CN109309517B - 信号传输方法及装置、计算机可读存储介质、基站 - Google Patents

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Abstract

一种信号传输方法及装置、计算机可读存储介质、基站，信号传输方法包括：接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数；对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵；利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号。本发明技术方案可以提升MIMO***的信号传输性能。

Description

信号传输方法及装置、计算机可读存储介质、基站
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号传输方法及装置、计算机可读存储介质、基站。
背景技术
块对角化(Block Diagonalization,BD)是多用户多入多出(Multi-UserMultiple-Input Multiple-Output,MU-MIMO)***中的一种线性预编码技术，可以利用零空间来避免多用户干扰。BD把多用户MIM0下行信道分解为多个并行独立的单用户MIMO下行信道。对于信道估计差错，BD比非线性技术具有更好的健壮性。在发射端发射的每个用户的信号都用一个调制矩阵表示，该矩阵是其他用户信道矩阵的零空间，这样该用户对其他用户的干扰就是零。
现有技术中，在新无线(New Radio,NR)***中，将比长期演进(Long TermEvolution,LTE)***更好地支持下行MU-MIMO传输。改进的一个方面是信道状态信息(Channel State Information,CSI)反馈。例如显式CSI反馈，表示用户设备(UserEquipment,UE)反馈信道的信道系数、协方差矩阵或特征向量。协方差或特征向量反馈使得BD对特征向量进行操作，但前提是信道矩阵的全信道信息可用，则在BD中使用信道矩阵。在LTE***中，形成零空间需要假设每个UE在所有层上应用注水算法，以优化容量。
但是，在NR***或LTE***中，实际MIMO***具有有限的调制和编码速率，偏低或高的调制和编码速率选项可能不会与分配的层的功率、最终信噪比相匹配。因此在下行链路适配时，实际分配的层数可能小于为UE分配的最大层数。这种情况下，注水算法效率降低，导致干扰被放大并且整体信噪比降低，降低了块对角化的性能，信号传输性能低。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何提升MIMO***的信号传输性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种信号传输方法，信号传输方法包括：接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数，所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵；利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号。
可选的，所述根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：如果所述其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中的特征向量；根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵。
可选的，所述根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
可选的，所述选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中前N列元素，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
可选的，所述根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：如果所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的信道矩阵构建所述用户设备的第一中间矩阵。
可选的，所述利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵包括：对所述用户设备的第一中间矩阵进行奇异值分解，以得到第二右酉矩阵；在所述第一右酉矩阵中选取第一子矩阵，所述第一子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；在所述第二右酉矩阵中除去列数为所述用户设备所分配的传输层数的矩阵，将剩余矩阵作为所述用户设备的有效子矩阵；将所述第一子矩阵与所述有效子矩阵的乘积作为所述有效信道矩阵。
可选的，所述利用所述有效信道矩阵进行块对角化得到预编码矩阵包括：将所述有效信道矩阵进行奇异值分解，以得到第三右酉矩阵；在所述第三右酉矩阵中选取对应所述用户设备的第三子矩阵，所述第三子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；将所述有效子矩阵与所述第三子矩阵的乘积作为所述预编码矩阵。
本发明实施例还公开了一种信号传输装置，信号传输装置包括：接收模块，适于接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数，所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；奇异值分解模块，适于对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；矩阵构建模块，适于根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；有效信道矩阵计算模块，适于利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵；预编码模块，适于利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号。
