CN102122980B - 一种多天线系统发送信息的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多天线系统发送信息的方法及设备，包括：在预编码矩阵索引发送时，根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字，并根据所选择的码字确定预编码矩阵索引后，发送所述预编码矩阵索引。在预编码处理时，根据接收到的预编码矩阵索引从码本中找出对应的码字，采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理。其中，所述码本是在基于离散傅立叶变换矩阵或离散傅立叶变换矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本。本发明能够能够有效提高预编码系统的性能。可以降低接收机选择预编码矩阵信息的复杂度。

Description

一种多天线系统发送信息的方法及设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种多天线系统发送信息的方法及设备。 

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)系统使用多个发射、接收天线，利用信号的空、时、频域联合处理获得速率、分集与阵列增益。MIMO系统中，如果发射机能够以某种方式获知信道信息，就可以根据信道特性对发送信号进行优化，以提高接收质量并降低对接收机复杂度的要求。一般情况下，TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统可以利用信道互易性获取信道信息，但是对FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)系统或TDD系统的某些特殊情况，需要通过接收机反馈信道信息。在实际系统中一般采用量化信道信息的反馈方式，以降低反馈开销与反馈时延。信道信息的量化可以针对信道矩阵及其统计量，也可以是接收机推荐使用的预处理参数。信道信息经过量化之后，被映射到有限个元素构成的集合中，这一集合称为码本。 

在LTE(Long Term Evolution，长期演进)Rel-8(版本8)的传输模式4、5、6中采用了PMI(Precooding Matrix Indicator，预编码矩阵索引)反馈机制，即UE(User Equipment，用户设备)根据公共导频测量信道，并向eNB(演进基站)上报其推荐使用的预编码矩阵对应的标号。在空分复用的情况下，多天线系统所支持同时传输的数据层数称为Rank(秩)。对于每一种Rank与发射天线端口数目的配置组合，所有可选的预编码矩阵都取自有限个元素构成的集合，这个预编码矩阵的集合称为预编码矩阵码本。例如，公共导频端口为4时，采用基于Householder变换(Householder Transformation，豪斯霍尔德变换)的 码本，对于闭环空间复用模式(传输模式4)的每种Rank，都存在着16个可选的预编码矩阵。Rel-8LTE 4天线码本的主要特性包括：1)Rank1码本在考虑非相关信道和相关信道性能折中的条件下通过搜索获得；2)其他Rank的码本保持与Rank1码本的嵌套关系；3)码本元素均采用8PSK(Phase Shift Keying，相移键控)元素，以降低计算复杂度；4)具备恒模和酉特性；5)可以利用Householder变换的特性降低码字选择的复杂度。 

在采用MIMO技术的无线通信系统中(如Rel-10LTE-A(Long TermEvolution-Advanced，长期演进升级)系统)，很可能会沿用PMI反馈的机制，但是由于发射天线数的增加(最大可能8根)，Rank与发射天线端口数目的配置组合数远多于Rel-8LTE下的情况。一方面，针对很多Rank与发射天线端口数目配置组合的码本尚未定义。另一方面，相比Rel-8LTE系统，针对双极化多天线系统设计码本的必要性变得更加突出，其原因在于，随着天线数目的增加，由于基站尺寸的限制，不可避免地需要缩小天线间距或/和采用极化天线。基于以上考虑，针对双极化多天线系统的线性码本及其设计方法是未来无线通信系统研究和标准化中必不可缺的技术点。另外，鉴于Rel-8LTE 4天线码本的良好性能和优越特性，在码本设计过程中研究者都尽可能地考虑保留Rel-8LTE码本的特性。 

研究表明，Householder变换的方法不能直接应用于8天线码本的设计。目前，能继承Rel-8LTE码本的特性(或部分特性)的码本主要包括以下几种： 

码本1：在Rel-8LTE码本的基础上进行变换，得到8天线码本。 

码本2：利用复Hadamard变换构造出4⁷个以8PSK元素为元素的8×8复矩阵，然后通过非相关信道和相关信道折中优化的方法搜索得到各Rank码本。 

码本3：用16个不同的对角阵乘以8-DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅立叶变换)矩阵得到Rank8的码本，而Rank-n码本由这16个8×8复矩阵的前n列组成。 

