专利名称：一种预编码矩阵的选择方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多输入多输出的无线通信网络，尤其涉及用户终端向基站反馈预编码的码字的方法和装置。
背景技术：
众所周知，在多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，ΜΙΜΟ)系统中，在发射端知道发射天线的空间相关矩阵能够显著地提高系统性能。在实际应用中，相关矩阵是无法预先获知的。对于例如频分双工(Frequency Division Duplex, FDD)系统而言，有必要通过量化和反馈，使发射端知道相关矩阵的近似。因此，反馈开销和量化的精度是ΜΙΜΟ 系统中有关相关矩阵反馈的主要关注点。在LTE-A讨论中，提出了反馈以多个离散傅立叶变换(DFT)矢量码本而量化的多个特征矢量以及以均勻标量码本量化的对应的特征值，并且在发射端利用量化的特征矢量和特征值来重建相关矩阵。此外，华为公司提出了对于4个发射机的交叉极化(簇状)线性阵列(Cross-polarized Cluster Linear Array, CLA)的空间相关矩阵的量化方法，但是， 这些反馈方案尚没有利用空间相关矩阵的矩阵结构及特殊的天线配置，例如共极化均勻线性阵歹Ij (Co-polarized Uniform Linear Array,ULA)天线，CLA天线。因此，需要反馈的数据量依然较大，导致较高的反馈开销。目前，对于使用紧密间隔的CLA天线的典型天线配置，还未提出对应的相关矩阵反馈方法。
发明内容
由于紧密间隔的CLA天线的天线间隔很小，其相关矩阵具有对角线元素均为1等特点。对于这种特殊的天线配置，需要设计相应的用于相关矩阵量化和反馈的码本，从而以较小的反馈开销和较低的复杂度来获得良好的系统性能。根据本发明的第一方面，提供了一种在多输入多输出通信系统的基站中用于进行预编码的方法，该基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该方法包括以下步骤: A.向所述基站所辖的用户终端发送参考信号；B.获取来自所述用户终端的信道指示信息， 所述信道指示信息指示了由所述用户终端所选取的一个码字，其中，所述码字选自一个根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本所生成的交叉极化线性天线码本；C.根据所述码字，对待发送给所述用户终端的信号进行预编码。根据本发明的第二方面，提供了一种在多输入多输出通信系统的用户终端中用于向基站反馈信道指示信息的方法，所述基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该方法包括以下步骤a.接收来自所述基站的参考信号；b.根据所述参考信号，估计出下行信道矩阵H ;c.根据所述估计的下行信道矩阵H，并根据预定规则从交叉极化线性天线码本中选取最接近所述R的码字Ck,并将所述选取的码字Ck的索引k作为信道指示信息反馈给所述基站，其中，所述交叉极化线性天线码本根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本生成，其中，R = Ε0ΤΗ)，表示所述基站端的空间相关矩阵，其中，tf表示H 的转置共轭。根据本发明的第三方面，提供了一种在多输入多输出通信系统的基站中用于进行预编码的第一装置，该基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该第一装置包括发送装置，用于向所述基站所辖的用户终端发送参考信号；获取装置，用于获取来自所述用户终端的信道指示信息，所述信道指示信息指示了由所述用户终端所选取的一个码字，其中，所述码字选自一个根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本所生成的交叉极化线性天线码本；预编码装置，用于根据所述码字，对待发送给所述用户终端的信号进行预编码。根据本发明的第四方面，提供了一种在多输入多输出通信系统的用户终端中用于向基站反馈信道指示信息的第二装置，所述基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线， 该第二装置包括接收装置，用于接收来自所述基站的参考信号；估计装置，用于根据所述参考信号，估计出下行信道矩阵H ；反馈装置，用于根据所述估计的下行信道矩阵H，并根据预定规则从交叉极化线性天线码本中选取最接近所述R的码字CK，并将所述选取的码字Ck 的索引k作为信道指示信息反馈给所述基站，其中，所述交叉极化线性天线码本根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本生成，其中，R = EOfH)，表示基站端的空间相关矩阵，且H*表示H的转置共轭。采用本发明的方案，对于具有空间相关性的系统，能够在获取好的性能的同时，仅仅需要较小的反馈开销，并且降低了计算的复杂度。
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1示出了根据本发明的一个具体实施方式
的网络拓扑结构示意图，其中示意性示出了作为发射端的基站KeNode Bi)以及作为接收端的用户终端(UE 2)；图2示出了根据本发明的一个具体实施方式
的系统方法流程图；图3示出了根据本发明的一个具体实施方式
的装置框图；图4示出了根据本发明的一个具体实施方式
的仿真图。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的一个具体实施例的网络拓扑结构示意图，其中，基站1是位于MIMO系统中，因此，基站1被配置了多根天线，且这些天线是紧密间隔的，也即，基站的相邻天线之间的间距小于或等于1/2的信号波长(1/2 λ )，且基站1采用CLA阵列，也即，交叉极化的线性阵列。用户终端2由基站1所辖，用户终端2可以配有多根接收天线，以提供空间复用增益。图2示出了根据本发明的一个具体实施方式
