CN102832984B - 支持8个发射天线的预编码方法、信号处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持8个发射天线的预编码方法、信号处理方法及装置。该方法包括采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；采用8个发射天线发射预编码后的发射信号。本发明实施例可以实现8个发射天线时的预编码。

Description

支持8个发射天线的预编码方法、信号处理方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种支持8个发射天线的预编码方法、信号处理方法及装置。

背景技术

在多天线***中，可以在发射端采用预编码方案以提高***性能。例如，在长期演进***的进一步增强(Long Term Evolution Advanced，LTE-A)***中，最大可以支持4个发射天线的预编码方案。现有技术中没有8个发射天线的预编码方案。

发明内容

本发明实施例是提供一种支持8个发射天线的预编码方法、信号处理方法及装置，实现对8个发射天线的预编码。

本发明实施例提供了一种支持8个发射天线的预编码方法，包括：

采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；

采用8个发射天线发射预编码后的发射信号。

本发明实施例提供一种信号处理装置，包括：

预编码模块，用于采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；

发射模块，用于采用8个发射天线发射经过所述预编码模块进行预编码后的发射信号。

本发明实施例提供了一种信号处理方法，包括：

接收发射端采用8个发射天线发射的预编码后的发射信号；

根据预编码矩阵获取等效信道估计值，并根据所述等效信号估计值对接收到的信号进行处理，得到所述发射信号的估计值；

其中，所述预编码矩阵是与发射端预先确定的，以便所述发射端采用所述预编码矩阵进行预编码后使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层。

本发明实施例提供了一种基站，包括：

接收模块，用于接收发射端采用8个发射天线发射的预编码后的发射信号；

处理模块，用于根据预编码矩阵获取等效信道估计值，并根据所述等效信号估计值对所述接收模块接收到的信号进行处理，得到所述发射信号的估计值；

其中，所述预编码矩阵是与发射端预先确定的，以便所述发射端采用所述预编码矩阵进行预编码后使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过采用满足上述条件的预编码矩阵，可以实现对8个发射天线发射信号的支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图；

图2为本发明实施例中计算预编码矩阵一实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例中计算预编码矩阵的另一实施例的流程示意图；

图4为本发明实施例中计算预编码矩阵的又一实施例的流程示意图；

图5为本发明第二实施例的信号处理装置结构示意图；

图6为本发明第三实施例的信号处理方法流程示意图；

图7为本发明第四实施例的基站结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括：

步骤11：发射端采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内；

其中，发射端可以为终端，例如用户设备(User Equipment，UE)；或者为Relay(中继站)。

空间层信号可以指经过层映射后的码字。例如，在LTE-A中，UE生成的信号可以首先经过调制，之后再进行层映射，得到映射到不同空间层的空间层信号。例如，经过调制后的码字包括码字0和码字1，经过层映射，假设将码字0映射到第一空间层和第二空间层，则第一空间层信号即为映射到第一空间层后的码字0。通常每个空间层信号包括一个层映射后的码字，每个码字可以映射到不同的空间层，得到不同的空间层信号。

另外，在上述假设基础上，则要求第一空间层和第二空间层是质量相近的空间层。

再者，空间层可以是指预编码矩阵中每列的列向量，例如，预编码矩阵的第一列列向量为第一空间层，第二列列向量为第二空间层，依次类推，第七列列向量为第七空间层。

步骤12：发射端采用8个发射天线发射预编码后的发射信号。

本发明实施例中，对于8个发射天线的场景，将包括秩为1到秩为7的预编码矩阵，具体可以如下：

秩为1的预编码矩阵： $\left[X_{\mathrm{8,1}}^1\right]$

秩为2的预编码矩阵： $\left[\begin{array}{cc}{X}_{\mathrm{4,1}}^2& \\ & X_{\mathrm{4,2}}^2\end{array}\right]$

秩为3的预编码矩阵： $\left[\begin{array}{ccc}{X}_{\mathrm{4,1}}^3& & \\ & X_{\mathrm{2,2}}^3& \\ & & X_{\mathrm{2,3}}^3\end{array}\right]$

秩为4的预编码矩阵： $\left[\begin{array}{cccc}{X}_{\mathrm{2,1}}^4& & & \\ & X_{\mathrm{2,2}}^4& & \\ & & X_{\mathrm{2,3}}^4& \\ & & & X_{\mathrm{2,4}}^4\end{array}\right]$

