WO2011017991A1

WO2011017991A1 - 一种预编码方法、系统及预编码码本的构造方法

Info

Publication number: WO2011017991A1
Application number: PCT/CN2010/074847
Authority: WO
Inventors: 陈艺戬; 郁光辉; 戴博; 杨勋
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2011-02-17
Also published as: JP2013502111A; US8483306B2; CN101631004B; CN101631004A; BR112012002928A2; RU2475982C1; EP2466835B1; EP2466835A1; BR112012002928B1; US20120134434A1; JP5438829B2; MX2012001788A; KR101317136B1; KR20120045045A; EP2466835A4

Description

一种预编码方法、系统及预编码码本的构造方法

技术领域本发明涉及通信领域多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output , MIMO)系统的预编码方法、系统及预编码码本的构造方法，尤其涉及一种 8 天线 MIMO系统，信道矩阵为低秩 (Rank)时的预编码方法、系统及预编码码本的构造方法。

背景技术

在无线通信中，如果在发送端和接收端都使用多根天线，可以釆取空间复用的方式来获取更高的速率，这样能够提高传输速率。由于在接收端可以通过信道估计获取发射信号所历经的信道矩阵，因此即使各天线发射不同的数据，经过多输入多输出 (MIMO)的信号矩阵后，在接收端仍然能够解出各天线上的发射数据。相对于利用信道矩阵直接解出各天线上发射数据的方法，一种增强的手段是使用发射预编码技术。在发射端定义层的概念，在同一时频资源上，每层可以传输不同的数据符号，层数等于信道矩阵的秩 (Rank)。对层上的数据进行预编码处理，映射到天线后再经过空中信道传送到接收端。如果在发射端能够知道完整准确的信道状态信息 (Channel State Information, CSI), 我们可以对具体的信道矩阵进行奇异值分解（Sigular Value Decomposition , SVD)。然后把信道矩阵分解出的右特征矢量组成的矩阵作为预编码矩阵，对各层数据进行预编码处理。然而，往往只有接收端才能直接准确的获取 CSI, 而在发射端想要获取 CSI只能通过接收端向发送端进行 CSI信息的反馈。在目前主流的标准中，系统提供给 CSI信息的反馈容量都是比较有限的，由于反馈整个信道信息的反馈量是十分巨大的。因此主流的反馈方法都是基于码本的方式，反馈的内容是信道的右特征值组成的矩阵的量化信息，该量化信息用码本中的码字表示。基于码本反馈的预编码，其基本原理是，假设有限反馈信道容量为 B bps/Hz ₀ 那么可用的码字的个数为 N = 2^B。所有的预编码矩阵经过量化构成码本¾ = , F₂ A F_W }。发射端与接收端共同保存此码本。对每次信道估计得到的信道矩阵 H, 接收端根据设定准则从 9t中选择一个码字 (可称为最优码字），将码字的码字序号 i反馈回发射端。发射端根据此序号 i找到预编码码字 F , 对发送符号块进行预编码。一般来说 ^可以进一步的被划分为多个秩 (Rank)对应的码本，每个 Rank 下会对应多个值来量化该 Rank下的信道右特征矢量构成的预编码矩阵。由于信道的 Rank和非零右特征矢量个数是相等的，因此，一般来说 Rank为 Ν 时，码字都会有 Ν列。所以可以把码本 9 按 Rank分为多个子码本，如表 1 所示：表 1

由于反馈开销的限制，只能釆用基于码本的反馈进行发射预编码。其中，在 Rank>l时需要存储的码字都为矩阵形式，其中 LTE协议中的码本就是釆用的这种码本量化的反馈方法， LTE下行 4发射天线码本如表 2 所示下,实际上 LTE 中预编码码本和信道信息量化码本含义是一样的。在下文中，为了统一起见，矢量也可以看成一个有一个维度为 1的矩阵。表 2

其中 „ = / - 2u_nu_n ^H ,1为单位阵，表示矩阵 W_k的第 ·列矢量。 ^ 表示矩阵的第 ₂,... 列构成的矩阵。随着通信技术的发展， LTE-Adavance中对谱效率有了更高的需求，因此天线也增加到了 8根天线，对此我们需要设计 8发射天线码本反馈进行信道信息的量化反馈。在 LTE的标准中，信道信息的最小反馈单位是子带（Subband)—个子带由若干个资源块（Resource Block, RB )组成，每个 RB由多个资源元素 (Resource Element, RE)组成， RE为 LTE中时频资源的最小单位， LTE-A 中沿用了 LTE的资源表示方法。在实际系统中，低秩的码本往往是最经常使用的，所以码本设计中