可选的，所述矩阵构建模块包括：选取单元，适于如果所述其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中的特征向量；矩阵构建单元，适于根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵。
可选的，所述矩阵构建单元包括：矩阵构建子单元，适于选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
可选的，所述矩阵构建子单元选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中前N列元素，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
可选的，所述矩阵构建模块在所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数时，选取所述其他用户设备的信道矩阵构建所述用户设备的第一中间矩阵。
可选的，所述有效信道矩阵计算模块包括：第一奇异值分解单元，适于对所述用户设备的第一中间矩阵进行奇异值分解，以得到第二右酉矩阵；第一子矩阵选取单元，适于在所述第一右酉矩阵中选取第一子矩阵，所述第一子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；有效子矩阵选取单元，适于在所述第二右酉矩阵中除去列数为所述用户设备所分配的传输层数的矩阵，将剩余矩阵作为所述用户设备的有效子矩阵；有效信道矩阵计算单元，适于将所述第一子矩阵与所述有效子矩阵的乘积作为所述有效信道矩阵。
可选的，所述预编码模块包括：第二奇异值分解单元，适于将所述有效信道矩阵进行奇异值分解，以得到第三右酉矩阵；第三子矩阵选取单元，适于在所述第三右酉矩阵中选取对应所述用户设备的第三子矩阵，所述第三子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；预编码矩阵计算单元，适于将所述有效子矩阵与所述第三子矩阵的乘积作为所述预编码矩阵。
本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行所述信号传输方法的步骤。
本发明实施例还公开了一种基站，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行所述信号传输方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数，所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；利用所述用户设备的第一中间矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵；利用所述有效信道矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号。本发明技术方案通过利用用户设备的第一中间矩阵计算用户设备的有效信道矩阵，而用户设备的第一中间矩阵是根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建的。由此，在MIMO***中，当用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大传输层数时，第一中间矩阵的列数少，相较于现有技术中直接使用信道矩阵计算有效信道矩阵的方案，可以减小计算有效信道矩阵的复杂度。此外，由于考虑了用户设备所分配的传输层数对对角化的影响，本发明技术方案还可以提高块对角化的性能，提高信噪比，进而提升MIMO***的信号传输性能。
进一步，选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。本发明技术方案通过选取第一右酉矩阵中的特征向量的至少一部分元素，从而可以保证构建的第一中间矩阵具备较好的传输性能，从而可以提高块对角化的性能，进而提升MIMO***的信号传输性能。
附图说明
图1是本发明实施例一种信号传输方法的流程图；
图2是本发明实施例与现有技术的效果对比图；
图3是本发明实施例一种信号传输装置的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述，在NR***或LTE***中，实际MIMO***具有有限的调制和编码速率，偏低或高的调制和编码速率选项可能不会与分配的层的功率、最终信噪比相匹配。因此在下行链路适配时，实际分配的层数可能小于为UE分配的最大层数。这种情况下，注水算法效率降低，导致干扰被放大并且整体信噪比降低，降低了块对角化的性能，也使得信号传输性能低。
本发明技术方案通过利用用户设备的第一中间矩阵计算用户设备的有效信道矩阵，而用户设备的第一中间矩阵是根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建的；那么在MIMO***中，在用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大传输层数时，第一中间矩阵的列数少，相较于现有技术中直接使用信道矩阵计算有效信道矩阵，可以减小计算有效信道矩阵的复杂度；此外，由于考虑了用户设备所分配的传输层数对对角化的影响，还可以提高块对角化的性能，提高信噪比，进而提升MIMO***的信号传输性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例一种信号传输方法的流程图。
本实施例的信号传输方法可以用于基站侧，具体地，可以用于基站的发射机；并可以用于多用户多入多出(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,MU-MIMO)的应用场景。
所述信号传输方法可以包括以下步骤：
