專利名稱：時頻信道量化方法和裝置及對應的移動通信終端和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
背景技術：
在MU-MIMO結合正交頻分復用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系統(tǒng)時，由于控制信令的限制，通常不可能在每一個子載波 每一個符號上進行信道狀態(tài)矢量量化，往往是在多個子載波多個符號上進行 信道狀態(tài)矢量量化，例如LTE系統(tǒng)中至少要在1個物理資源單元(PRB， Physical Resource Block) 12個子載波7個OFDM符號上進行信道狀態(tài)矢量 量化。由于移動通信信道的復雜性，各個子載波、各個符號上的信道狀態(tài)矢 量往往是不同的，這就存在多個子載波多個符號信道狀態(tài)矢量平均化問題。 目前，現(xiàn)有的一種信道狀態(tài)矢量平均化并進行相應量化的方法參見如下步 驟
步驟ll、 UE進行信道狀態(tài)測量。UE測量PRB的各個子載波各個符號 上的信道狀態(tài)矢量，所述信道狀態(tài)矢量計為hc，,，c二l A^,s = l……
其中c表示子載波序號，s表示OFDM符號序號，A^表示PRB的子載波數(shù) 量，乂表示PRB的OFDM符號數(shù)量。矢量h",為N維矢量(例如lxN行矢
量)，N表示基站側(cè)的發(fā)射天線數(shù)。
步驟12、信道狀態(tài)矢量平均。根據(jù)以下公式(1)對所述hc，,進行矢量
平均，得到平均矢量h":
步驟13、對所述信道狀態(tài)矢量進行歸一處理，即根據(jù)如下公式(2)進 行歸一處理
步驟14、對所述歸一處理后的信道狀態(tài)矢量量化。此處假設碼本 C = {Cl,c2，……c^，其中c,.,/二l……S為Nxl矢量，N為發(fā)射天線數(shù)。S表示
碼本大小。那么信道狀態(tài)矢量量化為W=0;{hn}，其中算子^^hnj表示在
公式(2)上述現(xiàn)有技術中直接對信道狀態(tài)矢量hc，,進行平均，沒有提取hc，，的特
征信道信息，由于信道的時變特性和信道的頻率選擇性，不同子載波和不同 符號上的信道狀態(tài)矢量是有區(qū)別的，而通過上述現(xiàn)有技術得到的信道狀態(tài)矢
量h"并不能代表整個PRB上的特征信道，從而不能有效的消除時頻顆粒度 對h"的影響，不能精確地匹配信道，多用戶之間的干擾嚴重，而且MU-MIMO 的容量較低，性能增益差，在實際系統(tǒng)使用時，甚至會出現(xiàn)h"趨近于O的情 況，造成信道量化失敗。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種時頻信道量化方法 和裝置，以減小時頻域顆粒度的影響，更加精確地匹配信道。
本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于提供一種移動通信終端，以減小時 頻域顆粒度的影響，更加精確地匹配信道。
本發(fā)明所要解決的再 一技術問題在于提供 一種移動通信系統(tǒng)，以減小時 頻域顆粒度的影響，更加精確地匹配信道，降低多用戶之間的干擾，提高 MU-MIMO的容量。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術方案為
一種時頻信道量化方法，包括
A、 測量移動通信終端的信道狀態(tài)，得到正交頻分復用OFDM系統(tǒng)物理 資源單元PRB上各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量；
B、 估計所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣；
C、 對所述相關矩陣進行特征值分解，得到物理資源單元上的特征矢量；
D、 在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化。
優(yōu)選的，所述步驟B具體為根據(jù)議=a, 1 A, X堂hC估計所述信
c X c=l
道狀態(tài)矢量的相關矩陣，其中矢量h^，c^1……A^c,s = l……A^為步驟A 測量的信道狀態(tài)矢量，c表示子載波序號，s表示OFDM符號序號，A^表示PRB的子載波數(shù)量，W表示PRB的OFDM符號數(shù)量，h^為N維矢量，
h^為h^的共軛轉(zhuǎn)置，N表示基站側(cè)的發(fā)射天線數(shù)。
優(yōu)選的，所述步驟C具體包括
C1 、利用特征值分解法得到所述相關矩陣的特征值；
C2、確定所述特征值中的最大特征值index;
C3、在所述相關矩陣特征矢量構成的酉矩陣V中提取第index列，作為
所述物理資源單元上的特征矢量。
