專利名稱：選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)領域，具體涉及選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法 和設備。
背景技術：
MIM0-0FDM(多輸入多輸出-正交頻分復用)技術可提供高速可靠的無線數(shù)據(jù)傳 輸，并具有頻譜利用率高的特點，因此成為多種寬帶無線通信標準的關鍵技術。同時，為 進一步提高無線通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃?，自適應調制編碼技術(AMC =Adaptive Modulation and Coding)和預編碼(precoding)技術也被廣泛的應用于MIM0-0FDM系統(tǒng) 中。自適應調制編碼技術可以根據(jù)獲得的信道狀態(tài)信息動態(tài)的調整發(fā)射端的調制和編碼方 式(MCS Modulation and Coding Scheme)以適應變化的信道，預編碼技術則是根據(jù)獲得的 信道狀態(tài)信息將多流數(shù)據(jù)進行適當加權并分配到各發(fā)射天線以最大化系統(tǒng)的輸出吞吐量。在閉環(huán)MIM0-0FDM系統(tǒng)中，反饋環(huán)路延時的存在使得發(fā)射端得到的只是被延遲的 以前信道的狀態(tài)信息和相應的PMI (預編碼矩陣索引，Precoding Matrix Index)、MCS選擇 結果，并依據(jù)這些延遲信息進行當前發(fā)射參數(shù)配置，這種配置可能并不是適合當前信道的 最佳選擇。而且，如果信道狀態(tài)在反饋延時內不會發(fā)生劇烈變化，則可以得到接近期望目標 的系統(tǒng)性能；但是在高速快衰落的環(huán)境中，采用基于被延遲反饋信息的自適應調制編碼技 術和預編碼技術的MIM0-0FDM系統(tǒng)則系統(tǒng)性能下降甚至有可能失效。此外，要達到系統(tǒng)的最優(yōu)性能，MCS和PMI的選擇與更新需要是實時的，因此需要 更有效率地進行MCS和PMI 二者的聯(lián)合選擇。

發(fā)明內容
鑒于此，本發(fā)明提出了一種解決帶有反饋延時的MCS和PMI聯(lián)合選擇問題的技術方案。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法，包 括估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的Nc X Ns個信道參數(shù)；根據(jù)Nc X Ns個信 道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的NcXNs個延時信道參數(shù)；確定與NcXNs個延時信道參數(shù)分 別相對應的NcXNs個調制編碼方案；獲取與NcXNs個調制編碼方案分別相對應的NcXNs 個調制編碼參數(shù)；以及根據(jù)NcXNs個調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方案，其 中，Nc和Ns是正整數(shù)，且Nc大于1。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的設備， 包括估計單元，被配置用于估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的NcXNs個信 道參數(shù)；預測單元，被配置用于根據(jù)NcXNs個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的NcXNs個 延時信道參數(shù)；確定單元，被配置用于選擇與Nc X Ns個延時信道參數(shù)分別相對應的NcXNs 個調制編碼方案；參數(shù)獲取單元，被配置用于獲取與NcXNs個調制編碼方案分別相對應的 Nc X Ns個調制編碼參數(shù)；以及選擇單元，被配置用于根據(jù)Nc X Ns個調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方案，其中，Nc和Ns是正整數(shù)，且Nc大于1。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種存儲介質。該存儲介質包括機器可讀的程 序代碼，當在信息處理設備上執(zhí)行該程序代碼時，該程序代碼執(zhí)行上述選擇調制編碼方案 和預編碼矩陣的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了 一種程序產品。該程序產品包括機器可執(zhí)行的 指令，當在信息處理設備上執(zhí)行指令時，該指令執(zhí)行上述選擇調制編碼方案和預編碼矩陣 的方法。本發(fā)明能更有效率地進行帶有反饋延時的MCS和PMI的聯(lián)合選擇。參照以下的說明和附圖，本發(fā)明的這些和進一步的方面和特征將變得更加清楚。 