CN102783047B - 反馈双极化天线的预编码矩阵索引的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了用于反馈双极化天线的预编码矩阵索引的方法和设备，所述双极化天线具有第一天线阵列和第二天线阵列，且布置在基站端，从终端向所述基站端反馈第一天线阵列的第一预编码矩阵的索引，第二天线阵列的第二预编码矩阵的索引，以及第一预编码矩阵与第二预编码矩阵的相位偏移，所述方法包括：计算第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的距离；判断所述距离是否大于预定阈值；以及如果所述距离大于所述预定阈值，则分配较少的比特来表示所述相位偏移。根据本公开的方法和设备能有效提升系统的反馈精度，从而改善系统的误码率和吞吐量。

Description

反馈双极化天线的预编码矩阵索引的方法和设备

技术领域

本发明涉及通信领域中多天线传输(MIMO(多输入多输出)/波束形成(Beamforming))、协作多点(CoMP)和双极化天线(dual polarized antenna)的技术。

背景技术

多天线技术是第四代无线通信系统(如高级LTE(LTE-advanced))的重要组成部分。多天线技术中很重要的一项应用是闭环下行链路预编码。在此应用中，客户端(终端)测量从基站到客户端的下行链路信道。然后，客户端向基站建议一个相应的预编码矩阵。此建议通过反馈链路发送至基站端。最后，在下行链路传输中，基站可能直接采用被建议的预编码矩阵。

在上述过程中，一个重要的步骤是如何反馈被建议的预编码矩阵。最常用的办法是基于码本的反馈方式。此方式首先定义一个包含多个预编码矩阵的码本。此码本对于基站和客户端均为已知。如果客户端建议码本中的某一个预编码矩阵，则将与此预编码矩阵对应的索引反馈回基站端。例如，某个码本包含四个预编码矩阵，分别用两个比特将该四个预编码矩阵索引为{00，01，10，11}。如果客户端建议基站使用第二个预编码矩阵，则将比特{01}发送到基站端。基站由此选用与比特{01}对应的预编码矩阵来发送信号。这种基于预编码矩阵索引(PMI)的反馈方式在降低反馈开销并保证较高的下行链路吞吐量等方面能取得较好的性能。

第四代无线通信系统标准化中还有另一个重要题目是对下行链路的多天线的支持，例如对八发射天线的支持。在具体的实现中，八个下行链路发射天线位于基站的适当位置，基站通过八个发射天线来发射要发送给接收端(终端)的信号。八发射天线的一个重要实现是双极化的八天线。

图1是示出双极化的八天线的设置的图示。

双极化天线的设置如图1所示，其中天线a，b，c，d为正45度极化，而天线a’，b’，c’，d’为负45度极化，各个天线对a和a’，b和b’，c和c’，d和d’分别位于同一物理位置上。由于双极化天线之间的间距一般为半波长，即0.5λ，所以天线a，b，c，d具有一定的相关性，并且天线a’，b’，c’，d’具有一定的相关性。同时，第一天线阵列(包括天线a，b，c，d)和第二天线阵列(包括天线a’，b’，c’，d’)是相互独立的。

图2是示出双极化的八天线的等效信道的图示。

事实上，双极化八天线的信道实际可被等效地认为是两个天线阵列，如图2所示，其中每个天线阵列包含四个天线(分别为天线a，b，c，d和天线a’，b’，c’，d’)。一个天线阵列的四个天线的信道为相关信道，而两个天线阵列的信道则互相独立。

在例如上述双极化八天线中，客户端可以从两个天线阵列接收信号。由于基本的码本设计方式是反馈单个天线阵列的预编码矩阵的索引，因此，需要将对应于两个预编码矩阵的索引反馈给基站端，其中每个预编码矩阵对应于一个天线阵列。此外，这两个预编码矩阵之间的相位偏移(phase offset)也需要被反馈给基站端，以使这两个天线阵列的信号能够在客户端进行相干合并。因此，针对如图1和图2所示的双极化八天线的反馈可以包括三个部分：

