CN102301666B - 预编码码本和反馈表示 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信系统中的多天线传输技术领域。本发明公开了对多天线传输的预编码反馈表示的传送，以及为多天线传输的预编码生成合适的码本。第一批天线端口的预编码的矩阵表示范例包括更少天线端口的预编码子矩阵。

Description

预编码码本和反馈表示

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的多天线传输技术领域。本发明尤其涉及有关预编码和传送预编码反馈表示的技术领域。

背景技术

对于多输入多输出(MIMO)通信系统而言，预编码旨在用于提高信号增益和/或增强多个发送信息流之间接收信号的区分。例如，预编码已经用于各种无线通信标准，例如3GPPLTE、3GPP2 UMB和IEEE 802.16e。在所有这些标准中，OFDM作为传输的调制技术。

预编码通过将要发送的多个或单个数据流分别与矩阵或向量相乘的方式来执行。用于表示使用的预编码(以及下文中列出的预编码器)的矩阵或向量应与信道相匹配，以便能够很好地区分不同的数据流，从而能够针对各个数流实现很高的接收信噪比(SNR)。在通过无线信道传输的OFDM系统中，输入输出关系可以表示为：

y＝HWx+n，                          (B-1)

其中，W表示预编码矩阵；H表示信道矩阵；x表示包含要发送的符号的输入向量；n表示噪声取样；y表示接收端的输出信号。等式B-1中的关系适用于OFDM系统中的各个子载波。然而，一组相邻的子载波通常使用同一预编码矩阵W。

等式B-1中的模型适用于以下两种情况下的无线通信系统：1)基站与接收移动台之间的通信，其中基站有多个发射天线；2)多个基站与接收移动台之间的通信，其中每个基站有多个发射天线。在第二种情况下，传输信道H的列数等于所有协同基站的发射天线总数，同时预编码矩阵W的行数也等于此发射天线总数。这种场景被称为协同多点传输(COMP)系统，因此大量的传输天线需要码本。

预编码矩阵W的选择是基于传输信道H的，即预编码器依赖于信道。同时，传输秩的选择也是基于信道H的。传输秩等于发送数据流的数量，同时等于预编码矩阵W的列数。因此，如果选择了秩1，预编码矩阵W将成为预编码向量。

图1示意性地显示了一种无线通信系统，其中，一个基站发送两个数据流，这两个数据流经过了秩为2的预编码矩阵W进行预编码处理。在这种情况下，发射基站有四个发射天线，而接收移动台有两个接收天线。在接收机中，接收机滤波器用于将着两个数据流分离开来。

图2示意性地显示了一种场景，其中无线通信系统中有三个发射基站，每个基站有四个发射天线，这三个发射基站分别向同一个接收移动台发送了三个数据流，其中移动台有三个接收天线。这是一个COMP传输范例，其中，多个基站向同一个接收移动台发送协同信号。因此，在这种情况下，由于总共有12个发射天线和3个接收天线，所以传输信道H有12列和3行。而且，由于发送了三个数据流，所以预编码矩阵W有12行和3列，因此，将从12发射天线的码本中选择此矩阵。各个基站发射了此12x3的矩阵W的子矩阵，例如，基站1使用由预编码矩阵W顶部的4行、3列组成的预编码矩阵发射了3个数据流。

因此，接收机接收到了y，以及有关联合的信道与预编码器乘积G＝HW的信息，则接收机可以创建接收机滤波器R，用于估计传输符号向量：

$\hat{x}=\mathrm{Ry}.---(B-2)$

一种通用的接收机滤波器为迫零滤波器：

R＝(G^*G)^-1G^*，                               (B-3)

或线性最小均方误差(LMMSE)接收机滤波器：

R＝(G^*G+C_nn)^-1G^*，                           (B-4)

其中，C_nn是接收端的噪声加干扰协方差矩阵。

如果发射端知道有关信道H的信息，则可以选择对应的预编码器W用于传输。选择预编码器W的准则，包括选择预编码器的秩的准则，是针对中的估计符号最大化信号与干扰加噪声比(SINR)。另一种选择W的准则也是公认的，例如，最大化传输信息比特，考虑所有数据流。注意，预编码器W的列尺寸，也称为传输秩，也是选择预编码器W时需要考虑的一部分，因此选择此秩(等于列数)内所有可能预编码矩阵中的秩和最优预编码器W。

