CN103634071A - 一种预编码矩阵选择方法、装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种预编码矩阵选择方法、装置和***，所述方法包括：通过当前信道接收发送端发送的导频信息；根据导频信息估计当前信道的等效信道矩阵；对等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；选择多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；将目标矩阵反馈给发送端，以便于发送端选择目标矩阵对通过当前信道发送的信号进行预编码。本发明实施例还公开了一种预编码矩阵选择装置和***。本发明的目的在于提供一种预编码矩阵选择方法、装置和***，能够简化预编码选择的过程，降低预编码选择过程中的计算量，解决现有技术中预编码矩阵选择方法计算量大和操作复杂的问题。

Description

一种预编码矩阵选择方法、装置和***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种预编码矩阵选择方法、装置和***。

背景技术

多输入多输出（Multiple-Input-Multiple-Output，MIMO）技术以提高***的频谱利用率和扩大***的容量为目的，在信号发送端和接收端采用多个天线或者天线阵列来传输信号。为了提高***的性能，MIMO通信***可以利用信道信息对需要发送的信号进行预编码，其中一种方式是通过预先设计一个发送端和接收端都已知的包含一系列预编码矩阵的确定的码本（codebook），接收端在该码本中选择一个预编码矩阵，并将该预编码矩阵的索引或指示（PrecodingMatrix Indicator，PMI）反馈给发送端，以使发送端使用对应的预编码矩阵对发送的信息进行预编码。

现有技术中，多使用容量准则或右奇异矩阵相似准则进行PMI。具体的，前者在每一个码字下计算对应的信道容量，找出最大的信道容量对应的码字，其缺点是需要进行行列式的求取，计算量很大，操作复杂；后者则需要对信道进行奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD），找出码本中与右奇异矩阵第一列最接近的一个，其缺点是需要对矩阵作SVD分解，计算量同样很大，操作复杂。

发明内容

本发明实施例提供一种预编码矩阵选择方法、装置和***，适用于多输入多输出MIMO***，以解决现有技术中预编码矩阵选择方法计算量大和操作复杂的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种预编码矩阵选择方法，包括：

通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵；

对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

在第一种可能的实现方式中，所述对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值，具体包括：

根据所述等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

将所述等效信道矩阵、所述共轭转置矩阵和所述列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，在所述对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值中，所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体还包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择使所述多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体还包括：

当所述导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

第二方面，本发明实施例还提供了一种预编码矩阵选择装置，包括：

接收器，用于通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

估计模块，用于根据所述接收器接收到的导频信息估计得到所述当前信道的等效信道矩阵；

计算模块，用于对所述估计模块得到的等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择模块，用于选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵为目标矩阵；

反馈模块，用于将所述选择模块得到的目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

在第一种可能的实现方式中，所述计算模块具体包括：

矩阵单元，用于根据所述估计模块得到的等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

列向量单元，用于根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

模单元，用于将所述估计模块得到的等效信道矩阵，所述矩阵单元得到的共轭转置矩阵和所述列向量单元得到的列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述计算模块计算所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

结合第二方面或第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述选择模块具体用于：

当所述接收器接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

结合第二方面或第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述选择模块具体还用于：

当所述接收器接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

结合第二方面或第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述选择模块还用于：

当所述接收器接收到的导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

第三方面，本发明实施例还提供一种预编码矩阵选择装置，包括存储器和与所述存储器进行通信的处理器，其中，所述存储器内存储有程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。所述处理器执行所述程序代码，用于：

通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵；

对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

在第一种可能的实现方式中，所述处理器执行所述程序代码，用于对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值，具体包括：

根据所述等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

将所述等效信道矩阵、所述共轭转置矩阵和所述列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述处理器计算所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

结合第三方面或第三方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述处理器执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

结合第三方面或第三方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述处理器执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所上行述导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

结合第三方面或第三方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述处理器执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

第四方面，本发明实施例还提供了一种预编码矩阵选择***，所述***包括接收端和与所述接收端进行通信的发送端，所述接收端包括如上所述的预编码矩阵选择装置。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例通过根据接收到的发送端的导频信息估计得到当前信道的等效信道矩阵，结合给定的预编码码本集合中的预编码矩阵，分别计算所述等效信道矩阵与每一个所述预编码矩阵组成的表达式的模，并选择多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，能够有效简化预编码选择的过程，降低预编码选择过程中的计算量，解决现有技术中预编码矩阵选择方法计算量大和操作复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种预编码矩阵选择装置的结构示意图；

