CN101232478A - 选择配对数据流及对应预编码向量的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了选择配对数据流及对应预编码向量的方法及设备，以优化系统，增加系统容量。方法包括下列步骤：网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；网络侧根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从所述各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。基站包括：获取单元，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；选择单元，用于从所述获取单元获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

Description

选择配对数据流及对应预编码向量的方法及设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及选择配对数据流及对应预编码向量的方法及设备。

背景技术

多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户的服务质量(误比特率或数据速率)。

MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术(后3G或者4G)的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一。

早期关于MIMO技术的研究大多数还集中在单用户点到点的环境中，而没有考虑其他用户的共信道干扰。最近，将研究重点逐渐转移到多用户MIMO(Multi User MIMO)信道中。在多用户MIMO系统的下行链路中采用空分多址SCDMA可以给系统吞吐量带来可观的增益。多用户MIMO系统的技术难点在于如何选择预编码向量(发射向量)，以消除用户间的共信道干扰。

现有技术公开了一种利用用户反馈来选择预编码向量的方案。在该方案中，每个用户基于自己的信道矩阵选择预编码向量，再将选定的预编码向量的序列号反馈给NodeB，NodeB找出相应的预编码向量，并对共用一个时频资源块的用户发出的数据流进行预编码并发送。

由于受频分双工FDD(Frequency Division Duplex)反馈量的影响，每个用户反馈的预编码向量个数有限，并且每个用户是在不知其他用户的干扰的情况下选择的预编码向量，所以这种选择预编码向量的方案使得系统的容量较小。

发明内容

本发明实施例提供选择配对数据流及对应预编码向量的方法及设备，以优化系统，增加系统容量。

本发明实施例的一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法，包括下列步骤：网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；网络侧根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从所述各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

本发明实施例的一种基站，包括：获取单元，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；选择单元，用于根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从获取单元获取的各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

本发明实施例的另一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法，包括下列步骤：网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；由网络侧侧从所述获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

本发明实施例的另一种基站，包括：获取单元，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；选择单元，用于从所述获取单元获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

本发明实施例在网络侧确定在当前时频资源块上发送的数据流组，以及在网络侧选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。由于网络侧可以在考虑预编码增益以及各用户之间的干扰大小的情况下，或在考虑各用户之间的干扰大小的情况下，为共用一个时频资源块的用户配出最优的预编码向量组合，所以避免了由每个用户基于自己的信道矩阵进行预编码向量选择带来的问题。从而优化了系统，增加了系统容量。

附图说明

图1为本发明实施例的第一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法步骤流程图；

图2为本发明方法实施例一示意图；

图3为本发明实施例的第一种基站的结构示意图；

图4为本发明基站实施例一的结构示意图；

图5为本发明实施例的第二种选择配对数据流及对应预编码向量的方法步骤流程图；

图6为本发明方法实施例二示意图；

图7为本发明实施例的第二种基站的结构示意图；

图8为本发明基站实施例二的结构示意图；

图9为本发明实施例基于TDD系统信道互易性的方案与现有的每个用户反馈一个预编码向量编号方案的系统容量CDF曲线对比图。

具体实施方式

为了优化系统，增加系统容量，本发明实施例提供了一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法，优选应用于时分复用TDD(Time Division Duplex)信道互易性准确时(由于TDD模式是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保护间隔来区分上行与下行信道的。故在TDD信道互易性准确时，上行信道的信道状况同样能够很好的反映下行信道状况，这即为TDD的信道互易性)，参见图1所示，包括下列主要步骤：

S11、网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

首先、网络侧的NodeB依据每个用户的信道质量对每个用户的数据流分别作自适应编码调制；其次、NodeB对自适应编码调后的各条数据流，以传输分集方式进行选择；最后、NodeB根据各个用户在不同时频率资源块上的信道状态，对传输分集后的数据流进行频率资源的匹配，将能在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流分为一组。

S12、网络侧侧根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从所述各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

网络侧的NodeB根据上下行信道的互易性，从可在同一时频资源块上发送的K条来自不同用户的数据流的上行信道中，分别获取各数据流的下行信道矩阵；所述K为自然整数且大于等于2。根据所述K条数据流所用的码本(可为固定码本，如Non-unitary预编码码本)的增益及K条数据流之间的干扰情况，对获得的K个信道矩阵进行最大联合信干比配对(也可对K个信道矩阵中的若干个信道矩阵进行最大联合信干比配对，但不是最优的效果)。最大联合信干比配对之后，可得出具有最大信干比的M条数据流(即相对于现有技术能使系统容量增大的M条数据流)作为在当前时频资源块上发送的数据流组，同时还可得出所述M条数据流的预编码向量；所述M为自然整数且小于等于K。