通常，发射端并不了解信道H。如果接收机可以估计到所有信道信息H并将此信息反馈给向发射机，发射机则可以根据接收机发送的已获取的信道信息来确定预编码矩阵W，但是这需要大量的反馈信令，是不可取的。

为了减少信令开销，传统的方法是针对特定的秩构建一组数量有限的可能预编码器W_i，其中i＝1，...，N。这些针对特定秩的预编码矩阵的集合被称为预编码码本。因此，针对特定秩即一定数量的空间流的码本由N个唯一的预编码矩阵组成(或者如果秩为1，则由N个向量组成)，各个矩阵的大小为RxM，其中，M表示发射天线端口的数量，R表示并行空间流的数量或传输秩。

码本为已知的，分别存储于发射端和接收端。由于在发射机和接收机之间，接收机往往更了解信道H的信息，所以接收机可以根据信道的信息从对应秩的码本中选择秩和最佳预编码器W，并将用于表示选择的秩和预编码器的标号反馈给发射机。那么，发射机则可以将与发射机反馈的标号相对应的预编码器用于传输，或者，发射机可以有其他信息来源，以选择不同于接收机选择的预编码器。因此，接收机发送的反馈仅作为建议性的，由发射机最终决定应使用何种预编码矩阵进行特定的传输。例如，发射机可以降低预编码器的秩，也可以在连续的反馈报告之间内插预编码矩阵。这种使用反馈信息来表示已选择的预编码矩阵的操作被成为闭环预编码。

或者，如果没有可用的反馈控制链路，发射机可以伪随机地循环使用一组预编码器，这种操作被称为开环预编码。如果一组预编码器的不同预编码矩阵只是在列置换或行置换方面不同，这将有助于支持开环预编码。列置换相当于将数据流的映射置换到预编码矩阵中，而行置换相当于将预编码矩阵的映射置换到物理天线中。这种映射循环将确保各个数据流都会遇到质量出现波动的信道，以免某个数据流的信道质量始终很差，在开环系统中可能会出现这种情况。因此，用于开环操作的码本包括一部分仅在列置换或行置换方面存在差异的预编码矩阵。

图2示意性地例示了一种无线通信系统的反馈操作。接收机使用信道估计单元估计从所有发射天线到所有接收天线之间的各个信道。然后将已估计的信道用于预编码矩阵选择单元中，在此单元中，从可用的预编码矩阵码本中选择秩及其对应的预编码矩阵。

码本的设计是近年来倍受关注的话题。由于码本的性能取决于信道模型以及评估使用的性能指标，所以找到最佳的码本是个问题。然而，用于评估不同码本的性能的衡量标准是码本中所有预编码器之间的最小配对距离d_min。d_min较大的码本被认为其性能优于d_min较小的码本的性能。

码本的其他值得需要的的属性与实施复杂度的要求相关。其中两种属性便是恒模属性和限制字母表属性，这意味着码本中所有预编码器的所有矩阵要素必须具有相同的绝对幅度，而且是从同一有限复值星座中选择的，例如{+1，-1，+i，-i}或8-PSK。恒模属性确保了发射端的所有M个功放得到了均衡地使用而且使用同一功率发送，而限制字母表属性则简化了接收计算，例如在矩阵求逆和乘法运算过程中。

码本的另一个值得需要的属性是嵌套属性，它意味着秩为R的预编码矩阵是秩为R+1的预编码矩阵的子矩阵。例如，秩为1的预编码向量是属于秩为2的预编码矩阵中的列。由于在计算其他更高或更低的秩的选择衡量值时，更低的秩的计算结果可以保存起来供重复使用，因此此属性简化了在接收端关于选择何种秩和何种预编码器方面的决策过程。

此外，使用码本限制属性，通信系统可以限制在预编码器选择过程中允许接收机在码本中选择哪些预编码矩阵和哪些秩。因此，如果有利的话，系统可以排除某些预编码矩阵或秩。对于一个码本而言，很难使得每个预编码器适用于任何场景。例如，在某些信道场景中，码本中可能只有部分预编码器适于使用。在这种情况下，如果采用了码本限制，接收机用于寻找最佳预编码器的预编码器搜索空间将变小，从而降低了接收机的复杂度，同时提高了在特定信道场景下的性能。

在3GPP LTE规范中；当M＝4个发送天线端口时，有N＝16个预编码器，各个预编码器是由Householder变换根据对应的生成向量而生成的，这些编码器是分别针对各个秩R＝1、2、3、4而定义的。因此，有N*R＝64个不同预编码器分别存储在用户设备(UEs)和eNB(LTE中的基站)中。如果采用了码本限制，那么可以选择的预编码器的数量将被减少，例如，通过删除最高秩的所有预编码器矩阵来减少数量。

