CN102769484B - 生成用于均匀圆阵列的码本及从该码本中获取码字的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了适用于均匀圆阵列天线配置方式的码本设计方案，所设计出的码本中的各码字具有恒模、各列间相互正交，和嵌套特性。基于所设计的码本，本发明还提供了在MIMO通信系统的基站中用于从所设计的码本集合中确定码字的方法，该基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，该方法包括：接收来自用户终端的码字索引信息；根据码字索引信息，从码本集合中确定与该码字索引信息对应的目标码字；其中，该码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，该N_t个码本基于信道矩阵的主特征向量和N_t×N_t的哈达玛矩阵确定，且哈达玛矩阵的第一列为全1或全-1。相比于现有Rel-10码本，使用本发明所设计的码本，能够减少反馈开销，并提高小区平均谱效率和小区边缘用户谱效率。

Description

生成用于均匀圆阵列的码本及从该码本中获取码字的方法

技术领域

本申请涉及无线通信，尤其涉及多输入多输出(MIMO)的无线通信系统中适用于均匀圆阵列(uniformcirculararray)天线配置方式的码本设计方法以及在配置有均匀圆阵列天线的基站中用于从所设计的码本中确定码字的方法及装置。

背景技术

在频分复用(FDD)系统中，信道状态信息(CSI)的量化是一个关键问题。均匀圆阵列是基站的一种典型的天线配置方式。对于均匀圆阵列天线配置方式，量化信道状态信息的一种方法是重新使用Rel-10码本。然而，8TxRel-10码本是为线性天线阵列设计的，其并不十分适用均匀圆阵列。

目前，尚没有一种适用于均匀圆阵列天线配置方式的完整码本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种适用于均匀圆阵列天线配置方式的码本集合设计方案。本发明所设计的码本集合适用于多输入多输出通信系统中基站配置有N_t根发射天线且该N_t根发射天线为均匀圆阵列天线配置方式的情形，该码本集合包括分别对应于各个秩的N_t个码本，根据本发明的一个实施例的码本生成方法包括以下步骤：基于信道矩阵的主特征向量和N_t×N_t的哈达玛矩阵，确定码本集合中的N_t个码本，其中，所述哈达玛矩阵的第一列为全1或全-1，所述信道矩阵的主特征向量为：

$v={[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Nt}})}]}^T$

其中，以α，β表示所述基站发射的电磁波的离开角，α∈[0，2π)表示方位角，β∈[0，π)表示仰角，R表示所述均匀圆阵列的半径，λ表示所述基站发射的电磁波的波长。

具体的，上述方法中N_t个码本中的秩为r的码本C_r可通过下式确定：

$C_r=\{W_r^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}$

其中1≤r≤N_t，X_m，n为N_t×N_t矩阵，X_m，n(：，1：r)表示由矩阵X_m，n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m，n通过下式构建：

X_m，n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_m，n，k＝1，2，…，N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m，n(：，k)表示矩阵X_m，n的第k列向量，D(：，k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(：，k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵；v_m，n通过对所述信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得。

根据本发明的码本设计方案所设计出的码本中的各码字具有恒模、各列之间相互正交，以及嵌套等特性。

基于本发明所设计的适用于均匀圆阵列天线配置方式的码本集合，在本发明的一个实施例中，提供了一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的方法，该基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述方法包括以下步骤：接收来自用户终端的码字索引信息；根据所述码字索引信息，从码本集合中确定与所述码字索引信息对应的目标码字；其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于信道矩阵的主特征向量和N_t×N_t的哈达玛矩阵确定，且所述哈达玛矩阵的第一列为全1或全-1，所述信道矩阵的主特征向量为：

$v={[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Nt}})}]}^T$

其中，以α，β表示所述基站发射的电磁波的离开角，α∈[0，2π)表示方位角，β∈[0，π)表示仰角，R表示所述均匀圆阵列的半径，λ表示所述基站发射的电磁波的波长。

具体的，上述方法中N_t个码本中的秩为r的码本C_r可通过下式确定：

$C_r=\{W_r^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}$

其中1≤r≤N_t，X_m，n为N_t×N_t矩阵，X_m，n(：，1：r)表示由矩阵X_m，n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m，n可通过下式构建：

