本发明涉及通信技术， 更具体地， 涉及一种下行信号预处理发送方法 及装置。 背景技术

传统的蜂窝型网络拓朴结构， 是一个发送端服务多个用户设备的点对 多点传输模式， 对小区边缘的用户设备来说， 这种传输模式存在着较大的 小区间同频干扰。 目前， 解决小区边缘用户设备小区间同频干扰的方法 为： 联合多个发送端， 发送端间相互协作， 把干扰信号变成有用信号。 如图 1 所示， 将多个相邻发送端与多个用户设备在相同时频 资源上进行通信的问 题， 称作多点传输技术， 这里， 所述发送端可以是基站、 中继、 射频拉远 装置等。 多点传输技术包括： 协作多点传输（Comp )技术和分布式预编码 技术（DPS, Distributed Precode Scheme ), 其中， Comp技术包括协作波 束成型 （CB )和联合处理（JP )技术。

虽然， 采用多点传输技术， 能够获得较为优异的数据传输性能， 但是 每个参与协作的发送端需要获取每个用户设备 到所有协作发送端之间的信 道信息， 相应的信息的传输量非常大， 这对上行信道以及发送端之间接口 是一个难以完成的任务， 因此， 在实际中， 人们往往退而求次优的数据传 输方式， 即： 每个协作发送端只获取所有用户设备到自身的 信道信息， 即： 所谓的局部信息（ Local CSI ),然后利用该局部信息进行最优的预编码处理� �� 以达到干扰避免和最大化传输的目的。

在一个分布式的预编码系统中， 有 N个协作发送端组成的协作集合 ^ , 它们同时为 个用户设备传输数据，那么用户设备 接收到的数据可以表示 为：

Y, =∑H W, _A +∑ ∑ Η,.λ¥,.8.+η, ( 1 ) 其中， Η G C ^N ^ ^XNT 表示第 i个发送端到第 个用户设备之间的信道系数矩 阵， w^ec^ , 表示第 个发送端到第 个用户设备之间的预编码矩阵， 这里， ^表示用户设备 对应的数据流数目， 其中， | H W _S 表示用户设

， ，

备 A的期望信号， _S 表示协作发送端发送给用户设备 的数据， n _K G C ^xl 表 示用户设备 的噪声， ¾ X H，;v\^ _s 表示用户设备 受到的其它用户设备 的干扰， 其中， k = l '、K。

对于这样一个分布式预编码系统而言， 能否获得优秀的接收性能的关 键在于，用户设备 的期望接收信号项 ,是否能进行相干性合并， 即： Η _ΛΑ , = 1,-,N , 能够同相位叠加， 使得 llf . ^All的值最大， 因 为复数间直接叠加有可能会导致相互抵消， 从而使得增益受损， 只有具有 相同相位的复数叠加时， 才能够真正的获得多发送端协作带来的合并增 益， 这里， k = \ ",K。

因而， 为了使用户设备 k在接收侧能够对接收信号中的期望信号分量 进行相干合并， 多个协作的发送端需要对发射信号进行相位旋 转， 因而公 式（1)变为

Y,=∑ H W U, _iSi +∑ ∑ +η, (2) 其中， U 表示第 i个发送端到第 个用户设备之间的相位旋转矩阵， k = l,-,K , 其它参数含义与表达式（1)中的参数相同。 而旋转矩阵的获取， 关系到接收端对协作发送端数据进行相干合并 的效果， 在很大程度上决定 着分布式预编码的性能， 因此， 本发明旨在提供一种获取旋转矩阵的方法， 以解决多点传输技术中相关合并的问题， 进而降低通信系统中同频干扰的 问题。 发明内容

本发明提供一种下行信号预处理发送方法及装 置， 以至少通过解决多 点传输技术中相关合并的问题从而最终解决减 少系统传输过程中同频干扰 的问题。

根据本发明的一个方面， 提供了一种下行信号预处理发送方法， 该方 法包括：

发送端 获取自身与用户设备间的信道系数矩阵 H , 其中， H^ C ^XA¾ , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， ^表示发送端''的发送 天线数目；

发送端 利用信道系数矩阵 Η,.获取最优预编码矩阵 W， 其中， G C ^{NR XDI} , 是复系数矩阵， 表示发送端''的发送数据流数目；

Η , , Η _; , 预编码矩阵^，…， ¹ ^、 以及旋转矩阵 ，…， ― 计算自身的旋转 矩阵 ， 其中， 当 = 1时， 旋转矩阵为 ， 是一个单位矩阵；

发送端 根据预编码矩阵 w以及旋转矩阵 ， 计算最终的预编码矩阵 W, = λ¥,·υ,·；

利用所述 对发送的数据进行预处理， 并通过天线端口发送出去。 根据本发明的另一方面， 提供了一种下行信号预处理发送装置， 该装 置包括： 信道系数矩阵获取模块、 预编码矩阵获取模块、 旋转矩阵获取模 块、 预编码更新模块、 以及数据发送模块； 其中，

