CN110266353B - 终端、基站、发送方法及预编码矩阵的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法和装置以及发射机。根据本发明一个实施例的生成用于三维多输入多输出(MIMO)系统的预编码矩阵的方法，包括：获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分量信息的目标水平信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标垂直信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的目标联合预编码矩阵；以及通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算三维MIMO系统的预编码矩阵。

Description

终端、基站、发送方法及预编码矩阵的确定方法

本申请为以下专利申请的分案申请：申请日为2013年7月5日，申请号为201310282766.9，发明名称为《生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法和装置以及发射机》。

技术领域

本发明涉及生成预编码矩阵的方法和装置以及发射机，更具体地，本发明涉及一种生成用于三维多输入多输出(MIMO)系统的预编码矩阵的方法、以及相应的装置、以及生成用于三维多输入多输出(MIMO)系统的预编码矩阵的发射机。

背景技术

在长期演进(LTE)通信系统、LTE-Advanced通信系统以及5G、新无线接入技术(NR：New Radio)中，在无线基站以及移动台中可使用多输入多输出(MIMO)天线系统。在MIMO系统中，在信号收/发机中设置多根天线，以通过分集或复用提高系统性能。

为了进一步改善MIMO系统的频谱利用率，提出了能够控制信号传播的方位角(即，水平方向角)和俯仰角(即，垂直方向角)的三维空间(以下简称为“三维”)MIMO系统。然而，与传统的仅控制方位角的二维MIMO系统相比，由于增加了天线在垂直轴上的分布三维MIMO系统的天线数量大，信道维数高。这导致三维MIMO系统的预编码矩阵搜索和生成的计算复杂，并且码本需要占用较大的存储空间。

例如，对于三维MIMO系统中的传输信道(以下简称为“三维信道”)，可使用通过旋转码本结构，按照以下公式(1)来获得用于该信道的预编码矩阵或信道量化矩阵(后面以预编码矩阵为例)C：

C＝W₁W₂ ……(1)

其中，W₁为三维信道的统计的空间相关矩阵，W₂为反映三维信道的瞬时和/或窄带信息的基本码字，并且可通过旋转W₁来获得换为适合该三维信道的W₂。

在对于三维MIMO的频分双工(FDD)系统使用旋转码本结构的情况下，需要预先存储包含多个针对三维信道的候选空间相关矩阵的空间相关矩阵码本，以及包含多个候选基本码字的基本码本。当接收机选择预编码矩阵时，在预先存储的空间相关矩阵码本和基本码本中进行检索，以获得与三维信道的信道响应匹配的三维信道空间相关矩阵W₁和基本码字W₂。

假设三维MIMO系统包括8×8的天线阵列，则每个三维信道空间相关矩阵的尺寸为64×64。也就是说，在无线基站以及移动台中都需要较大的存储空间来对码本进行存储，并且生成旋转预编码矩阵C时的计算复杂度非常高。

为了降低复杂度，提出了对于三维信道的水平方向和垂直方向分别确定水平信息预编码矩阵和垂直信息预编码矩阵，并生成三维信道的预编码矩阵 C，如以下公式(2)所示，

其中，W_h为三维信道在水平方向上的水平信息预编码矩阵，W_v为三维信道在垂直方向上的垂直信息预编码矩阵,

为W_v的转置矩阵。

此外，可在每一方向上均可使用以上结合公式(1)描述的旋转码本结构，从而通过以下公式(3)获得W_h，并且通过以下公式(4)获得W_v。

W_h＝W_h,1W_h,2 ……(3)

W_v＝W_v,1W_v,2 ……(4)

其中，W_h,1为三维信道在水平方向上的空间相关矩阵，通过W_h,1的旋转变换来获得适合该三维信道在水平方向上的水平基本码字W_h,2。类似地，W_v,1为三维信道在垂直方向上的空间相关矩阵，并且通过W_v,1的旋转变换来获得适合该三维信道在垂直方向上的垂直基本码字W_v,2。

假设三维MIMO系统包括8×8的天线阵列，则W_h,1和W_v,1均为8×8的矩阵。从而减少了码本所需要占用的存储空间，并且降低了生成预编码矩阵的计算复杂度。

然而，由此生成的三维信道的预编码矩阵结构与实际的三维信道矩阵有所差别，并且在水平方向和垂直方向上有相同的信息被量化，导致量化精度降低，产生量化误差。

发明内容

鉴于上述问题，希望提供一种生成用于三维多输入多输出系统的预编码矩阵的方法和装置以及生成用于三维多输入多输出系统的预编码矩阵的发射机。

根据本发明的一个实施例，提供了一种生成用于三维多输入多输出 (MIMO)系统的预编码矩阵的方法，包括：获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分量信息的目标水平信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标垂直信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的目标联合预编码矩阵；以及通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算三维 MIMO系统的预编码矩阵。

根据本发明的另一实施例，提供了一种生成用于三维多输入多输出 (MIMO)系统的预编码矩阵的方法，应用于发射机，所述方法包括：

从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第二目标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的第一垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符，其中第一目标水平信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信息，第二目标水平信息预编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的水平分量信息，第一目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息，第二目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的垂直分量信息；根据第一水平信息指示符，从预先存储的第一水平信息码本中，获得第一目标水平信息预编码矩阵；根据第二水平信息指示符，从预先存储的第二水平信息码本中，获得第二目标水平信息预编码矩阵；根据第一垂直信息指示符，从预先存储的第一垂直信息码本中，获得第一目标垂直信息预编码矩阵；根据第二垂直信息指示符，从预先存储的第二垂直信息码本中，获得第二目标垂直信息预编码矩阵；根据第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵；对瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵；由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和经过校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维MIMO系统的预编码矩阵。

根据本发明的另一实施例，提供了一种发射机，包括：接收单元，配置来从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第二目标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的第一垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符，其中第一目标水平信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信息，第二目标水平信息预编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的水平分量信息，第一目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息，第二目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的垂直分量信息；第一水平矩阵获取单元，配置来根据第一水平信息指示符，从预先存储的第一水平信息码本中，获得第一目标水平信息预编码矩阵；第二水平矩阵获取单元，配置来根据第二水平信息指示符，从预先存储的第二水平信息码本中，获得第二目标水平信息预编码矩阵；第一垂直矩阵获取单元，配置来根据第一垂直信息指示符，从预先存储的第一垂直信息码本中，获得第一目标垂直信息预编码矩阵；第二垂直矩阵获取单元，配置来根据第二垂直信息指示符，从预先存储的第二垂直信息码本中，获得第二目标垂直信息预编码矩阵；加权矩阵获取单元，根据第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵；加权矩阵校正单元，配置来对瞬时和 /或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵；计算单元，由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和经过校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维MIMO系统的预编码矩阵。

