鬼佬大哥大
  • / 11
  • 下載費用:30 金幣  

一種下行信號預處理發送方法及裝置.pdf

關 鍵 詞:
一種 下行 信號 預處理 發送 方法 裝置
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201110042322.9

申請日:

2011.02.22

公開號:

CN102647257B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04L 1/06申請日:20110222|||公開
IPC分類號: H04L1/06; H04L1/00 主分類號: H04L1/06
申請人: 中興通訊股份有限公司
發明人: 肖華華; 朱登魁; 寧迪浩; 魯照華
地址: 518057 廣東省深圳市南山區高新技術產業園科技南路中興通訊大廈法務部
優先權:
專利代理機構: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240 代理人: 余剛;梁麗超
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201110042322.9

授權公告號:

102647257B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.10.10|||2012.08.22

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種下行信號預處理發送方法,該方法包括:發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中,是復系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,表示發送端i的發送天線數目;發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,是復系數矩陣,di表示發送端i的發送數據流數目,發送端i利用相互協作的發送端中所有已經獲取的信道系數矩陣H1,…,Hi、預編碼矩陣W1,…,Wi、旋轉矩陣U1,…,Ui-1計算該發送端的旋轉矩陣Ui,其中,當i=1時,旋轉矩陣為U1,是一個單位矩陣;發送端根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼矩陣用所述對發送的數據進行預處理,并通過天線端口發送出去。本發明減小了小區邊緣的干擾,提高了小區邊緣頻譜效率、增加了小區的有效覆蓋范圍。

權利要求書

1.一種下行信號預處理發送方法,其特征在于,包括:(1)、發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中,?是復系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,?表示發送端i的發送天線數目;(2)、發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,?是復系數矩陣,di表示發送端i的發送數據流數目;(3)、發送端i利用相互協作的發送端中所有已經獲取的信道系數矩陣H1,…,Hi、預編碼矩陣W1,…,Wi、旋轉矩陣U1,…,Ui-1計算該發送端的旋轉矩陣Ui,其中,當i=1時,旋轉矩陣為U1,是一個單位矩陣;(4)、發送端i根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼矩陣?(5)、發送端i用所述?對發送的數據進行預處理,并通過天線端口發送出去。2.根據權利要求1所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,在所述步驟(2)中,所述Wi是從碼本集合W中選取的一個矩陣,選取條件是它能使得?最大,其中,?表示矩陣?的行列式,上標H表示矩陣的共軛轉置。3.根據權利要求1所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,所述步驟(3)中獲取旋轉矩陣Ui的步驟為:(3a)、計算分解矩陣?(3b)、對Gi進行QR分解,即Gi=QiRi;(3c)、計算Ui,即Ui=QiDi。?4.根據權利要求3所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,所述Di為對角線上的元素為+1或者-1的對角矩陣,即所述?表示Di第m行n列的元素,rmm為矩陣Ri的第m行m列的元素,(·)H表示矩陣的共軛轉置,m,n=1,…,di,di為協作發送端i發送的數據流數目。5.根據權利要求1所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,所述步驟(3)中,當協作發送端數目N=2,且發送的數據流數d=2時,獲取旋轉矩陣的獲取旋轉矩陣Ui的方法為:其中,?分別為矩陣?第1行1列元素的實部和虛部,?分別為矩陣?第2行2列元素的實部和虛部,arctan(·)表示反正切函數。6.根據權利要求1所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,所述步驟(3)中,當協作發送端數目N=2,且發送的數據流數d=2時,獲取旋轉矩陣的獲取旋轉矩陣Ui的方法為:其中,?δ1取值為0或者1,δ2取值為0或者1,?分別為矩陣?第m行n列元素的實部和虛部,m,n=1,2,arctan(·)表示反正切函數。7.根據權利要求6所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,所述?δ1和δ2為使得代價函數f(θ1,θ2)最大的一組值;其中代價函數為:?其中,?分別為矩陣?第m行n列元素的實部和虛部,m,n=1,2。8.根據權利要求1所述的下行信號預處理發送方法,其特征在于,所述發送端i為基站、中繼站或者射頻拉遠裝置,所述用戶用于接收發送端的數據信號,為無線通信系統中上行鏈路中的終端設備、手機、筆記本電腦、手持電腦。9.一種下行信號預處理發送裝置,其特征在于,包括:信道系數矩陣獲取模塊,用于獲取協作的發送端到用戶間的信道系數矩陣;預編碼矩陣獲取模塊,用于獲取協作的發送端到用戶間的預編碼矩陣;旋轉矩陣獲取模塊,用于獲取協作的發送端到用戶間的旋轉矩陣;預編碼更新模塊,用于更新協作的發送端到用戶間的預編碼矩陣;數據發送模塊,用于將更新的預編碼矩陣對發送的數據進行預處理后通過天線端口發送出去。?