秩为5的预编码矩阵： $\left[\begin{array}{ccccc}{X}_{\mathrm{1,1}}^5& & & & \\ & X_{\mathrm{1,2}}^5& & & \\ & & X_{\mathrm{2,3}}^5& & \\ & & & X_{\mathrm{2,3}}^5& \\ & & & & X_{\mathrm{2,5}}^5\end{array}\right]$

秩为6的预编码矩阵： $\left[\begin{array}{cccccc}{X}_{\mathrm{1,1}}^6& & & & & \\ & X_{\mathrm{1,2}}^6& & & & \\ & & X_{\mathrm{1,3}}^6& & & \\ & & & X_{\mathrm{1,4}}^6& & \\ & & & & X_{\mathrm{2,5}}^6& \\ & & & & & X_{\mathrm{2,6}}^6\end{array}\right]$

秩为7的预编码矩阵： $\left[\begin{array}{ccccccc}{X}_{\mathrm{1,1}}^7& & & & & & \\ & X_{\mathrm{1,2}}^7& & & & & \\ & & X_{\mathrm{1,3}}^7& & & & \\ & & & X_{\mathrm{1,4}}& & & \\ & & & & X_{\mathrm{1,5}}^7& & \\ & & & & & X_{\mathrm{1,6}}^7& \\ & & & & & & X_{\mathrm{2,7}}^7\end{array}\right]$

上述预编码矩阵可以包含如下含义：

(1)上述的预编码矩阵可以表示为： $C^r=\left[\begin{array}{cccc}{X}_{n_1,1}^r& 0_{n_1}& \mathrm{\Λ}& 0_{n_1}\\ 0_{n_2}& X_{n_2,2}^r& \mathrm{\Λ}& 0_{n_2}\\ M& M& O& M\\ 0_{n_r}& \mathrm{\Λ}& \mathrm{\Λ}& X_{n_r,r}^r\end{array}\right],$ 满足该形式的矩阵可以称为块对角矩阵；

其中，C^r表示秩为r的预编码矩阵，表示在秩为r的预编码矩阵的第i中一个长度为n_i的列向量，表示所有元素都是0的长度为n_i的列向量，i＝1，Λ，r；

该公式表明C^r为块对角矩阵，且C^r的每一行上至多包含一个非零元素。基于此，在每个发射天线上，至多传输一个空间层上传输的信号。因此，在单载波频分多址(Single Carrier Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA)***中使用上述预编码矩阵后，由于每个发射天线至多传输一个空间层信号，不会增加发射端基带信号的立方测度(Cubic Metric Preserving，CM)数值。

(2)上述预编码矩阵还具有如下特征，具体为C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；即，第一列和第二列均为4个非零元素的列向量。

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

通过上述处理，可以在码字到空间层映射时，使得每个码字尽量映射到质量相近的空间层上，从而提高每一个码字的自适应编码调制(AdaptiveModulation Coding，AMC)的准确性。

其中，上述质量相近的空间层是指对应的非零元素的数目的差值在预设范围内，即，对应的非零元素的个数大体相同。特别地，本发明实施例中，质量相近的空间层对应相同个数的非零元素。以r＝3为例，第一空间层对应4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别对应2个非零元素，因此，第二空间层和第三空间层为质量相近的空间层。

具体地，当r＝3时，按照协议规定，则码字0(CW0)映射到第一空间层，码字1(CW1)映射到第二空间层和第三空间层。由于第二空间层和第三空间层都对应2个非零元素，则认为码字1映射到质量相近的空间层，满足上述要求。

又例如，当r＝5时，按照协议规定，则CW0映射到第一空间层和第二空间层，码字1映射到第三空间层到第五空间层。由于第一空间层和第二空间层都对应1个非零元素，第三空间层到第五空间层都对应2个非零元素，则认为CW0映射到质量相近的空间层，CW1也映射到质量相近的空间层，满足上述要求。

本实施例通过采用满足上述条件的预编码矩阵，可以实现对8个发射天线发射信号的支持。其中，预编码矩阵的每一行上至多包含一个非零元素。可以在每个发射天线上，至多传输一个空间层信号，实现在SC-FDMA***中使用上述预编码矩阵后，不会增加发射端基带信号的CM数值。通过预编码矩阵使得每个码字尽量映射到质量相近的空间层上，从而提高每一个码字的AMC的准确性。