根据本发明的另一实施例，提供了一种发射机，包括：接收单元，配置来从接收机接收指示长时/宽带的目标水平信息预编码矩阵的长时/宽带水平信息指示符、瞬时/窄带的目标水平信息预编码矩阵的瞬时/窄带水平信息指示符和指示长时/宽带的目标垂直信息预编码矩阵的长时/宽带垂直信息指示符、瞬时/窄带的目标垂直信息预编码矩阵的瞬时/窄带垂直信息指示符，其中长时/ 宽带、瞬时/窄带目标水平信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上的水平分量信息，以及长时/宽带、瞬时/窄带目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上的垂直分量信息；第一矩阵获取单元，配置来根据长时/宽带水平信息指示符，从预先存储的长时/宽带水平信息码本中，获得长时/宽带目标水平信息预编码矩阵；第二矩阵获取单元，配置来根据瞬时/窄带水平信息指示符，从预先存储的瞬时/窄带水平信息码本中，获得瞬时 /窄带目标水平信息预编码矩阵；第三矩阵获取单元，配置来根据长时/宽带垂直信息指示符，从预先存储的长时/宽带垂直信息码本中，获得长时/宽带目标垂直信息预编码矩阵；第四矩阵获取单元，配置来根据瞬时/窄带垂直信息指示符，从预先存储的瞬时/窄带垂直信息码本中，获得瞬时/窄带目标垂直信息预编码矩阵；第五矩阵获取单元，配置来根据瞬时/窄带目标水平信息预编码矩阵和瞬时/窄带目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时/窄带加权系数矩阵；校正单元，配置来对瞬时/窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时/窄带加权系数矩阵；计算单元，配置来由长时/宽带目标水平信息预编码矩阵、长时 /宽带目标垂直信息预编码矩阵和经过校正的瞬时/窄带加权系数矩阵计算得到三维MIMO系统的预编码矩阵。

根据本发明的另一实施例，提供了一种终端，包括：处理单元，用于获得第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及发送单元，用于发送所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示。

根据本发明的另一实施例，提供了一种终端的方法，包括：获得第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示的步骤，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及发送所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示的步骤。

根据本发明的另一实施例，提供了一种基站，包括：接收单元，接收第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及处理单元，用于根据所述第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示来确定所述预编码矩阵。

根据本发明的另一实施例，提供了一种包括终端和基站的系统，所述终端具有：处理单元，获得第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及发送单元，用于发送所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示，所述基站具有：接收单元，接收所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示，以及处理单元，使用所述第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示来确定所述预编码矩阵。

附图说明

图1是描述了根据本发明一个实施例，生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法的流程图；

图2是示出了当图1所示的方法应用于接收机时，获得目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。

图3是示出了当图1所示的方法应用于发射机时，获得目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。

图4(a)是示出了结合公式(2)-(4)描述的预编码矩阵生成方法与结合图1描述的预编码矩阵生成方法100的编码性能比较图，其中在预编码矩阵生成方法100中，在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的特征向量构成的矩阵作为水平信息预编码矩阵并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的特征向量构成的矩阵作为垂直信息预编码矩阵。

图4(b)是示出了在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的所有特征向量构成的水平信息预编码矩阵、并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的所有特征向量构成的垂直信息预编码矩阵的预编码矩阵的预编码矩阵生成方法100-a和在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的部分主要特征向量构成的水平信息预编码矩阵(即降维的水平信息预编码矩阵)、并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的部分主要特征向量构成的垂直信息预编码矩阵的预编码矩阵(即降维的垂直信息预编码矩阵)的预编码矩阵生成方法100-b的编码性能比较图。

图5是示出了根据本发明一个实施例的生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的装置(以下可简称为预编码矩阵生成装置)的示例性结构框图。

图6是示出了根据本发明一个实施例的第三矩阵获取单元的示例性结构框图。

图7是示出了根据本发明另一实施例的第三矩阵获取单元的示例性结构框图。

图8是描述了根据本发明另一实施例，生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法(以下可简称为预编码矩阵生成方法)的流程图。

图9示例性示出了根据第二目标水平预编码矩阵和第二目标垂直预编码矩阵的获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵A。

图10是示出了根据本发明一个实施例的发射机的示例性结构框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同步骤和元素用相同的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复解释将被省略。在以下实施例中上标

表示对矩阵或向量进行转置，上标

表示对矩阵或向量进行共轭转置，vec(A)表示对矩阵A 按列向量化，“ο”为哈达玛乘积(Hadamardproduct)或逐元素乘积(Entrywise product)，

为克罗内克乘积(Kroneckerproduct)。

根据本发明的实施例的方法、装置、发射机、终端和基站可用于LTE-A (LTE-Advanced)、IMT-Advanced、4G、5G、FRA(未来无线接入(Future Radio Access))、NR(NewRadio)等通信系统。

图1是描述了根据本发明一个实施例，生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法(以下可简称为预编码矩阵生成方法)100的流程图。下面，将参照图1来描述根据本发明一个实施例的预编码矩阵生成方法100。

如图1所示，在步骤S101中，获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分量信息的目标水平信息预编码矩阵。优选地，目标水平信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信息。例如，目标水平预编码矩阵可指示三维信道在特定时间段内、在频带上统计的长时和/ 或宽带水平分量信息。可替换地，目标水平信息预编码矩阵也可指示三维信道特定时刻和/或在特定频率(即，瞬时和/或窄带)上的水平分量信息。

