專利名稱：Tdd系統(tǒng)的線性預(yù)編碼方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，尤其涉及一種TDD系統(tǒng)的線性預(yù)編碼方法及裝置。
背景技術(shù)：
所謂的線性預(yù)編碼方法是指當(dāng)發(fā)射端存在多根發(fā)射天線時，可以通過一個線性的預(yù)編碼(pre-coding)操作將多個數(shù)據(jù)流映射到多根天線上。假設(shè)天線的個數(shù)為M，數(shù)據(jù)流的個數(shù)為L，當(dāng)數(shù)據(jù)流的數(shù)目L等于1時，即將1個數(shù)據(jù)流映射到M個天線上時，這種空域的線性預(yù)編碼又可以看作是傳統(tǒng)的波束賦形方法。傳統(tǒng)的波束賦形方法能夠有效降低終端間干擾，不僅包括來自本小區(qū)內(nèi)的終端間干擾，也包括來自外小區(qū)的終端間干擾。其工作原理是為某一終端分配一個特定的定向波束，在終端來波方向?qū)@得較大的天線增益，而其他方向天線增益較小，從而有效的抑制了對其他終端的干擾。
預(yù)編碼方法與傳統(tǒng)的波束賦形方法的主要區(qū)別在于，傳統(tǒng)的波束賦形方法是根據(jù)終端的方向進行賦形，一般只生成一個波束；而預(yù)編碼方法是為一個終端生成多個波束，并且多個波束的預(yù)編碼矩陣一般不是根據(jù)終端的方位生成，而是根據(jù)降低波束間干擾的需求生成。
目前，在現(xiàn)有技術(shù)中時分雙工(TDDTime Division Duplex)系統(tǒng)只在下行方向上進行波束賦形(或預(yù)編碼)。這是因為在現(xiàn)有技術(shù)中上行方向是不進行波束賦形(或預(yù)編碼)的，所以基本上上行導(dǎo)頻符號和/或數(shù)據(jù)符號也不進行波束賦形(或預(yù)編碼)，故可以利用這些未預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號和/或數(shù)據(jù)符號收集信道狀態(tài)信息。
如圖1所示，簡單說明現(xiàn)有技術(shù)中TDD系統(tǒng)在下行方向上進行波束賦形(或預(yù)編碼)的過程，包括步驟(101)終端發(fā)送上行導(dǎo)頻符號和/或數(shù)據(jù)符號其中，任一個終端的上行導(dǎo)頻符號和/或數(shù)據(jù)符號都未進行預(yù)編碼。
(102)基站通過上行信道探測(channel sounding)方法收集每個終端的上行信道狀態(tài)信息(CSIChannel State Information)，并進行保存(103)計算線性預(yù)編碼矩陣
在保存的信道狀態(tài)信息中，根據(jù)某一終端對應(yīng)的信道狀態(tài)信息，計算該終端使用的線性預(yù)編碼矩陣。
(104)進行線性預(yù)編碼操作在獲得相應(yīng)的線性預(yù)編碼矩陣之后，對多個并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作，并進行數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號的傳輸。
對于時分雙工TDD系統(tǒng)而言，通常是利用信道的對稱性，在一個方向上獲得信道沖擊響應(yīng)H，并利用該信道沖擊響應(yīng)H計算在另外一個方向上使用的線性預(yù)編碼矩陣V。在進行預(yù)編碼操作時，同時對數(shù)據(jù)符號和用于信道估計的導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼。由于導(dǎo)頻符號也進行了預(yù)編碼，這樣就可以接收直接利用導(dǎo)頻符號估計出的等效信道沖擊響應(yīng)矩陣HE直接進行數(shù)據(jù)的恢復(fù)操作。這里TDD系統(tǒng)在利用信道的對稱性時，要求一個方向上獲得信道狀態(tài)信息的時間與利用該信道狀態(tài)信息進行預(yù)編碼的時間不能相差太多，以保證該信道狀態(tài)信息的可靠性(因為信道是時間選擇性的，如果相差的時間太多，上下行的對稱性將不再存在)。然而，當(dāng)上行方向上引入線性預(yù)編碼且與下行方向的線性預(yù)編碼同時存在時，如果一個方向上長時間發(fā)送預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號，那么其保存的信道狀態(tài)信息可能已經(jīng)不能夠代表當(dāng)前的信道狀態(tài)信息。因此，現(xiàn)有技術(shù)在收集信道狀態(tài)信息時，無法保證根據(jù)未預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號有效的獲得信道狀態(tài)信息。
