CN101667857A - 一种tdd-lte***中的预编码方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种TDD－LTE***中的预编码方法，包括：eNodeB根据UE发送的上行信号，估计eNodeB与UE之间的当前下行信道特性；eNodeB确定所述当前下行信道特性下的PMI和RI，并通过确定的PMI和RI以及***参数，选择基带发射的PMI和RI，再通知UE；eNodeB利用选择的基带发射的PMI和RI对发送给所述UE的数据进行预编码。本发明还公开了一种预编码装置，包括：信道估计单元、PMI和RI估计单元、基带PMI、RI选择下发单元和预编码单元。应用本发明，能够在TDD－LTE***中提高基于码本的预编码方法的性能。

Description

一种TDD-LTE***中的预编码方法和装置

技术领域

本发明涉及预编码技术，特别涉及一种TDD-LTE***中的预编码方法和装置。

背景技术

预编码是一种在发射端已知信道状态信息(CSI，channel stateinformation)情况下，在发射端对信号的预处理，其目的是为了降低***误比特率或提高***的容量等。预编码被认为是提升OFDM-MIMO***性能的一个关键技术，并达到降低终端复杂度、省电等要求，同时也降低了***用户之间的相互干扰、从而提升***性能。

目前长期演进(LTE)***中采用了基于码本(codebook)的预编码(pre-coding)方法，具体处理流程包括：

1)在终端(UE)与基站(eNodeB)中预存包括多个预编码矩阵的Codebook；其中，本发明的在Codebook中保存预编码矩阵是广义的说法，事实上，Codebook中也可能保存预编码向量，这时，将预编码向量看作列数为1的特殊的预编码矩阵；

2)UE对接收信号进行检测，确定当前下行信道特性，从Codebook中选择当前信道矩阵的秩下所需的预编码矩阵，并确定该选择的预编码矩阵在Codebook中的预编码矩阵标识(PMI，Pre-coding Matrix Index)，将该确定的PMI和当前的秩标识(RI)反馈给eNodeB；

3)eNodeB根据各个UE反馈的PMI、RI和***的总体要求确定基带发射的预编码矩阵，并通过前向链路发送eNodeB选择的PMI信息(以下称为PMI的验证信息)给UE；

4)UE根据接收的验证信息确定eNodeB基带发射的PMI，并利用这个PMI进行数据的解调。

由上述基于Codebook的预编码方法可见，对于UE的PMI和RI估计，不仅涉及到UE解调接收信号的性能，而且也涉及到eNodeB的发射端对预编码矩阵的选择问题，如何有效选择PMI和RI以及如何有效及时跟踪PMI和RI的变化，都会影响***性能，其中包括***的容量、终端SINR以及数据有限传输等***指标。

上述预编码方法应用在FDD-LTE***中，UE接收下行数据、进行PMI和RI的估计并反馈到基站，存在4个TTI的延时，因此，为在FDD-LTE***中能够使该预编码方法获得比较好的性能，需要保证在4TTI时间内信道仍然保证强相关；而对于TDD-LTE***来说，由于TDD-LTE***不同的时间模式配置和上下行时隙配置，可能导致UE估计得到PMI和RI后，也无法及时反馈给基站，或者基站无法及时处理的问题，从而很难保证在4TTI延时中，有效反馈PMI和RI的有效值，也就是说，PMI和RI反馈的延时进一步增大，为在TDD-LTE***中能够使该预编码方法获得比较好的性能，需要在大于4TTI的延时内保证信道的强相关性，但事实上目前的信道环境很难做到。因此，上述预编码方法的性能在TDD-LTE***中难以得到有效的保证。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种TDD-LTE***中的预编码方法和装置，能够在TDD-LTE***中提高基于码本的预编码方法的性能。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种TDD-LTE***中的预编码方法，包括：

