[發(fā)明專利]預(yù)編碼碼本和反饋表示

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410425960.2
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN104202118B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬蒂爾斯·溫斯特姆;劉江華
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的多天線傳輸技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及有關(guān)預(yù)編碼和傳送預(yù)編碼反饋表示的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對于多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)而言，預(yù)編碼旨在用于提高信號增益和/或增強多個發(fā)送信息流之間接收信號的區(qū)分。例如，預(yù)編碼已經(jīng)用于各種無線通信標(biāo)準(zhǔn)，例如3GPP LTE、3GPP2 UMB和IEEE 802.16e。在所有這些標(biāo)準(zhǔn)中，OFDM作為傳輸?shù)恼{(diào)制技術(shù)。

預(yù)編碼通過將要發(fā)送的多個或單個數(shù)據(jù)流分別與矩陣或向量相乘的方式來執(zhí)行。用于表示使用的預(yù)編碼(以及下文中列出的預(yù)編碼器)的矩陣或向量應(yīng)與信道相匹配，以便能夠很好地區(qū)分不同的數(shù)據(jù)流，從而能夠針對各個數(shù)流實現(xiàn)很高的接收信噪比(SNR)。在通過無線信道傳輸?shù)腛FDM系統(tǒng)中，輸入輸出關(guān)系可以表示為：

y＝HWx+n， (B-1)

其中，W表示預(yù)編碼矩陣；H表示信道矩陣；x表示包含要發(fā)送的符號的輸入向量；n表示噪聲取樣；y表示接收端的輸出信號。等式B-1中的關(guān)系適用于OFDM系統(tǒng)中的各個子載波。然而，一組相鄰的子載波通常使用同一預(yù)編碼矩陣W。

等式B-1中的模型適用于以下兩種情況下的無線通信系統(tǒng)：1)基站與接收移動臺之間的通信，其中基站有多個發(fā)射天線；2)多個基站與接收移動臺之間的通信，其中每個基站有多個發(fā)射天線。在第二種情況下，傳輸信道H的列數(shù)等于所有協(xié)同基站的發(fā)射天線總數(shù)，同時預(yù)編碼矩陣W的行數(shù)也等于此發(fā)射天線總數(shù)。這種場景被稱為協(xié)同多點傳輸(COMP)系統(tǒng)，因此大量的傳輸天線需要碼本。

預(yù)編碼矩陣W的選擇是基于傳輸信道H的，即預(yù)編碼器依賴于信道。同時，傳輸秩的選擇也是基于信道H的。傳輸秩等于發(fā)送數(shù)據(jù)流的數(shù)量，同時等于預(yù)編碼矩陣W的列數(shù)。因此，如果選擇了秩1，預(yù)編碼矩陣W將成為預(yù)編碼向量。

圖1示意性地顯示了一種無線通信系統(tǒng)，其中，一個基站發(fā)送兩個數(shù)據(jù)流，這兩個數(shù)據(jù)流經(jīng)過了秩為2的預(yù)編碼矩陣W進行預(yù)編碼處理。在這種情況下，發(fā)射基站有四個發(fā)射天線，而接收移動臺有兩個接收天線。在接收機中，接收機濾波器用于將著兩個數(shù)據(jù)流分離開來。

圖2示意性地顯示了一種場景，其中無線通信系統(tǒng)中有三個發(fā)射基站，每個基站有四個發(fā)射天線，這三個發(fā)射基站分別向同一個接收移動臺發(fā)送了三個數(shù)據(jù)流，其中移動臺有三個接收天線。這是一個COMP傳輸范例，其中，多個基站向同一個接收移動臺發(fā)送協(xié)同信號。因此，在這種情況下，由于總共有12個發(fā)射天線和3個接收天線，所以傳輸信道H有12列和3行。而且，由于發(fā)送了三個數(shù)據(jù)流，所以預(yù)編碼矩陣W有12行和3列，因此，將從12發(fā)射天線的碼本中選擇此矩陣。各個基站發(fā)射了此12x3的矩陣W的子矩陣，例如，基站1使用由預(yù)編碼矩陣W頂部的4行、3列組成的預(yù)編碼矩陣發(fā)射了3個數(shù)據(jù)流。

因此，接收機接收到了y，以及有關(guān)聯(lián)合的信道與預(yù)編碼器乘積G＝HW的信息，則接收機可以創(chuàng)建接收機濾波器R，用于估計傳輸符號向量：

一種通用的接收機濾波器為迫零濾波器：

R＝(G^*G)^-1G^*，(B-3)

或線性最小均方誤差(LMMSE)接收機濾波器：

R＝(G^*G+C_nn)^-1G^*， (B-4)

其中，C_nn是接收端的噪聲加干擾協(xié)方差矩陣。

如果發(fā)射端知道有關(guān)信道H的信息，則可以選擇對應(yīng)的預(yù)編碼器W用于傳輸。選擇預(yù)編碼器W的準(zhǔn)則，包括選擇預(yù)編碼器的秩的準(zhǔn)則，是針對中的估計符號最大化信號與干擾加噪聲比(SINR)。另一種選擇W的準(zhǔn)則也是公認(rèn)的，例如，最大化傳輸信息比特，考慮所有數(shù)據(jù)流。注意，預(yù)編碼器W的列尺寸，也稱為傳輸秩，也是選擇預(yù)編碼器W時需要考慮的一部分，因此選擇此秩(等于列數(shù))內(nèi)所有可能預(yù)編碼矩陣中的秩和最優(yōu)預(yù)編碼器W。

通常，發(fā)射端并不了解信道H。如果接收機可以估計到所有信道信息H并將此信息反饋給向發(fā)射機，發(fā)射機則可以根據(jù)接收機發(fā)送的已獲取的信道信息來確定預(yù)編碼矩陣W，但是這需要大量的反饋信令，是不可取的。