說明書

一種下行信號預處理發送方法及裝置

技術領域

本發明涉及通信領域,更具體地,涉及一種下行信號預處理發送方法及
裝置。

背景技術

傳統的蜂窩型網絡拓撲結構,是一個發送端服務多個用戶的點對多點傳
輸模式,對小區邊緣的用戶來說,這種傳輸模式存在著較大的小區間同頻干
擾。目前解決小區邊緣用戶小區間同頻干擾的方法可以聯合多個發送端,發
送端間相互協作,把干擾信號變成有用信號。我們把多個相鄰發送端(可以
是基站、中繼、射頻拉遠裝置等)與多個用戶終端在相同時頻資源上進行通
信的問題,稱作多點傳輸技術(如圖1所示),它包括協作多點傳輸(Comp)
技術和分布式預編碼技術(Distributed?Precode?Scheme:DPS),其中協
作多點傳輸包括協作波束成型(CB)和聯合處理技術(JP)。

多點傳輸技術,雖然其能夠獲得較為優異的數據傳輸性能,但是每個參
與協作的基站需要獲取每個用戶到所有協作基站之間的信道信息,其信息的
傳輸量非常大,這對上行信道以及發送端(基站)之間接口是一個難以完成
的任務,所以在實際中,人們往往退而求其次優的數據傳輸方式,即每個協
作基站只獲取所有用戶到自己的信道信息(即所謂的局部信息,Local?CSI),
然后利用該信息進行最優的預編碼處理,以達到干擾避免和最大化傳輸的目
的。

在一個分布式的預編碼系統中,有N個協作發送端組成的協作集合,
它們同時為K個用戶傳輸數據,那么用戶k接收到的數據可以表示為:

Y k = Σ i = 1 N H i , k W i , k s k + Σ i = 1 N Σ j = 1 , j k K H i , j W i , j s j + n k - - - ( 1 ) ]]>

其中表示第i個發送端到第k個用戶之間的信道系數矩陣,
表示第i個發送端到第k個用戶之間的預編碼矩陣,dk表示用戶k
對應的數據流數目,其中表示用戶k的期望信號,sk表示協作發送
端發送給用戶k的數據,表示用戶k的噪聲,表示用
戶k受到的其它用戶的干擾,其中,k=1,…,K。

對于這樣一個分布式預編碼系統而言,其能否獲得優秀的接收性能的關
鍵在于,用戶k的期望接收信號項是否能進行相干性合并,即
Hi,kWi,ksk,i=1,…,N,能夠同相位疊加,使得的值最大,因為復
數間直接疊加有可能會導致相互抵消,從而使得增益受損,只有具有相同相
位的復數疊加時,才能夠真正的獲得多發送端協作帶來的合并增益,這里,
k=1,…,K。

因而,為了使用戶k在接收側能夠對接收信號中的期望信號分量進行相
干合并,多個協作的發送端需要對發射信號進行相位旋轉,因而公式(1)
變為

Y k = Σ i = 1 N H i , k W i , k U i , k s k + Σ i = 1 N Σ j = 1 , j k K H i , j W i , j U i , j s j + n k - - - ( 2 ) ]]>

其中,Ui,k表示第i個發送端到第k個用戶之間的相位旋轉矩陣,k=1,…,K,
其它參數含義與表達式(1)中的參數相同。而旋轉矩陣的獲取,關系到接
收端對協作發送端數據進行相干合并的效果,在很大程度上決定著分布式預
編碼的性能,因此本發明旨在提供一種獲取旋轉矩陣的方法,以解決多點傳
輸技術中相關合并的問題,進而降低通信系統中同頻干擾的問題。