另外，如果一個TDD系統(tǒng)的上下行可以使用不同的子頻帶進行數(shù)據(jù)傳輸，比如正交頻分多址(OFDMAOrthogonal Frequency Division Multiple Access)系統(tǒng)或者單載波頻分多址(SC-FDMASingle Carrier-Frequency DivisionMultiple Access)系統(tǒng)，且兩個方向上所使用的子頻帶相隔太遠，那么從一個方向上獲得信道狀態(tài)信息也不能夠完全代表另外一個方向的信道狀態(tài)信息，即可靠性有所降低(因為信道頻率選擇性的，如果相差的頻率太多，上下行的對稱性將不再存在)。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)方案在上下行同時進行線性預(yù)編碼時，存在無法有效獲得信道狀態(tài)信息的問題，且線性預(yù)編碼也比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種TDD系統(tǒng)的線性預(yù)編碼方法及裝置，能夠獲得可靠的信道狀態(tài)信息，從而進行線性預(yù)編碼矩陣計算和線性預(yù)編碼操作，同時達到簡化操作的目的。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下一種TDD系統(tǒng)進行線性預(yù)編碼的方法，包括步驟接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并根據(jù)未進行線性預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息并保存；為即將進行線性預(yù)編碼的用戶終端從保存的信道狀態(tài)信息中選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息，根據(jù)該選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣，然后利用該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作。
其中，提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
提取其對應(yīng)的各個子頻帶上的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、對應(yīng)的各個子頻帶的序號f’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近并且距離子頻帶f最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；f’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；
f，∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
其中，采用發(fā)射波束賦形的方法計算線性預(yù)編碼矩陣。
其中，如果不存在滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息，則基站或者終端通過控制信令請求終端或者基站發(fā)送未預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號。
其中，在同一個TDD系統(tǒng)的基站中進行下行方向的線性預(yù)編碼；在終端中進行上行方向的線性預(yù)編碼。
此外，本發(fā)明也提供一種TDD系統(tǒng)的線性預(yù)編碼裝置，包含信道狀態(tài)信息收集器，用于接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并根據(jù)未進行線性預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息；信道狀態(tài)信息寄存器，用于存儲提取的信道狀態(tài)信息；信道狀態(tài)信息選擇器，用于從信道狀態(tài)信息寄存器中，選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息；預(yù)編碼矩陣計算器，用于根據(jù)選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣；以及預(yù)編碼器，用于根據(jù)該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作。
其中，所述信道狀態(tài)信息收集器，用于提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步用于在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步用于在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
其中，所述信道狀態(tài)信息收集器，用于提取其對應(yīng)的各個子頻帶上的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、對應(yīng)的各個子頻帶的序號f’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步用于在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近并且距離子頻帶f最近的信道狀態(tài)信息t，∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；F’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；f’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