图2是一种上行多输入多输出（Up-Link Multiple-Input Multiple-Output，ULMIMO）的发射结构的示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种预编码矩阵选择装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种预编码矩阵选择方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种预编码矩阵选择***的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作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。

请参见图1，为本发明实施例提供的一种预编码矩阵选择装置的结构示意图，所述预编码矩阵选择装置适用于MIMO***中的预编码矩阵的选择，包括：接收器01、估计模块02、计算模块03、选择模块04和反馈模块05，其中：

所述接收器01，用于通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

所述估计模块02，用于根据所述接收器01接收到的导频信息估计得到所述当前信道的等效信道矩阵。

所述计算模块03，用于对所述估计模块02得到的等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

所述选择模块04，用于选择所述计算模块03得到的多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵为目标矩阵；

所述反馈模块05，用于将所述选择模块04得到的目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

具体的，所述MIMO***的发送端包括但不限于：基站（NodeB）和用户设备（User Equipment，UE），且MIMO***的接收端也包括但不限于：基站和用户设备，当基站与用户设备之间通信时，若基站为MIMO***的发送端，则用户设备即为MIMO***的接收端；若用户设备为MIMO***的发送端，则基站即为MIMO***的接收端。本发明实施例提供的预编码矩阵选择装置设置在MIMO***的接收端中，当然，在其他的实施例中，所述预编码矩阵选择装置也可以设置在其它与MIMO***的接收端具有相同功能的网络位置，本发明对此不做限定。

本发明实施例以用户设备为MIMO***的发送端、基站为MIMO***的接收端，所述预编码矩阵选择装置设置在基站中作为一种示例，说明本发明实施例的技术方案。

所述接收器01用于接收用户设备通过当前信道向预编码矩阵选择装置发送的导频信息，所述估计模块02用于根据接收到的导频信息，估计得到等效信道矩阵。假设当前信道为上行信道，则所述导频信息为上行导频信息。

所述计算模块03，用于根据所述估计模块02得到的等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积运算，并分别对每一次内积运算得到的结果进行模运算，得到与所述预编码码本集合中的每一个预编码矩阵所对应的模值。

具体的，所述预置的预编码码本集合为一由MIMO***的发送端和接收端都已知的多个预编码矩阵的集合。在本发明实施例中，作为MIMO***的接收端的所述基站针对不同的等效信道矩阵，可根据一定的规则在该预编码码本集合中选择目标矩阵，并将选择的目标矩阵反馈给MIMO***的发送端。具体地，可以为预编码码本集合中的每个预编码矩阵建立对应的索引，当选择出目标矩阵时，将目标矩阵对应的索引通过上行链路反馈给作为MIMO***的发送端的用户设备，以便用户设备根据索引获得目标矩阵，在发送有用信号前对有用信号进行加权。这样可以有效减小信息传输量，降低信道的传输压力。

也可以通过其它方式将目标矩阵反馈给MIMO***的发送端，在此不赘述。

在本发明实施例中，所述计算模块03具体根据如下公式计算模值N_j：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量，〈〉表示H^HHW_j与W_j进行内积运算，︳︱表示对所述内积运算的结果进行模运算。

所以，所述计算模块03最终会得到与预编码码本集合中的j个预编码矩阵相对应的j个模值N_j。

具体的，所述选择模块04用于在所述计算模块03得到的j个模值N_j中选择最大的模值N_jmax所对应的预编码矩阵为目标矩阵。

所述反馈模块05用于将目标矩阵反馈给用户设备，具体为将目标矩阵对应的索引通过上行链路反馈给用户设备，以便用户设备根据索引获得目标矩阵，在发送有用信号前对有用信号进行加权。当然，所述反馈模块05还可以采用其它方式将目标矩阵反馈给发送端，在此不赘述。

进一步的，请继续参见图1，所述计算模块02具体包括：矩阵单元021、列向量单元022和模单元023，其中：

所述矩阵单元021，用于根据所述估计模块01得到的等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵。