在作为LTE系统的后续演进的3GPP LTE-Advanced(LTE-A)通信系统系统中，最高支持8个天线端口以进一步提高系统性能，例如峰值数据速率、单元平均频谱效率等，因此，8个天线端口支持高阶MIMO。而在LTE系统中，最多有4个天线端口可用于码本预编码。

发明内容

如何为LTE-A所支持的8个天线端口设计预编码码本，或者如何为常见的多天线传输设计预编码码本？如何设计包括上述讨论的一个或多个值得需要的属性的码本？在设计码本时，通常要求码本在计算复杂度要求和存储装置要求等方面易于实施。

在范例3GPP LTE-A通信系统中，支持上述提到的COMP传输。在COMP系统中，发射天线的总数可能有所不同，具体取决于在COMP传输模式下有多少个基站协同发射到移动台。因此，需要针对不同发射天线数量的码本。例如，如果有两个基站协同发射，其中每个基站有4个天线，则需要针对8个天线的码本。如果COMP模式下有四个基站协同发射，其中每个基站有4个天线，则需要针对16个发射天线的码本。因此，问题是针对各种发射天线数量，等同于针对各种不同的秩或发送数据流的数量，来设计码本。

根据现有技术方案，基于量子信息理论的相互无偏基描述了针对8个天线端口构建码本的方法。此方法提供嵌套属性，而且预编码矩阵是恒模，具有限制字母表。然而，根据此方法，复值向量x和矩阵C之间的Kronecker乘积用于码本生成。例如，为了获取到预编码矩阵，需要执行乘法运算以创建预编码矩阵，其中，·表示按元素相乘；C_j表示C的第j列。

根据另一种现有技术方案，使用复Hadamard变换针对8个天线端口口进行码本设计，其中复Hadamard变换由复矩阵之间的Kronecker乘积组成。始终首先构建满秩秩为8的码本，而且可以从满秩码本中删除列以获取更低秩的码本。码本设计由多个设计参数组成，要找到最终码本，需要进行计算机仿真。

根据本发明的一个实例方面，使用生成第一码本A的方法和乘积可以解决上述一个或多个问题，其中码本A至少包括无线通信系统中多天线传输的第一号预编码矩阵a_p。对于第一预编码矩阵a_p，其包括M′行和R′列，至少包括一个第一和第二子矩阵；上述生成过程包括以下步骤：

-至少选择属于第二码本B的一个第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k；上述第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k包括M行和R₁列，其中M′＞M，M≥2且R₁≥1；

-分别基于所述第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k获取到上述第一和第二子矩阵，因此，当R′＞1时，1号预编码矩阵a_p中各列之间相互正交。

根据本发明的另一个实例方面，使用第一码本A的方法可以解决上述一个或多个问题，其中生成的码本A用于对无线通信系统中多天线传输进行预编码。

权利要求包括本发明的各个实施例。

根据本发明，码本的一个优点是，一个码本可以从一个矩阵维数比其小的码本中的预编码器得到，以及这些生成的预编码器从较小维数的预编码器中继承了上述值得需要的属性。例如，由于根据本发明LTE-A码本可以基于LTE码本，所以在LTE-A通信系统的UE中只有LTE码本需要存储在内存中。这可以降低UE的内存要求。此外，在构建8天线码本时，不需要复值矩阵之间的矩阵乘积(按元素的乘积或Kronecker乘积)，这就是计算复杂度被降低了原因。

而且，在为不同传输系统和场景的设计码本时，例如为单基站传输或者在下行传输中有若干个基站协同传输的COMP传输场景设计时，本发明的范例实施例提供了极大的灵活性。由于UE时而连接到单个基站，又时而通过COMP操作连接到多个基站，所以UE必须针对各种场景生成并存储对应的预编码码本。如果针对单基站场景和COMP场景(以及其他场景)的码本生成和设计采用同一常规方法，由于获取不同天线端口口数量的码本的复杂度较低，例如按照本发明的范例实施例，因此这一点很有帮助性。

