[发明专利]确定循环延迟分集延迟值的方法、系统、基站及用户设备

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出-正交频分多址(MIMO-OFDMA)系统，具体地说，是涉及在MIMO-OFDMA系统中应用结合循环延迟分集(Cyclic DelayDiversity，CDD)预编码(precoding)技术进行多用户调度时，预编码码书中CDD延迟值(组)的确定方法、系统、基站及用户设备。

背景技术

随着MIMO-OFDMA系统的广泛应用和不断发展，人们通过引入基于循环延迟分集的预编码技术，来进一步提高系统的性能。

预编码技术是一种能够提高系统性能的有效的方法，该方法通过在发送端对信号进行预处理，从而能够减少接收端的复杂度，改善系统性能。尤其是当系统工作在下行的空分复用多址接入(SDMA)模式时，不同终端之间不能进行联合检测，从而限制了系统的传输能力(在发送分集模式(TD)和单用户的空分复用(SDM)模式不需要联合检测)。

在预编码技术中，不同的终端把信道信息实时反馈到基站，基站通过计算得到最优的预编码处理。该预编码处理可以是线性的，也可以是非线性的，其中非线性预编码复杂度较高。在线性预编码系统中，在发送端对不同的数据流进行线性加权，用数学式表示为Y_Nr×1＝H_Nr×NtP_Nt×NsX_Ns×1+N_Nr×1，其中，Nr为接收天线数量，Nt为发送天线数量，Ns为同时传输的数据流的数量，Y为接收端的信号，H为信道矩阵，P为预编码矩阵，X为Ns不同的数据流，这些数据流可以是同一用户的数据流，也可以是不同用户的数据流，N为噪声。为了实现最优的线性预编码，需要用户实时反馈信道矩阵H。在正交频分复用(OFDM)和正交频分复用多址(OFDMA)系统中，在每个子载波(subcarrier)/资源块(resource block)上都反馈信道矩阵H，这样需要很大的上行反馈信道带宽，这在很多实际系统中是不现实的，即使有很多算法可以减小上行反馈开销。基于码书(codebook)的预编码系统就是在这种情况下提出来的。

如图1所示，在基于码书的预编码的MIMO-OFDM(A)系统中，在基站端有一个预先设计好的码书，在该码书中包括若干预编码矩阵，每个矩阵包括若干预编码向量，这些矩阵和向量是根据不同的信道(例如信道的统计信息等)、不同的优化准则(例如最大化容量、最小化误码率等)预先设计好的。图1中的数据流(stream)可以是同一用户的不同的数据流，也可以是不同用户的数据流，预编码模块对调度到的数据流进行预编码操作，逆傅立叶变换模块对数据进行逆傅立叶变换(IFFT)，循环前缀插入模块插入循环前缀(CP)。在实际应用的时候，终端无需向基站反馈实时的信道系数，而是将码书中与实时信道最匹配的矩阵或者向量的索引反馈给基站，并且将该矩阵或者向量对应的信道质量标识(Channel Quality Indicator，CQI)也一同反馈给基站；基站在接收到终端的反馈信息后，根据不同用户的信道质量标识和相应的调度算法进行多用户调度，然后直接利用被调度到的用户反馈的矩阵或者向量作为发送端的预编码系数，而无需重新计算。

由于信道系数的量化需要若干比特才能达到较高的量化精度(例如10比特)，而且在MIMO系统中，不同的发送天线与不同的接收天线之间的信道都需要量化(每个载波上的反馈开销为10×Nr×Nt)，而在基于码书的预编码系统中，仅需要反馈矩阵索引和向量索引(例如4个矩阵的索引只需要2比特，每个矩阵两个向量的索引只需要1比特)，因此，基于码书的预编码技术能够极大的减小反馈开销。从性能的角度看，基于码书的预编码中，预编码系数都是从预先计算好的若干系数中选择的，因此并不能保证在每个时刻都是最优的，通常情况下，基于码书的预编码技术的性能比最优的非码书的预编码技术的性能要略差。但是这种性能上的差距可以通过增加码书中预编码系数的数量来缩小，因为码书中预编码系数越多，可供用户选择的与信道相匹配的系数出现的概率就越大，基于码书的预编码的性能就会越好。同时，码书中预编码系统的数量的增加也将导致反馈开销的相应增加，因此应根据性能和反馈开销等系统需求选择合适的码书大小。

以上描述了预编码系统的基本工作原理。对于预编码系统码书的设计有很多现有的方法，这里不详细描述。