專利名稱：基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間信道矩陣秩的估算技術(shù)，特別是指一種基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
在無(wú)線通信技術(shù)中，預(yù)編碼(Pre-coding)是指在發(fā)射端已知信道狀態(tài)信息(CSI，Channel State Information)情況下，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，其目的是為了降低系統(tǒng)誤比特率或提高系統(tǒng)的容量等性能。預(yù)編碼降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，同時(shí)也降低了發(fā)射端與用戶終端(UE)之間的相互干擾，提升了終端UE解調(diào)接收信號(hào)的性能，因而預(yù)編碼是提升正交頻分復(fù)用(OFDM-MIMO，OrthogonalFrequency Division Multi)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
現(xiàn)有技術(shù)中，常用的預(yù)編碼技術(shù)包括湯姆林森-哈拉?，旑A(yù)編碼(THP，Tomlinson-Harashima Precoding)，該編碼技術(shù)在完全已知信道狀態(tài)信息的情況下，能夠達(dá)到完全消除信元間干擾(ISI)和子載波間干擾(ICI)的目的；但THP預(yù)編碼在獲取的信道狀態(tài)信息不準(zhǔn)確的情況下，性能損失比較嚴(yán)重。針對(duì)THP預(yù)編碼的缺陷提出的消除ICI的方法，需要假設(shè)已知信道各個(gè)多徑幅度，而且不考慮ISI對(duì)預(yù)編碼的影響；對(duì)于ISI則利用冗余FIR數(shù)字濾波器消除，或者使用線性空時(shí)編碼預(yù)編碼的方法消除ISI，但該方法需要完全已知信道狀態(tài)信息。在給定Codebook的Pre-coding MIMO系統(tǒng)中，終端UE基于不同的準(zhǔn)則選擇Pre-coding的向量，例如，分別根據(jù)吞吐量、信干噪比或者誤幀率等所選擇的Pre-coding向量有可能不一樣，這會(huì)使得UE通過(guò)反向鏈路向基站NodeB傳輸秩與偏好矩陣指數(shù)(PMI，Prefer Matrix Index)時(shí)，不僅影響NodeB的預(yù)編碼功能，而且也影響整個(gè)系統(tǒng)的性能與實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼的復(fù)雜度。
基于傳統(tǒng)預(yù)編碼技術(shù)的雙接收天線系統(tǒng)，存在如下諸多問(wèn)題 對(duì)空間信道矩陣H的秩進(jìn)行估計(jì)，理論上可以通過(guò)高斯消元法實(shí)現(xiàn)，但是算法本身不具有魯棒性；特別是空間信道矩陣的元素為復(fù)數(shù)的情況下，算法實(shí)現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜，而且算法的魯棒性不理想。
針對(duì)雙接收天線的情況，目前多采用二元一次方程求解的方法，先求空間信道矩陣H的相關(guān)矩陣H*HH，然后使用傳統(tǒng)求特征值的方法進(jìn)行求解得到相關(guān)矩陣的特征值，最后，通過(guò)判斷特征值的條件數(shù)，得到通信中的有效秩。但是，這種方法也是相對(duì)比較復(fù)雜的，同時(shí)，也涉及到特征值的行列式方程的求解。
因此發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題預(yù)編碼過(guò)程中，對(duì)秩進(jìn)行估算所采用的算法的復(fù)雜度較高，影響了系統(tǒng)的性能；其中一些算法對(duì)系統(tǒng)不具有比較強(qiáng)的魯棒性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，從而影響了算法在實(shí)際中的應(yīng)用。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法、裝置和系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)在減少終端UE對(duì)信道的秩RI進(jìn)行估算的復(fù)雜度，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能。
一種基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法，包括獲取二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣；對(duì)所述相關(guān)矩陣進(jìn)行相似變換，獲取所述相關(guān)矩陣對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，獲取該對(duì)角矩陣的特征值；根據(jù)所述特征值獲取所述相關(guān)矩陣的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)獲取所述二階信道矩陣的秩。