的图1示出的基站1和用户终端2的系统方法流程图。首先，在步骤SlO中，基站1向用户终端2发送参考信号(ReferenceSignal)，以用于用户终端2进行信道估计。然后，在步骤Sll中，用户终端2接收来自基站1的参考信号。然后，在步骤S12中，用户终端2根据该参考信号，估计出下行信道矩阵H。然后，在步骤S13中，用户终端2再根据估计的下行信道矩阵H，并根据预定规则从交叉极化线性天线码本中选取最接近于发送端的空间相关矩阵R的码字CK，并将选取的码字Ck的索引k作为信道指示信息反馈给基站1。其中，基站端的空间相关矩阵R = E(H*H)，其中，*表示厄密共轭算子 (Hermitian)，H*表示H的转置共轭，因此，R表示期望获取的发送端的空间相关矩阵。以下，将详细地描述该交叉极化线性天线码本的设计过程。对于在CLA配置下的具有Nt根发送天线的发送端，这些天线可以分为2组。每组中的各个天线具有相同的极化方向，因此可以将每组中的各个天线视作ULA配置的天线。令每个组中的发送端的相关矩阵分别为R1和R2,它们均为大小为Nt/2XNt/2的转置共轭矩阵。则对于紧密间隔的CLA配置，因为各个相邻天线之间的间隔小于二分之一信号波长，或者相关矩阵的相关系数大于或等于一个预定阈值，因此，发送端的相关矩阵R可以用以下的对角矩阵进行近似
权利要求
1.一种在多输入多输出通信系统的基站中用于进行预编码的方法，该基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该方法包括以下步骤A.向所述基站所辖的用户终端发送参考信号；B.获取来自所述用户终端的信道指示信息，所述信道指示信息指示了由所述用户终端所选取的一个码字，其中，所述码字选自一个根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本所生成的交叉极化线性天线码本；C.根据所述码字，对待发送给所述用户终端的信号进行预编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交叉极化线性天线码本中的每一个码字
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述α根据经验值选取。
4.一种在多输入多输出通信系统的用户终端中用于向基站反馈信道指示信息的方法， 所述基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该方法包括以下步骤a.接收来自所述基站的参考信号；b.根据所述参考信号，估计出下行信道矩阵H;c.根据所述估计的下行信道矩阵H，并根据预定规则从交叉极化线性天线码本中选取最接近所述R的码字Ck,并将所述选取的码字Ck的索引k作为信道指示信息反馈给所述基站，其中，所述交叉极化线性天线码本根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本生成，其中，R = E 0ΤΗ)，表示所述基站端的空间相关矩阵，其中，H*表示H的转置共轭。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定规则包括共线性准则，所述步骤d还包括计算所述交叉极化线性天线码本中的每一个码字Cn与所述R之间的共线性，并选取共线性最大的码字Ck来近似表示所述R，并将所述选取的码字Ck的索引k作为所述信道指示信息反馈给所述基站。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定规则包括最小方均误差准则或欧式距离准则。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述交叉极化线性天线码本中的每 (Rtl 0 )一个码字<^ =“,其中，表示所述紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本中的一个码字，^^表示一个正实数系数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述α根据经验值选取。
9.一种在多输入多输出通信系统的基站中用于进行预编码的第一装置，该基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该第一装置包括发送装置，用于向所述基站所辖的用户终端发送参考信号；获取装置，用于获取来自所述用户终端的信道指示信息，所述信道指示信息指示了由所述用户终端所选取的一个码字，其中，所述码字选自一个根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本所生成的交叉极化线性天线码本；预编码装置，用于根据所述码字，对待发送给所述用户终端的信号进行预编码。
10.根据权利要求9所述的第一装置，其中，所述交叉极化线性天线码本中的每一个广R 0 )码字Ci = “ D 聊，概丰膨狗·生鹏 ι马种白勺一啊马 、0 mRJ字，01]1表示一个正实数系数。
11.根据权利要求10所述的第一装置，其中，所述α根据经验值选取。
12.—种在多输入多输出通信系统的用户终端中用于向基站反馈信道指示信息的第二装置，所述基站包括多个紧密间隔的交叉极化线性天线，该第二装置包括接收装置，用于接收来自所述基站的参考信号； 估计装置，用于根据所述参考信号，估计出下行信道矩阵H ；反馈装置，用于根据所述估计的下行信道矩阵H，并根据预定规则从交叉极化线性天线码本中选取最接近所述R的码字CK，并将所述选取的码字Ck的索引k作为信道指示信息反馈给所述基站，其中，所述交叉极化线性天线码本根据紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本和一个标量量化码本生成，其中，R = E (H*H)，表示基站端的空间相关矩阵，且H*表示H的转置共轭。
13.根据权利要求12所述的第二装置，其中，所述预定规则包括共线性准则，所述反馈装置还用于计算所述交叉极化线性天线码本中的每一个码字Cn与所述R之间的共线性，并选取共线性最大的码字Ck来近似表示所述R，并将所述选取的码字Ck的索引k作为所述信道指示信息反馈给所述基站。
14.根据权利要求12或13所述的第二装置，其中，所述交叉极化线性天线码本中的每 ^R 0 )一个码字<;=“，其中，表示所述紧密间隔的共极化均勻线性矩阵码本中的一V 0 mRJ个码字，^^表示一个正实数系数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述α根据经验值选取。
全文摘要
本发明提出了一种预编码矩阵的选择方法和装置。本发明充分考虑了紧密间隔的交叉极化线性阵列天线的相邻天线之间的间隔很小，其相关矩阵具有对角线元素均为1等特点，设计相应的用于相关矩阵量化和反馈的码本，从而以较小的反馈开销和较低的复杂度来获得良好的系统性能。
文档编号H04L1/06GK102299775SQ20101020838
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者吕荻, 宋扬, 杨红卫, 武露, 陈晋辉 申请人:上海贝尔股份有限公司