在多輸入多輸出系統中發送預編碼矩陣的方法
2023-05-19 17:36:36
專利名稱：在多輸入多輸出系統中發送預編碼矩陣的方法
技術領域：
本發明涉及發送預編碼矩陣的方法，特別涉及在多輸入多輸出(MIMO)系統中發送預編碼矩陣的方法。
背景技術：
圖1示出了根據現有技術的多輸入多輸出(MIMO)系統。如圖1所示，在工作中，接收端使用信道矩陣H來確定預編碼矩陣W並向發送端傳送(或反饋)所確定的預編碼矩陣。同時，該發送端和接收端都具有一組矩陣，其中一個與所確定的預編碼矩陣W相匹配或與之非常類似。然後，接收端傳送(或反饋)與所確定預編碼矩陣W相匹配或非常類似的矩陣的標引(index)。這裡，對應於每個類似矩陣的一組標引被稱作碼本(codebook)。
如果發送端和接收端使用共享的碼本來反饋對應於W矩陣的標引，則根據發送和接收天線的數量來確定該W矩陣。然後，如果發送和接收天線增加，包含碼本的W數量按指數增長。換言之，W的值沒有反饋給發送端，而是與實際W值非常相似或類似的W值的標引被反饋。這樣，即使天線數量的小的增長，也涉及碼本中W值數量的大增長。
例如，如果W矩陣是2×2矩陣，則W矩陣包含4個元素。因此，即使有8個矩陣包含在由這些組合構成的碼本中，也不難找出最相似於實際W矩陣的矩陣。另外，性能下降也不大。
另外，如果W是4×4矩陣，例如，該W矩陣有16個元素。如果只有8個矩陣，如同2×2矩陣的情況，並且如果選擇出最相似於實際W矩陣的W矩陣，則實際W矩陣和從碼本中選擇的W矩陣之間可能有很大的差異。另外，如果把W矩陣的標引傳送給發送端，則發送端接收了與實際W矩陣很不同的W矩陣。這樣，性能受到影響。另外，如果W矩陣是4×4矩陣，碼本中至少應該有64個矩陣，以儘可能避免性能下降。
這裡，從發送端傳送的比特數不僅依賴天線數量的改變，還需要有能夠存儲多於64個矩陣的存儲裝置(存儲器)，這影響了它的效率。同時，由於保存的W矩陣數量隨發送和接收天線的增長而呈指數增長，因此很難進行天線數量的後續增加。
發明內容
本發明致力於提供在多輸入多輸出(MIMO)系統中發送預編碼矩陣的方法，基本上可避免現有技術的局限和缺點所產生的一個或多個問題。
本發明的目的之一是提供一種更有效發送預編碼矩陣的方法。
本發明的發明之二是提供一種使用更少存儲器的發送預編碼矩陣的方法。
本發明的目的之三是提供一種在MIMO系統中接收預編碼矩陣的方法。
本發明的另外優點、目的和特性一方面在下面的說明中進行部分描述，而且一方面也可由本領域技術人員在閱讀下面的說明之後或通過實施本發明而得到了解。通過說明書和權利要求書以及附圖所指出的特定結構可以實現本發明的目的並得到本發明的優點。
為了實現依照所示例描述和一般說明的本發明的目的和優點，一種在多輸入多輸出(MIMO)系統中發送預編碼矩陣的方法包括接收端通過計算預編碼矩陣的每個對角子矩陣來確定反饋信息。這裡，預編碼矩陣包括多個按分塊對角格式布置的子矩陣。然後，接收端發送每個所計算子矩陣的反饋信息。
在本發明的另一方面，發送端在多輸入多輸出(MIMO)系統中接收預編碼矩陣。特別，發送端請求預編碼矩陣的反饋信息，並且反過來，接收預編碼矩陣的每個對角子矩陣的反饋信息。這裡，預編碼矩陣包括多個按分塊對角格式布置的子矩陣。然後，發送端利用預編碼矩陣發送數據連同確認信號。
應該理解，這裡有關本發明的一般描述和下面的詳細說明是示例性的和解釋性的，是用於解釋要求保護的本發明。
這裡所包含的附圖是用於對本發明提供進一步的理解，並結合在說明書中作為說明書的一部分，所描述的本發明實施例連同說明用於解釋本發明的原理。其中圖1是根據現有技術的多輸入多輸出(MIMO)系統的例子；圖2是根據本發明的多輸入多輸出(MIMO)系統的例子；以及圖3是通過使用a和b的特徵來配置碼本的例子。
具體實施例方式
現在將詳細參照本發明的優選實施例，利用各附圖來說明這些例子。在可能的情況下，在所有附圖中，相同的參考標號用於指相同的部分。
圖2是根據本發明的多輸入多輸出(MIMO)系統的例子。如圖2所示，W矩陣可以根據公式1來說明。
公式1
在公式1中，W1=a1b1*b1-a1*,]]>其中a*是a的共軛(conjugate)。
另外，子矩陣W不限於2×2格式，可以是任何尺寸，如4×4、8×8和16×16。
另外，接收端的接收信號向量x可以根據下述公式來表示公式2x＝HWs+v在公式2中，x是接收信號向量，H是信道矩陣，W是預編碼矩陣，s是施加預編碼矩陣之前的發送信號向量，並且v表示白噪聲ab*00b-a*0000cd*00d-c*G1G2G3G4]]>為了得到發送向量s，在公式2兩邊乘W-1H-1，這可以表示成公式3。
公式3W-1H-1x＝s+W-1H-1v如果公式3中的W-1和H-1分別被表示成WH和G，可按公式4表示W-1H-1。這裡，G表示H的偽逆。而且，公式4是公式2的不同表達，在公式4中M＝4。
公式4ab*00b-a*0000cd*00d-c2G1G2G3G4]]>參見公式1，在公式4中，對應於W1的矩陣是W1=a1b1*b1-a1*.]]>另外，對應於W1的預編碼矩陣可以表示成公式5。
