预编码装置和包含该预编码装置的发射的制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种预编码装置和包含该预编码装置的发射机，其中，所述装置包括：计算单元，其利用测量获得的上行信道的信道状态信息计算非码本预编码矩阵，所述信道状态信息包括信道均值以及空间相关矩阵；预编码单元，其利用计算出的非码本预编码矩阵对经过调制和SFBC编码的待发送信号进行非码本预编码。本发明实施例提供的预编码装置是基于最小化字符差错率上界作为优化准则的非码本预编码方案，通过本发明实施例的预编码装置，考虑了在TDD信道互易性状况下，如何充分利用信道均值和空间相关信息进行下行MIMO系统预编码设计，提高了基于非码本的预编码设计方案下的蜂窝小区边缘的覆盖能力并增强了传输的可靠性。
【专利说明】预编码装置和包含该预编码装置的发射机
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术，尤其涉及一种基于非码本的预编码装置和发射机。
【背景技术】
[0002]长期演进(Long Term Evolution, LTE)系统是基于正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing, OFDM)和多入多出(Multiple Input MultipleOutput, MIMO)技术的新一代宽带无线通信系统。在LTE物理层定义的传输模式(Transmission Mode, TM) 2中，在发送端对于相邻频率子载波(subcarriers)使用了空频分组码(Space Frequency Block Code, SFBC)获取分集增益并增加链路可靠性[I]。同空时编码(Space Time Block Code, STBC)相比，对于LTE标准提出的高速运动场景，SFBC系统的链路可靠性更高。而随着MIMO技术研究的进一步深入，在信道状态信息(ChannelState Information, CSI)可以度量的情况下,发送端通常还会进一步采用预编码技术。
[0003]目前，LTE协议中已经明确支持了基于码本或非码本的预编码技术。基于码本的预编码器在发端通过接收端反馈的预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator, PMI)从码本集合中选择最优的码字进行传输。这种方式中，发送端不需要知道它与各个用户(UserEqUipment，UE)之间的信道信息，但是该方法对于瞬时信道信息不能完全描述，会导致系统的性能下降。而基于非码本的预编码方式根据瞬时CSI进行预编码设计，能够有效的提升系统性能，但它需要发送端已知用户的CSI，增加了系统反馈的开销。
[0004]发明人在实现本发明的过程中发现，一方面，第三代合作伙伴计划(The3rdGeneration Partnership Project, 3GPP)米用空间信道模型(Spatial Channel Model,SCM)描述MMO系统的衰落信道[3]。实际上，SCM的衰落可以被抽象为一个具有非零均值的空间相关的莱斯信道，这是因为基站在蜂窝内与接收机之间可能会存在视线分量(L0S，Line Of Sight)。当LOS均值为零时，上述信道可退化为传统的瑞利衰落信道。另一方面，现有文献提出的关于莱斯信道的预编码方案要么因为简化操作使分集性能降低[6]，要么需要很高的计算复杂度且算法的收敛性不能保证[7]。
[0005]参考文献:
[0006][ I ].3GPP TS36.211: “Evolved Universal Terrestrial RadioAccess (E-UTRA) ; Physical channels and modulation，，
[0007][2].3GPP TS36.101: “Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA);User Equipment (UE) radio transmission and reception，，
[0008][3].3GPP TR125.996: “Universal Terrestrial Radio Access (UTRA);Spatialchannel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations”
[0009][4].V.Tarokh, H.Jafarkhani, and A.Calderbank, “Space-time blockcodes from orthogonal designs, ”IEEE Transactions on Information Theory,vol.45, n0.5, pp.1456-1467，1999.[0010][5].M.Fozunbal, S.ff.McLaughlin, R.ff.Schafer, “On Space-Time-FrequencyCoding Over MIMO-OFDM Systems，，，IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.4，n0.1，pp.320-331，2005.