Rank=l和 Rank=2的码本设计就显得非常重要。在 4天线 (Tx)的码本中，已经有较成熟的码本构造方法，但是在 8天线中，由于天线维度的增加，在发送端的主流的应用场景由单极化变为双极化天线，因此需要设计新的 8天线码本。在 8天线 Rank=l和 Rank=2的码本中，一般包括 2部分码字，一部分是针对匹配相关信道特性考虑的，一部分是针对匹配不相关信道考虑的，而针对相关信道特性考虑的码字是最重要的考虑。要考虑到信道的模型，天线的极化情况等，才能使得码字对信道信息的量化误差最小。而其它的码字则只需要尽可能的均勾分布即可，甚至可以与匹配相关信道的码字独立开。我们用码字之间最小弦距离最大来使得其均匀分布。比如 LTE中 Rankl的 16个码字前 8个 DFT码字就是针对相关信道设计的，非常适合单极化天线的相关信道，后 8个码字是在前 8个码字的基础上增加，尽量使得增加到 16个码字后这 16个码字在 4维度复空间中有着较好的分布。当然，也由于匹配相关信道的码字也可以用作匹配不相关信道，不考虑在不相关信道下的性能最优，此时码本中就只包含匹配相关信道的码字。比如在 LTE讨论的过程中出现的一种技术方案为 16个 Rankl码字全部使用适合单极化天线的相关信道的 DFT码字作为码本。一般来说 Rank=l或 Rank=2的码本中会有 K个码字是匹配（适合 )相关信道的。另外的码字是匹配非相关信道的，，这部分码字可以为 0。目前已有的码本技术中 , Rank=l或 Rank=2码字数都为 16时，匹配相关信道的码字在 Rank=l和 Rank=2时都为 8个。规定表 3中的以下值：表 3

u2 [1- j-lj-1- j-lj]^T V2 [i -i i -if

u3 [I q2jq3 l qO-jql ]^T V3 [i-j-ij]^T u4 [1 -1111 -11 -1 ]^T V4 [I qOjql u5 [I ql-jq01 q3jq2 ]^T V5 [1 ql - j qO]^T u6 [ij-i-j ij i-j]^T V6 [l q2jq3]^T u7 [l qOjql I q2-jq3 ]^T V7 [1 q3 -j q2]^T 其中，？0 = (1 + /7^； q\ =

?3 = (1— _/·)/ 。

Rank=l和 Rank=2码本中匹配相关信道的码字如表 4所示：表 4

但是，经过现有技术中 Rank=l码本预编码后，在釆用单极化和双极化天线，相关信道时没有形成在小区方向（120度或 180度)内均勾分布的波束，不能很好的量化小区内各 UE的信道方向信息。且成形的波束旁瓣较大，主瓣的功率不够集中，带来性能损失。其中釆用单极化天线的情况下得到的波束图如图 1所示（匹配相关信道的码字数为 8) 。而釆用双极化天线、相关信道的情况下，经仿真实验，平均量化匹配度在 0.5以下。

Rank=2时，考虑到 UE端实现复杂度和存储问题，系统只能选择其中的一个码本来使用，但码本 1在单极化天线下具有较好性能，但是在双极化天线情况下性能较差，而 Rank=2时的码本 2在双极化天线下具有较好性能，但在单极化天线下性能较差。

发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种预编码方法和系统，用于 8天线的 MIMO系统在信道矩阵为低秩时的预编码，可以提高预编码的性能。为了解决上述问题，本发明提供了一种预编码方法，应用于 8天线的多输入多输出（MIMO)系统，该预编码方法包括：发射端与接收端共同保存预编码码本的信息，该接收端根据估计的信道矩阵从所述预编码码本中选择一码字，将该码字的序号反馈回该发射端，该发射端根据该序号找到的该码字，用该码字对发送到该接收端的符号块进行预编码；其中，所述预编码码本中的至少 8个码字矢量或至少 8个码字矩阵中的列矢量是基于以下 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到的： s(n) *w,f , - s(n) *w,f , ["2 s(n)* ₂]^T , ["2 - s{n)*u₂ s(n) * ₃J , - s(n) * ₃ J , ["4 s(n)* ₄f , ["4 -s(n)*u s(n) *u₅J , - s(n) *u₅J , k s{n)*u ， k -s(n)*u s(n) *u₇J , - s(n) *u₇J , [W₈ s(n) *u_sJ , -s(n)*u 其中， u, =[\ 1 1 if , u₂ =[\ j -1 -jf , ₃ =[l -1 1 -if , u₄ = [\ -j -1 jf

q2 j qi = [l q3 —j q2j q = (l + j)/72； ql = (-l + j) / fl； q2 = (-1 - j) / fl； 3 = (1- j)/ V2 q0=(1 +j)/ 2；