X_m，n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_m，n，k＝1，2，…，N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m，n(：，k)表示矩阵X_m，n的第k列向量，D(：，k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(：，k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵；v_m，n通过对所述信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法，所述基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述方法包括以下步骤：根据所估计的信道矩阵并基于预定准则，从码本集合中确定一个码字；将所述码字的码字索引信息发送至所述基站；其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于信道矩阵的主特征向量和N_t×N_t的哈达玛矩阵确定，且所述哈达玛矩阵的第一列为全1或全-1，所述信道矩阵的主特征向量为：

$v={[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Nt}})}]}^T$

其中，以α，β表示所述基站发射的电磁波的离开角，α∈[0，2π)表示方位角，β∈[0，π)表示仰角，R表示所述均匀圆阵列的半径，λ表示所述基站发射的电磁波的波长。

具体的，上述方法中的N_t个码本中的秩为r的码本C_r可通过下式确定：

$C_r=\{W_r^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}$

其中1≤r≤N_t，X_m，n为N_t×N_t矩阵，X_m，n(：，1：r)表示由矩阵X_m，n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m，n可通过下式构建：

X_m，n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_m，n，k＝1，2，…，N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m，n(：，k)表示矩阵X_m，n的第k列向量，D(：，k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(：，k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵；v_m，n通过对所述信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得。

相比于现有的Rel-10码本，使用本发明所设计的码本，能够减少反馈开销，并提高小区平均谱效率和小区边缘用户谱效率。

在本发明的又一个实施例中，提供了一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的装置，该基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述装置包括：第一接收装置，用于接收来自用户终端的码字索引信息；第一确定装置，用于根据所述码字索引信息，从码本集合中确定与所述码字索引信息对应的目标码字；其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于信道矩阵的主特征向量和N_t×N_t的哈达玛矩阵确定，且所述哈达玛矩阵的第一列为全1或全-1，所述信道矩阵的主特征向量为：

$v={[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Nt}})}]}^T$

其中，以α，β表示所述基站发射的电磁波的离开角，α∈[0，2π)表示方位角，β∈[0，π)表示仰角，R表示所述均匀圆阵列的半径，λ表示所述基站发射的电磁波的波长。

具体的，所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\{W_r^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}$

其中1≤r≤N_t，X_m，n为N_t×N_t矩阵，X_m，n(：，1：r)表示由矩阵X_m，n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m，n可通过下式构建：

X_m，n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_m，n，k＝1，2，…，N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m，n(：，k)表示矩阵X_m，n的第k列向量，D(：，k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(：，k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵；v_m，n通过对所述信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得。

在本发明的又一个实施例中，提供了一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的装置，所述基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述装置包括：第二确定装置，用于根据所估计的信道矩阵并基于预定准则，从码本集合中确定一个码字；第一发送装置，用于将所述码字的码字索引信息发送至所述基站；其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于信道矩阵的主特征向量和N_t×N_t的哈达玛矩阵确定，且所述哈达玛矩阵的第一列为全1或全-1，所述信道矩阵的主特征向量为：

$v={[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Nt}})}]}^T$

其中，以α，β表示所述基站发射的电磁波的离开角，α∈[0，2π)表示方位角，β∈[0，π)表示仰角，R表示所述均匀圆阵列的半径，λ表示所述基站发射的电磁波的波长。

具体的，所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\{W_r^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}$

其中1≤r≤N_t，X_m，n为N_t×N_t矩阵，X_m，n(：，1：r)表示由矩阵X_m，n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m，n可通过下式构建：

X_m，n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_m，n，k＝1，2，…，N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m，n(：，k)表示矩阵X_m，n的第k列向量，D(：，k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(：，k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵；v_m，n通过对所述信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得。

本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的上述及其他特征将会更加清晰：

图1为根据本发明的一个实施例的多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法流程图；

图2为根据本发明的一个实施例的在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的方法流程图。

附图中相同或者相似的附图标识表示相同或者相似的部件。

具体实施方式

在下行MIMO通信系统中，假定基站配置有N_t根发射天线，且该N_t根发射天线为均匀圆阵列配置方式。由于基站配置有N_t根发射天线，因此，在本发明的码本设计方案中，共需要设计N_t个码本，其分别为秩为1(Rank1)的码本，秩为2(Rank2)的码本，秩为3(Rank3)的码本，......，秩为N_t(RankN_t)的码本。该N_t个码本构成码本集合，其被分别存储在基站侧和用户终端侧。

