[发明专利]使用块对角矩阵进行预编码的方法

说明书

技术领域

本发明涉及第一节点中的方法和装置以及第二节点中的方法和装置。特别地是，本发明涉及从第一节点通过有效信道到第二节点的多天线传输的自适应。

背景技术

在无线通信系统中，节点的发射机和/或接收机使用多个天线可极大地增加无线通信系统的容量与覆盖。这种多输入多输出(MIMO)系统利用了通信信道的空间维度，从而通过例如发送若干个承载平行信息的信号(所谓的空间复用)来提高性能。通过使传输自适应于当前的信道状况，可以实现显著的额外增益。自适应的一种形式是在从一个传输时间间隔(TTI)到另一个传输时间间隔之间动态地将同时发送的承载信息的信号的数量调整为信道可支持的数量。这通常被称为传输秩自适应(transmission rank adaptation)。自适应的另一种相关形式是预编码，其中，上述信号的相位与振幅被调整以更好地适合于当前的信道特性。经典的波束成形是预编码的一种特殊情况，其中，在各发射天线上对承载信息的信号的相位进行调整，从而在接收机处使所有发送的信号正相加。

信号形成了向量值信号，并且可以将这种调整考虑成将信号与预编码矩阵相乘。预编码矩阵是基于与信道特性有关的信息而选择的。一般方法是从一个有限的可数的集合(即所谓的码本(codebook))中选择预编码矩阵。这种基于码本的预编码是长期演进LTE标准的组成部分，并且也将在针对宽带码分多址(WCDMA)中的高速下行链路分组接入(HSPDA)的MIMO中得到支持。之后，接收机(例如，用户设备(UE))一般会评估码本中的所有不同的预编码器矩阵，并通知发射机(例如，节点B)哪一个元素是首选的。之后发射机在确定使用哪一个预编码矩阵时将使用被通知的信息。由于需要通知码本索引而且接收机需要选择合适的码本元素，因此将码本大小保持得尽可能的小是非常重要的。另一方面，较大的码本确保可能发现与当前信道状况匹配得更接近的项。

可以将基于码本的预编码看作是信道量化的一种形式。另选地，可以使用不寻求量化而计算预编码矩阵的方法。

预编码器码本设计的基本目标是在将码本大小保持得小的同时仍然实现尽可能高的性能。为了实现想要的性能，对码本中的元素的设计因而变得至关重要。

不同的天线阵列结构会影响应如何设计码本元素。很多现有的解决方案的设计考虑了空间不相干信道衰落，并且其中各信道系数以相同的平均功率衰落。然而，当使用了交叉极化天线阵列时，这种信道模型的准确度不足。结果，对于这种在实践中被认为非常重要的天线结构而言，现有的设计是不合适的。

为了理解为什么针对相同功率信道系数而做出的现有设计对交叉极化天线阵列的设置不是很有效率，考虑一个简单的2x2 MIMO系统，其中发射机与接收机都使用交叉极化阵列，并且这两种正交极化在发送侧与接收侧对准(例如，在链路两侧的一对垂直极化天线与水平极化天线)。由于即使在经历了无线信道并且抵达了接收机之后，垂直极化与水平极化一般也是相当好地分开的，所以MIMO信道矩阵对角线上的负担重，意味着一般而言对角线上的元素的功率比非对角线上的元素的功率大很多。对于这种信道，具有最小尺寸的恰当的码本含有单位向量与单位矩阵(identity matrix)。这确保了当执行一个流的传输(秩1传输)时，可以将所有的发送功率分配给具有强信道的天线，而不将功率浪费在一般来说不能向接收机发送有意义的功率的其它天线上。不将功率浪费在其它天线上的原因是由于交叉极化的设置是与对秩1传输的选择相结合的，这意味着信道矩阵通常将仅有一个功率比零大的多的元素，而且该元素将位于对角线上。

因此应该将所有功率都分配给与上述的非零对角线元素相对应的天线。然而对于针对相等功率信道系数情况的设计而言，情况是不一样的。现有的码本设计并没有考虑处理超过两个天线的情况，而且也没有考虑到针对不同的传输秩的码本的结构。

发明内容

所针对的问题是提供一种在有效信道是有意块对角结构时提高无线电链路的性能的机制。

根据本发明的第一方面，通过在第一节点中使通过有效信道到第二节点的多天线发送自适应的方法来实现所述目的。所述有效信道具有多个输入以及至少一个输出。所述第一节点与所述第二节点包括在无线通信系统中。该方法包括以下步骤：获得至少一个符号流；以及确定具有块对角结构的预编码矩阵。该方法还包括以下步骤：以所确定的预编码矩阵对所述至少一个符号流进行预编码；以及通过所述有效信道向所述第二节点发送所述至少一个预编码的符号流。