以下通过一个方法实施例具体描述。

方法实施例一、TDD信道互易性准确的情况下，设基站端发送天线为2，用户端接收天线为2，每个用户每次发送一个数据流。参见图2所示。

首先、NodeB根据每个用户的下行链路质量反馈信息CQI分别作自适应编码调制；NodeB对自适应编码调后的各条数据流进行传输分集；NodeB对传输分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出可在同一个时频资源块上发送的K条来自不同用户的数据流，本例中假设K＝10。

其次、NodeB根据上下行信道的互易性，从可在同一时频资源块上发送的10条来自不同用户的数据流的上行信道中，分别获取10条数据流的下行信道矩阵。之后，根据所述10条数据流所用的非正交预编码码本的增益，所述非正交预编码码本，例如：

$C=\left[\begin{array}{c}-0.3423-0.5200j-0.5070-0.5913i0.7210-0.5185j-0.4320-0.1946j-0.1193+0.6841j0.2993-0.6597j-0.3135-0.8573j0.0712-0.3939j\\ 0.5006-0.6015j-0.3511+0.5197i-0.2771+0.3667j-0.8699-0.1370j0.6788+0.2386j0.5528+0.4118j0.3171-0.2571j-0.9136+0.0718j\end{array}\right]$

以及10条数据流之间的干扰情况，对获得的10个信道矩阵进行最大联合信干比配对。最大联合信干比配对之后，可得出具有最大信干比的M条数据流(即相对于现有技术能使系统容量增大的M条数据流)作为在当前时频资源块上发送的数据流组，同时还可得出所述M条数据流的预编码向量；所述M为自然整数且小于等于10。

最后，使用通过最大联合信干比配对选择的预编码向量对用户数据流进行预编码并利用天线进行发送。

本发明实施例还提供了一种基站，优选应用于TDD信道互易性准确的情况下。参见图3所示，包括获取单元10，以及与获取单元10相连的选择单元11。

所述获取单元10，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

所述选择单元11，用于根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从获取单元10获取的各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

以下提供一个基站实施例。

基站实施例一、参见图4所示，所述选择单元11中包括信道矩阵获取子单元111，以及与信道矩阵获取子单元相连的最大联合信干比配对子单元112。所述获取单元10中包括：依次相连的自适应编码调制子单元101、传输分集子单元102，以及时频资源匹配子单元103。

选择单元11中的所述信道矩阵获取子单元111，用于根据上下行信道的互易性，从获取单元获取的K条数据流的上行信道中，分别获取各数据流的下行信道矩阵；所述K为自然整数且大于等于2。

选择单元11中的所述最大联合信干比配对子单元112，用于根据所述K条数据流所用的码本增益(可为固定码本)及K条数据流之间的干扰情况，对信道矩阵获取子单元111获得的K个信道矩阵进行最大联合信干比配对，以选择具有最大信干比的M条数据流作为在当前时频资源块上发送的数据流组，以及所述M条数据流的预编码向量；所述M为自然整数且小于等于K。

获取单元10中的所述自适应编码调制子单元101，用于对每个用户的数据流分别作自适应编码调制。

获取单元10中的所述传输分集子单元102，用于对自适应编码调制子单元101自适应编码调后的各条数据流进行传输分集。

获取单元10中的所述时频资源匹配子单元103，用于对传输分集子单元102分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出可在同一个时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

为了优化系统，增加系统容量，本发明实施例又提供了一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法，优选应用于TDD信道互易性不准确时，参见图5所示，包括下列主要步骤：

S21与上述步骤S11完全相同，不在赘述。

S22、网络侧从所述获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

网络侧的NodeB侧从可在同一时频资源块上发送的K条来自不同用户的数据流中，按照下行链路质量反馈信息CQI从高到低的顺序，选出M条数据流作为在当前时频资源块上发送的数据流组；所述K为自然整数且大于等于2；所述M为自然整数，其小于等于K且小于等于所分的组数。

NodeB侧考虑到数据流之间的干扰情况，将预编码码本(可为固定码本，如Non-unitary预编码码本)按照相关性进行分组，以使各预编码向量组之间的相关性最小。可预设一个相关性阀值，当一个预编码向量与当前预编码向量组内的各个预编码向量的相关值均小于该阀值时，则将该预编码向量归为该预编码向量组。

之后，为所述M条数据流分别分配不同的预编码向量组，以使共用同一时频资源块的用户使用不同的预编码向量组，以及分别为所述M条数据流从其分配到的预编码向量组中选择一个预编码向量，从而保证了为M条数据流选择的预编码向量相关性最小，进而保证了以所选的预编码向量对M条数据流编码后，它们之间的干扰最小。

