CN101667895B - 多天线系统中信道信息量化码本的构造方法及装置 - Google Patents

多天线系统中信道信息量化码本的构造方法及装置 Download PDF

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CN101667895B CN 200910181128 CN200910181128A CN101667895B CN 101667895 B CN101667895 B CN 101667895B CN 200910181128 CN200910181128 CN 200910181128 CN 200910181128 A CN200910181128 A CN 200910181128A CN 101667895 B CN101667895 B CN 101667895B
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Abstract

本发明公开了一种多天线系统的信道信息量化码本的构造方法及装置，根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。所述信道码字包括相关信道码字和/或不相关信道码字。应用本发明，可构造出满足双极化信道的信道信息反馈要求的量化码本，在多天线系统中对双极化天线的信道获得良好的匹配信道特性。

Description

多天线系统中信道信息量化码本的构造方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及多天线系统中信道信息量化码本的构造方法及装置。
背景技术
在无线通信中，如果发送端和接收端都使用多根天线，可采取空间复用的方式来获取更高的速率。相对于一般的空间复用方法，一种增强的技术是：接收端反馈给发送端信道信息，发送端根据从接收端获得的信道信息使用一些发射预编码技术，极大地提高传输性能。简单的利用方法即直接使用信道特征矢量信息进行预编码，主要用于单用户MIMO中，也有其它一些更优但更复杂的方法，主要用于多用户MIMO中。
在发送端我们定义层的概念，在同一时频资源上，每层可以传输不同的数据符号，层数等于信道矩阵的秩(Rank)。如果在发送端能够准确的知道完整信道信息，那么利用获取的CSI(即信道矩阵，Channel State Information)信息，对层上数据进行线性或非线性的预编码，使得到达接收端时用户接收数据的信噪比最大，层间干扰和用户间干扰最小。
如果能够准确的获取该CSI信息，那么就可以做到最优的预编码。然而，信道信息(CSI)往往只有在接收端才能直接准确的获取，而在发送端想要获取CSI一般只能通过接收端向发送端进行CSI信息的反馈。一个重要的问题是如何有效的量化反馈CSI的信息。在目前主流的标准中，系统提供给CSI信息的反馈容量都是比较有限的，由于反馈整个信道信息的反馈量是十分大的。因此主流的反馈方法都是基于码本的量化方式。
基于码本的信道信息量化反馈，其基本原理如下：假设有限反馈信道容量为B bps/Hz，那么可用的码字的个数为N＝2B个，信道矩阵的特征矢量空间经过量化构成码本空间
Figure G2009101811281D00011
，发送端与接收端共同保存或实时产生此码本(收发端相同)。对每次信道实现H，接收端根据一定准则从码本空间
Figure G2009101811281D00021
中选择一个与信道最匹配的码字
Figure G2009101811281D00022
，并将码字序号i反馈回发送端。发送端根据此码字序号i找到对应的预编码码字，获得信道信息，主要为信道的特征矢量信息。
一般来说
Figure G2009101811281D00024
可以进一步的被划分为多个Rank(秩)对应的码本，每个Rank下会对应多个码字来量化该Rank下的信道特征矢量构成的预编码矩阵。由于信道的Rank和非零特征矢量个数是相等的，因此，一般来说Rank为N时的码字都会有N列。所以我们可以把码本
Figure G2009101811281D00025
按Rank分为多个子码本。
在能够完全准确获取信道信息CSI(Channel State Information，简称CSI)情况下，根据CSI进行预编码的性能是最好的，由于反馈开销的限制，我们往往采用基于码本的信道信息量化反馈。因此反馈方法中最重要的一部分内容-码本的设计就很重要。在实际的通信系统中，用户的信道矩阵的秩绝大多数的情况下都集中在Rank为1和2，此时用于信道信息量化反馈的Rank1码本和Rank2码本性能对整个系统传输性能就很关键。如表1所列，显示了码本
Figure G2009101811281D00026
按Rank划分的示意结构。
表1
Figure G2009101811281D00027
现有的用于信道信息量化反馈的码本主要是考虑发送端单极化天线应用的信道，在这种单极化天线配置情况下再以相关性来区别信道，使用适应强相关信道和独立信道特征的码字。
(1)现有码本设计的一个方向是其中一些码字考虑完全独立不相关的信道，即信道中每个元素(每一个收发天线对之间的信道被表示为一个信道矩阵中的信道元素)都是独立不相关(i.i.d)的，此时Rank为υ的码本中不相关信道码字的设计的方法为：
寻找多个υ列的矩阵(υ为1时退化到矢量)，使得这多个矩阵(即子空间)在全空间内均匀分布，主要的手段是通过Grassmannian(格拉斯曼)线压缩或子空间压缩的方法，来找到全空间内均匀分布的多个码字矩阵。
(2)现有码本设计的另外一个方向是考虑较小天线间距的单极化阵列天线场景，信道具有较强的相关性，此时信道不是独立不相关的，其特征矢量表现出一种固定的模型，例如：8天线时，单极化天线强相关信道的特征矢量为
Figure G2009101811281D00031
，其中θ表示不同的相位值。这种模型与离散傅立叶变换(DFT，Discrete Fourier transform)矩阵的列矢量有相同的模型，因此，选取DFT矩阵的列作为相关信道的码字。
现有的反馈装置和码本构造思想被应用在各种主流标准中，如3GPPLTE就采用了该装置和方法。但是现有的用于信道信息量化反馈的码本设计主要是针对单极化天线信道的相关情况和不相关情况考虑的，而双极化天线由于在实际应用中具有更广泛的应用前景，逐渐成为主流的应用，尤其是天线数大于等于4时，但是双极化信道表现出的一些特征往往是非常复杂的，例如双极化的相关信道，仅仅在同一个极化方向上表现出强相关性，而在极化方向之间则不具备强相关性，双极化的不相关信道，在同一个极化方向上，表现出独立的性质，在极化方向之间表现出的关系却并不是独立的。
目前，现有的码本构造技术都是针对单极化天线的应用场景进行考虑的，上述现有技术中针对单极化天线时相关信道和非相关信道的码本设计方法不能在双极化天线的信道中很好的匹配信道特性，在双极化信道中表现出的性能较差。因而，目前就需要一种很好的针对双极化信道的信道信息反馈的技术和码本构造方案的出现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多天线系统中信道信息量化码本的构造方法及装置，用于构造满足双极化信道的信道信息反馈要求的量化码本，在多天线系统中对双极化天线的信道获得良好的匹配信道特性。
为了解决上述问题，本发明提出了一种多天线系统中信道信息量化码本的构造方法，包括：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括针对相关信道构造的与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。
