一种传输方法及其设备.pdf

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1、10申请公布号CN102025665A43申请公布日20110420CN102025665ACN102025665A21申请号200910196057222申请日20090918H04L25/03200601H04L1/0620060171申请人上海贝尔股份有限公司地址201206上海市浦东新区宁桥路388号72发明人吴克颖74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人王波波54发明名称一种传输方法及其设备57摘要公开了一种传输方式及其设备。该方法用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，包括产生针对多个接收机中每一个的预编码矩阵；并利用上述预编码矩阵对将被发送到多个接收机的信。

2、号矢量进行预编码；向多个接收机发送预编码后的信号矢量。通过本发明实施方式所提供的技术方案，提供了一种易于实现并能够提供较高自由度的X信道传输方案。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图3页CN102025679A1/2页21一种传输方法，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，所述方法包括产生针对所述多个接收机中每一个的预编码矩阵；根据所述预编码矩阵中对应的一个对将被发送到所述多个接收机的信号矢量进行预编码；向所述多个接收机发送预编码后的信号矢量。2根据权利要求1所述的方法，其中所述预编码矩阵是针对多个T个时隙或子载波组成的扩展信道生成的。

3、，所述扩展信道的发射天线数和接收天线数是原有信道的T倍；所述根据预编码矩阵中对应的一个对将被发送到所述多个接收机的信号矢量进行预编码包括根据所述扩展信道的预编码矩阵中对应的一个对信号矢量进行预编码；所述向多个接收机发送预编码后的信号矢量包括在所述扩展信道上向多个接收机发送预编码后的信号矢量。3根据权利要求1或2所述的方法，还包括根据所述多个发射机和所述多个接收机各自的天线数选择能够获得最大自由度的移动终端个数；所述产生针对所述多个接收机中每一个的预编码矩阵包括根据所选择的移动终端个数产生针对所述多个接收机中每一个的预编码矩阵。4根据权利要求3所述的方法，还包括当所述多个发射机是基站，所述多个接。

4、收机是移动终端时，接收来自所述多个接收机的上行探测信号，所述上行探测信号包含针对所述多个接收机中对应的一个的滤波矩阵的信息，所述滤波矩阵被所述多个接收机中对应的一个用于滤除所述多个发射机向其它接收机发送的信号矢量；根据所述接收到的上行探测信号估计与各个接收机之间的信道信息，所述信道信息包括所述多个接收机中对应的一个的滤波矩阵的信息，其中，所述根据所选择的移动终端个数产生针对所述多个接收机中每一个的预编码矩阵包括使用所述估计得到的包含的滤波矩阵信息的信道信息，根据所选择的接收机数对所述接收机进行预编码。5一种传输方法，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，所述方法包括接收来自所述多个发射机。

5、的信号矢量；滤除接收到的信号矢量中向所述多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量；对滤除后的信号矢量进行解码，以分别恢复在所述多个发射机中使用预编码矩阵预编码的有用信号矢量。6根据权利要求5所述的方法，其中，所述接收到的信号矢量是由多个时隙或子载波上的接受信号矢量合并而成的。7根据权利要求5所述的方法，还包括权利要求书CN102025665ACN102025679A2/2页3生成滤波矩阵，将所述滤波矩阵发送到所述多个发射机，以使得所述多个发射机可以根据所述滤波矩阵对多个接收机进行预编码；所述滤除接收到的信号矢量中向所述多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量包括利用所述滤波矩阵滤除接收到的信号矢量。

6、中向所述多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量。8一种发射机，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，所述发射机包括预编码矩阵生成单元，用于对多个接收机产生相应的预编码矩阵；预编码单元，用于根据所述预编码矩阵中对应的一个对将被发送到所述多个接收机的信号矢量进行预编码；以及第一收发单元，用于发送预编码后的信号矢量。9根据权利要求8所述的发射机，还包括扩展单元，用于在多个时隙或子载波上发送预编码后的信号矢量。10根据权利要求9所述的发射机，还包括选择单元，用于根据所述多个发射机和所述多个接收机各自的天线数选择能够获得最大自由度的移动终端个数；所述预编码矩阵生成单元，用于根据所选择的移动终端个数。