發明內容

本發明提供一種下行信號預處理發送方法及裝置,以至少通過解決多
點傳輸技術中相關合并的問題從而最終解決減少系統傳輸過程中同頻干擾
的問題。

根據本發明的一個方面,提供了一種下行信號預處理發送方法,該方
法包括:

(1)發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中,是復
系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,表示發送端i的發送天線
數目;

(2)發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,
是復系數矩陣,di表示發送端i的發送數據流數目;

(3)發送端i利用相互協作的發送端中所有已經獲取的信道系數矩陣
H1,…,Hi、預編碼矩陣W1,…,Wi、旋轉矩陣U1,…,Ui-1計算該發送端的旋
轉矩陣Ui,其中,當i=1時,旋轉矩陣為U1,是一個單位矩陣;

(4)發送端根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼矩陣

W i new = W i U i ; ]]>

(5)用所述對發送的數據進行預處理,并通過天線端口發送出去。

根據本發明的另一方面,提供了一種下行信號預處理發送裝置,該裝
置包括:

信道系數矩陣獲取模塊,用于獲取協作的發送端到用戶間的信道系數
矩陣;

預編碼矩陣獲取模塊,用于獲取協作的發送端到用戶間的預編碼矩陣;

旋轉矩陣獲取模塊,位于每個協作的發送端,或者控制協作發送端的
控制器上,用于獲取協作的發送端到用戶間的旋轉矩陣;

預編碼更新模塊,位于每個協作的發送端,用于更新協作的發送端到
用戶間的預編碼矩陣;

數據發送模塊,它從預編碼更新模塊得到預編碼矩陣,并將這個預編
碼矩陣對發送的數據進行預處理后通過天線端口發送出去。

通過以上技術方案,本發明主要是通過獲取相位旋轉矩陣,能使接收端
對多個發送端發送的信號進行有效的相干合并,從而有效地利用了多點傳輸
技術,減小了小區邊緣的干擾,提高了小區邊緣頻譜效率、增加了小區的有
效覆蓋范圍。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解,構成本申請的一
部分,本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明,并不構成對本發明
的不當限定。在附圖中:

圖1示出了涉及與本發明技術方案應用場景有關的多點傳輸技術示意
圖;

圖2示出了本發明下行信號預處理發送方法的流程圖。

圖3示出了本發明下行信號預處理的裝置示意圖。

具體實施方式

下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是,
在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。如
圖2所示,本發明技術方案主要包括:

步驟S1、發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中,
是復系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,表示發送端i的發送天線
數目;

步驟S2、發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,
是復系數矩陣,di表示發送端i的發送數據流數目。

步驟S3、發送端i利用相互協作的發送端中所有已經獲取的信道系數矩
陣H1,…,Hi、預編碼矩陣W1,…,Wi、旋轉矩陣U1,…,Ui-1計算該發送端的旋轉矩
陣Ui,其中,當i=1時,旋轉矩陣為U1,是一個單位矩陣;

步驟S4、發送端根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼
矩陣

步驟S5、用所述對發送的數據進行預處理,并通過天線端口發送
出去。

進一步地,步驟S3中獲取旋轉矩陣Ui的第一種方法如下,

(a)計算分解矩陣

(b)對Gi進行QR分解,即Gi=QiRi

(c)計算Ui,即Ui=QiDi。

這里,Di為對角線上的元素為+1或者-1的對角矩陣,即


其中,表示Di第m行n列的元素,rmm為矩陣Ri的第m行m列的元素。
≠表示不等于,(·)H表示矩陣的共軛轉置,m,n=1,…,di,di為協作發送端i發
送的數據流數目。