是矢量 s中的元素, "=1,2,3,4, s = [s(l) s(2) s(3) 5(4)] =[1 j qO q\]₀ 所述信道矩阵的秩等于 1, 所述预编码码本的码字为 8维码字矢量，其中至少部分码字矢量基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到；或者所述信道矩阵的秩等于 2, 所述预编码码本的码字为包含 2列的码字矩阵，所述预编码码本中至少部分码字矩阵第 1列的 8维矢量基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到；所述至少部分码字矩阵第 2列的 8维矢量基于層组成的集合中选择出的 8 维矢量得到，其中

, m,n^{\-\ -j,q\,q2,q ,qQ}; 且各码字矩阵的第 1列和第 2列正交。从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量为以下 8个 8维矢量：

或者

[u₅ s(n) , [u₆ - s(n) * u₆ J [u₇ s(n)

, [u_s - s(n) * u J 其中，所述 8个 8维矢量中包含相同 ^的 8维矢量中的 n取值相同，包含不同的 8维矢量中的 n的取值相同或互不相同。从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量为以下 16个 8维矢量: s(l) Γ s{2)*u -s{2)*u

["2 s{ )*u ["2 -s{l)*u ["2 s{2)*u ["2 -s{2)*u

["4 ["4 ["4 s(2)*u ["4 -s(2)*u 或

[M₃ [M₃ - U [M₃ 4)* u [M₃ [ ⁱⁿ*(z)s- ^ςη] 』^sw ^ςη] _χ[ ^ln ^ (z)s - ^ln] J ^ln ^ (z)s ^ln

[ ^sn * (\)s - ^sn n^*( U\)s， hi

"J :(ΐ)·^

[^*(1)^- ^Ln] _χ[^ίη*( ^Ln] ^n^s- ^£n]

n*(£)s- ^Ln] _I[^L ^(£)s ^Ln] n*(£)s- ⁹n] 』⁹w*(£),v ⁹n]

(Z)s- ^Ln] _x[^Ln^(z)s

.1-8l7.0/OlOZN3/X3d 166Z,T0/110Z OAV [u₃ s(2)^u -s(2)* [u₇ s(2)*u₇f [u₇ -s(2)*u

[u₄ s(2) * it -s(2)*u [u, s(2)*u [u, -s(2)*u

[w, - s(\) * u [ ₅ s(l) * ₅ J [u₅ -5(1) ["2 -s(3)*u₂f [u₆ s(3)* ₆f [u₆ - s(3)

^(2) [u₃ -s{2)*u [ ₇ s(2)* ₇Y [u₇ -5(2) ^( ) 从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量为以下 32个 8维矢量:

[¾, ^(1) * u s(l)*

[ ₂ s(l)*

[ ₃ s(l) * U; - s(l)

[ ₄ s(l) * u_L 5(1)*//； -

[¾i ^(2) * ? s(2)*u - 2)

[ ₂ s(2) * u. s(2) * ii, (2)

[ ₃ s(2)*u. s(2)*u -^(2)

[u₄ s(2)* ₄f [u₄ -s(2)*u₄f [u_s s(2)*n_sf [u_s - s(2) * u_s ]

- s(3) * u_x f [u₅ s(3) * u_s f [u₅ - s(3) * u₅ ] ["2 s(3)* ₂]^T ["2 -s(3)* ₂]^T k