以下将详细介绍本发明的码本集合中的各码本的设计方法。

由于基站的N_t根发射天线为均匀圆阵列配置方式，因此，该N_t根发射天线中的第n根天线的方位角θ_n可通过下式表示：

${\mathrm{\θ}}_n=\frac{2\mathrm{\π}}{N_t}(n-1),$ n＝1，2，…N_t

以(α，β)表示基站发射的电磁波的离开角(angleofdeparture，AOD)，其中α表示方位角，β表示仰角。通过研究发现，基站至用户终端之间的信道矩阵的主特征向量具有以下形式：

$v={[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\β}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Nt}})}]}^T---\left(1\right)$

其中，α∈[0，2π)，β∈[0，π)，R为均匀圆阵列的半径，λ为基站发射的电磁波的波长。

对上述α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化，可得到下式：

$v_{m,n}=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{[e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \left(\frac{\mathrm{\πm}}{M}\right)\cos (\frac{2\mathrm{\πn}}{N}-{\mathrm{\θ}}_1)},e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \left(\frac{\mathrm{\πm}}{M}\right)\cos (\frac{2\mathrm{\πn}}{N}-{\mathrm{\θ}}_2)},\·\·\·,e^{-j\frac{2\mathrm{\πR}}{\mathrm{\λ}}\sin \left(\frac{\mathrm{\πm}}{M}\right)\cos (\frac{2\mathrm{\πn}}{N}-{\mathrm{\θ}}_{N_t})}]}^T---\left(2\right)$

其中，m＝0，1，…，M-1；n＝0，1，…，N-1。

基于上述式(2)，可分别获得本发明的码本集合中的各码本。

秩为1(Rank1)的码本可表示为：

$C_1=\{W_1^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}---\left(3\right)$

其中， $W_1^{(\mathrm{mN}+n)}=v_{m,n}.$

秩为1的码本中包括M*N个码字，所需比特数为log₂(M)+log₂(N)。

在秩为1的码本基础上，为构建各列相互正交的码本，可通过使用哈达玛矩阵，对秩为1的码本进行线性变换，以获得高秩的码本。

首先，定义一个N_t×N_t的X_m，n矩阵，该X_m，n可通过下式构建：

X_m，n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_m，n，k＝1，2，…，N_t(4)

其中，D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m，n(：，k)表示矩阵X_m，n的第k列向量，D(：，k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(：，k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵。

由于哈达玛矩阵的各列相互正交，因此通过上式(4)获得的矩阵X_m，n的各列也相互正交。

由此，秩为r(Rankr，1≤r≤N_t)的码本可表示为：

$C_r=\{W_r^{(\mathrm{mN}+n)},m=\mathrm{0,1},\·\·\·,M-1;n=\mathrm{0,1},\·\·\·,N-1\}---\left(5\right)$

其中X_m，n(：，1：r)表示由矩阵X_m，n的第1列至第r列向量组成的矩阵，表示归一化。

秩为r的码本中包括M*N个码字，所需比特数为log₂(M)+log₂(N)。

通过上述方法可获得秩为1，秩为2，秩为3，......，秩为N_t的码本，该N_t个码本构成码本集合。各码本中的码字具有恒模，各列相互正交以及嵌套特性。

在下行MIMO通信系统中，在基站的天线配置方式为均匀圆阵列的情形下，通过上述方式生成的码本集合被分别存储于基站侧和用户终端侧，用于对信道矩阵进行量化。

以下将对从通过上述方式生成的码本集合中确定码字的方式进行描述。

参照图1，首先，在步骤S11中，用户终端10根据例如参考信号对信道矩阵进行估计，以获得估计的信道矩阵。

然后，在步骤S12中，用户终端10根据所估计的信道矩阵并基于预定准则，从所存储的码本集合中确定一个码字。

该预定准则可以是例如容量最大化准则。这是本领域技术人员应能理解的，在此不作赘述。

接着，在步骤S13中，用户终端10将所确定的码字的码字索引信息发送至基站20。该码字索引信息可包括秩指示信息和码字指示信息。秩指示信息用于向基站20推荐希望其发送的数据流的流数，码字指示信息用于向基站20推荐码字。

