CN102045139A - 预编码码本反馈方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种预编码码本反馈方法与装置，所述方法包括：存储码本集合，所述码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数；进行信道估计，获取预编码矩阵信息；通过比较所述预编码矩阵信息和所述码本集合中的码本矩阵，从所述码本集合中获取量化的预编码矩阵信息；将所述量化的预编码矩阵信息反馈给基站。本发明实施例的方法实现了更优的预编码码本反馈性能。

Description

预编码码本反馈方法与装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种预编码码本反馈方法与装置。

背景技术

在3GPP(3rd Generation Partnership Project Wideband Code Division Multiple Access，第三代合作伙伴计划)制定的LTE(long-term evolution，长期演进)技术标准中，基于码本反馈的预编码技术用于闭环空间复用、多用户MIMO(Multiple input Multiple output，多输入多输出)和秩为1闭环空间复用等传输模式。闭环空间复用的典型天线架构为天线数目小于等于4，天线间距比较大，远大于天线发射信号波长。使用基于码本的预编码反馈的多天线应用，需要UE(user equipment，用户设备)对信道信息在一个特定码本中进行量化，并选择最优的PMI(Precoding matrix indicator，预编码矩阵指示)进行反馈。

单层波束成形是LTE技术标准中规定的一种下行传输模式，其实现方法为：基站的多根天线通过乘以不同的权向量形成一条窄波束传给用户。LTE技术标准的R8版本中通过天线端口5支持单层波束成形。单层波束成形的目的是提高边缘用户的吞吐量，从而加大小区覆盖。在单层波束成形技术下，由于多根天线相关性很强，在UE端看来相当于只有1根天线，所以其发射天线数目没有限制，可以多于4个，比如达到8个或者更多，同时在发射端可以采用同极化或者交叉极化的天线结构。

图1为交叉极化的天线架构示意图。如图1所示，该天线架构将天线分为两组，每组的天线间距小于等于天线发射信号波长的一半，而天线组之间极化方向有90度的差异。使用单层波束成形的多天线应用，UE不需要反馈PMI，eNB(enhanced Node B，增强型基站)通过上行SRS(sounding reference signal，测量参考导频)估计信道状况，从而确定给UE的预编码权重。

LTE技术标准的R9版本将双层波束成形作为下行多天线技术的增强，其主要应用场景不再仅仅是增大小区覆盖，同时也是为了提高小区平均吞吐量，即对中高接收信噪比的UE可以采用双层波束成形技术，对于FDD(frequency division duplex，频分复用)系统支持PMI反馈。双层波束成形模式下传输时最多有2个层(layer)，层反映了空间复用度，即，有多少信息在空间中同时传输。层一般会等于空间信道的秩。在版本9的模式下应该支持2×2和2×1的PMI反馈，在空间信道较好(秩为2)时，可以采layer＝2的传输，即双层波束成形，这时需要反馈2×2的码本；而在空间信道较差(秩为1)时，只能使用单层波束成形，这时需要反馈2×1的码本。

在LTE技术标准的版本V8.6.0中，用于2天线口秩为2时的码本矩阵集合为

每列代表一层，该码本应用于2天线的空间复用应用场景，其特点为天线间距比较大，远大于天线发射信号波长。UE端估计出信道矩阵后，对其进行SVD(singular value decomposition，奇异值分解)得到预编码矩阵。当秩为2时，通过一定的比较原则(如码本度量方法)得到量化码本，并将其量化码本序号反馈给eNB。

LTE技术标准的R9版本支持双层波束成形，典型的，交叉极化结构成为采用双层波束成形的主要天线架构。该架构将天线分为两组，每组的天线间距小于等于天线发射信号波长的一半，而天线组之间极化方向有90度的差异，其中每组相同极化方向的天线可以等价看成一根发送天线。eNB通过估计SRS来得到天线的到达角，从而确定同组间天线权值。对于FDD系统，由于上下行信道不互惠，不同极化方向的天线之间的预编码向量需要UE端通过公共导频来获得信道信息，并量化得到反馈预编码矩阵。