所述列向量单元022，用于根据预置的预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

所述模单元023，用于将所述估计模块01得到的等效信道矩阵，所述矩阵单元021得到的共轭转置矩阵和所述列向量单元022得到的列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

具体的，所述矩阵单元021用于根据所述估计模块01得到的等效信道矩阵H，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵H^H。

所述列向量单元022用于根据预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别得到每一个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量W_j。

所述模单元023用于将所述估计模块01得到的等效信道矩阵H、所述矩阵单元021得到的共轭转置矩阵H^H和所述列向量单元022得到的列向量W_j代入计算公式N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，分别进行H^HHW_j与W_j的内积运算，并对每次内积运算得到的结果进行模运算，得到与预编码码本集合中的j个预编码矩阵相对应的j个模值N_j。

所述选择模块04具体用于当所述接收器01接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述计算模块03得到的j个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

所述选择模块04具体还用于当所述估计模块01接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述计算模块03得到的j个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

所述选择模块04具体还用于当所述接收器01接收到的导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述计算模块03得到的j个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

具体的，本发明实施例提供的预编码矩阵选择装置主要适用于2x2MIMO***。

在第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）组织中，UL MIMO是目前通用移动通讯***（Universal Mobile TelecommunicationsSystem，UMTS）陆地无线接入网（Universal Terrestrial Radio Access Network，UTRAN）R11版本中的一项工作内容。UL MIMO有两种传输模式，一种是单流传输，一种是双流传输，前者在一个传输间隔（Transmission Time Interval，TTI）内只传输一个传输块（Transport Block，TB），后者则在一个TTI内同时传输两个TB。引入UL MIMO的主要目的是提高小区的平均吞吐量，但同时要考虑引入UL MIMO后对用户公平性和小区边缘用户吞吐的影响，以及其实现复杂度等多方面的因素。一种UL MIMO的发射结构如图2所示。

MIMO预编码的数学模型如下：

以2x2MIMO为例，假设MIMO***的发送端发送的信号分别为x₁和x₂，MIMO***的接收端接收到信号分别为y₁和y₂，信道用2*2矩阵H表示，则***模型表示为：

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{21}\\ h_{12}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$ 或Y＝HX+N

当MIMO***的发送端发送单流时，进行预编码的过程可表示为

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{21}\\ h_{12}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\end{array}\right]s_1+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$ 或Y＝HWS+N

其中，w₁和w₂为单列的预编码矩阵W的两个元素。s₁为有用信号。也就是说单流信号对应单列的预编码矩阵。

当MIMO***的发送端发送双流时，进行预编码的过程可表示为

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{21}\\ h_{12}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{w}_1& w_3\\ w_2& w_4\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$ 或Y＝HWS+N

其中，w₁，w₂，w₃和w₄为两列的预编码矩阵W的四个元素。s₁和s₂为两个流上的信号。也就是说双流信号对应两列的预编码矩阵。

在MIMO***的发送端选择合适的预编码矩阵可以利用MIMO传输中的分集复用增益，提高链路性能。而在UL-MIMO中，预编码选择的一种准则是使得主流的接收信噪比最大，辅流的预编码向量与主流预编码向量正交，这意味着UL-MIMO中的预编码选择是对一个2行1列的预编码向量进行选择。

当所述接收器01接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，所述选择模块04用于在述计算模块03得到的j个模值中选择最大模值N_jmax对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

当所述接收器01接收到的导频信息为为2x2MIMO数据且流数为双流时，所述选择模块04用于在所述计算模块02得到的j个模值中选择最大模值N_jmax对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权。所述目标矩阵的第一列和第二列正交。

具体的，在对高维度信道矩阵进行单流信号传输下的PMI选取时同样可使用本发明实施例提供的预编码矩阵选择装置进行预编码矩阵的选择。因为高维度信道矩阵进行单流传输时，对应的目标矩阵也为单列的预编码矩阵。所述高维度信道矩阵指大于二维的信道矩阵，比如4x4MIMO。

当所述接收器01接收到的导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，所述选择模块04还用于在所述计算模块02得到的j个模值中选择最大模值N_jmax对应的单列的预编码矩阵为所述目标矩阵。

