CN103036651B - 自适应mimo预编码传输的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种自适应MIMO预编码传输的方法，包括步骤：将编码比特调制为调制符号，将所述调制符号通过所述最优预编码矩阵映射到发送天线上，其中，所述最优预编码矩阵根据以下步骤确定：根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。本方案提供相应的系统及接收端的方法及系统。有效地提高诸如传感子网网关与核心骨干网间等的无线连接的质量。

Description

自适应MIMO预编码传输的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及自适应MIMO预编码传输的方法及系统。

背景技术

无线传感网络的回传链路（BackhaulLink）信道衰减强、数据速率高的特性，决定系统必须采用相应的高可靠、高容量的发送接收技术来配合。在发射端和接收端应用多天线的MIMO（Multiple-InputMultiple-Out-put，多输入多输出）技术，能在不增加带宽的前提下使得整个系统的最大容量相对于天线数目来讲呈递增关系，因而使该技术十分适合在回传链路这种场景下应用。MIMO所带来的系统增益可分为两种：分集增益和复用增益。为了发掘这些系统潜在增益，一系列的技术应运而生，包括了最常见的空时编码，空间复用等技术。

MIMO系统的研究同时表明，如果在发送端可以利用当前的信道信息（CSI），系统的容量会得到进一步的提高。最优的系统容量可以通过对信道矩阵的奇异值分解的方式（SVD）来实现，同时在发送端还必须引入最优的酉矩阵预编码和注水式（water-filling）功率分配原则。

然而理想的SVD预编码应用，要求接收端反馈高准确度的CSI信息到发送端，同时要进行实时的高复杂度的SVD运算。特别是当发送和接受的天线数目增加的时候，运算复杂度会急剧提高。而且SVD预编码的最优情况，必须配合理想的匹配信道编码才能实现。这些条件制约了SVD预编码在实际系统中的应用。因此一些国际通信标准都采用了有限的酉矩阵预编码码本来实现预编码技术。这种情况下，接收端就只需要反馈一个预编码码本的索引给发送端，相对于完整的CSI信息，大大降低了回传CSI所需的反馈链路的容量需求。对于特定的信道情况及系统设置，最优的预编码矩阵将会根据预编码选择准则在码本中选出。

在现行的基于码本的预编码实现方案包括预编码选择准则的研究中，大多数仅仅停留在没有信道编码的系统。因此传统的方案基本上都是基于最大化信道信噪比（SNR），或者最大化系统信道容量。

对于基于SVD预编码的MIMO系统，由于运算复杂度高，并且必须配合理想的匹配信道编码才能实现理论上的最优性能，同时还对信道信息反馈信道的带宽要求高，实时性要求强，所以在实际工程中的应用并不合适。

在现行的基于码本的预编码实现方案中，预编码的选择准则尤其重要。对于最大化系统信道容量的准则来讲，虽然让理论上的系统容量达到最大，然而这种最大需要相对应的可调任意长度的自适应编码及可任意分配的天线功率去配合才能实现，因此实际系统性能不一定能达到最优。对于最大化信道信噪比准则来讲，虽然能在一定条件上优化系统的性能，但由于缺乏对信道编码及接收技术的适配，也不能保证在任何情况下都达到最优。

发明内容

基于此，有必要针对确定最优预编码矩阵、提高无线连接质量的问题，提供一种自适应MIMO预编码传输的方法及系统。

一种自适应MIMO预编码传输的方法，包括步骤：

将编码比特调制为调制符号，将所述调制符号通过所述最优预编码矩阵映射到发送天线上，

其中，所述最优预编码矩阵根据以下步骤确定：

根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

上述自适应MIMO预编码传输的方法，通过采用互信息作为最优预编码矩阵选择准则，适用于多种接收技术，在发送端将调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上，有效地提高了诸如传感子网网关与核心骨干网间等的无线连接质量，并取得该系统最大的空间分集增益。

一种自适应MIMO预编码传输的方法，包括步骤：

根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调，

其中，所述最优预编码矩阵根据以下步骤确定：

根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

上述自适应MIMO预编码传输的方法，通过采用互信息作为最优预编码矩阵选择准则，适用于多种接收技术，有效地提高了诸如传感子网网关与核心骨干网间等的无线连接质量，并取得该系统最大的空间分集增益。

一种自适应MIMO预编码传输系统，包括：

调制器，用于将分配后的编码比特调制为调制符号；

预编码器，用于将所述调制符号通过所述最优预编码矩阵映射到发送天线上，

其中，所述最优预编码矩阵通过预编码选择器确定，所述预编码选择器包括：

解码器函数生成模块，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块，用于根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

上述自适应MIMO预编码传输系统，预编码选择器采用互信息作为最优预编码矩阵选择准则，适用于多种接收技术，有效地提高了诸如传感子网网关与核心骨干网间等的无线连接质量，并取得该系统最大的空间分集增益。