所述信道的相关特性为相关信道，该相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为CWn＝[Un1 Un2]，其中，
u n 1 = w n 0 , u n 2 = 0 w n , U n 1 = a n u 1 + b n u 2 U n 2 = c n u 1 + d n u 2 , a，b，c，d为常数，wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
所述秩为2的码字CWn＝[Un1 Un2]进一步为：
CW n = w n 0 0 w n , 或 CW n = w n w n - w n w n , 或 CW n = w n w n w n - w n ,
或 CW n = w n w n - j w n j w n , 或 CW n = w n w n j w n - j w n .
所述信道的相关特性为相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00048
极化，接收端的天线极化特性为1根天线垂直极化时，该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = w n w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
所述信道的相关特性为相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00052
极化，接收端的天线极化特性为1根天线45度极化时，该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个2M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个2M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = μ n * w n j * η n * w n ,
其中：wn为所述κ个2M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量，μn，ηn为实数，2M维的码字的前面M个元素组成的矢量和后面M个元素组成的矢量，相差一个固定的相位
Figure G2009101811281D00054
，
Figure G2009101811281D00055
前M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数μn，后M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数ηn。所述秩为1的码字 RW n = μ n * w n j * η n * w n , 在μn，ηn等于1时，为 RW n = w n j w n .
上述的相关信道码字构造中，所述任意一个矢量wn，符合以下特征：
Figure G2009101811281D00058
其中，τ为一个复常数，θn为一个复常数值，θ-1…θκ在
Figure G2009101811281D00059
内均匀分布，或在
Figure G2009101811281D000510
内均匀分布。
本发明还提供另一种多天线系统中信道信息量化码本的构造方法，包括：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括针对不相关信道构造的与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。
所述信道的相关特性为不相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00061
极化，接收端的天线极化特性为多根天线垂直极化时，该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w n - w n w n 或 CW n = w n w n w n - w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
所述信道的相关特性为不相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00064
极化，接收端的天线极化特性为多根天线
Figure G2009101811281D00065
垂直极化时，该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取2κ个M维矢量w1…wκ和w1…wκ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w ‾ n - w n w ‾ n 或 CW n = w n w ‾ n w n - w ‾ n , 其中：wn和wn为任意的矢量，wn和wn的弦距离大于或等于门限阈值，其中弦距离Dchordal(wn，wn)定义为wn和wn两个矢量之间夹角的求正弦值。
所述任意矢量wn和wn采用以下步骤获得：
存储或实时计算获得M维的多个矢量集合Ω，矢量集合Ω中任意2个码字的弦距离都大于或等于所述门限阈值；通过采用格拉斯曼Grassmannian理论的方法对所述矢量集合Ω进行线压缩；从压缩后的矢量集合Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和wn。
从压缩后的矢量集合Ω中任意选取wn和wn时，对于任意的i和j，wi≠wj≠wi≠wj；或者，从压缩后的矢量集合Ω中任意选取wn和wn时，若Ω为多天线系统中M天线非双极化信道秩为1的码本，对于任意的i和j，wi＝wj或wi＝wj，但不能同时相等。
本发明还提供一种多天线系统的信道信息量化码本的构造装置，包括：
码字构造模块，用于根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。
所述构造装置进一步还包括：天线极化特性检测模块，用于检测获取接收端和发送端的天线极化特性，将天线极化特性发送给码字构造模块。
所述码字构造模块进一步分为：矢量选择单元、相关码字生成单元、不相关码字生成单元；
所述矢量选择单元，用于选择进行码字构造的矢量；
所述相关码字生成单元，用于针对相关信道利用所选择的矢量生成码字；
所述不相关码字生成单元，用于针对不相关信道利用所选择的矢量生成码字。
所述码字构造模块针对相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为CWn＝[Un1 Un2]，其中，
u n 1 = w n 0 , u n 2 = 0 w n , U n 1 = a n u 1 + b n u 2 U n 2 = c n u 1 + d n u 2 , a，b，c，d为常数，wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
所述秩为2的码字CWn＝[Un1 Un2]进一步为： CW n = w n 0 0 w n , 或 CW n = w n w n - w n w n , 或 CW n = w n w n w n - w n , 或 CW n = w n w n - j w n j w n , 或 CW n = w n w n j w n - j w n .