1)对应于第一个四天线阵列的预编码矩阵的索引；

2)对应于第二个四天线阵列的预编码矩阵的索引；和

3)两个天线阵列的信道之间的相位偏移。

图3(A)和图3(B)分别是示出基于双码本与单码本的四天线反馈的比较的示意图。

反馈四天线阵列的预编码矩阵的索引的一般方法是采用单码本的方法(如图3(A)所示)。在如图3(A)所示的方法中，采用一个码本来代表一个天线阵列的预编码矩阵(各个天线信道的方向)，其中例如通过四个比特(以四个方框代表)形成对应于该预编码矩阵的索引，并以较短的周期(例如10ms)从终端向基站进行反馈。在图3(A)中，由浅色圆环的位置来代表基站的天线阵列的不同预编码矩阵的方向。

另一种已有的反馈四天线阵列的预编码矩阵的索引的方法是采用双码本的方法(如图3(B)所示)。在如图3(B)所示的方法中，假定该天线阵列中的四天线经历空间相关性较高的信道，从而瞬时信道方向(在图3(B)中由浅色圆环的位置代表)一般是在平均(长时)信道方向(在图3(B)中由深色圆环的位置代表)附近波动。在双码本的设计中，将上述四个比特分为两组，用前两个比特构成第一个码本的预编码矩阵的索引，用于反馈长时信道方向，在后面称为长时预编码矩阵的索引。用后两个比特构成第二个码本的预编码矩阵的索引，用于反馈瞬时信道方向与长时信道方向之间的差别，在后面称为瞬时预编码矩阵的索引。由于长时信道方向的变化较慢，可用较长的周期(例如100ms)进行反馈。然而，瞬时信道方向与长时信道方向之间的差别的变化较快，需要用较短的周期(例如10ms)进行反馈。因此采用双码本的方法可以有效地降低反馈开销，或增加反馈的精度。

可以直接将双码本的方法应用到双极化八天线中，相应的反馈包括：

1)对应于第一天线阵列的长时预编码矩阵索引和瞬时预编码矩阵索引；

2)对应于第二天线阵列的长时预编码矩阵索引和瞬时预编码矩阵索引；

3)第一天线阵列与第二天线阵列的信道之间的相位偏移。

图4是示出分别对应于两个天线阵列的预编码矩阵的索引的图示。

在这里，定义与第一天线阵列对应的第一预编码矩阵索引包括第一长时预编码矩阵索引(用前两个比特表示)和第一瞬时预编码矩阵索引(用后两个比特表示)，以及与第二天线阵列对应的第二预编码矩阵索引包括第二长时预编码矩阵索引(用前两个比特表示)和第二瞬时预编码矩阵索引(用后两个比特表示)。相位偏移一般被认为是瞬时信息，并以较短的周期进行反馈。这里，例如以两个比特(用两个方框代表)来表示两个预编码矩阵之间的相位偏移。其中，用较长的周期反馈第一长时预编码矩阵索引和第二长时预编码矩阵索引，用较短的周期反馈第一瞬时预编码矩阵索引、第二瞬时预编码矩阵索引以及相位偏移。

发明内容

本公开提出了自适应地根据第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵之间的距离来调整相位偏移、第一瞬时预编码矩阵索引和第二瞬时预编码矩阵索引之间的比特数分配的方法和设备。

根据本发明的一个方面，提供了反馈双极化天线的预编码矩阵索引的方法，所述双极化天线具有第一天线阵列和第二天线阵列，且布置在基站处，从终端向所述基站反馈第一天线阵列的第一预编码矩阵的索引、第二天线阵列的第二预编码矩阵的索引、以及第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的相位偏移，所述第一预编码矩阵包括第一长时预编码矩阵和第一瞬时预编码矩阵，并且所述第二预编码矩阵包括第二长时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵，