以下通过一个方法实施例具体描述。

方法实施例二、TDD信道互易性不准确的情况下，设基站端发送天线为2，用户端接收天线为2，每个用户每次发送一个数据流。参见图6所示。

首先、NodeB对每个用户分别作自适应编码调制(NodeB可根据预设的CQI对每个用户分别作自适应编码调制)；NodeB对自适应编码调后的各条数据流进行传输分集；NodeB对传输分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出可在同一个时频资源块上发送的K条来自不同用户的数据流，本例中假设K＝10。

其次、NodeB侧将预编码码本，例如：

$C=\left[\begin{array}{c}-0.3423-0.5200j-0.5070-0.5913i0.7210-0.5185j-0.4320-0.1946j-0.1193+0.6841j0.2993-0.6597j-0.3135-0.8573j0.0712-0.3939j\\ 0.5006-0.6015j-0.3511+0.5197i-0.2771+0.3667j-0.8699-0.1370j0.6788+0.2386j0.5528+0.4118j0.3171-0.2571j-0.9136+0.0718j\end{array}\right]$

按照相关性进行分组，以使各预编码向量组之间的相关性最小，本例中假设所分的组数为6组。

NodeB侧从可在同一时频资源块上发送的10条来自不同用户的数据流中按照下行链路质量反馈信息CQI从高到低的顺序，选出6条数据流作为在当前时频资源块上发送的数据流组。之后，为所述6条数据流分别分配不同的预编码向量组，使共用同一时频资源块的用户使用不同的预编码向量组，以及分别为所述6条数据流从其分配到的预编码向量组中选择一个预编码向量。

最后，使用通过随机选择机制选择的预编码向量对用户数据流进行预编码并利用天线进行发送。

本发明实施例又提供了一种基站，优选应用于TDD信道互易性不准确的情况下。参见图7所示，包括获取单元20，以及与获取单元20相连的选择单元21。

所述获取单元20，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

所述选择单元21，用于从所述获取单元20获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

以下提供一个基站实施例。

基站实施例二、参见图8所示，所述选择单元21中包括分组子单元211和数据流选择子单元212，以及与分组子单元211和数据流选择子单元212分别相连的预编码向量选择子单元213。所述获取单元20中包括：依次相连的自适应编码调制子单元201、传输分集子单元202，以及时频资源匹配子单元203。

选择单元21中的所述分组子单元211，用于将预编码码本(可为固定码本)按照相关性进行分组，以使各预编码向量组之间的相关性最小。

选择单元21中的所述数据流选择子单元212，用于从获取单元获取的K条数据流中按照CQI从高到低的顺序，选出M条数据流作为在当前时频资源块上发送的数据流组；所述K为自然整数且大于等于2；所述M为自然整数，其小于等于K且小于等于所分的组数。

选择单元21中的所述预编码向量选择子单元213，用于为所述M条数据流分别分配不同的预编码向量组，以及分别为所述M条数据流从其分配到的预编码向量组中选择一个预编码向量。

获取单元20中的所述自适应编码调制子单元201，用于对每个用户的数据流分别作自适应编码调制。

获取单元20中的所述传输分集子单元202，用于对自适应编码调制子单元201自适应编码调后的各条数据流进行传输分集。

获取单元20中的所述时频资源匹配子单元203，用于对传输分集子单元202分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出可在同一个时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

综上所述，本发明实施例在网络侧确定在当前时频资源块上发送的数据流组，以及在网络侧选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。由于网络侧可以在考虑预编码增益以及各用户之间的干扰大小的情况下，或者在考虑各用户之间的干扰大小的情况下，为共用一个时频资源块的用户配出最优的预编码向量组合，所以优化了系统，增加了系统容量。

具体到TDD信道互易性准确的情况下，本发明实施例利用了TDD系统的上下行互易性，从用户的上行信道中获知用户的下行信道矩阵，从而将用户的预编码选择步骤放到了网络侧进行，进而网络侧可以在考虑预编码增益以及各用户之间的干扰大小的情况下，为共用一个时频资源块的用户配出最优的预编码向量组合，以使系统容量最大化。参见图9所示的基于TDD系统信道互易性的多用户MIMO系统容量CDF曲线(The system capacity of MU-MIMO basedon the reciprocity of TDD system)，图9中的虚线为现有的每个用户反馈一个预编码向量编号的方案得到的系统容量；图9中的实线为本发明实施例一中所述的利用TDD信道互易行得到的系统容量。可以看出使用TDD的信道互易性来获得每个用户的全部信道状态(即信道矩阵)可以更好的选择配对用户以及它们的预编码向量，从而得到更大的系统容量。

具体到TDD信道互易性不准确的情况下，本发明实施例在N网络侧先选定固定的码本，并按照相关性进行分组，以使各预编码向量组之间的相关性最小；之后为在当前时频资源块上发送的数据流组中的各个数据流选择的预编码向量，分别从不同的预编码向量组中随机选出，所以保证了在当前时频资源块上发送的数据流组的预编码向量组合相关性最小，从而保证了数据流编码后，它们之间的干扰最小，进而优化了系统。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法，其特征在于，包括下列步骤：