根据本发明的一个示例，目标水平信息预编码矩阵是由大于或等于第一预定阈值的三维MIMO系统的水平分量信息的特征值对应的水平分量信息的特征向量构成的。例如，为了确保目标水平信息预编码矩阵的对于三维信道的水平信息的量化精度，目标水平信息预编码矩阵可由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的。然而，在特征向量的个数较多的情况下，可不通过全部特征向量来构成目标水平信息预编码矩阵。优选地，为了便于后续计算，可以由与三维MIMO系统的水平分量信息的较大特征值对应的水平分量信息的特征向量构成目标水平信息预编码矩阵，以对目标水平预编码矩阵进行降维。例如，目标水平预编码矩阵可包括与三维信道中水平分量的空间相关矩阵的最大水平特征值对应的水平特征向量和与第二大的水平特征值对应的水平特征向量。

此外，根据本发明的另一示例，在步骤S101中可从预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息码本中选择所述目标水平信息预编码矩阵。可对于不同的信道秩的数目(以下简称为信道秩数)，预先存储不同的水平信息码本。即，根据可能出现的信道秩数，预先存储与该信道秩数相应的水平信息码本。在步骤S101中，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的水平信息码本中选择目标水平信息预编码矩阵。可替换地，也可对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储相同的水平信息码本。即，不论接收机接收的信道秩数是多少，均对应于相同的预先存储水平信息码本。在此情况下，接收机接收的信道秩数大于1时，这多个信道秩的目标水平信息预编码矩阵可以相同。

在希望获得的目标水平信息预编码矩阵是由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的情况下，预先存储的每个水平信息预编码矩阵均由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成。而在希望获得的目标水平信息预编码矩阵是降维矩阵的情况下，预先存储的每个水平信息预编码矩阵均由与大于或等于第一预定阈值的三维MIMO系统的水平分量信息的特征值对应的水平分量信息的特征向量构成，从而节省了存储码本所需的存储空间。

与步骤S101类似，在步骤S102中，获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标垂直信息预编码矩阵。优选地，目标垂直信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息。例如，目标垂直预编码矩阵可指示三维信道在特定时间段内、在频带上统计的长时和/或宽带垂直分量信息。可替换地，目标垂直信息预编码矩阵也可指示三维信道在特定时刻和/或在特定频率(即，瞬时和/或窄带)上的垂直分量信息。

根据本发明的一个示例，目标垂直信息预编码矩阵是由大于或等于第二预定阈值的三维MIMO系统的垂直分量信息的特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成的。例如，为了确保目标垂直信息预编码矩阵的对于三维信道的垂直信息的量化精度，目标垂直信息预编码矩阵可由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的。然而，在特征向量的个数较多的情况下，可不通过全部特征向量来构成目标垂直信息预编码矩阵。优选地，为了便于后续计算，可以由与三维MIMO系统的垂直分量信息的较大特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成目标垂直信息预编码矩阵，以对目标垂直预编码矩阵进行降维。例如，目标垂直预编码矩阵可包括与三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的最大垂直特征值对应的垂直特征向量和与第二大的垂直特征值对应的垂直特征向量。

此外，根据本发明的另一示例，在步骤S102中可从预先存储的包含多个垂直信息预编码矩阵的垂直信息码本中选择所述目标垂直信息预编码矩阵。可对于可能出现的不同的信道秩数数，预先存储不同的垂直信息码本。即，根据可能出现的信道秩数，预先存储与该数目相应的垂直信息码本。在步骤 S102中，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的垂直信息码本中选择目标垂直信息预编码矩阵。可替换地，也可对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储相同的垂直信息码本。即，不论接收机接收的信道秩数是多少，均对应于相同的预先存储垂直信息码本。在此情况下，接收机接收的信道秩数大于1时，这多个秩的目标垂直信息预编码矩阵可以相同。

在希望获得的目标垂直信息预编码矩阵是由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的情况下，预先存储的每个垂直信息预编码矩阵均由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成。而在希望获得的目标垂直信息预编码矩阵是降维矩阵的情况下，预先存储的每个垂直信息预编码矩阵均由与大于或等于第二预定阈值的三维MIMO系统的垂直分量信息的特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成。从而节省了存储码本所需的存储空间。

在步骤S103中，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中选择目标联合预编码矩阵。具体地，目标联合预编码矩阵可以是对于水平分量信息和垂直分量信息的加权系数矩阵。此外，当存在多个信道秩时，多个信道秩的目标联合预编码矩阵两两相互正交。

根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵。联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在步骤S103中，可根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本中选择相位目标联合预编码矩阵。

根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。例如，目标联合预编码矩阵是幅度目标联合预编码矩阵和相位目标联合预编码矩阵的逐元素乘积。优选地，幅度目标联合预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)幅度信息，并且相位目标联合预编码矩阵可指示三维信道在特定时刻和/或在特定频率 (即，瞬时和/或窄带)上的相位信息。

联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在步骤S103中，可从预先存储的幅度联合码本中选择幅度目标联合预编码矩阵，并且根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的相位联合码本中选择相位目标联合预编码矩阵。

当存在多个信道秩时，相邻的两个信道秩的相位目标联合预编码矩阵相互正交。更具体地，可对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储不同的相位联合码本。例如，当可能出现的信道秩数＝1时，可预先存储相位联合码本＝{[G_1,1],[G_2,1],…,[G_M,1]}，其中M为相位联合码本中的相位联合预编码矩阵的个数，并且M为正整数，并且G为相位联合预编码矩阵。当可能出现的信道秩数＝2时，可预先存储相位联合码本＝{[G_1,1,G_1,2],[G_2,1,G_2,2],…,[G_M,1, G_M,2]}，其中G_i,1,G_i,2正交(i＝1,2,…M)。当可能出现的信道秩数＝L时(L为正整数)，可预先存储相位联合码本＝{[G_1,1,G_1,2,…,G_1,L],[G_2,1,G_2,2,…,G_2,L],…, [G_M,1,G_M,2,…,G_M,L]}，其中G_i,1,G_i,2,…,G_i,L两两正交。从而在步骤S103中，可根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本中选择所述相位目标联合预编码矩阵，并且相邻的两个信道秩的相位目标联合预编码矩阵相互正交。

图2是示出了当图1所示的方法应用于接收机时，获得目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。

如图2所示，在步骤S201中，通过发射机和接收机之间的三维信道响应，计算所述水平信道分量信息和所述垂直信道分量信息。例如，可通过接收机从发射机接收的导频信号来估算发射机和接收机之间的三维信道响应。

然后，在步骤S202中，在水平信息码本中进行检索，以获得与水平信道信息匹配的水平信息预编码矩阵作为目标水平信息预编码矩阵。此外，在步骤S203中，在垂直信息码本中进行检索，以获得与垂直信道信息匹配的垂直信息预编码矩阵作为目标垂直信息预编码矩阵。