7、对多个接收机产生相应的预编码矩阵。11一种接收机，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，所述接收机包括第二收发单元，用于接收来自所述多个发射机的信号矢量；滤波单元，用于滤除接收到的信号矢量中向所述多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量；以及编解码单元，用于对滤波后的信号矢量进行解码，以分别恢复在所述多个发射机中使用预编码矩阵预编码的有用信号矢量。12根据权利要求11所述的接收机，还包括矩阵生成单元，用于生成滤波矩阵；如果所述多个接收机是移动终端，所述第二收发单元还用于将经过所述滤波矩阵的共轭转置预编码后的上行探测信号发送到所述多个发射机，以使得所述多个发射机可以获得包括所述滤波矩阵的信道。

8、信息，并利用该信道信息对多个接收机进行预编码；所述滤波单元还用于利用所述滤波矩阵滤除接收到的信号矢量中向所述多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量。13一种通信系统，包括多个根据权利要求8至10中任意一项所述的发射机和多个根据权利要求11或12所述的接收机。权利要求书CN102025665ACN102025679A1/8页4一种传输方法及其设备技术领域0001本发明的实施方式大致涉及无线通信技术，特别地，涉及一种传输方法及其设备。背景技术0002随着对更高无线数据速率和更好的无线服务质量的要求快速增长，对于蜂窝系统来说，小区间干扰ICI已成为日益严重的问题。近年来，关于所谓X信道的研究吸引了很。

9、多注意力，X信道提供了解决ICI问题的一种可能途径。X信道是具有多个发射机和多个接收机的的无线系统。每一个发射机向每一个接收机发送独立的消息，并且不论在发射机之间还是在接收机之间都没有协同，即发射机和接收机不共享数据信息。与发射机和接收机共享完全的数据和信道信息的完全协同方案相比，X信道对骨干网的传输带宽和传输时延都具有低得多的要求。与每一个接收机只从一个发射机接收消息的干扰信道相比，X信道在自由度DOF方面具有一定优势。0003由于在性能和复杂度之间的良好折衷，X信道成为一种有希望解决ICI问题的解决方案。现在有两种X信道的实现技术，一种是协同多输入多输出COMIMO，另一种是干扰对齐技术I。

10、NTERFERENCEALIGNMENT。COMIMO允许多个基站BS为不同小区中的不同移动终端MS同时提供服务，并使用多用户预编码在不降低资源利用率的情况下避免小区间干扰。由于在每一个基站处只需要本地信道状态信息CSIX信道中该BS和所有MS之间的CSI，这种技术简单并易于实现，但是不能获得X信道的最大自由度。干扰对齐技术可以获得X信道的最大自由度，但是在每一个BS处都要求全局CSIX信道中所有BS和所有MS之间的CSI，这是一种理想化的假设，在现实中难以实现。0004因此，需要一种易于实现并能够提供较高自由度的X信道传输方案。发明内容0005本发明的实施方式提出了一种传输方法及其设备。00。

11、06根据本发明的一个方面，提出了一种传输方法，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中。该方法包括产生针对多个接收机中每一个的预编码矩阵；根据预编码矩阵中对应的一个对将被发送到多个接收机的信号矢量进行预编码；向多个接收机发送预编码后的信号矢量。0007根据本发明的另一个方面，还提出了一种传输方法，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，该方法包括接收来自多个发射机的信号矢量；滤除接收到的信号矢量中为多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量；对滤除后的信号矢量进行解码，以分别恢复在多个发射机中使用预编码矩阵预编码的信号矢量。0008根据本发明的又一个方面，还提出了一种发射机，用于由多个接收机。

