[发明专利]预编码码本和反馈表示

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的多天线传输技术领域。本发明尤其涉及有关预编码和传送预编码反馈表示的技术领域。

背景技术

对于多输入多输出(MIMO)通信系统而言，预编码旨在用于提高信号增益和/或增强多个发送信息流之间接收信号的区分。例如，预编码已经用于各种无线通信标准，例如3GPP LTE、3GPP2 UMB和IEEE 802.16e。在所有这些标准中，OFDM作为传输的调制技术。

预编码通过将要发送的多个或单个数据流分别与矩阵或向量相乘的方式来执行。用于表示使用的预编码(以及下文中列出的预编码器)的矩阵或向量应与信道相匹配，以便能够很好地区分不同的数据流，从而能够针对各个数流实现很高的接收信噪比(SNR)。在通过无线信道传输的OFDM系统中，输入输出关系可以表示为：

y＝HWx+n， (B-1)

其中，W表示预编码矩阵；H表示信道矩阵；x表示包含要发送的符号的输入向量；n表示噪声取样；y表示接收端的输出信号。等式B-1中的关系适用于OFDM系统中的各个子载波。然而，一组相邻的子载波通常使用同一预编码矩阵W。

等式B-1中的模型适用于以下两种情况下的无线通信系统：1)基站与接收移动台之间的通信，其中基站有多个发射天线；2)多个基站与接收移动台之间的通信，其中每个基站有多个发射天线。在第二种情况下，传输信道H的列数等于所有协同基站的发射天线总数，同时预编码矩阵W的行数也等于此发射天线总数。这种场景被称为协同多点传输(COMP)系统，因此大量的传输天线需要码本。

预编码矩阵W的选择是基于传输信道H的，即预编码器依赖于信道。同时，传输秩的选择也是基于信道H的。传输秩等于发送数据流的数量，同时等于预编码矩阵W的列数。因此，如果选择了秩1，预编码矩阵W将成为预编码向量。

图1示意性地显示了一种无线通信系统，其中，一个基站发送两个数据流，这两个数据流经过了秩为2的预编码矩阵W进行预编码处理。在这种情况下，发射基站有四个发射天线，而接收移动台有两个接收天线。在接收机中，接收机滤波器用于将着两个数据流分离开来。

图2示意性地显示了一种场景，其中无线通信系统中有三个发射基站，每个基站有四个发射天线，这三个发射基站分别向同一个接收移动台发送了三个数据流，其中移动台有三个接收天线。这是一个COMP传输范例，其中，多个基站向同一个接收移动台发送协同信号。因此，在这种情况下，由于总共有12个发射天线和3个接收天线，所以传输信道H有12列和3行。而且，由于发送了三个数据流，所以预编码矩阵W有12行和3列，因此，将从12发射天线的码本中选择此矩阵。各个基站发射了此12x3的矩阵W的子矩阵，例如，基站1使用由预编码矩阵W顶部的4行、3列组成的预编码矩阵发射了3个数据流。

因此，接收机接收到了y，以及有关联合的信道与预编码器乘积G＝HW的信息，则接收机可以创建接收机滤波器R，用于估计传输符号向量：

一种通用的接收机滤波器为迫零滤波器：

R＝(G^*G)^-1G^*，(B-3)

或线性最小均方误差(LMMSE)接收机滤波器：

R＝(G^*G+C_nn)^-1G^*， (B-4)

其中，C_nn是接收端的噪声加干扰协方差矩阵。

如果发射端知道有关信道H的信息，则可以选择对应的预编码器W用于传输。选择预编码器W的准则，包括选择预编码器的秩的准则，是针对中的估计符号最大化信号与干扰加噪声比(SINR)。另一种选择W的准则也是公认的，例如，最大化传输信息比特，考虑所有数据流。注意，预编码器W的列尺寸，也称为传输秩，也是选择预编码器W时需要考虑的一部分，因此选择此秩(等于列数)内所有可能预编码矩阵中的秩和最优预编码器W。

通常，发射端并不了解信道H。如果接收机可以估计到所有信道信息H并将此信息反馈给向发射机，发射机则可以根据接收机发送的已获取的信道信息来确定预编码矩阵W，但是这需要大量的反馈信令，是不可取的。