所述方法包括：计算第一长时预编码矩阵与第二长时预编码矩阵之间的距离；判断所述距离是否大于预定阈值；以及如果所述距离大于所述预定阈值，则分配较少的比特来表示所述相位偏移。

根据本发明的另一个方面，提供了反馈双极化天线的预编码矩阵索引的设备，所述双极化天线具有第一天线阵列和第二天线阵列，且布置在基站处，从终端向所述基站反馈第一天线阵列的第一预编码矩阵的索引、第二天线阵列的第二预编码矩阵的索引、以及第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的相位偏移，所述第一预编码矩阵包括第一长时预编码矩阵和第一瞬时预编码矩阵，并且所述第二预编码矩阵包括第二长时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵，

所述设备包括：计算装置，计算第一长时预编码矩阵与第二长时预编码矩阵之间的距离；判断装置，判断所述距离是否大于预定阈值；以及处理装置，在所述距离大于所述预定阈值的情况下，分配较少的比特来表示所述相位偏移。

根据本公开的方法和设备能有效提升系统的反馈精度，从而改善系统的误码率和吞吐量。

附图说明

从下面结合附图对本发明的实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

图1是示出双极化八天线的设置的图示；

图2是示出双极化八天线的等效信道的图示；

图3(A)和图3(B)分别是示出基于双码本与单码本的四天线反馈的比较的示意图；

图4是示出分别对应于两个天线阵列的预编码矩阵索引的图示；

图5是示出应用本公开技术方案的通信系统的示意图；

图6是示出根据本公开的用于反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的设备的方框图；

图7(A)和图7(B)是分别示出长时预编码矩阵与瞬时预编码矩阵之间的距离的图示；以及

图8是示出根据本公开用于反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的具体实施例。如果考虑到对某些相关现有技术的详细描述可能会混淆本发明的要点，则将不在这里提供其详细描述。在各个实施例中，相同的附图标记用于表示执行同样功能的元件或单元。

图5是示出应用本公开技术方案的通信系统的示意图。

如图5所示，根据本公开的通信系统500包括至少一个基站502，至少一个终端506，以及设置在基站502处的双极化天线504。根据本公开的双极化天线504可以是如图1所示的双极化八天线，或者也可以是其它形式或数目的双极化天线。如图1或图2所示，根据本公开的双极化天线504可以包括第一天线阵列a，b，c，d和第二天线阵列a’，b’，c’，d’。终端506对基站502的下行链路传输信道进行测量，并向基站502反馈对应于第一天线阵列a，b，c，d的第一预编码矩阵的索引、对应于第二天线阵列a’，b’，c’，d’的第二预编码矩阵的索引、以及第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的相位偏移。

双极化天线的每个天线阵列中包括的天线数目不对本公开范围构成限制，其可以包括任何数目的天线，例如二、四、八等。

根据本公开的一个实施例，当对应于第一天线阵列的第一预编码矩阵与对应于第二天线阵列的第二预编码矩阵之间的距离改变时，对相位偏移的反馈精度的要求是不一样的。当第一预编码矩阵与第二预编码矩阵距离较短时，相位偏移需要被反馈得更精确。另一方面，当第一预编码矩阵与第二预编码矩阵距离较长时，相位偏移反馈的精度可以较低。因此，可以根据各个预编码矩阵之间的距离来自适应地调整相位偏移的反馈精度。

图6是示出根据本公开的用于反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的设备的方框图。

根据本公开的用于反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的设备600设置在终端506上。如图6所示，根据本公开的用于反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的设备600包括：计算装置602，判断装置604，和处理装置606。上述计算装置602、判断装置604和处理装置606通过总线或适当类型的线缆608相互连接。

根据本公开的用于反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的设备600还可以包括：中央处理单元(CPU)，用于执行相关的程序，以处理各种数据并控制设备600中的各个单元的操作；只读存储器(ROM)，用于存储CPU进行各种处理和控制所需的各种程序；随机存取存储器(RAM)，用于存储CPU在处理和控制过程中临时产生的中间数据；输入/输出(I/O)单元，用于与外部设备连接，以及在外部设备和本设备600之间传输各种数据等。