步驟S3在協作發送端數目N=2,且發送的數據流數d=2時,獲取旋轉
矩陣的第二種方法如下,

U 1 = 1 0 0 1 , U 2 = e - j θ 11 0 0 e - j θ 22 , ]]>

其中,分別為矩陣第1行1列
元素的實部和虛部。分別為矩陣第2行2列元素的實部和
虛部。arctan(·)表示反正切函數。

步驟S3在協作發送端數目N=2,且發送的數據流數d=2時,獲取旋轉
矩陣的第三種方法如下,

U 1 = 1 0 0 1 , U 2 = e j θ 1 - e j θ 2 e j θ 2 e - j θ 1 , ]]>

其中,δ1取值為0或者1;
δ2取值為0或者1;分別為矩陣第m行n列元素的實部和
虛部,m,n=1,2。arctan(·)表示反正切函數。

進一步地,δ1和δ2的值用如下方法確定。

將δ1=0,δ2=0或者δ1=1,δ2=0或者δ1=0,δ2=1或者δ1=1,δ2=1四種情況下的
θ1,θ2值,代入下式并使得下式取值最大的一組值。

f ( θ 1 , θ 2 ) = ( g 11 r + g 22 r ) cos ( θ 1 ) + ( - g 11 i + g 22 i ) sin ( θ 1 ) + ( g 12 r - g 21 r ) cos ( θ 2 ) - ( g 12 i + g 21 i ) sin ( θ 2 ) ]]>

其中,分別為矩陣第m行n列元素的實部和虛部,m,n=1,2。

實施例1

在一個分布式的預編碼系統中,有N個協作的基站,它們同時為K個用
戶傳輸數據,且傳輸的數據流個數為dk。對于每個用戶k,k=1,…,K,每個
協作的基站i,i=1,…,N分別進行如下操作,以獲得其服務的用戶k對應的分
布式預編碼矩陣,并用預編碼矩陣對發送數據進行預處理后發送出去。

(1)發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中是復系
數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,表示發送端i的發送天線數
目。

(2)發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,
是復系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,di表示發
送端i的發送數據流數目。

Wi可以是從碼本集合W中選擇取的一個矩陣,它能使得
最大。其中,表示矩陣的行列式,上標H表示矩陣
的共軛轉置。

(3)如果i=1,基站i計算旋轉矩陣為U1,U1是一個dk×dk的單位矩陣;否則,
發送端利用相互協作的發送端中所有已經獲取的信道信息H1,…,Hi、預編碼
矩陣W1,…,Wi、旋轉矩陣U1,…,Ui-1計算該發送端的旋轉矩陣Ui。其計算步驟
如下

(3.1)計算分解矩陣,

(3.2)對Gi進行QR分解,即Gi=QiRi

(3.3)計算Ui,即Ui=QiDi。

這里,Di為對角線上的元素為+1或者-1的對角矩陣,即


其中,表示Di第m行n列的元素,rmm為矩陣Ri的第m行m列的元素。
≠表示不等于,(·)H表示矩陣的共軛轉置。

(4)發送端根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼矩陣

W i new = W i U i . ]]>

(5)用對發送數據進行預處理,并通過天線端口發送出去

實施例2

在一個分布式的預編碼系統中,有2個協作的基站,它們同時為K個用
戶傳輸數據,且傳輸的數據流個數dk=2。對于每個用戶k,k=1,…,K,每
個協作的基站i,i=1,2分別進行如下操作,以獲得其服務的用戶k對應的分
布式預編碼矩陣,并用預編碼矩陣對發送數據進行預處理后發送出去。

(1)發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中是復系
數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,表示發送端i的發送天線數
目。

(2)發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,
是復系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,di表示發
送端i的發送數據流數目。

Wi可以是從碼本集合W中選擇取的一個矩陣,它能使得
最大。其中,表示矩陣的行列式,上標H表示矩陣
的共軛轉置。

(3)如果i=1,計算旋轉矩陣為單位矩陣否則旋轉矩陣為

U 2 = e - j θ 11 0 0 e - j θ 22 , ]]>

其中,分別為矩陣第1行1
列元素的實部和虛部。分別為矩陣第2行2列元素的實部
和虛部。arctan(·)表示反正切函數。

(4)發送端根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼矩陣

(5)用對發送數據進行預處理,并通過天線端口發送出去。

實施例3

在一個分布式的預編碼系統中,有2個協作的基站,它們同時為K個用
戶傳輸數據,且傳輸的數據流個數dk=2。對于每個用戶k,k=1,…,K,每
個協作的基站i,i=1,2分別進行如下操作,以獲得其服務的用戶k對應的分
布式預編碼矩陣,并用預編碼矩陣對發送數據進行預處理后發送出去。