相应的，由于eNB发射端可看成2根交叉极化的天线，UE端也采用交叉极化的接收天线，eNB端到UE端具有极化信道特点。现有的多天线系统的码本矩阵集合为

如选取10000次2×2天线配置的SCM-C(spatial correlation model，空间相关模型)信道模型，比较其码本度量，得到码本

被选中的概率为0.72，而码本

被选中的概率为0.28，10000次码本度量的总和为4120。

从上述仿真数据可知，码本

被选中的概率远低于码本

即码本

不能很好的适应实际信道状况。进一步的，采用理想量化理论计算10000次码本度量的总和为5000，虽然码本量化必定带来损失，不可能取得理论值，但该码本度量依然存在一定的提升空间。

从上述分析可知，虽然在R8版本中已经存在对于2天线端口的PMI码本，但是，使用

的码本集合不能很好的应用于交叉极化的双层波束成形的场景。

发明内容

本发明实施例提供一种预编码码本反馈方法与装置，以提供双层波束成形的预编码反馈码本。

一方面，本发明实施例提供一种预编码码本反馈方法，该方法包括：存储码本集合，该码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数；进行信道估计，获取预编码矩阵信息；通过比较预编码矩阵信息和码本集合中的码本矩阵，从码本集合中获取量化的预编码矩阵信息；将量化的预编码矩阵信息反馈给基站。

另一方面，本发明实施例还提供一种预编码码本反馈装置，该装置包括：码本集合存储单元，用于存储码本集合，所述码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数；信道估计单元，用于进行信道估计，获取预编码矩阵信息；码本量化单元，用于通过比较所述预编码矩阵信息和所述码本集合中的码本矩阵，从所述码本集合中获取量化的预编码矩阵信息；码本反馈单元，用于将所述量化的预编码矩阵信息反馈给基站。

本发明实施例的预编码码本反馈方法与装置，针对双层波束成形的场景设计了预编码码本集合，根据该码本集合来进行码本量化，并将量化后的预编码码本反馈给基站，该方法与装置能获得更高的码本度量值，从而实现更优的预编码码本反馈性能。

附图说明

图1为现有技术交叉极化的天线架构示意图；

图2为发明实施例的预编码码本反馈方法流程图；

图3为发明实施例的预编码码本反馈装置功能框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种预编码反馈码本的方法，该方法提供了双层波束成形的预编码反馈码本，提高了预编码码本反馈的性能。该方法的执行主体为UE，UE将码本反馈给基站设备，基站设备根据反馈的预编码码本对下行数据进行加权发射。基站的预编码处理方法为现有技术内容，本实施例不再展开叙述。图2为本实施例的方法流程图。如图2所示：

步骤S201、存储码本集合，所述码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数。

可选地，本实施例的码本集合可以是预先产生或设计好的，然后预先保存在eNB和UE这两个实体中。

由于双层波束成形的典型天线架构是交叉极化，从垂直极化到交叉极化的空间信道可能很差，通过评估最终确定了本实施例的码本集合。根据A、B的不同取值，可以得到不同的码本集合。以下详细描述本实施例的几种码本集合：

(1)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

(2)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

(3)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

码本集合中还包含2×1码本集合，该2×1码本集合包括：

(4)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

码本集合中还包括2×1码本集合，2×1码本集合包括：

(5)A为

B为

码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

步骤S202、进行信道估计，获取预编码矩阵信息。

该步骤具体包括：UE端估计信道矩阵，对信道矩阵进行SVD(singular value decomposition，奇异值分解)得到预编码矩阵。信道估计的具体方法为现有技术内容，此处不再展开叙述。

步骤S203、通过比较所述预编码矩阵信息和所述码本集合中的码本矩阵，从所述码本集合中获取量化的预编码矩阵信息。

本实施例中可以通过如下的公式从码本集合中获得量化的预编码矩阵信息，该过程即为码本度量：

$V_{q,k}=\underset{V_{q,\mathrm{cand}}}{\arg \max }f\left(V^H{V}_{q,\mathrm{cand}}\right)$