基站eNodeB根据终端UE发送的上行信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前下行信道特性；

eNodeB确定所述当前下行信道特性下的预编码矩阵标识PMI和秩标识RI，并通过确定的PMI和RI、以及***参数，选择基带发射的PMI和RI，并通知所述UE；

eNodeB利用选择的基带发射的PMI和RI对发送给所述UE的数据进行预编码。

较佳地，所述根据UE发送的上行信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前下行信道特性包括：

eNodeB根据所述UE发送的上行信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前上行信道特性，并通过对所述当前上行信道特性进行校正确定所述当前下行信道特性。

较佳地，所述eNodeB估计所述当前下行信道特性之前，该方法进一步包括：所述eNodeB向所述UE发送公共导频，并通知所述UE用于估计PMI和RI的参数；

所述eNodeB选择基带发射的PMI和RI包括：

所述UE根据接收的公共导频确定与所述eNodeB之间的下行信道特性，并按照所述eNodeB通知的参数估计PMI和RI反馈给所述eNodeB；

所述eNodeB将所述UE反馈的PMI和RI丢弃，仅根据所述eNodeB确定的PMI和RI、以及***参数进行所述选择；或者，所述eNodeB在选择基带发射的PMI和RI时，进一步根据所述UE反馈的PMI和RI进行所述选择。

较佳地，在用于估计PMI和RI的参数中包括：估计PMI和RI的单位为至少两个资源块RB或至少两个TTI；

所述eNodeB选择基带发射的PMI和RI时，若未接收到UE反馈的PMI和RI，则直接根据所述eNodeB确定的PMI和RI、以及***参数进行所述选择。

一种TDD-LTE***中的预编码装置，包括：

信道估计单元，用于根据终端UE发送的上行接收信号，估计eNodeB与所述UE之间的当前下行信道特性；

预编码矩阵标识PMI和秩标识RI估计单元，用于根据所述当前下行信道特性确定所述下行信道特性下的PMI和RI；

基带PMI、RI选择下发单元，用于根据所述PMI和RI估计单元确定的所述当前下行信道特性下的PMI和RI、以及***参数，确定基带发射的PMI和RI，并通知所述UE；

预编码单元，用于利用确定的基带发射的PMI和RI对发送给所述UE的数据进行预编码。

较佳地，所述信道估计单元包括：

上行信道估计子单元，用于根据所述UE发送的上行接收信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前上行信道特性；

下行信道估计子单元，用于对所述上行信道估计子单元估计得到的当前上行信道特性进行校正，确定所述当前下行信道特性。

由上述技术方案可见，本发明中，在TDD-LTE***中，eNodeB根据上行信号确定eNodeB与UE间在当前TTI的下行信道特性，并由eNodeB根据自身确定的下行信道特性估计PMI和RI，再结合自身估计得到的PMI和RI、以及***参数，选择进行基带发射的PMI和RI进行预编码，并通知UE。这样，一方面由于TDD-LTE***的上下行信道互惠性，eNodeB可以实时进行下行信道特性的估计，从而为eNodeB进行PMI和RI估计创造了基础条件；另一方面，由eNodeB自身估计PMI和RI，降低了处理延时，能够利用与当前信道环境匹配的PMI和RI进行预编码，从而提高了***性能。

附图说明

图1为本发明预编码方法的基本流程图。

图2为本发明预编码装置的基本结构图。

图3为本发明实施例中TDD-LTE***预编码方法的具体流程图。

图4为本发明的预编码方法与背景技术中预编码方法的仿真结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

在TDD***中，上下行信道具有相同的特性，因此可以在eNodeB通过对上行信道特性的估计，间接获取下行信道特性，换言之，TDD***中eNodeB可以通过自身的数据处理获取下行信道特性，而不需要依赖于UE进行下行信道特性的反馈。基于此，TDD-LTE***中的eNodeB可以利用自身估计得到的下行信道特性，直接确定该下行信道特性下的PMI和RI，不需要依赖于UE对PMI和RI的反馈，也就不会受限于不同的时间模式配置和上下行时隙配置而引起的PMI和RI反馈延时的增加。

基于上述考虑，本发明的基本思想是：利用TDD-LTE***中上下行信道的互惠性，在eNodeB侧计算得到下行信道特性，并由eNodeB估计该下行信道特性下的PMI和RI，从而保证eNodeB获取的PMI和RI值尽可能与当前信道环境相一致，获得相较于背景技术更实时准确的PMI和RI值，进而提高整个***的性能。