上述描述了支持8个发射天线的预编码矩阵的结构，预编码矩阵的值可以采用如下方式计算。

图2为本发明实施例中计算预编码矩阵一实施例的流程示意图，包括：

步骤21：设置秩为r的预编码矩阵C^r的初始值。

其中，该初始值可以为满足上述结构要求的任意值。

步骤22：根据秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1中，部分或者全部的预编码矩阵。其中，由C^r计算C^r+1的计算过程可以如下：

秩为r的预编码矩阵C^r可以如下描述：

$C^r=\left[\begin{array}{cccc}{X}_{n_1,1}^r& 0_{n_1}& \mathrm{\Λ}& 0_{n_1}\\ 0_{n_2}& X_{n_2,2}^r& \mathrm{\Λ}& 0_{n_2}\\ M& M& O& M\\ 0_{n_r}& \mathrm{\Λ}& \mathrm{\Λ}& X_{n_r,r}^r\end{array}\right]=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccc}{X}_{n_1,1}^r& X_{n_2,2}^r& \text{\Λ}& X_{n_r,r}^r\end{array}\right\}$

选择上述块对角矩阵中的某一列，如选择第i₀列，即选择之后，将其分为2个等长的列向量和即，

$X_{n_{i_0},i_0}^r=\left[\begin{array}{c}{X}_{i_0,a}^r\\ \mathrm{\α}{X}_{i_0,b}^r\end{array}\right]$

其中，α为复数，用于保证的第一个元素为1。

进一步地，可以通过如下方式构成秩为r+1的预编码矩阵C^r+1：

$C^{r+1}=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^{r+1}& \mathrm{\Λ}& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^{r+1}& X_{n_{i_0},i_0}^{r+1}& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^{r+1}& X_{n_{i_0+2},i_0+2}^{r+1}& \mathrm{\Λ}& X_{n_{r+1},r+1}^{r+1}\end{array}\right\}$

$=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^r& \mathrm{\Λ}& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^r& X_{i_0,a}^r& X_{i_0,b}^r& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^r& \mathrm{\Λ}& X_{n_r,r}^r\end{array}\right\}$

$X_{n_k,k}^{r+1}=X_{n_k,k}^r$ 当k＜i₀时

$X_{n_k,k}^{r+1}=X_{n_{k-1},k-1}^r$ 当k＞i₀+1时

即，

$X_{n_{i_0},i}^{r+1}=X_{i_0,a}^r$

$X_{n_{i_0+1},i_0+1}^{r+1}=X_{i_0,b}^r$

也就是说，将秩为r的预编码矩阵C^r的第i₀个块对角元素所对应的列向量分割成2个列向量，并和秩为r的预编码矩阵C^r的除第i₀个块对角元素之外的其余列向量一起构成秩为r+1的预编码矩阵C^r+1。

上述通过秩为r的预编码矩阵C^r计算秩为r+1的预编码矩阵C^r+1可以实现：在计算秩为r+1的预编码矩阵对应的等效信道时，可以利用秩为r的预编码矩阵对应的等效信道的中间计算结果，从而节省计算开销。

例如，以下行8发2收的多天线***为例，其物理信道为：

$\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}& L& & h_{18}\\ h_{21}& L& & h_{28}\end{array}\right].$

若采用秩为1的预编码矩阵，则接收端的2x1等效信道是：

$\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}& L& & h_{18}\\ h_{21}& L& & h_{28}\end{array}\right]X_{\mathrm{8,1}}^1=\left[\begin{array}{cc}{h}_{\mathrm{1,1}-4}& h_{\mathrm{1,5}-8}\\ h_{\mathrm{2,1}-4}& h_{\mathrm{2,5}-8}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_{1,a}^1\\ {\mathrm{\αX}}_{1,b}^1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{1,1}-4}{X}_{1,a}^1+{\mathrm{\αh}}_{\mathrm{1,5}-8}{X}_{1,b}^1\\ h_{\mathrm{2,1}-4}{X}_{1,a}^1+{\mathrm{\αh}}_{\mathrm{2,5}-8}{X}_{1,b}^1\end{array}\right]\text{;}$