码本4：Rank1码本由1个8-DFT矩阵和1个8×8酉矩阵的各行(或列) 构成。双极化阵Rank2码本也由Rel-8LTE码本变换得到，但码本中前8个码字与码本1不同。 

现有技术的不足在于： 

双极化码本1继承了Rel-8LTE 4天线码本的部分特性：恒模特性和采用8PSK元素，但不满足嵌套关系。尽管码本1在设计过程中考虑了双极化多天线系统信道分布特性，但是其码本没有充分考虑两组极化天线之间的关系，导致该码本在双极化多天线系统中的性能损失。由于码本1是在Rel-8LTE 4天线码本的基础上进行变换得到的，其特殊结构可以带来降低接收机选择PMI复杂度的可能性。 

码本2继承了Rel-8LTE 4天线码本的大部分特性：恒模、酉、嵌套特性，只采用8PSK元素。由于码本2在4⁷个以8PSK元素为元素的8×8复矩阵构成的空间内搜索码本，而且搜索过程中没有针对双极化多天线系统的信道特性进行特殊的优化，导致该码本在双极化多天线系统中的性能损失。 

码本3继承了Rel-8LTE 4天线码本的部分特性：恒模、酉、嵌套特性，但采用了16PSK元素，因此会增加预编码计算的复杂度。如果较其他码本不能获得显著的性能增益，则所增加的预编码计算的复杂度将成为额外的负担。 

另外，码本2和码本3不具备降低选择PMI复杂度的特殊结构。 

码本4继承了Rel-8LTE 4天线码本的部分特性：恒模、酉、嵌套特性，只采用8PSK元素。由于DFT矩阵符合阵列响应的结构，但不完全切合双极化多天线系统的信道分布特性，码本3和码本4都更适合于线阵多天线预编码MIMO系统，而在双极化多天线系统中会有性能损失。 

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种多天线系统发送信息的方法及设备，用以提供一种在基于线性预编码的多天线系统中，能够降低PMI计算复杂度的方案。 

本发明实施例中提供了一种PMI发送方法，包括如下步骤： 

根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字，所述码本是在基于DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

发送所述码字对应的PMI。 

实施中，基于DFT矩阵或其共轭转置矩阵生成基码本，包括： 

获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量； 

根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，所述变换码本是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁。 

本发明实施例中提供了一种预编码处理方法，包括如下步骤： 

接收PMI； 

根据接收到的PMI从码本中找出对应的码字，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理，如对所述码字进行迫零处理。 

实施中，基于DFT矩阵或其共轭转置矩阵生成基码本，包括： 

获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量； 

根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，所述变换码本是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁。 

本发明实施例中提供了一种PMI发送设备，包括： 

存储模块，用于存储码本，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

选择模块，用于根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字； 

发射模块，用于发送所述码字对应的PMI。 

实施中，存储模块包括： 

基码本单元，用于基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本； 

码本生成单元，用于基于所述基码本和变换码本生成的双极化码本； 

存储单元，用于将双极化码本作为码本存储。 

实施中，基码本单元包括： 

DFT矩阵子单元，用于获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

DFT矩阵衍生子单元，用于将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量； 

基码本子单元，用于根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，码本生成单元进一步用于根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁。 

本发明实施例中提供了一种预编码处理设备，包括： 

存储模块，用于存储码本，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

选择模块，用于根据接收到的PMI从码本中找出对应的码字； 

预编码模块，用于采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理。 

实施中，存储模块包括： 

基码本单元，用于基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本； 

码本生成单元，用于基于所述基码本和变换码本生成的双极化码本； 

存储单元，用于将双极化码本作为码本存储。 

实施中，基码本单元包括： 

DFT矩阵子单元，用于获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

DFT矩阵衍生子单元，用于将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量； 

基码本子单元，用于根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，码本生成单元进一步用于根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决 定，N＝N₀×N₁。 