一种自适应MIMO预编码传输系统，包括：

解调器，用于根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调，

其中，所述最优预编码矩阵通过预编码选择器确定，所述预编码选择器包括：

解码器函数生成模块，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块，用于根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

上述自适应MIMO预编码传输系统，预编码选择器采用互信息作为最优预编码矩阵选择准则，适用于多种接收技术，有效地提高了诸如传感子网网关与核心骨干网间等的无线连接质量，并取得该系统最大的空间分集增益。

附图说明

图1为本发明自适应MIMO预编码传输的方法实施例一、二的流程示意图；

图2为本发明方法实施例一确定最优预编码矩阵的流程示意图；

图3为迭代接收端的仿真与估计的EXITchart对比图；

图4为2x2MIMO迭代系统的误码率性能图；

图5为3x3MIMO迭代系统的误码率性能图；

图6为本发明方法实施例二确定最优预编码矩阵的流程示意图；

图7为2x2MIMO非迭代系统的误码率性能图；

图8为3x3MIMO非迭代系统的误码率性能图；

图9为确定最优预编码矩阵的流程示意图；

图10为本发明自适应MIMO预编码传输的方法实施例三的流程示意图；

图11为本发明方法实施例三确定最优预编码矩阵的流程示意图；

图12为本发明自适应MIMO预编码传输系统实施例一、二的结构示意图；

图13为本发明实施一、二、三预编码选择器的结构示意图；

图14为最大似然迭代检测与解码结构示意图；

图15为最大似然非迭代检测与解码结构示意图。

具体实施方式

以下结合其中的较佳实施方式对本发明方案进行详细阐述。

实施例一

参见图1，为本发明自适应MIMO预编码传输的方法实施例一的流程示意图，本实施例是描述发送端运用最优预编码矩阵进行预编码，最优预编码矩阵是根据接收端为迭代检测接收端时确定的最优预编码矩阵。方法包括步骤：

步骤S101：将编码比特调制为调制符号；

步骤S102：将调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上。

其中，参见图2，为本发明方法实施例一确定最优预编码矩阵的流程示意图，确定最优预编码矩阵包括步骤：

步骤S201：根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

步骤S202：从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

步骤S203：根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定解调器外部信息转移函数；

步骤S204：根据解码器外部信息转移函数和解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

步骤S205：当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，各个最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

以下在上述本实施例方法的步骤基础上，以接收端为迭代检测接收端的具体示例进行详细说明：

在发送端，每一帧的发送数据首先经过卷积码编码，然后分配到不同的MIMO数据流上。在每一个MIMO符号周期，M个编码比特将会被发送。其中，M为预设值。

编码比特发送取决于当前最优预编码矩阵F，最优编码矩阵可以是接收端产生的，发送端接收来自接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据编号在预设码本中找出对应的最优预编码矩阵；最优预编码矩阵也可以是发送端直接产生，通过获取信道矩阵H和信噪比，从而确定最优编码矩阵。在确定最优编码矩阵过程中，根据信道编码确定解码器外部信息转移（EXIT）函数步骤，可以在确定最终输出互信息步骤之前的任意步骤，但为了不增加计算量，一般放在确定解调器初始输出互信息之前。在本实施例中，解调器外部信息转移（EXIT）函数用斜线表示，所以只需要确定两个点即能确定解调器EXIT函数。根据解码器EXIT函数和解调器EXIT函数确定解码器EXIT函数和解调器EXIT函数的交点；根据交点确定最终输出互信息，遍历完码本中的预编码矩阵后，选出最大的最终输出互信息，从而得到最优预编码矩阵。

将M个编码比特调制为R个调制符号s＝[s₁Ks_R]^T，然后通过最优预编码矩阵F映射到N_t个发送天线上面。其中一个具体实施例中，为了保障回传链路的高数据速率，M是保持不变的，R,(1≤R≤N_t)将会根据所选择的预编码矩阵变化，R为最优预编码矩阵的列数。因此，调制符号的阶数2^M/R也将会随着预编码矩阵的变化而改变。这样，系统的传输模型就可以如下表示：

$y=\sqrt{P_s}\mathrm{HFs}+n$

其中，P_s是系统N_t天线发射的总功率，n是分布为的高斯白噪音向量，y是接收信号，H表示信道矩阵。由于预编码矩阵的每一列的vectornorm（向量范数）的和为单位值1，所以选择不同的预编码矩阵将不会影响发送功率的大小。调制过后的符号s₁Ks_R也同样具有单位值1的平均能量。根据回传链路的特点，系统的信道模型可以采用瑞利衰落的准静态信道，H在至少一帧的时间内保持不变。同时，为了简化后面的说明过程，可以假设P_s＝1。

基于上述确定最优预编码矩阵步骤，以下以接收端为迭代检测接收端为例进行具体说明。

对数似然比计算公式如下：

$L\left(b_l\right)=\underset{s_k,b_l=1}{\max }(-\frac{{|r-{\mathrm{HFs}}_k|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}+\underset{i=1,i\≠l}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i{L}_p\left(b_i\right))-\underset{s_k,b_l=0}{\max }(-\frac{{|r-{\mathrm{HFs}}_k|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}+\underset{i=1,i\≠l}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i{L}_p\left(b_i\right)).$