然后，在步骤S204中，根据目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和三维信道响应，根据接收机确定的信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中选择目标联合预编码矩阵。例如，接收机可将使得信道容量最大的秩数确定为信道秩数。

如上所述，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵，并且联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在步骤S204中，可根据信道秩数，对于与该信道秩数相应的相位联合码本中的每个相位联合预编码矩阵，通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和该联合预编码矩阵计算的三维MIMO系统的候选预编码矩阵，并且将与三维信道响应匹配的候选预编码矩阵所对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。

此外，根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。此外，联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在步骤S204中，可首先通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和三维信道响应，计算参考矩阵。在幅度联合码本中进行检索，以获得与参考矩阵匹配的幅度联合预编码矩阵作为目标幅度联合预编码矩阵。

优选地，可通过以下公式(5)来计算长时和或宽带上统计的参考矩阵Ω′的元素ω′_i,j：

其中，W_h(:,i)为检索到的目标水平信息预编码矩阵W_h的第i列(即水平信道信息的第i个特征向量)，H为三维信道响应，W_v(:,j)为检索到的目标垂直信息预编码矩阵W_v的第j列(即垂直信道信息的第j个特征向量)。ω′_i,j表示三维空间的传播特征向量

对应的加权系数的幅度值。

然后，根据信道秩数，对于与该信道秩数相应的相位联合码本中的每个相位联合预编码矩阵，通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵、目标幅度联合预编码矩阵和该联合预编码矩阵计算的三维MIMO系统的候选预编码矩阵，并且将与三维信道响应匹配的候选预编码矩阵所对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。

例如，在信道秩为1的情况下，对于矩阵形式表示的三维MIMO系统的预编码矩阵可通过以下公式(6)来获得相位目标联合预编码矩阵：

也就是说，使得|vec(H^H)×vec{C}|²达到最大值的相位联合预编码矩阵G_i为相位目标联合预编码矩阵。其中W_h为目标水平信息预编码矩阵，W_v为目标垂直信息预编码矩阵，Ω为目标幅度联合预编码矩阵，G_i为相位联合码本中的相位联合预编码矩阵，i为相位联合码本中的相位联合预编码矩阵的编号。

然后，根据目标相位联合预编码矩阵和目标幅度联合预编码矩阵，例如通过逐元素乘积，计算目标联合预编码矩阵。

图3是示出了当图1所示的方法应用于发射机时，获得目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。

如图3所示，在步骤S301中，从接收机接收指示目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示目标联合预编码矩阵的第三指示符。在步骤S302中，从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符。然后，在步骤S303中，在水平信息码本中，获得与第一指示符对应的水平信息预编码矩阵作为目标水平信息预编码矩阵。此外，在步骤S304中，在垂直信息码本中，获得与第二指示符对应的垂直信息预编码矩阵作为目标垂直信息预编码矩阵。此外，在步骤S305中，在与该信道秩数相应的联合码本中，获得与所述第三指示符对应的联合预编码矩阵作为所述相位联合预编码矩阵。

如上所述，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵，并且联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在此情况下，第三指示符指示相位目标联合预编码矩阵的相位指示符。在步骤S305中，可根据信道秩数指示符确定信道秩数，然后在与该信道秩数相应的相位联合码本中，获得与第三指示符对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。

此外，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的，并且联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在此情况下，第三指示符可包括指示相位目标联合预编码矩阵的相位指示符和指示幅度目标联合预编码矩阵的幅度指示符。在步骤S305中，在幅度联合码本中，获得与幅度指示符对应的幅度联合预编码矩阵作为幅度目标联合预编码矩阵，另一方面，根据信道秩数指示符确定信道秩数，然后在与该信道秩数相应的相位联合码本中，获得与第三指示符对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。然后，根据目标相位联合预编码矩阵和目标幅度联合预编码矩阵，例如通过逐元素乘积，计算目标联合预编码矩阵。

应注意，图3中所示的方法的各个步骤不必按照所示的顺序执行。可以颠倒或并行地执行某些步骤。例如，可同时从接收机接收指示目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示目标联合预编码矩阵的第三指示符(步骤S301)和从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符(步骤S302)，此外，也可先执行从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符(步骤S302)，再执行从接收机接收指示目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示目标联合预编码矩阵的第三指示符(步骤S301)。

返回图1，在步骤S104中，可通过每个目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算三维MIMO系统的预编码矩阵。具体地，此外，对于每个信道秩数，通过该信道秩数的目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述目标联合预编码矩阵计算该信道秩数的三维MIMO系统的预编码矩阵。

例如，对于每种信道的信道秩数，可通过以下公式(7)来根据目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算该信道秩数的三维MIMO系统的预编码矩阵:

其中三维MIMO系统的预编码矩阵C的维数是t_h×t_v，t_h为水平方向天线数目，t_v为垂直方向天线数目，并且t_h和t_v为正整数，W_h为目标水平信息预编码矩阵，W_v为目标垂直信息预编码矩阵，Ω为目标幅度联合预编码矩阵，G 为目标相位联合预编码矩阵。

可替换地，如公式(8)所示，针对每个信道秩数，可获得三维MIMO系统的预编码矩阵按列向量化的三维预编码向量c：

在根据本实施例的预编码矩阵生成方法中采用了相互独立的目标水平预编码矩阵和目标垂直预编码矩阵，与上述采用三维信道相关矩阵和三维信道旋转矩阵计算预编码矩阵的方法相比，可减少移动台中所需要的存储码本的空间，当在码本中检索信道矩阵时，减少了遍历码本所需要花费的时间，并且简化了进一步通过信道矩阵获得预编码矩阵所需的计算。

此外，在根据本实施例的预编码矩阵生成方法中采用了目标联合预编码矩阵作为对于目标水平预编码矩阵和目标垂直预编码矩阵两者的加权系数矩阵，与上述采用在水平方向和垂直方向分离的信道相关矩阵计算预编码矩阵的方法相比，生成的三维信道的预编码矩阵结构与实际的三维信道矩阵更加接近，并且提高了量化精度，从而减少了误差。

