使用块对角矩阵进行预编码的方法技术

本发明专利技术的目标问题是提供一种提高无线接入网络的性能的机制。根据本发明专利技术的第一方面，一种在第一节点中使多天线发送通过有效信道适应于第二节点的方法实现了所述目的。所述第一节点与所述第二节点包括在无线通信系统中。该方法包括以下步骤：获得至少一个符号流；以及确定具有块对角结构的预编码矩阵。该方法还包括以下步骤：以所述确定的预编码矩阵对所述至少一个符号流进行预编码；以及通过所述有效信道向所述第二节点发送所述至少一个预编码的符号流。

【技术实现步骤摘要】
使用块对角矩阵进行预编码的方法本申请是申请日为2007年12月21日、申请号为200780049700.8的中国专利技术专利申请“使用块对角矩阵进行预编码的方法”的分案申请。
本专利技术涉及第一节点中的方法和装置以及第二节点中的方法和装置。特别地是，本专利技术涉及从第一节点通过有效信道到第二节点的多天线传输的自适应。
技术介绍
在无线通信系统中，节点的发射机和/或接收机使用多个天线可极大地增加无线通信系统的容量与覆盖。这种多输入多输出(MIMO)系统利用了通信信道的空间维度，从而通过例如发送若干个承载平行信息的信号(所谓的空间复用)来提高性能。通过使传输自适应于当前的信道状况，可以实现显著的额外增益。自适应的一种形式是在从一个传输时间间隔(TTI)到另一个传输时间间隔之间动态地将同时发送的承载信息的信号的数量调整为信道可支持的数量。这通常被称为传输秩自适应(transmissionrankadaptation)。自适应的另一种相关形式是预编码，其中，上述信号的相位与振幅被调整以更好地适合于当前的信道特性。经典的波束成形是预编码的一种特殊情况，其中，在各发射天线上对承载信息的信号的相位进行调整，从而在接收机处使所有发送的信号正相加。信号形成了向量值信号，并且可以将这种调整考虑成将信号与预编码矩阵相乘。预编码矩阵是基于与信道特性有关的信息而选择的。一般方法是从一个有限的可数的集合(即所谓的码本(codebook))中选择预编码矩阵。这种基于码本的预编码是长期演进LTE标准的组成部分，并且也将在针对宽带码分多址(WCDMA)中的高速下行链路分组接入(HSPDA)的MIMO中得到支持。之后，接收机(例如，用户设备(UE))一般会评估码本中的所有不同的预编码器矩阵，并通知发射机(例如，节点B)哪一个元素是首选的。之后发射机在确定使用哪一个预编码矩阵时将使用被通知的信息。由于需要通知码本索引而且接收机需要选择合适的码本元素，因此将码本大小保持得尽可能的小是非常重要的。另一方面，较大的码本确保可能发现与当前信道状况匹配得更接近的项。可以将基于码本的预编码看作是信道量化的一种形式。另选地，可以使用不寻求量化而计算预编码矩阵的方法。预编码器码本设计的基本目标是在将码本大小保持得小的同时仍然实现尽可能高的性能。为了实现想要的性能，对码本中的元素的设计因而变得至关重要。不同的天线阵列结构会影响应如何设计码本元素。很多现有的解决方案的设计考虑了空间不相干信道衰落，并且其中各信道系数以相同的平均功率衰落。然而，当使用了交叉极化天线阵列时，这种信道模型的准确度不足。结果，对于这种在实践中被认为非常重要的天线结构而言，现有的设计是不合适的。为了理解为什么针对相同功率信道系数而做出的现有设计对交叉极化天线阵列的设置不是很有效率，考虑一个简单的2x2MIMO系统，其中发射机与接收机都使用交叉极化阵列，并且这两种正交极化在发送侧与接收侧对准(例如，在链路两侧的一对垂直极化天线与水平极化天线)。由于即使在经历了无线信道并且抵达了接收机之后，垂直极化与水平极化一般也是相当好地分开的，所以MIMO信道矩阵对角线上的负担重，意味着一般而言对角线上的元素的功率比非对角线上的元素的功率大很多。对于这种信道，具有最小尺寸的恰当的码本含有单位向量与单位矩阵(identitymatrix)。这确保了当执行一个流的传输(秩1传输)时，可以将所有的发送功率分配给具有强信道的天线，而不将功率浪费在一般来说不能向接收机发送有意义的功率的其它天线上。不将功率浪费在其它天线上的原因是由于交叉极化的设置是与对秩1传输的选择相结合的，这意味着信道矩阵通常将仅有一个功率比零大的多的元素，而且该元素将位于对角线上。因此应该将所有功率都分配给与上述的非零对角线元素相对应的天线。然而对于针对相等功率信道系数情况的设计而言，情况是不一样的。现有的码本设计并没有考虑处理超过两个天线的情况，而且也没有考虑到针对不同的传输秩的码本的结构。
技术实现思路