其中b_l,(b_l∈[0,1])代表发送MIMO向量符号s_k(1≤k≤R)中第l(1≤l≤M)个比特。L_p(b_i)为输入的第i比特先验信息，L(b_i)为解调器输出的软信息，r为接收信号，H表示信道矩阵，F表示最优预编码矩阵。

对数似然比的互信息可以通过如下公式计算：

$I(L;x)=1-{\∫}_{-\∞}^{+\∞}p\left(L\right|x=\±1){\log }_2(1+\exp (-x\·L))\mathrm{dL}$

$=1-E\left[{\log }_2(1+\exp (-x\·L))\right].$

这个公式表明对数似然比的互信息仅仅依赖于L=x·L这个随机变量的分布。同时也证明，由于对数似然比自身的特征，L是成高斯分布的，并且加上对数似然比是相对于x成对称分布，可以得出互信息是与μ_L(x=1)成单调递增的关系。定义这个函数关系为I(·)，则：

I(L;x)=I(μ_L)(x=1).

为了估计互信息在EXIT-chart上的迭代情况。必须估计出互信息在两个时刻的值。一个是刚开始迭代的时候先验信息解调器输入先验信息I(L_p)=0的时候和理想迭代后先验信息I(L_p)=1的时候。

I(L_p)=0时，根据对数似然比计算公式，可以证明

${\mathrm{\μ}}_L=\frac{{\left|r_{k,0}^{\′}\right|}^2+{\left|r_{k,1}^{\′}\right|}^2-2\mathrm{Re}\left[r_{k,1}^{\′*}{r}_{k,0}^{\′}\right]}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}=\frac{{|r_{k,1}^{\′}-r_{k,0}^{\′}|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2},$

其中r′_k，x=HFs_k，s_k为在b_l=x的条件下可以使r′_k，x与r最接近的调制符号。把μ_L代入I(L;x)=I(μ_L)得：

$I(L;x)=\underset{k_s}{\mathrm{mean}}\left(I\left(\underset{k_s\≠j_s}{\min }\frac{{|{\mathrm{HFs}}_k-{\mathrm{HFs}}_j|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}\right)\right)$

I(L_p)=1时，同样可以证明，对于第l比特不确定的对数似然比的均值μ_L可以如下计算：

${\mathrm{\μ}}_L=\frac{{|{\mathrm{HFs}}_{k,1}^1-{\mathrm{HFs}}_{k,1}^0|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}$

其中为第l比特为0的调制符号，为第l比特为1的调制符号。把μ_L代入I(L;x)=I(μ_L)得：

$I(L;x)=\underset{k,1_s}{\mathrm{mean}}\left(I\left(\frac{{|{\mathrm{HFs}}_{k,1}^1-{\mathrm{HFs}}_{k,1}^0|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}\right)\right)$

降低系统的误码率是预编码选择准则的最终目标，用P_B=f_p(H,F)来表示信道矩阵，预编码矩阵和误码率三者之间的关系，那么系统的代价方程可以如下表示：

$\arg \underset{F}{\min }{P}_B=f_p(H,F)$

通过EXIT-chart的分析，迭代系统的互信息在迭代的过程中不断增加并最终达到稳定点I_c。I_c的大小与系统的误码率有着单调递减的关系。I_c越大，误码率越小。所以公式代价方程可改写为：

$\arg \underset{F}{\max }{I}_c=f_I(H,F)$

其中f_I(H,F)代表了I_c与H,F的映射关系。而在迭代检测与解码的系统中，这个关系是有解调器和解码器两个部件的互信息输入输出函数所决定。对于特定信道编码的解码器，其互信息输入输出函数是固定的。对于解调器，其互信息输入输出函数与H,F有关，可以由公式

$I(L;x)=\underset{k_s}{\mathrm{mean}}\left(I\left(\underset{k_s\≠j_s}{\min }\frac{{|{\mathrm{HFs}}_k-{\mathrm{HFs}}_j|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}\right)\right)$ 和 $I(L;x)=\underset{k,1_s}{\mathrm{mean}}\left(I\left(\frac{{|{\mathrm{HFs}}_{k,1}^1-{\mathrm{HFs}}_{k,1}^0|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}\right)\right)$

计算得出。有了解调器和解码器两个部件的互信息输入输出函数，就可以计算I_c，从而可以选出当前信道H下最优的预编码矩阵F。

参见图3所示，为迭代接收端的仿真与估计的EXIT-chart对比图。由图可得出，仿真的解调器的EXIT函数和本提案的估计方法所得出的EXIT函数基本重合，能准确预测迭代系统的收敛点。