優(yōu)選的，所述步驟D中采用最小歐拉距離準則進行量化。 優(yōu)選的，所述步驟D之后進一步包括
E、 將量化得到的碼矢量通知給基站；
F、 基站根據(jù)接收到的碼矢量選擇移動通信終端用戶，形成對各個移動 通信終端用戶信號的加權矢量，并以所述加權矢量對各個移動通信終端用戶 的信號進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。
一種時頻信道量化裝置，包括
測量模塊，用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的信道 狀態(tài)矢量；
相關矩陣估計模塊，用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的相關 矩陣；
特征值分解模塊，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB上
的特征矢量；
量化模塊，用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量。 一種移動通信終端，包括時頻信道量化裝置，該時頻信道量化裝置中包
括
測量模塊，用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的信道
狀態(tài)矢量；
相關矩陣估計模塊，用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的相關
8矩陣；
特征值分解模塊，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB上
的特征矢量；
量化模塊，用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量； 所述移動通信終端還包括通訊模塊，用于將所述量化模塊輸出的碼矢量 傳輸給基站。
一種移動通信系統(tǒng)，包括移動通信終端和基站，所述移動通信終端包括
測量模塊，用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的信道
狀態(tài)矢量；
相關矩陣估計模塊，用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的相關
矩陣；
特征值分解模塊，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB上 的特征矢量；
量化模塊，用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量； 通訊模塊，用于將所述量化模塊輸出的碼矢量傳輸給基站； 所述基站包括信號發(fā)射模塊，用于根據(jù)接收到的碼矢量選擇移動通信終 端用戶，形成對各個移動通信終端用戶信號的加權矢量，并以所述加權矢量 對各個移動通信終端用戶的信號進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。
優(yōu)選的，所述移動通信系統(tǒng)為釆用基于碼本的多用戶多輸入多輸出方式 的移動通信系統(tǒng)。
利用對整個PRB上的信道狀態(tài)矢量的相關矩陣進行估計，并對估計出
的相關矩陣進行特征值分解，進而提取整個PRB上的特征信道，從而避免
了直接對信道狀態(tài)矢量進行平均所帶來的特征信道提取誤差，減小了時頻域 顆粒度的影響，更加精確地匹配了信道，減少了多個用戶之間的干擾，提高
了 MU-MIMO的容量，獲得了性能增益。在實際使用時，該方法也不會出 現(xiàn)h。趨近于0從而使信道量化失敗的情況。并且，本發(fā)明的處理復雜度也在 可以接受的范圍內(nèi)，可以適用于多種不同配置的移動通信系統(tǒng)，具有較強的適用性。


圖1為本發(fā)明所述時頻信道量化方法的主用流程圖2為8x8DFT矩陣的示意圖3為本發(fā)明所述時頻信道量化裝置的示意圖4為本發(fā)明所述移動通信終端和移動通信系統(tǒng)的示意圖5為不同天線間距下釆用四相移頻鍵控(QPSK ， Quaternary Phase Shift
Keying)調(diào)制方式的性能仿真結果示意圖6為不同天線間距下MU-MIMO系統(tǒng)釆用64正交調(diào)幅(QAM)調(diào)
制方式的性能仿真結果示意圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
圖1為本發(fā)明所述時頻信道量化方法的主用流程圖。本發(fā)明適用于基于 碼本的MU-MIMO系統(tǒng)與OFDM系統(tǒng)結合的移動通信系統(tǒng)。參見圖1,本 發(fā)明的方法主要包括