图1为本发明预编码方法的基本流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，eNodeB根据任一UE发送的上行信号，估计eNodeB与该UE之间的当前下行信道特性。

这里，eNodeB接收UE发送的上行信号，对于任意UE，eNodeB接收该UE发送的上行信号后，估计eNodeB与该UE之间的当前下行信道特性。其中，eNodeB对于各个UE的预编码处理方式均相同，本发明中以对其中一个UE的处理为例，说明对于该UE进行预编码的流程。

步骤102，eNodeB确定当前下行信道特性下的PMI和RI，并通过确定的PMI和RI、以及***参数，选择基带发射的PMI和RI，再通知UE。

本步骤中确定当前下行信道特性下PMI和RI的方式，基于确定的PMI和RI以及***参数选择基带发射的PMI和RI的方式，均可以采用现有方式实现。然后，将选择出的基带发射的PMI和RI通知给UE。

本步骤的处理与背景技术中描述的区别在于，用于eNodeB进行预编码矩阵选择的PMI和RI，是由eNodeB估计得到的，之后，基于eNodeB估计得到的PMI和RI进行后续的预编码矩阵选择和预编码处理操作。相比于由UE估计得到PMI和RI的方式，本发明中由eNodeB估计得到PMI和RI后，可以直接为该eNodeB所用，因此，省去了UE反馈PMI和RI的处理，也就进一步降低了eNodeB获取PMI和RI的延时，使得本发明中eNodeB获取的PMI和RI与当前的信道环境匹配度更高，PMI和RI更实时准确。

步骤103，eNodeB利用选择的基带发射的PMI和RI对发送给该UE的数据进行预编码。

本步骤的处理与现有方式相同。

至此，本发明中的预编码方法流程结束。在接收端，UE接收经过预编码处理后的数据，并利用eNodeB下发的基带发射的PMI和RI对接收数据进行解调和译码。

上述即为本发明中预编码方法的总体流程。在本发明中，还提供了预编码装置，该装置位于eNodeB中，可以用于实施上述图1所示的方法。预编码装置的总体结构如图2所示，包括：信道估计单元、PMI和RI估计单元、基带PMI、RI选择下发单元和预编码单元。

在该预编码装置中，信道估计单元，用于根据任一UE发送的上行接收信号，估计eNodeB与该UE之间的当前下行信道特性；

PMI和RI估计单元，用于根据所述当前下行信道特性确定所述下行信道特性下的PMI和RI；

基带PMI、RI选择下发单元，用于根据PMI和RI估计单元确定的当前下行信道特性下的PMI和RI、以及***参数，确定基带发射的PMI和RI，并通知UE；

预编码单元，用于利用确定的基带发射的PMI和RI对发送给UE的数据进行预编码。

上述即为本发明中预编码方法和装置的总体概述，其中，预编码方法涉及的流程是实现本发明的基本流程，利用该基本流程，显然可以实现本发明；进一步地，为保证与现有的预编码方法相兼容，优选地，还可以将上述基本流程嵌入现有的预编码方法中，从而在保证现有预编码处理整体流程及协议不变的前提下，提高***的性能。接下来，就以该优选实施方式为例，通过具体实施例说明本发明的具体实现。

图3为本发明实施例中TDD-LTE***预编码方法的具体流程图。如图3所示，该方法流程包括两个大的处理部分：预编码矩阵获得过程和预编码操作过程，具体该方法包括：

步骤301～302，eNodeB发送公共导频给UE；UE根据接收的公共导频确定eNodeB与UE间的下行信道特性。

步骤303，根据步骤302确定的下行信道特性，在码本中选择PMI，并确定RI。

步骤304～305，向eNodeB反馈由步骤303确定的PMI和RI，eNodeB根据接收自UE的PMI从码本中选择出预编码矩阵。

由图3可见，上述步骤301～305的处理构成了预编码矩阵获得过程，该过程中获得的PMI和RI是由UE确定的，该处理过程事实上与现有的处理相同。

步骤306，eNodeB根据UE的上行信号估计得到当前的上行信道特性，并通过发射和接收通道的校正，确定当前的下行信道特性，并估计该下行信道特性下的PMI和RI；再结合估计的PMI和RI、以及***参数确定基带发射的PMI和RI。