参见图4所示，为2x2MIMO迭代系统的误码率性能图，如图所示，在2x2MIMO系统里，有预编码的系统要比没有预编码的系统性能要高。迭代5次以后，经过预编码的系统要比没有预编码的系统好1dB。同时，本提案的互信息预编码选择方案比信道信噪比最大化方案要好0.5dB。

参见图5所示，为3x3MIMO迭代系统的误码率性能图，如图所示，在3x3MIMO系统里，有预编码的系统要比没有预编码的系统性能要高。迭代5次以后，在的性能点经过预编码的系统要比没有预编码的系统好2dB。本提案的互信息预编码选择方案比信道信噪比最大化方案要好2dB左右。同时可以看出只有采用本提案的方法，才能达到最大的空间分集增益。

实施例二

参见图1，为本发明自适应MIMO预编码传输的方法实施例二的流程示意图，本实施例是描述发送端运用最优预编码矩阵进行预编码，最优预编码矩阵是根据接收端为非迭代检测接收端时确定的最优预编码矩阵。方法包括步骤：

步骤S101：将编码比特调制为调制符号；

步骤S102：将调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上。

其中，参见图6，为本发明方法实施例二确定最优预编码矩阵的流程示意图，确定最优预编码矩阵包括步骤：

步骤S601：根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

步骤S602：从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

步骤S603：根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器输出互信息，根据解调器输出互信息确定解调器外部信息转移函数；

步骤S604：根据解码器外部信息转移函数和解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

步骤S605：当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，各个最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

以下在上述本实施例方法的步骤基础上，以接收端为非迭代检测接收端的具体示例进行详细说明：

在发送端，每一帧的发送数据首先经过卷积码编码，然后分配到不同的MIMO数据流上。在每一个MIMO符号周期，M个编码比特将会被发送。其中，M为预设值。

编码比特发送取决于当前最优预编码矩阵F，最优编码矩阵可以是接收端产生的，发送端接收来自接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据编号在预设码本中找出对应的最优预编码矩阵；最优预编码矩阵也可以是发送端直接产生，通过获取信道矩阵H和信噪比，从而确定最优编码矩阵。在确定最优编码矩阵过程中，根据信道编码确定解码器外部信息转移（EXIT）函数步骤，可以在确定最终输出互信息步骤之前的任意步骤，但为了不增加计算量，一般放在确定解调器初始输出互信息之前。在本实施例中，解调器外部信息转移（EXIT）函数用平行于X轴的直线表示，所以只需要确定一个点即能确定解调器EXIT函数。根据解码器EXIT函数和解调器EXIT函数确定解码器EXIT函数和解调器EXIT函数的交点；根据交点确定最终输出互信息，遍历完码本中的预编码矩阵后，选出最大的最终输出互信息，从而得到最优预编码矩阵。

将M个编码比特调制为R个调制符号s＝[s₁Ks_R]^T，然后通过最优预编码矩阵F映射到N_t个发送天线上面。其中一个具体实施例中，为了保障回传链路的高数据速率，M是保持不变的，R,(1≤R≤N_t)将会根据所选择的预编码矩阵变化，R为最优预编码矩阵的列数。因此，调制符号的阶数2^M/R也将会随着预编码矩阵的变化而改变。这样，系统的传输模型就可以如下表示：

$y=\sqrt{P_s}\mathrm{HFs}+n$

其中，P_s是系统N_t天线发射的总功率，n是分布为的高斯白噪音向量，y是接收信号，H表示信道矩阵。由于预编码矩阵的每一列的vectornorm（向量范数）的和为单位值1，所以选择不同的预编码矩阵将不会影响发送功率的大小。调制过后的符号s₁Ks_R也同样具有单位值1的平均能量。根据回传链路的特点，系统的信道模型可以采用瑞利衰落的准静态信道，H在至少一帧的时间内保持不变。同时，为了简化后面的说明过程，可以假设P_s＝1。

基于上述确定最优预编码矩阵步骤，以下以接收端为迭代检测接收端为例进行具体说明。

非迭代最大似然接收技术的解调器输出对数似然比（LLR）计算如下：

$L\left(b_l\right)=\underset{s_k,b_l=1}{\max }(-\frac{{|r-{\mathrm{HFs}}_k|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2})-\underset{s_k,b_l=0}{\max }(-\frac{{|r-{\mathrm{HFs}}_k|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}).$

互信息的估计和迭代系统的推导类似。由于在非迭代系统中，解调器的输入软信息恒定，其EXIT函数为平行于x轴的直线。根据对数似然比公式，可计算得出：

${\mathrm{\μ}}_L=\frac{{\left|r_{k,0}^{\′}\right|}^2+{\left|r_{k,1}^{\′}\right|}^2-2\mathrm{Re}\left[r_{k,1}^{\′*}{r}_{k,0}^{\′}\right]}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}=\frac{{|r_{k,1}^{\′}-r_{k,0}^{\′}|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2},$