其中：h_i，m-n＝[h_i，m L h_i，n]，i＝1，2。

若采用秩为2的预编码矩阵，则接收端的2x2等效信道是：

$\left[\begin{array}{cc}{h}_{\mathrm{1,1}-4}& h_{\mathrm{1,5}-8}\\ h_{\mathrm{2,1}-4}& h_{\mathrm{2,5}-8}\end{array}\right]\mathrm{BlockDiag}\left(\begin{array}{cc}{X}_{1,a}^1& X_{1,b}^1\end{array}\right)=\left[\begin{array}{cc}{h}_{\mathrm{1,1}-4}{X}_{1,a}^1& h_{\mathrm{1,5}-8}{X}_{1,b}^1\\ h_{\mathrm{2,1}-4}{X}_{1,a}^1& h_{\mathrm{2,5}-8}{X}_{1,b}^1\end{array}\right]$

此时，秩为2的预编码矩阵 $\mathrm{BlockDiag}\left(\begin{array}{cc}{X}_{1,a}^1& X_{1,b}^1\end{array}\right)$ 是由秩为1的预编码矩阵进行分割并组合构成的。

从上面可以看出，在计算秩为2的预编码矩阵所对应的等效信道的时候，可以利用秩为1的预编码矩阵所对应的等效信道的中间计算结果 和或者，秩为1的预编码矩阵所对应的等效信道可以从秩为2的预编码矩阵所对应的等效信道进行简单的运算得到(加减运算)，比如： $h_{\mathrm{1,1}-4}{X}_{1,a}^1+\mathrm{\α}{h}_{\mathrm{1,5}-8}{X}_{1,b}^1,h_{\mathrm{2,1}-4}{X}_{1,a}^1+\mathrm{\α}{h}_{\mathrm{2,5}-8}{X}_{1,b}^1.$ 实现节省计算开销。

本实施例通过秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1，可以节省计算开销。

图3为本发明实施例中计算预编码矩阵的另一实施例的流程示意图，本实施例的应用场景可以是：双极化的8天线阵，不失一般性，假设天线端口1～4是垂直极化(或水平极化或+45度极化或-45度极化)的一组天线阵元，设天线端口5～8是与之对应的水平极化(或垂直极化或-45度极化或+45度极化)的另一组天线阵元。本实施例包括：

步骤31：计算长度为n的DFT向量。

计算公式为：X(n)＝[1 e^jθ Λ e^j(n-1)θ]^T

步骤32：基于长度为n的DFT向量，构造各预编码矩阵。

计算公式可以为：

秩为1的预编码矩阵 $C^1=\left[\begin{array}{c}{X}_4\left(\mathrm{\θ}\right)\\ \mathrm{\α}{X}_4\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]$

其中，α为模为1的复数，例如，α∈{1 j -1 -j}，或者， $\mathrm{\α}\∈\left\{\begin{array}{cccccccc}1& e^{j\frac{\mathrm{\π}}{4}}& e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{4}}& e^{j\frac{3\mathrm{\π}}{4}}& e^{j\frac{4\mathrm{\π}}{4}}& e^{j\frac{5\mathrm{\π}}{4}}& e^{j\frac{6\mathrm{\π}}{4}}& e^{j\frac{7\mathrm{\π}}{4}}\end{array}\right\}.$

秩为2的预编码矩阵C²＝BlockDiag(X₄(θ₁) X₄(θ₂))

其中，θ₁和θ₂可以相同，也可以不同。

秩为3的预编码矩阵C³＝BlockDiag(X₄(θ₁) X₂(θ₂) X₂(θ₃))

其中，θ₁、θ₂和θ₃可以相同，也可以不同。

秩为4的预编码矩阵C⁴＝BlockDiag(X₂(θ₁) X₂(θ₂) X₂(θ₃) X₂(θ₄))

其中，θ₁、θ₂、θ₃和θ₄可以相同，也可以不同。

秩为5的预编码矩阵C⁵＝BlockDiag(X₁(θ₁) X₁(θ₂) X₂(θ₃) X₂(θ₄) X₂(θ₅))

其中，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄和θ₅可以相同，也可以不同。

秩为6的预编码矩阵

C⁶＝BlockDiag(X₁(θ₁) X₁(θ₂) X₁(θ₃) X₁(θ₄) X₂(θ₅) X₂(θ₆))

其中，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅和θ₆可以相同，也可以不同。

秩为7的预编码矩阵

C⁷＝BlockDiag(X₁(θ₁) X₁(θ₂) X₁(θ₃) X₁(θ₄) X₁(θ₅) X₁(θ₆) X₂(θ₇))