本发明实施例通过根据接收到的发送端的导频信息估计得到当前信道的等效信道矩阵，结合给定的预编码码本集合中的预编码矩阵，分别计算所述等效信道矩阵与每一个所述预编码矩阵组成的表达式的模，并选择多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵为目标矩阵，能够有效简化预编码选择的过程，降低预编码选择过程中的计算量，解决现有技术中预编码矩阵选择方法计算量大和操作复杂的问题。

请参见图3，为本发明实施例提供的另一种预编码矩阵选择装置的结构示意图，所述预编码矩阵选择装置适用于多输入多输出MIMO***中的预编码矩阵的选择，包括：

存储器002和与所述存储器002进行通信的处理器001，其中，所述存储器002内存储有程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

所述处理器001执行所述程序代码，用于：

通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵；

对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

所述处理器001执行所述程序代码，用于对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值，具体包括：

根据所述等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

将所述等效信道矩阵、所述共轭转置矩阵和所述列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

所述处理器001计算所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

所述处理器001执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

所述处理器001执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

所述处理器001执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

即所述处理器001可执行本发明图1中所述预编码矩阵选择装置的操作，实现对目标矩阵的选择与反馈功能。

请参见图4，为本发明实施例提供的一种预编码矩阵选择方法的流程示意图。所述方法包括：

S101，通过当前信道接收发送端发送的导频信息。

S102，根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵。

S103，对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

S104，选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵。

S105，将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

具体的，MIMO***的发送端包括但不限于：基站和用户设备，MIMO***的接收端也包括但不限于：基站和用户设备，当基站与用户设备之间通信时，若基站为MIMO***的发送端，则用户设备即为MIMO***的接收端；若用户设备为MIMO***的发送端时，则基站即为MIMO***的接收端。本发明实施例提供的预编码矩阵选择装置设置在MIMO***的接收端中，当然，在其他的实施例中，所述预编码矩阵选择装置也可以设置在其它具有与MIMO***的接收端相同功能的网络位置，本发明对此不做限定。

本发明实施例以用户设备为MIMO***的发送端、基站为MIMO***的接收端，所述预编码矩阵选择装置设置在基站中作为一种示例，说明本发明实施例的技术方案。

当用户设备通过当前信道向基站发送导频信息后，所述预编码矩阵选择装置即根据接收到的导频信息，估计得到等效信道矩阵。假设当前信道为上行信道，则所述导频信息为上行导频信息。

具体的，所述预置的预编码码本集合为一由MIMO***的发送端和接收端都已知的多个预编码矩阵的集合。在本发明实施例中，作为MIMO***的接收端的所述预编码矩阵选择装置针对不同的等效信道矩阵，可根据一定的规则在该预编码码本集合中选择目标矩阵，并将选择的目标矩阵反馈给MIMO***的发送端。具体的，可以为每个预编码矩阵建立对应的索引，当选择出目标矩阵时，将目标矩阵对应的索引通过上行链路反馈给MIMO***的发送端，以便MIMO***的发送端根据索引获得目标矩阵，在发送有用信号前对有用信号进行加权。也可以通过其它方式将目标矩阵反馈给MIMO***的发送端，在此不赘述。

在本发明实施例中，所述预编码矩阵选择装置具体根据如下公式计算模值N_j：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量，〈〉表示H^HHW_j与W_j进行内积运算，︳︱表示对所述内积运算的结果进行模运算。

所以，所述预编码矩阵选择装置最终会得到与预编码码本集合中的j个预编码矩阵相对应的j个模值N_j。

具体的，所述S103包括以下步骤：

步骤一：根据所述等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

步骤二：根据预置的预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

步骤三：将所述等效信道矩阵，所述共轭转置矩阵和所述列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

具体的，所述预编码矩阵选择装置在j个模值N_j中选择最大的模值N_jmax所对应的预编码矩阵为目标矩阵。

所述S104具体分为以下三种情况：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交；

当所述导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

具体的，本发明实施例提供的预编码矩阵选择装置主要适用于2x2MIMO***。

在3GPP组织中，UL MIMO是目前UMTS UTRAN R11版本中的一项工作内容。UL MIMO有两种传输模式，一种是单流传输，一种是双流传输，前者在一个传输间隔TTI内只传输一个TB，后者则在一个TTI内同时传输两个TB。引入UL MIMO的主要目的是提高小区的平均吞吐量，但同时要考虑引入ULMIMO后对用户公平性和小区边缘用户吞吐的影响，以及其实现复杂度等多方面的因素。请再次参见图2所示的一种UL MIMO的发射结构。