将公式μ_L带入I(L;x)=I(μ_L)(x=1).可得：

$I(L;x)=\underset{k_s}{\mathrm{mean}}\left(I\left(\underset{k_s\≠j_s}{\min }\frac{{|{\mathrm{HFs}}_k-{\mathrm{HFs}}_j|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}\right)\right)$

由于在非迭代系统中解调器EXIT函数为平行于x轴的直线，而解码器的EXIT函数是单调递增的，因此，解调器输出的互信息越大，系统性能越好。根据以下公式中，

$\arg \underset{F}{\max }{I}_c=f_I(H,F),$

在非迭代系统中代价方程可化为：

$\arg \underset{F}{\max }I\left(F\right)=\underset{k_s}{\mathrm{mean}}\left(I\left(\underset{k_s\≠j_s}{\min }\frac{{|{\mathrm{HFs}}_k-{\mathrm{HFs}}_j|}^2}{{2\mathrm{\σ}}_n^2}\right)\right)$

根据该公式从而可以选出当前信道H下最优的预编码矩阵F。

参见图7所示，为2x2MIMO非迭代系统的误码率性能图。如图所示，在非迭代的2x2MIMO系统里，有预编码的系统要比没有预编码的系统性能要高。在2x2的非迭代系统里，由于系统比较简单，本提案的预编码方案和已有的SNR预编码方案性能基本一致，能达到相同的优化效果。

参见图8所示，为3x3MIMO非迭代系统的误码率性能图，如上图所示，在非迭代的3x3MIMO系统里，由于系统比较复杂度提升，本提案的预编码方案优势得到显现，比已有的SNR预编码方案性能提升1dB，能更好地提升系统性能。

在一种具体实施例中，参见图9所示，为确定最优预编码矩阵的流程示意图，确定解码器EXIT函数后，包括步骤：

步骤S901：判断接收端是否为迭代检测接收端，若否，则进入步骤S902；若是，进入步骤S904；

步骤S902：从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

步骤S903：根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器输出互信息，根据解调器输出互信息确定解调器外部信息转移函数，进入步骤S906；

步骤S904：从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

步骤S905：根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定解调器外部信息转移函数，进入步骤S906；

步骤S906：根据解码器外部信息转移函数和解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

步骤S907：判断预编码矩阵是否遍历完，若否且是非迭代，则返回步骤S902，若否且是迭代，则返回步骤S904。

具体确定最优预编码矩阵同上述方法类似，在此不再赘述。

实施例三

参见图10，为本发明自适应MIMO预编码传输的方法实施例三的流程示意图，本实施例是描述接收端运用最优预编码矩阵进行解调，最优预编码矩阵是根据接收端为迭代检测接收端和非迭代检查接收端时确定的最优预编码矩阵。方法包括步骤：

步骤S1001：根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调，

其中，参见图11，为本发明方法实施例三确定最优预编码矩阵的流程示意图，确定最优预编码矩阵包括步骤：

步骤S1101：根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

步骤S1102：从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

步骤S1103：根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

步骤S1104：根据解码器外部信息转移函数和解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

步骤S1105：当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，各个最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

在接收端，根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调。其中一个具体实施例中，为了保障回传链路的高数据速率，M是保持不变的，R,(1≤R≤N_t)将会根据所选择的预编码矩阵变化，R为最优预编码矩阵的列数。

其中，最优编码矩阵可以是接收端产生的，发送端接收来自接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据编号在预设码本中找出对应的最优预编码矩阵；最优预编码矩阵也可以是发送端直接产生，通过获取信道矩阵H和信噪比，从而确定最优编码矩阵。在确定最优编码矩阵过程中，根据信道编码确定解码器外部信息转移（EXIT）函数步骤，可以在确定最终输出互信息步骤之前的任意步骤，但为了不增加计算量，一般放在确定解调器初始输出互信息之前。当接收端为迭代检测接收端时，解调器外部信息转移（EXIT）函数用斜线表示，所以只需要确定两个点即能确定解调器EXIT函数；当接收端为非迭代检测接收端时，解调器外部信息转移（EXIT）函数用平行于X轴的直线表示，所以只需要确定一个点即能确定解调器EXIT函数。根据解码器EXIT函数和解调器EXIT函数确定解码器EXIT函数和解调器EXIT函数的交点；根据交点确定最终输出互信息，遍历完码本中的预编码矩阵后，选出最大的最终输出互信息，从而得到最优预编码矩阵。

因此，调制符号的阶数2^M/R也将会随着预编码矩阵的变化而改变。接收信号为

$y=\sqrt{P_s}\mathrm{HFs}+n$

其中，P_s是系统N_t天线发射的总功率，n是分布为的高斯白噪音向量，y是接收信号，H表示信道矩阵。由于预编码矩阵的每一列的vectornorm的和为单位值1，所以选择不同的预编码矩阵将不会影响发送功率的大小。调制过后的符号s₁Ks_R也同样具有单位值1的平均能量。根据回传链路的特点，系统的信道模型将采用瑞利衰落的准静态信道，就是说H在至少一帧的时间内保持不变。同时，为了简化后面的说明过程，可以假设P_s＝1。