12、和多个发射机组成的X信道中，该发射机包括预编码矩阵生成单元，用于对多个接收机中每一个产生预编码矩阵；预编码单元，用于根据预编码矩阵中对应的一个对将被发送到多个说明书CN102025665ACN102025679A2/8页5接收机的信号矢量进行预编码；以及第一收发单元，用于发送预编码后的信号矢量。0009根据本发明的再一方面，提出了一种接收机，用于由多个接收机和多个发射机组成的X信道中，该接收机包括第二收发单元，用于接收来自多个发射机的信号矢量；滤波单元，用于滤除接收到的信号矢量中为多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量；以及编解码单元，用于对滤除后的信号矢量进行解码，以分别恢复在多个发射机中使。

13、用预编码矩阵预编码的有用信号矢量。0010根据本发明的另一方面，提出了一种通信系统，包括多个上述的发射机和接收机。0011通过上述的技术方案，提供了易于实现并能够提供较高自由度的X信道传输方案。附图说明0012结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述，可更好地理解本发明，其中0013图1示出了本发明实施方式中发射机为基站，接收机为移动终端的系统示意图；0014图2示出了本发明实施方式中接收机为基站，发射机为移动终端的系统示意图；0015图3示出了本发明实施方式中发射机的结构框图；0016图4示出了本发明实施方式中接收机的结构框图；0017图5示出了本发明实施方式中X信道传输的流程图；0018图。

14、6示出了本发明实施方式中预编码矩阵生成的流程图；0019图7示出了本发明实施方式中性能仿真结果的示意图。具体实施方式0020下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。0021本发明的实施方式提出了一种图1和/或图2所示的系统，该系统包括以下所述的接收机和发射机，其中，在图1中，发射机为基站，接收机为移动终端，在图2中，发射机为移动终端，接收机为基站。0022本发明的实施方式还提出了如图3所示的发射机，包括预编码矩阵生成单元310，用于对多个接收机中每一个产生预编码矩阵；预编码单元320，用于根据预编码矩阵中。

15、对应的一个对将被发送到多个接收机的信号矢量进行预编码；第一收发单元330，用于发送预编码后的信号矢量。0023该发射机还包括扩展单元350，用于在多个时隙或子载波上发送预编码后的信号矢量。0024该发射机还包括选择单元340，用于根据多个发射机和多个接收机各自的天线数选择能够获得最大自由度的移动终端个数；预编码矩阵生成单元310还用于根据所选择的移动终端个数对多个接收机中每一个产生预编码矩阵。0025该发射机还包括第一存储单元360，用于存储以上各个单元所使用到的参数。说明书CN102025665ACN102025679A3/8页60026本发明的实施方式还提出了如图4所示的接收机，包括第二收。

16、发单元410，用于接收来自多个发射机的信号矢量；滤波单元420，用于滤除接收到的信号矢量中向多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量，编解码单元430，用于对滤波后的信号矢量进行解码，以分别恢复在多个发射机中使用预编码矩阵预编码的信号矢量。0027该接收机还可以包括矩阵生成单元450，用于生成滤波矩阵；如果接收机是移动终端，第二收发单元410还用于将经过滤波矩阵的共轭转置预编码后的上行探测信号发送到多个发射机，以使得多个发射机可以利用滤波矩阵对多个接收机中每一个产生预编码矩阵；滤波单元420还用于利用滤波矩阵滤除接收到的信号矢量中向多个接收机中的其它接收机发送的信号矢量。0028该接收机还可以包。

17、括提取单元440，用于将多个时隙或子载波上接收到的信号矢量合并成一个信号矢量。0029该接收机还可以包括第二存储单元460，用于存储以上各个单元中所使用到的参数。0030虽然上面以分离的功能模块的形式描述了本发明实施例的发射机和接收机，但是图3和图4中示出的每一个组件在实际应用中可以用多个器件实现，示出的多个组件在实际应用中也可以集成在一块芯片或一个设备中。发射机和接收机也可包括用于其它目的的任何单元和装置。0031本方案的目的是将X信道分解为多条相互独立的信道。在下行链路DL中，该X信道将被分解为相互独立的多址接入MA信道，而在上行链路UL中，该X信道将被分解为相互独立的广播BC信道。003。