上述各个单元不对本公开范围构成限制。根据本公开的一个实施例，也可以通过与上述CPU、ROM、RAM、I/O等相结合的功能软件来实现计算装置602、判断装置604和处理装置606中的一个或多个的功能。并且，计算装置602、判断装置604和处理装置606中的一个或多个的功能也可以合并为一个单元来实现。

根据本公开的一个实施例，计算装置602计算对应于第一天线阵列的第一预编码矩阵与对应于第二天线阵列的第二预编码矩阵之间的距离。判断装置604判断所计算出的距离是否大于预定阈值。在所计算出的距离大于上述预定阈值的情况下，处理装置606分配较少的比特来表示第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的相位偏移。另一方面，在所计算出的距离不大于上述预定阈值的情况下，处理装置606分配较多的比特来表示上述相位偏移。

上述预定阈值的大小不对本公开范围构成限制，本领域技术人员可以根据应用本公开技术方案的通信系统的特性来具体限定该预定阈值的大小。

在采用双码本的情况下，即在采用两个码本表示对应于一个天线阵列的预编码矩阵的情况下，可以将第一预编码矩阵分为第一长时预编码矩阵和第一瞬时预编码矩阵，并将第二预编码矩阵分为第二长时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵。实际上，第一预编码矩阵和第二预编码矩阵之间的距离是由第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵之间的距离决定的。这样，可以根据第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵之间的距离来调节第一瞬时预编码矩阵索引和第二瞬时预编码矩阵索引与相位偏移之间的比特分配。因此，根据本公开的一个实施例，计算装置602计算第一长时预编码矩阵与第二长时预编码矩阵之间的距离作为上述第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的上述距离，并由此分配表示瞬时预编码矩阵的索引与相位偏移的比特数。如果第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵之间的距离较长，可以分配较少的比特数给相位偏移。如果第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵之间的距离较短，可以分配较多的比特数给相位偏移。

图7(A)和图7(B)是分别示出长时预编码矩阵与瞬时预编码矩阵之间的距离的图示。

在图7(A)和图7(B)中，均用两个码本表示对应于一个天线阵列的预编码矩阵，即，对应于第一天线阵列的第一预编码矩阵可以包括第一长时预编码矩阵(用前两个比特来代表)和第一瞬时预编码矩阵(用后两个比特来代表)，并且对应于第二天线阵列的第二预编码矩阵可以包括第二长时预编码矩阵(用前两个比特来代表)和第二瞬时预编码矩阵(用后两个比特来代表)。

如图7(A)所示，从长时信道方向701和703的位置可以看出，从对应于第一天线阵列的第一长时预编码矩阵(长时信道方向)701和第一瞬时预编码矩阵(瞬时信道方向)702到对应于第二天线阵列的第二长时预编码矩阵(长时信道方向)703和第二瞬时预编码矩阵(瞬时信道方向)704的距离较短，从而向第一天线阵列与第二天线阵列的信道(第一预编码矩阵和第二预编码矩阵)之间的相位偏移分配较多的比特。这里示出了分配两个比特来表示相位偏移，由此可以精确地反馈该相位偏移的特征，以改善通信质量。

如图7(B)所示，从长时信道方向701和703的位置可以看出，从对应于第一天线阵列的第一长时预编码矩阵(长时信道方向)701和第一瞬时预编码矩阵(瞬时信道方向)702到对应于第二天线阵列的第二长时预编码矩阵(长时信道方向)703和第二瞬时预编码矩阵(瞬时信道方向)704的距离较长，从而向第一天线阵列与第二天线阵列的信道(第一预编码矩阵和第二预编码矩阵)之间的相位偏移分配较少的比特。这里示出了分配一个比特来表示相位偏移，由此可以改善通信的吞吐量。