步驟101、測量移動通信終端的信道狀態(tài)，得到OFDM系統(tǒng)的PRB上 各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量。此處具體的測量方法可以釆用現(xiàn)有 技術，本文不再贅述。
移動通信終端測量的各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量計為 hc,,，c = l……A^，s = l……其中c表示子載波序號，s表示OFDM符號
序號，A^表示PRB的子載波數(shù)量，乂表示PRB的OFDM符號數(shù)量。矢量
h^為N維矢量，例如可以是Nxl列矢量，也可以是lxN行矢量，N表示
基站側(cè)的發(fā)射天線數(shù)。
步驟102、估計所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣。
本步驟中，利用以下公式(3)進行所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣估計R = ^Vt5《、 公式(3)
上述公式(3)中，所述h^為hc，,的共軛轉(zhuǎn)置。
步驟103、對所述相關矩陣進行特征值分解，得到物理資源單元上的特 征矢量。
本步驟103具體包括
31) 、利用特征值分解法得到所述相關矩陣的特征值。具體方法可以根 據(jù)公式(4)利用特征值分解數(shù)值算法得到矩陣V、 A:
R = VWAV公式(4) 其中，矩陣V表示特征值對應的特征矢量構成的酉矩陣，矩陣A為V的 對角陣，該對角陣A的對角線元素AV7g {^, & ，……義w }為矩陣R的特征值。
32) 、確定所述特征值中的最大特征值z'wfifex二mp;i,.。
33) 、在所述相關矩陣特征矢量構成的酉矩陣A中提取第/"Ax列，作為 所述物理資源單元上的特征矢量。即v^V(/^fex),其中V(/W(^x)表示提取 矩陣v的第/wfec列。
步驟104、在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化。 本步驟104中，假設碼本C—c^2,……cs}，其中c,為碼矢量，/ = 1……S 為Nxl矢量，N為發(fā)射天線數(shù)。S表示碼本C的大小。那么信道狀態(tài)矢量 量化為h《=gc{v},其中算子gc(v)表示在碼本c上對矢量V進行量化。
此處的量化方法可以有多種，例如比較簡單的一種實施例是利用最小歐拉距 離準則進行量化。
在UE對所述特征矢量進行量化之后，UE就可以將量化得到的碼矢量 通知給基站；基站根據(jù)接收到的碼矢量選擇移動通信終端用戶，形成對各個 移動通信終端用戶信號的加權矢量，并以所述加權矢量對各個移動通信終端 用戶的信號進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。
下面結合LTE的系統(tǒng)框架，以一個具體實施例說明本發(fā)明的方法假設基站的發(fā)射天線數(shù)N二2， UE的接收天線數(shù)M-l,在LTE中一個 PRB包含12個子載波7個OFDM符號，即〗、=12， 乂 = 7 。那么實現(xiàn)流 程如下
步驟21、 UE進行信道狀態(tài)測量
UE測量的各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量計為
，c = l 12，s = l 7，其中c表示子載波序號，s表示
OFDM符號
步驟22、信道狀態(tài)矢量相關陣估計，即相關矩陣R二7^^th》c
步驟23、從所述相關矩陣提取特征矢量v。即根據(jù)R:V"AV利用特征值
分解數(shù)值算法得到矩陣v、 a，其中對角陣a的對角線元素&"gUp;y,為矩
陣R的特征值。然后求最大特征值的索引，即/"^/" = 111収;1,,/ = 1,2;接著，求
特征矢量v，即v = V(/wfec)，/^fece{l,2},其中V(/mfec)表示提取矩陣V的第 /wtifex歹寸。
步驟24、進行信道狀態(tài)矢量量化。此處，假設碼本C二^，C2，…… 其中、,/ = 1……8為2xl矢量。此處C釆用DFT碼本，該碼本通過取8x8的 DFT矩陣的前兩行得到，可以預先存儲在UE和基站中，DFT矩陣如圖2所 示，此處的量化方法釆用的距離準則為最小歐拉距離準則，那么信道狀態(tài)矢 量量化具體根據(jù)公式(5)進行，得到碼矢量M:
<formula>formula see original document page 12</formula>
公式(5)中，所述v ,.為矢量v在矢量c,.上的投影，v ,.的值越大，
表明在矢量空間中，這兩個矢量越接近。
步驟24、 UE將碼矢量M在碼本中的索引號通過上行控制信道反饋給基站。
步驟25、然后基站可以根據(jù)UE反饋的碼矢量選擇MU-MIMO的用戶，形成MU-MIMO中各個用戶信號的加權矢量，然后利用該加權矢量對 MU-MIMO用戶信號進行加權，形成MU-MIMO發(fā)射信號。