步骤S101：接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数，所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；
步骤S102：对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；
步骤S103：根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；
步骤S104：利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵；
步骤S105：利用所述有效信道矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号。
具体实施中，基站可以与多用户设备(User Equipment,UE)同时进行信号传输。在步骤S101中，基站可以接收所有用户设备反馈的信道矩阵。其中，信道矩阵可以反映信道状态，每一用户设备对应一个信道矩阵，例如，UE k的信道矩阵可以用Hk表示，UE(k-1)的信道矩阵可以用Hk-1表示。
具体而言，用户设备被配置的最大传输层数可以等于基站发送天线的数量，也就是说，针对用户设备的同时传输的数据流的数量最大为发送天线的数量。但是在实际应用中，用户设备所分配的传输层数可能小于其被配置的最大传输层数。用户设备所分配的传输层数对该用户设备的预编码矩阵会产生一定的影响，为了优化预编码矩阵，可以利用用户设备所分配的传输层数计算有效信道矩阵。
具体实施中，在步骤S102中，对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵。例如，对UEk的信道矩阵Hk进行奇异值分解：
Figure BDA0001363764550000071
其中，
Figure BDA0001363764550000072
为UE k的第一左酉矩阵，
Figure BDA0001363764550000073
为对角矩阵，
Figure BDA0001363764550000074
为UE k的第一右酉矩阵。
具体实施中，在步骤S103中，根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵。也就是说，对于UE k，利用除UE k之外的其他UE 0、UE 1…UE(k-1)、UE(k+1)…的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数，来构建UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000075
由于用户设备所分配的传输层数影响矩阵的列数，列数越少，矩阵的秩越小，空值越大，因此相较于用户设备的信道矩阵，用户设备的第一中间矩阵具有较少的列，且非零特征值较少，从而在后续利用奇异值分解计算有效信道矩阵时，可以减少计算复杂度。
具体地，可以采用以下公式来表示UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000076
Figure BDA0001363764550000077
其中，
Figure BDA0001363764550000078
为根据UE 0的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数Nl(0)确定的矩阵，
Figure BDA0001363764550000079
为根据UE(k-1)的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数Nl(k-1确定的矩阵，
Figure BDA00013637645500000710
为根据UE(k+1)的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数Nl(k+1)确定的矩阵。
本发明实施例所称用户设备可以是MIMO***中任一用户设备，则其他用户设备是除该任一用户设备之外的其他用户设备。
可以理解的是，步骤S103可以是在其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大传输层数的前提下执行的，也可以是在其他用户设备所分配的传输层数等于其被配置的最大传输层数的前提下执行的。在其他用户设备所分配的传输层数等于其被配置的最大传输层数时，也可以直接利用其他用户设备的信道矩阵构建用户设备的第一中间矩阵，本发明实施例对此不做限制。
具体实施中，在步骤S104中，利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵和有效子矩阵。具体而言，利用UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000081
计算UE k的有效信道矩阵H′k(也即传输矩阵)。换言之，有效信道矩阵是基于第一中间矩阵计算得到的。
更具体地，对UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000082
进行奇异值分解：
Figure BDA0001363764550000083
其中，
Figure BDA0001363764550000084
为UE k的第二右酉矩阵，
Figure BDA0001363764550000085
为UE k的第二左酉矩阵，
Figure BDA0001363764550000086
为对角矩阵。在UE k的第二右酉矩阵
Figure BDA0001363764550000087
中，除去列数为Nl(K)的矩阵，剩余矩阵作为UE k的有效子矩阵
Figure BDA0001363764550000088
进而在步骤S105中，利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，基站可以利用所述预编码矩阵对向用户设备发送的信号进行调制，并发送出去。具体而言，UE k接收到的信号rk可以采用以下公式表示：rk＝HkWksk+nk，其中，Wk为UE k的预编码矩阵，Hk为UE k的信道矩阵，sk和nk分别为发送的符号向量和噪声向量。