其中，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆和θ₇可以相同，也可以不同。

本实施例通过DFT向量，可以简单地确定预编码矩阵。

图4为本发明实施例中计算预编码矩阵的又一实施例的流程示意图，包括：

步骤41：获取已知的秩为r的预编码矩阵C^r。

例如，采用图2或图3所示的方法得到了秩为r的预编码矩阵C^r的一种表达方式，如C^r＝A。

步骤42：对已知的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换，得到行变换后的矩阵，并将行变换后的矩阵添加到秩为r的预编码矩阵C^r的码本中。

即，秩为r的预编码矩阵C^r中还包括：∏*A，其中，∏为对应的行变换矩阵。

本实施例通过对预编码矩阵进行行变换，且行变换后的矩阵依然在对应秩的码本中，实现预编码矩阵的丰富性。

图5为本发明第二实施例的信号处理装置结构示意图，该装置为执行上述预编码方法的装置，该装置可以具体为终端，例如UE，或者为中继站。该装置可以包括预编码模块51和发射模块52；预编码模块51用于采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；发射模块52用于采用8个发射天线发射经过所述预编码模块进行预编码后的发射信号。

所述预编码模块采用的预编码矩阵为秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

本实施例提供的装置还可以包括：用于计算预编码矩阵的计算模块，计算模块可以具体用于：由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1；或者，基于长度为n的DFT向量计算得到预编码矩阵；或者，秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵。所述预编码模块具体用于：采用所述计算模块得到的预编码矩阵对发射信号进行预编码。

本实施例通过采用满足上述条件的预编码矩阵，可以实现对8个发射天线发射信号的支持。其中，预编码矩阵的每一行上至多包含一个非零元素。可以在每个发射天线上，至多传输一个空间层信号，实现在SC-FDMA***中使用上述预编码矩阵后，不会增加发射端基带信号的CM数值。通过预编码矩阵使得每个码字尽量映射到质量相近的空间层上，从而提高每一个码字的AMC的准确性。

图6为本发明第三实施例的信号处理方法流程示意图，包括：

步骤61：接收端接收发射端采用8个发射天线发射的预编码后的发射信号；

其中，该接收端可以为基站，例如，eNodeB。

步骤62：接收端根据预编码矩阵获取等效信道估计值，并根据所述等效信道估计值对接收到的信号进行处理，得到所述发射信号的估计值；

其中，所述预编码矩阵是与发射端预先确定的，以便所述发射端采用所述预编码矩阵进行预编码后使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层。

对于秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

上述的预编码矩阵可以采用如下方式确定：

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1；或者，

基于长度为n的DFT向量计算得到预编码矩阵；或者，

秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵。

本实施例通过采用满足上述条件的预编码矩阵，可以实现对8个发射天线发射信号的支持。其中，预编码矩阵的每一行上至多包含一个非零元素。可以在每个发射天线上，至多传输一个空间层信号，实现在SC-FDMA***中使用上述预编码矩阵后，不会增加发射端基带信号的CM数值。通过预编码矩阵使得每个码字尽量映射到质量相近的空间层上，从而提高每一个码字的AMC的准确性。

图7为本发明第四实施例的基站结构示意图，该基站可以为执行图6所示方法的基站，该基站包括：接收模块71和处理模块72；接收模块71用于接收发射端采用8个发射天线发射的预编码后的发射信号；处理模块72用于根据预编码矩阵获取等效信道估计值，并根据所述等效信号估计值对所述接收模块接收到的信号进行处理，得到所述发射信号的估计值；其中，所述预编码矩阵是与发射端预先确定的，以便所述发射端采用所述预编码矩阵进行预编码后使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层。

所述处理模块采用的对于秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

所述处理模块采用的预编码矩阵采用如下方式获取：

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1；或者，

基于长度为n的DFT向量计算得到预编码矩阵；或者，

秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵。

本实施例通过采用满足上述条件的预编码矩阵，可以实现对8个发射天线发射信号的支持。其中，预编码矩阵的每一行上至多包含一个非零元素。可以在每个发射天线上，至多传输一个空间层信号，实现在SC-FDMA***中使用上述预编码矩阵后，不会增加发射端基带信号的CM数值。通过预编码矩阵使得每个码字尽量映射到质量相近的空间层上，从而提高每一个码字的AMC的准确性。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种支持8个发射天线的预编码方法，其特征在于，包括：