参照图2，在步骤S21中，基站20接收来自用户终端10的码字索引信息。

然后，在步骤S22中，基站20根据所接收到的码字索引信息，从所存储的码本集合中确定与该码字索引信息对应的目标码字。

具体的，在码字索引信息包括秩指示信息和码字指示信息的情形下，基站20首先根据秩指示信息，从码本集合中确定与该秩指示信息对应的目标码本。然后，根据码字指示信息，从所确定的目标码本中确定与该码字指示信息对应的目标码字。

例如，当秩指示信息指示秩为2时，基站20首先从码本集合中确定秩为2的码本，然后根据码字指示信息，从秩为2的码本中确定目标码字。

在一个实施例中，以基站配置有8根发射天线且该8根发射天线为均匀圆阵列配置方式为例。

假定均匀圆阵列的半径等于0.6个发射电磁波的波长，也即R＝0.6λ。在电磁波的传播中，为简便起见，仅考虑方向角，而不考虑仰角，也即仰角对α用16个值均匀量化，也即N＝16。

根据上式(2)-(5)，秩为r(Rankr，1≤r≤8)的码本可通过下式表示：

$C_r=\{W_r^{\left(n\right)},n=\mathrm{0,1},\·\·\·,15\}$

其中，X_n是一个8×8矩阵，其第k列向量可通过下式获得：

X_n(：，k)＝diag(D(：，k))*v_n，k＝1，2，…，8

其中，哈达玛矩阵D可以是例如：

$D=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& 1& -1& 1& -1& -1& -1& 1\\ 1& -1& -1& -1& 1& 1& -1& 1\\ 1& -1& 1& -1& -1& -1& 1& 1\\ 1& 1& 1& -1& -1& 1& -1& -1\\ 1& 1& -1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1& -1\\ 1& -1& 1& 1& 1& -1& -1& -1\end{array}\right].$

根据上述实施例所进行的通信实验中，系统实验在19小区中进行。实验参数和条件如表1所示。

表1实验参数以及前提条件

本发明所设计的码本与Rel-10码本的性能比较如表2所示。从表2中可以看出，本发明所涉及的码本的性能很大程度上优于Rel-10码本。对于反馈开销，Rel-10码本需要4比特用于宽带以及4比特用于每个子带，而本发明所设计的码本仅需4比特用于每个子带。

表28根发射天线仿真结果

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (15)

1.一种生成码本集合的方法，所述码本集合适用于多输入多输出通信系统中基站配置有N_t根发射天线且该N_t根发射天线为均匀圆阵列天线配置方式，该码本集合包括分别对应于各个秩的N_t个码本，其中，所述方法包括以下步骤：

a.基于N_t×N_t的哈达玛矩阵D和秩1码本C₁，确定所述码本集合中的N_t个码本,

其中，所述哈达玛矩阵D的第一列为全1或全-1，所述秩1码本C₁包括M*N个码字，并且表示为：

$C_1=\left\{\begin{array}{cc}{W}_1^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\},$ 其中， $W_1^{(mN+n)}=diag\left(D\right(:,1\left)\right)\·v_{m,n},$ $V_{m,n}=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\[e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_1),e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_2),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_i),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}\sin \left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_{N_t})\]}^T,$

D(:,1)表示所述哈达玛矩阵D的第1列，diag(D(:,1))表示以所述哈达玛矩阵D的第1列为主对角线元素的对角矩阵，R表示所述均匀圆阵列的半径，θ_i表示第i根天线的方位角，λ表示所述基站发射的电磁波的波长，v_m,n是通过对信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得的，其中(α,β)表示所述基站发射的电磁波的离开角，并且α表示方位角，β表示仰角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\left\{\begin{array}{cc}{W}_r^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\}$

其中1≤r≤N_t，X_m,n为N_t×N_t矩阵，X_m,n(:,1:r)表示由矩阵X_m,n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m,n通过下式构建：

X_m,n(:,k)＝diag(D(:,k))*v_m,n,k＝1,2,…,N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m,n(:,k)表示矩阵X_m,n的第k列向量，D(:,k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(:,k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵。