本实施例利用基于奇异值分解的预编码技术，在MIMO发射端利用获取的信道状态信息对原始发射信号进行预处理，以消除发射数据流之间的干扰，从而获得更好的***性能。能够将MIMO信道分解为r(r为信道矩阵的秩)个并行的单输入单输出子信道，降低MIMO子信道之间的干扰。
本发明实施例通过利用用户设备的第一中间矩阵计算用户设备的有效信道矩阵，而用户设备的第一中间矩阵是根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建的；那么在MIMO***中，在用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大传输层数时，第一中间矩阵的列数少，相较于现有技术中直接使用信道矩阵计算有效信道矩阵，可以减小计算有效信道矩阵的复杂度；此外，由于考虑了用户设备所分配的传输层数对对角化的影响，还可以提高块对角化的性能，提高信噪比，进而提升MIMO***的信号传输性能。
优选地，步骤S103可以包括以下步骤：如果所述其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中的特征向量；根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵。具体而言，信道矩阵进行奇异值分解后可以得到多个特征值，以及与每一特征值对应的特征向量。该特征向量可以体现在第一右酉矩阵中，每一列为一个特征向量。那么在构建第一中间矩阵时，可以在第一右酉矩阵中，选取列数为所述其他用户设备所分配的传输层数的矩阵。更近一步地，可以选取数量为所述其他用户设备所分配的传输层数的最大特征值对应的特征向量。
进一步地，所述根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
具体地，对于UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000091
Figure BDA0001363764550000092
其中，
Figure BDA0001363764550000093
为在UE0的第一右酉矩阵中选取的列数为Nl(0的矩阵，
Figure BDA0001363764550000094
为在UE(k-1)的第一右酉矩阵中选取的列数为Nl(k-1)的矩阵，
Figure BDA0001363764550000095
为在UE(k+1)的第一右酉矩阵中选取的列数为Nl(k+1)的矩阵。
本实施例在获取有效信道矩阵之前，通过SVD分解，获得第一右酉矩阵中的层数对应的特征向量，并在此基础上计算有效信道矩阵。由于每个特征向量对应于空间方向，发射信号时要避免的方向越少，归零越容易，可以使得用户设备可以正确接收到预期信号。
进一步地，所述选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中前N列元素，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
具体地，对于UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000101
为在UE 0的第一右酉矩阵中选取的前Nl(0列的矩阵，
Figure BDA0001363764550000102
为在UE(k-1)的第一右酉矩阵中选取的前Nl(k-1)列的矩阵，
Figure BDA0001363764550000103
为在UE(k+1)的第一右酉矩阵中选取的前Nl(k+1)列的矩阵。
进一步地，UE k所分配的传输层数Nl(k)为1时，则选取对应最大奇异值的特征向量。具体地，在UE k的第一右酉矩阵
Figure BDA0001363764550000104
中选取第一列作为矩阵
Figure BDA0001363764550000105
以用以构建其他UE的第一中间矩阵。
具体而言，奇异值的大小可以衡量信道所支持的自由度的健康状况。奇异值越小，自由度越接近退化的边缘；奇异值越大，信道状态越好。故，本发明实施例在选取特征向量时，选取的是最大奇异值对应的特征向量，或者选取最大的N个奇异值对应的特征向量，其中，N为用户设备传输所分配的层数。
优选地，步骤S103可以包括以下步骤：如果所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的信道矩阵构建所述用户设备的第一中间矩阵。
本实施例中，如果所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数，则直接采用该用户设备的信道矩阵构建用户设备的第一中间矩阵。例如，UE 0所分配的传输层数为其被配置的最大层数，则UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000106
可以表示为：
Figure BDA0001363764550000107
其中，
Figure BDA0001363764550000108
为UE 0的信道矩阵，
Figure BDA0001363764550000109
为根据UE(k-1)的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数Nl(k-1)确定的矩阵，
Figure BDA00013637645500001010
为根据UE(k+1)的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数Nl(k+1)确定的矩阵。
可以理解的是，UE k的第一中间矩阵
Figure BDA00013637645500001011
也可以是其他任意可实施的组合，例如，UE(k-1)或UE(k+1)所分配的传输层数为其被配置的最大层数，本发明实施例对此不做限制。
优选地，步骤S104可以包括以下步骤：对所述用户设备的第一中间矩阵进行奇异值分解，以得到第二右酉矩阵；在所述第一右酉矩阵中选取第一子矩阵，所述第一子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；在所述第二右酉矩阵中除去列数为所述用户设备所分配的传输层数的矩阵，将剩余矩阵作为所述用户设备的有效子矩阵；将所述第一子矩阵与所述有效子矩阵的乘积作为所述有效信道矩阵。