在所述的說明和附圖中，詳細公開了本發(fā)明的特定實施方式，指明了本發(fā)明的原理可以被 采用的方式。應該理解，本發(fā)明在范圍上并不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條 款的范圍內，本發(fā)明包括許多改變、修改和等同。針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更 多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特 征。應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但 并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。參照以下的附圖可以更好地理解本發(fā)明的很多方面。附圖中的部件不是成比例繪 制的，而只是為了示出本發(fā)明的原理。為了便于示出和描述本發(fā)明的一些部分，附圖中對應 部分可能被放大，即，使其相對于在依據(jù)本發(fā)明實際制造的示例性裝置中的其它部件變得 更大。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它 附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。此外，在附圖中，類似的標號表示幾個附圖中 對應的部件，并可用于指示多于一種實施方式中使用的對應部件。


附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，構成了說明書的一部分，用于與文字說明一起 進一步詳細地闡釋本發(fā)明的原理。其中圖1是典型的采用自適應調制編碼技術和預編碼技術的閉環(huán)MIM0-0FDM系統(tǒng)框 圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的估計有效信號干擾噪聲比的方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的預測延時信道參數(shù)的方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的根據(jù)調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方 案的方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的根據(jù)合成調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編 碼方案的方法的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法的原理圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的設備的框圖；圖9是應用了本發(fā)明的實施例的選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的設備的MIM0-0FDM系統(tǒng)的性能仿真曲線。
具體實施例方式圖1為一種典型的采用自適應調制編碼技術和預編碼技術的閉環(huán)MIM0-0FDM系統(tǒng) 框圖。如圖所示，源數(shù)據(jù)首先進入編碼調制單元101，然后經(jīng)過MIMO編碼單元102形成多個 并行數(shù)據(jù)流X，X經(jīng)過預編碼模塊103后的輸出為Z = WiX (1)設系統(tǒng)發(fā)射和接收天線數(shù)目分別為Nt和Nr，Nt和Nr為正整數(shù)，MIMO編碼單元102 輸出的并行數(shù)據(jù)流數(shù)目為Ns，Ns為正整數(shù)，且系統(tǒng)中的預編碼矩陣的數(shù)目為N。，Nc為大于1 的正整數(shù)，則式⑴中的X為NsX1的發(fā)射數(shù)據(jù)流，Wi SNtXNs的預編碼矩陣，i為預編碼矩 陣索引(PMI =Precoding Matrix Index),0 ^ i <N。_1，Z 為 NtXl 的發(fā)送符號矢量。接下來，在子載波映射模塊104中將發(fā)送符號映射到不同的頻域子載波上，之后 形成的頻域多載波信號經(jīng)IFFT (逆快速傅立葉變換)模塊105和RF (射頻)發(fā)送模塊106 處理后發(fā)射出去。相應地，接收信號經(jīng)RF接收模塊109接收、經(jīng)FFT (快速傅立葉變換)模塊110處 理并經(jīng)子載波解映射模塊111處理后得到的頻域信號為Y = HWjX+Ν (2)其中，H為凡XNt的信道頻域響應，N為高斯白噪聲向量。在接收端，信道估計模塊112進行信道估計，得到信道傳輸矩陣的估計值應。片一 方面被送到MIMO解碼模塊113進行MIMO解碼處理，同時被送到接收端選擇器108進行PMI 和MCS的選擇。