根据下列本发明的具体实施例，本发明的其他优点显而易见。

附图说明

有关下列本发明各个方面的实施例的可能实施方案的说明参考了附图。

附图旨在说明解释本发明，其中：

图1示意性地显示了如何使用预编码矩阵将两个数据流映射到四个天线上的方式，以及双天线接收机如何采用接收机滤波器重建这两个发送数据流的方式；

图2示意性地显示了在COMP模式下发射时如何将三个数据流映射到三个基站(分别为发射机1、2、3)中的4个天线上的方式。因此，这三个基站共用码本中的同一个预编码矩阵，从而各个基站将这个预编码矩阵的子矩阵作为其各自的预编码矩阵。此图还显示了3天线接收机采用接收机过滤来重建这三个发送数据流。

图3示意性地显示了接收机如何执行以下操作的方式：估计发射机和接收机之间的信道；使用估计的信道从预定义的码本中选择最佳预编码矩阵；并将与最佳预编码矩阵对应的标号反馈给发射机，发射机在后续传输中应用此编码矩阵；

图4显示了仿真结果，用于比较根据现有技术的秩为1的码本的性能与根据本发明的码本的性能，作为LMMSE接收机之后的接收SINR分布；

图5显示了仿真结果，用于比较根据现有技术的秩为2的码本的性能与根据本发明的码本的性能，作为LMMSE接收机之后的接收SINR分布；

图6显示了仿真结果，用于比较根据现有技术的秩为5的码本的性能与根据本发明的码本的性能，作为LMMSE接收机之后的接收SINR分布；

图7显示了仿真结果，用于比较根据现有技术的秩为8的码本的性能与根据本发明的码本的性能，作为LMMSE接收机之后的接收SINR分布。

具体实施方式

定义两个码本A、B，其中，码本A用于M′个发射天线端口口和秩为R′的传输，由N′个针对每个秩为R′的预编码矩阵a_p组成，每个矩阵尺寸为M′×R′，其中1≤i≤N′且1≤R′≤M′，而且每个a_p中的各个列相互正交：

A＝{a₁，…，a_N′}，

其中，码本B用于M＜M′个发射天线端口口，由N个针对秩为R的传输的酉预编码矩阵b_i组成，每个矩阵大小为M×R，其中1≤i≤N_R且1≤R≤M：

B＝{b_l，…，b_N}。

此外，假定为M×S矩阵，由矩阵b_i的集合ω中的S个列组成。例如，是M×2矩阵，由矩阵b_i中的列1和列3组成。同时，假定码本B具有嵌套属性，即码本B中秩为R的预编码矩阵b_i中的选定列数是码本B中秩为R-1的预编码矩阵b_j。进一步假定码本B具有恒模属性和限制字母表属性，即任意矩阵b_i的各个元素具有相同的幅度，而且是从有限信号星座Ω中选择的。

根据上述表示法，LTE-A通信系统的码本为码本A，其中M′＝8，而LTE通信系统的码本为码本B，其中M＝4，且最大预编码矩阵数量N＝16。本发明至少能够解决上述问题，具体方法是，针对给定秩R′创建8天线端口码本A，其中码本A由包括正交列的预编码矩阵组成，以便码本A中的各个预编码矩阵包括至少两个基于4天线端口码本B中的预编码矩阵的子矩阵。可以将属于码本B的预编码矩阵与同一个或不同的复矩阵或复标量相乘，同时也可以将这两个预编码矩阵中的行和列进行置换。这两个子矩阵可以基于码本B中的两个不同的预编码矩阵，但也可以基于码本B中的同一预编码矩阵。

注意，本发明为给定无线系统的一个发射天线端口与最大数量的发射天线端M′之间的所有秩R′提供码本A。同时，可能有理由分别针对秩1或秩2选择不同的码本，因为这些秩也用于多用户传输，这是另一种传输模式，其中多个用户可同时接收信息。换言之，在这种模式下，发送数据流用于不同的用户或接收机。因此，此模式可能具有特殊的码本设计要求，但是由于仅低秩码本用于此模式，所有根据本发明的方法可以生成高秩码本。因此，本发明针对给定的秩R′考虑码本生成的方法。

根据本发明，等式1中给出了一个码本生成实施例，其中无需置换或乘法运算，

$a_p=\left(\begin{array}{c}{b}_i\\ b_k\end{array}\right).---\left(1\right)$

接收机可以从属于码本B中的一组预编码矩阵中选择两个合适的预编码矩阵b_i和b_k，用于作为等式1中的子矩阵，并将此信息反馈给发射机。由于在LTE中码本B的最大秩为4，所以这种包括两个子矩阵的8个天线端口码本的最大秩为4。还应注意，如上所述，选定的预编码矩阵b_i和b_k可以是同一预编码矩阵，即i＝k。