["4 s(3)*u₄f ["4 -s(3)*u₄f -s(3)*u

-s(4)*u s(4) ]^r - 4)*u₅]^T

["2 4)* u ["2 k s(4)*"₆]^r k

4)* u

所述预编码码本中用于匹配相关信道的各个码字矢量或用于匹配相关信道的各个码字矩阵第 1列的 8维矢量，都是基于从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到的。基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列时，是直接将选出的 8维矢量作为所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列；或者基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列时，是将选出的所有 8维矢量乘以一个常数和 /或按相同方式进行行交换后得到的 8维矢量，作为所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列。所述方法还包括：所述发射端釆用单极化天线，无论是否进行行变换，所述发射端进行码字中各行与各天线的映射时，将码字中所述选出的 8维矢量第 1,5,2,6,3,7,4,8 个元素所在的行依次映射到从最外侧天线起依次排列的各根天线；或者所述发射端釆用双极化天线，无论是否进行行变换，所述发射端进行码字中各行与各天线的映射时，将码字中所述选出的 8维矢量第 1~4个元素所在的行依次映射到第一极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线，将码字中所述选出的 8维矢量第 5~8个元素所在的行依次映射到第二极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线，且所述两个极化方向上的最外侧天线相邻。所述信道矩阵的秩等于 1 , 所述预编码码本中有个码字矢量基于从所述 8维矢量集合中选出的个 8维矢量得到， =8, 16, 32或 64; 或者所述信道矩阵的秩等于 2, 所述预编码码本中有个码字矩阵第 1列的 8维矢量基于从所述 8维矢量集合中选出的个 8维矢量得到， =8, 16, 32或 64。所述发射端与接收端共同保存的预编码码本的信息是 ,^ ^₃ ^₄^₅ , , , ,^„中用于计算所述选出的 8维矢量的部分或全部 4维矢量的数据，以及根据这些 4维矢量计算预编码码本中码字的算法。所述预编码码本在发射端与接收端拆分保存为多个码本，并在反馈时反馈多个码本中码字对应的索引信息，所述多个码本中码字对应的索引信息指示的内容通过一个函数构成所述预编码码本，所述函数由发射端和接收端约定。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种 8天线的多输入多输出 (MIMO) 系统，包括发射端和接收端；其中所述发射端设置为：保存预编码码本的信息，所述预编码码本中包含釆用上述预编码方法得到码字，以及根据接收端反馈的码字的序号找到的该码字，釆用该码字对发送到该接收端的符号块进行预编码；所述接收端设置为：保存所述预编码码本，以及根据估计的信道矩阵从所述预编码码本中选择一个码字，并将该码字的序号反馈回该发射端。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种预编码码本中码字的构造方法，应用于 8天线的多输入多输出（MIMO)系统，该方法包括：定义 8个 4维的矢量 ~¾₈和 1个 4维的矢量其中： _Ml =[l 1 1 if , ₂ =[\ j -1 -jf , u₃ =[l -1 1 -if , ₄ = [\ -j -1 jf M₅=[l qO j ql ,u₆ =[\ q\ —j -q0f,u₇ =[\ q2 j qi = [l q3 —j q2j s = [s(l) s(2) s(3) 5(4)] =[1 j qO ql]; 其中： qO=(1+j)/V5;

；构建一个包含多个 8维矢量的 8维矢量集合，《=1,2,3或 4; 所述 8维矢量集合为：

[w, s(n) * ¾, J , [¾, - s(n) * ]^Γ -) [ ₂ s(n)* ₂]^T■> [ ₂

[ ₃ s(n) * ₃J , [ . - s(n) * ₃J , [u₄ s{n) *u₄J , [u,

[ ₅ s(n) * u₅ J , [ - s(n) * u₅ J , [ ₆ s(n) * ₆ J , [ ,

[ ₇ s(n) *u₇J , [ - s(n) *u₇J , [ _s s(n) *u_sJ , [w,

以及根据信道矩阵的秩，釆用以下方式之一构造出预编码码本中的码字：信道矩秩等于 1时，釆用与上述预编码方法相同的方式，从所述 8维矢量集合中选出多个 8维矢量，并基于选出的 8维矢量得到预编码码本中匹配相关信道的码字矢量；秩等于 2时，所述预编码码本中匹配相关信道的码字为包含 2列的码字矩阵，釆用与上述预编码方法相同的方式，基于从所述 8维矢量集合中选择出的 8维矢量得到所述码字矩阵第 1列的 8维矢量，基于从 ^. 组成的集合中选择出的 8维矢量得到所述码字矩阵第 2列的 8维矢量，其中

m,nG {l-\J-j,ql,q2,q3,qO}, 各码字矩阵的第 1列和第 2列正交。

本发明实施例预编码码本的构造方法提供了 Rank=l和 Rank=2时码本中匹配相关信道的码字，使用这些码字，在 Rank=l 时单极化天线和双极化天线的情况下经过预编码后形成较好的波束，量化误差小，在此基础上，保证码本嵌套特性的同时，提供了的 Rank=2的码本，也能很好的适应双极化天线和单极化天线的场景，具有很好的性能。附图概述图 1是现有技术 Rank=l时的单极化天线波束图（8码字）；图 2a是本发明实施例一种天线模型的示意图；图 2b是本发明实施例另一种天线模型的示意图；图 3是本发明实施例匹配相关信道的码字的构造方法的流程图；图 4是本发明实施例在 K= 时的一个示例的单极化天线波束图；图 5是本发明实施例在 Κ=16时的一个示例的单极化天线波束图；图 6是本发明实施例在 Κ=16时的又一示例的单极化天线波束图。