接收端選擇器108依據(jù)信道的估計值選擇能夠達到預期性能指標的MCS和 預編碼矩陣，選擇結果通過反饋環(huán)路送到發(fā)射端控制器107，用來控制發(fā)射端的調制編碼方 式和預編碼所采用的矩陣，以適應實時變化的無線傳輸信道。由上可知，AMC技術和預編碼技術可以基于信道狀態(tài)的估計值對發(fā)射端的參數(shù) (MCS和PMI)進行自適應的選擇和配置，提高系統(tǒng)的傳輸可靠性和吞吐量。在實際無線通信過程中，反饋環(huán)路具有一定延時(用Td表示)。因此，接收端在時 刻tk根據(jù)信道估計值應fe)得到的選擇結果PMI (tk)和MCh (tk) (1彡j彡Ns)，經(jīng)過反饋通 道在時刻(tk+TD)到達發(fā)射端，發(fā)射端用PMI (tk)禾nMCh(tk) (1彡j彡Ns)自動配置發(fā)射參 數(shù)，以適應當前信道H(tk+TD)，并期望得到預期的系統(tǒng)性能指標。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法的流程圖。 該方法包括如下步驟在步驟202中，估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的 Nc X Ns個信道參數(shù)；在步驟204中，根據(jù)Nc X Ns個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的Nc X Ns 個延時信道參數(shù)；在步驟206中，確定與Nc X Ns個延時信道參數(shù)分別相對應的Nc X Ns個調 制編碼方案；在步驟208中，獲取與Nc X Ns個調制編碼方案分別相對應的Nc X Ns個調制編 碼參數(shù)；在步驟210中，以及根據(jù)NcXNs個調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方案， 其中，Nc和Ns是正整數(shù)，且Nc大于1。在一個實施例中，圖2中的信道參數(shù)是有效信號干擾噪聲比(ESINR Effective Signal to Interference and Noise Ratio)。在一個實施例中，圖2中的步驟202可以由 圖3中的方法實現(xiàn)。如圖3所示，在步驟302中，估計實際傳輸信道矩陣；在步驟304中，將所估計的實際傳輸信道矩陣分別與Nc個預編碼矩陣相乘，以獲取Nc個等效信道估計矩陣； 在步驟306中，針對Nc個等效信道估計矩陣的每一個計算與Ns個并行數(shù)據(jù)流的每一個相 對應的有效信號干擾噪聲比。本發(fā)明的信道參數(shù)不限于有效信號干擾噪聲比，例如也可以 是信號干擾噪聲比(SINR)，信噪比(SNR)，有效信噪比(ESM)。在一個示例中，假設MIM0-0FDM系統(tǒng)的反饋延時為TD，且當前時刻為tk。在步 驟302中，利用公共訓練序列(如IEEE 802. 16e中的Midamble)估計實際傳輸信道矩陣
HNrXNt (G).在步驟304中，將所估計的實際傳輸信道矩陣分別與Nc個預編碼矩陣相乘，
以獲取Nc個等效信道估計矩陣H t eff {tk)= H (tk ^Vi (0^ i ^ Nc-D (3)在步驟306中，針對Nc個等效信道估計矩陣的每一個計算與Ns個并行數(shù)據(jù)流的 每一個相對應的有效信號干擾噪聲比ESINRijUk) (0彡i彡Nc-1,1彡j彡Ns)，如式(4)所
不
(5)
ESINR^) = /^^))
(4)
在式中，?？梢允侨魏芜M行符號級ESINR計算的函數(shù)，典型的計算方法如式
權利要求
1.一種選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法，包括估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的NcXNs個信道參數(shù)； 根據(jù)所述NcXNs個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的NcXNs個延時信道參數(shù)； 確定與所述NcXNs個延時信道參數(shù)分別相對應的NcXNs個調制編碼方案； 獲取與所述NcXNs個調制編碼方案分別相對應的NcXNs個調制編碼參數(shù)；以及 根據(jù)所述NcXNs個調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方案， 其中，所述Nc和Ns是正整數(shù)，且Nc大于1。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述選擇預編碼矩陣和調制編碼方案的步驟包括 針對所述Nc個預編碼矩陣的每一個，計算對應的Ns個調制編碼參數(shù)的合成調制編碼參數(shù)；以及根據(jù)Nc個所述合成調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方案。