本方案具有很好的通用性，可以运用于迭代检测接收端和非迭代检测接收端，当接收端为迭代检测接收端时，根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定解调器外部信息转移函数；当接收端为非迭代检测接收端时，根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器输出互信息，根据所述解调器输出互信息确定解调器外部信息转移函数。具体如实施例一和实施例二类似，在此不再赘述。

根据上述自适应MIMO预编码传输的方法，本发明提供一种自适应MIMO预编码传输系统。

实施例一

参见图12，为本发明自适应MIMO预编码传输系统实施例一的结构示意图，本实施例是描述发送端运用最优预编码矩阵进行预编码，预编码选择器是根据接收端为迭代检测接收端时确定的最优预编码矩阵。系统包括：

调制器121，用于将分配后的编码比特调制为调制符号；

预编码器122，用于将调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上。

其中，参见图13，为本发明实施一预编码选择器的结构示意图，确定最优预编码矩阵包括：

解码器函数生成模块131，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块132，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块133，用于根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块134，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块135，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

以下在上述本实施例系统的结构基础上，以接收端为迭代检测接收端的具体示例进行详细说明：

在发送端，MIMO系统具有N_t发送天线和N_r接收天线。每一帧的发送数据首先经过卷积码编码，然后通过交织器分配到不同的MIMO数据流上。在每一个MIMO符号周期，M个编码比特将会被发送。其中，M为预设值。

编码比特发送取决于根据接收端反馈信息决定当前最优预编码矩阵F，最优编码矩阵可以是接收端产生的，发送端接收来自接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据编号在预设码本中找出对应的最优预编码矩阵；最优预编码矩阵也可以是发送端直接产生，通过获取信道矩阵H和信噪比，从而确定最优编码矩阵。在本实施例中，解调器外部信息转移（EXIT）函数用斜线表示，所以解调器函数生成模块133只需要确定两个点即能确定解调器EXIT函数。互信息模块134根据解码器EXIT函数和解调器EXIT函数确定解码器EXIT函数和解调器EXIT函数的交点；根据交点确定最终输出互信息，最优预编码矩阵模块135用于在遍历完码本中的预编码矩阵后，选出最大的最终输出互信息，从而得到最优预编码矩阵。

将M个编码比特调制为R个调制符号s＝[s₁Ks_R]^T，然后通过最优预编码矩阵F映射到N_t个发送天线上面。其中一个具体实施例中，为了保障回传链路的高数据速率，M是保持不变的，R,(1≤R≤N_t)将会根据所选择的预编码矩阵变化，R为最优预编码矩阵的列数。因此，调制符号的阶数2^M/R也将会随着预编码矩阵的变化而改变。这样，系统的传输模型就可以如下表示：

$y=\sqrt{P_s}\mathrm{HFs}+n$

其中，P_s是系统N_t天线发射的总功率，n是分布为的高斯白噪音向量，y是接收信号，H表示信道矩阵。由于预编码矩阵的每一列的vectornorm（向量范数）的和为单位值1，所以选择不同的预编码矩阵将不会影响发送功率的大小。调制过后的符号s₁Ks_R也同样具有单位值1的平均能量。根据回传链路的特点，系统的信道模型可以采用瑞利衰落的准静态信道，H在至少一帧的时间内保持不变。同时，为了简化后面的说明过程，可以假设P_s＝1。具体预编码选择器确定最优预编码矩阵与上述自适应MIMO预编码传输的方法实施例一类似，在此不再赘述。

实施例二

参见图12，为本发明自适应MIMO预编码传输系统实施例二的结构示意图，本实施例是描述发送端运用最优预编码矩阵进行预编码，预编码选择器是根据接收端为非迭代检测接收端时确定的最优预编码矩阵。系统包括：

调制器121，用于将分配后的编码比特调制为调制符号；

预编码器122，用于将调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上。

其中，参见图13，为本发明实施二预编码选择器的结构示意图，确定最优预编码矩阵包括：

解码器函数生成模块131，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块132，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块133，用于根据预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器输出互信息，根据解调器输出互信息确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块134，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块135，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

以下在上述本实施例系统的结构基础上，以接收端为非迭代检测接收端的具体示例进行详细说明：

在发送端，MIMO系统具有N_t发送天线和N_r接收天线。每一帧的发送数据首先经过卷积码编码，然后通过交织器分配到不同的MIMO数据流上。在每一个MIMO符号周期，M个编码比特将会被发送。其中，M为预设值。