其中，所述預(yù)編碼矩陣計算器，采用發(fā)射波束賦形的方法計算線性預(yù)編碼矩陣。
其中，進一步包括控制信令發(fā)送器，用于發(fā)送控制信令請求基站或者終端發(fā)送未預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號。
其中，在同一個TDD系統(tǒng)的基站側(cè)線性預(yù)編碼裝置，用于進行下行方向的線性預(yù)編碼；終端側(cè)線性預(yù)編碼裝置，用于進行上行方向的線性預(yù)編碼。
本發(fā)明是針對發(fā)射端和接收端都具有多根天線的時分雙工通訊系統(tǒng)，當(dāng)下行方向和上行方向都允許進行線性預(yù)編碼操作時，通過判斷所接收到的導(dǎo)頻符號是否進行了線性預(yù)編碼來確定是否根據(jù)該導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息，并將獲得的信道狀態(tài)信息進行保存；通過判斷獲得所述信道狀態(tài)信息是否滿足預(yù)定的條件，來決定是否需要根據(jù)該信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣，進而進行線性預(yù)編碼操作。此外，當(dāng)存在多個滿足條件的信道狀態(tài)信息時，可以從多個信道狀態(tài)信息中選擇一個最優(yōu)的信道狀態(tài)信息，或者將所有信道狀態(tài)信息進行平均得到一個新的信道狀態(tài)信息，用來計算線性預(yù)編碼矩陣。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)線性預(yù)編碼方法的流程圖；圖2是線性預(yù)編碼方法的原理示意圖；圖3是本發(fā)明在基站側(cè)進行下行方向的線性預(yù)編碼的實現(xiàn)方法流程圖；圖4是本發(fā)明在基站側(cè)進行下行方向的線性預(yù)編碼的實現(xiàn)裝置框架圖；圖5是本發(fā)明在終端側(cè)進行上行方向的線性預(yù)編碼的實現(xiàn)方法流程圖；圖6是本發(fā)明在終端側(cè)進行上行方向的線性預(yù)編碼的實現(xiàn)裝置框架圖。
具體實施例方式
如圖2所示，簡單說明線性預(yù)編碼的實現(xiàn)原理。L個數(shù)據(jù)流X通過一個預(yù)編碼器形成M根天線上對應(yīng)的發(fā)送信號Y。線性預(yù)編碼操作可以用一個線性預(yù)編碼矩陣V來等效，即Y＝VX，其中X的維數(shù)為Lx1，Y的維數(shù)為Mx1，V的維數(shù)為MxL。
通常，線性預(yù)編碼矩陣V可以使用信道沖擊響應(yīng)矩陣H來計算，假設(shè)發(fā)射天線數(shù)目為M，接收端天線數(shù)目為K，如果考慮單徑信道，即H的維數(shù)為KxM，那么可以將H進行特征值分解(SVDsingular value decomposition)，得到H＝UΛVH其中，U是維數(shù)為K×L的酉矩陣，即UHU＝I，V是維數(shù)為M×L的酉矩陣，即VHV＝I，I表示維數(shù)為L×L的單位陣，上標“H”表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置操作，Λ是維數(shù)為L×L的對角矩陣，其對角線元素是非負的實數(shù)，并且非對角線元素為0，L≤min(M，K)。
那么這里的矩陣V即為預(yù)編碼矩陣，即Z＝HY+N＝HVX+N其中Z表示接收信號，維數(shù)為K×1，N表示噪聲向量，維數(shù)為K×1。
此時，可以將HV看作一個等效的信道沖擊響應(yīng)矩陣HE，即HE＝HV，所以Z＝HEX+N那么，等效的信道沖擊響應(yīng)矩陣HE的相關(guān)矩陣RE為RE＝HEHHE＝(HV)H(HV)因為HV＝UΛ，所以
RE＝(UΛ)H(UΛ)＝ΛHΛ可以看出，等效的相關(guān)矩陣RE是一個對角矩陣，即通過線性預(yù)編碼操作，在等效的信道空間上，發(fā)送信號X之間是彼此完全不相關(guān)的，從而有利于多個并行數(shù)據(jù)的傳輸。其中，當(dāng)接收天線數(shù)目K＝1時，預(yù)編碼矩陣V＝HH，此時預(yù)編碼操作即為傳統(tǒng)的波束賦形。
下面，結(jié)合圖3-6說明本發(fā)明利用TDD系統(tǒng)上下行信道對稱性進行線性預(yù)編碼的方法和裝置。
首先，對于發(fā)射端和接收端都具有多根天線的時分雙工通信系統(tǒng)來說，當(dāng)下行方向和上行方向都允許進行線性預(yù)編碼操作時，在基站側(cè)可以采用如下方法進行下行方向的線性預(yù)編碼，如圖3所示(301)基站接收終端發(fā)送的上行導(dǎo)頻符號和/或上行數(shù)據(jù)符號其中，任一個終端的上行導(dǎo)頻符號可以是進行了預(yù)編碼的，也可以是未進行預(yù)編碼的。