3.如權利要求2所述的方法，其中根據(jù)Nc個所述合成調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和 調制編碼方案步驟包括根據(jù)所述Nc個所述合成調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣；以及 將與所選擇的預編碼矩陣相對應的Ns個調制編碼方案選擇作為分別用于所述Ns個并 行數(shù)據(jù)流的調制編碼方案。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述信道參數(shù)是有效信號干擾噪聲比。
5.如權利要求4所述的方法，其中估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的 NcXNs個信道參數(shù)的步驟包括估計實際傳輸信道矩陣；將所估計的實際傳輸信道矩陣分別與所述Nc個預編碼矩陣相乘，以獲取Nc個等效信 道估計矩陣；以及針對所述Nc個等效信道估計矩陣的每一個計算與Ns個并行數(shù)據(jù)流的每一個相對應的 有效信號干擾噪聲比。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述調制編碼參數(shù)是頻譜效率。
7.如權利要求1所述的方法，其中根據(jù)所述NcXNs個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的 NcXNs個延時信道參數(shù)的步驟包括根據(jù)所述Nc X Ns個信道參數(shù)的每一個以及與所述Nc X Ns個信道參數(shù)的每一個相對應 的歷史信道參數(shù)來預測延時信道參數(shù)。
8.如權利要求1所述的方法，其中根據(jù)所述NcXNs個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的 NcXNs個延時信道參數(shù)的步驟包括根據(jù)所述Nc X Ns個信道參數(shù)的每一個以及與所述Nc X Ns個信道參數(shù)的每一個相對應 的歷史信道參數(shù)，計算信道參數(shù)的波動誤差；如果所述波動誤差小于或等于預定閾值，則將所述信道參數(shù)確定為所述延時信道參 數(shù)，否則根據(jù)所述NcXNs個信道參數(shù)的每一個以及與所述NcXNs個信道參數(shù)的每一個相 對應的歷史信道參數(shù)來預測延時信道參數(shù)。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中根據(jù)所述NcX Ns個信道參數(shù)的每一個以及與所 述NcXNs個信道參數(shù)的每一個相對應的歷史信道參數(shù)來預測延時信道參數(shù)的步驟包括利 用線性預測算法、多項式預測算法或者線性預測算法和多項式預測算法的結合來預測延時信道參數(shù)。
10. 一種選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的設備，包括估計單元，被配置用于估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的Nc X Ns個信道 參數(shù)；預測單元，被配置用于根據(jù)所述NcXNs個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的NcXNs個 延時信道參數(shù)；確定單元，被配置用于選擇與所述NcXNs個延時信道參數(shù)分別相對應的NcXNs個調 制編碼方案；參數(shù)獲取單元，被配置用于獲取與所述NcXNs個調制編碼方案分別相對應的NcXNs 個調制編碼參數(shù)；以及選擇單元，被配置用于根據(jù)所述NcXNs個調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼 方案，其中，所述Nc和Ns是正整數(shù)，且Nc大于1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法和設備。該選擇調制編碼方案和預編碼矩陣的方法，包括估計針對Nc個預編碼矩陣和Ns個并行數(shù)據(jù)流的Nc×Ns個信道參數(shù)；根據(jù)Nc×Ns個信道參數(shù)預測經(jīng)過反饋延時后的Nc×Ns個延時信道參數(shù)；確定與Nc×Ns個延時信道參數(shù)分別相對應的Nc×Ns個調制編碼方案；獲取與Nc×Ns個調制編碼方案分別相對應的Nc×Ns個調制編碼參數(shù)；以及根據(jù)Nc×Ns個調制編碼參數(shù)選擇預編碼矩陣和調制編碼方案，其中，Nc和Ns是正整數(shù)，且Nc大于1。本發(fā)明能更有效率地進行帶有反饋延時的MCS和PMI的聯(lián)合選擇。
文檔編號H04L25/03GK102075300SQ20091022611
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者渡邊真弘, 王昕 , 王曉琴, 近藤泰二 申請人:富士通株式會社