本发明有益效果如下： 

本发明实施例提供的技术方案能够尽可能的匹配双极化天线信道的分布特性、最小化码本量化带来的性能损失，从而能够有效提高预编码系统的性能。 

同时，按此方案生成的码本可以继承Rel-8LTE 4天线码本的大部分特性恒模、酉特性，只采用8PSK元素； 

进一步的，其特殊结构可以降低接收机选择PMI的复杂度。 

附图说明

图1为本发明实施例中PMI发送方法实施流程示意图； 

图2为本发明实施例中预编码处理方法实施流程示意图； 

图3为本发明实施例中双极化码本的生成方法实施流程示意图； 

图4为本发明实施例中双极化天线的天线标号示意图； 

图5为本发明实施例中获取基码本的实施流程示意图； 

图6为本发明实施例中PMI发送设备结构示意图； 

图7为本发明实施例中预编码处理设备结构示意图。 

具体实施方式

在基于线性预编码的多天线系统中，接收机根据信道信息从预编码码本中选择合适的预编码矩阵(或向量)索引(PMI)，反馈给发射机，使之能够对发送信号进行适当的预处理，以提高信息传输的有效性或/和可靠性。接收机选择PMI的复杂度随码本大小和发射天线数增加而增加。在码本大小、发射天线数和性能一定的条件下，具有特殊码字结构的码本是可以降低计算的复杂度的。本发明实施例中将提供一种双极化多天线系统的线性码本的生成方案，通过对码本结构与生成方法的特殊设计，在保证多天线系统性能的前提下，可以降低接收机选择PMI的复杂度。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。 

实施中将主要从UE以及基站对码本的运用进行说明，即，UE反馈PMI的实施，以及基站的预编码处理实施。即： 

UE根据信道信息，以某种准则(如最大接收信噪比准则)从码本中选择一个或多个码字，然后把所选预编码码字索引(PMI)反馈给基站。 

而基站端根据接收到UE的PMI，从码本中找出对应的码字，然后用该码字对发送数据进行预编码处理。 

但是，相应的，PMI的发送以及预编码的处理也同样可以分别在基站与UE上实施，只需要作相应的改动即可。 

下面进行说明。 

图1为PMI发送方法实施流程示意图，如图所示，在发送PMI时可以包括如下步骤： 

步骤101、根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字，所述码本是在基于DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

步骤102、发送所述码字对应的PMI。 

图2为预编码处理方法实施流程示意图，如图所示，在基站进行预编码处理时可以包括如下步骤： 

步骤201、接收PMI； 

步骤202、根据接收到的PMI从码本中找出对应的码字，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

步骤203、采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理，如对所述码字进行迫零处理。 

下面对步骤101以及步骤202中码本的生成实施方式进行说明。 

图3为双极化码本的生成方法实施流程示意图，如图所示，在生成双极化 码本时可以包括如下步骤： 

步骤301、产生一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

步骤302、将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵； 

步骤303、根据酉矩阵的全部或部分列向量或酉矩阵的全部或部分行向量的转置、或酉矩阵全部或部分行向量的共轭转置的组合作为基码本； 

步骤304、基于基码本和变换码本生成双极化码本。 

在步骤302实施中，具体的，对角矩阵的对角列向量可以是根据信道特性生成，实施中对角矩阵可以包含单位矩阵。 

在步骤303实施中，具体可以是由DFT矩阵的列向量和酉矩阵的列向量、或DFT矩阵的列向量和行向量的转置、或DFT矩阵的列向量和行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，组合可以根据信道特性选择得到，即，列向量的组合是可以根据信道特性选择得到的。 