应注意，图1中所示的方法的各个步骤不必按照所示的顺序执行。可以颠倒或并行地执行某些步骤。例如，在结合图2描述的示例中，可同时执行获得目标水平信息预编码矩阵(即，步骤S202，对应于步骤S101)和获得目标垂直信息预编码矩阵(即，步骤S203，对应于步骤S102)，然后根据获得目标水平信息预编码矩阵和目标垂直信息预编码矩阵获得目标联合预编码矩阵(即，步骤S204，对应于步骤S103)。又例如，在结合图3描述的示例中，可同时执行获得目标水平信息预编码矩阵(即，步骤S302，对应于步骤S101)、获得目标垂直信息预编码矩阵(即，步骤S303，对应于步骤S102)，以及获得目标水平信息预编码矩阵和目标垂直信息预编码矩阵获得目标联合预编码矩阵(即，步骤S304，对应于步骤S103)。

此外，当应用于接收机时，图1中所示的方法还可包括向发射机发送用于指示所确定的目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示目标联合预编码矩阵的第三指示符。并且向发射机发送用于指示信道秩数的信道秩数指示符。

具体地，可以第一时间间隔和第一频带间隔发送第一指示符，以第二时间间隔和第二频带间隔发送第二指示符，以第三时间间隔和第三频带间隔发送第三指示符。根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵。如上所述，目标水平信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)水平分量信息，目标垂直信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)垂直分量信息，相位目标联合预编码矩阵可指示三维信道在特定时刻和/或特定频率(即，瞬时和/或窄带)上的相位信息。因此，优选地，第一时间间隔和第二时间间隔可大于第三时间间隔并且第一频带间隔和第二频带间隔可大于第三频带间隔。

根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。此外，第三指示符可包括指示相位目标联合预编码矩阵的相位指示符和指示幅度目标联合预编码矩阵的幅度指示符。在此情况下，可以第一时间间隔和第一频带间隔发送第一指示符，以第二时间间隔和第二频带间隔发送第二指示符，以第三时间间隔和第三频带间隔发送相位指示符、并且以第四时间间隔和第四频带间隔发送幅度指示符。由于幅度目标联合预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的幅度信息。此外，第一时间间隔、第二时间间隔和第四时间间隔可大于或等于第三时间间隔，并且第一频带间隔、第二频带间隔和第四频带间隔可大于或等于第三频带间隔。

图4(a)是示出了结合公式(2)-(4)描述的预编码矩阵生成方法与结合图1描述的预编码矩阵生成方法100的编码性能比较图，其中在预编码矩阵生成方法100中，在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的特征向量构成的矩阵作为水平信息预编码矩阵并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的特征向量构成的矩阵作为垂直信息预编码矩阵。如图4(a)所示，在测试条件相同的情况下，预编码矩阵生成方法100的编码性能比结合公式(2)-(4) 描述的预编码矩阵生成方法1400的编码性能提高了约10％。

图4(b)是示出了在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的所有特征向量构成的水平信息预编码矩阵、并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的所有特征向量构成的垂直信息预编码矩阵的预编码矩阵的预编码矩阵生成方法100-a和在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的部分主要特征向量构成的水平信息预编码矩阵(即降维的水平信息预编码矩阵)、并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的部分主要特征向量构成的垂直信息预编码矩阵的预编码矩阵(即降维的垂直信息预编码矩阵)的预编码矩阵生成方法100-b的编码性能比较图。如图4(b)所示，在测试条件相同的情况下，预编码矩阵生成方法100-a和预编码矩阵生成方法100-b的编码性能几乎相同。也就是说，采用降维的水平信息预编码矩阵和垂直信息预编码矩阵在减少了码本所需要的存储空间的同时，几乎不会对编码性能产生影响。

图5是示出了根据本发明一个实施例的生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的装置(以下可简称为预编码矩阵生成装置)500的示例性结构框图。如图5中所示，本实施例的预编码矩阵生成装置500包括第一矩阵获取单元 510、第二矩阵获取单元520、第三矩阵获取单元530和计算单元540。预编码矩阵生成装置500的各个单元可分别执行上述图1中的预编码矩阵生成方法100的各个步骤/功能。因此，以下仅对预编码矩阵生成装置500的主要部件进行了描述，而省略了以上已经结合图1描述过的细节内容。

第一矩阵获取单元510可获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分量信息的目标水平信息预编码矩阵。优选地，目标水平信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信息。例如，目标水平预编码矩阵可指示三维信道在特定时间段内、在频带上统计的(即，长时和/或宽带)水平分量信息。可替换地，目标水平信息预编码矩阵也可指示三维信道在特定时刻上和/或特定频率(即，瞬时和/或窄带)上的水平分量信息。

根据本发明的一个示例，目标水平信息预编码矩阵是由大于或等于第一预定阈值的三维MIMO系统的水平分量信息的特征值对应的水平分量信息的特征向量构成的。例如，为了确保目标水平信息预编码矩阵的对于三维信道的水平信息的量化精度，目标水平信息预编码矩阵可由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的。然而，在特征向量的个数较多的情况下，可不通过全部特征向量来构成目标水平信息预编码矩阵。优选地，为了便于后续计算，可以由与三维MIMO系统的水平分量信息的较大特征值对应的水平分量信息的特征向量构成目标水平信息预编码矩阵，以对目标水平预编码矩阵进行降维。例如，目标水平预编码矩阵可包括与三维信道中水平分量的空间相关矩阵的最大水平特征值对应的水平特征向量和与第二大的水平特征值对应的水平特征向量。

此外，根据本发明的另一示例，第一矩阵获取单元510可从预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息码本中选择所述目标水平信息预编码矩阵。可对于可能出现的信道秩数，预先存储不同的水平信息码本。即，根据可能出现的信道秩数，预先存储与该信道秩数相应的水平信息码本。第一矩阵获取单元510根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的水平信息码本中选择目标水平信息预编码矩阵。可替换地，也可对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储相同的水平信息码本。即，不论接收机接收的信道秩的个数是多少，均对应于相同的预先存储水平信息码本。在此情况下，接收机接收的信道秩数大于1时，多个信道秩的目标水平信息预编码矩阵可以相同。

在希望获得的目标水平信息预编码矩阵是由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的情况下，预先存储的每个水平信息预编码矩阵均由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成。而在希望获得的目标水平信息预编码矩阵是降维矩阵的情况下，预先存储的每个水平信息预编码矩阵均由与大于或等于第一预定阈值的三维MIMO系统的水平分量信息的特征值对应的水平分量信息的特征向量构成，从而节省了存储码本所需的存储空间。