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00088
极化，接收端的天线极化特性为1根天线垂直极化时，码字构造模块针对相关信道的秩为1的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = w n w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D000810
极化，接收端的天线极化特性为1根天线45度极化时，码字构造模块针对相关信道的秩为1的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个2M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个2M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为
RW n = μ n * w n j * η n * w n ,
其中：wn为所述κ个2M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量，μn，ηn为实数，2M维的码字的前面M个元素组成的矢量和后面M个元素组成的矢量，相差一个固定的相位
Figure G2009101811281D00092
，
Figure G2009101811281D00093
前M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数μn，后M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数ηn。
所述秩为1的码字 RW n = μ n * w n j * η n * w n , 在μn，ηn等于1时，为 RW n = w n j w n .
在相关信道码字构造时，所述矢量选择单元选取所述任意一个矢量wn，符合以下特征：
其中，τ为一个复常数，θn为一个复常数值，θ-1…θκ在内均匀分布，或在
Figure G2009101811281D00098
内均匀分布。
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00099
极化，接收端的天线极化特性为多根天线垂直极化时，码字构造模块针对不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
不相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w n - w n w n 或 CW n = w n w n w n - w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00103
极化，接收端的天线极化特性为多根天线
Figure G2009101811281D00104
垂直极化时，码字构造模块针对不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取2κ个M维矢量w1…wκ和w1…wκ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
不相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w ‾ n - w n w ‾ n 或 CW n = w n w ‾ n w n - w ‾ n , 其中：wn和wn为任意的矢量，wn和wn的弦距离大于或等于门限阈值，其中弦距离Dchordal(wn，wn)定义为wn和wn两个矢量之间夹角的求正弦值。
矢量选择单元选取所述任意矢量wn和wn时，存储或实时计算获得M维的多个矢量集合Ω，矢量集合Ω中任意2个码字的弦距离都大于或等于所述门限阈值；通过采用格拉斯曼Grassmannian理论的方法对所述矢量集合Ω进行线压缩；从压缩后的矢量集合Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和wn。
所述压缩后的矢量集合Ω中，对于任意的i和j，wi≠wj≠wi≠wj；或者，所述压缩后的矢量集合Ω中，Ω为多天线系统中M天线非双极化信道的秩为1的码本，对于任意的i和j，wi＝wj或wi＝wj，但不能同时相等。
本发明的多天线系统的信道信息量化码本的构造方法及装置，构造出的与双极化匹配的信道信息量化码本，能够在双极化信道下具有较高的信道信息量化反馈效率，且用于单极化信道时仍然具有较好的性能。
附图说明
图1是多天线系统中信道信息量化码本的构造装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
本发明提出的多天线(MIMO)系统的信道信息(Channel StateInformation，CSI)量化码本的构造方法及装置，针对一种信道矩阵为低秩(Rank)时的信道信息量化码本构造，可实现适于双极化信道的构造方案，并且兼容单极化信道。本发明的核心思想在于，根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本中包括针对相关信道构造的信道矩阵的秩为1和2的信道码字；所述信道信息量化码本中还包括针对不相关信道构造的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。进一步的，对于相关特性较模糊的，所述信道信息量化码本中还可包括其它可能的码字。下面分别针对相关信道和不相关信道的码字构造进行说明。
相关信道码字构造方法，
本发明的多天线(MIMO)系统的信道信息(Channel State Information，CSI)量化码本的构造方法的具体步骤如下：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本中包括针对相关信道构造的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。
所述信道的相关特性为相关信道，该相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；一般来说，发射天线数都是偶数，我们假设发送端为2M根发射天线，此时，我们要构造2M根天线的码本。
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为CWn＝[Un1 Un2]，其中，
u n 1 = w n 0 , u n 2 = 0 w n , U n 1 = a n u 1 + b n u 2 U n 2 = c n u 1 + d n u 2 , a，b，c，d为常数，wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
使用该方法，可以很好的在双极化天线的同一个极化方向M根天线上形成较好的波束，匹配其天线之间固定相位差的特征。
如果需要码字数较少，且为了发送端的处理复杂度低，且兼容性好，也可以采用LTE物理层协议3GPP 36.211中定义的Rank1的Index为0-7的码字，作为w1～w8
所述秩为2的码字CWn＝[Un1 Un2]进一步为：
CW n = w n 0 0 w n , 或 CW n = w n w n - w n w n , 或 CW n = w n w n w n - w n ,
或 CW n = w n w n - j w n j w n , 或 CW n = w n w n j w n - j w n .