一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的裝置，包括相關(guān)矩陣單元，用于計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R；矩陣變換單元，用于對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換，計(jì)算所述相關(guān)矩陣R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；雅克比旋轉(zhuǎn)單元，用于對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣；矩陣秩估算單元，用于計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值，根據(jù)所述特征值計(jì)算所述相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩。
一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的系統(tǒng)，包括移動(dòng)終端、基站；所述移動(dòng)終端接收到來(lái)自基站的信道狀態(tài)信息之后；所述移動(dòng)終端計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R；對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行酉矩陣的相似變換，計(jì)算所述R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值；根據(jù)所述特征值計(jì)算所述相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩。
本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果，只需要通過(guò)矩陣相乘將一個(gè)相關(guān)矩陣(二階共軛復(fù)數(shù)矩陣)相似變換成為一個(gè)二階實(shí)數(shù)對(duì)稱矩陣，然后求對(duì)角矩陣，這個(gè)過(guò)程可以直接計(jì)算得到相關(guān)矩陣的兩個(gè)特征值，從而得到最后的有效秩。在對(duì)雙接收天線的二階信道矩陣的秩進(jìn)行有效估計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)改進(jìn)算法減少了運(yùn)算復(fù)雜度，因而降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，而且算法本身具有很強(qiáng)的魯棒性。



圖1為本發(fā)明實(shí)施例方法流程示意圖一； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例方法流程示意圖二； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例方法流程示意圖三； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例仿真比較三種算法求條件數(shù)過(guò)程中的準(zhǔn)確性示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例仿真比較三種算法求條件數(shù)過(guò)程中的魯棒性示意圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例仿真比較三種算法求條件數(shù)過(guò)程中抗擾動(dòng)性示意圖。

具體實(shí)施例方式 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)特征和實(shí)施效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的實(shí)施例中，提供了對(duì)雙接收天線信道矩陣的秩進(jìn)行估算的技術(shù)。
本實(shí)施例中，提供一種基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法，如圖1所示，包括 步驟101.計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R； 步驟102.對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換，計(jì)算所述R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣； 步驟103.對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比(Jacobi)旋轉(zhuǎn)得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值； 步驟104.根據(jù)所述特征值獲取所述相關(guān)矩陣的條件數(shù)，對(duì)所述條件數(shù)進(jìn)行判定得到所述二階信道矩陣的秩。
應(yīng)用本實(shí)施例提供的技術(shù)，只需要通過(guò)矩陣相乘將一個(gè)相關(guān)矩陣(二階共軛復(fù)數(shù)矩陣)相似變換成為一個(gè)二階實(shí)數(shù)對(duì)稱矩陣，然后求對(duì)角矩陣，這個(gè)過(guò)程可以直接計(jì)算得到相關(guān)矩陣的兩個(gè)特征值，從而得到最后的有效秩。在對(duì)雙接收天線的二階信道矩陣的秩進(jìn)行有效估計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)改進(jìn)算法減少了運(yùn)算復(fù)雜度，因而降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，而且算法本身具有很強(qiáng)的魯棒性。
為幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)，以下對(duì)其優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行介紹，如圖2所示，具體步驟包括 步驟201.存在一個(gè)二階信道矩陣H，求該二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R即，R＝H*HH， 其中，HH表示矩陣H的共軛轉(zhuǎn)置，在R中，r12＝r21，k12＝-k21。
步驟202.對(duì)R進(jìn)行相似變換，具體采用酉矩陣對(duì)R進(jìn)行相似變換，酉矩陣如下 由此可以算出二階實(shí)對(duì)稱矩陣A (3)，其中|a12|＝|a21|，且|a12|，|a21|分別是a12和a21的絕對(duì)值。
步驟203.對(duì)A進(jìn)行雙邊Jacobi旋轉(zhuǎn)，求對(duì)應(yīng)的對(duì)角矩陣A(2)，該對(duì)角矩陣是一個(gè)實(shí)正交矩陣，其中 sin2θ+cos2θ＝1(4)其中θ滿足0≤θ≤π/2，使得sinθ以及cosθ均為小于1的正數(shù)； 則對(duì)角矩陣A(2) 雅可比旋轉(zhuǎn)是用來(lái)計(jì)算實(shí)對(duì)稱矩陣A的全部特征值及其相應(yīng)特征向量的一種變換方法。Jacobi方法的基本思想是通過(guò)至少一次正交變換，將A中的一對(duì)非零的非對(duì)角元素化成零并且使得非對(duì)角元素的平方和在旋轉(zhuǎn)之后減小。為方便技術(shù)人員的理解，本步驟中僅描述了對(duì)A只進(jìn)行一次雙邊Jacobi旋轉(zhuǎn)。
步驟204.計(jì)算得到相關(guān)矩陣R＝H*HH的特征值。
應(yīng)用本實(shí)施例提供的方法，先利用酉矩陣對(duì)相關(guān)矩陣R(一個(gè)共軛復(fù)數(shù)矩陣)進(jìn)行相似變換，使其變換成一個(gè)二階實(shí)對(duì)稱矩陣A，然后對(duì)該二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雙邊Jacobi旋轉(zhuǎn)把該二階實(shí)對(duì)稱矩陣變換成為一個(gè)二階對(duì)角矩陣，根據(jù)該二階對(duì)角矩陣獲得特征值。
本實(shí)施例中，對(duì)所提供的技術(shù)方案中，如何對(duì)二階實(shí)對(duì)稱矩陣A進(jìn)行雙邊Jacobi旋轉(zhuǎn)作進(jìn)一步的優(yōu)化，如圖3所示，包括 步驟301.根據(jù)二階信道矩陣H計(jì)算其相關(guān)矩陣R； 其計(jì)算結(jié)果如式(1)。
步驟302.計(jì)算相關(guān)矩陣R＝H*HH中，元素r12的絕對(duì)值c； 步驟303.根據(jù)雙邊Jacobi旋轉(zhuǎn)算法的原理，計(jì)算所需參數(shù)labat，t的值 labta＝(r22-r11)/(2c) 步驟304.計(jì)算相關(guān)矩陣R＝H*HH的特征值 a11＝r11-c×t a22＝r22-c×t(7) 步驟305.計(jì)算相關(guān)矩陣R＝H*HH的條件數(shù) cond_num＝max(a11，a22)/min(a11，a22)(8) 步驟306.根據(jù)通信系統(tǒng)的不同要求，對(duì)條件數(shù)設(shè)置一個(gè)門限值ξ，對(duì)二階信道矩陣H的秩進(jìn)行判斷，如下 if(cond_num)＞ξ rank＝1； else rank＝2；(9) 通過(guò)上述方法，得到相關(guān)矩陣R的特征值，并根據(jù)特征值計(jì)算出相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，進(jìn)一步根據(jù)條件數(shù)得到二階信道矩陣的秩。
與方法對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的裝置，如圖4所示，包括 相關(guān)矩陣單元401，用于計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R； 矩陣變換單元402，用于對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換，計(jì)算所述R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣； 雅克比旋轉(zhuǎn)單元403，用于對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣； 矩陣秩估算單元404，用于計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值，根據(jù)所述特征值計(jì)算所述相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩。
應(yīng)用本實(shí)施例提供的技術(shù)，先將一個(gè)二階共軛復(fù)數(shù)矩陣A通過(guò)相似變換成為一個(gè)二階實(shí)數(shù)對(duì)稱矩陣，該步驟只需要計(jì)算矩陣相乘的結(jié)果R；然后求對(duì)角矩陣，這個(gè)過(guò)程可以直接計(jì)算得到相關(guān)矩陣H*HH的兩個(gè)特征值，從而得到最后的有效秩。通過(guò)對(duì)雙接收天線的二階信道矩陣H進(jìn)行有效估計(jì)，通過(guò)改進(jìn)算法推導(dǎo)和演化的過(guò)程，減少系統(tǒng)對(duì)秩算法運(yùn)算復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，而且算法本身具有很強(qiáng)的魯棒性、實(shí)用性。