具体地，对UE k的第一中间矩阵
Figure BDA0001363764550000111
进行奇异值分解：
Figure BDA0001363764550000112
其中，
Figure BDA0001363764550000113
为UE k的第二右酉矩阵，
Figure BDA0001363764550000114
为UE k的第二左酉矩阵，
Figure BDA0001363764550000115
为对角矩阵。根据UE k所分配的传输层数Nl(K)在UE k的第一右酉矩阵
Figure BDA0001363764550000116
选取第一子矩阵
Figure BDA0001363764550000117
第一子矩阵
Figure BDA0001363764550000118
的列数为Nl(K)；更近一步地，可以选取第一右酉矩阵
Figure BDA0001363764550000119
中前Nl(K)列作为第一子矩阵
Figure BDA00013637645500001110
在UE k的第二右酉矩阵
Figure BDA00013637645500001111
中，除去列数为Nl(K)的矩阵，剩余矩阵作为UE k的有效子矩阵
Figure BDA00013637645500001112
更近一步地，可以除去第二右酉矩阵
Figure BDA00013637645500001113
中前Nl(K)列，剩余矩阵作为UE K的有效子矩阵
Figure BDA00013637645500001114
则UE k的有效信道矩阵H′k为一子矩阵
Figure BDA00013637645500001115
与有效子矩阵
Figure BDA00013637645500001116
的乘积，也即
Figure BDA00013637645500001117
可以理解的是，其他用户设备，例如UE 0、UE(k-1)、UE(k+1)，也可以采用上述过程计算有效信道矩阵，此处不再赘述。
优选地，步骤S105可以包括以下步骤：将所述有效信道矩阵进行奇异值分解，以得到第三右酉矩阵；在所述第三右酉矩阵中选取对应所述用户设备的第三子矩阵，所述第三子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；将所述有效子矩阵与所述第三子矩阵的乘积作为所述预编码矩阵。
具体地，对UE k的有效信道矩阵H′k进行奇异值分解：
Figure BDA00013637645500001118
其中，
Figure BDA00013637645500001119
为UE k的第三右酉矩阵，U′k为UE k的第三左酉矩阵，Σ＇k为对角矩阵。根据UE k所分配的传输层数Nl(K)在UE k的第三右酉矩阵
Figure BDA00013637645500001120
选取第三子矩阵
Figure BDA00013637645500001121
第三子矩阵
Figure BDA00013637645500001122
的列数为Nl(K)；更近一步地，可以选取第三右酉矩阵
Figure BDA00013637645500001123
中前Nl(K)列作为第三子矩阵
Figure BDA00013637645500001124
则UE k的预编码矩阵H″k为有效子矩阵
Figure BDA00013637645500001125
与所述第三子矩阵
Figure BDA00013637645500001126
的乘积
Figure BDA00013637645500001127
则利用所述预编码矩阵H″k调制向所述用户设备发送信号rk可以采用以下公式表示：
Figure BDA0001363764550000121
其中，Hk为UEk的信道矩阵，sk和nk分别为发送的符号向量和噪声向量。信号rk也是UE k接收到的信号。
可以理解的是，其他用户设备，例如UE 0、UE(k-1)、UE(k+1)，也可以采用上述过程计算预编码矩阵，此处不再赘述。
图2是本发明实施例与现有技术的效果对比图。
图2示出了本发明实施例与现有技术的信号传输方案在瑞利衰落(rayleighfading)上的差异，具体体现在信噪比的差异上。本实施例的应用场景中，MIMI***包括两个UE，每个UE传输所分配的层数均为1。
图2中横轴表示信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus NoiseRatio,SINR)，纵轴表示累积密度函数(Cumulative Density Function,CDF)。曲线1表示现有技术的SINR随CDF变化的变化曲线，曲线2表示本发明实施例的SINR随CDF变化的变化曲线。对比曲线1和曲线2可以得到，在相同的CDF下，本发明实施例的SINR更高。
图3是本发明实施例一种信号传输装置的结构示意图。
所述信号传输装置可以用于基站侧。具体地，可以用于基站的发射机侧。
图3所示的信号传输装置30可以包括接收模块301、奇异值分解模块302、矩阵构建模块303、有效信道矩阵计算模块304和预编码模块305。
其中，接收模块301适于接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数，所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；奇异值分解模块302适于对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；矩阵构建模块303适于根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；有效信道矩阵计算模块304适于利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵；预编码模块305适于利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号。