3.一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的方法，该基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述方法包括以下步骤：

i.接收来自用户终端的码字索引信息；

ii.根据所述码字索引信息，从码本集合中确定与所述码字索引信息对应的目标码字；

其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于N_t×N_t的哈达玛矩阵D和秩1码本C₁确定,

其中，所述哈达玛矩阵D的第一列为全1或全-1，所述秩1码本C₁包括M*N个码字，并且表示为：

$C_1=\left\{\begin{array}{cc}{W}_1^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\},$ 其中， $W_1^{(mN+n)}=diag\left(D\right(:,1\left)\right)\·v_{m,n},$ $V_{m,n}=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\[e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_1),e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_2),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_i),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}\sin \left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_{N_t})\]}^T,$

D(:,1)表示所述哈达玛矩阵D的第1列，diag(D(:,1))表示以所述哈达玛矩阵D的第1列为主对角线元素的对角矩阵，R表示所述均匀圆阵列的半径，θ_i表示第i根天线的方位角，λ表示所述基站发射的电磁波的波长，v_m,n是通过对信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得的，其中(α,β)表示所述基站发射的电磁波的离开角，并且α表示方位角，β表示仰角。

4.根据权利要求3的所述方法，其特征在于，所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\left\{\begin{array}{cc}{W}_r^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\}$

其中1≤r≤N_t，X_m,n为N_t×N_t矩阵，X_m,n(:,1:r)表示由矩阵X_m,n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m,n可通过下式构建：

X_m,n(:,k)＝diag(D(:,k))*v_m,n,k＝1,2,…,N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m,n(:,k)表示矩阵X_m,n的第k列向量，D(:,k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(:,k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述码字索引信息包括秩指示信息和码字指示信息，所述步骤ii包括以下步骤：

-根据所述秩指示信息，从所述码本集合中确定与所述秩指示信息对应的目标码本；

-根据所述码字指示信息，从所述目标码本中确定与所述码字指示信息对应的目标码字。

6.一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的方法，所述基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述方法包括以下步骤：

I.根据所估计的信道矩阵并基于预定准则，从码本集合中确定一个码字；

II.将所述码字的码字索引信息发送至所述基站；

其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于N_t×N_t的哈达玛矩阵D和秩1码本C₁确定,

其中，所述哈达玛矩阵D的第一列为全1或全-1，所述秩1码本包括M*N个码字，并且表示为：

$C_1=\left\{\begin{array}{cc}{W}_1^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\},$ 其中， $W_1^{(mN+n)}=diag\left(D\right(:,1\left)\right)\·v_{m,n},$ $V_{m,n}=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\[e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_1),e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_2),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_i),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}\sin \left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_{N_t})\]}^T,$

D(:,1)表示所述哈达玛矩阵D的第1列，diag(D(:,1))表示以所述哈达玛矩阵D的第1列为主对角线元素的对角矩阵，R表示所述均匀圆阵列的半径，θ_i表示第i根天线的方位角，λ表示所述基站发射的电磁波的波长，v_m,n是通过对信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得的，其中(α,β)表示所述基站发射的电磁波的离开角，并且α表示方位角，β表示仰角。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\left\{\begin{array}{cc}{W}_r^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\}$

其中1≤r≤N_t，X_m,n为N_t×N_t矩阵，X_m,n(:,1:r)表示由矩阵X_m,n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m,n可通过下式构建：

X_m,n(:,k)＝diag(D(:,k))*v_m,n,k＝1,2,…,N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m,n(:,k)表示矩阵X_m,n的第k列向量，D(:,k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(:,k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述码字索引信息包括秩指示信息和码字指示信息。

9.根据权利要求6所述的方法，所述预定准则包括容量最大化准则。

10.一种在多输入多输出的通信系统的基站中用于确定码字的装置，该基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述装置包括：

第一接收装置，用于接收来自用户终端的码字索引信息；

第一确定装置，用于根据所述码字索引信息，从码本集合中确定与所述码字索引信息对应的目标码字；

其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于N_t×N_t的哈达玛矩阵D和秩1码本C₁确定,

其中，所述哈达玛矩阵D的第一列为全1或全-1，所述秩1码本C₁包括M*N个码字，并且表示为：

$C_1=\left\{\begin{array}{cc}{W}_1^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\},$ 其中， $W_1^{(mN+n)}=diag\left(D\right(:,1\left)\right)\·v_{m,n},$ $V_{m,n}=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\[e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_1),e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_2),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_i),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}\sin \left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_{N_t})\]}^T,$