实施中，变换码本可以是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁。 

实施中，在双极化多天线系统的线性码本生成过程中。假设MIMO系统包含N_T根发射天线，N_R根接收天线，Rank数为N，N_T为偶数，N_R，N≥1。为了便于说明，首先对双极化天线的天线标号方法加以约定，图4为双极化天线的天线标号示意图，如图所示，在对天线进行标号时，先顺序标定同一个极化方向的天线，然后再顺序标定同一个极化方向的天线。值得注意的是，双极化多天线系统的码本及其生成方案与双极化天线的天线标号方式无关，如果所约定的天线标号方式发生变化，只需对码本生成方案中天线的标号做相应调整 即可。 

则，具体在码本设计和生成过程中包括： 

在步骤301的实施过程中，可以生成一个点数为N_T/2的DFT矩阵(或其共轭转置矩阵)，记为W。 

在步骤302的实施过程中，可以将DFT矩阵(或其共轭转置矩阵)W左乘或右乘若干个对角阵，对应得到若干个N_T/2×N_T/2维酉矩阵。这些酉矩阵的所有(或部分)列向量构成的集合作为基码集合。 

则在步骤303中，可以根据基码集合的全部或部分构成基码本，基码本中共包括N₀个N_T/2×1维的基码字。 

然后可以在步骤304中根据信道特性生成包含N₁个码字的变换码本后，便可以基于基码本和变换码本得到包括N₀×N₁个码字的双极化码本。 

图5为获取基码本的实施流程示意图，如图所示，步骤303的生成基码本的实例过程可以如图所示，其中： 

α_k，k＝1，…，K-1对应于某一量化角度， k＝1，…，K-1为N_T/2×1维复向量，对应于在以离散元素(如8PSK元素)为元素的向量集合中拟合后的阵列响应，当α_k＝0，d_k为全1向量，diag(x)表示以向量x为对角线元素的对角矩阵； 

c_k ¹，k＝1，…，N₀为基码本中的码字。 

值得注意的是，由于以上码本设计方法生成的码本所具备的特殊结构，使得通过本发明实施例所提供的技术方案中所提供的此类双极化码本可以降低接收机选择PMI时的计算复杂度，该特殊结构是指码本中若干码字组合后可由若干DFT矩阵(或其共轭转置矩阵)或其衍生矩阵乘以若干固定值或矩阵组合而成。 

特别地，当MIMO系统中发射天线数为8，Rank数为1和2下的码本为： 

1、DFT矩阵，为： 

$w=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

则其衍生矩阵，为： 

$U_0=D_{0}w=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

$U_1=D_{1}w=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& (1+j)/\sqrt{2}& 0& 0\\ 0& 0& j& 0\\ 0& 0& 0& (-1+j)/\sqrt{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right]$

2、定义U₀＝[v₀v₁v₂v₃]，U₁＝[v₄v₅v₆v₇]， 

对于Rank＝1，基码本包含8个基码字，分别为v₀，v₁，…，v₇； 

对于Rank＝2，基码本包含8个基码字，分别为w₀，w₁，…，w₇，其中w₀＝[v₀v₄]，w₁＝[v₁v₅]，w₂＝[v₂v₆]，w₃＝[v₃v₇]，w₄＝[v₄v₁]，w₅＝[v₅v₂]，w₆＝[v₆v₃]，w₇＝[v₇v₀]。 

3、生成Rank1的变换码本如表1所示，生成Rank2的变换码本如表2所示： 

表1 

表2 

4、基于基码本和变换码本生成双极化码本： 

16码字Rank1双极化码本为： 

为简单起见，申请中可将此码本称为码本5。 

32码字Rank1双极化码本为： 

16码字Rank2双极化码本为： 

32码字Rank2双极化码本为： 

其中，运算符号⊙定义为： 

A(：，n)表示矩阵的第n列；表示叉乘，为矩阵中向量的乘法符号。 

以发射天线数是8，Rank数是1，码本中码字个数是16为例，在选择预编码的过程中，常常需要计算C^HH^HHC，c为8×16的矩阵，H为N_R×8维的复信道信息，N_R为接收天线数，x^H表示对矩阵或向量x求共轭转置。 