本发明实施例通过利用用户设备的第一中间矩阵计算用户设备的有效信道矩阵，而用户设备的第一中间矩阵是根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建的；那么在MIMO***中，在用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大传输层数时，第一中间矩阵的列数少，相较于现有技术中直接使用信道矩阵计算有效信道矩阵，可以减小计算有效信道矩阵的复杂度；此外，由于考虑了用户设备所分配的传输层数对对角化的影响，还可以提高块对角化的性能，提高信噪比，进而提升MIMO***的信号传输性能。
优选地，矩阵构建模块303可以包括选取单元3031和矩阵构建单元3032。其中，选取单元3031适于如果所述其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中的特征向量；矩阵构建单元3032适于根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵。
进一步地，矩阵构建单元3032可以包括矩阵构建子单元30321，矩阵构建子单元30321适于选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
进一步地，矩阵构建子单元30321选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中前N列元素，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
优选地，矩阵构建模块303在所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数时，选取所述其他用户设备的信道矩阵构建所述用户设备的第一中间矩阵。
优选地，有效信道矩阵计算模块304可以包括第一奇异值分解单元3041、第一子矩阵选取单元3042、有效子矩阵选取单元3043和有效信道矩阵计算单元3044。
其中，第一奇异值分解单元3041适于对所述用户设备的第一中间矩阵进行奇异值分解，以得到第二右酉矩阵；第一子矩阵选取单元3042适于在所述第一右酉矩阵中选取第一子矩阵，所述第一子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；有效子矩阵选取单元3043适于在所述第二右酉矩阵中除去列数为所述用户设备所分配的传输层数的矩阵，将剩余矩阵作为所述用户设备的有效子矩阵；有效信道矩阵计算单元3044适于将所述第一子矩阵与所述有效子矩阵的乘积作为所述有效信道矩阵。
优选地，预编码模块305可以包括第二奇异值分解单元3051、第三子矩阵选取单元3052和预编码矩阵计算单元3053。
其中，第二奇异值分解单元3051适于将所述有效信道矩阵进行奇异值分解，以得到第三右酉矩阵；第三子矩阵选取单元3052适于在所述第三右酉矩阵中选取对应所述用户设备的第三子矩阵，所述第三子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；预编码矩阵计算单元3053适于将所述有效子矩阵与所述第三子矩阵的乘积作为所述预编码矩阵。
关于所述信号传输装置30的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照对图1至图2的相关描述，这里不再赘述。
本发明实施例还公开了一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时可以执行图1中所示的信号传输方法的步骤。所述存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。
本发明实施例还公开了一种基站，所述用户设备可以包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令。所述处理器运行所述计算机指令时可以执行图1中所示的信号传输方法的步骤。所述用户设备包括但不限于手机、计算机、平板电脑等终端设备。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种信号传输方法，其特征在于，包括：
接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定每一用户设备所分配的传输层数，每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；
对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；
根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及所述其他用户设备所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；
利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵；
利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号，
其中，利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵包括：对所述用户设备的第一中间矩阵进行奇异值分解，以得到第二右酉矩阵；
在所述第一右酉矩阵中选取第一子矩阵，所述第一子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；
在所述第二右酉矩阵中除去列数为所述用户设备所分配的传输层数的矩阵，将剩余矩阵作为所述用户设备的有效子矩阵；
将所述第一子矩阵与所述有效子矩阵的乘积作为所述有效信道矩阵；
所述利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化得到预编码矩阵包括：
将所述有效信道矩阵进行奇异值分解，以得到第三右酉矩阵；
在所述第三右酉矩阵中选取对应所述用户设备的第三子矩阵，所述第三子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；
将所述有效子矩阵与所述第三子矩阵的乘积作为所述预编码矩阵。
2.根据权利要求1所述的信号传输方法，其特征在于，所述根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：