在裝置中，所述矩陣變換單元402具體為一酉矩陣變換單元，用于以酉矩陣T對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換； 其中，所述(1)，且r12＝r21，k12＝-k21 所述酉矩陣(2)，則經(jīng)過(guò)所述相似變換后，得到 二階實(shí)對(duì)稱矩陣 在裝置中，雅克比旋轉(zhuǎn)單元403具體為，雅克比一次旋轉(zhuǎn)單元，用于使用sin2θ+cos2θ＝1(4) 對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，得到所述對(duì)角矩陣 在裝置中，矩陣秩估算單元404包括 條件數(shù)模塊，用于計(jì)算所述相關(guān)矩陣R＝H*HH的條件數(shù) cond_num＝max(a11，a22)/min(a11，a22)(8)； 秩判定模塊，用于根據(jù)不同的預(yù)定要求，對(duì)所述條件數(shù)設(shè)置一個(gè)門限值ξ，則對(duì)二階信道矩陣H的秩進(jìn)行判定 if(cond_num)＞ξ rank＝1；，其中，所述rank表示二階信道 else rank＝2；(9) 矩陣H的秩，在實(shí)際工程技術(shù)中，其結(jié)果與該二階信道矩陣H的秩一致。
與本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的裝置對(duì)應(yīng)地，還提供了一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的系統(tǒng)，包括移動(dòng)終端、基站； 所述移動(dòng)終端接收到來(lái)自基站的信道狀態(tài)信息之后； 所述移動(dòng)終端計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R；對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換，計(jì)算所述R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值；根據(jù)所述特征值計(jì)算所述相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩。
其中，所述移動(dòng)終端使用酉矩陣 對(duì)所述相關(guān)矩陣(1)進(jìn)行相似變換，且r12＝r21，k12＝-k21；則經(jīng)過(guò)所述相似變換后， 二階實(shí)對(duì)稱矩陣 使用 對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，得到所述對(duì)角矩陣 計(jì)算所述相關(guān)矩陣R＝H*HH的條件數(shù) cond_num＝max(a11，a22)/min(a11，a22)(8)； 根據(jù)不同的預(yù)定要求，對(duì)所述條件數(shù)設(shè)置一個(gè)門限值ξ，則對(duì)二階信道矩陣H的秩進(jìn)行判定 if(cond_num)＞ξ rank＝1；，其中，所述rank表示二階信道 else rank＝2；(9) 矩陣H的秩，在實(shí)際工程技術(shù)中，且與該二階信道矩陣H的秩一致。
為充分說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案的顯著的技術(shù)效果，將其與解二元一次方程法和傳統(tǒng)求條件數(shù)的方法進(jìn)行算法準(zhǔn)確性、魯棒性以及抗擾動(dòng)性等三個(gè)方面進(jìn)行性能比較，具體包括 如圖5所示，通過(guò)仿真比較三種算法求條件數(shù)過(guò)程中的準(zhǔn)確性，對(duì)于一個(gè)隨機(jī)生成的2*2的復(fù)數(shù)矩陣信道，仿真總的遍歷次數(shù)為10000次；橫坐標(biāo)為遍歷次數(shù)，縱坐標(biāo)為三種方法求得的條件數(shù)。其中，星號(hào)表示本發(fā)明實(shí)施例方法，三角號(hào)為解二元一次方程的方法，圓為傳統(tǒng)常用的求條件數(shù)的方法。
由圖中可以看出，在準(zhǔn)確性方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)與其他兩種求解條件數(shù)方法在準(zhǔn)確性方面基本一致，即，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法完全能夠滿足相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
如圖6所示，通過(guò)仿真比較三種算法計(jì)算條件數(shù)過(guò)程中的魯棒性。
對(duì)于一個(gè)隨機(jī)生成的2*2的復(fù)數(shù)矩陣信道，仿真總的遍歷次數(shù)為10000次；橫坐標(biāo)為遍歷次數(shù)，縱坐標(biāo)為三種方法求得的條件數(shù)。其中，星號(hào)表示本發(fā)明方法，三角號(hào)為解二元一次方程的方法，圓為傳統(tǒng)常用的求條件數(shù)的方法。
由圖中可以看出，在魯棒性方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)與其他兩種求解條件數(shù)方法在魯棒性方面基本一致，即，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法完全能夠滿足相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
如圖7所示，通過(guò)仿真比較三種算法的抗擾動(dòng)性。
對(duì)于一個(gè)隨機(jī)生成的2*2的復(fù)數(shù)矩陣信道，仿真總的遍歷次數(shù)為10000次；橫坐標(biāo)為遍歷次數(shù)，縱坐標(biāo)為三種方法求得的條件數(shù)。其中，星號(hào)表示本發(fā)明方法，三角號(hào)為解二元一次方程的方法，圓為傳統(tǒng)常用的求條件數(shù)的方法。