在相关信道下，往往都是存在一条直射径的信道，此时该直射径所占功率经常超过80％，对于这样的信道，其信道的相关矩阵(定义为信道矩阵的转秩*信道矩阵)有着类似块对角矩阵的形式，其特征矢量接近上述的一些模型。因此用上述的模型构造出的码字对信道信息(信道特征矢量)量化，有着非常好的性能。
发送端天线
Figure G2009101811281D00128
极化为最常见的场景，接收端为笔记本电脑或手机竖直放置时，接收端1根天线可看成垂直极化。所述信道的相关特性为相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00131
极化，接收端的天线极化特性为1根天线垂直极化时，该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = w n w n , 其中：
wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
此时，信道的2个极化方向上有相同的预编码，比较吻合收发端该极化配置下信道的特征。
发送端天线
Figure G2009101811281D00133
极化为最常见的场景，接收端为手机45度放置接打电话时，接收端1根天线可看成45度极化。所述信道的相关特性为相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00134
极化，接收端的天线极化特性为1根天线45度极化时，该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个2M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个2M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = μ n * w n j * η n * w n ,
其中：wn为所述κ个2M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量，μn，ηn为实数，2M维的码字的前面M个元素组成的矢量和后面M个元素组成的矢量，相差一个固定的相位
Figure G2009101811281D00136
，
Figure G2009101811281D00137
前M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数μn，后M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数ηn。
此时，特征矢量近似的有与其匹配的特征，因此具有很好的性能。
根据统计概率情况，μn，ηn在实际情况中都接近于1，所述秩为1的码字 RW n = μ n * w n j * η n * w n , 在μn，ηn等于1时，为 RW n = w n j w n .
上述的相关信道码字构造中，所述κ个矢量中的任意一个矢量wn，符合以下特征：
Figure G2009101811281D00143
其中，τ为一个复常数，θn为一个复常数值，θ-1…θκ在内均匀分布，或在
Figure G2009101811281D00145
内均匀分布。
不相关信道码字构造方法
本发明的多天线(MIMO)系统的信道信息(Channel State Information，CSI)量化码本的构造方法的具体步骤如下：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本中包括针对不相关信道构造的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。
发送端天线
Figure G2009101811281D00146
极化为最常见的场景，接收端为笔记本电脑或手机竖直放置时，接收端多根天线可看成垂直水平极化。所述信道的相关特性为不相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00147
极化，接收端的天线极化特性为多根天线垂直极化时，该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w-1…w-κ，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布。其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w n - w n w n 或 CW n = w n w n w n - w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
使用该模型能很好的匹配当前收发端极化角度条件下，双极化非相关信道下特征矢量的近似特征，具有很好的量化性能。
在发送端天线极化，接收端天线多根天线为
Figure G2009101811281D00154
极化时，所述信道的相关特性为不相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00155
极化，接收端的天线极化特性为多根天线
Figure G2009101811281D00156
垂直极化时，该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取2κ个M维矢量w1…wκ和w1…wκ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；所述矢量中任意的wn和wn应该有较大弦距离，其中弦距离Dchordal(wn，wn)的定义为这两个矢量之间夹角的求正弦值。
此时比较符合收发端当前极化角度下，有一定程度的极化泄露时，双极化信道特征矢量的近似特征。
利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w ‾ n - w n w ‾ n 或 CW n = w n w ‾ n w n - w ‾ n , 其中：wn和wn为任意的矢量，wn和wn的弦距离大于或等于门限阈值，其中弦距离Dchordal(wn，wn)定义为wn和wn两个矢量之间夹角的求正弦值。
为了减少系统存储量，所述任意矢量wn和wn采用以下步骤获得：
存储或实时计算获得M维的多个矢量集合Ω，矢量集合Ω中任意2个码字的弦距离都大于或等于所述门限阈值；通过采用格拉斯曼Grassmannian理论的方法对所述矢量集合Ω进行线压缩；从压缩后的矢量集合Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和wn。
从Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和wn，对于不同的n，wn和wn的取法不同。
方法1：
在Ω中矢量较多时，对于任意的i和j，wi≠wj≠wi≠wj，此时具有最好的性能。
方法2：
Ω可以为系统中M天线非双极化信道Rank1码本，此时兼容性很好，不用增加新的存储，相对于方法1此时可以允许wi＝wj或wi＝wj，但不能同时相等。
所述wn和wn可以为正交的，此时，任意的Dchordal(wn，wn)＝1，此时比较符合收发端当前极化角度下，有很小的极化泄露时，双极化信道特征矢量的近似特征。
使用该模型能很好的匹配当前收发端极化角度条件下，双极化非相关信道下特征矢量的近似特征，具有很好的量化性能。
接收端自己产生或者从别处获取根据上述方法构造的信道信息码本后，根据信道情况从码本中查找到与信道匹配的码字，将码字信息或码字序号反馈给发送端，发送端根据码字信息或码字序号查找相同的码本，按查找到的码字进行预编码，可大大节省资源，同时，由于码本中包含了与双极化匹配的码字，还兼容单极化的情况，因而本发明的构造方法具有更好的兼容性。
本发明还提供一种多天线(MIMO)系统的信道信息(Channel StateInformation，CSI)量化码本的构造装置，如图1所示，包括：
信道检测模块，用于检测获取信道的相关特性，判断信道为相关信道还是不相关信道，将信道的相关特性结果发送给码字构造模块；
天线极化特性检测模块，用于检测获取接收端和发送端的天线极化特性，将天线极化特性发送给码字构造模块；
码字构造模块，根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括针对相关信道构造的信道矩阵的秩为1和2的信道码字，还包括针对不相关信道构造的信道矩阵的秩为1和2的信道码字。
所述码字构造模块进一步可分为：矢量选择单元、相关码字生成单元、不相关码字生成单元；