(302)基站通過上行信道探測(channel sounding)方法探測每個終端的上行信道狀態(tài)信息(CSIChannel State Information)如果該終端的上行導(dǎo)頻符號(也可以稱為參考符號或訓(xùn)練序列)已經(jīng)進行了線性預(yù)編碼，那么不進行收集利用該導(dǎo)頻符號獲得的該終端的信道狀態(tài)信息；如果該終端的上行導(dǎo)頻符號未進行線性預(yù)編碼，再對該終端的該信道狀態(tài)信息進行收集，并將該信道狀態(tài)信息保存到信道狀態(tài)信息寄存器中；(303)基站從保存起來的上行信道狀態(tài)信息中，根據(jù)系統(tǒng)事先設(shè)定的條件選擇滿足可靠性的信道狀態(tài)信息。
對于某一個終端，如果存在滿足預(yù)定條件的上行信道狀態(tài)信息，則可以進行下行方向的線性預(yù)編碼操作，則進入步驟(304)，否則進入步驟(306)(304)計算線性預(yù)編碼矩陣利用滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息計算該終端使用的線性預(yù)編碼矩陣。
(305)進行線性預(yù)編碼操作在獲得相應(yīng)的線性預(yù)編碼矩陣之后，對多個并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作，并進行數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號的傳輸；然后，結(jié)束；
(306)不進行線性預(yù)編碼操作對多個并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號直接進行傳輸，而不對數(shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號進行下行預(yù)編碼操作；然后，結(jié)束。
在上述步驟(301)中，如果導(dǎo)頻符號是與數(shù)據(jù)符號伴隨在一起的，那么當(dāng)數(shù)據(jù)符號進行預(yù)編碼時，導(dǎo)頻符號也同時進行預(yù)編碼操作；當(dāng)數(shù)據(jù)符號不進行預(yù)編碼時，導(dǎo)頻符號也不進行預(yù)編碼操作；如果導(dǎo)頻符號是獨立于數(shù)據(jù)進行發(fā)送的，那么該導(dǎo)頻符號可以是未預(yù)編碼的。與數(shù)據(jù)符號獨立的導(dǎo)頻符號信息需要通過某種方式告知給接收端，比如通過信令的方式，或者采用雙方約定的方式，或者兩者結(jié)合的方式。
比如，當(dāng)時分雙工系統(tǒng)不在頻域上進行終端區(qū)分時(比如單載波的TD-SCDMA系統(tǒng))，即任何一個終端的上下行傳輸均占用整個系統(tǒng)帶寬時，并且數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號的傳輸使用相同的系統(tǒng)帶寬。此時可以在特定的上行時隙中發(fā)送與數(shù)據(jù)獨立的未預(yù)編碼導(dǎo)頻符號，這樣基站可以利用該導(dǎo)頻符號來收集上行終端的信道狀態(tài)信息。
再比如，當(dāng)時分雙工系統(tǒng)需要在頻域上進行終端區(qū)分時(比如OFDMA系統(tǒng)、或者SC-FDMA系統(tǒng))，即終端只占用系統(tǒng)帶寬的一部分(子頻帶)進行數(shù)據(jù)符號傳輸，并且同一個終端在上行傳輸和下行傳輸時可以占用不同寬度和位置的子頻帶。此時，數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號傳輸可以使用相同的子頻帶范圍，也可以讓導(dǎo)頻符號傳輸所使用的子頻帶范圍大于數(shù)據(jù)符號傳輸所使用的子頻帶范圍，其中頻帶外部的導(dǎo)頻符號不進行預(yù)編碼，那么基站可以利用該頻帶外部的導(dǎo)頻符號來收集上行終端的信道狀態(tài)信息。同樣，對于可以頻域上進行終端區(qū)分的時分雙工系統(tǒng)來說，也可以在特定的上行時隙中發(fā)送與數(shù)據(jù)獨立的未預(yù)編碼導(dǎo)頻符號，這樣基站可以利用該導(dǎo)頻符號來收集上行終端的信道狀態(tài)信息。
信道狀態(tài)信息一般指信道沖擊響應(yīng)矩陣。在步驟(302)中所述的信道探測方法，即所謂的信道估計方法，只是信道探測和信道估計的目的不同，其中信道估計方法的目的是接收端接收已知的導(dǎo)頻符號、獲得信道的沖擊響應(yīng)矩陣，并利用該信道沖擊響應(yīng)矩陣進行數(shù)據(jù)符號的恢復(fù)；而信道探測方法的目的只是獲得信道的沖擊響應(yīng)矩陣，該信道沖擊響應(yīng)矩陣可能不被用于數(shù)據(jù)符號的恢復(fù)。
在步驟(302)中，信道狀態(tài)信息寄存器中保存的某一用戶終端的信道狀態(tài)信息的長度一般由系統(tǒng)事先指定。
在步驟(303)中，選擇可靠性高的信道狀態(tài)信息的預(yù)定條件一般由系統(tǒng)事先指定。
