預編碼裝置和包含該預編碼裝置的發(fā)射的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種預編碼裝置和包含該預編碼裝置的發(fā)射機，其中，所述裝置包括：計算單元，其利用測量獲得的上行信道的信道狀態(tài)信息計算非碼本預編碼矩陣，所述信道狀態(tài)信息包括信道均值以及空間相關矩陣；預編碼單元，其利用計算出的非碼本預編碼矩陣對經(jīng)過調(diào)制和SFBC編碼的待發(fā)送信號進行非碼本預編碼。本發(fā)明實施例提供的預編碼裝置是基于最小化字符差錯率上界作為優(yōu)化準則的非碼本預編碼方案，通過本發(fā)明實施例的預編碼裝置，考慮了在TDD信道互易性狀況下，如何充分利用信道均值和空間相關信息進行下行MIMO系統(tǒng)預編碼設計，提高了基于非碼本的預編碼設計方案下的蜂窩小區(qū)邊緣的覆蓋能力并增強了傳輸?shù)目煽啃浴?br> 【專利說明】預編碼裝置和包含該預編碼裝置的發(fā)射機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術，尤其涉及一種基于非碼本的預編碼裝置和發(fā)射機。
【背景技術】
[0002]長期演進(Long Term Evolution, LTE)系統(tǒng)是基于正交頻分復用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing, OFDM)和多入多出(Multiple Input MultipleOutput, MIMO)技術的新一代寬帶無線通信系統(tǒng)。在LTE物理層定義的傳輸模式(Transmission Mode, TM) 2中，在發(fā)送端對于相鄰頻率子載波(subcarriers)使用了空頻分組碼(Space Frequency Block Code, SFBC)獲取分集增益并增加鏈路可靠性[I]。同空時編碼(Space Time Block Code, STBC)相比，對于LTE標準提出的高速運動場景，SFBC系統(tǒng)的鏈路可靠性更高。而隨著MIMO技術研究的進一步深入，在信道狀態(tài)信息(ChannelState Information, CSI)可以度量的情況下,發(fā)送端通常還會進一步采用預編碼技術。
[0003]目前，LTE協(xié)議中已經(jīng)明確支持了基于碼本或非碼本的預編碼技術。基于碼本的預編碼器在發(fā)端通過接收端反饋的預編碼矩陣指示(Precoding Matrix Indicator, PMI)從碼本集合中選擇最優(yōu)的碼字進行傳輸。這種方式中，發(fā)送端不需要知道它與各個用戶(UserEqUipment，UE)之間的信道信息，但是該方法對于瞬時信道信息不能完全描述，會導致系統(tǒng)的性能下降。而基于非碼本的預編碼方式根據(jù)瞬時CSI進行預編碼設計，能夠有效的提升系統(tǒng)性能，但它需要發(fā)送端已知用戶的CSI，增加了系統(tǒng)反饋的開銷。
[0004]發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，一方面，第三代合作伙伴計劃(The3rdGeneration Partnership Project, 3GPP)米用空間信道模型(Spatial Channel Model,SCM)描述MMO系統(tǒng)的衰落信道[3]。實際上，SCM的衰落可以被抽象為一個具有非零均值的空間相關的萊斯信道，這是因為基站在蜂窩內(nèi)與接收機之間可能會存在視線分量(L0S，Line Of Sight)。當LOS均值為零時，上述信道可退化為傳統(tǒng)的瑞利衰落信道。另一方面，現(xiàn)有文獻提出的關于萊斯信道的預編碼方案要么因為簡化操作使分集性能降低[6]，要么需要很高的計算復雜度且算法的收斂性不能保證[7]。
[0005]參考文獻:
[0006][ I ].3GPP TS36.211: “Evolved Universal Terrestrial RadioAccess (E-UTRA) ; Physical channels and modulation，，
[0007][2].3GPP TS36.101: “Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA);User Equipment (UE) radio transmission and reception，，
[0008][3].3GPP TR125.996: “Universal Terrestrial Radio Access (UTRA);Spatialchannel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations”
[0009][4].V.Tarokh, H.Jafarkhani, and A.Calderbank, “Space-time blockcodes from orthogonal designs, ”IEEE Transactions on Information Theory,vol.45, n0.5, pp.1456-1467，1999.[0010][5].M.Fozunbal, S.ff.McLaughlin, R.ff.Schafer, “On Space-Time-FrequencyCoding Over MIMO-OFDM Systems，，，IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.4，n0.1，pp.320-331，2005.