所述矢量选择单元，用于选择进行码字构造的矢量；
所述相关码字生成单元，用于针对相关信道利用所选择的矢量生成码字；
所述不相关码字生成单元，用于针对不相关信道利用所选择的矢量生成码字。
上述的多天线(MIMO)系统的信道信息(Channel State Information，CSI)量化码本的构造装置，可以位于发送端，也可以位于接收端，当位于发送端或接收端时，其工作方式可以为一次构造完成所有码字，而将构造好的码字存储在发送端或接收端，也可以为实时的进行构造。该构造装置，也可以位于发送端或接收端之外的计算机装置或服务器上，一次构造完成所有码字，而将完整的码本存储到发送端和接收端。
上述的多天线(MIMO)系统的信道信息(Channel State Information，CSI)量化码本的构造装置，其中的信道的相关特性可以由信道检测模块获取，也可以通过其它方式，例如参数传递来获得。天线极化特性可以由天线极化特性检测模块来获得，也可采用其它方式获得，例如从专门的信道相关模块来获得。
下面结合具体的信道特性，及接收端和发送端的天线极化特性进行具体码字构造的方案。
信道检测模块检测获得所述信道的相关特性为相关信道，码字构造模块针对该相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为CWn＝[Un1 Un2]，其中，
u n 1 = w n 0 , u n 2 = 0 w n , U n 1 = a n u 1 + b n u 2 U n 2 = c n u 1 + d n u 2 , a，b，c，d为常数，wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
所述秩为2的码字CWn＝[un1 Un2]进一步为： CW n = w n 0 0 w n , 或 CW n = w n w n - w n w n , 或 CW n = w n w n w n - w n , 或 CW n = w n w n - j w n j w n , 或 CW n = w n w n j w n - j w n .
信道检测模块检测获得所述信道的相关特性为相关信道，天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00188
极化，接收端的天线极化特性为1根天线垂直极化时，码字构造模块针对该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = w n w n , 其中：
wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
信道检测模块检测获得所述信道的相关特性为相关信道，天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00192
极化，接收端的天线极化特性为1根天线45度极化时，码字构造模块针对该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个2M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个2M维矢量w-1…w-κ构造秩为1的码字为 RW n = μ n * w n j * η n * w n ,
其中：wn为所述κ个2M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量，μn，ηn为实数，2M维的码字的前面M个元素组成的矢量和后面M个元素组成的矢量，相差一个固定的相位
Figure G2009101811281D00194
，
Figure G2009101811281D00195
前M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数μn，后M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数ηn。
所述秩为1的码字 RW n = μ n * w n j * η n * w n , 在μn，ηn等于1时，为 RW n = w n j w n .
所述矢量选择单元选取所述任意一个矢量wn，符合以下特征：
Figure G2009101811281D00198
其中，τ为一个复常数，θn为一个复常数值，θ-1…θκ在内均匀分布，或在内均匀分布。
信道检测模块检测获得所述信道的相关特性为不相关信道，天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00203
极化，接收端的天线极化特性为多根天线垂直极化时，码字构造模块针对该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w-1…w-κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
不相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w n - w n w n 或 CW n = w n w n w n - w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w-1…wκ中任意一个矢量。
信道检测模块检测获得所述信道的相关特性为不相关信道，天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure G2009101811281D00206
极化，接收端的天线极化特性为多根天线
Figure G2009101811281D00207
垂直极化时，码字构造模块针对该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取2κ个M维矢量w1…wκ和w1…wκ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
不相关码字生成单元利用κ个M维矢量w-1…w-κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w ‾ n - w n w ‾ n 或 CW n = w n w ‾ n w n - w ‾ n , 其中：wn和wn为任意的矢量，wn和wn的弦距离大于或等于门限阈值，其中弦距离Dchordal(wn，wn)定义为wn和wn两个矢量之间夹角的求正弦值。
矢量选择单元选取所述任意矢量wn和wn时，存储或实时计算获得M维的多个矢量集合Ω，矢量集合Ω中任意2个码字的弦距离都大于或等于所述门限阈值；通过采用格拉斯曼Grassmannian理论的方法对所述矢量集合Ω进行线压缩；从压缩后的矢量集合Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和wn。所述压缩后的矢量集合Ω中，对于任意的i和j，wi≠wj≠wi≠wj。或者，所述压缩后的矢量集合Ω中，Ω为多天线系统中M天线非双极化信道的秩为1的码本，对于任意的i和j，wi＝wj或wi＝wj，但不能同时相等。
实施例1
8天线Rank2中8个适应双极化相关信道码字构造u1～u8为如下表2所示的8个4维矢量：
表2
  u1＝[1 1 1 1]   u5＝[1 q0 j q1]
  u2＝[1 j -1 -j]   u6＝[1 q1 -j -q0]
  u3＝[1 -1 1 -1]   u7＝[1 q2 j q3]
  u4＝[1 -j -1 j]   u8＝[1 q3 -j q2]
其中： q 0 = ( 1 + j ) / 2 ; q 1 = ( - 1 + j ) / 2 ; q 2 = ( - 1 - j ) / 2 ; q 3 = ( 1 - j ) / 2
构造码字
CW n = u n u n - u n u n , n = 1 ~ 8
或
CW n = u n u n u n - u n , n = 2,4,6,8
CW n = u n u n j u n - j u n , n = 1,3,5,7
上述这种混合模式也是可以的。
实施例2
8天线Rank2中N个适应双极化相关信道码字构造
选取16个4维矢量u1～u16，对于任意的n
Figure G2009101811281D00224
θ n = - π 2 + ( n - 1 ) π N , n = 1 ~ N
构造码字
CW n = u n u n u n - u n , n = 1 ~ N
实施例3
8天线Rank1中N个适应双极化相关信道码字构造
选取N个4维矢量u1～un，方法同实施例1或实施例2