公式5a*G1b*G2bG1-aG2]]>通過使用公式5，可以得到滿足公式6和7的a值和b值。另外，a值和b值可根據最接近滿足最優信噪比(SNR)的值從a1和b1的值來確定。
公式6argmin(|a*iGi(1)+b*iGi(2)|2+|biGi(1)-aiGi(2)|2)公式7|a*iGi(1)+b*iGi(2)|＝|biGi(1)-aiGi(2)|在公式6和7中，Gi(j)＝2*(i-1)+G表示該矩陣的的第j行或G的第j行。
可以通過兩種方式來配置碼本。特別，第一種方式涉及二維配置方式，並且第二種方式涉及一維配置方式。在二維配置方式中，通過組合a和b的值來配置碼本，如利用{(a，b)}的情況。
另一方面，a和b的值被用在公式8中，並且a和b值的任何一個可以用於確定另外一個。另外，公式8表示通過利用a值或b值來配置碼本。
公式8|a|2+|b|2＝1圖3示出了利用a和b的特徵來配置碼本的例子。如公式8所示，可利用a和b值的關係推導出公式3。也就是說，在範圍之內的a和b的值位於半徑為1的單位圓中。
另外，為了提供對用於配置碼本的指定的a值和b值的界限，有必要一致地量化單位圓上的值。圖3是量化a和b值的例子，特別，a和b值根據 來量化。
如上所述，通過使用量化的a和b值可以簡化碼本的配置，然後，可以優化用於存儲碼本的存儲器。另外，當選擇a和b值，可改進比特誤碼率(BER)，因選擇的a和b值具有高SNR或最優SNR。對於發送端，具有非零值的W矩陣的峰均功率比，並且對非零值，僅對每個行的兩個元素低於所有元素由非零值表示的W矩陣。
工業應用對於本領域的技術人員，很顯然，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，可對本發明進行各種修改和變化。因此本發明包含這些修改和變化，只要這些修改和變化在權利要求書及其等價物的範圍之內。
權利要求
1.在多輸入多輸出(MIMO)系統中發送預編碼矩陣的方法，該方法包括通過計算該預編碼矩陣的每個對角子矩陣來確定反饋信息，其中該預編碼矩陣包括多個按分塊對角格式布置的子矩陣；以及發送每個所計算的子矩陣的反饋信息。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述對角子矩陣的特徵是酉矩陣。
3.如權利要求1所述的方法，其中直接計算所述預編碼矩陣的子矩陣，或通過使用確定判據根據碼本推導。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述直接計算包括量化子矩陣的每個元素或每個子矩陣。
5.如權利要求4所述的方法，其中的量化參照第一碼本或第二碼本來進行。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述第一碼本包括複數的採樣值。
7.如權利要求5所述的方法，其中所述第二碼本包括採樣矩陣，所述採樣矩陣進一步包括複數作為元素。
8.如權利要求3所述的方法，其中所述碼本由發送端和接收端共享。
9.如權利要求3所述的方法，其中根據碼本推導包括把第二碼本的每個矩陣或第一碼本的元素組合插入到所述確定判據，由此確定最優矩陣或元素組合。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述反饋信息包括對應於該子矩陣的量化元素的標引或量化矩陣中的至少一個。
11.如權利要求1所述的方法，其中所述反饋信息包括對應於第一碼本的子矩陣的最優元素的標引或第二碼本的最優子矩陣。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述對角子矩陣是非零塊。
13.在多輸入多輸出(MIMO)系統中接收預編碼矩陣的方法，該方法包括請求預編碼矩陣的反饋信息；接收該預編碼矩陣的每個對角子矩陣的所述反饋信息，其中所述預編碼矩陣包括多個按分塊對角格式布置的子矩陣；以及利用該預編碼矩陣發送數據連同確認信號。
14.在多輸入多輸出(MIMO)系統中發送和接收預編碼矩陣的方法，該方法包括請求預編碼矩陣的反饋信息；通過計算該預編碼矩陣的每個對角子矩陣來確定所述反饋信息，其中該預編碼矩陣包括多個按分塊對角格式布置的子矩陣；發送每個所計算的子矩陣的反饋信息；接收該預編碼矩陣的每個對角子矩陣的所述反饋信息；以及利用該預編碼矩陣發送數據連同確認信號。
全文摘要
公開了在多輸入多輸出(MIMO)系統中發送預編碼矩陣的方法，在該系統中，接收端通過計算該預編碼矩陣的每個對角子矩陣來確定反饋信息。這裡，預編碼矩陣包括多個按分塊對角格式布置的子矩陣。然後，接收端發送每個所計算的子矩陣的反饋信息。
文檔編號H04B7/06GK101053193SQ200580037458
公開日2007年10月10日 申請日期2005年11月1日 優先權日2004年11月1日
發明者任彬哲, 陳庸碩, 千珍英 申請人:Lg電子株式會社