對于不在頻域上進行用戶終端區(qū)分的TDD系統(tǒng)來說，由于其上下行傳輸使用的頻帶相同，因此其信道狀態(tài)信息的可靠性只與空間信道的相關(guān)時間有關(guān)，此時可以設(shè)定一個時間門限T，用于為即將在時刻t進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩艚K端，從保存的信道狀態(tài)信息中選擇滿足下述預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中t’為用戶終端對應(yīng)的信道狀態(tài)信息的獲得時刻，T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限；此時，要求在上述步驟(301)中在保存信道狀態(tài)信息時，也要將對應(yīng)的用戶終端序號、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻進行保存。
對于要在頻域上進行用戶終端區(qū)分的TDD系統(tǒng)來說，由于其上下行傳輸使用的頻帶可能不同，因此其信道狀態(tài)信息的可靠性不僅與空間信道的相關(guān)時間有關(guān)，也與空間信道相關(guān)帶寬有關(guān)，此時不僅需要設(shè)定一個時間門限T，同時還需要設(shè)定一個子頻帶序號門限F，用于為即將在時刻t、子頻帶f進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩艚K端，從保存的信道狀態(tài)信息中選擇滿足下述預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中t’為用戶終端對應(yīng)的信道狀態(tài)信息的獲得時刻，T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限；f’∈[f-F，f+F]，其中f’為用戶終端對應(yīng)的信道狀態(tài)信息所對應(yīng)的子頻帶序號，F(xiàn)為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限；此時，要求在上述步驟(301)中在保存信道狀態(tài)信息時、也要將對應(yīng)的用戶終端序號、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻、以及信道狀態(tài)所對應(yīng)的子頻帶序號進行保存。
一般情況下，上述門限值設(shè)定得越小，信道狀態(tài)信息可靠性越高。在實際系統(tǒng)中，該門限值可以通過針對典型信道進行仿真，并結(jié)合系統(tǒng)實驗來決定。
在步驟(304)中，如果存在滿足預(yù)定條件的多個該終端可利用的信道狀態(tài)信息時，可以任意選擇一個信道狀態(tài)信息、或者選擇一個最優(yōu)的信道狀態(tài)信息(比如距離發(fā)送時刻t最近和/或子頻帶f最近的信道狀態(tài)信息)或者對所有信道狀態(tài)信息進行平均，來計算該終端使用的線性預(yù)編碼矩陣。
更具體而言，計算線性預(yù)編碼矩陣時，需要考慮如下兩種情況，即(A)信道狀態(tài)信息是充分時如果該信道狀態(tài)信息是通過在上行方向上、一個終端的多根天線上發(fā)送出來的、彼此正交的未預(yù)編碼導(dǎo)頻符號獲得的，那么該信道狀態(tài)信息是充分的。比如，假設(shè)基站發(fā)送天線數(shù)目為M，終端接收天線數(shù)目為K，如果導(dǎo)頻符號是在上行方向上的K根天線上發(fā)送出來的，并且彼此正交，并使用M根接收天線進行接收，那么獲得的信道沖擊響應(yīng)矩陣H的維數(shù)為K×M，即為充分的信道狀態(tài)信息。
在獲得的信道狀態(tài)信息是充分的情況下，可以利用該信道沖擊響應(yīng)矩陣H進行預(yù)編碼矩陣的計算，比如采用特征值分解的方法。
(B)信道狀態(tài)信息是不充分時如果該信道狀態(tài)信息是通過在上行方向上的、一個終端的一根天線上發(fā)送出來的導(dǎo)頻符號、或者多根天線上發(fā)送出來的彼此相同的導(dǎo)頻符號獲得的，那么該信道狀態(tài)信息是不充分的。比如，假設(shè)基站發(fā)送天線數(shù)目為M，終端接收天線數(shù)目為K，如果導(dǎo)頻符號是在上行方向上的1根天線上、或者在K根天線上通過重復(fù)發(fā)送出來的，并使用M根接收天線進行接收，那么獲得的信道沖擊響應(yīng)矩陣H的維數(shù)為1×M的，即為不充分的信道狀態(tài)信息。
在獲得的信道狀態(tài)信息不充分的情況下，可以采用發(fā)射波束賦形的方法獲得所需要的預(yù)編碼矩陣。比如，當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)流數(shù)目為L時，預(yù)編碼矩陣可以表示為V＝[v1v2…vL]其中，vi表示第i個數(shù)據(jù)流對應(yīng)的預(yù)編碼列向量。當(dāng)獲得的信道沖擊響應(yīng)矩陣H的維數(shù)為1xM時，每一個數(shù)據(jù)流對應(yīng)的預(yù)編碼列向量相同，即V＝[v v…v]其中，v可以采用傳統(tǒng)的波束賦形方法得到，比如采用最大比波束賦形方法，v＝HH，或者采用基于方向的波束賦形方法。