如果所述其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中的特征向量；
根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵。
3.根据权利要求2所述的信号传输方法，其特征在于，所述根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：
选取所述其他用户设备的所有特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
4.根据权利要求3所述的信号传输方法，其特征在于，所述选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：
选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中前N列元素，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
5.根据权利要求3所述的信号传输方法，其特征在于，所述选取所述其他用户设备的特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：
选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中与N个最大特征值对应的N个特征向量，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
6.根据权利要求1所述的信号传输方法，其特征在于，所述根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及其所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵包括：
如果所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的信道矩阵构建所述用户设备的第一中间矩阵，其中，对信道矩阵进行奇异值分解得到第一右酉矩阵。
7.一种信号传输装置，其特征在于，包括：
接收模块，适于接收所有用户设备反馈的信道矩阵，并确定所分配的传输层数每一用户设备所分配的传输层数，每一用户设备所分配的传输层数小于等于其被配置的最大传输层数；
奇异值分解模块，适于对所有用户设备的信道矩阵进行奇异值分解，以得到所有用户设备的第一右酉矩阵；
矩阵构建模块，适于根据除用户设备之外的其他用户设备的第一右酉矩阵及所述其他用户设备所分配的传输层数构建所述用户设备的第一中间矩阵；
有效信道矩阵计算模块，适于利用所述用户设备的第一中间矩阵和第一右酉矩阵计算所述用户设备的有效信道矩阵和有效子矩阵；
预编码模块，适于利用所述有效信道矩阵和有效子矩阵进行块对角化以得到预编码矩阵，并利用所述预编码矩阵调制向所述用户设备发送的信号；
其中，所述有效信道矩阵计算模块包括：第一奇异值分解单元，适于对所述用户设备的第一中间矩阵进行奇异值分解，以得到第二右酉矩阵；
第一子矩阵选取单元，适于在所述第一右酉矩阵中选取第一子矩阵，所述第一子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；
有效子矩阵选取单元，适于在所述第二右酉矩阵中除去列数为所述用户设备所分配的传输层数的矩阵，将剩余矩阵作为所述用户设备的有效子矩阵；
有效信道矩阵计算单元，适于将所述第一子矩阵与所述有效子矩阵的乘积作为所述有效信道矩阵；
所述预编码模块包括：
第二奇异值分解单元，适于将所述有效信道矩阵进行奇异值分解，以得到第三右酉矩阵；
第三子矩阵选取单元，适于在所述第三右酉矩阵中选取对应所述用户设备的第三子矩阵，所述第三子矩阵的列数等于所述用户设备所分配的传输层数；
预编码矩阵计算单元，适于将所述有效子矩阵与所述第三子矩阵的乘积作为所述预编码矩阵。
8.根据权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于，所述矩阵构建模块包括：
选取单元，适于如果所述其他用户设备所分配的传输层数小于其被配置的最大层数，则选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中的特征向量；
矩阵构建单元，适于根据所述其他用户设备所分配的传输层数和所述特征向量构建所述用户设备的第一中间矩阵。
9.根据权利要求8所述的信号传输装置，其特征在于，所述矩阵构建单元包括：
矩阵构建子单元，适于选取所述其他用户设备的所有特征向量中的至少一部分元素以构建所述用户设备的第一中间矩阵，所述用户设备的第一中间矩阵的列数等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
10.根据权利要求9所述的信号传输装置，其特征在于，所述矩阵构建子单元选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中前N列元素，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
11.根据权利要求9所述的信号传输装置，其特征在于，所述矩阵构建子单元选取所述其他用户设备的第一右酉矩阵中与N个最大特征值对应的N个特征向量，以得到所述用户设备的第一中间矩阵，其中，N等于所述其他用户设备所分配的传输层数。
12.根据权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于，所述矩阵构建模块在所述其他用户设备所分配的传输层数为其被配置的最大层数时，选取所述其他用户设备的信道矩阵构建所述用户设备的第一中间矩阵。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机程序运行时执行权利要求1至6中任一项所述信号传输方法的步骤。
14.一种基站，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行权利要求1至6中任一项所述信号传输方法的步骤。
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