与第一矩阵获取单元510，第二矩阵获取单元520可获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标垂直信息预编码矩阵。优选地，目标垂直信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息。例如，目标垂直预编码矩阵可指示三维信道在特定时间段内、在频带上统计的(即，长时和/或宽带)垂直分量信息。可替换地，目标垂直信息预编码矩阵也可指示三维信道在特定时刻和/或特定频率(即，瞬时和/或窄带)上的垂直分量信息。

根据本发明的一个示例，目标垂直信息预编码矩阵是由大于或等于第二预定阈值的三维MIMO系统的垂直分量信息的特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成的。例如，为了确保目标垂直信息预编码矩阵的对于三维信道的垂直信息的量化精度，目标垂直信息预编码矩阵可由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的。然而，在特征向量的个数较多的情况下，可不通过全部特征向量来构成目标垂直信息预编码矩阵。优选地，为了便于后续计算，可以由与三维MIMO系统的垂直分量信息的较大特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成目标垂直信息预编码矩阵，以对目标垂直预编码矩阵进行降维。例如，目标垂直预编码矩阵可包括与三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的最大垂直特征值对应的垂直特征向量和与第二大的垂直特征值对应的垂直特征向量。

此外，根据本发明的另一示例，第二矩阵获取单元520可从预先存储的包含多个垂直信息预编码矩阵的垂直信息码本中选择所述目标垂直信息预编码矩阵。可对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储不同的垂直信息码本。即，根据可能传输的信道秩数，预先存储与该信道秩数相应的垂直信息码本。第二矩阵获取单元520根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的垂直信息码本中选择目标垂直信息预编码矩阵。可替换地，也可对于可能传输的不同的信道秩数，预先存储相同的垂直信息码本。即，不论接收机接收的信道秩数是多少，均对应于相同的预先存储垂直信息码本。在此情况下，接收机接收的信道秩数大于1时，多个信道秩的目标垂直信息预编码矩阵可以相同。

在希望获得的目标垂直信息预编码矩阵是由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的情况下，预先存储的每个垂直信息预编码矩阵均由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成。而在希望获得的目标垂直信息预编码矩阵是降维矩阵的情况下，预先存储的每个垂直信息预编码矩阵均由与大于或等于第二预定阈值的三维MIMO系统的垂直分量信息的特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成。从而节省了存储码本所需的存储空间。

第三矩阵获取单元530根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中选择目标联合预编码矩阵。具体地，目标联合预编码矩阵可以是对于水平分量信息和垂直分量信息的加权系数矩阵。此外，当信道秩数大于1时，多个信道秩的目标联合预编码矩阵两两相互正交。

根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵。联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。第三矩阵获取单元530可根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本中选择相位目标联合预编码矩阵。

根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。例如，目标联合预编码矩阵是幅度目标联合预编码矩阵和相位目标联合预编码矩阵的逐元素乘积。优选地，幅度目标联合预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)幅度信息，并且相位目标联合预编码矩阵可指示三维信道在特定时刻和/或特定频率 (即，瞬时和/或窄带)上的相位信息。

联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。第三矩阵获取单元530可从预先存储的幅度联合码本中选择幅度目标联合预编码矩阵，并且根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的相位联合码本中选择相位目标联合预编码矩阵。

当信道秩数大于1时，相邻的两个信道秩的相位目标联合预编码矩阵相互正交。更具体地，可对于可能传输的不同的信道秩数的不同信道秩数，预先存储不同的相位联合码本。例如，当可能传输的信道秩数＝1时，可预先存储相位联合码本＝{[G_1,1],[G_2,1],…,[G_M,1]}，其中M为相位联合码本中的相位联合预编码矩阵的个数，并且M为正整数，并且G为相位联合预编码矩阵。当可能传输的信道秩数＝2时，可预先存储相位联合码本＝{[G_1,1,G_1,2],[G_2,1, G_2,2],…,[G_M,1,G_M,2]}，其中G_i,1,G_i,2正交(i＝1,2,…M)。当可能传输的信道秩数＝L时(L为正整数)，可预先存储相位联合码本＝{[G_1,1,G_1,2,…,G_1,L],[G_2,1, G_2,2,…,G_2,L],…,[G_M,1,G_M,2,…,G_M,L]}，其中G_i,1,G_i,2,…,G_i,L两两正交。从而在步骤S103中，可根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本中选择所述相位目标联合预编码矩阵，并且相邻的两个信道秩的相位目标联合预编码矩阵相互正交。

根据本发明的一个示例，当图5所示的装置500是接收机时，装置500 还可包括信息获取单元。信息获取单元可通过发射机和接收机之间的三维信道响应，计算所述水平信道分量信息和所述垂直信道分量信息。例如，信息获取单元可通过接收机从发射机接收的导频信号来估算发射机和接收机之间的三维信道响应。

然后，第一矩阵获取单元510在水平信息码本中进行检索，以获得与水平信道信息匹配的水平信息预编码矩阵作为目标水平信息预编码矩阵。此外，第二矩阵获取单元520在垂直信息码本中进行检索，以获得与垂直信道信息匹配的垂直信息预编码矩阵作为目标垂直信息预编码矩阵。

然后，第三矩阵获取单元530可根据目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和三维信道响应，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中选择目标联合预编码矩阵。

如上所述，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵，并且联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。第三矩阵获取单元530可根据信道秩数，对于与该信道秩数相应的相位联合码本中的每个相位联合预编码矩阵，通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和该联合预编码矩阵计算的三维MIMO系统的候选预编码矩阵，并且将与三维信道响应匹配的三维 MIMO系统的候选预编码矩阵所对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。

此外，根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。此外，联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。图6是示出了根据本发明一个实施例的第三矩阵获取单元530的示例性结构框图。第三矩阵获取单元530可包括参考矩阵获取模块610、幅度矩阵获取模块620和相位矩阵获取模块630。具体地，参考矩阵获取模块610可首先通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和三维信道响应，计算参考矩阵。幅度矩阵获取模块620可在幅度联合码本中进行检索，以获得与参考矩阵匹配的幅度联合预编码矩阵作为目标幅度联合预编码矩阵。优选地，可通过以上公式(5)来计算长时和或宽带上统计的参考矩阵，在此不再赘述。