其次，對于發(fā)射端和接收端都具有多根天線的時分雙工通信系統(tǒng)來說，當(dāng)下行方向和上行方向都允許進行線性預(yù)編碼操作時，在基站側(cè)進行下行方向的線性預(yù)編碼的裝置如圖4所示，具體包括基站側(cè)信道狀態(tài)信息收集器401，用于接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并進行判斷該導(dǎo)頻符號是否進行了線性預(yù)編碼如果該導(dǎo)頻符號未進行線性預(yù)編碼，那么根據(jù)該導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息，并將獲得的信道狀態(tài)信息保存到信道狀態(tài)信息寄存器中；基站側(cè)信道狀態(tài)信息寄存器402，用于存儲獲得的信道狀態(tài)信息；基站側(cè)信道狀態(tài)信息選擇器403，用于從信道狀態(tài)信息寄存器中，選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息；基站側(cè)預(yù)編碼矩陣計算器404，用于根據(jù)選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣；基站側(cè)預(yù)編碼器405，用于根據(jù)該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和/或?qū)ьl符號進行線性預(yù)編碼操作。
此外，在基站側(cè)進行下行方向的線性預(yù)編碼的裝置中，還可以包括終端側(cè)控制信令發(fā)送器406，用于當(dāng)基站側(cè)信道狀態(tài)信息選擇器沒有選擇出滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息時，向終端發(fā)送控制信令請求發(fā)送導(dǎo)頻符號。
前面所述的方法和裝置中，是以基站側(cè)在下行方向上進行預(yù)編碼操作為例進行說明的，該方法同樣適用于終端側(cè)在上行方向進行預(yù)編碼操作的情況。下面分別對終端側(cè)在上行方向進行預(yù)編碼的方法和裝置簡單進行說明在終端側(cè)進行上行方向的線性預(yù)編碼的步驟，如圖5所示(501)終端接收基站發(fā)送的下行導(dǎo)頻符號和/或數(shù)據(jù)符號其中，任一個基站的下行導(dǎo)頻符號可以是進行了預(yù)編碼的，也可以是未進行預(yù)編碼的。
(502)終端通過下行信道探測方法探測每個基站的下行信道狀態(tài)信息如果該基站的下行導(dǎo)頻符號已經(jīng)進行了線性預(yù)編碼，那么不進行收集利用該導(dǎo)頻符號獲得的該基站的信道狀態(tài)信息；如果該基站的下行導(dǎo)頻符號未進行線性預(yù)編碼，再對該基站的該信道狀態(tài)信息進行收集，并將該信道狀態(tài)信息保存到信道狀態(tài)信息寄存器中；
(503)終端從保存起來的下行信道狀態(tài)信息中，根據(jù)系統(tǒng)事先設(shè)定的條件選擇滿足可靠性的信道狀態(tài)信息。
對于某一個終端，如果存在滿足預(yù)定條件的下行信道狀態(tài)信息，則可以進行上行方向的線性預(yù)編碼操作，則進入步驟(504)，否則進入步驟(506)(504)計算線性預(yù)編碼矩陣利用滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息計算該終端使用的線性預(yù)編碼矩陣。
(505)進行線性預(yù)編碼操作在獲得相應(yīng)的線性預(yù)編碼矩陣之后，對多個并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作，并進行數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號的傳輸；然后，結(jié)束；(506)不進行線性預(yù)編碼操作對多個并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號直接進行傳輸，而不對數(shù)據(jù)符號以及附帶的導(dǎo)頻符號進行下行預(yù)編碼操作；然后，結(jié)束。
如圖6所示，在終端側(cè)進行上行方向的線性預(yù)編碼的裝置，具體包括終端側(cè)信道狀態(tài)信息收集器601，用于接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并進行判斷該導(dǎo)頻符號是否進行了線性預(yù)編碼如果該導(dǎo)頻符號未進行線性預(yù)編碼，那么根據(jù)該導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息，并將獲得的信道狀態(tài)信息保存到信道狀態(tài)信息寄存器中；終端側(cè)信道狀態(tài)信息寄存器602，用于存儲獲得的信道狀態(tài)信息；終端側(cè)信道狀態(tài)信息選擇器603，用于從信道狀態(tài)信息寄存器中，選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息；終端側(cè)預(yù)編碼矩陣計算器604，用于根據(jù)選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣；終端側(cè)預(yù)編碼器605，用于根據(jù)該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和/或?qū)ьl符號進行線性預(yù)編碼操作。