对于c，16个8×1维向量经过共轭转置作为行向量构成的16×8维的矩阵，记为C^H，则C^H具有如下结构： 

其中， 来自表1中的变换码字，D₀，D₁为上述的对角矩阵。 

接收机选择PMI时需要计算C^HH^H： 

其中，h₁和h₂为4×N_R维的复矩阵。 

若W为DFT矩阵，则： 

若W为DFT矩阵的共轭转置矩阵，则： 

若采用没有特殊结构、包括16个码字的8天线Rank1码本，当N_R＝1时计算C^HH^H需要128次复数乘法运算和112次复数加法运算。采用码本5，用简 化方法计算CH^H不需要复数乘法运算，只需要64次复数加法运算。可见，由于本申请中提供的码本设计方法生成的码本所具备的特殊结构，可以降低接收机选择PMI时的计算复杂度。 

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种PMI发送设备及预编码处理设备，由于这些设备解决问题的原理与一种PMI发送方法、一种预编码处理方法相似，因此这些设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。 

图6为PMI发送设备结构示意图，如图所示，发送设备中可以包括： 

存储模块601，用于存储码本，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

选择模块602，用于根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字，并确定所述码字对应的PMI；具体实施中，可以按照某种准则来选择一个最优的码字； 

发射模块603，用于发送所述PMI。 

实施中，存储模块可以包括： 

基码本单元，用于基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本； 

码本生成单元，用于基于所述基码本和变换码本生成的双极化码本； 

存储单元，用于将双极化码本作为码本存储。 

需要说明的是，实施中，实现基码本单元与码本生成单元的模块并不一定需要内置于UE，其也可以在UE外，仅将生成的双极化码本作为码本存储进UE即可。 

实施中，基码本单元可以包括： 

DFT矩阵子单元，用于获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

DFT矩阵衍生子单元，用于将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右 乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量； 

基码本子单元，用于根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，DFT矩阵衍生子单元还可以进一步用于根据信道特性生成所述对角矩阵的对角列向量，所述对角矩阵也可以包含单位矩阵。 

实施中，基码本子单元还可以进一步用于根据信道特性选择得到所述组合。 

实施中，码本生成单元还可以进一步用于根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁。 

图7为预编码处理结构示意图，如图所示，基站中可以包括： 

存储模块701，用于存储码本，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本； 

选择模块702，用于根据接收到UE发送的PMI从码本中找出对应的码字； 

预编码模块703，用于采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理。 

实施中，存储模块可以包括： 

基码本单元，用于基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本； 

码本生成单元，用于基于所述基码本和变换码本生成的双极化码本； 

存储单元，用于将双极化码本作为码本存储。 

需要说明的是，实施中，实现基码本单元与码本生成单元的模块并不一定需要内置于基站，其也可以在基站外，仅将生成的双极化码本作为码本存储进基站即可。 

实施中，基码本单元可以包括： 

DFT矩阵子单元，用于获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵； 

DFT矩阵衍生子单元，用于将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量； 

基码本子单元，用于根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。 

实施中，DFT矩阵衍生子单元还可以进一步用于根据信道特性生成所述对角矩阵的对角列向量，所述对角矩阵也可以包含单位矩阵。 

实施中，基码本子单元还可以进一步用于根据信道特性选择得到所述组合。 

实施中，码本生成单元还可以进一步用于根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁。 

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。 

由上述实施例可见，本发明实施例中提供了基于DFT矩阵的双极化码本及其生成方案，以及PMI选择过程中的简化计算方案。 

具体的，先获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵(或DFT矩阵的共轭转置矩阵)； 

再以DFT矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到几个酉矩阵； 

然后根据酉矩阵构成基码本； 

最后基于基码本和变换码本生成双极化码本。 

本方案能够尽可能的匹配双极化天线信道的分布特性、最小化码本量化带 来的性能损失，从而能够有效提高预编码系统的性能。 

同时，按此方案生成的码本可以继承Rel-8 LTE 4天线码本的大部分特性恒模、酉特性，只采用8PSK元素； 

进一步的，其特殊结构可以降低接收机选择PMI的复杂度。 

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。 

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。 

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种预编码矩阵索引PMI发送方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本；所述变换码本是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁；