然后，相位矩阵获取模块630根据信道秩数，对于与该信道秩数相应的相位联合码本中的每个相位联合预编码矩阵，通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵、目标幅度联合预编码矩阵和该联合预编码矩阵计算的三维MIMO系统的候选预编码矩阵，并且将与三维信道响应匹配的候选预编码矩阵所对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。

然后，第三矩阵获取单元530可根据目标相位联合预编码矩阵和目标幅度联合预编码矩阵，例如通过逐元素乘积，计算目标联合预编码矩阵。

根据本发明的另一示例，当图5所示的装置500也可以是接收机时，装置500还可包括接收单元。接收单元可从接收机接收指示目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示目标联合预编码矩阵的第三指示符，并且从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符。并且接收单元可从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符。

然后，第一矩阵获取单元510可在水平信息码本中，获得与第一指示符对应的水平信息预编码矩阵作为目标水平信息预编码矩阵。第二矩阵获取单元520可在垂直信息码本中，获得与第二指示符对应的垂直信息预编码矩阵作为目标垂直信息预编码矩阵。此外，第三矩阵获取单元530可在与该信道秩数相应的联合码本中，获得与所述第三指示符对应的联合预编码矩阵作为所述相位联合预编码矩阵。

如上所述，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵，并且联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在此情况下，第三指示符指示相位目标联合预编码矩阵的相位指示符。第三矩阵获取单元530可根据信道秩数指示符确定信道秩数，然后在与该信道秩数相应的相位联合码本中，获得与第三指示符对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。

此外，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的，并且联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在此情况下，第三指示符可包括指示相位目标联合预编码矩阵的相位指示符和指示幅度目标联合预编码矩阵的幅度指示符。图7是示出了根据本发明另一实施例的第三矩阵获取单元530的示例性结构框图。第三矩阵获取单元530可包括幅度矩阵获取模块710、信道秩数确定模块720和相位矩阵获取模块730。具体地，幅度矩阵获取模块710可在幅度联合码本中，获得与幅度指示符对应的幅度联合预编码矩阵作为幅度目标联合预编码矩阵，另一方面，信道秩数确定模块720可根据信道秩数指示符确定信道秩数，然后相位矩阵获取模块730可在与该信道秩数相应的相位联合码本中，获得与第三指示符对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。然后，第三矩阵获取单元530可根据目标相位联合预编码矩阵和目标幅度联合预编码矩阵，例如通过逐元素乘积，计算目标联合预编码矩阵。

返回图5，计算单元540可通过每个目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算三维MIMO系统的预编码矩阵。具体地，此外，对于可能出现的每个信道秩数，通过该信道秩数的目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述目标联合预编码矩阵计算该信道秩数的三维MIMO系统的预编码矩阵。

在根据本实施例的预编码矩阵生成专职中采用了相互独立的目标水平预编码矩阵和目标垂直预编码矩阵，与上述采用三维信道相关矩阵和三维信道旋转矩阵计算预编码矩阵的装置相比，可减少移动台中所需要的存储码本的空间，当在码本中检索信道矩阵时，减少了遍历码本所需要花费的时间，并且简化了进一步通过信道矩阵获得预编码矩阵所需的计算。

此外，在根据本实施例的预编码矩阵生成装置中采用了目标联合预编码矩阵作为对于目标水平预编码矩阵和目标垂直预编码矩阵两者的加权系数矩阵，与上述采用在水平方向和垂直方向分离的信道相关矩阵计算预编码矩阵的装置相比，生成的三维信道的预编码矩阵结构与实际的三维信道矩阵更加接近，并且提高了量化精度，从而减少了误差。

此外，当装置500是接收机时，图5中所示的装置还可包括发送单元。发送单元可向发射机发送用于指示所确定的目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示目标联合预编码矩阵的第三指示符。并且向发射机发送用于指示信道秩数的信道秩数的信道秩数指示符。

具体地，发送单元可以第一时间间隔和第一频带间隔发送第一指示符，以第二时间间隔和第二频带间隔发送第二指示符，以第三时间间隔和第三频带间隔发送第三指示符。根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵。如上所述，目标水平信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)水平分量信息，目标垂直信息预编码矩阵可指示三维信道在时间上和 /或频带上统计的(即，长时和/或宽带)垂直分量信息，相位目标联合预编码矩阵可指示三维信道在特定时刻和/或特定频率(即，瞬时和/或窄带)上的相位信息。因此，优选地，第一时间间隔和第二时间间隔可大于第三时间间隔并且第一频带间隔和第二频带间隔可大于第三频带间隔。

根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。此外，第三指示符可包括指示相位目标联合预编码矩阵的相位指示符和指示幅度目标联合预编码矩阵的幅度指示符。在此情况下，发送单元可以第一时间间隔和第一频带间隔发送第一指示符，以第二时间间隔和第二频带间隔发送第二指示符，以第三时间间隔和第三频带间隔发送相位指示符、并且以第四时间间隔和第四频带间隔发送幅度指示符。由于幅度目标联合预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的幅度信息。此外，第一时间间隔、第二时间间隔和第四时间间隔可大于或等于第三时间间隔，并且第一频带间隔、第二频带间隔和第四频带间隔可大于或等于第三频带间隔。

图8是描述了根据本发明另一实施例，生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法(以下可简称为预编码矩阵生成方法)800的流程图。下面，将参照图8来描述根据本发明一个实施例的预编码矩阵生成方法800。预编码矩阵生成方法800可应用于发射机。

如图8所示，在步骤S801中，从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第二目标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的第一垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符。具体地，第一目标水平信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)水平分量信息，第二目标水平信息预编码矩阵指示三维信道的在特定时刻和/或特定频率上(即，瞬时和/或窄带)的水平分量信息，第一目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带)垂直分量信息，第二目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在特定时刻和/或特定频率上(即，瞬时和/或窄带)的垂直分量信息。