此外，在終端側(cè)進行上行方向的線性預(yù)編碼的裝置中，還可以包括終端側(cè)控制信令發(fā)送器606，用于當(dāng)終端側(cè)信道狀態(tài)信息選擇器沒有選擇出滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息時，向基站發(fā)送控制信令請求發(fā)送導(dǎo)頻符號。
在前面所述的方法和裝置中，發(fā)射端和接收端都具有多根天線，這并不排除一端具有多根天線、而另外一端只有單根天線的情況。當(dāng)基站端存在多根天線、而終端只存在一根天線時，線性預(yù)編碼操作退化為發(fā)送波束賦形操作，并且只能在下行方向上進行；同樣，當(dāng)基站端只存在一根天線、而終端存在多根天線時，線性預(yù)編碼操作退化為發(fā)送波束賦形操作，并且只能在上行方向上進行。
以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種TDD系統(tǒng)進行線性預(yù)編碼的方法，其特征在于，包括步驟接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并根據(jù)未進行線性預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息并保存；為即將進行線性預(yù)編碼的用戶終端從保存的信道狀態(tài)信息中選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息，根據(jù)該選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣，然后利用該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作。
2.如權(quán)利要求1所述的線性預(yù)編碼方法，其中，提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
3.如權(quán)利要求2所述的線性預(yù)編碼方法，其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
4.如權(quán)利要求2所述的線性預(yù)編碼方法，其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
5.如權(quán)利要求1所述的線性預(yù)編碼方法，其中，提取其對應(yīng)的各個子頻帶上的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、對應(yīng)的各個子頻帶的序號f’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
6.如權(quán)利要求5所述的線性預(yù)編碼方法，其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近并且距離子頻帶f最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；f’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
7.如權(quán)利要求5所述的線性預(yù)編碼方法，其中，在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；f’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
8.如權(quán)利要求1所述的線性預(yù)編碼方法，其中，采用發(fā)射波束賦形的方法計算線性預(yù)編碼矩陣。
9.如權(quán)利要求1所述的線性預(yù)編碼方法，其中，如果不存在滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息，則基站或者終端通過控制信令請求終端或者基站發(fā)送未預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號。
10.如權(quán)利要求1所述的線性預(yù)編碼方法，其中，在同一個TDD系統(tǒng)的基站中進行下行方向的線性預(yù)編碼；在終端中進行上行方向的線性預(yù)編碼。
11.一種TDD系統(tǒng)的線性預(yù)編碼裝置，其特征在于，包含信道狀態(tài)信息收集器，用于接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并根據(jù)未進行線性預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息；信道狀態(tài)信息寄存器，用于存儲提取的信道狀態(tài)信息；信道狀態(tài)信息選擇器，用于從信道狀態(tài)信息寄存器中，選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息；預(yù)編碼矩陣計算器，用于根據(jù)選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣；以及預(yù)編碼器，用于根據(jù)該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作。