根据本公开的一个实施例，在终端侧，由于第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵的变化较慢，所以可以用较长的周期来反馈第一长时预编码矩阵索引和第二长时预编码矩阵索引。然而，第一瞬时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵以及相位偏移的变化较快，从而需要用较短的周期来反馈第一瞬时预编码矩阵索引和第二瞬时预编码矩阵索引以及相位偏移。

根据本公开的一个实施例，可以使用固定数目的比特来表示第一瞬时预编码矩阵索引、第二瞬时预编码矩阵索引以及相位偏移。例如，在一个实例中，可以采用总共九个比特来构建第一瞬时预编码矩阵索引、第二瞬时预编码矩阵索引和相位偏移，其中三个比特用于形成第一瞬时预编码矩阵索引，另三个比特用于形成第二瞬时预编码矩阵索引，剩下的三个比特用于形成两个天线阵列的信道之间的相位偏移。当本公开的设备600中的判断装置604根据计算装置602计算出的结果，判断分别对应于两个天线阵列的第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵之间的距离大于一预定阈值时(如图7(B)中的701和703的位置所示，当它们的距离较大时)，处理装置606分配较少的比特数来表示第一天线阵列与第二天线阵列的信道之间的相位偏移。在图7(A)和图7(B)中，示出了将表示相位偏移的比特数从二减少为一。在另一个实例中，例如可以将表示该相位偏移的比特数从三减少为二或者一，以便减少终端进行反馈的开销，从而增加通信系统的吞吐量。

根据本公开的另一个实施例，在根据所计算的距离分配适当的比特来表示相位偏移后，可以分配剩余的比特来表示第一瞬时预编码矩阵的索引和第二瞬时预编码矩阵的索引，即可以将通过减少表示相位偏移的比特所剩余的比特用于构造瞬时预编码矩阵索引，例如将表示该相位偏移的比特数从三减少为一，而将表示第一瞬时预编码矩阵索引和第二瞬时预编码矩阵索引的比特数分别从三增加到四，由此可以增加反馈瞬时预编码矩阵的索引的精度，并可以提高通信系统的通信质量。

根据本公开的一个实施例，假设两个预编码矩阵分别是F1和F2，预编码矩阵的维数是天线的数量乘以秩。换句话说，如果秩是二，并且发射天线的数量是八，则预编码矩阵F1和F2的维数是8×2。这样，计算第一预编码矩阵和第二预编码矩阵之间的距离的方法例如可以采用如下算式：

弦距： $d_{\mathrm{chord}}(F_1,F_2)=\frac{1}{\sqrt{2}}{\left|\right|F_1{F}_1^H-F_2{F}_2^2\left|\right|}_F$

其中d_chord()表示弦距，(·)^H表示厄密共轭转置(Hermitian transpose)，||·||_F表示弗罗贝尼乌斯范数(Frobenius norm,定义于http://mathworld.wolfram.com/FrobeniusNorm.html)。

计算第一预编码矩阵和第二预编码矩阵之间的距离的方法例如还可以采用如下算式：

$d_{\mathrm{FS}}(F_1,F_2)={\cos }^{-1}\left(\det \left(F_1^H{F}_2\right)\right)$

其中：d_FS()表示Fubini-study距离，(·)^H表示厄密共轭转置(Hermitiantranspose)，det(·)表示矩阵行列式。

上述这些计算方法仅仅是示例，它们不对本公开范围构成限制，本领域的技术人员可以采用其它方法来计算第一预编码矩阵和第二预编码矩阵之间的距离。另外，上述预编码矩阵F1和F2可以分别是第一长时预编码矩阵和第二长时预编码矩阵。

上述方法主要根据第一(长时)预编码矩阵与第二(长时)预编码矩阵之间的距离来改变相位偏移的精度。根据上面的方法计算出距离后，距离越短，则分配越高精度的相差。在确定需要的相差精度后，将剩余的比特数分配给瞬时预编码矩阵。