按照这种方式构建而得到的码本A将针对所有传输秩继承码本B的嵌套属性、恒模属性和限制字母表属性。可以对码本A中的矩阵执行任何所属领域的技术人员了解的矩阵操作，例如行置换、列置换、求逆、转置、Hermitian转置等，这些操作将作为本发明的一部分。

此外，如果允许b_i与b_k的所有组合，码本A大小是码本B大小的平方。如果需要更小的码本A，在构建码本A之前，可以从码本B中删除部分预编码矩阵，以便码本A是基于属于码本B中部分预编码矩阵的。

本发明的其他优点是，接收机可以根据码本B重复使用计算算法，因为码本A由至少两个属于码本B的预编码矩阵的聚合组成。

根据本发明的另一个实施例，较小的码本B中的各个预编码矩阵可以与复标量相乘。这些标量可表示为β_i和β_k，等式2中显示了这种包括标量乘法运算的实施例的范例：

$a_p=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\β}}_i{b}_i\\ {\mathrm{\β}}_k{b}_k\end{array}\right).---\left(2\right)$

在另一个实施例中，通过删除等式2中两个子矩阵中的列可以获取到更低秩的预编码矩阵a_p。例如，可以获取到秩为2的预编码矩阵，如等式3所示：

$a_p=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\β}}_i{b}_i^{\left\{13\right\}}\\ {\mathrm{\β}}_k{b}_k^{\left\{12\right\}}\end{array}\right).---\left(3\right)$

其中，上预编码矩阵(包括标号i)使用列1和列3，下编码矩阵(包括标号i)使用列1和列2。删除列的选择取决于选定的预编码矩阵，即取决于等式3中的指数i和k。

根据本发明的再另一个实施例，较小的码本B中的各个预编码矩阵可以与复矩阵相乘。这些矩阵可以是对角矩阵，可表示为Γ_i和Γ_k，等式4中显示了这种包括矩阵乘法运算的实施例的范例：

$a_p=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\Γ}}_i{b}_i\\ {\mathrm{\Γ}}_k{b}_k\end{array}\right).---\left(4\right)$

等式5中显示了另一个实施例：

$a_p=\left(\begin{array}{c}{b}_i{\mathrm{\Γ}}_i\\ b_k{\mathrm{\Γ}}_k\end{array}\right).---\left(5\right)$

为了针对大于4的秩生成码本A，我们需要将码本A的预编码矩阵扩展到4列以上。根据本发明的一个实施例，将码本B中的至少4个预编码矩阵作为码本A中一个预编码矩阵a_p中的4个子矩阵，即码本A中的预编码矩阵a_p包括码本B中的预编码矩阵，如等式6所示：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{\β}}_i{b}_i& {\mathrm{\β}}_j{b}_j\\ {\mathrm{\β}}_m{b}_m& {\mathrm{\β}}_n{b}_n\end{array}\right).---\left(6\right)$

由于a_p包括正交列，所以在选择指数i、j、m、n时需要一些限制。等式6显示了本发明中另一些基于常规设计针对大于4的秩构建码本的实施例。

等式7和等式8则显示了再另一些实施例：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{\Γ}}_i{b}_i& {\mathrm{\Γ}}_j{b}_j\\ {\mathrm{\Γ}}_m{b}_m& {\mathrm{\Γ}}_n{b}_n\end{array}\right),---\left(7\right)$

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{b}_i{\mathrm{\Γ}}_i& b_j{\mathrm{\Γ}}_j\\ b_m{\mathrm{\Γ}}_m& b_n{\mathrm{\Γ}}_n\end{array}\right).---\left(8\right)$

其中，4个子矩阵分别从左侧和右侧与Γ_i、Γ_j、Γ_m和Γ_n相乘。这些矩阵可以是对角矩阵。

对比等式6-8中的设计，为了节约反馈开销，同时考虑到a_p中各个列相互正交，所以秩为8的码本A的预编码矩阵仅由码本B中的两个秩为4的预编码矩阵组成，但是，其中已通过将右下矩阵与标量-1相乘，即此矩阵的标量β＝-1，使得各个列相互正交，如下列等式9所示：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{b}_i& b_i\\ b_k& {-b}_k\end{array}\right).---\left(9\right)$