18、2下面以基站BS作为发射机，移动终端MS作为接收机为例，结合图5和图6对本发明的实施方式进行描述。0033参见图5，在步骤510中，发射机I的预编码矩阵生成单元310首先对多个接收机中每一个产生预编码矩阵。0034以DL为例，并假设两个BS和三个MS的场景。在该场景下，X信道将被分解为3条彼此不干扰即，相互独立的MA信道。为实现这一目的，产生的预编码矩阵必须满足以下条件0035对于接收机100361H1，1Q2，10并且1H1，1Q3，101A00371H1，2Q2，20并且1H1，2Q3，201B0038对于接收机200392H2，1Q1，10并且2H2，1Q3，102A00402H2，2Q。

19、1，20并且2H2，2Q3，202B0041对于接收机300423H3，1Q1，10并且3H3，1Q2，103A00433H3，2Q1，20并且3H3，2Q2，203B0044其中HJ，I从发射机I到接收机J的信道矩阵，QJ，I针对到接收机J的传输，发射机I所使用的预编码矩阵，J接收机J所使用的接收滤波矩阵，DJ，I从发射机I到接收机J的数据流的数目DOF。以上的约束条件意味着对于接收机来说，只有专为说明书CN102025665ACN102025679A4/8页7该接收机发送的信号才能通过其接收滤波矩阵J。0045接下来，结合图6介绍预编码矩阵产生的具体步骤。0046首先，每个接收机J的矩阵生。

20、成单元450随机产生接收滤波矩阵J，然后编解码单元430使用该矩阵的共轭转置JH来对一个探测SOUNDING信号序列进行预编码，第二收发单元410发送预编码后的探测信号。不同接收机以正交方式来发送各自的探测信号。0047然后，每个发射机I通过各个接收机发来的探测信号来估计0048以针对接收机1的预编码矩阵为例，在本发明的实施方式中，发射机I根据2H2，I和3H3，I计算Q1，I。0049在步骤610中，根据2H2，I获得满足2H2，IQ1，I0的Q1，I。0050具体步骤可以是执行2H2，I的SVD奇异值分解00510052其中，U和都是酉矩阵，是一个对角阵，其对角元素是2H2，I的奇异值。V。

21、1由非零的奇异值对应的奇异向量组成，V0由为零的奇异值对应的奇异向量组成。将V0选作Q1，I。0053在步骤620中，根据Q1，I和3H3，I获得满足3H3，IQ1，I0的Q1，I0054具体步骤可以是执行3H3，IQ1，I的SVD分解00550056其中，Q1，I由V0的D1，I列构成。0057在步骤630中，基于Q1，I和Q1，I计算Q1，I0058Q1，IQ1，IQ1，I60059同理，发射机I从1和3中计算Q2，I，从1和2中计算Q3，I。0060接下来，在步骤520中，发射机I的预编码单元320基于QJ，I对将被发射的信号SI，J进行预编码0061XJ，ITQJ，ISJ，IT7006。

22、2其中，SJ，IT是发射机I向接收机J发送的信号矢量，XJ，IT是预编码后的信号矢量。0063在步骤530中，发射机I的发送单元330发送预编码后的信号XJ，IT。0064以上步骤中所使用到的参数可以预先存储在第一存储单元360中，以供需要时调用。0065在接收侧，步骤540中，接收机J的第二收发单元410对发射机I发送的信号进行接收，接收到的信号为00660067步骤550中，每个接收机J的滤波单元420通过接收滤波矩阵J进行滤波，可说明书CN102025665ACN102025679A5/8页8以消除其它用户的信号的干扰。在本发明的实施方式中，三个接收机滤波后的信号分别为0068Y11H1。