编码比特发送取决于根据接收端反馈信息当前最优预编码矩阵F，最优编码矩阵可以是接收端产生的，发送端接收来自接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据编号在预设码本中找出对应的最优预编码矩阵；最优预编码矩阵也可以是发送端直接产生，通过获取信道矩阵H和信噪比，从而确定最优编码矩阵。在本实施例中，解调器外部信息转移（EXIT）函数用平行于X轴的直线表示，所以解调器函数生成模块133只需要确定一个点即能确定解调器EXIT函数。根据解码器EXIT函数和解调器EXIT函数确定解码器EXIT函数和解调器EXIT函数的交点；根据交点确定最终输出互信息，最优预编码矩阵模块135用于遍历完码本中的预编码矩阵后，选出最大的最终输出互信息，从而得到最优预编码矩阵。

将M个编码比特调制为R个调制符号s＝[s₁Ks_R]^T，然后通过最优预编码矩阵F映射到N_t个发送天线上面。其中一个具体实施例中，为了保障回传链路的高数据速率，M是保持不变的，R,(1≤R≤N_t)将会根据所选择的预编码矩阵变化，R为最优预编码矩阵的列数。因此，调制符号的阶数2^M/R也将会随着预编码矩阵的变化而改变。这样，系统的传输模型就可以如下表示：

$y=\sqrt{P_s}\mathrm{HFs}+n$

其中，P_s是系统N_t天线发射的总功率，n是分布为的高斯白噪音向量，y是接收信号，H表示信道矩阵。由于预编码矩阵的每一列的vectornorm（向量范数）的和为单位值1，所以选择不同的预编码矩阵将不会影响发送功率的大小。调制过后的符号s₁Ks_R也同样具有单位值1的平均能量。根据回传链路的特点，系统的信道模型可以采用瑞利衰落的准静态信道，H在至少一帧的时间内保持不变。同时，为了简化后面的说明过程，可以假设P_s＝1。具体预编码选择器确定最优预编码矩阵与上述自适应MIMO预编码传输的方法实施例二类似，在此不再赘述。

实施例三

一种自适应MIMO预编码传输系统，本实施例是描述接收端运用最优预编码矩阵进行解调，预编码选择器是根据接收端为迭代检测接收端或非迭代检查接收端时确定的最优预编码矩阵。系统包括：

解调器，用于根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调，

其中，参见图13，为本发明实施三预编码选择器的结构示意图，预编码选择器包括：

解码器函数生成模块131，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块132，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块133，用于根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块134，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块135，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵。

在接收端，解调器根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调。其中一个具体实施例中，为了保障回传链路的高数据速率，M是保持不变的，R,(1≤R≤N_t)将会根据所选择的预编码矩阵变化，R为最优预编码矩阵的列数。

其中，最优编码矩阵可以是接收端产生的，通过低速率反馈信道反馈到发送端，发送端接收来自接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据编号在预设码本中找出对应的最优预编码矩阵；最优预编码矩阵也可以是发送端直接产生，通过获取信道矩阵H和信噪比，从而确定最优编码矩阵，发送端向接收端发送最优预编码矩阵编号。当接收端为迭代检测接收端时，参见图14所示，为最大似然迭代检测与解码结构示意图，解调器为带先验信息输入的最大似然软解调141，当然解调器也可以为其他软解调，比如最小均方差软解调等。预编码选择器142设置于接收端。此时，解调器外部信息转移（EXIT）函数用斜线表示，所以解调器函数生成模块133只需要确定两个点即能确定解调器EXIT函数；当接收端为非迭代检测接收端时，参见图15所示，为最大似然非迭代检测与解码结构示意图，解调器为最大似然软解调151，预编码选择器152设置于接收端。解调器外部信息转移（EXIT）函数用平行于X轴的直线表示，所以解调器函数生成模块133只需要确定一个点即能确定解调器EXIT函数。互信息模块134根据解码器EXIT函数和解调器EXIT函数确定解码器EXIT函数和解调器EXIT函数的交点；根据交点确定最终输出互信息。最优预编码矩阵模块135在选择模块132遍历完码本中的预编码矩阵后，选出最大的最终输出互信息，从而得到最优预编码矩阵。

因此，调制符号的阶数2^M/R也将会随着预编码矩阵的变化而改变。接收信号为

$y=\sqrt{P_s}\mathrm{HFs}+n$

其中，P_s是系统N_t天线发射的总功率，n是分布为的高斯白噪音向量，y是接收信号，H表示信道矩阵。由于预编码矩阵的每一列的vectornorm的和为单位值1，所以选择不同的预编码矩阵将不会影响发送功率的大小。调制过后的符号s₁Ks_R也同样具有单位值1的平均能量。根据回传链路的特点，系统的信道模型将采用瑞利衰落的准静态信道，就是说H在至少一帧的时间内保持不变。同时，为了简化后面的说明过程，可以假设P_s＝1。

本方案具有很好的通用性，可以运用于迭代检测接收端和非迭代检测接收端，具体如实施例一和实施例二类似，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，包括步骤：

将编码比特调制为调制符号，将所述调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上，

其中，所述最优预编码矩阵根据以下步骤确定：

根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵；

所述确定最终输出互信息步骤，包括步骤：

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数确定所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数的交点；