(1)發送端i獲取它與用戶間的信道系數矩陣Hi,其中是復系
數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,表示發送端i的發送天線數
目。

(2)發送端i利用信道系數矩陣Hi獲取最優預編碼矩陣Wi,其中,
是復系數矩陣,NR表示用戶的接收天線數目,di表示發
送端i的發送數據流數目。

Wi可以是從碼本集合W中選擇取的一個矩陣,它能使得
最大。其中,表示矩陣的行列式,上標H表示矩陣
的共軛轉置。

(3)如果i=1,計算旋轉矩陣為單位矩陣否則旋轉矩陣為

U 2 = e j θ 1 - e j θ 2 e j θ 2 e - j θ 1 , ]]>

其中,δ1取值為0或者1;
δ2取值為0或者1。δ1和δ2的值用如下方法確定:將δ1=0,δ2=0或者δ1=1,δ2=0
或者δ1=0,δ2=1或者δ1=1,δ2=1四種情況下的θ1,θ2值,代入下式并使得其取值
最大的一組值,

f ( θ 1 , θ 2 ) = ( g 11 r + g 22 r ) cos ( θ 1 ) + ( - g 11 i + g 22 i ) sin ( θ 1 ) + ( g 12 r - g 21 r ) cos ( θ 2 ) - ( g 12 i + g 21 i ) sin ( θ 2 ) ]]>

分別為矩陣第m行n列元素的實部和虛部,m,n=1,2。
arctan(·)表示反正切函數。

(4)發送端根據預編碼矩陣Wi以及旋轉矩陣Ui計算最終的預編碼矩陣

(5)用對發送數據進行預處理,并通過天線端口發送出去

需要特別說明的是,該方法除在實施例中詳細描述的部分,其它皆為
本發明技術領域普通技術人員不經創造性勞動即可獲知或者熟悉的現有技
術。

如圖3所示,本發明提供的下行信號預處理發送裝置包括以下模塊:

信道系數矩陣獲取模塊1’,位于每個協作的發送端,用于獲取協作的
發送端到用戶間的信道系數矩陣;

預編碼矩陣獲取模塊2’,位于每個協作的發送端,用于獲取協作的發
送端到用戶間的預編碼矩陣;

旋轉矩陣獲取模塊3’,位于每個協作的發送端,或者控制協作發送端
的控制器上,用于獲取協作的發送端到用戶間的旋轉矩陣;

預編碼更新模塊4’,位于每個協作的發送端,用于更新協作的發送端
到用戶間的預編碼矩陣;

數據發送模塊5’,它從預編碼更新模塊得到預編碼矩陣,并將這個預
編碼矩陣對發送的數據進行預處理后通過天線端口發送出去。

本發明中的發送端可以是無線通信系統中下行鏈路中的基站、中繼站、
射頻拉遠設備等控制設備。類似地,用戶是用于接收發送端的數據信號,用
戶可以是無線通信系統中上行鏈路中的終端設備,如手機、筆記本電腦、手
持電腦等。而本發明中的方法和裝置可應用于LTE和WIMAX等無線通信系
統。

顯然,本領域的技術人員應該明白,上述的本發明的各模塊或各步驟
可以用通用的計算裝置來實現,它們可以集中在單個的計算裝置上,或者分
布在多個計算裝置所組成的網絡上,可選地,它們可以用計算裝置可執行的
程序代碼來實現,從而,可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行,
并且在某些情況下,可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟,或
者將它們分別制作成各個集成電路模塊,或者將它們中的多個模塊或步驟制
作成單個集成電路模塊來實現。這樣,本發明不限制于任何特定的硬件和軟
件結合。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,對于本領域
的技術人員來說,本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則
之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍
之內。

關于本文
本文標題:一種下行信號預處理發送方法及裝置.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6420901.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大