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一種信道矩陣秩的測(cè)量方法、裝置和終端的制作方法

文檔序號(hào):7701792閱讀:307來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種信道矩陣秩的測(cè)量方法、裝置和終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種應(yīng)用于3GPP LTE (Long Term Evolution)系統(tǒng)終端的信道矩陣秩的測(cè)量方法、裝置和終端。
背景技術(shù)
為提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率,在未來(lái)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)-LTE系 統(tǒng)中引入了 MIMO ( Multiple-Input Multiple-Output,多輸入多輸出)技術(shù), MIMO技術(shù)是根據(jù)多個(gè)天線(xiàn)之間傳輸信道的不相關(guān)特性來(lái)提高傳輸速率的。這 就意味著MIMO 4支術(shù)可以在同一頻率同時(shí)傳輸多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流,并行數(shù)據(jù) 流之間通過(guò)信道矩陣的不相關(guān)性來(lái)區(qū)別,因此MIMO系統(tǒng)中能同時(shí)并行傳輸 的數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù)取決于信道矩陣中線(xiàn)性無(wú)關(guān)的向量的個(gè)數(shù),也即取決于信道矩陣 的秩的大小。
MIMO技術(shù)中,發(fā)送信號(hào),接收信號(hào)和信道矩陣的關(guān)系可用如下公式簡(jiǎn)單 表示
式中,R表示接收天線(xiàn)個(gè)數(shù),T表示發(fā)送天線(xiàn)個(gè)數(shù)。H為信道矩陣,X為 發(fā)送的信號(hào)向量,Y為接收的信號(hào)向量。
在無(wú)線(xiàn)信道中,信道情況是實(shí)時(shí)變化的,因此在使用MIMO技術(shù)傳輸?shù)?情況下,終端必須時(shí)時(shí)將信道矩陣秩的信息反饋給基站,這樣基站就可以根據(jù) 當(dāng)前信道矩陣秩的情況決定并行發(fā)送數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
目前的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端一般采用單根發(fā)送天線(xiàn)和單根接收天線(xiàn)來(lái)進(jìn)行 數(shù)據(jù)的傳輸,這種收發(fā)方式最多只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)流。但是,對(duì)于采用多根天 線(xiàn)的終端來(lái)說(shuō),如何向終端準(zhǔn)確傳輸更多的數(shù)據(jù)流成為亟待解決的問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
為了使基站準(zhǔn)確的確定出向終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的個(gè)數(shù),本發(fā)明提供了 一種 信道矩陣秩的測(cè)量方法,應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,所述無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)
配置為兩發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,包括以下步驟 根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A;
利用所述埃爾米特矩陣A構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的方程組; 根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷所述信道矩陣H的秩,以使基站根據(jù)所述秩 來(lái)決定向終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
所述根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A的步驟具體為 根據(jù)所述信道矩陣H計(jì)算維數(shù)較小的埃爾米特矩陣A, 即,判斷R是否小于T,如果R<T,則42=///6<7,>< 否則,' "w —
力一/7 乂 77
其中,
R為接收天線(xiàn)個(gè)^t; T為發(fā)送天線(xiàn)個(gè)數(shù)。
所述利用所述埃爾米特矩陣A構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的方程組的步 驟具體為
利用I義I-A| = 0,構(gòu)造一個(gè)一元二次方程,其中I為2x2的單位陣,假設(shè)J
2x2

r21 r22.