发送端天线
Figure G2009101811281D00227
极化为最常见的场景，接收端为笔记本电脑或手机竖直放置时。此时码字构造为
RW n = u n u n , n = 1 ~ N
如果接收端为
Figure G2009101811281D00232
极化
RW n = u n j u n , n = 1 ~ N
在一些情况下可能不能获得接收端极化角度信息，且其可能随时改变，因此，也可以使用下面的混合方法进行性能折衷
n为奇数时
RW n = u n j u n
n为偶数时
RW n = u n u n
实施例4
8天线Rank2中8个适应双极化相关信道码字构造
选取8个4维矢量集合，如LTE中定义的4天线Rank1的后8个码字记为w1～w8。
使用下面的方式构造Rank2的码字
CW n = w n w n w n - w n , n = 1 ~ 8
实施例5
8天线Rank2中16个适应双极化不相关信道码字构造
选取8个两两弦距离较大的4维矢量集合，如LTE中定义的4天线Rank1的后8个码字记为w1～w8。
使用下面的方式构造Rank2的码字
CW 1 = w 1 w 5 w 1 - w 5 CW 2 = w 2 w 6 w 2 - w 6 CW 3 = w 3 w 7 w 3 - w 7 CW 1 = w 4 w 8 w 4 - w 8
CW 5 = w 1 w 6 w 1 - w 6 CW 6 = w 2 w 5 w 2 - w 5 CW 3 = w 3 w 8 w 3 - w 8 CW 1 = w 4 w 7 w 4 - w 7
实施例6
8天线Rank2中16个适应双极化不相关信道码字构造选取32个两两弦距离较大的4维矢量记为w1～w32，如表3所示。
表3
  0   0.5000   -0.5000   0.5000   -0.5000
  1   -0.5000   -0.5000   0.5000   0.5000
  2   -0.5000   0.5000   0.5000   -0.5000
  3   0.5000   -0.5000i   0.5000   -0.5000i
  4   -0.5000   -0.5000i   0.5000   0.5000i
  5   -0.5000   0.5000i   0.5000   -0.5000i
  6   0.5000   0.5000   0.5000   0.5000
  7   0.5000   0.5000i   0.5000   0.5000i
  8   0.5000   0.5000   0.5000   -0.5000
  9   0.5000   0.5000i   -0.5000   0.5000i
  10   0.5000   -0.5000   0.5000   0.5000
  11   0.5000   -0.5000i   -0.5000   -0.5000i
  12   0.5000   0.3536+0.3536i   0.5000i   -0.3536+0.3536i
  13   0.5000   -0.3536+0.3536i   -0.5000i   0.3536+0.3536i
  14   0.5000   -0.3536-0.3536i   0.5000i   0.3536-0.3536i
  15   0.5000   0.3536-0.3536i   -0.5000i   -0.3536-0.3536i
  16   0.5000   -0.4619-0.1913i   0.3536+0.3536i   -0.1913-0.4619i
  17   0.3117   0.6025+0.1995i   -0.4030-0.4903i   -0.1122-0.2908i
  18   0.3117   -0.6025-0.1995i   -0.1122-0.2908i   0.4030+0.4903i
  19   0.3058   0.1901-0.6052i   0.1195+0.2866i   0.4884-0.4111i
  20   0.5000   -0.1913+0.4619i   -03536-0.3536i   0.4619-0.1913i
  21   0.5000   0.1913-0.4619i   -03536-0.3536i   -0.4619+0.1913i
22   0.5000   0.4619+0.1913i   0.3536+0.3536i   0.1913+0.4619i
23   0.3082   0.0104+0.3151i   0.4077+0.4887i   -0.4783+0.4145i
24   0.3117   0.3573-0.2452i   0.6025-0.1995i   -0.1578+0.5360i
25   0.3117   0.2452+0.3573i   -0.6025+0.1995i   0.5360+0.1578i
26   0.3082   -0.3666+0.2426i   0.6092-0.1842i   0.1615-0.5298i
27   0.3117   -0.2452-0.3573i   -0.6025+0.1995i   -0.5360-0.1578i
28   0.3117   0.4260+0.0793i   0.1995+0.6025i   0.2674+0.4906i
29   0.3117   -0.0793+0.4260i   -0.1995-0.6025i   0.4906-0.2674i
  30   0.3117   -0.4260-0.0793i   0.1995+0.6025i   -0.2674-0.4906i
  31   0.3117   0.0793-0.4260i   -0.1995-0.6025i   -0.4906+0.2674i
  32   0.5636   -0.3332-0.2672i   0.1174+0.5512i   -0.3308-0.2702i
使用下面的方式构造Rank2的码字
CW n = w n w n + 16 w n - w n + 16 , n = 1 ~ 16
实施例6
8天线Rank2中8个适应双极化不相关信道码字构造
选取8个两两弦距离较大的4*2的正交矩阵集合，如LTE中定义的4天线Rank2的后8个码字记为W1～W8。
Wn的第一列记为Wn(：，1)，Wn的第二列记为Wn(：，2)
构造码字为
CW n = W n ( : , 1 ) W n ( : , 2 ) W n ( : , 1 ) - W n ( : , 2 ) , n = 1 ~ 8
实施例7
8天线Rank2中N个适应双极化不相关信道码字构造。
选取2N个两两弦距离较大的4维矢量集合w1～w2N。
从中选取N个矢量w1～wN。
以wn为基础矢量，对wn+N做正交化处理得到w′n+N，使得w′n+N与wn正交；
构造码字：
CW n = w n w ′ n + N w n - w ′ n + N , n = 1 ~ N
以上所述仅为本发明的实施例而已，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权利要求范围之内。

Claims (20)

1.一种多天线系统中信道信息量化码本的构造方法，其特征在于，包括：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括针对相关信道构造的与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字，其中，所述信道的相关特性为相关信道时，该相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为2的码字为CWn=[Un1Un2]，其中，
u n 1 = w n 0 , u n 2 = 0 w n , U n 1 = a n u 1 + b n u 2 U n 2 = c n u 1 + d n u 2 , a,b,c,d为常数，wn为所述κ个M维矢量w·1…wκ，中任意一个矢量。
2.如权利要求1所述的构造方法，其特征在于，所述秩为2的码字CWn=[Un1Un2]进一步为：
CW n = w n 0 0 w n , 或 CW n = w n w n - w n w n , 或 CW n = w n w n w n - w n ,
或 CW n = w n w n - j w n j w n , 或 CW n = w n w n j w n - jw n .