使用这种构建方法，只有两个矩阵需要标识，而且与等式6中的设计相比，接收机发送的反馈已减半。

而且，通过从4天线端口码本B中选择单个预编码矩阵，并将标量β＝-1乘法运算应用于等式6中的一个子矩阵中，可以进一步减少等式9中的设计的开支。因此，码本A中秩为8的预编码矩阵将仅由码本B中的一个预编码矩阵组成。等式10显示了此实施例：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{b}_i& b_i\\ b_i& {-b}_i\end{array}\right).---\left(10\right)$

根据上述实施例，在码本A中生成了满秩为8的预编码器，而且为了形成更低的秩的预编码器，需要以一定的方式从满秩预编码器中删除列，以便保留嵌套属性。一种用于删除秩为8的码本中的列的方式是，删除右侧列，保留矩阵的左半侧，等式11显示了这种秩为6的情况：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{b}_i& b_i^{\left\{12\right\}}\\ b_k& -b_k^{\left\{12\right\}}\end{array}\right).---\left(11\right)$

在等式11中的实施例中，所有大于4的秩的左侧4列保持不变。另一种删除方法是，删除各个子矩阵中的右侧列，如等式12所示：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{b}_i^{\left\{123\right\}}& b_i^{\left\{123\right\}}\\ b_k^{\left\{123\right\}}& -b_k^{\left\{123\right\}}\end{array}\right).---\left(12\right)$

再一种降低秩并同时保留嵌套属性的方法是，根据LTE码本B删除列。例如，在LTE中，秩为4的预编码矩阵使用预编码矩阵的所有列{1234}。对于给定预编码矩阵标号为3的预编码矩阵可以从秩为4的预编码矩阵中选择列数{124}，如果是其他标号，则可以选择列数{123}。为了获取秩为7的预编码矩阵，可以删除第一预编码矩阵中的第3列，以第二预编码矩阵中的第4列。等式13中显示了这种情况的范例：

$a_p=\left(\begin{array}{cc}{b}_i& b_i^{\left\{124\right\}}\\ b_k& -b_k^{\left\{123\right\}}\end{array}\right).---\left(13\right)$

在本发明的再另一个实施例中，从LTE的4比特秩为1的码本中获取到了LTE-A的4比特秩为1的码本。此LTE秩为1的码本通过以下等式得出：

$\tilde{B}=\{b_1^{\left\{1\right\}},\·\·\·,b_N^{\left\{1\right\}}\},---\left(14\right)$

而且根据预定义的选择规则，例如通过选择向量1、2、3、4，从(14)中的码本中选择了4个预编码向量，如下等式所示：

$\tilde{B}=\{b_1^{\left\{1\right\}},b_2^{\left\{1\right\}},b_3^{\left\{1\right\}},b_4^{\left\{1\right\}}\}.---\left(15\right)$

那么，可以通过将码本中所有可能的配对组合中的码本向量堆叠起来，从而获得了包括16个元素的LTE-A秩为1的码本，如下等式所示：

$A=\left\{\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{c}{b}_1^{\left\{1\right\}}\\ b_1^{\left\{1\right\}}\end{array}\right]& \left[\begin{array}{c}{b}_1^{\left\{1\right\}}\\ b_2^{\left\{1\right\}}\end{array}\right]& \·\·\·& \left[\begin{array}{c}{b}_4^{\left\{1\right\}}\\ b_4^{\left\{1\right\}}\end{array}\right]\end{array}\right\}.---\left(16\right)$

应注意，要根据此实施例获取LTE-A码本，不需要先生成秩为8的码本，然后再删除列。

在本发明的再另一个实施例中，从LTE的4比特秩为2的码本中获取到了LTE-A的4比特秩为2的码本。此LTE秩为2的码本通过以下等式得出：

$B=\{b_1^{\left\{14\right\}},\·\·\·,b_N^{\left\{12\right\}}\},---\left(17\right)$

根据某些预定义的选择规则，从等式17中的码本中选择了4个预编码矩阵，在此范例中选择了预编码矩阵1、2、3、4，如下等式所示：

$\tilde{B}=\{b_1^{\left\{14\right\}},b_2^{\left\{12\right\}},b_3^{\left\{13\right\}},b_4^{\left\{12\right\}}\}.---\left(18\right)$

那么，可以通过将码本中所有可能的配对组合中的码本矩阵堆叠起来，从而获得了包括16元素的LTE-A码本，如下等式所示：

$A_1=\left\{\begin{array}{cccc}\left[\begin{array}{c}{b}_1^{\left\{14\right\}}\\ b_1^{\left\{14\right\}}\end{array}\right]& \left[\begin{array}{c}{b}_1^{\left\{14\right\}}\\ b_2^{\left\{12\right\}}\end{array}\right]& \·\·\·& \left[\begin{array}{c}{b}_4^{\left\{12\right\}}\\ b_4^{\left\{12\right\}}\end{array}\right]\end{array}\right\}.---\left(19\right)$