則I義I-Al-O具體為
-義 。2 r21 ,22 _ A
=0 ,
艮卩戶(hù)斤ii一iL二)欠方禾呈為義2 +^a + c" = o , 其中,6 = _(ni+r22), c = ",22-。,2,)。 所述根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷所述信道矩陣H的秩的步驟具體為
判斷 秩為1;
是否大于A,如果
>
△,則矩陣A的秩為1,即信道矩陣H的
否則,矩陣A的秩為2,即信道矩陣H的秩為其中,A為所述矩陣A的條件數(shù)門(mén)限。
本發(fā)明還提供了一種信道矩陣秩的測(cè)量裝置,應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,
所述無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)配置為兩發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,所述測(cè)量 裝置包括
埃爾米特矩陣生成模塊,用于根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A; 方程生成模塊,用于利用所述埃爾米特矩陣A生成具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征 值的方程組;
矩陣秩判斷模塊,用于根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷信道矩陣H的秩,以 使基站根據(jù)所述秩來(lái)決定向所述終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,包括信道矩陣秩的測(cè)量裝置, 所述測(cè)量裝置應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,所述無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)配置為兩 發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,所述測(cè)量裝置包括
埃爾米特矩陣生成模塊,用于根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A;
方程生成模塊,用于利用所述埃爾米特矩陣A生成具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征 值的方程組;
矩陣秩判斷模塊,用于根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷信道矩陣H的秩,以 使基站根據(jù)所述秩來(lái)決定向所述終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明利用信道矩陣構(gòu)造出一個(gè)特征值均為非負(fù)實(shí)數(shù)的矩陣,根據(jù)矩陣得 到方程組,并用方程組的系數(shù)得到該矩陣的秩。本發(fā)明適用于具有兩發(fā)兩收、 四發(fā)兩收和兩發(fā)四收天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的終端,能夠測(cè)得兩階矩陣的秩。在 達(dá)到相同性能的情況下,本發(fā)明的測(cè)量方法運(yùn)算量非常小,不用解方程,避免 了開(kāi)根號(hào)等復(fù)雜運(yùn)算,提高了運(yùn)算速度。


圖1為本發(fā)明的信道矩陣秩的測(cè)量方法流程圖; 圖2為本發(fā)明的信道矩陣秩的測(cè)量裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
6本發(fā)明的方法適用于具有兩發(fā)兩收、四發(fā)兩收和兩發(fā)四收三種配置的無(wú)線(xiàn) 通信系統(tǒng)的終端。
本發(fā)明根據(jù)矩陣H與A = H"H具有相同的秩,且A的特征值都是非負(fù)實(shí)數(shù) 這一原理,可將信道矩陣H秩的計(jì)算轉(zhuǎn)化為對(duì)矩陣A的秩的計(jì)算。計(jì)算矩陣 A的秩的過(guò)程,是利用矩陣A構(gòu)造一個(gè)實(shí)數(shù)的一元二次方程I義I-A| = 0,然后 利用這個(gè)一元二次方程的系數(shù)來(lái)判斷矩陣H的秩。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參考圖1,圖1為本發(fā)明的信道矩陣秩的測(cè)量方法流程圖,包括步驟
步驟1,根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A;
步驟2,利用埃爾米特矩陣構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的方程組;
步驟3,根據(jù)方程組的系數(shù)判斷信道矩陣H的秩,以使基站根據(jù)所述秩來(lái) 決定向終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
下面針對(duì)LTE系統(tǒng)中,MIMO收發(fā)天線(xiàn)配置的兩發(fā)兩收、四發(fā)兩收、兩 發(fā)四收三種情況,對(duì)上述步驟的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這里的m發(fā)n收是 指m是基站側(cè)的發(fā)送天線(xiàn)個(gè)數(shù),n是指終端側(cè)的接收天線(xiàn)個(gè)數(shù)。
步驟1:
假設(shè)信道矩陣//^ =
A ... /2
根據(jù)該信道矩陣H計(jì)算維數(shù)較小的埃
爾米特矩陣A,具體步驟如下
判斷R是否小于T,如果R〈T,則 j2x2 =x〃
否貝寸,v42x2 = m x ///^
w廠 "與7/^/x7/m具有相同的秩。 這里( )"表示矩陣(,)的共軛轉(zhuǎn)置,min(凡:r) = 2 。 設(shè)矩陣4w由如下元素構(gòu)成
42
r"廠12
r21 r22
步驟2:
根據(jù)Ul-A卜0來(lái)構(gòu)造一4"一元二次方程組,其中I為2x2的單位陣,該方程組具體為
<formula>formula see original document page 8</formula>
=0 ,即義2 + M + c = 0 ,
r22—i
其中6 =—(化+廠22) ' c = (。,22 — 。,21)。
步驟3..在進(jìn)行秩的判斷時(shí),由于信號(hào)不可避免地受到噪聲影響,所以不 會(huì)出現(xiàn)某(幾)個(gè)特征值恰好為0的情況,因此,為了更有效的判斷矩陣H 的秩,實(shí)際往往使用條件數(shù)來(lái)進(jìn)行秩的判斷,具體判斷步驟如下所示
判斷
是否大于A,如果
>△,則矩陣A的秩為1,即信道矩陣H的
秩為l,
否則,矩陣A的秩為2,即信道矩陣H的秩為2。
這里A為A矩陣的條件數(shù)門(mén)限。條件數(shù)越高表示矩陣越不穩(wěn)定,也就是越 接近于奇異矩陣,對(duì)于2x2的矩陣來(lái)說(shuō),條件數(shù)越高,也就意味著其秩越接 近于l。因此該門(mén)限應(yīng)該是一個(gè)比較大的值。
本發(fā)明還提供了一種信道矩陣秩的測(cè)量裝置,參考圖2,圖2為本發(fā)明的 信道矩陣秩的測(cè)量裝置示意圖,包括
埃爾米特矩陣生成模塊,用于根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A;
方程生成模塊,用于利用埃爾米特矩陣A構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的 方程組;
矩陣秩判斷模塊,用于根據(jù)方程組的系數(shù)判斷信道矩陣H的秩,以使基 站根據(jù)所述秩來(lái)決定向終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