3.如权利要求1所述的构造方法，其特征在于，所述信道的相关特性为相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700018
极化，接收端的天线极化特性为1根天线垂直极化时，该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w·1…w·κ下，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为1的码字为 RW n = w n w n , 其中：
wn为所述κ个M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量。
4.如权利要求1所述的构造方法，其特征在于，
所述信道的相关特性为相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700022
极化，接收端的天线极化特性为1根天线45度极化时，该相关信道的秩为1的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个2M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
利用κ个2M维矢量w·1…w·κ构造秩为1的码字为 RW n = μ n * w n j * η n * w n ,
其中：wn为所述κ个2M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量，μn，ηn为实数，2M维的码字的前面M个元素组成的矢量和后面M个元素组成的矢量，相差一个固定的相位
Figure FDA00003539314700029
前M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数μn，后M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数ηn。
5.如权利要求4所述的构造方法，其特征在于，所述秩为1的码字 RW n = μ n * w n j * η n * w n , 在μn，ηn等于1时，为 RW n = w n jw n .
6.如权利要求1至5中任意一项所述的构造方法，其特征在于，上述的相关信道码字构造中，所述任意一个矢量wn，符合以下特征：
Figure FDA00003539314700026
其中，τ为一个复常数，θn为一个复常数值，θ·1…θκ在
Figure FDA00003539314700027
内均匀分布，或在 - π 3 ~ π 3 内均匀分布。
7.一种多天线系统中信道信息量化码本的构造方法，其特征在于，包括：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括针对不相关信道构造的与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字，其中，所述信道的相关特性为不相关信道时，发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700031
极化，接收端的天线极化特性为多根天线垂直极化时，该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取κ个M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w n - w n w n 或 CW n = w n w n w n - w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量。
8.一种多天线系统中信道信息量化码本的构造方法，其特征在于，包括：
根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括针对不相关信道构造的与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字，其中，所述信道的相关特性为不相关信道，发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700034
极化，接收端的天线极化特性为多根天线
Figure FDA00003539314700035
垂直极化时，该不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体步骤如下：
选取2κ个M维矢量w1…wκ和
Figure FDA00003539314700036
其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w ‾ n - w n w ‾ n 或 CW n = w n w ‾ n w n - w ‾ n , 其中：wn和
Figure FDA00003539314700042
为任意的矢量，wn和
Figure FDA00003539314700043
的弦距离大于或等于门限阈值，其中弦距离
Figure FDA00003539314700044
定义为wn和两个矢量之间夹角的求正弦值。
9.如权利要求8所述的构造方法，其特征在于，所述任意矢量wn和
Figure FDA00003539314700046
采用以下步骤获得：
存储或实时计算获得M维的多个矢量集合Ω，矢量集合Ω中任意2个码字的弦距离都大于或等于所述门限阈值；
通过采用格拉斯曼Grassmannian理论的方法对所述矢量集合Ω进行线压缩；
从压缩后的矢量集合Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和
Figure FDA00003539314700047
10.如权利要求9所述的构造方法，其特征在于，从压缩后的矢量集合Ω中任意选取wn和时，对于任意的i和j，wi≠wj≠
Figure FDA00003539314700049
或者，从压缩后的矢量集合Ω中任意选取wn和
Figure FDA000035393147000410
时，若Ω为多天线系统中M天线非双极化信道秩为1的码本，对于任意的i和j，wi=wj或但不能同时相等。
11.一种多天线系统的信道信息量化码本的构造装置，其特征在于，包括：
码字构造模块，用于根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字，其中所述码字构造模块进一步分为：矢量选择单元、相关码字生成单元、不相关码字生成单元；
所述矢量选择单元，用于选择进行码字构造的矢量；
所述相关码字生成单元，用于针对相关信道利用所选择的矢量生成码字；
所述不相关码字生成单元，用于针对不相关信道利用所选择的矢量生成码字；
所述构造装置还包括天线极化特性检测模块，用于检测获取接收端和发送端的天线极化特性，将天线极化特性发送给码字构造模块，
其中，所述码字构造模块针对相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为2的码字为CWn=[Un1Un2]，其中，
u n 1 = w n 0 , u n 2 = 0 w n , U n 1 = a n u 1 + b n u 2 U n 2 = c n u 1 + d n u 2 , a,b,c,d为常数，wn为所述κ个M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量。
12.如权利要求11所述的构造装置，其特征在于，所述秩为2的码字CWn=[Un1Un2]进一步为： CW n = w n 0 0 w n , 或 CW n = w n w n - w n w n , 或 CW n = w n w n w n - w n , 或 CW n = w n w n - j w n j w n , 或 CW n = w n w n j w n - jw n .
