[发明专利]一种时变信道下基于非码本预编码的传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及时变时分双工(TDD，Time Division Duplex)系统中信道互惠性的获得与应用，尤其涉及时变TDD系统中下行链路的预编码方法、解码方法及使用所述方法的系统与装置。

背景技术

时分双工(TDD)是一种现代通信系统常用的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与发送信道(或上下行链路)。与传统的频分双工(FDD)方式不同，在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，用时间来保证接收与发送信道的分离。由于基站到移动台的上下行链路信道具有同样的频率，上下行链路的信道参数基本相同，这样可以将基站上行接收估计的信道状态信息直接用于下行方向的发送处理，反之亦然。这种上下行信道信息基本相同，可以在上下行接收和发送时根据一方估计的结果被另一方直接利用的特性，称为信道互惠性，它为TDD所特有。

随着多天线技术研究的深入，多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)系统已经得到广泛的应用，它可以对信道容量、链路可靠性和覆盖范围等带来诸多好处，尤其是当发送端同时知道信道状态信息时，可以通过发送端预编码引入进一步更大的性能增益。另外，由于基站没有受移动台体积和功率的严格限制，因此非常适合在下行链路发送端完成预编码。在FDD系统中，信道状态信息只能进行量化，再通过反馈获得，这不仅会带来巨大的反馈开销，还会由于量化的引入而导致信道信息的不准确性。在TDD系统中，基于信道互惠性的存在，基站端可以容易地得到完整的信道信息，有利于预编码技术的应用。

目前对预编码技术的研究主要分为基于码本的预编码和基于非码本的预编码。当发送端知道理想的信道状态信息时，基于非码本的预编码技术可以使发送数据更好地匹配于信道，带来更高的波束成形增益。在基于非码本的预编码中最常用的是奇异值分解(SVD：singular value decomposition)，基于SVD分解的线性预编码技术在理论上的传输速率可以达到信道容量。

理想的基于SVD分解的线性预编码如图1所示，基本原理如下：

考虑在平衰落信道，一个带有N_T根发送天线和N_R根接收天线的MIMO系统，x表示发送数据的复向量，H表示N_R×N_T的瑞利衰落信道矩阵，n表示高斯白噪声。对信道矩阵H进行SVD分解，可以得到

H＝U∑V^H

其中，U和V表示酉矩阵，∑表示H的奇异值对角矩阵并且该矩阵对角线上的元素按照降序排列。

首先在发送端利用V对x进行预编码，再将发送信号送入信道，则接收端的接收向量为

y~=HVx+n]]>

利用U^H对接收信号完成解码，得到

y=UHy~]]>

=UHHVx+UHn]]>

=UHUΣVHVx+UHn]]>