每一個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法分別對(duì)應(yīng)于上文中的步驟1 3,這里不再贅述。
綜上,本發(fā)明利用信道矩陣生成具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征根的新矩陣,并根據(jù) 生成的新矩陣構(gòu)造了一元二次方程,然后根據(jù)方程的系數(shù)確定信道矩陣的秩。 由于本發(fā)明只需要構(gòu)造方程,而不需要解方程,因此,本發(fā)明的運(yùn)算量非常小, 避免了開(kāi)根號(hào)等復(fù)雜運(yùn)算,只需幾次乘加即可得到矩陣的秩,提高了運(yùn)算的速 度和準(zhǔn)確性。本發(fā)明適用于具有四發(fā)兩收,兩發(fā)四收,兩發(fā)兩收三種配置的無(wú) 線(xiàn)通信系統(tǒng)的終端,適用范圍較廣泛。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾, 這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種信道矩陣秩的測(cè)量方法,應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,所述無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)配置為兩發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,其特征在于,包括以下步驟根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A;利用所述埃爾米特矩陣A構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的方程組;根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷所述信道矩陣H的秩,以使基站根據(jù)所述秩來(lái)決定向終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法,其特征在于,所述根據(jù)信道矩陣H生 成埃爾米特矩陣A的步驟具體為根據(jù)所述信道矩陣H計(jì)算維數(shù)較小的埃爾米特矩陣A, 即,判斷R是否小于T,如果R<T,則42=///6<,.><///,,,<formula>formula see original document page 2</formula>其中,R為接收天線(xiàn)個(gè)數(shù); T為發(fā)送天線(xiàn)個(gè)數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法,其特征在于,所述利用所述埃爾米特 :車(chē)A構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的方程組的步驟具體為 利用l;i1-A| = 0,構(gòu)造一個(gè)一元二次方程,其中I為2x2的單位陣,假設(shè)4"<formula>formula see original document page 2</formula>艮卩戶(hù)斤述一元二,欠方禾呈為義2 ++ c = 0 , 其中,^一"i + r22), c = (r,,22-rl2r21)。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法,其特征在于,所述根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷所述信道矩陣H的秩的步驟具體為判斷是否大于A,如果>A,則矩陣A的秩為l,即信道矩陣H的秩為1;否則,矩陣A的秩為2,即信道矩陣H的秩為2; 其中,A為所述矩陣A的條件數(shù)門(mén)限。
5. —種信道矩陣秩的測(cè)量裝置,應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,所述無(wú)線(xiàn)通信 系統(tǒng)的天線(xiàn)配置為兩發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,其特征在于,所述測(cè)量 裝置包括埃爾米特矩陣生成模塊,用于根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A; 方程生成模塊,用于利用所述埃爾米特矩陣A生成具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征 值的方程組;矩陣秩判斷模塊,用于根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷信道矩陣H的秩,以 使基站根據(jù)所述秩來(lái)決定向所述終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
6. —種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,包括信道矩陣秩的測(cè)量裝置,其特征在于, 所述測(cè)量裝置應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,所述無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)配置為兩 發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,所述測(cè)量裝置包括埃爾米特矩陣生成模塊,用于根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A; 方程生成模塊,用于利用所述埃爾米特矩陣A生成具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征 值的方程組;矩陣秩判斷模塊,用于根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷信道矩陣H的秩,以 使基站根據(jù)所述秩來(lái)決定向所述終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種信道矩陣秩的測(cè)量方法、裝置和終端,其中的方法應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)終端,所述無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)配置為兩發(fā)兩收或兩發(fā)四收或四發(fā)兩收,包括以下步驟根據(jù)信道矩陣H生成埃爾米特矩陣A;利用所述埃爾米特矩陣A構(gòu)造具有非負(fù)實(shí)數(shù)的特征值的方程組;根據(jù)所述方程組的系數(shù)判斷所述信道矩陣H的秩,以使基站根據(jù)所述秩來(lái)決定向終端發(fā)送的數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。本發(fā)明適用于具有兩發(fā)兩收、四發(fā)兩收和兩發(fā)四收天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的終端,能夠測(cè)得兩階矩陣的秩。在達(dá)到相同性能的情況下,本發(fā)明的測(cè)量方法運(yùn)算量非常小,不用解方程,避免了開(kāi)根號(hào)等復(fù)雜運(yùn)算,提高了運(yùn)算速度。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101615941SQ20091008989
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者馮心睿, 牟秀紅, 許百成 申請(qǐng)人:北京天碁科技有限公司
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