13.如权利要求11所述的构造装置，其特征在于，
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700058
极化，接收端的天线极化特性为1根天线垂直极化时，码字构造模块针对相关信道的秩为1的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为1的码字为 RW n = w n w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量。
14.如权利要求11所述的构造装置，其特征在于，
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700062
极化，接收端的天线极化特性为1根天线45度极化时，码字构造模块针对相关信道的秩为1的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个2M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半；
相关码字生成单元利用κ个2M维矢量w·1…w·κ构造秩为1的码字为
RW n = μ n * w n j * η n * w n ,
其中：wn为所述κ个2M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量，μn，ηn为实数，2M维的码字的前面M个元素组成的矢量和后面M个元素组成的矢量，相差一个固定的相位前M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数μn，后M个元素组成的矢量为wn乘以一个常系数ηn。
15.如权利要求14所述的构造装置，其特征在于，所述秩为1的码字 RW n = μ n * w n j * η n * w n , 在μn，ηn等于1时，为 RW n = w n jw n .
16.如权利要求11至15中任一项所述的构造装置，其特征在于，所述矢量选择单元选取所述任意一个矢量wn，符合以下特征：
其中，τ为一个复常数，θn为一个复常数值，θ·1…θκ在
Figure FDA00003539314700067
内均匀分布，或在
Figure FDA00003539314700068
内均匀分布。
17.如权利要求11所述的构造装置，其特征在于，
天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为
Figure FDA00003539314700071
极化，接收端的天线极化特性为多根天线垂直极化时，码字构造模块针对不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取κ个M维矢量w·1…w·κ，其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
不相关码字生成单元利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w n - w n w n 或 CW n = w n w n w n - w n , 其中：wn为所述κ个M维矢量w·1…wκ中任意一个矢量。
18.一种多天线系统的信道信息量化码本的构造装置，其特征在于，包括：
码字构造模块，用于根据信道的相关特性、发送端和接收端的天线极化特性，构造信道矩阵的秩为1和2的信道码字，形成信道信息量化码本，所述信道信息量化码本包括与双极化匹配的信道矩阵的秩为1和2的信道码字，其中所述码字构造模块进一步分为：矢量选择单元、相关码字生成单元、不相关码字生成单元；
所述矢量选择单元，用于选择进行码字构造的矢量；
所述相关码字生成单元，用于针对相关信道利用所选择的矢量生成码字；
所述不相关码字生成单元，用于针对不相关信道利用所选择的矢量生成码字；
所述构造装置还包括天线极化特性检测模块，用于检测获取接收端和发送端的天线极化特性，将天线极化特性发送给码字构造模块，
其中，天线极化特性检测模块检测发送端的天线极化特性为极化，接收端的天线极化特性为多根天线
Figure FDA00003539314700081
垂直极化时，码字构造模块针对不相关信道的秩为2的信道码字构造的具体方案如下：
矢量选择单元选取2κ个M维矢量w1…wκ和
Figure FDA00003539314700082
其中，κ为码本中需要产生的相关码字个数，M为发送端的发射天线数目的一半，w1…wκ在M维子空间内均匀分布或准均匀分布；
不相关码字生成单元利用κ个M维矢量w·1…w·κ构造秩为2的码字为 CW n = w n w ‾ n - w n w ‾ n 或 CW n = w n w ‾ n w n - w ‾ n , 其中：wn和
Figure FDA00003539314700085
为任意的矢量，wn和
Figure FDA00003539314700086
的弦距离大于或等于门限阈值，其中弦距离定义为wn和
Figure FDA00003539314700088
两个矢量之间夹角的求正弦值。
19.如权利要求18所述的构造装置，其特征在于，
矢量选择单元选取所述任意矢量wn和
Figure FDA00003539314700089
时，存储或实时计算获得M维的多个矢量集合Ω，矢量集合Ω中任意2个码字的弦距离都大于或等于所述门限阈值；通过采用格拉斯曼Grassmannian理论的方法对所述矢量集合Ω进行线压缩；从压缩后的矢量集合Ω中任意取2个不同的矢量作为wn和
Figure FDA000035393147000810
20.如权利要求19所述的构造装置，其特征在于，
所述压缩后的矢量集合Ω中，对于任意的i和j，wi≠wj≠
或者，所述压缩后的矢量集合Ω中，Ω为多天线系统中M天线非双极化信道的秩为1的码本，对于任意的i和j，wi=wj或
Figure FDA000035393147000812
但不能同时相等。
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