D(:,1)表示所述哈达玛矩阵D的第1列，diag(D(:,1))表示以所述哈达玛矩阵D的第1列为主对角线元素的对角矩阵，R表示所述均匀圆阵列的半径，θ_i表示第i根天线的方位角，λ表示所述基站发射的电磁波的波长，v_m,n是通过对信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得的，其中(α,β)表示所述基站发射的电磁波的离开角，并且α表示方位角，β表示仰角。

11.根据权利要求10的所述装置，其特征在于，所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\left\{\begin{array}{cc}{W}_r^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\}$

其中1≤r≤N_t，X_m,n为N_t×N_t矩阵，X_m,n(:,1:r)表示由矩阵X_m,n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m,n可通过下式构建：

X_m,n(:,k)＝diag(D(:,k))*v_m,n,k＝1,2,…,N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m,n(:,k)表示矩阵X_m,n的第k列向量，D(:,k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(:,k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述码字索引信息包括秩指示信息和码字指示信息，所述第一确定装置用于：根据所述秩指示信息，从所述码本集合中确定与所述秩指示信息对应的目标码本；以及根据所述码字指示信息，从所述目标码本中确定与所述码字指示信息对应的目标码字。

13.一种在多输入多输出的通信系统的用户终端中用于向基站提供码字索引信息的装置，所述基站配置有N_t根均匀圆阵列天线，所述装置包括：

第二确定装置，用于根据所估计的信道矩阵并基于预定准则，从码本集合中确定一个码字；

第一发送装置，用于将所述码字的码字索引信息发送至所述基站；

其中，所述码本集合中包括分别对应于各个秩的N_t个码本，所述N_t个码本基于N_t×N_t的哈达玛矩阵D和秩1码本C₁确定,

其中，所述哈达玛矩阵D的第一列为全1或全-1，所述秩1码本包括M*N个码字，并且表示为：

$C_1=\left\{\begin{array}{cc}{W}_1^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\},$ 其中， $W_1^{(mN+n)}=diag\left(D\right(:,1\left)\right)\·v_{m,n},$ $V_{m,n}=\frac{1}{\sqrt{N_t}}{\[e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_1),e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_2),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_i),...,e^{-j\frac{2\mathrm{\π}R}{\mathrm{\λ}}}\sin \left(\frac{\mathrm{\π}m}{M}\right)cos(\frac{2\mathrm{\π}n}{N}-{\mathrm{\θ}}_{N_t})\]}^T,$

D(:,1)表示所述哈达玛矩阵D的第1列，diag(D(:,1))表示以所述哈达玛矩阵D的第1列为主对角线元素的对角矩阵，R表示所述均匀圆阵列的半径，θ_i表示第i根天线的方位角，λ表示所述基站发射的电磁波的波长，v_m,n是通过对信道矩阵的主特征向量v中的α用N个值均匀量化，β用M个值均匀量化获得的，其中(α,β)表示所述基站发射的电磁波的离开角，并且α表示方位角，β表示仰角。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述N_t个码本中的秩为r的码本C_r通过下式确定：

$C_r=\left\{\begin{array}{cc}{W}_r^{(mN+n)},& m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,N-1\end{array}\right\}$

其中1≤r≤N_t，X_m,n为N_t×N_t矩阵，X_m,n(:,1:r)表示由矩阵X_m,n的第1列至第r列向量组成的矩阵，X_m,n可通过下式构建：

X_m,n(:,k)＝diag(D(:,k))*v_m,n,k＝1,2,…,N_t

其中D为N_t×N_t的哈达玛矩阵且其第一列为全1或全-1，X_m,n(:,k)表示矩阵X_m,n的第k列向量，D(:,k)表示矩阵D的第k列向量，diag(D(:,k))表示以矩阵D的第k列向量为主对角线元素的对角矩阵。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述码字索引信息包括秩指示信息和码字指示信息。