然后，在步骤S801中，根据第一水平信息指示符，从第一水平信息码本中获得第一目标水平信息预编码矩阵。预先存储第一水平信息码本，并且第一水平信息码本可包括多个第一水平信息预编码矩阵。类似地，在步骤S802 中根据第二水平信息指示符，从第二水平信息码本中获得第二目标水平信息预编码矩阵。预先存储第二水平信息码本，并且第二水平信息码本可包括多个第二水平信息预编码矩阵。在步骤S803中，根据第一垂直信息指示符，从第一垂直信息码本中获得第一目标垂直信息预编码矩阵。预先存储第一垂直信息码本，并且第一垂直信息码本可包括多个第一垂直信息预编码矩阵。在步骤S804中，根据第二垂直信息指示符，从第二垂直信息码本中获得第二目标垂直信息预编码矩阵。预先存储第二垂直信息码本，并且第二垂直信息码本可包括多个第二垂直信息预编码矩阵。

在步骤S805中，根据第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵。例如，可将第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵，以获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵。

图9示例性示出了根据第二目标水平预编码矩阵和第二目标垂直预编码矩阵的获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵A。如图9所示，瞬时和/或窄带加权系数矩阵A除了元素g_hg_v以外，还包括非主对角线元素“g_h”和“g_v”。第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维MIMO系统的预编码矩阵，元素“g_h”、“g_v”和g_hg_v分别与第一目标水平预编码矩阵和第一目标垂直预编码矩阵中的元素相乘，导致三维MIMO系统的预编码矩阵中包括被在水平方向和垂直方向被重复加权的数据项。

鉴于此，在步骤S806中，对瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵。优选地，在步骤S806中，可将所述瞬时/窄带加权系数矩阵中的非主对角线元素设置为零，以校正所述瞬时/窄带加权系数矩阵。

最后，在步骤S807中，由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和经过校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维 MIMO系统的预编码矩阵。

通过本实施例的预编码矩阵生成方法，避免了三维MIMO系统的预编码矩阵中包括被在水平方向和垂直方向被重复加权的数据项，从而提高了三维 MIMO系统的预编码矩阵的量化精度，减少了误差。

图10是示出了根据本发明一个实施例的发射机1000的示例性结构框图。如图10中所示，本实施例的发射机1000包括接收单元1010、第一水平矩阵获取单元1020、第二水平矩阵获取单元1030、第一垂直矩阵获取单元1040、第二垂直矩阵获取单元1050、加权矩阵获取单元1060、加权矩阵校正单元 1070和计算单元1080。发射机1000的各个单元可分别执行上述图8中的预编码矩阵生成方法800的各个步骤/功能。因此，以下仅对发射机1000的主要部件进行了描述，而省略了以上已经结合图8描述过的细节内容。

接收单元1010可从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第二目标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的第一垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符。具体地，第一目标水平信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带) 水平分量信息，第二目标水平信息预编码矩阵指示三维信道的在特定时刻和 /或特定频率上(即，瞬时和/或窄带)的水平分量信息，第一目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的(即，长时和/或宽带) 垂直分量信息，第二目标垂直信息预编码矩阵指示三维信道在特定时刻和/ 或特定频率上(即，瞬时和/或窄带)的垂直分量信息。

然后，第一水平矩阵获取单元1020根据第一水平信息指示符，从第一水平信息码本中获得第一目标水平信息预编码矩阵。预先存储第一水平信息码本，并且第一水平信息码本可包括多个第一水平信息预编码矩阵。类似地，第二水平矩阵获取单元1030根据第二水平信息指示符，从第二水平信息码本中获得第二目标水平信息预编码矩阵。预先存储第二水平信息码本，并且第二水平信息码本可包括多个第二水平信息预编码矩阵。第一垂直矩阵获取单元1040根据第一垂直信息指示符，从第一垂直信息码本中获得第一目标垂直信息预编码矩阵。预先存储第一垂直信息码本，并且第一垂直信息码本可包括多个第一垂直信息预编码矩阵。第二垂直矩阵获取单元1050根据第二垂直信息指示符，从第二垂直信息码本中获得第二目标垂直信息预编码矩阵。预先存储第二垂直信息码本，并且第二垂直信息码本可包括多个第二垂直信息预编码矩阵。

加权矩阵获取单元1060根据第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵。例如，可将第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵，以获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵。然后，加权矩阵校正单元1070对瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵。优选地，在步骤S806 中，可将所述瞬时/窄带加权系数矩阵中的非主对角线元素设置为零，以校正所述瞬时/窄带加权系数矩阵。

最后，计算单元1080由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和经过校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维 MIMO系统的三维MIMO系统的预编码矩阵。

通过本实施例的发射机可避免三维MIMO系统的预编码矩阵中包括被在水平方向和垂直方向被重复加权的数据项，从而提高了三维MIMO系统的预编码矩阵的量化精度，减少了误差。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、模块及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现。并且计算机软件可以置于任意形式的计算机存储介质中。为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本领域技术人员应该理解，可依赖于设计需求和其它因素对本发明进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内。

Claims (6)

1.一种终端，包括：

处理单元，用于获得第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及

发送单元，用于发送所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示。

2.如权利要求1所述的终端，其中，

所述预编码矩阵使用所述第一维度分量和所述第二维度分量的克罗内克乘积、以及所述幅度元素和所述相位元素而被求得。

3.如权利要求1或2所述的终端，其中，

所述发送单元发送关于窄带的所述第四预编码矩阵指示、关于比所述窄带更宽的频带即宽带的所述第一预编码矩阵指示、关于所述宽带的所述第二预编码矩阵指示、关于所述宽带的所述第三预编码矩阵 指示。

4.一种终端的方法，包括：

获得第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示的步骤，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及

发送所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示的步骤。

5.一种基站，包括：

接收单元，接收第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及

处理单元，使用所述第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示来确定所述预编码矩阵。

6.一种包括终端和基站的系统，

所述终端具有：

处理单元，获得第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示，其中所述第一预编码矩阵指示用于指示预编码矩阵的第一维度分量，所述第二预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的第二维度分量，所述第三预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的幅度元素，所述第四预编码矩阵指示用于指示所述预编码矩阵的相位元素；以及

发送单元，用于发送所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示，

所述基站具有：

接收单元，接收所述第一预编码矩阵指示、所述第二预编码矩阵指示、所述第三预编码矩阵指示和所述第四预编码矩阵指示；以及

处理单元，使用所述第一预编码矩阵指示、第二预编码矩阵指示、第三预编码矩阵指示和第四预编码矩阵指示来确定所述预编码矩阵。

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