[0011][6].L.Zhang, Z.Luoj S.H.Leung, and Y.S.Zhuj “Simplified precoder designfor MIMO systems with receive correlation in Ricean channels，，，IEEE SignalProcessing Letters, vol.19，n0.5，pp.263-266，2012.[0012][7]A.Hjorungnes and D.Gesbertj “Precoded orthogonal space-time blockcodes over correlated Ricean MIMO channels，，，IEEE Trans.Signal Processing, vol.55，n0.2，pp.779-783，2007.[0013]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的【背景技术】部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
【发明内容】
[0014]本发明实施例的主要目的在于提供一种预编码装置和发射机，以提高蜂窝小区边缘的覆盖能力并增强传输可靠性。
[0015]根据本发明实施例的第一方面，提供了一种预编码装置，其中，所述装置包括:
[0016]计算单元，其利用测量获得的上行信道的信道状态信息计算非码本预编码矩阵，所述信道状态信息包括信道均值以及空间相关矩阵；
[0017]预编码单元，其利用计算出的非码本预编码矩阵对经过调制和SFBC编码的待发送信号进行非码本预编码；
[0018]其中，所述计算单元根据以下公式计算所述非码本预编码矩阵:
[0019]
【权利要求】
1.一种预编码装置，其中，所述装置包括: 计算单元，其利用测量获得的上行信道的信道状态信息计算非码本预编码矩阵，所述信道状态信息包括信道均值以及空间相关矩阵； 预编码单元，其利用计算出的非码本预编码矩阵对经过调制和SFBC编码的待发送信号进行非码本预编码； 其中，所述计算单元根据以下公式计算所述非码本预编码矩阵:
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述计算单元包括: 能量分配模块，其利用测量获得的上行信道的信道状态信息计算非码本预编码矩阵的特征值矩阵； 波束形成模块，其利用所述信道状态信息和所述能量分配单元计算获得的特征值矩阵，计算非码本预编码矩阵的特征向量矩阵； 度量判决模块，其对所述特征值矩阵和所述特征向量矩阵进行度量判决，确定所述非码本预编码矩阵。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述能量分配模块以特征向量矩阵为定值，并根据以下公式计算所述特征值矩阵:
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述波束形成模块利用计算获得的所述特征值矩阵，并根据以下公式计算所述特征向量矩阵:
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述波束形成模块包括: 确定模块，其利用所述特征值矩阵以及所述信道状态信息确定最优拉格朗日乘子； 第一计算模块，其根据所述最优拉格朗日乘子计算所述特征向量矩阵的向量值； 第二计算模块，其根据所述特征向量矩阵的向量值确定所述特征向量矩阵。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述确定模块包括: 优化问题映射模块，其利用计算获得的所述特征值矩阵，确定待求解的特征向量矩阵，将求解所述特征向量矩阵的问题转换为具有二次型约束的二次型优化问题； 主问题求解模块，其将所述二次型优化问题转换为拉格朗日形式； 对偶问题求解模块，利用拉格朗日对偶松弛方法求解所述拉格朗日形式的二次型优化问题，确定最优拉格朗日乘子。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述对偶问题求解模块根据以下公式确定所述最优拉格朗日乘子:
8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一计算模块根据以下公式计算所述特征向量矩阵的向量值；
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第二计算模块根据所述特征向量矩阵的向量值，经过向量到矩阵的变换，得到所述特征向量矩阵。
10.一种发射机,其中,所述发射机包括: 空频分组码编码装置，其对调制后的发送信号进行空频分组码(SFBC)编码； 信道状态信息测量装置，其测量上行信道，利用信道的互异性获得下行信道的信道状态信息；以及 权利要求1-9任一项所述的预编码装置，其利用所述信道状态信息，对经过所述SFBC编码后的发送信号进行基于非码本预编码。
【文档编号】H04L1/00GK103973409SQ201310037629
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】张琳, 王昕
申请人:富士通株式会社