12.如權(quán)利要求11所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述信道狀態(tài)信息收集器，用于提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
13.如權(quán)利要求12所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步用于在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
14.如權(quán)利要求12所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步用于在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻。
15.如權(quán)利要求11所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述信道狀態(tài)信息收集器，用于提取其對應(yīng)的各個子頻帶上的信道狀態(tài)信息、獲得該信道狀態(tài)信息的時刻t’、對應(yīng)的各個子頻帶的序號f’、及其對應(yīng)的用戶終端序號。
16.如權(quán)利要求15所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步用于在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選擇距離時刻t最近并且距離子頻帶f最近的信道狀態(tài)信息t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；f’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
17.如權(quán)利要求15所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述信道狀態(tài)信息選擇器，進一步在滿足下述預(yù)定條件的多個信道狀態(tài)信息中選取所有信道狀態(tài)信息的平均值t’∈[t-T，t]，其中T為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間門限，t為用戶終端即將進行預(yù)編碼的時刻；f’∈[f-F，f+F]，其中F為系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的子頻帶序號門限，f為用戶終端即將進行預(yù)編碼的子頻帶序號。
18.如權(quán)利要求11所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，所述預(yù)編碼矩陣計算器，采用發(fā)射波束賦形的方法計算線性預(yù)編碼矩陣。
19.如權(quán)利要求11所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，進一步包括控制信令發(fā)送器，用于發(fā)送控制信令請求基站或者終端發(fā)送未預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號。
20.如權(quán)利要求11所述的線性預(yù)編碼裝置，其中，在同一個TDD系統(tǒng)的基站側(cè)線性預(yù)編碼裝置，用于進行下行方向的線性預(yù)編碼；終端側(cè)線性預(yù)編碼裝置，用于進行上行方向的線性預(yù)編碼。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種TDD系統(tǒng)的線性預(yù)編碼方法，包含步驟接收用戶終端所對應(yīng)的導(dǎo)頻符號并根據(jù)未進行線性預(yù)編碼的導(dǎo)頻符號提取其對應(yīng)的信道狀態(tài)信息并保存；為即將進行線性預(yù)編碼的用戶終端從保存的信道狀態(tài)信息中選擇滿足預(yù)定條件的信道狀態(tài)信息，根據(jù)該選擇的信道狀態(tài)信息計算線性預(yù)編碼矩陣，然后利用該線性預(yù)編碼矩陣對數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號進行線性預(yù)編碼操作。此外，本發(fā)明也提供了實現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明通過TDD系統(tǒng)上下行信道對稱性獲得信道狀態(tài)信息，并進行可靠性的判斷，得到可靠的信道狀態(tài)信息，從而進行線性預(yù)編碼矩陣計算和線性預(yù)編碼操作，同時達到簡化操作的目的。
文檔編號H04B7/26GK101087169SQ200610087109
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者索士強, 王映民, 孫韶輝 申請人:上海原動力通信科技有限公司