发送所述码字对应的PMI；

其中，基于该基码本和变换码本生成双极化码本，包括：

16码字Rank1双极化码本为：

32码字Rank1双极化码本为：

16码字Rank2双极化码本为：

32码字Rank2双极化码本为：

w_n为基码本；Φ_m为变换码本；并且，当w_n＝w₀时，v_n＝v₀，V_n′＝V₄；当w_n＝w₁时，v_n＝v₁，v_n′＝v₅；当w_n＝w₂时，v_n＝v₂，v_n′＝v₆；当w_n＝w₃时，v_n＝v₃，v_n′＝v₇；当w_n＝w₄时，v_n＝v₄，V_v′＝v₁；当w_n＝w₅时，v_n＝v₅，v_n′＝v₂；当w_n＝w₆时，v_n＝v₆，v_n′＝v₃；当w_n＝w₇时，v_n＝v₇，v_n′＝v₀；当Φ_m＝Φ₀时，φ_m＝-1；当Φ_m＝Φ₁时，φ_m＝1；当Φ_m＝Φ₂时，φ_m＝j；当Φ_m＝Φ3时，φ_m＝j；运算符号⊙定义为，A(：，n)表示矩阵的第n列；表示叉乘，为矩阵中向量的乘法符号；所述DFT矩阵为 $\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right].$

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于DFT矩阵或其共轭转置矩阵生成基码本，包括：

获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵；

将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量；

根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。

3.一种预编码处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收预编码矩阵索引PMI；

根据接收到的所述PMI，从码本中找出对应的码字，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本；所述变换码本是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁；

采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理；

其中，基于该基码本和变换码本生成双极化码本，包括：

16码字Rank1双极化码本为：

32码字Rank1双极化码本为：

16码字Rank2双极化码本为：

32码字Rank2双极化码本为：

w_n为基码本；Φ_m为变换码本；并且，当w_n＝w₀时，v_n＝v₀，v_n′＝v₄；当w_n＝w₁时，v_n＝v₁，v_n′＝v₅；当w_n＝w₂时，v_n＝v₂，v_n′＝v₆；当w_n＝w₃时，v_n＝v₃，v_n′＝v₇；当w_n＝w₄时，v_n＝v₄，v_n′＝v₁；当w_n＝w₅时，v_n＝v₅，v_n′＝v₂；当w_n＝w₆时，v_n＝v₆，v_n′＝v₃；当w_n＝w₇时，v_n＝v₇，v_n′＝v₀；当Φ_m＝Φ₀时，φ_m＝-1；当Φ_m＝Φ₁时，φ_m＝1；当Φ_m＝Φ₂时，φ_m＝-j；当Φ_m＝Φ₃时，φ_m＝j；运算符号⊙定义为，A(：，n)表示矩阵的第n列；表示叉乘，为矩阵中向量的乘法符号；所述DFT矩阵为

$\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right].$

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于DFT矩阵或其共轭转置矩阵生成基码本，包括：

获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵；

将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量；

根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。

5.一种预编码矩阵索引PMI发送设备，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储码本，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本；所述变换码本是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁；其中，基于该基码本和变换码本生成双极化码本，包括：