其中^H代表矩阵的共轭转置，v_q，cand为码本集合中的特定码本矩阵，v_q，k为得到的量化的预编码矩阵，v为步骤S202所获得的预编码矩阵；

度量方程f(A)为：

其中N_RX为接收天线的数目。

通过上述码本矩阵的度量，可以评估各种码本在特定信道下的性能，并从码本集合中找到一个和预编码矩阵V最相近的一个矩阵v_q，k作为量化的预编码矩阵。

步骤S204、将所述量化的预编码矩阵信息反馈给基站。

现有技术的交叉极化信道场景中，通过选取10000次2×2天线配置的SCM-C信道模型，并采用码本集合

进行码本度量，得到码本

被选中的概率为0.72，而码本

被选中的概率为0.28，10000次码本度量的总和为4120。

本实施例的方法可应用于使用2天线或2天线口的无线通信系统中。当采用码本集合

进行码本度量时，得到码本

被选中的概率为0.48，

被选中的概率为0.52，总码本度量为4410；可以看出，

被选中概率明显高于LTE版本V8.6.0中码本

且新的码本集合总码本度量高于LTE技术标准的版本V8.6.0中码本集合，取得了更好的反馈性能。

本实施例当采用码本集合进行码本度量时，得到码本

被选中的概率为0.41，

被选中的概率为0.43，被选中的概率为0.16，总码本度量为4500；同样可以看出，

被选中概率明显高于LTE技术标准的版本V8.6.0中码本

且新的码本集合总码本度量高于LTE技术标准的版本V8.6.0中码本集合，此时需要多1个比特的反馈量，但是能取得更好的反馈性能。

实施例2：

本实施例提供一种预编码反馈码本的装置，该装置可以为UE，或者其它终端设备。该装置为提供了双层波束成形的预编码反馈码本，提高了预编码码本反馈的性能。该装置将码本反馈给基站设备，基站设备根据反馈的预编码码本对下行数据进行加权发射。基站的预编码处理方法为现有技术内容，本实施例不再展开叙述。

图3为本实施例装置的功能框图。如图3所示，该装置30包括：码本集合存储单元301，用于存储码本集合，所述码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数；信道估计单元302，用于进行信道估计，获取预编码矩阵信息；码本量化单元303，用于通过比较所述预编码矩阵信息和所述码本集合中的码本矩阵，从所述码本集合中获取量化的预编码矩阵信息；码本反馈单元304，用于将所述量化的预编码矩阵信息反馈给基站。

本实施例的码本集合存储单元301根据A、B的不同取值，可以得到不同的码本集合。以下详细描述本实施例的几种码本集合：

(1)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

(2)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

(3)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

码本集合中还包含2×1码本集合，该2×1码本集合包括：

(4)A为

B为1，码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

码本集合中还包括2×1码本集合，2×1码本集合包括：

(5)A为B为

码本集合中包含2×2码本集合，该2×2码本集合包括：

本实施例的装置针对双层波束成形的场景设计了预编码反馈码本集合，提高了码本度量值，增加了预编码码本反馈性能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种预编码码本反馈方法，其特征在于，所述方法包括：

存储码本集合，所述码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数；

进行信道估计，获取预编码矩阵信息；

通过比较所述预编码矩阵信息和所述码本集合中的码本矩阵，从所述码本集合中获取量化的预编码矩阵信息；

将所述量化的预编码矩阵信息反馈给基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述码本集合包含的码本中：A为

B为1。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述码本集合中包含2×2码本集合，所述2×2码本集合包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述2×2码本集合还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述码本集合中还包含2×1码本集合，所述2×1码本集合包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述码本集合中还包括2×1码本集合，所述2×1码本集合包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述码本集合包含的码本中：A为B为

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述码本集合中包含2×2码本集合，所述2×2码本集合包括：

9.一种预编码码本反馈装置，其特征在于，所述装置包括：

码本集合存储单元，用于存储码本集合，所述码本集合中包含

的码本，其中A、B为实数；

信道估计单元，用于进行信道估计，获取预编码矩阵信息；

码本量化单元，用于通过比较所述预编码矩阵信息和所述码本集合中的码本矩阵，从所述码本集合中获取量化的预编码矩阵信息；

码本反馈单元，用于将所述量化的预编码矩阵信息反馈给基站。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述码本集合包含的码本中：A为B为1。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述码本集合包含的码本中：A为

B为

Images