本發(fā)明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種確定信道矩陣的秩的方法及裝置。

背景技術：
在多天線通信系統(tǒng)中，無線信道能夠同時并行傳輸數(shù)據流的個數(shù)取決于信道矩陣中線性無關的向量的個數(shù)，即信道矩陣的秩的大小。當無線信道傳輸?shù)莫毩?shù)據流的個數(shù)大于信道矩陣的秩時，接收端很難獲得較好的檢測性能；反之，當無線信道傳輸?shù)莫毩?shù)據流的個數(shù)小于信道矩陣的秩時，有可能會造成空間信道資源的浪費。因此，對信道矩陣的秩的準確判斷，是保證多天線無線通信系統(tǒng)能夠獲得較好的傳輸性能，并充分利用空間信道資源的重要的輔助手段。目前，一般采用基于特征值分解的方法以確定信道矩陣的秩，該方法通過對信道相關矩陣的特征值分解，以獲得信道相關矩陣的多個特征值，再通過對多個特征值的數(shù)值特性分析，從而確定信道矩陣的秩。具體包括如下步驟：步驟1、根據信道矩陣H(其中信道矩陣H為Nr×Nt維矩陣，Nr表示接收天線的數(shù)目，Nt表示發(fā)送天線的數(shù)目)，計算信道相關矩陣Rxx，其中Rxx＝HHH；步驟2、對信道相關矩陣Rxx進行特征值分解，獲取M個特征值λ1,λ2,…,λM，其中λ1＞λ2＞…＞λM，M＝min{Nr,Nt}；步驟3、對特征值λ1,λ2,…,λM的數(shù)值大小進行分析：從i＝1開始進行迭代，迭代公式為：ratioi＝λi/λi+1，其中，i＝1,…,M；若ratioi＞ratio_th，則確定信道矩陣的秩為當前的i，其中ratio_th為設定的門限值；若ratioi≤ratio_th，則i＝i+1，并繼續(xù)迭代。綜上所述，采用基于特征值分解的方法確定信道矩陣的秩，需要對信道相關矩陣進行預處理，增加了運算量；由于信道相關矩陣的特征值分解的復雜度較高，并且由于每確定一個特征值都需要經過多次迭代操作，使得獲取的特征值的精度不可控，從而使確定的信道矩陣的秩的可靠性低。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明實施例提供了一種確定信道矩陣的秩的方法及裝置，用于解決現(xiàn)有確定信道矩陣的秩的方法存在運算量大，且確定的秩的可靠性低的問題。本發(fā)明實施例提供了一種確定信道矩陣的秩的方法，包括：對信道矩陣進行QR分解處理，獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值；根據所述主對角線元素的值，確定所述信道矩陣的秩。本發(fā)明實施例提供了一種確定信道矩陣的秩的裝置，包括：分解模塊，用于對信道矩陣進行QR分解處理，獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值；確定模塊，用于根據所述主對角線元素的值，確定所述信道矩陣的秩。本發(fā)明實施例對信道矩陣進行QR分解處理，并根據獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值，確定該信道矩陣的秩；由于信道矩陣的QR分解相比于信道矩陣的相關矩陣的特征值分解，復雜度較低，從而減少了運算量；本發(fā)明實施例通過QR分解輸出的R矩陣的主對角線元素，因此不會出現(xiàn)現(xiàn)有的特征值分解輸出的特征值的精度不可控的問題，因此采用本發(fā)明實施例的方法確定的信道矩陣的秩的可靠性更高。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例確定信道矩陣的秩的方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例對信道矩陣進行QR分解處理的實施過程的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例確定信道矩陣的秩的裝置的結構示意圖。