根据所述交点确定所述最终输出互信息。

2.根据权利要求1所述的自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，所述确定解调器外部信息转移函数，包括步骤：

当接收端为迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据所述初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数，

当接收端为非迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定解调器输出互信息，根据所述解调器输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数。

3.根据权利要求1或2所述的自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，所述将编码比特调制为调制符号包括步骤：将编码比特调制为个数为所述最优预编码矩阵列数的调制符号。

4.根据权利要求1或2所述的自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，所述最优预编码矩阵在接收端确定，发送端获取所述接收端反馈的最优预编码矩阵的编号，根据所述最优预编码矩阵的编号确定所述最优预编码矩阵，

或

所述最优预编码矩阵在发送端确定，所述确定解调器外部信息转移函数步骤前，还包括步骤：获取所述信道矩阵、所述信噪比。

5.一种自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，包括步骤：

根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调，

其中，所述最优预编码矩阵根据以下步骤确定：

根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵

所述确定最终输出互信息，包括步骤：

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数确定所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数的交点；

根据所述交点确定所述最终输出互信息。

6.根据权利要求5所述的自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，所述确定解调器外部信息转移函数步骤，包括步骤：

当接收端为迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据所述初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数，

当接收端为非迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定解调器输出互信息，根据所述解调器输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数。

7.根据权利要求5或6所述的自适应MIMO预编码传输的方法，其特征在于，

所述最优预编码矩阵发送端确定：接收端接收发送端发送的最优预编码矩阵的编号，根据所述最优预编码矩阵的编号确定所述最优预编码矩阵。

8.一种自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，包括：

调制器，用于将分配后的编码比特调制为调制符号；

预编码器，用于将所述调制符号通过最优预编码矩阵映射到发送天线上，

其中，所述最优预编码矩阵通过预编码选择器确定，所述预编码选择器包括：

解码器函数生成模块，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块，用于根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵；

所述确定最终输出互信息，包括步骤：

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数确定所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数的交点；

根据所述交点确定所述最终输出互信息。

9.根据权利要求8所述的自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，所述解调器函数生成模块用于：

当接收端为迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据所述初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数，

当接收端为非迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定解调器输出互信息，根据所述解调器输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数。

10.根据权利要求8或9所述的自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，所述调制器，用于将编码比特调制为个数为所述最优预编码矩阵列数的调制符号。

11.根据权利要求8或9所述的自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，

所述预编码选择器设置于接收端，接收端通过低速率反馈信道将最优预编码矩阵的编号反馈到发射端，发送端获取所述接收端反馈的所述最优预编码矩阵的编号，根据所述最优预编码矩阵的编号确定所述最优预编码矩阵，

或

所述预编码选择器设置于发送端，所述预编码选择器还用于获取所述信道矩阵、所述信噪比，所述发送端将最优预编码矩阵的编号发送到所述接收端。

12.一种自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，包括：

解调器，用于根据最优编码矩阵将接收信号进行软解调，

其中，所述最优预编码矩阵通过预编码选择器确定，所述预编码选择器包括：

解码器函数生成模块，用于根据信道编码确定解码器外部信息转移函数；

选择模块，用于从预设码本中遍历选择一个预编码矩阵；

解调器函数生成模块，用于根据所述预编码矩阵、信道矩阵、信噪比确定解调器外部信息转移函数；

互信息模块，用于根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数，确定最终输出互信息；

最优预编码矩阵模块，用于当预设码本中的预编码矩阵遍历完后，将各个所述最终输出互信息中最大的最终输出互信息对应的预编码矩阵作为最优预编码矩阵；

所述确定最终输出互信息，包括步骤：

根据所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数确定所述解码器外部信息转移函数和所述解调器外部信息转移函数的交点；

根据所述交点确定所述最终输出互信息。

13.根据权利要求12所述的自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，所述解调器函数生成模块用于：

当接收端为迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定初始输出互信息和理想迭代后输出互信息，根据所述初始输出互信息和理想迭代后输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数，

当接收端为非迭代检测接收端时，根据所述预编码矩阵、所述信道矩阵、所述信噪比确定解调器输出互信息，根据所述解调器输出互信息确定所述解调器外部信息转移函数。

14.根据权利要求12或13所述的自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，所述解调器，用于将所述接收信号按照个数为所述最优预编码矩阵列数进行解调。

15.根据权利要求12或13所述的自适应MIMO预编码传输系统，其特征在于，

所述预编码选择器设置于接收端，接收端通过低速率反馈信道将最优预编码矩阵的编号反馈到发射端，发送端获取所述接收端反馈的所述最优预编码矩阵的编号，根据所述最优预编码矩阵的编号确定最优预编码矩阵，

或

所述预编码选择器设置于发送端，所述预编码选择器还用于获取所述信道矩阵、所述信噪比，所述发送端将最优预编码的编号发送到所述接收端，所述接收端接收所述发送端发送的所述最优预编码矩阵的编号，根据所述最优预编码的编号确定所述最优预编码矩阵。