16码字Rank1双极化码本为：

32码字Rank1双极化码本为：

16码字Rank2双极化码本为：

32码字Rank2双极化码本为：

w_n为基码本；Φ_m为变换码本；并且，当w_n＝w₀时，v_n＝v₀，v_n′＝v₄；当w_n＝w₁时，v_n＝v₁，v_n-＝v₅；当w_n＝w₂时，v_n＝v₂，v_n′＝v₆；当w_n＝w₃时，v_n＝v₃，v_n′＝v₇；当w_n＝w₄时，v_n＝v₄，v_n′＝v₁；当w_n＝w₅时，v_n＝v₅，v_n′＝v₂；当w_n＝w₆时，v_n＝v₆，v_n′＝v₃；当w_n＝w₇时，v_n＝v₇，v_n′＝v₀；当Φ_m＝Φ₀时，φ_m＝-1；当Φ_m＝Φ₁时，φ_m＝1；当Φ_m＝Φ₂时，φ_m＝-j；当Φ_m＝Φ₃时，φ_m＝j；运算符号⊙定义为，A(：，n)表示矩阵的第n列；表示叉乘，为矩阵中向量的乘法符号；所述DFT矩阵为 $\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right].$

选择模块，用于根据信道信息，从码本中选择一个或多个码字，并确定所述码字对应的PMI；

发射模块，用于发送所述PMI。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，存储模块包括：

基码本单元，用于基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本；

码本生成单元，用于基于所述基码本和变换码本生成的双极化码本；

存储单元，用于将上述双极化码本作为码本存储。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，基码本单元包括：

DFT矩阵子单元，用于获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵；

DFT矩阵衍生子单元，用于将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量；

基码本子单元，用于根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。

8.一种预编码处理设备，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储码本，所述码本是在基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本后，基于该基码本和变换码本生成的双极化码本；所述变换码本是根据信道分布特性生成的包含N₁个码字的变换码本，其中，N₁由所需的码本中码字个数N和基码本中码字个数N₀决定，N＝N₀×N₁；其中，基于该基码本和变换码本生成双极化码本，包括：

16码字Rank1双极化码本为：

32码字Rank1双极化码本为：

16码字Rank2双极化码本为：

32码字Rank2双极化码本为：

w_n为基码本；Φ_m为变换码本；并且，当w_n＝w₀时，v_n＝v₀，v_n′＝v₄；当w_n＝w₁时，v_n＝v₁，v_n′＝v₅；当w_n＝w₂时，v_n＝v₂，v_n′＝v₆；当w_n＝w₃时，v_n＝v₃，v_n′＝v₇；当w_n＝w₄时，v_n＝v₄，v_n′＝v₁；当w_n＝w₅时，v_n＝v₅，v_n′＝v₂；当w_n＝w₆时，v_n＝v₆，v_n′＝v₃；当w_n＝w₇时，v_n＝v₇，v_n′＝v₀；当Φ_m＝Φ₀时，φ_m＝-1；当Φ_m＝Φ₁时，φ_m＝1；当Φ_m＝Φ₂时，φ_m＝-j；当Φ_m＝Φ₃时，φ_m＝j；运算符号⊙定义为，A(：，n)表示矩阵的第n列；表示叉乘，为矩阵中向量的乘法符号；所述DFT矩阵为 $\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right];$

选择模块，用于根据接收到的预编码矩阵索引PMI从码本中找出对应的码字；

预编码模块，用于采用所述码字对待发送数据进行预编码处理，或，根据所述码字进一步处理得到预编码矩阵后对待发送数据进行预编码处理。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，存储模块包括：

基码本单元，用于基于离散傅立叶变换DFT矩阵或DFT矩阵的共轭转置矩阵生成基码本；

码本生成单元，用于基于所述基码本和变换码本生成的双极化码本；

存储单元，用于将双极化码本作为码本存储。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，基码本单元包括：

DFT矩阵子单元，用于获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵，或，获取一个点数为发射天线数一半的DFT矩阵的共轭转置矩阵；

DFT矩阵衍生子单元，用于将所述DFT矩阵或其共轭转置矩阵左乘或右乘若干对角矩阵得到若干个酉矩阵，获取所述若干个酉矩阵的列向量或行向量；

基码本子单元，用于根据酉矩阵的列向量或酉矩阵的行向量的转置、或酉矩阵行向量的共轭转置的组合作为基码本。