具體實施方式本發(fā)明通過本發(fā)明實施例對信道矩陣進行QR分解處理，并根據獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值，確定該信道矩陣的秩；從而解決了現(xiàn)有確定信道矩陣的秩的方法運算量大，且確定的秩的可靠性低的問題。本發(fā)明實施例中信道矩陣可以通過對信道情況進行信道估計獲得，以LTE(LongTermEvolution，長期演進)系統(tǒng)為例，UE(UserEquipment，用戶設備)可以通過小區(qū)公共導頻(CRS)或者信道信息測量導頻(CSIRS)進行信道估計，在一定的物理資源范圍內獲得信道矩陣。下面結合說明書附圖對本發(fā)明實施例作進一步詳細描述。如圖1所示，本發(fā)明實施例確定信道矩陣的秩的方法，包括以下步驟：步驟101、對信道矩陣進行QR分解處理，獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值；其中，信道矩陣H為Nr×Nt維矩陣，其中Nr表示接收天線的數(shù)目，Nt表示發(fā)送天線的數(shù)目，對信道矩陣H進行QR分解后，得到酉矩陣Q和上三角矩陣R；步驟102、根據R矩陣中主對角線元素的值，確定信道矩陣的秩。在具體實施過程中，步驟102中確定信道矩陣H的秩包括以下兩種方式：方式一：根據R矩陣中主對角線元素的值與設定的門限值，確定信道矩陣的秩；其中門限值為經驗值，可根據需要設定；在具體實施過程中，確定信道矩陣的秩包括：確定R矩陣主對角線元素中值大于設定的門限值的主對角線元素的個數(shù)；將確定的主對角線元素的個數(shù)作為信道矩陣的秩。假設門限值為r_th，信道矩陣H經過QR分解后，得到的R矩陣中主對角元素為ri,i，其中i∈{1,…,Nt}，則從i＝1開始，逐個判斷ri,i的值是否大于門限值r_th，直至i＝Nt；若判斷的結果為：有N個主對角元素得值大于門限值r_th，則確定信道矩陣H的秩為N；優(yōu)選的，步驟102中在確定信道矩陣的秩之前，還包括：將R矩陣的主對角線元素的值進行排序處理。在具體實施過程中，若對主對角線元素的值進行降序排列，則從第一個主對角線元素開始，依次確定降序排列后的主對角線元素的值是否大于設定的門限值，在確定第一個不大于門限值的主對角線元素的值后，確定位于該主對角線元素之前的所有主對角線元素的個數(shù)的值作為信道矩陣的秩；假設Nt＝4，經過步驟101后得到的R矩陣的主對角線元素分別為：r1,1、r2,2、r3,3和r4,4，將r1,1、r2,2、r3,3和r4,4的值進行降序排列，使r1,1、r2,2、r3,3和r4,4的值滿足：r1,1＞r2,2＞r3,3＞r4,4，經判斷后，若r1,1>r_th，r2,2>r_th，r3,3<r_th，則不需要在判斷r4,4的值與r_th的關系，確定信道矩陣H的秩為2；若對主對角線元素的值進行升序排列，則從第一個主對角線元素開始，依次確定升序排列后的主對角線元素的值是否大于門限值，在確定第一個大于門限值的主對角線元素的值后，確定包括該主對角線元素及位于該主對角線元素之后的所有主對角線元素的個數(shù)的值作為信道矩陣的秩；假設Nt＝4，經過步驟101后得到的R矩陣的主對角線元素分別為：r1,1、r2,2、r3,3和r4,4，將r1,1、r2,2、r3,3和r4,4的值進行升序排列，使r1,1、r2,2、r3,3和r4,4的值滿足：r1,1＜r2,2＜r3,3＜r4,4，經判斷后，若r1,1<r_th，r2,2>r_th，則不需要在判斷r3,3及r4,4的值與r_th的關系，確定信道矩陣H的秩為3。方式二、將R矩陣的主對角線元素的值進行排序處理，根據排序處理后相鄰兩個主對角線元素的值的比值及設定的該相鄰兩個主對角線元素對應的閾值，確定信道矩陣的秩；在具體實施過程中，若對R矩陣的主對角線元素的值進行降序排列，則從第一個主對角線元素r1,1開始，依次確定當前主對角線元素的值與相鄰的下一主對角線元素的值的比值，即Ratioi＝ri,i/ri+1,i+1，在確定的比值Ratioi大于該相鄰兩個主對角線元素對應的閾值Ratio_thi時，確定信道矩陣H的秩為當前主對角線元素ri,i的位置標號i，其中任意相鄰的兩個主對角線元素都對應一個閾值Ratio_thi，該閾值為經驗值，可根據需要設定；需要說明的是，若所有的Ratioi都大于對應的閾值Ratio_thi，則確定信道矩陣H的秩為Nt。假設Nt＝4，經過步驟101后得到的R矩陣的主對角線元素分別為：r1,1、r2,2、r3,3和r4,4，將r1,1、r2,2、r3,3和r4,4的值進行降序排列，使r1,1、r2,2、r3,3和r4,4的值滿足：r1,1＞r2,2＞r3,3＞r4,4，相鄰的r1,1與r2,2對應的閾值為Ratio_th1，相鄰的r2,2與r3,3對應的閾值為Ratio_th2，相鄰的r3,3與r4,4對應的閾值為Ratio_th3，則通過以下過程確定信道矩陣H的秩：令i＝1，計算Ratio1＝r1,1/r2,2；若Ratio1≤Ratio_th1，則計算Ratio2＝r2,2/r3,3；若Ratio1＞Ratio_th1，則確定信道矩陣H的秩為1；若Ratio1≤Ratio_th1且Ratio2≤Ratio_th2，則計算Ratio3＝r3,3/r4,4；若Ratio1≤Ratio_th1且Ratio2＞Ratio_th2，則確定信道矩陣H的秩為2；若Ratio1≤Ratio_th1，且Ratio2≤Ratio_th2，且Ratio3≤Ratio_th3，則確定信道矩陣H的秩為4；若Ratio1≤Ratio_th1，且Ratio2≤Ratio_th2，且Ratio3＞Ratio_th3，則確定信道矩陣H的秩為3。若對R矩陣的主對角線元素的值進行升序排列，則從最后一個主對角線元素開始，依次確定當前主對角線元素的值與相鄰的上一主對角線元素的值的比值Ratioi＝ri,i/ri-1,i-1，在確定的比值Ratioi大于對應的閾值Ratio_thi時，確定信道矩陣的秩為R矩陣中主對角線元素的數(shù)目Nt與上一主對角線元素ri-1,i-1的位置標號i-1的差值，即信道矩陣H的秩為：Nt-(i-1)。在具體實施過程中，步驟101中對信道矩陣進行QR分解處理包括下列步驟：針對Q矩陣與R矩陣中第i列向量，根據Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量的模值，對Q矩陣與R矩陣中當前第i列向量進行重排序處理，其中i＝1,…,Nt，Nt為發(fā)送天線的數(shù)目；根據重排序處理后的Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量中元素的值與R矩陣中當前第i行向量中元素的值，確定Q矩陣中第i列到第Nt列向量中各元素的值，并替換Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量中各元素的值，及確定R矩陣中第i行向量中各元素的值，并替換R矩陣中當前第i行向量中各元素的值。在具體實施過程中，步驟101中對Q矩陣和R矩陣中當前第i列向量進行重排序處理，包括下列步驟：確定Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量對應的模值；將Q矩陣中當前第i列向量與最大的模值對應的列向量進行交換處理，及將確定R矩陣中與Q矩陣中最大的模值對應的列向量位置相同的列向量，并將R矩陣中當前第i列向量與確定的列向量進行交換處理。下面結合附圖2對本發(fā)明實施例步驟101中對信道矩陣H進行QR分解處理的實施過程進行詳細說明。步驟201、對Q矩陣和R矩陣進行初始化，初始Q矩陣為信道矩陣H，初始R矩陣為Nt×Nt維的零矩陣，設定一個1×Nt維向量k＝[1,1,…1]；步驟202、針對Q矩陣中第i列向量與R矩陣中第i列向量，判斷i是否小于Nt，其中i＝1,…,Nt，Nt為發(fā)送天線的數(shù)目；若是，則執(zhí)行步驟203；若否，則結束流程，并輸出R矩陣的主對角線元素；步驟203、根據公式1，計算Q矩陣中第i列～第Nt列向量的功率值Pj，其中j∈{i,…,Nt}，將各功率值Pj存儲到向量E中，即E＝[P1,P2,…PNt]，并令向量E中的第1個到第(i-1)個元素的值設置為-inf(負無窮)；Pj＝||Q(:,j)||2公式1；其中，Q(:,j)表示Q矩陣中第j列向量，||Q(:,j)||表示Q矩陣中第j列向量的模值，j∈{i,…,Nt}；若i＝1，則計算Q矩陣中第1列～第Nt列向量的功率值Pj，即向量E中沒有被設置為-inf的元素；步驟204、對向量E中的各元素的值進行排序，從中選取值最大的元素對應的標號j，并令向量k中的第i個元素k(i)＝j；步驟205、將Q矩陣的第i列向量與第k(i)列向量進行交換，將R矩陣的第i列向量與第k(i)列向量進行交換；步驟206、根據Q矩陣的第i列向量的元素的值，按照公式2計算R矩陣中第i個主對角線元素的值ri,i，ri,i＝||Q(:,i)||公式2；其中，Q(:,i)表示Q矩陣中第i列向量，||Q(:,i)||表示Q矩陣中第i列向量的模值；步驟207、根據確定的R矩陣中第i個主對角線元素的值ri,i及Q矩陣的當前第i列向量的元素的值，按照公式3計算Q矩陣的第i列向量各元素的值并替換當前第i列向量各元素的值；Q(m,i)＝Q(m,i)/ri,i公式3；其中，Q(m,i)表示Q矩陣中第m行第i列元素的值，m∈{1,…,Nr}，Nr表示接收天線的數(shù)目；步驟208、根據Q矩陣各元素的值，按照公式4計算矩陣R中第i行中第i+1列到第Nt列的元素的值，并替換矩陣R中當前第i行中第i+1列到第Nt列的元素的值；ri,n＝Q(:,i)HQ(:,n)/||Q(:,i)||2公式4；其中，Q(:,i)H表示Q矩陣中第i列向量進行共軛轉置后的向量，Q(:,n)表示Q矩陣中第n列向量，n∈{i+1,…,Nt}；步驟209、根據R矩陣中第i行中第i+1列到第Nt列的元素的值及Q矩陣中當前第i+1列到第Nt列向量的元素值，按照公式5計算Q矩陣中第i+1列到第Nt列向量的元素值，并替換Q矩陣中當前第i+1列到第Nt列向量的元素值；Q(:,n)＝Q(:,n)-ri,n·Q(:,i)公式5；其中，Q(:,n)表示Q矩陣中第n列向量，ri,n表示R矩陣中第i行第n列的元素值，Q(:,i)表示Q矩陣中第i列向量；步驟210、令i＝i+1，并執(zhí)行步驟202到步驟209。需要說明的是，本發(fā)明實施例對信道矩陣進行QR分解，并根據QR分解后得到的R矩陣的主對角線元素的值確定信道矩陣的秩，其中對信道矩陣進行的QR分解可采用現(xiàn)有的QR分解的方法以獲取R矩陣的主對角線元素，也可以采用本發(fā)明實施例中在QR分解過程中對信道矩陣的列進行重排序，以使獲取R矩陣的主對角線元素的值盡量滿足降序排列，使根據R矩陣的主對角線元素的值確定的信道矩陣的秩的可靠性更高。在實際通信系統(tǒng)中，基站和終端通常采用發(fā)送天線的數(shù)目為2、4、8的配置，相比于2根發(fā)送天線的情況，在4根發(fā)送天線和8根發(fā)送天線的情況下，采用本發(fā)明實施例的方法確定信道矩陣的秩的復雜度的降低更加明顯?；谕话l(fā)明構思，本發(fā)明實施例中還提供了一種確定信道矩陣的秩的裝置，由于該裝置解決問題的原理與上述確定信道矩陣的秩的方法相似，因此該裝置的實施可以參見方法的實施，重復之處不再贅述。如圖3所示，本發(fā)明實施例確定信道矩陣的秩的裝置，包括：分解模塊30，用于對信道矩陣進行QR分解處理，獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值；確定模塊31，用于根據R矩陣的主對角線元素的值，確定信道矩陣的秩。在具體實施過程中，確定模塊31根據R矩陣的主對角線元素的值與設定的門限值，確定信道矩陣的秩。具體的，確定模塊31確定R矩陣的主對角線元素中值大于設定的門限值的主對角線元素的個數(shù)，并將確定的主對角線元素的個數(shù)作為信道矩陣的秩。優(yōu)選的，在確定信道矩陣的秩之前，確定模塊31將獲取R矩陣的主對角線元素的值進行排序處理。在具體實施過程中，若確定模塊31對R矩陣的主對角線元素的值進行降序排列，則確定模塊31從第一個主對角線元素開始，依次確定降序排列后的主對角線元素的值是否大于門限值，在確定第一個不大于門限值的主對角線元素的值后，確定位于該主對角線元素之前的所有主對角線元素的個數(shù)的值作為信道矩陣的秩；若確定模塊31對R矩陣的主對角線元素的值進行升序排列，則確定模塊31從第一個主對角線元素開始，依次確定升序排列后的主對角線元素的值是否大于門限值，在確定第一個大于門限值的主對角線元素的值后，確定包括該主對角線元素及位于該主對角線元素之后的所有主對角線元素的個數(shù)的值作為信道矩陣的秩。優(yōu)選的，確定模塊31在將R矩陣的主對角線元素的值進行排序處理后，還可以根據排序處理后相鄰兩個主對角線元素的值的比值及設定的該相鄰兩個主對角線元素對應的閾值，確定信道矩陣的秩。在具體實施過程中，若確定模塊31對R矩陣的主對角線元素的值進行降序排列，則確定模塊31從第一個主對角線元素開始，依次確定當前主對角線元素的值與相鄰的下一主對角線元素的值的比值，在確定的比值大于對應的閾值時，確定信道矩陣的秩為當前主對角線元素的位置標號；若確定模塊31對R矩陣的主對角線元素的值進行升序排列，則確定模塊31從最后一個主對角線元素開始，依次確定當前主對角線元素的值與相鄰的上一主對角線元素的值的比值，在確定的比值大于對應的閾值時，確定信道矩陣的秩為R矩陣中主對角線元素的數(shù)目與上一主對角線元素的位置標號的差值。優(yōu)選的，分解模塊30具體用于：針對Q矩陣與R矩陣中第i列向量，根據Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量的模值，對Q矩陣與R矩陣中當前第i列向量進行重排序處理，其中i＝1,…,Nt，Nt為發(fā)送天線的數(shù)目；根據重排序處理后的Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量中元素的值與R矩陣中當前第i行向量中元素的值，確定Q矩陣中第i列到第Nt列向量中各元素的值，并替換Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量中各元素的值，及確定R矩陣中第i行向量中各元素的值，并替換R矩陣中當前第i行向量中各元素的值。具體實施過程中，針對Q矩陣和R矩陣中第i列向量，分解模塊30確定Q矩陣中當前第i列到第Nt列向量對應的模值；將Q矩陣中當前第i列向量與第j列向量進行交換處理，并將R矩陣中當前第i列向量與第j列向量進行交換處理，其中Q矩陣中第j列向量為最大的模值對應的列向量，j∈{i,…,Nt}。本領域內的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。本發(fā)明是參照根據本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據處理設備的處理器執(zhí)行的指令產生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。本發(fā)明實施例對信道矩陣進行QR分解處理，并根據獲取QR分解后得到的上三角矩陣R的主對角線元素的值，確定該信道矩陣的秩；由于信道矩陣的QR分解相比于信道矩陣的相關矩陣的特征值分解，復雜度較低，從而減少了運算量；本發(fā)明實施例通過QR分解輸出的R矩陣的主對角線元素，因此不會出現(xiàn)現(xiàn)有的特征值分解輸出的特征值的精度不可控的問題，因此采用本發(fā)明實施例的方法確定的信道矩陣的秩的可靠性更高。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。