。
[0014] 优选的，q为动态值，eNB可以根据UE反馈的垂直信道状态信息动态调整q值。
[0015] 优选的，U为DFT矩阵；D⑴为对角矩阵，并且第h行的对角线元素为e i2"lh/v，h -0，1，· · ·，ν_1 〇
[0016] 优选的，Μ = 4, W(i)采用LTE R8版本中的4天线码本。
[0017] 优选的，Μ = 8, W(i)采用8天线码本。
[0018] 优选的，对多个用户的数据分别进行所述预编码操作得到各用户的0~T端口数 据矢量，然后将所述多个用户的0~T端口数据矢量进行叠加并发送，各用户的数据采用相 同的U矩阵、D (i)矩阵和W(i)矩阵，不同用户的数据采用不同的q值，所述多个用户的个 数小于等于N。
[0019] 本发明的发送方法在二维天线阵列情形下，支持单用户更多天线端口的大时延 CDD空间复用，同时支持多用户的大时延CDD空间复用。
【附图说明】
[0020] 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。
[0021] 图1是【背景技术】的预编码操作原理框图；
[0022] 图2是本发明实施例1的预编码操作原理框图。
【具体实施方式】
[0023] 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；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中 的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。
[0024] 本发明所有实施例均为二维天线阵列场景，天线端口个数为T = MXN，M为二维天 线阵列的水平方向的端口个数，N为二维天线阵列的垂直方向的端口个数。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例以单用户为例，单个用户的数据的预编码操作原理框图如图2所 示，其与现有技术的区别在于：在预编码操作过程中，预编码矩阵事先与一个列向量做 Kronecker积。整个预编码过程用下式来表示：
[0027]
L . . J L. J '，：
[0028] 其中，用户的数据层数v必须小于等于水平方向的端口个数Μ ;
为每端口的数据符号个数，并且等于每层中的数据符号个数；
是层映射得到的ν层数据矢量；U是维度为υΧ υ的酉矩阵；D(i)是维度为 u X u的循环延时矩阵;W(i)是维度为MX v的预编码矩阵，米用Μ天线码本
是 进行所述预编码操作后得到的0~Τ端口数据矢量，Ρ是一个长度等于垂直方向的端口个 数Ν的列向量，其定义如下：
[0029]
[0030] Q为大于等于Ν的正整数，当Q等于Ν时，Ρ向量为DFT向量；当Q大于Ν时，Ρ向 量为过采样的DFT向量。
[0031] q取{0, 1，. . .，Q-1}范围内的一个任意值，q可以为固定值也可以为动态值。
[0032] 例如，当q为固定值时，假设q = 1，则
[0033] 当q为动态值时，可以由UE将垂直信道状态信息反馈给eNB，并由eNB决定此次的 q值，过程为：UE根据垂直CSI-RS进行信道估计，获得垂直信道状态信息，遍历所有的q取 值，得到最佳q值，可称为垂直最优码字，并反馈给eNB，eNB收到上述垂直最优码字，结合其 它UE的上报情况，根据调度算法，确定当前UE的q值。
[0034] 实施例2
[0035] 实施例1中，P向量与数据符号的次序无关，即对当前数据中所有符号均采用相同 的的P向量。而本实施例中P与数据符号的次序相关，其优点在于：针对相邻的不同数据符 号，采用不同的预编码，即相邻符号进行了不同相位加权，改变了不同符号之间的复用度。 本实施例中P向量定义如下：
[0036]
0，1，· · ·，N_1，
[0037] 同样的，q可以取固定值或动态值。
[0038] 实施例3
[0039] 本实施例以实施例1为基础，假设M = 8, v = 5,则U是维度为5X5的酉矩阵； D(i)是维度为5X5的循环延时矩阵。本实施例U采用DFT矩阵，D(i)采用对角矩阵，且第 h行的对角线元素为e i2"lh/5,其中h = 0, 1，. . .，4,具体如下：
[0040]
[0041 ] 12 实施例4 2 在实施例1的基础上，本实施例进一步说明如何支持多用户的大时延⑶D空间复 用。对于多个用户，首先将每个用户的数据分别进行预编码操作得到各用户的〇~T端口 数据矢量，然后将该多个用户的〇~T端口数据矢量进行叠加并发送，其中每个用户的层数 仍需要小于等于Μ层，每个用户均采用相同的U矩阵、D(i)矩阵和W(i)矩阵。多个用户进 行预编码操作时采用的P向量组成一个矩阵P，具体如下：
[0044]
[0045] 第r个用户选择P矩阵的第r列做为自己的P向量，并且不同用户的数据采用不 用的q值，用表示，这样通过不同列向量之间的弱相关性，就可以区分不同用户的波束。 为了保证用户之间的正交性或弱相关性，用户的个数j必须小于等于N，即最多可支持N个 用户的大时延⑶D空间复用。
[0046] 同样的，以取固定值或动态值。
[0047] 实施例5
[0048] 实施例4中，多个用户的P向量组成一个P矩阵，P矩阵中每个P向量均与数据符 号的次序无关，而本实施例中P矩阵中的每个P向量均与数据符号的次序相关，具体如下：
[0049；
[0050；
[0051 ] 本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序 在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0052] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 二维天线阵列的大时延CDD空间复用的发送方法，其特征在于，对用户数据进行W 下预编码操作：其中，V是数据层数，V小于等于M ;T是端口个数，T = MXN ;M、N分别为所述二维天线 阵列的水平方向和垂直方向的端口个数；妇每端口的数据符 号个数，并且等于每层中的数据符号个数是层映射得到的V层数据矢量；U是维 度为U X U的酉矩阵；D(i)是维度为U X U的循环延时矩阵；W(i)是维度为MXv的预编 _卢姆_ 码矩阵，采用M天线码本；P是一个列向量，W(i)与P做Kronecker积；： 是进行所 严货_ 述预编码操作后得到的0~T端口数据矢量；列向量P的定义如下：q G {0，l，...，Q-l}，k = 0，l，...，N-l，Q为大于等 于N的正整数。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：列向量P还与数据符号的次序i相关，列 向量P的定义如下：q G {〇, 1, . . . , Q-1}, k = 0, 1, . . . , N-1。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：q为固定值。4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：q为动态值。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：eNB根据UE反馈的垂直信道状态信息动 态调整q值。6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：U为DFT矩阵；D a)为对角矩阵，并 且第h行的对角线元素为e '2"ih/v，h = 0, 1，. . .，V-1。7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：M = 4, W(i)采用LTER8版本中的4 天线码本。8. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：M = 8, W(i)采用8天线码本。9. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于： 对多个用户的数据分别进行所述预编码操作得到各用户的0~T端口数据矢量，然后 将所述多个用户的0~T端口数据矢量进行叠加并发送，各用户的数据采用相同的U矩阵、 D(i)矩阵和W(i)矩阵，不同用户的数据采用不同的q值，所述多个用户的个数小于等于N。
【文档编号】H04L1/06GK105991241SQ201510053521
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月2日
【发明人】周欢, 孙鹏
【申请人】北京信威通信技术股份有限公司