23、，1Q1，1S1，1H1，2Q1，2S1，21N10069Y22H2，1Q2，1S2，1H2，2Q2，2S2，22N20070Y33H3，1Q3，1S3，1H3，2Q3，2S3，23N30071可见，由于从1A到3B的约束条件，接收滤波后的信号中只剩下为该接收机发送的信号和噪声。随后，由于HJ，I、QJ，I和J都已知，在步骤560中，编解码单元430通过联合解码可以轻易地分别提取出信号SI，J，其中，例如，在发射机是基站，接收机是移动终端的情况下，HJ，I和QJ，I可以由发射机通过下行训练序列告知接收机，并存储在第二存储单元460中。0072步骤540560中所使用到的参数可以存储在第二存储单。

24、元460中，以供需要时使用。0073同时，可以看出，本发明的实施方式中只用到本地CSI，即每个发射机I只需要知道自己和所有接收机之间的发射机之间不需要交换信道信息，因此不受骨干网传输延迟对CSI实时性的影响，并降低了对骨干网传输带宽的要求，从而更便于在实际系统中实现。0074下面对上述分解算法的DOF性能进行分析。0075为了满足约束条件1A到3B，在预处理矩阵的选择中有如下限制0076Q1，I必须在2H2，I和3H3，I的零空间的交集中；0077Q2，I必须在1H1，I和3H3，I的零空间的交集中；0078Q3，I必须在1H1，I和2H2，I的零空间的交集中。0079由此产生了以下的约束条件。

25、0080D1，1MD2，1D2，2D3，1D3，29A0081D2，1MD1，1D1，2D3，1D3，29B0082D3，1MD1，1D1，2D2，1D2，29C0083D1，2MD2，1D2，2D3，1D3，29D0084D2，2MD1，1D1，2D3，1D3，29E0085D3，2MD1，1D1，2D2，1D2，29F0086其中，假设所有发射机的天线数相等，M是发射机的发射天线数目。0087为了获得无干扰的传输，还应该考虑两个约束条件每个发射机总的发射数据流数不能超过其发射天线的数目，以及每个接收机总的接收数据流数不能超过其接收天线的数目。0088D1，1D2，1D3，1M10A0089。

26、D1，2D2，2D3，2M10B0090D1，1D1，2N11A0091D2，1D2，2N11B0092D3，1D3，2N11C0093其中，假设所有接收机的天线数相等，N是接收机的接收天线数目。0094当考虑约束条件9A到9F，得到说明书CN102025665ACN102025679A6/8页900950096当考虑约束条件10A和10B，得到00970098当考虑约束条件11A到11C，得到00990100将1214合并，推出最大可获得的DOF为01010102可将上述的3个接收机的情况推广到其它情况，例如4个接收机的情况，与上述的分析相同，可以推出在4个接收机的情况下0103MIN2M，。

27、4N，8M/7160104而在2个接收机的情况下，最大可获得的DOF为0105MIN2M，2N，4M/3170106由此存在基站同时服务多少个移动终端时可以获得更好的DOF的问题。通过比较15和17，很清楚，当发射机是基站，接收机是移动终端时，只有在以下条件下，3个移动终端才能比2个移动终端获得更高的DOF0107MIN2M，3N，6M/5MIN2M，2N，4M/30108等效于01090110同样地，比较15和16，可以得出，在以下条件下，4个接收机可以获得比3个移动终端更高的DOF01110112在N2，当6M4时，3个移动终端是最佳的，而当8M6时，4个移动终端是最佳的。0113应该注意。

28、到，当发射机是移动终端，接收机是基站时，本领域技术人员也能根据以上所述轻易地推导出最佳的移动终端数。例如，在这种情况下，也可以认为根据公式15所获得的DOF是针对2个移动终端发射机可获得的最大DOF。0114应该注意到，当M4且N3时，最大的可获得DOF为48，而可实现的DOF即，独立数据流的数目必须是整数。这意味着必须对DOF向下取整，即导致DOF的损耗。0115而在本发明的另一个实施方式中，在上述基础上可以使用符号扩展技术解决这个问题。0116在发送侧，扩展单元350进行T符号扩展。每一个发射机I将T个时隙或子载波上发送符号看作是从T个虚拟天线上发出的信号，从而对其进行联合预编码，将说明书。