本步骤中，eNodeB可以按照现有方式根据UE任意上行信道的信号进行上行信道特性的估计。

TDD模式中，上下行信道特性相同指的是，天线端口到天线端口间的无线传输信道的信道特性相同。而在实际处理过程中，也需要将基带到射频天线端口间的发射通道和接收通道考虑到上行信道特性和下行信道特性的计算中，因此，对于具有不同特征的发射通道和接收通道，需要对其进行发射、接收信道的校正，从而保证信号在整个上下行信道具有互惠性，即通过射频发射、接收通道校正，从而达到上下行信道具有互惠性；这种方法已经在TDD模式下智能天线***中得到理论和实践验证，本发明借鉴了TDD模式下发射、接收信道校正思路对其进行信道的校正，从而确定当前下行信道特性。

与上述确定当前下行信道特性的方式相对应地，在预编码装置中，信道估计单元包括上行信道估计子单元和下行信道估计子单元。其中，上行信道子单元，用于根据一UE发送的上行接收信号，估计eNodeB与UE之间的当前上行信道特性；下行信道估计子单元，用于对上行信道估计子单元估计得到的当前上行信道特性进行校正，确定当前下行信道特性。

接下来根据确定的当前下行信道特性估计PMI和RI，具体估计方式与现有的UE侧进行估计的方式相同，这里就不再赘述。

在选择基带发射的PMI和RI时，可以仅根据eNodeB估计的PMI和RI、***参数进行选择，而直接将UE反馈的PMI和RI丢弃，不考虑；或者，也可以将UE反馈的PMI和RI考虑在内，根据UE反馈的PMI和RI、eNodeB估计的PMI和RI、***参数进行选择。其中，具体地，可以将UE反馈的PMI和RI作为参考，确定UE反馈的PMI和RI是否与eNodeB估计的PMI和RI一致，再根据eNodeB估计的PMI和RI、***参数进行选择；

步骤307，eNodeB将步骤306中确定的PMI和RI作为预编码矩阵的验证信息发送给UE。

步骤308，UE获取eNodeB反馈的预编码矩阵验证信息，确定基带发射的PMI和RI。

步骤309，UE根据步骤308中确定的PMI和RI，从码本中选择预编码矩阵。

步骤310，eNodeB利用步骤306确定的PMI和RI，对发送给UE的数据进行预编码，并发送该预编码的数据符号和公共导频给UE。

步骤311，UE根据步骤309中确定的预编码矩阵，对接收到的预编码数据进行解调，进一步地，UE通过对公共导频信号进行PMI和RI的估计，以便进行下一轮数据的预编码处理。

至此，本实施例中的预编码发送和接收方法流程结束。由上述流程可见，其在保留现有预编码处理整体流程的基础上，嵌入了前述本发明的基础处理流程，实现由eNodeB进行PMI和RI估计的过程，从而保证PMI和RI估计的实时性和准确性，进而提高了***性能。

另外，在上述处理过程中，UE依然保持与现有方式相同的处理，对应每个资源块(RB)估计并反馈PMI和RI。事实上，可以通过eNodeB对UE中PMI和RI的估计频率进行控制，例如，eNodeB通知UE选择几个RB或几个TTI来进行一次PMI和RI的估计与反馈。

在背景技术中，由于PMI和RI处理以及反馈延时较大，因此，如果降低PMI和RI估计、反馈的频率，必然对***性能造成很大的影响。但本发明中，由于eNodeB可以自身进行PMI和RI的估计，因此降低UE侧估计和反馈PMI、RI的频率，并不会影响***性能，同时，由于估计和反馈频率的降低，还可以降低UE的计算量，达到节电的目的，减少上行链路对PMI和RI的传输负担。当然，也可以取消UE侧对于PMI和RI的估计，从而最大限度降低UE的计算量并节电，消除上行链路对PMI和RI的传输负担。