还应注意，要根据此实施例获取LTE-A码本，不需要先生成秩为8的码本，然后再删除列。

在本发明的再另一个实施例中，从针对包括4个天线的系统的2比特秩为4的码本中获取到了针对包括16个天线的系统的8比特秩为16的码本。例如，包括16个天线的系统可以采用COMP传输方式，在这种传输方式中，4个基站协同发射到同一个接收机，其中每个基站有4个发射天线。4个天线的码本B可以通过以下等式得出：

B＝{b₁，…，b₄}                                     (20)

根据等式21可以得出16个发射天线的码本A：

$a_p=\left(\begin{array}{cccc}{b}_a& b_a& b_a& -b_a\\ b_c& b_c& {-b}_c& b_c\\ b_d& -b_d& b_d& -b_d\\ b_f& -b_f& -b_f& b_f\end{array}\right),---\left(21\right)$

其中，预编码矩阵b_a，b_c，b_d，b_f是从码本B中选择出来的。所属领域的技术人员了解此预编码矩阵包括正交列。应了解，如果生成的预编码矩阵需要小于16的秩，那么可以删除列。还应了解，根据本发明可以使用此方法生成更大维数的预编码器，同时在所附权利要求范围内本发明是生成码本的通用方法。

要评估根据本发明生成的码本的性能，在类似于LTE-Advanced通信系统的5MHzOFDM无线通信系统中执行了仿真操作，其中基站端有8个天线端口，UE端有8个接收天线。对于各个由24个子载波组成的群组，从16个预编码器的码本中选择一个预编码器。通过最大化数据流上的总体容量来进行选择，其中数据流的数量等于预编码矩阵的秩。

假设典型城市信道，并假设在8x8 MIMO矩阵中各个信道单元独立地衰落。每个接收天线的平均接收SNR为10dB，而且使用了LMMSE接收机。

在性能分析过程中，根据本发明生成16个元素的码本，具体方法是：通过从LTE码本中选择给定秩的前4个预编码矩阵，并选择两个预编码矩阵创建8天线端口码本；使用等式19将此码本的性能与根据现有技术生成的每个秩包括16个预编码矩阵/向量的码本的性能进行比较。在上述设置中，秩为8的情况是一种例外，其中，码本的4个预编码矩阵是为了能够与现有技术方案进行比较(其中，只有4个矩阵用于秩8)。

在图4-7中，虚线表示根据本发明的码本的性能，而实线表示根据现有技术的码本的性能。通过这些数字可以看出，这两组码本之间的差异可以忽略不计。因此，根据本发明的码本和根据现有技术的码本的性能相同，但是本发明能够提供一种十分简单的码本生成方法，这是本发明的优点之一，能够避免复值矩阵的Kronecker乘法运算。因此，从实施角度来看，本发明更具吸引力。本发明的其他优点在本文中已有说明。

此外，所属领域的技术人员都知道，根据本发明生成码本的方法和使用生成码本的方法可以采用包括特定代码含义的计算机程序实现，当其在计算机中运行时可以让计算机来实施方法的各个步骤。这种计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读媒介中。这种计算机可读媒介基本上可由任何内存组成，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。

Claims (24)

1.用于传递无线通信系统中多天线传输的预编码反馈表示的方法，其中，传递第一码本A中的第一预编码矩阵a_p的表示；上述第一预编码矩阵a_p包括M′行和R′列，其中M’和R’是自然数，其至少包括第一和第二子矩阵，其特征在于上述第一预编码矩阵至少基于属于第二码本B中的第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k；上述第二和第三预编码矩阵包括M行和R₁列，其中M和R₁是自然数，而且M′>M，M≥2且R₁≥1；其中上述第一和第二子矩阵分别基于第二和第三预编码矩阵；当R′>1时，上述第一预编码矩阵中的各列之间相互正交。 

2.根据权利1要求所述的方法，其中，所述预编码反馈表示是分别基于上述第二和第三预编码矩阵的表示的。 

3.为无线传输系统中的多天线通信生成第一码本A的方法，至少包括一个第一预编码矩阵a_p；上述第一预编码矩阵a_p包括M′和R′列，其中M′和R′是自然数，并且所述第一预编码矩阵a_p至少包括第一和第二子矩阵，其特征在于： 