信道系数矩阵获取模块， 用于获取协作的发送端到用户设备间的信道 系数矩阵 H , 其中， H C ^XA¾ , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收 天线数目， ^表示发送端 '·的发送天线数目；

预编码矩阵获取模块， 用于利用信道系数矩阵 Η,.获取最优预编码矩阵 W,. , 其中， w c ^x ， 是复系数矩阵， 表示发送端 '·的发送数据流数目； 旋转矩阵获取模块， 用于利用相互协作的发送端中所有已经获取的 信 道系数矩阵 Ηρ · ··,!^、 预编码矩阵^，…，^、 以及旋转矩阵 ，…， ^ 计算 自身所在的协作的发送端的旋转矩阵 ， 其中， 当 = 1时， 旋转矩阵为 II 是一个单位矩阵；

预编码更新模块， 用于根据预编码矩阵 以及旋转矩阵 ， 计算最终 的预编码矩阵 W = ；

数据发送模块， 用于利用所述\¥ 对发送的数据进行预处理， 并通过 天线端口发送出去。

通过以上技术方案， 本发明主要是通过获取相位旋转矩阵， 能使接收 端对多个发送端发送的信号进行有效的相干合 并， 从而有效地利用了多点 传输技术， 减小了小区边缘的干扰， 提高了小区边缘频谱效率、 增加了小 区的有效覆盖范围。 附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解， 构成本申请的一 部分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发 明， 并不构成对本发 明的不当限定。 在附图中：

图 1为涉及与本发明技术方案应用场景有关的多� �传输技术示意图； 图 1为本发明下行信号预处理发送方法的流程图� �

图 3为本发明下行信号预处理的装置示意图。 具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本 发明。 需要说明的是， 在不沖突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。 如图 2所示， 本发明技术方案主要包括：

步驟 Sl、 发送端 获取自身与用户设备间的信道系数矩阵 H , 其中，

H C ^XA¾ , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， ^表示发 送端 的发送天线数目；

步驟 S2、发送端 利用信道系数矩阵 Η,.获取最优预编码矩阵 W , 其中， e C ^{Ns xdi} , 是复系数矩阵， 表示发送端 的发送数据流数目。

步驟 S3、发送端 利用相互协作的发送端中所有已经获取的信道 系数矩 阵！^，…，!^、 预编码矩阵^，…，^、 以及旋转矩阵 ，…， ― 计算自身的旋 转矩阵 ， 其中， 当 = 1时， 旋转矩阵为 U 是一个单位矩阵；

这里， 当有 N个协作的发送端时， 当 =2时， 则发送端 利用信道系数 矩阵 H _P H ₂ 、 预编码矩阵 W _P W ₂ 、 以及 ， 计算自身的旋转矩阵 U ₂ , 当 =3 时， 则发送端 利用信道系数矩阵！^，!^，!^、 预编码矩阵^， ¹ ^，，^、 以及 υ _ρ υ ₂ ，计算自身的旋转矩阵 u ₃ , 以此类推。

步驟 S4、 发送端 根据预编码矩阵 W以及旋转矩阵 ， 计算最终的预 编码矩阵 λ\Γ"=λν,·υ,·;

步驟 S5、 用所述 W 对发送的数据进行预处理， 并通过天线端口发送 出去。

进一步地， 步驟 S3中获取旋转矩阵 的第一种方法如下，

(a)计算分解矩阵 G,.=∑ U (W H H

( b )对 G,进行 QR分解， 即 G, = Q R,

(C)计算 II,·, 即 U =QD 这里， D,.为对角线上的元素为 +1或 -1的对角矩阵， 即:

其中 , d!"'"表示 D _; .第 m行 歹 ¹ J 0 元素, r 为 巨阵 R ό 第 m行 m列的元素。 ≠表示不等于， （·)"表示矩阵的共轭转置， ，《 = l，-， ， 为协作发送端 发 送的数据流数目。

步驟 S3 在协作发送端数目 N = 2, 且发送的数据流数 d = 2时， 获取旋 转矩阵的第二种方法如下，

(\ 0、 o

U ， u ₂ =

、0 0 e~ ²² , 其中 , , 分别为矩阵 W H H ₂ W ₂ 第 1行

1列元素的实部和虚部， 分别为矩阵 W¾fH ₂ W ₂ 第 2行 2列元素的实 部和虚部， arctan(*)表示反正切函数。

步驟 S3 在协作发送端数目 N = 2, 且发送的数据流数 d = 2时， 获取旋 转矩阵的第三种方法如下， β~ ^Ά 其中， = arctan~ ^{u 22} +δ _γ π, θ ₂ = arctan~ ^l2 ~ ^¾1 + ₂ ^ , δ,取值为 0或 1；