在本公开中，可以将多个预编码矩阵定义为构成一个码本，用来表示对应于一个或多个天线阵列或天线阵列的一部分的多个预编码矩阵的集合。这里，根据本公开的第一长时预编码矩阵、第一瞬时预编码矩阵、第二长时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵全部都包括多个预编码矩阵，并且它们在后面分别也被称为第一长时码本、第一瞬时码本、第二长时码本和第二瞬时码本。

下面将描述在采用两个码本表示一个天线阵列的预编码矩阵的情况下确定各个码本(预编码矩阵集合)的方式。这里，以第一天线阵列为例来确定对应于长时信道方向的长时码本和对应于瞬时信道方向的瞬时码本。对于第二天线阵列，可以采用同样的方式来确定。

对于长时码本，可以从预先确定的多个码本中进行选择，这些码本包括但不限于下列的预编码矩阵：

1.采用两比特表示的DFT(离散傅立叶变换)矩阵

$\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 90& 180& -90\\ 0& 180& 0& -180\\ 0& 270& 180& -270\end{array}\right]$

这是尺寸最小的四天线码本。

2.采用三比特表示的旋转DFT矩阵

$\left[\begin{array}{cccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 45& 90& 135& 180& -135& -90& -45\\ 0& 90& 180& -90& 0& 90& -180& -90\\ 0& 135& 270& 45& -180& -45& -270& -135\end{array}\right]$

由于采用了三比特，这个码本比前一个码本具有更好的空间粒度。

3.采用第四代移动通信标准Rel-8中的四天线码本(用四个比特表示)

$\left[\begin{array}{cccccccccccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 90& 180& -90& 45& 135& -135& -45& 0& 90& 180& -90& 0& 0& 180& 180\\ 0& 180& 0& 180& 90& -90& 90& -90& 180& 0& 180& 0& 0& 180& 0& 180\\ 0& -90& 180& 90& 135& 45& -45& -135& 180& 90& 0& -90& 180& 0& 0& 180\end{array}\right]$

此码本的空间粒度较高，对独立信道具有更好的效果。

通过从上述各个码本中进行选择，可以直接确定长时预编码矩阵(长时码本)及其索引。例如，如果采用第一个码本，则与各个预编码矩阵对应的索引分别为[0 0]，[0 1]，[1 0]，[1 1]；如果采用第二个码本，则与各个预编码矩阵对应的索引分别为[0 0 0]，[0 0 1]，[0 1 0]，[0 1 1]，[1 0 0 ]，[1 0 1]，[1 10]，[1 1 1]；如果采用第三个码本，则与各个预编码矩阵对应的索引分别为[00 0 0]，[0 0 0 1]，[0 0 1 0]，[0 0 1 1]，[0 1 0 0]，[0 1 0 1]，[0 1 1 0]，[0 1 1 1]，[1 0 0 0]，[1 0 0 1]，[1 0 1 0]，[1 0 1 1]，[1 1 0 0]，[1 1 0 1]，[1 1 1 0]，[1 1 11]。

下面描述确定瞬时信道方向的瞬时码本的方式。这里，可以采用但不限于如下方式来确定瞬时码本。

实例一，第一瞬时预编码矩阵(第一瞬时码本)、第二瞬时预编码矩阵(第二瞬时码本)、以及相位偏移分别使用不同的码本。可以如下确定瞬时码本：最大化各个预编码矩阵之间的最短弦距<v1,v2>，同时满足各个预编码矩阵与其对应的长时预编码矩阵[1111]之间的弦距小于某个预设值，其中v1,v2分别代表不同的预编码矩阵。

此方法可以给第一瞬时预编码矩阵、第二瞬时预编码矩阵、和相位偏移分配固定数目的比特数。

实例二，相位偏移和第一瞬时预编码矩阵或第二瞬时预编码矩阵使用联合码本。在实例二中采用联合码本的方式为：例如，对于各用三个比特构建第一瞬时预编码矩阵、第二瞬时预编码矩阵、和相位偏移的情况，可以将其改变为利用三个比特构建第一瞬时预编码矩阵，再利用另外三个比特构建第二瞬时预编码矩阵和相位偏移两者，由此可以节省三个比特的开销，或者将其改变为利用三个比特构建第二瞬时预编码矩阵，再利用另外三个比特来构建第一瞬时预编码矩阵和相位偏移两者，由此也可以节省三个比特的开销。这里，构建联合码本的比特数不限于三个，也可以是四个或者五个。