所针对的问题是提供一种在有效信道是有意块对角结构时提高无线电链路的性能的机制。根据本专利技术的第一方面，通过在第一节点中使通过有效信道到第二节点的多天线发送自适应的方法来实现所述目的。所述有效信道具有多个输入以及至少一个输出。所述第一节点与所述第二节点包括在无线通信系统中。该方法包括以下步骤：获得至少一个符号流；以及确定具有块对角结构的预编码矩阵。该方法还包括以下步骤：以所确定的预编码矩阵对所述至少一个符号流进行预编码；以及通过所述有效信道向所述第二节点发送所述至少一个预编码的符号流。根据本专利技术的第二方面，通过一种在第二节点中辅助第一节点以使从所述第一节点通过有效信道到所述第二节点的多天线发送自适应的方法来实现所述目的。所述有效信道具有多个输入以及至少一个输出。所述第一节点与所述第二节点包括在无线通信系统中。该方法包括以下步骤：选择具有块对角结构的预编码矩阵；以及向所述第一节点发送所选择的预编码矩阵。该方法还包括以下步骤：通过所述有效信道接收从所述第一节点发送的至少一个预编码的符号流。所接收的至少一个符号流在所述第一节点中以所述确定的预编码矩阵进行了预编码。根据本专利技术的第三方面，通过第一节点中的一种装置来实现所述目的。所述第一节点被设置成使通过有效信道到第二节点的多天线发送自适应。所述有效信道具有多个输入以及至少一个输出。所述第一节点与所述第二节点包括在无线通信系统中。所述第一节点装置包括被设置成获得至少一个符号流的获得单元、以及被设置成确定具有块对角结构的预编码矩阵的确定单元。所述第一节点装置还包括被设置成以所确定的预编码矩阵对所述至少一个符号流进行预编码的预编码单元、以及被设置成通过所述有效信道向所述第二节点发送所述至少一个预编码的符号流的发送单元。根据本专利技术的第四方面，通过第二节点中的一种装置来实现所述目标。所述第二节点被设置成通过有效信道从第一节点接收多天线发送。所述有效信道具有多个输入以及至少一个输出。所述第一节点与所述第二节点包括在无线通信系统中。所述第二节点的装置包括被设置成选择具有块对角结构的预编码矩阵的选择单元、以及被设置成向所述第一节点发送所选择的预编码矩阵的发送单元。所述第二节点装置还包括被设置成通过所述有效信道接收从所述第一节点发送的至少一个预编码的符号流的接收单元。所接收的至少一个符号流在所述第一节点中以所述确定的预编码矩阵进行了预编码。使用具有块对角结构的预编码矩阵来进行预编码的优点在于，当所述有效信道矩阵是块对角时，使用具有块对角结构的预编码矩阵使发送适应于所述块对角有效信道矩阵，这意味着所述无线链路性能的提高。本专利技术的优点包括在固定的码本大小的情况下对诸如比特速率和/或覆盖等系统性能的提升，或码本尺寸的减小并因而降低了信令开销与预编码器矩阵选择的复杂程度。当进行预编码器选择时，在预编码器矩阵中零元素的存在甚至还更进一步地有助于降低复杂程度。当面临交叉极化天线的设置时，这种块对角预编码器设计确实提高了性能。附图说明参照示出了本专利技术的示例性实施方式的附图对本专利技术进行了更加详细的说明，在附图中：图1是示出了无线通信系统的实施方式的示意性框图。图2是示出了无线通信系统的实施方式的示意性框图。图3是示出了第一节点的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在第一节点(100)中使通过有效信道到第二节点(120)的多天线发送自适应的方法，所述有效信道具有多于两个输入以及至少一个输出，所述第一节点(100)与所述第二节点(120)被包含在无线通信系统(110)中，该方法包括以下步骤：获得多于一个符号流(401)，确定预编码矩阵(403)，所述预编码矩阵具有其中块的尺寸不同的块对角结构，其中所述有效信道是块对角的，并且其中所确定的预编码矩阵的块对角结构对应于块对角有效信道，以所确定的预编码矩阵对所述多于一个符号流进行预编码(404)，以提高所述有效信道的无线电链路性能，以及通过所述有效信道向所述第二节点(120)发送预编码的多于一个符号流(405)，其中，所述预编码矩阵的每行包括至少一个非零元素。

【技术特征摘要】
2007.01.12 SE 0700065-61.一种在第一节点(100)中使通过有效信道到第二节点(120)的多天线发送自适应的方法，所述有效信道具有多于两个输入以及至少一个输出，所述第一节点(100)与所述第二节点(120)被包含在无线通信系统(110)中，该方法包括以下步骤：获得多于一个符号流(401)，确定预编码矩阵(403)，所述预编码矩阵具有其中块的尺寸不同的块对角结构，其中所述有效信道是块对角的，并且其中所确定的预编码矩阵的块对角结构对应于块对角有效信道，以所确定的预编码矩阵对所述多于一个符号流进行预编码(404)，以提高所述有效信道的无线电链路性能，以及通过所述有效信道向所述第二节点(120)发送预编码的多于一个符号流(405)，其中，所述预编码矩阵的每行包括至少一个非零元素。