由圖中可以看出，在抗擾動(dòng)性方面，三種不同的方法基本一致，即，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法完全能夠滿足相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
由圖5、6和7可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案具有很強(qiáng)的魯棒性、準(zhǔn)確性和抗擾動(dòng)性。
以上從魯棒性、準(zhǔn)確性和抗擾動(dòng)性三個(gè)方面，將本發(fā)明實(shí)施例提供的基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法與解二元一次方程的方法，以及傳統(tǒng)方法進(jìn)行了比較，技術(shù)效果顯示，采用本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案計(jì)算相關(guān)矩陣的秩，其魯棒性、準(zhǔn)確性和抗擾動(dòng)性完全能夠滿足相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
為進(jìn)一步揭示本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)效果，將所提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)算復(fù)雜度進(jìn)行比較；如表1所示，計(jì)算量與目前最簡(jiǎn)單解二元一次方程的方法進(jìn)行比較，其計(jì)算復(fù)雜度與下表所示 表1比較本發(fā)明實(shí)施例方法與解二元一次方程方法的計(jì)算復(fù)雜度 現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)二元一次方程求解矩陣的秩的計(jì)算復(fù)雜度是比較小的，但通過(guò)上述比較可以發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明實(shí)施例中所提供的技術(shù)方案，與通過(guò)二元一次方程求解矩陣的秩相比，進(jìn)一步降低了計(jì)算量。
本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果，通過(guò)本發(fā)明對(duì)雙接收天線信道矩陣有效估計(jì)，一方面，通過(guò)從數(shù)學(xué)上對(duì)本發(fā)明所提到的方法進(jìn)行理論上推導(dǎo)，從而保證本發(fā)明算法正確性，另一方面，從算法工程可實(shí)現(xiàn)的角度，對(duì)算法進(jìn)行更進(jìn)一步的優(yōu)化和簡(jiǎn)化，在算法魯棒性、可控性的條件下，從而大大降低算法的復(fù)雜度。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，所有的參數(shù)取值可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，且在該權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法，其特征在于，包括
獲取二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣；
對(duì)所述相關(guān)矩陣進(jìn)行相似變換，獲取所述相關(guān)矩陣對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；
對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，獲取該對(duì)角矩陣的特征值；
根據(jù)所述特征值獲取所述相關(guān)矩陣的條件數(shù)，對(duì)所述條件數(shù)進(jìn)行判定得到所述二階信道矩陣的秩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述相關(guān)矩陣進(jìn)行相似變換，獲取所述相關(guān)矩陣對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣，進(jìn)一步包括
酉矩陣T對(duì)所述相關(guān)矩陣R＝H*HH進(jìn)行酉矩陣相似變換；
其中，所述且r12＝r21，k12＝-k21
所述酉矩陣則經(jīng)過(guò)所述相似變換后，
二階實(shí)對(duì)稱矩陣且|a12|，|a21|分別是a12和a21的絕對(duì)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步包括
其中θ滿足0≤θ≤π/2，
通過(guò)一次雅克比旋轉(zhuǎn)得到所述對(duì)角矩陣
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述相關(guān)矩陣R＝H*HH的條件數(shù)cond_num
cond_num＝max(a11，a22)/min(a11，a22)；
根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩，進(jìn)一步包括
根據(jù)不同的預(yù)定要求，對(duì)所述條件數(shù)設(shè)置一個(gè)門限值ξ，則對(duì)二階信道矩陣H的秩進(jìn)行判定
其中，所述rank表示二階信道矩陣H的秩。
5.一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的裝置，其特征在于，包括