本发明的较佳实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。对于 8天线的多输入多输出 (ΜΙΜΟ)系统，包括发射端和接收端，发射端与接收端共同保存预编码码本的信息，接收端根据信道估计得到的信道矩阵，从所述预编码码本中选择码字后，将该码字的序号反馈回发射端，发射端根据该序号找到的该码字，对发送到接收端的符号块进行预编码。本实施例中， Rank=l时，发射端和接收端共同保存的预编码码本的信息中匹配相关信道的码字都应该在表 5 的矢量集合 U 中选取， U 集合是由 «=1,2,3,4时对应得到的所有矢量组成的集合：表 5

k -s(n)*u

[ ₇ s(n) * u J [ ₇ - s(n) * u J

-s(n)*u

^₈为如表 6所示的 8个矢量：表 6

u_x =[l 1 1 1] =[1 ≠ j q\] u =[l j -1 -j] M₆ = [1

"₃ = [i -i i -i] =[1 2 j q3] w₈ = [1 其中， O = (l + j)/72; l = (-l + j)/V2 ; 2 = (-l-j)/V2； 3 = (l-j)/V2„ 本实施例中， s«l) s(2) s(3) s(4)] = [1 j qO 1]。

4维矢量 M,.可以表示为：

根据矢量的运算规则有： 5(/ί)*¾.] = [¾.(1) w.(2) w.(3) w.(4) 5(/ί)*¾.(1) (2) 5(/ί)*¾.(3) (4)]

[u_t (1) u_t(2) u_t(3) u_t(4) — )½!(1) -5(«)*¾(2) — )½!(3) — )½!(4)] 假定预编码码本中匹配相关信道的码字为 K, f 小于等于码本中的码字数，一般为 8,16,32,64等。在一个示例中， K= 其码本中包含的匹配相关信道的码字如表 7所示：表 7

其中《=1或 2或 3或 4时，分别得到 4种码本。也可以是混合的情况，即对于不同的方向矢量 ( 1^ ,1₂,1₃ ,1₄为 4 方向矢量）， n的取值各不相同，这样可以组合得到更多不同的码本。如表 8所给出的一个示例：表 8

或者，码本中包含的匹配相关信道的码字如表 9所示: 表 9

n=l或 2或 3或 4, 分别得到另外 4种码本。同样地，也可以是混合的情况，对于不同的方向矢量， n 的取值各不相同，这样可以组合得到更多不同的码本。如表 10所示的一个示例：表 10

图 4是在单极化天线、相关信道的情况下，釆用以上码字得到的单极化天线波束图，从图中可以看出，形成了方向性强的波束。在另一个示例中， =16, 其码本中包含的匹配相关信道的 16个码字如所示：

表 11

或如表 12所示：

表 12

或如表 13所示：

表 13

或如表 14所示：

表 14

或如表 15所示：

图 5是在单极化天线、相关信道的情况下，釆用以上码字得到的单极化天线波束图，从图中可以看出，形成了方向性强的波束。或 =16 , 其码本中包含的匹配相关信道的 16个码字如表 16所示：表 16

或如表 17所示: 表 17

图 6是在单极化天线、相关信道的情况下，釆用以上码字得到的单极化天线波束图，从图中可以看出，形成了方向性强的波束。在又一示例中， K=?>2 , 其码本中包含的匹配相关信道的码字如表 18所示：

或如表 19所示：表 19

使用这些矢量在相关信道下对发射数据预编码，不但能在单极化天线时也形成方向性强的波束，而且能在双极化天线时在各极化方向的维度形成方向性强，功率集中，旁瓣小的波束。根据业内计算量化匹配度的仿真实验结果，釆用本发明上述码字在釆用双极化天线、强相关信道和 Rank=l 时，平均量化匹配度在 0.6以上，最高达 0.9, 具有艮好的预编码性能。