MIMO预编码的数学模型如下：

以2x2MIMO为例，假设MIMO***的发送端发送的信号分别为x₁和x₂，MIMO***的接收端接收到信号分别为y₁和y₂，信道用2*2矩阵H表示，则***模型表示为：

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{21}\\ h_{12}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$ 或Y＝HX+N

当MIMO***的发送端发送单流时，进行预编码的过程可表示为

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{21}\\ h_{12}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\end{array}\right]s_1+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$ 或Y＝HWS+N

其中，w₁和w₂为单列的预编码矩阵W的两个元素。s₁为有用信号。也就是说单流信号对应单列的预编码矩阵。

当MIMO***的发送端发送双流时，进行预编码的过程可表示为

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{21}\\ h_{12}& h_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{w}_1& w_3\\ w_2& w_4\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$ 或Y＝HWS+N

其中，w₁，w₂，w₃和w₄为两列的预编码矩阵W的四个元素。s₁和s₂为两个流上的信号。也就是说双流信号对应两列的预编码矩阵。

在MIMO***的发送端选择合适的预编码矩阵可以利用MIMO传输中的分集复用增益，提高链路性能。而在UL-MIMO中，预编码选择的一种准则是使得主流的接收信噪比最大，辅流的预编码向量与主流预编码向量正交，这意味着UL-MIMO中的预编码选择是对一个2行1列的预编码向量进行选择。

当所述预编码矩阵选择装置接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，所述预编码矩阵选择装置即选择所述j个模值中最大的模值N_jmax对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

当所述预编码矩阵选择装置接收到的导频信息为为2x2MIMO数据且流数为双流时，所述预编码矩阵选择装置即选择所述j个模值中最大的模值N_jmax对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权。所述目标矩阵的第一列和所述目标矩阵的第二列正交。

具体的，在对高维度信道矩阵进行单流信号传输下的PMI选取时同样可使用本发明实施例提供的预编码矩阵选择装置进行预编码矩阵的选择。因为高维度信道矩阵进行单流传输时，对应的目标矩阵也为单列的预编码矩阵。所述高维度信道矩阵指大于二维的信道矩阵，比如4x4MIMO。

当所述预编码矩阵选择装置接收到的导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，所述预编码矩阵选择装置还用于选择所述j个模值中最大的模值N_jmax对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

当选择出目标矩阵之后，需要将目标矩阵反馈给用户设备，具体的，可以为预编码码本集合中的每个预编码矩阵建立对应的索引，所述预编码矩阵选择装置只需将目标矩阵对应的索引通过上行链路反馈给用户设备，以便用户设备根据索引获得目标矩阵，在发送有用信号前对有用信号进行加权。这样可以有效减小信息传输量，降低信道的传输压力。

也可以通过其它方式将目标矩阵反馈给MIMO***的发送端，在此不赘述。

本发明实施例通过根据接收到的发送端的导频信息估计得到的当前信道的等效信道矩阵，结合给定的预编码码本集合中的预编码矩阵，分别计算所述等效信道矩阵与每一个所述预编码矩阵组成的表达式的模，并选择多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵为目标矩阵，能够有效简化预编码选择的过程，降低预编码选择过程中的计算量，解决现有技术中预编码矩阵选择方法计算量大和操作复杂的问题。

请参见图5，为本发明提供的一种预编码矩阵选择***的结构示意图，所述***包括：接收端10和与所述接收端10进行通信的发送端20，其中：

所述接收端10中包括预编码矩阵选择装置30，所述预编码矩阵选择装置30为如图1或图3所示的预编码矩阵选择装置，所述预编码矩阵选择装置30用于：

通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵；

对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端20选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