相關(guān)矩陣單元，用于計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R；
矩陣變換單元，用于對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換，計(jì)算所述相關(guān)矩陣R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；
雅克比旋轉(zhuǎn)單元，用于對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣；
矩陣秩估算單元，用于計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值，根據(jù)所述特征值計(jì)算所述相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述矩陣變換單元具體為一酉矩陣變換單元，用于以酉矩陣T對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換；
其中，所述且r12＝r21，k12＝-k21
所述酉矩陣則經(jīng)過(guò)所述相似變換后，
二階實(shí)對(duì)稱矩陣且|a12|，|a21|分別是a12和a21的絕對(duì)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述雅克比旋轉(zhuǎn)單元具體為，雅克比一次旋轉(zhuǎn)單元，用于使用
其中θ滿足0≤θ≤π/2
對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，得到所述對(duì)角矩陣
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述矩陣秩估算單元包括條件數(shù)模塊，用于計(jì)算所述相關(guān)矩陣R＝H*HH的條件數(shù)cond_num
cond_num＝max(a11，a22)/min(a11，a22)；
秩判定模塊，用于根據(jù)不同的預(yù)定要求，對(duì)所述條件數(shù)設(shè)置一個(gè)門限值ξ，則對(duì)二階信道矩陣H的秩進(jìn)行判定
其中，所述rank表示二階信道矩陣H的秩。
9.一種基于雙接收天線對(duì)信道矩陣秩進(jìn)行估算的系統(tǒng)，其特征在于，包括移動(dòng)終端、基站；
所述移動(dòng)終端接收到來(lái)自基站的信道狀態(tài)信息之后；
所述移動(dòng)終端計(jì)算二階信道矩陣H的相關(guān)矩陣R；對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行相似變換，計(jì)算所述R對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，計(jì)算該對(duì)角矩陣的特征值；根據(jù)所述特征值計(jì)算所述相關(guān)矩陣R的條件數(shù)，根據(jù)所述條件數(shù)計(jì)算所述二階信道矩陣的秩。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)終端使用酉矩陣
對(duì)所述相關(guān)矩陣進(jìn)行相似變換，且r12＝r21，k12＝-k21；則經(jīng)過(guò)所述相似變換后，
二階實(shí)對(duì)稱矩陣且|a12|，|a21|分別是a12和a21的絕對(duì)值；
使用
其中θ滿足0≤θ≤π/2
對(duì)所述二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)，得到所述對(duì)角矩陣
計(jì)算所述相關(guān)矩陣R＝H*HH的條件數(shù)cond_num
cond_num＝max(a11，a22)/min(a11，a22)；
根據(jù)不同的預(yù)定要求，對(duì)所述條件數(shù)設(shè)置一個(gè)門限值ξ，則對(duì)二階信道矩陣H的秩進(jìn)行判定
其中，所述rank表示二階信道矩陣H的秩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于雙接收天線的信道矩陣秩的估算方法、裝置和系統(tǒng)，方法中，獲取二階信道矩陣的相關(guān)矩陣；對(duì)相關(guān)矩陣進(jìn)行相似變換，獲取相關(guān)矩陣所對(duì)應(yīng)的二階實(shí)對(duì)稱矩陣；對(duì)二階實(shí)對(duì)稱矩陣進(jìn)行雅克比旋轉(zhuǎn)，得到二階實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角矩陣，從而獲取該對(duì)角矩陣的特征值；根據(jù)特征值獲取相關(guān)矩陣的條件數(shù)，根據(jù)條件數(shù)獲取二階信道矩陣的秩。本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果，在對(duì)雙接收天線的二階信道矩陣的秩進(jìn)行有效估計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)改進(jìn)算法減少了運(yùn)算復(fù)雜度，因而降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，而且算法本身具有很強(qiáng)的魯棒性。
文檔編號(hào)H04L1/06GK101645759SQ200910091608
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
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