由上述具体实施方式可见，本发明在TDD-LTE***中利用TDD模式下上下行信道的互惠性，通过利用上行信道从而达到估计下行信道参数的目的，既提高PMI和RI参数的跟踪的能力，又大大简化终端UE的计算复杂度，从而达到省电的目的。更为重要的是，通过对TDD模式下上行链路对下行信道的估计，从而提高了预编码方法的信道环境适应性，进而也大大提升的***的性能。

最后，对本发明和背景技术中描述的预编码方法进行了仿真，得到两种不同预编码方法下，接收端的信噪比与误码率的关系曲线。具体仿真条件如下：

仿真次数：1000帧，每帧为100symbols

信道条件为：ETU，120km/h

载波频率：2.6GHz

调制方式：QPSK调制

天线配置：2×2MIMO

MIMO模式：空间复用

图4为具体的仿真结果。其中，曲线401为依照背景技术中描述的预编码方法得到的信噪比与误码率关系曲线；曲线402为依照本发明的预编码方法得到的信噪比与误码率关系曲线。由两条曲线的对比可见，接收端的信噪比相同时，本发明的误码率明显低于背景技术的误码率，解调性能得到了提高；并且，随着信噪比的增大，误码率的降幅越大，***性能提高的越明显。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种TDD-LTE***中的预编码方法，其特征在于，该方法包括：

基站eNodeB根据终端UE发送的上行信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前下行信道特性；

eNodeB确定所述当前下行信道特性下的预编码矩阵标识PMI和秩标识RI，并通过确定的PMI和RI、以及***参数，选择基带发射的PMI和RI，并通知所述UE；

eNodeB利用选择的基带发射的PMI和RI对发送给所述UE的数据进行预编码。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据UE发送的上行信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前下行信道特性包括：

eNodeB根据所述UE发送的上行信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前上行信道特性，并通过对所述当前上行信道特性进行校正确定所述当前下行信道特性。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述eNodeB估计所述当前下行信道特性之前，该方法进一步包括：所述eNodeB向所述UE发送公共导频，并通知所述UE用于估计PMI和RI的参数；

所述eNodeB选择基带发射的PMI和RI包括：

所述UE根据接收的公共导频确定与所述eNodeB之间的下行信道特性，并按照所述eNodeB通知的参数估计PMI和RI反馈给所述eNodeB；

所述eNodeB将所述UE反馈的PMI和RI丢弃，仅根据所述eNodeB确定的PMI和RI、以及***参数进行所述选择；或者，所述eNodeB在选择基带发射的PMI和RI时，进一步根据所述UE反馈的PMI和RI进行所述选择。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在用于估计PMI和RI的参数中包括：估计PMI和RI的单位为至少两个资源块RB或至少两个TTI；

所述eNodeB选择基带发射的PMI和RI时，若未接收到UE反馈的PMI和RI，则直接根据所述eNodeB确定的PMI和RI、以及***参数进行所述选择。

5、一种TDD-LTE***中的预编码装置，其特征在于，该装置包括：

信道估计单元，用于根据终端UE发送的上行接收信号，估计eNodeB与所述UE之间的当前下行信道特性；

预编码矩阵标识PMI和秩标识RI估计单元，用于根据所述当前下行信道特性确定所述下行信道特性下的PMI和RI；

基带PMI、RI选择下发单元，用于根据所述PMI和RI估计单元确定的所述当前下行信道特性下的PMI和RI、以及***参数，确定基带发射的PMI和RI，并通知所述UE；

预编码单元，用于利用确定的基带发射的PMI和RI对发送给所述UE的数据进行预编码。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信道估计单元包括：

上行信道估计子单元，用于根据所述UE发送的上行接收信号，估计所述eNodeB与所述UE之间的当前上行信道特性；

下行信道估计子单元，用于对所述上行信道估计子单元估计得到的当前上行信道特性进行校正，确定所述当前下行信道特性。

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