采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；

采用8个发射天线发射预编码后的发射信号；

秩为r+1的预编码矩阵C^r+1中，部分或者全部预编码矩阵是根据秩为r的预编码矩阵C^r计算得到的；

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1计算公式为：

$\begin{array}{c}{C}^{r+1}=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^{r+1}& X_{n_{i_0},i_0}^{r+1}& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^{r+1}& X_{n_{i_0+2},i_0+2}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{r+1},r+1}^{r+1}\end{array}\right\}\\ =\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_{1}1}^r& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^r& X_{i_0,a}^r& X_{i_0,b}^r& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^r& \·\·\·& X_{n_r,r}^r\end{array}\right\}\end{array}$

其中，

$X_{n_{i_0},i_0}^r=\left[\begin{array}{c}{X}_{i_0,a}^r\\ \mathrm{\α}{X}_{i_0,b}^r\end{array}\right];$

表示在秩为r的预编码矩阵的第i列中一个长度为n_i的列向量，i＝1,…,r，α为复数，用于保证的第一个元素为1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，秩为r的预编码矩阵C^r是基于长度为n的DFT向量计算得到的。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预编码矩阵的计算公式为：

秩为1的预编码矩阵 $C^1=\left[\begin{array}{c}{X}_4\left(\mathrm{\θ}\right)\\ \mathrm{\α}{X}_4\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]$

其中，α为模为1的复数；

秩为2的预编码矩阵C²＝BlockDiag(X₄(θ₁) X₄(θ₂))

其中，θ₁和θ₂可以相同，也可以不同；

秩为3的预编码矩阵C³＝BlockDiag(X₄(θ₁) X₂(θ₂) X₂(θ₃))

其中，θ₁、θ₂和θ₃可以相同，也可以不同；

秩为4的预编码矩阵C⁴＝BlockDiag(X₂(θ₁) X₂(θ₂) X₂(θ₃) X₂(θ₄))

其中，θ₁、θ₂、θ₃和θ₄可以相同，也可以不同；

秩为5的预编码矩阵C⁵＝BlockDiag(X₁(θ₁) X₁(θ₂) X₂(θ₃) X₂(θ₄) X₂(θ₅))

其中，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄和θ₅可以相同，也可以不同；

秩为6的预编码矩阵

C⁶＝BlockDiag(X₁(θ₁) X₁(θ₂) X₁(θ₃) X₁(θ₄) X₂(θ₅) X₂(θ₆))

其中，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅和θ₆可以相同，也可以不同；

秩为7的预编码矩阵

C⁷＝BlockDiag(X₁(θ₁) X₁(θ₂) X₁(θ₃) X₁(θ₄) X₁(θ₅) X₁(θ₆) X₂(θ₇))

其中，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆和θ₇可以相同，也可以不同；

其中，X_n(θ)＝[1e^jθ … e^j(n-1)θ]^T。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵。

6.一种信号处理装置，其特征在于，包括：

预编码模块，用于采用预编码矩阵对发射信号进行预编码，使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；

发射模块，用于采用8个发射天线发射经过所述预编码模块进行预编码后的发射信号；

还包括：用于计算预编码矩阵的计算模块，所述计算模块具体用于：

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1；由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1计算公式为：

$\begin{array}{c}{C}^{r+1}=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^{r+1}& X_{n_{i_0},i_0}^{r+1}& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^{r+1}& X_{n_{i_0+2},i_0+2}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{r+1},r+1}^{r+1}\end{array}\right\}\\ =\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^r& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^r& X_{i_0,a}^r& X_{i_0,b}^r& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^r& \·\·\·& X_{n_r,r}^r\end{array}\right\}\end{array}$

其中，

$X_{n_{i_0},i_0}^r=\left[\begin{array}{c}{X}_{i_0,a}^r\\ \mathrm{\α}{X}_{i_0,b}^r\end{array}\right];$

表示在秩为r的预编码矩阵的第i列中一个长度为n_i的列向量，i＝1,…,r，α为复数，用于保证的第一个元素为1。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预编码模块采用的预编码矩阵为秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