[0011][6].L.Zhang, Z.Luoj S.H.Leung, and Y.S.Zhuj “Simplified precoder designfor MIMO systems with receive correlation in Ricean channels，，，IEEE SignalProcessing Letters, vol.19，n0.5，pp.263-266，2012.[0012][7]A.Hjorungnes and D.Gesbertj “Precoded orthogonal space-time blockcodes over correlated Ricean MIMO channels，，，IEEE Trans.Signal Processing, vol.55，n0.2，pp.779-783，2007.[0013]應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發(fā)明的【背景技術】部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種預編碼裝置和發(fā)射機，以提高蜂窩小區(qū)邊緣的覆蓋能力并增強傳輸可靠性。
[0015]根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種預編碼裝置，其中，所述裝置包括:
[0016]計算單元，其利用測量獲得的上行信道的信道狀態(tài)信息計算非碼本預編碼矩陣，所述信道狀態(tài)信息包括信道均值以及空間相關矩陣；
[0017]預編碼單元，其利用計算出的非碼本預編碼矩陣對經(jīng)過調(diào)制和SFBC編碼的待發(fā)送信號進行非碼本預編碼；
[0018]其中，所述計算單元根據(jù)以下公式計算所述非碼本預編碼矩陣:
[0019]
【權利要求】
1.一種預編碼裝置，其中，所述裝置包括: 計算單元，其利用測量獲得的上行信道的信道狀態(tài)信息計算非碼本預編碼矩陣，所述信道狀態(tài)信息包括信道均值以及空間相關矩陣； 預編碼單元，其利用計算出的非碼本預編碼矩陣對經(jīng)過調(diào)制和SFBC編碼的待發(fā)送信號進行非碼本預編碼； 其中，所述計算單元根據(jù)以下公式計算所述非碼本預編碼矩陣:
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述計算單元包括: 能量分配模塊，其利用測量獲得的上行信道的信道狀態(tài)信息計算非碼本預編碼矩陣的特征值矩陣； 波束形成模塊，其利用所述信道狀態(tài)信息和所述能量分配單元計算獲得的特征值矩陣，計算非碼本預編碼矩陣的特征向量矩陣； 度量判決模塊，其對所述特征值矩陣和所述特征向量矩陣進行度量判決，確定所述非碼本預編碼矩陣。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述能量分配模塊以特征向量矩陣為定值，并根據(jù)以下公式計算所述特征值矩陣:
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，所述波束形成模塊利用計算獲得的所述特征值矩陣，并根據(jù)以下公式計算所述特征向量矩陣:
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中，所述波束形成模塊包括: 確定模塊，其利用所述特征值矩陣以及所述信道狀態(tài)信息確定最優(yōu)拉格朗日乘子； 第一計算模塊，其根據(jù)所述最優(yōu)拉格朗日乘子計算所述特征向量矩陣的向量值； 第二計算模塊，其根據(jù)所述特征向量矩陣的向量值確定所述特征向量矩陣。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述確定模塊包括: 優(yōu)化問題映射模塊，其利用計算獲得的所述特征值矩陣，確定待求解的特征向量矩陣，將求解所述特征向量矩陣的問題轉(zhuǎn)換為具有二次型約束的二次型優(yōu)化問題； 主問題求解模塊，其將所述二次型優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為拉格朗日形式； 對偶問題求解模塊，利用拉格朗日對偶松弛方法求解所述拉格朗日形式的二次型優(yōu)化問題，確定最優(yōu)拉格朗日乘子。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中，所述對偶問題求解模塊根據(jù)以下公式確定所述最優(yōu)拉格朗日乘子:

8.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第一計算模塊根據(jù)以下公式計算所述特征向量矩陣的向量值；
9.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第二計算模塊根據(jù)所述特征向量矩陣的向量值，經(jīng)過向量到矩陣的變換，得到所述特征向量矩陣。
10.一種發(fā)射機,其中,所述發(fā)射機包括: 空頻分組碼編碼裝置，其對調(diào)制后的發(fā)送信號進行空頻分組碼(SFBC)編碼； 信道狀態(tài)信息測量裝置，其測量上行信道，利用信道的互異性獲得下行信道的信道狀態(tài)信息；以及 權利要求1-9任一項所述的預編碼裝置，其利用所述信道狀態(tài)信息，對經(jīng)過所述SFBC編碼后的發(fā)送信號進行基于非碼本預編碼。
【文檔編號】H04L1/00GK103973409SQ201310037629
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權日:2013年1月31日
【發(fā)明者】張琳, 王昕
申請人:富士通株式會社