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多于一个符号流包括至少三个符号流。3.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述多于一个符号流的步骤(401)涉及通过选择符号流的数量以与所述有效信道的特性相匹配来执行传输秩自适应。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述有效信道的输出的数量至少是两个。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，当通过行置换或列置换能够将对有效信道建模的有效信道矩阵重排为具有使得非对角线块中的信道系数的平均功率明显低于对角线块中的信道系数的平均功率的形式时，所述有效信道被视为是块对角的。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，使用具有交叉极化天线设置的第一多天线系统来从所述第一节点(100)发送所述预编码的多于一个符号流，并且使用第二多天线系统在所述第二节点(120)中接收所述预编码的多于一个符号流，其中所述第一多天线系统和所述第二多天线系统导致了有意的块对角有效信道矩阵。7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过将第一天线设置安排在第一多天线系统或者将第二天线设置安排在第二多天线系统中，以在不追踪物理信道的瞬时信道状况的情况下获得块对角有效信道，来有意地将所述有效信道设置为块对角的。8.根据权利要求7所述的方法，其中第一天线设置和第二天线设置被安排为在不需要在编码之后在第一节点处进行空间域中的任何处理并且不需要在解码之前在第二节点处进行空间域中的任何处理的情况下，获得所述块对角有效信道，并且其中空间域中的所述处理取决于由物理信道引入的快衰落所确定的瞬时信道状况。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述预编码矩阵被确定为通过采用与所述有效信道相似的块对角结构来匹配所述有效信道。10.根据权利要求9所述的方法，其中，当所述预编码矩阵中的每个对角线块的行数与在所述有效信道的块对角结构中相应的块的行数相同时，所述预编码矩阵具有与所述有效信道的块对角结构相似的块对角结构。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预编码矩阵中的一个或多个对角线块的列数不同于所述有效信道的块对角结构中的相应的块的列数。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，该方法还包括以下步骤：从所述第二节点(120)接收信道信息(402)，并且其中，确定所述预编码矩阵的所述步骤(403)是基于从所述第二节点(120)接收到的所述信道信息而执行的。13.一种在第二节点(120)中辅助第一节点(100)使从所述第一节点(100)通过有效信道到所述第二节点(120)的多天线发送自适应的方法，所述有效信道具有多于两个输入以及至少一个输出，所述第一节点(100)与所述第二节点(120)包含在无线通信系统(110)中，该方法包括以下步骤：选择预编码矩阵(601)，所述预编码矩阵具有其中块的尺寸不同的块对角结构，其中所述有效信道是块对角的，并且其中所选择的预编码矩阵的块对角结构对应于块对角有效信道，向所述第一节点(100)发送所选择的预编码矩阵(602)，通过所述有效信道接收从所述第一节点(100)发送的多于一个预编码的符号流(603)，其中接收到的多于一个预编码的符号流是在所述第一节点(100)中使用所选择的预编码矩阵进行了预编码的，其中所述预编码矩阵的每行包括至少一个非零元素。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多于一个符号流包括至少三个符号流。15.根据权利要求13-14中任一项所述的方法，其中，所述有效信道包括至少两个输出。16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中，当通过行置换或列置换能够将对有效信道建模的有效信道矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·约恩格伦，布·约兰松，
申请(专利权)人：LM爱立信电话有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE