在多天線無線通信系統(tǒng)中發(fā)送信號的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，尤其是，涉及在多天線無線通信系統(tǒng)中有效的反饋傳 輸方法和用于其的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] MIMO(多輸入多輸出）指的是使用多個發(fā)射（Tx)天線和多個接收（Rx)天線，而不 是單個Tx天線和單個Rx天線，用于改善發(fā)送/接收數(shù)據(jù)效率的方法。也就是說，MHTO是 無線通信系統(tǒng)的發(fā)送端或者接收端使用多個天線改善能力或者增強性能的方案。MMO可以 稱為多天線技術(shù)。
[0003] 為了支持多天線傳輸，可以應(yīng)用用于按照信道狀態(tài)適當(dāng)?shù)胤峙鋫鬏斝畔⒔o天線的 預(yù)編碼矩陣。3GPP LTE (第三代合作項目長期演進(jìn)）支持用于下行鏈路傳輸?shù)淖疃?個Tx 天線，并且限定用于使用Tx天線的下行鏈路傳輸?shù)念A(yù)編碼碼本。
[0004] 在基于Mnro的蜂窩通信環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳送速率可以通過在發(fā)送端和接收端之間 的波束成形改善。是否應(yīng)用波束成形基于信道信息確定，通過在接收端上的參考信號估計 的信道被使用碼本適當(dāng)?shù)亓炕?，并且反饋給發(fā)送端。
[0005] 將給出可用于產(chǎn)生碼本的空間信道矩陣（或者信道矩陣）的描述?？臻g信道矩陣 (或者信道矩陣）可以表示如下。
[0006]
[0007] 在這里，H(i，k)表示空間信道矩陣，Nr表示Rx天線的數(shù)目，Nt表示Tx天線的數(shù) 目，r是Rx天線索引，t是Tx天線索引，i表示OFDM(或者SC-FDMA)符號索引，并且k表示 子載波索引。
[0008] hnt(i，k)是信道矩陣H(i，k)的元素，并且表示第r個信道狀態(tài)和對應(yīng)于第i個 符號和第k個子載波的第t個天線。
[0009] 此外，現(xiàn)在將簡要地描述可以在本發(fā)明中使用的空間信道協(xié)方差矩陣?？臻g信道 協(xié)方差矩陣可以由R表示。這里H表示空間信道矩陣，并且R表示 ，
y 空間信道協(xié)方差矩陣。此外，E□表示平均值，i表示符號索引，并且k表示頻率索引。 [0010] 奇異值分解（SVD)是一種用于分解矩形矩陣的方法，其在信號處理和統(tǒng)計數(shù)值中 廣泛地使用。SVD是用于任意矩形矩陣的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣頻譜理論。作為使用頻譜理論基礎(chǔ)，正 交方形矩陣可以使用本征值被分解為對角矩陣。當(dāng)假設(shè)信道矩陣H是由多個集合元素組成 的mXn矩陣時，矩陣H可以表示為如下的三個矩陣的乘積。
[0011]
[0012] 在這里，U和V表示酉矩陣，并且Σ表示包括非零的奇異值的mXn矩陣。奇異值 ^
作為三個矩陣乘積的表示稱為SVD。與可以僅僅分解正交 正方形矩陣的本征值分解相比，SVD可以處理正規(guī)矩陣。SVD和本征值組成是彼此相關(guān)的。
[0013] 當(dāng)矩陣H是恒定的厄爾米特（Hermitian)矩陣時，H的所有本征值是非負(fù)的實數(shù)。 在這里，H的奇異值和奇異矢量等于H的本征值和本征矢量。本征值分解（EVD)可以表示 如下（在這里，本征值可以是λ 1.....λΓ)。
[0014] HHh= (U Σ V h) (U Σ Vh) η= UEE tUh
[0015] HhH = (U Σ VH)H(U Σ VH)H= V Σ ΤΣ V
[0016] 在這里，本征值可以是λ?.....λΓ。有關(guān)在U和V之間的U信息表示信道方向， 其可以是經(jīng)由HHh的奇異值分解已知的，并且有關(guān)V的信息可以是經(jīng)由HhH的奇異值分解已 知的。通常，發(fā)送端和接收端分別執(zhí)行波束成形，以便在多用戶Mnro(MU-Mnro)中實現(xiàn)較高 的吞吐量。當(dāng)接收端波束和發(fā)送端波束由矩陣τ和w表示時，波束成形應(yīng)用于其的信道由 THff = TU (Σ) VW表示。因此，所希望的是基于U產(chǎn)生接收端波束，和基于V產(chǎn)生發(fā)送端波束 以便實現(xiàn)較高的吞吐量。
[0017] 在碼本設(shè)計中，必須使用盡可能少的比特以降低反饋開銷，并且正確地量化信道 以獲得足夠的波束成形增益。作為由近來的移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，諸如，3GPP LTE (第三代合 作項目長期演進(jìn)）、高級LTE和IEEE 16m給出或者采用的碼本設(shè)計方案的一個是使用如由 公式1表示的信道的長期協(xié)方差矩陣去變換碼本。
[0018] [公式 1]
[0019] W' = norm (Rff)
[0020] 在這里，W表示產(chǎn)生以反映短期的信道信息的現(xiàn)有的碼本，R表示信道矩陣H的長 期協(xié)方差矩陣，norm (A)表示norm按照矩陣A的每個列標(biāo)準(zhǔn)化為1的矩陣，并且W'表示通 過使用信道矩陣H、信道矩陣H的長期協(xié)方差矩陣R和norm函數(shù)變換碼本W(wǎng)產(chǎn)生的最后的 碼本。
[0021] 信道矩陣H的長期協(xié)方差矩陣R可以如公式2表示。
[0022] [公式 2]
[0023]
[0024] 在這里，信道矩陣H的長期協(xié)方差矩陣R被按照奇異值分解分解為VA VH。V是 具有V1作為第i個列矢量的NtXNt酉矩陣，Λ是具有σ i作為第i個對角分量的對角 矩陣，并且/是V的厄爾米特矩陣。此外，σ JP V1分別地表示第i個奇異值和對應(yīng)于其 (σ > σ 2多· · ·彡σ Nt)的第i個奇異列矢量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 技術(shù)問題
[0026] 本發(fā)明被設(shè)計解決問題的目的在于在無線通信中使用碼本的預(yù)編碼方法和用于 其的裝置。
[0027] 由本發(fā)明解決的技術(shù)問題不局限于以上所述的技術(shù)問題，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以從以下的描述中理解其它的技術(shù)問題。
[0028] 技術(shù)方案
[0029] 在本發(fā)明的一個方面中，一種在無線通信系統(tǒng)中用于由基站發(fā)送信號的方法，包 括：使用用于預(yù)編碼的矩陣來預(yù)編碼信號；將預(yù)編碼的信號映射到資源元素；以及將映射 的信號發(fā)送到用戶設(shè)備（UE)，其中用于預(yù)編碼的矩陣是基于基站的水平天線的矩陣和基站 的垂直天線的矩陣計算的，其中用于水平天線和垂直天線的矩陣分別具有循環(huán)延遲值。
[0030] 用于水平天線的矩陣可以是通過順序地相乘矩陣WH(i)、DH⑴和U獲得的矩陣， 并且用于垂直天線的矩陣可以是通過順序地相乘矩陣WV(i)、DV(i)和U獲得的矩陣，其中 矩陣WH(i)、DH(i)、WV(i)和DV(i)分別具有周期值PWH、PvH、PWV和PvV，并且根據(jù)其相應(yīng) 的周期值循環(huán)（i是自然數(shù)），其中周期值是基于在由基站的水平天線和垂直天線產(chǎn)生的信 道中的變化設(shè)置的。
[0031] 用于水平天線的矩陣的周期值可以大于用于垂直天線的矩陣的周期值。
[0032] 用于水平天線的矩陣的周期值可以小于用于垂直天線的矩陣的周期值。
[0033] 矩陣WH⑴可以是用于水平天線的信道控制的預(yù)編碼矩陣，并且PWH可以是矩陣 WH(i)的周期值；矩陣WV(i)可以是用于垂直天線的信道控制的預(yù)編碼矩陣，并且PWV可以 是矩陣WV(i)的周期值；矩陣DH(i)可以是用于水平天線的相位延遲的矩陣；矩陣DV(i)可 以是用于垂直天線的相位延遲的矩陣；以及矩陣U可以是酉矩陣。
[0034] PWH可以是NV乘PWV，其中NV表示基站的垂直天線的數(shù)目，并且是等于或者大于 2的整數(shù)。
[0035] PWV可以是NV乘PWH，其中NV表示基站的垂直天線的數(shù)目，并且是等于或者大于 2的整數(shù)。
[0036] 用于預(yù)編碼的矩陣可以由(WH⑴DH⑴Uj ? {WV(ni)V(nu丨表示，其中g(shù)>是克 羅內(nèi)克積（Kronecker product)。
[0037] 矩陣DH⑴和U可以是單位矩陣I。
[0038] 矩陣DV⑴和U可以是單位矩陣I。
[0039] PvH和PvV可以按照資源元素（RE)變化。
[0040] 在本發(fā)明的另一個方面中，一種在無線通信系統(tǒng)中由UE從基站接收信號的方法， 包括：使用用于預(yù)編碼的矩陣，從基站接收預(yù)編碼的信號，其中用于預(yù)編碼的矩陣是基于基 站的水平天線的矩陣和基站的垂直天線的矩陣計算的，其中用于水平天線和垂直天線的矩 陣分別具有循環(huán)延遲值。
[0041] 在本發(fā)明的另一個方面中，一種在無線通信系統(tǒng)中用于向UE發(fā)送信號發(fā)送/從UE 接收信號的基站，包括：收發(fā)機；和處理器，其中處理器被配置為控制基站使用用于預(yù)編碼 的矩陣來預(yù)編碼信號，將預(yù)編碼的信號映射到資源元素，以及將映射的信號發(fā)送到UE，其中 用于預(yù)編碼的矩陣是基于基站的水平天線的矩陣和基站的垂直天線的矩陣計算的，其中用 于水平天線和垂直天線的矩陣分別具有循環(huán)延遲值。
[0042] 有益效果
[0043] 按照本發(fā)明的實施例，能夠提供可以在無線通信系統(tǒng)中有效地支持MMO傳輸?shù)?使用碼本的預(yù)編碼方法和用于其的裝置。
[0044] 本發(fā)明的效果不局限于以上描述的效果，并且從以下的描述中在此處沒有描述的 其它的效果對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0045] 附圖被包括以提供對本發(fā)明進(jìn)一步的理解，其圖示本發(fā)明的實施例，并且與說明 書一起可以起解釋本發(fā)明原理的作用。在附圖中：
[0046] 圖1圖示作為示例性移動通信系統(tǒng)的E-UMTS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0047] 圖2是圖示在按照本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的基站（BS)和UE的配置的方框圖；
[0048] 圖3圖示常規(guī)的MIMO通信系統(tǒng)配置；
[0049] 圖4圖示在M頂0系統(tǒng)中示例性正常循環(huán)延遲分集（CDD)結(jié)構(gòu)；
[0050] 圖5圖示基于碼本的預(yù)編碼的基本概念；
[0051] 圖6圖示示例性8個發(fā)射（Tx)天線配置；
[0052] 圖7圖示有源天線系統(tǒng)（AAS);和
[0053] 圖8圖示本發(fā)明可應(yīng)用于其的2D-AAS。
【具體實施方式】
[0054] 現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的示例性實施例。該詳細(xì)說明將在下面參考附圖 給出，其意欲解釋本發(fā)明示例性實施例，而不是示出僅僅可以按照本發(fā)明實現(xiàn)的實施例。以 下的詳細(xì)說明包括特定的細(xì)節(jié)以便對本發(fā)明提供深入理解。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來 說顯而易見，本發(fā)明可以無需這些特定的細(xì)節(jié)實踐。例如，在使用3GPP LTE和LTE-A移動 通信系統(tǒng)的假設(shè)之下給出以下的詳細(xì)說明。但是，除3GPP LTE和LTE-A系統(tǒng)固有的特定的 特點之外，該描述可應(yīng)用于任何其它的移動通信系統(tǒng)。
[0055] 在有些情況下，已知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備被省略，或者以方框圖形式示出，專注于在結(jié)構(gòu) 和設(shè)備的重要的特點，以便不使本發(fā)明的概念難以理解。貫穿本說明書將使用相同的附圖 標(biāo)記指代相同的或者類似的部分。
[0056] 在以下的描述中，采用的用戶設(shè)備（UE)指的是移動或者固定的終端設(shè)備，諸如， 移動站（MS)、高級移動站（AMS)、機器對機器（M2M)設(shè)備等等，并且采用的術(shù)語"基站（BS) " 指的是網(wǎng)絡(luò)末端的任何節(jié)點，諸如，與UE通信的節(jié)點B、e節(jié)點B、接入點（AP)等等。
[0057] 在移動通信系統(tǒng)中，UE可以在下行鏈路上從BS接收信息，并且在上行鏈路上發(fā)送 信息到BS。UE發(fā)送或者接收的信息包括數(shù)據(jù)和各種類型的控制信息。按照UE發(fā)送或者接 收的信息的類型和用途，存在許多的物理信道。
[0058] 3GPP LTE (第三代合作項目長期演進(jìn)）和LTE-A (高級LTE)現(xiàn)在將作為本發(fā)明可 應(yīng)用于的示例性移動通信系統(tǒng)描述。
[0059] 圖1圖示作為一個示例性移動通信系統(tǒng)的E-UMTS (演進(jìn)的通用移動電信系統(tǒng)）。
[0060] 從UMTS(通用移動電信系統(tǒng)）演進(jìn)來的E-UMTS目前在3GPP中標(biāo)準(zhǔn)化。E-UMTS 也可以被認(rèn)為是LTE系統(tǒng)。對于UMTS和E-UMTS的技術(shù)規(guī)范，可以參考"3rd Generation Partnership Project !Technical Specification Group Radio Access Network (第三代 合作項目；技術(shù)規(guī)范組無線電接入網(wǎng)絡(luò)）"的版本8和版本9。
[0061] 參考圖I，E-UMTS包括用戶設(shè)備（UE)、基站（BS)和位于網(wǎng)絡(luò)（E-UTRAN)的末端的 接入網(wǎng)關(guān)（AG)，并且連接到外部網(wǎng)絡(luò)。BS可以同時地傳送用于多播服務(wù)，和/或單播服務(wù) 的多個數(shù)據(jù)流。
[0062] 一個或多個小區(qū)存在于BS中。一個小區(qū)被設(shè)置為