基于上述方法，本發(fā)明還公開了一種時頻信道量化裝置，圖3為本發(fā)明 所述時頻信道量化裝置的示意圖。參見圖3,該時頻信道量化裝置300包括
測量模塊301,用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的 信道狀態(tài)矢量。
相關矩陣估計模塊302,用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的 相關矩陣。本相關矩陣估計模塊302的具體估計方法可以釆用步驟102所述 的方式。
特征值分解模塊303，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB 上的特征矢量，具體的分解方法可以釆用步驟103所述的方式。
量化模塊304,用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量。
本發(fā)明還公開了一種移動通信終端及移動通信系統(tǒng)。圖4為本發(fā)明所述 移動通信終端和移動通信系統(tǒng)的示意圖。參見圖4，所述移動通信終端400 包括時頻信道量化裝置300，該時頻信道量化裝置300中包括測量模塊301、 相關矩陣估計模塊302、特征值分解模塊303、以及量化模塊304，所述移 動通信終端400還包括通訊模塊401,用于將所述量化模塊304輸出的碼矢 量傳輸給基站500。
本發(fā)明所述移動通信系統(tǒng)為基于碼本的MU-MIMO系統(tǒng)與OFDM系統(tǒng) 結合的移動通信系統(tǒng)，其中包括移動通信終端400和基站500，所述基站500 內(nèi)包括信號發(fā)射模塊，用于根據(jù)接收到的碼矢量選擇移動通信終端用戶，形 成對各個移動通信終端用戶信號的加權矢量，并以所述加權矢量對各個移動 通信終端用戶的信號進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。
圖5為不同天線間距下MU-MIMO系統(tǒng)釆用QPSK調(diào)制方式的性能仿 真結果示意圖。圖5的橫坐標表示信噪比，縱坐標表示誤碼率，參見圖5， 其中，實線51為釆用現(xiàn)有技術且天線間距為IOX的仿真結果，虛線52為釆用現(xiàn)有技術且天線間距為0.5入的仿真結果，實線53為釆用本發(fā)明且天線間 距為IOX的仿真結果，虛線54為采用本發(fā)明且天線間距為0.5人的仿真結果。
圖6為不同天線間距下MU-MIMO系統(tǒng)釆用64正交調(diào)幅(QAM )調(diào) 制方式的性能仿真結果示意圖。圖6的橫坐標表示信噪比，縱坐標表示誤碼 率，參見圖6，其中，實線61為采用現(xiàn)有技術且天線間距為IO人的仿真結 果，虛線62為釆用現(xiàn)有技術且天線間距為0.5X的仿真結果，實線63為釆 用本發(fā)明且天線間距為IOX的仿真結果，虛線64為釆用本發(fā)明且天線間距 為0.5人的仿真結果。
從圖5和圖6的仿真結果中可以看出，釆用本發(fā)明的時頻信道矢量量化 方法在MU-MIMO下確實能帶來明顯的性能增益。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種時頻信道量化方法，其特征在于，包括A、測量移動通信終端的信道狀態(tài)，得到正交頻分復用OFDM系統(tǒng)物理資源單元PRB上各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量；B、估計所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣；C、對所述相關矩陣進行特征值分解，得到物理資源單元上的特征矢量；D、在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化。
2、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體為根 據(jù)議=^_^堂堂《1^估計所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣，其中矢量hc,,，c = l……A^,s = l……W,為步驟A測量的信道狀態(tài)矢量，c表示子載波序 號，s表示OFDM符號序號，A^表示PRB的子載波數(shù)量，7V,表示PRB的 OFDM符號數(shù)量，h^為N維矢量，h^為hc，，的共軛轉(zhuǎn)置，N表示基站側(cè) 的發(fā)射天線數(shù)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括 C1 、利用特征值分解法得到所述相關矩陣的特征值；2、確定所述特征值中的最大特征值index;C3、在所述相關矩陣特征矢量構成的酉矩陣V中提取第index列，作為 所述物理資源單元上的特征矢量。