+ §22 §12― §21

¾取值为 0或 1; „，^分别为矩阵 W HfH ₂ W ₂ 第 m行 n列元素的实部和虚 部, m， " = 1， 2 , arctan(')表示反正切函数。

进一步地， 和 ₂ 的值用如下方法确定。

将 =0，(¾=0、 =1，(¾=0、 =0，(¾=1、 =1，(¾ =1四种情况下的 ， ^值， 分别代入下式， 并使得下式取值最大的一组值。

ί{θ _γ ,θ ₂ ) = (g _n ^r + g ₂ ^r ₂ ) cos( ) + (- _§η · + g ₂ ) sin( ) + (g[ ₂ - g ₂ ^r _l ) cos(¾ ) - (g[ ₂ + g ₂ ' _l ) sin(¾ ) 其中， ，^分别为矩阵 W HfH ₂ W ₂ 第 m行 n列元素的实部和虚部， m,n = 1,2。

实施例 1

在一个分布式的预编码系统中，有 N个协作的发送端，它们同时为 个 用户设备传输数据， 且传输的数据流个数为 。 对于每个用户设备 k = l,-,K , 每个协作的发送端 , = 1，-，N分别进行如下操作， 以获得其服 务的用户设备 对应的分布式预编码矩阵，并用预编码矩阵对 发送数据进行 预处理后发送出去。

( 1 ) 发送端 获取它与用户设备间的信道系数矩阵 H,. , 其中， Η,. e ^¾x¾ , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， ^表示发 送端 的发送天线数目。

(2)发送端 利用信道系数矩阵 Η,.获取最优预编码矩阵 W,., 其中， e C ^{Ns xdi} , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， d _; 表示发 送端 的发送数据流数目。

可以是从码本集合 W中选择取的一个矩阵，它能使得 de W H HiWi) 最大。 其中， ^(W H HiWi)表示矩阵 W H HiWi的行列式， 上标 H表示矩 阵的共轭转置。

(3)如果 = 1, 发送端 计算旋转矩阵为 U 是一个 X 的单位矩 阵； 否则， 发送端 利用相互协作的发送端中所有已经获取的信道 信息 Η _Ρ ···，Η、 预编码矩阵^，…，^、 以及旋转矩阵 ，…， ― ρ 计算自身的旋转 矩阵 。 其计算步驟如下：

( 3.1 )计算分解矩阵， G =∑ U (WfH H W

( 3.2 )对 进行 QR分解， 即 G, = Q R,

(3.3 )计算 II,·, 即 u =Q D。 这里， D,.为对角线上的元素为 +1、 或 -1的对角矩阵， 即:

其中 , d!"'"表示 D _; .第 m行 歹 ¹ J 0 元素, r 为 巨阵 R ό 第 m行 m列的元素。 ≠表示不等于， （· 表示矩阵的共轭转置。

(4)发送端 根据预编码矩阵 以及旋转矩阵 U,., 计算最终的预编码 矩阵 wn u _; 。

( 5 )用 \¥ 对发送数据进行预处理， 并通过天线端口发送出去。

实施例 2

在一个分布式的预编码系统中，有 2个协作的发送端，它们同时为 个 用户设备传输数据， 且传输的数据流个数 =2。 对于每个用户设备 k = l,-,K , 每个协作的发送端 , = 1，2分别进行如下操作， 以获得其服务 的用户设备 对应的分布式预编码矩阵，并用预编码矩阵对 发送数据进行预 处理后发送出去。

( 1 ) 发送端 获取它与用户设备间的信道系数矩阵 H,. , 其中， Η,. e ^¾x¾ , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， ^表示发 送端 的发送天线数目。

(2)发送端 利用信道系数矩阵 Η,.获取最优预编码矩阵 W,. , 其中， e C ^{Ns xdi} , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， d _; 表示发 送端 的发送数据流数目。

可以是从码本集合 W中选择取的一个矩阵，它能使得

最大。 其中， ^(WiHH HiWi)表示矩阵 W^H lliWi的行列式， 上标 H表示矩 阵的共轭转置。 (3)如果 = 1,发送端 计算旋转矩阵为单位矩阵 U _{1 =} , 否则

0 1 发送端 计算旋转矩 其中， =arctan 第 1行

1列元素的实部和虚部， ₂ ，^ ₂ 分别为矩阵 1^11 ₂ \¥ ₂ 第 2行 2列元素的实 部和虚部， arctan(*)表示反正切函数。

(4)发送端 根据预编码矩阵 以及旋转矩阵 U,., 计算最终的预编码 矩阵 wn u _; 。

( 5 )用 \¥ 对发送数据进行预处理， 并通过天线端口发送出去。

实施例 3

在一个分布式的预编码系统中，有 2个协作的发送端，它们同时为 个 用户设备传输数据， 且传输的数据流个数 =2。 对于每个用户设备 k = l,-,K , 每个协作的发送端 , = 1，2分别进行如下操作， 以获得其服务 的用户设备 对应的分布式预编码矩阵，并用预编码矩阵对 发送数据进行预 处理后发送出去。