实例三，此方法介于实例一和实例二之间，其可以在第一瞬时预编码矩阵与第二瞬时预编码矩阵之间采用联合码本。例如，对于上面的实例，可以将其改变为利用三个比特构建第一瞬时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵两者，再利用另外三个比特构建相位偏移，由此也可以节省三个比特的开销。

此方法在比特数分配上也具有较高的灵活性。

上述构建第一瞬时预编码矩阵、第二瞬时预编码矩阵、相位偏移的比特数不对本公开的范围构成限制，本领域技术人员可以根据通信系统的特性和要求来具体确定比特数。

图8是示出根据本公开的反馈双极化天线的预编码矩阵的索引的方法的流程图。

如图8所示，在步骤S800中，计算第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的距离。在步骤S805中，判断所计算出的距离是否大于预定阈值。当步骤S805中的判断结果为肯定的“是”时，处理前进到步骤S810，否则处理前进到步骤S815。在步骤S810，分配较少的比特表示相位偏移。在步骤S815，分配较多的比特表示相位偏移。

上述步骤S800可以由根据本公开的设备600中的计算装置602来完成，上述步骤S805可以由根据本公开的设备600中的判断装置604来完成，上述步骤S810和步骤S815可以由根据本公开设备600中的处理装置606来完成。

根据本公开的反馈双极化天线的预编码矩阵索引的方法还包括步骤：计算第一长时预编码矩阵与第二长时预编码矩阵之间的距离，作为第一预编码矩阵与第二预编码矩阵之间的距离。该步骤可以由根据本公开的设备600中的计算装置602来完成。

本申请中的上述各个实施例仅为示例性描述，它们的具体结构和操作不对本公开的范围构成限制。本领域的技术人员可以将上述各个实施例中的不同部分和操作进行组合，以产生新的实施方式，其同样符合本公开的构思。

本公开的实施例可以通过硬件、软件、固件或它们之间任意结合的方式来实现，其实现方式不对本公开的范围构成限制。

本公开的实施例中的各个功能元件(单元)相互之间的连接关系不对本公开的范围构成限制，其中一个或多个功能元件可以包括或连接于其它任意的功能元件。

虽然上面已经结合附图示出并描述了本公开的一些实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离本公开的原则和精神的情况下，可以对这些实施例进行变化和修改，但它们仍然落在本公开的权利要求及其等同物的范围内。

Claims (18)

1.一种反馈双极化天线的预编码矩阵索引的方法，所述双极化天线具有第一天线阵列和第二天线阵列，并且布置在基站处，从终端向所述基站反馈第一天线阵列的第一预编码矩阵的索引、第二天线阵列的第二预编码矩阵的索引、以及所述第一预编码矩阵与所述第二预编码矩阵之间的相位偏移，所述第一预编码矩阵包括第一长时预编码矩阵和第一瞬时预编码矩阵，并且所述第二预编码矩阵包括第二长时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵，

所述方法包括：

计算所述第一长时预编码矩阵与所述第二长时预编码矩阵之间的距离；

判断所述距离是否大于预定阈值；以及

如果所述距离大于所述预定阈值，则分配较少的比特来表示所述相位偏移。

2.如权利要求1所述的方法，如果所述距离不大于所述预定阈值，则分配较多的比特来表示所述相位偏移。

3.如权利要求1所述的方法，以较长的周期反馈所述第一长时预编码矩阵的索引和所述第二长时预编码矩阵的索引，以较短的周期反馈所述第一瞬时预编码矩阵的索引、所述第二瞬时预编码矩阵的索引、以及所述相位偏移。