4、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D中釆用最小 歐拉距離準則進行量化。
5、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D之后進一步 包括E、 將量化得到的碼矢量通知給基站；F、 基站根據(jù)接收到的碼矢量選擇移動通信終端用戶，形成對各個移動 通信終端用戶信號的加權矢量，并以所述加權矢量對各個移動通信終端用戶的信號進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。
6、 一種時頻信道量化裝置，其特征在于，包括測量模塊，用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的信道 狀態(tài)矢量；相關矩陣估計模塊，用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的相關 矩陣；特征值分解模塊，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB上的特征矢量；量化模塊，用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量。
7、 一種移動通信終端，其特征在于，包括時頻信道量化裝置，該時頻 信道量化裝置中包括測量模塊，用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的信道 狀態(tài)矢量；相關矩陣估計模塊，用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣；特征值分解模塊，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB上 的特征矢量；量化模塊，用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量； 所述移動通信終端還包括通訊模塊，用于將所述量化模塊輸出的碼矢量 傳輸給基站。
8、 一種移動通信系統(tǒng)，包括移動通信終端和基站，其特征在于，所述移動通信終端包括測量模塊，用于測量OFDM系統(tǒng)PRB上各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量；相關矩陣估計模塊，用于估計測量模塊測量的所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣；特征值分解模塊，用于對所述相關矩陣進行特征值分解，得到PRB上的特征矢量；量化模塊，用于在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化得到碼矢量； 通訊模塊，用于將所述量化模塊輸出的碼矢量傳輸給基站； 所述基站包括信號發(fā)射模塊，用于根據(jù)接收到的碼矢量選擇移動通信終 端用戶，形成對各個移動通信終端用戶信號的加權矢量，并以所述加權矢量 對各個移動通信終端用戶的信號進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。
9、根據(jù)權利要求8所述的移動通信系統(tǒng)，其特征在于，所述移動通信系統(tǒng)為釆用基于碼本的多用戶多輸入多輸出方式的移動通信系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時頻信道量化方法、裝置，及對應的移動通信終端和移動通信系統(tǒng)。本發(fā)明的移動通信終端中包括時頻信道量化裝置，該裝置的執(zhí)行方法包括A.測量移動通信終端的信道狀態(tài)，得到正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng)物理資源單元(PRB)上各個子載波各個符號上的信道狀態(tài)矢量；B.估計所述信道狀態(tài)矢量的相關矩陣；C.對所述相關矩陣進行特征值分解，得到物理資源單元上的特征矢量；D.在預設的碼本上對所述特征矢量進行量化。移動通信終端將量化得到的碼矢量通知給基站；基站根據(jù)接收到的碼矢量進行加權得到發(fā)射信號進行發(fā)射。本發(fā)明可以減小時頻域顆粒度的影響，更加精確地匹配信道，降低多用戶之間的干擾，提高MU-MIMO的容量。
文檔編號H04L27/26GK101540746SQ200810102360
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權日2008年3月20日
發(fā)明者侯云哲, 吳群英, 孫韶輝, 陳文洪 申請人:大唐移動通信設備有限公司