( 1 )发送端 i获取它与用户设备间的信道系数矩阵 Η,. ,其中 Η,. e C ^NRXNT '， 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， ^表示发送端''的发送 天线数目。

(2 )发送端 利用信道系数矩阵 Η,.获取最优预编码矩阵 W,. , 其中， e C ^{NS XDI} , 是复系数矩阵， N _R 表示用户设备的接收天线数目， d _; 表示发 送端 的发送数据流数目。

可以是从码本集合 W中选择取的一个矩阵，它能使得

最大。 其中， ^(WiHH HiWi)表示矩阵 W^H lliWi的行列式， 上标 H表示矩 阵的共轭转置。 (3)如果 = 1, 发送端 计算旋转矩阵为单位矩阵 °,否则，

0 \)

( ]θ ₂

发送端 计算旋转矩阵为 υ ₂ = ~ ^e . _a , 其中， = arctan~ ^l ' ^{1 +} / ² +δ _{ π, θ ₂ = arctan _ ^gl2 _ ^g + J , S _{ 取值为 0或 1 ;

+ §22 §12― §21

J ₂ 取值为 0或 1。 和 的值用如下方法确定： 将 = 0，(¾ = 0、 = 1，(¾ = 0、 =0，J ₂ =1、 =1，(¾=1四种情况下的 ， 值， 分别代入下式， 并使得其取值 最大的一组值。

ί{θ _γ ,θ ₂ ) = (g _n ^r + g ₂ ^r ₂ ) cos( ) + (- _§η · + g ₂ ) sin( ) + (g[ ₂ - g ₂ ^r _l ) cos(¾ ) - (g[ ₂ + g ₂ ' _l ) sin(¾ ) 其中， ，^分别为矩阵 W HfH ₂ W ₂ 第 m行 n列元素的实部和虚部， m,n = \,2。 arctan(')表示反正切函数。

(4)发送端 根据预编码矩阵 以及旋转矩阵 U,., 计算最终的预编码 矩阵 wn u _; 。

( 5 )用 \¥ 对发送数据进行预处理， 并通过天线端口发送出去。

需要特别说明的是， 该方法除在实施例中详细描述的部分， 其它皆为 本发明技术领域普通技术人员不经创造性劳动 即可获知或者熟悉的现有技 术。

如图 3所示， 本发明提供的下行信号预处理发送装置包括以 下模块： 信道系数矩阵获取模块 Γ, 位于每个协作的发送端， 用于获取协作的 发送端到用户设备间的信道系数矩阵；

预编码矩阵获取模块 2，， 位于每个协作的发送端， 用于利用信道系数 矩阵获取协作的发送端到用户设备间的最优预 编码矩阵；

旋转矩阵获取模块 3，， 位于每个协作的发送端， 或者控制协作发送端 的控制器上， 用于利用相互协作的发送端中所有已经获取的 信道系数矩阵、 最优预编码矩阵、 以及旋转矩阵， 计算自身所在的协作的发送端到用户设 备间的旋转矩阵；

预编码更新模块 4，， 位于每个协作的发送端， 用于根据最优预编码矩 阵及旋转矩阵获取模块 3，计算得到的旋转矩阵， 计算自身所在的协作的发 送端到用户设备间的预编码矩阵；

数据发送模块 5，， 用于利用预编码更新模块 4，得到预编码矩阵对发送 的数据进行预处理， 并通过天线端口发送出去。

本发明中的发送端可以是无线通信系统中下行 链路中的基站、 中继站、 射频拉远设备等控制设备。 类似地， 用户设备用于接收发送端的数据信号， 用户设备可以是无线通信系统中上行链路中的 终端设备， 如手机、 笔记本 电脑、 手持电脑等。 而本发明中的方法和装置可应用于长期演进（ LTE, Long Term Evolution ) 和全球 波互联接入 ( WIMAX , Worldwide Interoperability for Microwave Access )等无线通信系统。

显然， 本领域的技术人员应该明白， 上述的本发明的各模块或各步驟 可以用通用的计算装置来实现， 它们可以集中在单个的计算装置上， 或者 分布在多个计算装置所组成的网络上， 可选地， 它们可以用计算装置可执 行的程序代码来实现， 从而， 可以将它们存储在存储装置中由计算装置来 执行， 并且在某些情况下， 可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的 步驟， 或者将它们分别制作成各个集成电路模块， 或者将它们中的多个模 块或步驟制作成单个集成电路模块来实现。 这样， 本发明不限制于任何特 定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于 本领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。