网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；

网络侧根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从所述各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择数据流组中各数据流的预编码向量是从固定码本中选择。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，时分复用TDD信道互易性准确时，所述网络侧根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从所述各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量，包括下列步骤：

网络侧根据上下行信道的互易性，从在同一时频资源块上发送的K条来自不同用户的数据流的上行信道中，分别获取各数据流的下行信道矩阵；所述K为自然整数且大于等于2；

根据所述K条数据流所用的码本增益及K条数据流之间的干扰情况，对获得的K个信道矩阵进行最大联合信干比配对，选择具有最大信干比的M条数据流作为所述数据流组，以及所述M条数据流的预编码向量；所述M为自然整数且小于等于K。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流，包括下列步骤：

对每个用户的数据流分别作自适应编码调制；

对自适应编码调后的各条数据流进行传输分集；

对传输分集后的数据流进行时频资源匹配，选出在同一个时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

5.一种基站，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；

选择单元，用于根据预编码增益及各数据流之间的干扰情况，从获取单元获取的各数据流中确定数据流组，以及选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

6.如权利要求5所述的基站，其特征在于，所述选择单元从固定码本中选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

7.如权利要求5所述的基站，其特征在于，所述选择单元中包括下列子单元：

信道矩阵获取子单元，用于根据上下行信道的互易性，从获取单元获取的K条数据流的上行信道中，分别获取各数据流的下行信道矩阵；所述K为自然整数且大于等于2；

最大联合信干比配对子单元，用于根据所述K条数据流所用的码本增益及K条数据流之间的干扰情况，对信道矩阵获取子单元获得的K个信道矩阵进行最大联合信干比配对，以选择具有最大信干比的M条数据流作为所述数据流组，以及所述M条数据流的预编码向量；所述M为自然整数且小于等于K。

8.如权利要求5至7任一项所述的基站，其特征在于，所述获取单元包括下列子单元：

自适应编码调制子单元，用于对每个用户的数据流分别作自适应编码调制；

传输分集子单元，用于对自适应编码调制子单元自适应编码调后的各条数据流进行传输分集；

时频资源匹配子单元，用于对传输分集子单元分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出在同一个时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

9.一种选择配对数据流及对应预编码向量的方法，其特征在于，包括下列步骤：

网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；

由网络侧从所述获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述选择数据流组中各数据流的预编码向量是从固定码本中选择。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，TDD信道互易性不准确时，包括下列步骤：

网络侧从在同一时频资源块上发送的K条来自不同用户的数据流中按照下行链路质量反馈信息CQI从高到低的顺序，选出M条数据流作为所述数据流组；所述K为自然整数且大于等于2；所述M为自然整数，其小于等于K且小于等于所分的组数；

网络侧将预编码码本按照相关性进行分组，以使各预编码向量组之间的相关性最小；

为所述M条数据流分别分配不同的预编码向量组，以及分别为所述M条数据流从其分配到的预编码向量组中选择一个预编码向量。

12.如权利要求9至11任一项所述的方法，其特征在于，网络侧获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流，包括下列步骤：

对每个用户的数据流分别作自适应编码调制；

对自适应编码调后的各条数据流进行传输分集；

对传输分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出在同一个时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

13.一种基站，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取在同一时频资源块上发送的来自不同用户的数据流；

选择单元，用于从所述获取单元获取的各数据流中确定数据流组，以及根据数据流之间的干扰情况，选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

14.如权利要求13所述的基站，其特征在于，所述选择单元从固定码本中选择所述数据流组中各数据流的预编码向量。

15.如权利要求13所述的基站，其特征在于，所述选择单元中包括下列子单元：

数据流选择子单元，用于从获取单元获取的K条数据流中按照CQI从高到低的顺序，选出M条数据流作为所述数据流组；所述K为自然整数且大于等于2；所述M为自然整数，其小于等于K且小于等于所分的组数；

分组子单元，用于将预编码码本按照相关性进行分组，以使各预编码向量组之间的相关性最小；

预编码向量选择子单元，用于为所述M条数据流分别分配不同的预编码向量组，以及分别为所述M条数据流从其分配到的预编码向量组中选择一个预编码向量。

16.如权利要求13至15任一项所述的基站，其特征在于，所述获取单元包括下列子单元：

自适应编码调制子单元，用于对每个用户的数据流分别作自适应编码调制；

传输分集子单元，用于对自适应编码调制子单元自适应编码调后的各条数据流进行传输分集；

时频资源匹配子单元，用于对传输分集子单元分集后的数据流进行时频资源匹配，以选出在同一个时频资源块上发送的来自不同用户的数据流。

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