4.如权利要求1所述的方法，使用固定数目的比特构建所述第一瞬时预编码矩阵、所述第二瞬时预编码矩阵以及所述相位偏移。

5.如权利要求1所述的方法，在根据所述距离分配适当的比特来表示所述相位偏移后，分配剩余的比特来表示所述第一瞬时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵。

6.如权利要求1所述的方法，将多个预编码矩阵定义为构成一个码本，所述第一长时预编码矩阵、所述第一瞬时预编码矩阵、所述第二长时预编码矩阵和所述第二瞬时预编码矩阵分别为多个预编码矩阵，并分别构成第一长时码本、第一瞬时码本、第二长时码本和第二瞬时码本。

7.如权利要求6所述的方法，从预先确定的多个码本中选择所述第一长时码本和所述第二长时码本。

8.如权利要求7所述的方法，所述第一瞬时预编码矩阵、所述第二瞬时预编码矩阵、以及所述相位偏移分别使用不同的码本。

9.如权利要求8所述的方法，根据下列方式确定各个瞬时预编码矩阵：最大化各个预编码矩阵之间的最短弦距，同时使各个预编码矩阵与它们对应的长时预编码矩阵之间的弦距小于预设值。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述相位偏移和所述第一瞬时预编码矩阵或所述第二瞬时预编码矩阵使用联合码本。

11.如权利要求7所述的方法，其中所述第一瞬时预编码矩阵和所述第二瞬时预编码矩阵使用联合码本。

12.如权利要求1所述的方法，利用如下算式计算所述距离：

$d_{\mathrm{chord}}(F_1,F_2)=\frac{1}{\sqrt{2}}{\left|\right|F_1{F}_1^H-F_2{F}_2^2\left|\right|}_F$

其中F₁和F₂分别表示所述第一预编码矩阵和所述第二预编码矩阵，(·)^H表示厄密共轭转置，||·||_F表示弗罗贝尼乌斯范数。

13.如权利要求1所述的方法，利用如下算式计算所述距离：

$d_{\mathrm{FS}}(F_1,F_2)={\cos }^{-1}\left(\det \left(F_1^H{F}_2\right)\right)$

其中F₁和F₂分别表示所述第一预编码矩阵和所述第二预编码矩阵，(·)^H表示厄密共轭转置，det(·)表示矩阵行列式。

14.如权利要求1所述的方法，每个天线阵列中包括的天线的数目是二、四、八中的任何一个。

15.一种用于反馈双极化天线的预编码矩阵索引的设备，所述双极化天线具有第一天线阵列和第二天线阵列，且布置在基站处，从终端向所述基站反馈第一天线阵列的第一预编码矩阵的索引、第二天线阵列的第二预编码矩阵的索引、以及所述第一预编码矩阵与所述第二预编码矩阵之间的相位偏移，所述第一预编码矩阵包括第一长时预编码矩阵和第一瞬时预编码矩阵，并且所述第二预编码矩阵包括第二长时预编码矩阵和第二瞬时预编码矩阵，

所述设备包括：

计算装置，计算所述第一长时预编码矩阵与所述第二长时预编码矩阵之间的距离；

判断装置，判断所述距离是否大于预定阈值；以及

处理装置，在所述距离大于所述预定阈值的情况下，分配较少的比特来表示所述相位偏移。

16.如权利要求15所述的设备，以较长的周期反馈所述第一长时预编码矩阵的索引和所述第二长时预编码矩阵的索引，以较短的周期反馈所述第一瞬时预编码矩阵的索引、所述第二瞬时预编码矩阵的索引、以及所述相位偏移。

17.如权利要求15所述的设备，使用固定数目的比特来表示所述第一瞬时预编码矩阵的索引、所述第二瞬时预编码矩阵的索引、以及所述相位偏移。

18.如权利要求15所述的设备，在根据所述距离分配适当的比特来表示所述相位偏移后，分配剩余的比特来表示所述第一瞬时预编码矩阵的索引和所述第二瞬时预编码矩阵的索引。