29、CN102025665ACN102025679A7/8页10个数据流经预编码后从T个符号上发送出去。同样，一个接收机将T个时隙或子载波上接收到的符号看作是从T个虚拟天线上接收的信号，从而对其进行联合接收。这样，经过扩展后的信道模型可以表示为01170118其中，是第T个扩展信道上的发送信号向量，该列向量的维数是TM1，其包含了在T个时隙/子载波上发送的T个维数为M1的符号向量，和分别表示扩展信道上的接收信号矢量、信道矩阵和噪声矢量。0119在扩展信道中，发射机I中的预编码单元320使用维数为TMDI的预编码矩阵QIQ1，IQ2，IQ3，I将DI个独立数据流进行预编码，形成TM个传输数据流，即0。

30、1200121其中，每个QJ，I都是对扩展信道采用类似46的方法产生的，是中的第T个符号，并且QI，K是QI的第K列，QI包含了所有所对应的预编码向量。在符号扩展后，发射和接收天线被扩大了T倍。为了得到整数值的DOF，根据15，16和17，针对2个接收机，将T选择为3的倍数，针对3个接收机选择为5的倍数，针对4个接收机选择为7的倍数。每信道用户的归一化DOF为0122相应地，在接收侧，接收机的编解码单元430解码后得到信号矢量提取单元440从SIT中恢复扩展前的信号。0123下面以仿真的方式示出本发明的实施方式针对其它技术的优势。在该仿真中，使用两个发射机和两个接收机，每个发射机具有两根发射天。

31、线，每个接收机具有两个接收天线。每一对发射机和接收机之间的信道是独立同分布的瑞利衰落信道，并具有相同的路径损耗。并将香农公式用于计算容量。在图中示出了对大量的信道实现中取平均的所有接收机的总容量。0124在图7中，方案1表示本发明实施方式所提出的技术方案，其中，使用T3的符号扩展，在3个符号周期内，每一个发射机向每一个接收机发送2个数据流。0125方案2表示COMIMO技术方案，不使用符号扩展。其中，每一个发射机在一个符号周期内向每一个接收机发送1个数据流，并使用块对角化BLOCKDIAGONALIZATION以避免用户间的干扰。0126方案3是干扰对齐技术INTERFERENCEALIGNM。

32、ENT结合T3的符号扩展，在三个符号周期内，每一个发射机向每一个接收机发送2个数据流。0127从图7中可见，方案1相对于方案2和方案3，在很广的SNR范围内都具有优势。说明书CN102025665ACN102025679A8/8页110128本领域技术人员应该很容易认识到，针对基站作为接收机，移动终端作为发射机的情况，其区别之处仅在于X信号分解后的彼此独立的信道是广播信道而不是MA信道。0129本领域技术人员应该很容易认识到，可以通过编程计算机实现上述方法的不同步骤。在此，一些实施方式同样包括机器可读或计算机可读的程序存储设备如，数字数据存储介质以及编码机器可执行或计算机可执行的程序指令，其中。

33、，该指令执行上述方法的一些或全部步骤。例如，程序存储设备可以是数字存储器、磁存储介质如磁盘和磁带、硬件或光可读数字数据存储介质。实施方式同样包括执行上述方法的所述步骤的编程计算机。0130描述和附图仅示出本发明的原理。因此应该意识到，本领域技术人员能够建议不同的结构，虽然这些不同的结构未在此处明确描述或示出，但体现了本发明的原理并包括在其精神和范围之内。此外，所有此处提到的示例明确地主要只用于教学目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人所贡献的促进本领域的构思，并应被解释为不是对这些特定提到的示例和条件的限制。此外，此处所有提到本发明的原则、方面和实施方式的陈述及其特定的示例包含其等同物在内。0131上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或本地替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。说明书CN102025665ACN102025679A1/3页12图1图2图3说明书附图CN102025665ACN102025679A2/3页13图4图5图6说明书附图CN102025665ACN102025679A3/3页14图7说明书附图CN102025665A。