基于长度为n的DFT向量计算得到预编码矩阵；或者，

秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵；

所述预编码模块具体用于：采用所述计算模块得到的预编码矩阵对发射信号进行预编码。

9.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

接收发射端采用8个发射天线发射的预编码后的发射信号；

根据预编码矩阵获取等效信道估计值，并根据所述等效信道估计值对接收到的信号进行处理，得到所述发射信号的估计值；

其中，所述预编码矩阵是与发射端预先确定的，以便所述发射端采用所述预编码矩阵进行预编码后使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1；

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1计算公式为：

$\begin{array}{c}{C}^{r+1}=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^{r+1}& X_{n_{i_0},i_0}^{r+1}& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^{r+1}& X_{n_{i_0+2},i_0+2}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{r+1},r+1}^{r+1}\end{array}\right\}\\ =\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^r& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^r& X_{i_0,a}^r& X_{i_0,b}^r& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^r& \·\·\·& X_{n_r,r}^r\end{array}\right\}\end{array}$

其中，

$X_{n_{i_0},i_0}^r=\left[\begin{array}{c}{X}_{i_0,a}^r\\ \mathrm{\α}{X}_{i_0,b}^r\end{array}\right];$

表示在秩为r的预编码矩阵的第i列中一个长度为n_i的列向量，i＝1,…,r，α为复数，用于保证的第一个元素为1。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预编码矩阵为秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，

基于长度为n的DFT向量计算得到所述预编码矩阵；或者，

秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵。

12.一种基站，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收发射端采用8个发射天线发射的预编码后的发射信号；

处理模块，用于根据预编码矩阵获取等效信道估计值，并根据所述等效信道估计值对所述接收模块接收到的信号进行处理，得到所述发射信号的估计值；

其中，所述预编码矩阵是与发射端预先确定的，以便所述发射端采用所述预编码矩阵进行预编码后使得在每一个发射天线上至多传输一个空间层信号，且使得同一个码字映射到质量相近的空间层上，所述质量相近的空间层指空间层之间对应的非零元素的数目的差值在设置范围内的空间层；

所述处理模块采用的预编码矩阵采用如下方式获取：

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1；

由秩为r的预编码矩阵C^r计算得到秩为r+1的预编码矩阵C^r+1计算公式为：

$\begin{array}{c}{C}^{r+1}=\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^{r+1}& X_{n_{i_0},i_0}^{r+1}& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^{r+1}& X_{n_{i_0+2},i_0+2}^{r+1}& \·\·\·& X_{n_{r+1},r+1}^{r+1}\end{array}\right\}\\ =\mathrm{BlockDiag}\left\{\begin{array}{cccccccc}{X}_{n_1,1}^r& \·\·\·& X_{n_{i_0-1,i_0-1}}^r& X_{i_0,a}^r& X_{i_0,b}^r& X_{n_{i_0+1},i_0+1}^r& \·\·\·& X_{n_r,r}^r\end{array}\right\}\end{array}$

其中，

$X_{n_{i_0},i_0}^r=\left[\begin{array}{c}{X}_{i_0,a}^r\\ \mathrm{\α}{X}_{i_0,b}^r\end{array}\right];$

表示在秩为r的预编码矩阵的第i列中一个长度为n_i的列向量，i＝1,…,r，α为复数，用于保证的第一个元素为1。

13.根据权利要求12所述的基站，其特征在于，所述处理模块采用秩为r的预编码矩阵C^r，所述C^r为块对角矩阵，且所述C^r的每一行上至多包含一个非零元素，以及，所述C^r的r个空间层被设置满足至少如下条件之一：

当r＝2时，第一空间层和第二空间层分别包含4个非零元素；

当r＝3时，第一空间层包含4个非零元素，第二空间层和第三空间层分别包含2个非零元素；

当r＝4时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含2个非零元素；

当r＝5时，第一空间层和第二空间层分别包含1个非零元素，第三空间层、第四空间层和第五空间层分别包含2个非零元素；

当r＝6时，第一空间层、第二空间层、第三空间层和第四空间层分别包含1个非零元素，第五空间层和第六空间层分别包含2个非零元素；

当r＝7时，第一空间层、第二空间层、第三空间层、第四空间层、第五空间层和第六空间层分别包含1个非零元素，第七空间层包含2个非零元素。

14.根据权利要求12或13所述的基站，其特征在于，所述处理模块采用的预编码矩阵采用如下方式获取：

基于长度为n的DFT向量计算得到预编码矩阵；或者，

秩为r的预编码矩阵C^r包括：对已经得到的秩为r的预编码矩阵C^r进行任意行变换后得到的矩阵。