-至少选择属于第二码本B的第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k；上述第二和第三预编码矩阵b_i，b_k包括M行和R₁列，其中M和R₁自然数，而且M′>M，M≥2且R₁≥1； 

-分别基于第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k获取到上述第一和第二子矩阵，因此，当R′>1时，上述第一预编码矩阵a_p中各列之间相互正交。 

4.根据权利要求3所述的方法，在生成第一码本时包括在上述第二和第三预编码矩阵中至少其中一个矩阵的乘法运算。 

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在上述第二和第三预编码矩阵中至少其中一个矩阵与复标量相乘。 

6.根据权利要求3所述的方法，包括在上述第二和第三预编码矩阵中至少其中一个矩阵的行置换或列置换。 

7.根据权利要求3-6中任一权利要求所述的方法，包括： 

-对上述第一预编码矩阵a_p中的列的置换，以及/或 

-对上述第一预编码矩阵a_p中的行的置换。 

8.根据权利要求3所述的方法，其中，上述第一预编码矩阵a_p包括分别基于第四预编码矩阵b_j和第五预编码矩阵b_m的第三和第四子矩阵；上述第四预编码矩阵b_j和第五预编码矩阵b_m属于上述第二码本B，包括M行和R₂列，其中M和R₂是自然数。 

9.根据权利要求8所述的方法，包括： 

-对在上述第二b_i、第三b_k、第四b_j和第五b_m预编码矩阵中的至少一个矩阵中的列的置换，以及/或 

-对在上述第二b_i、第三b_k、第四b_j和第五b_m预编码矩阵中的至少一个矩阵中的行的置换。 

10.根据权利要求8所述的方法，包括上述第二b_i、第三b_k、第四b_j和第五b_m预编码矩阵中的至少一个矩阵的乘法运算。 

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在上述第二、三、四和五预编码矩阵中至少一个矩阵与复标量相乘。 

12.根据权利要求10所述的方法，其中R′=R₁+R₂。 

13.根据权利要求12所述的方法，其中，上述第一预编码矩阵a_p具有以下结构： 

14.根据权利要求12的方法，其中i=j且k=m，所以上述第一预编码矩阵a_p具有以下结构： 

15.根据权利要求3－6和9-14中的任一权利要求使用生成的第一码本A的方法，其中，上述第一码本A用于对无线通信系统中的多天线传输进行预编码。 

16.根据权利要求1或3所述的方法，其中R′=R₁。 

17.根据权利要求1或3所述的方法，其中，上述第二码本B是用于长期演进LTE通信系统的码本。 

18.根据权利要求1或3所述的方法，其中，上述第二码本B是用于长期演进LTE通信系统的码本，其是通过从LTE通信系统的码本中选择部分预编码矩阵而形成的。 

19.根据权利要求1或3所述的方法，其中，上述无线通信系统或无线传输系统是高级的长期演进(LTE-A系统，而且上述码本A用于基站、移动台和/或中继站。 

20.根据权利要求19的方法，其中，上述码本A用于下行传输中的至少两个基站；上述至少两个基站在协同多点传输(COMP模式下发射，它们共用同一个预编码矩阵。 

21.一种用于传递无线通信系统中多天线传输的预编码反馈表示的装置，其中包括用于传递第一码本A的第一预编码矩阵a_p的表示的模块；上述第一预编码矩阵a_p包括M′行和R′列，其中M’和R’是自然数，包括至少第一和第二子矩阵，其特征在于用于从预定义码本中选择预编码矩阵作为第一码本A的处理方法；上述第一预编码矩阵至少基于属于第二号码本B的第二预编码矩阵b_i和第三预编码矩阵b_k；上述第二和第三预编码矩阵包括M行和R₁列，其中M和R₁是自然数，而且M′>M，M≥2且R₁≥1；其中上述第一和第二子矩阵分别基于上述第二和第三预编码矩阵；当R′>1时，上述第一预编码矩阵中的各列之间相互正交。 

22.根据权利要求21所述的装置，其中，装置包括信道估计电路和相应地用于确定预编码反馈表示的处理装置。 

23.根据权利要求21所述的装置，其中，装置包括 

-用于接收预编码反馈表示的接收装置，以及 

-用于通过多个天线发送预编码数据的发送装置。 

24.根据权利要求21所述的装置，其中，装置包括用于根据第一码本A对无线通信系统中的多天线传输进行预编码的处理装置。