本发明实施例通过根据接收到的发送端的导频信息估计得到的当前信道的等效信道矩阵，结合给定的预编码码本集合中的预编码矩阵，分别计算所述等效信道矩阵与每一个所述预编码矩阵组成的表达式的模，并选择多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵为目标矩阵，能够有效简化预编码选择的过程，降低预编码选择过程中的计算量，解决现有技术中预编码矩阵选择方法计算量大和操作复杂的问题。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (19)

1.一种预编码矩阵选择方法，用于多输入多输出MIMO***中的预编码矩阵的选择，其特征在于，包括：

通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵；

对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值，具体包括：

根据所述等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

将所述等效信道矩阵、所述共轭转置矩阵和所述列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值中，所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，N_j为模值，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体还包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵的步骤，具体还包括：

当所述导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵为所述目标矩阵。

7.一种预编码矩阵选择装置，用于MIMO***中的预编码矩阵的选择，其特征在于，包括：

接收器，用于通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

估计模块，用于根据所述接收器接收到的导频信息估计得到所述当前信道的等效信道矩阵；

计算模块，用于对所述估计模块得到的等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择模块，用于选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

反馈模块，用于将所述选择模块得到的目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

8.如权利要求7所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述计算模块具体包括：

矩阵单元，用于根据所述估计模块得到的等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

列向量单元，用于根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

模单元，用于将所述估计模块得到的等效信道矩阵、所述矩阵单元得到的共轭转置矩阵和所述列向量单元得到的列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

9.如权利要求7或8所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述计算模块计算所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

10.如权利要求7-9任一项所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述选择模块具体用于：

当所述接收器接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

11.如权利要求7-9任一项所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述选择模块具体还用于：

当所述接收器接收到的导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

12.如权利要求7-9任一项所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述选择模块具体还用于：

当所述接收器接收到的导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述计算模块得到的多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

13.一种预编码矩阵选择装置，适用于多输入多输出MIMO***，其特征在于，包括存储器和与所述存储器进行通信的处理器，其中，所述存储器内存储有程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令，所述处理器执行所述程序代码，用于：

通过当前信道接收发送端发送的导频信息；

根据所述导频信息估计所述当前信道的等效信道矩阵；

对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值；

选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵；

将所述目标矩阵反馈给所述发送端，以便于所述发送端选择所述目标矩阵对通过所述当前信道发送的信号进行预编码。

14.如权利要求13所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述处理器执行所述程序代码，用于对所述等效信道矩阵和预置的预编码码本集合中的每一个预编码矩阵，分别进行内积及取模运算，得到多个模值，具体包括：

根据所述等效信道矩阵，得到所述等效信道矩阵的共轭转置矩阵；

根据所述预编码码本集合中的预编码矩阵，得到由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量；

将所述等效信道矩阵、所述共轭转置矩阵和所述列向量代入计算公式，分别进行内积及取模运算，得到多个模值。

15.如权利要求13或14所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于：

所述处理器计算所述模值的计算公式包括：

N_j＝|<H^HHW_j,W_j>|，

其中，H表示所述等效信道矩阵，H^H表示所述等效信道矩阵H的共轭转置矩阵，W_j表示由所述预编码码本集合中的第j个预编码矩阵的第一列元素所构成的列向量。

16.如权利要求13-15任一项所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述处理器执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

17.如权利要求13-15任一项所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述处理器执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为2x2MIMO数据且流数为双流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的两列的预编码矩阵作为所述目标矩阵；

其中，所述目标矩阵的第一列用于对所述双流中的主流加权，所述目标矩阵的第二列用于对所述双流中的辅流加权，所述目标矩阵的第一列与所述目标矩阵的第二列正交。

18.如权利要求13-15任一项所述的预编码矩阵选择装置，其特征在于，所述处理器执行所述程序代码，用于选择所述多个模值中最大的模值对应的预编码矩阵作为目标矩阵，具体包括：

当所述导频信息为高维MIMO数据且流数为单流时，选择所述多个模值中最大的模值对应的单列的预编码矩阵作为所述目标矩阵。

19.一种预编码矩阵选择***，包括接收端和与所述接收端进行通信的发送端，其特征在于，所述接收端包括如权利要求7-12中任一项所述的预编码矩阵选择装置。

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