18 在另一实施例中， Rank=2, 本实施例釆用的预编码码本中匹配相关信道的码字均为包含 2列的码字矩阵，第 1列在集合 U中选取，第 2列从層 ^ 组成々集合中选取,其中 =1~8, m,nG {\-\J-j,q\,q2,q3,q0}_o进一步的， Rank=2 的码字矩阵的第 1列和第 2列要保证正交。对上述各实施例中所描述的码字，均可对其乘以一个常数进行扩展，不影响其性能。该常数的绝对值的取值范围较佳在 (0, 1)之间，如可以是 8PSK 的字母也可以是如丄，等。对于 Rank=2的码字，可以每一列乘以

V2 2 2V2 相同的常数，也可以乘以不同的常数进行扩展，具体的取值与功率有关。这些变换都应被本发明所包括。图 2a示出了发射端釆用双极化天线时，上述实施例给出的码字与天线的映射关系，每根天线旁的数字表示该天线映射到码字中的第几行。如图所示，码字中的第 1~4行（即选出的 8维矢量第 1~4个元素）依次映射到第一极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线；码字中的第 5~8行（即选出的 8维矢量第 5~8个元素）依次映射到第二极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线，且所述两个极化方向上的最外侧天线相邻。图中，各个极化方向上的天线是等间距排列的。在其他实施例中，预编码码本中的码字也可以是对选出的 8维矢量进行行交换得到的，此时只要保证选出的 8维矢量中第 1~4个元素所在的行依次映射到第一极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线，第 5~8个元素所在的行依次映射到第二极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线即可。不会对预编码性能产生影响。例如，假定上述实施例构造的码字矢量为：

u_k(2) u_k(3) u_k(4) u_k(5) u_k{6) u_k{l) ¾(8)

在另一实施例中，对上述码字矢量重新排布，设得到的码字矢量为： u_k' = [u_k(\) u_k{5) u_k{2) u_k{€) u_k(3) u_k{l) u_k(4) u_k(S) 其中， k=0,\,...,K, f为匹配相关信道的码字数。此时需调整码字中各行与天线之间的映射关系，调整后的映射关系如图

2b所示，在第一极化方向上等间距排列的 4根天线依次映射到新码字中的第 1,3,5,7行，在第二极化方向上等间距排列的 4根天线依次映射到码字中的第 2,4,6, 8行。但是，对于选出的 8维矢量各元素所在的行，与空间上天线的映射关系是不变的。如 (2)所在的行在图 2a和图 2b中均对应于第一极化方向上从左开始的第 2根天线。相似的，对于发射端釆用单极化天线的情况，无论是否进行行交换，发射端在进行码字中各行与各天线的映射时，只要将码字中所述选出的 8维矢量中第 1,5,2,6,3,7,4,8个元素所在的行依次映射到从最外侧天线起依次排列的各根天线即可。要强调的是，无论釆用单极化天线还是双极化天线，对从矢量集合中选出的所有码字须按相同方式进行行交换。

相应的，预编码码本中匹配相关信道的码字的构造方法如图 3所示，包括以下步骤：步骤 110, 先定义 8个 4维的矢量 ^〜^和 1个 4维的矢量包括：

_Ml=[l 1 1 if , u₂ =[l j -1 -jf , u₃ =[\ -1 1 -if , u₄ = [l -j -1 jf

M₅=[l qO j ql ,u₆ =[\ q\ —j -q0f,u₇ =[\ q2 j qi = [l q3 —j q2j s = [s(l) s(2) s(3) s(4)] =[l j qO ql]; 其中， g0 =

?3 = (1— _/·)/ 。步骤 120, 再构建一个包含多个 8维矢量的 8维矢量集合，《=1,2,3,4, 包括： s(n) *w,f , -s(n)*u , ["2 s(n)* ₂]^T , ["2 -s{n)*u₂

s(n) * ₃J , - s(n) * ₃ J , ["4 s(n)* ₄f , ["4 -s(n)*u

s(n) *u₅J , - s(n) *u₅J , k s{n)*u ， k -s(n)*u

s(n) *u₇J , - s(n) *u₇J , [W₈ s(n) *u_sJ , -s(n)*u 步骤 130 , 秩等于 1时，从所述 8维矢量集合中选择出 f个 8维矢量，并基于该 f个 8维矢量得到预编码码本中匹配相关信道的 f个码字。从 8维矢量集合中选择出 f个 8维矢量，基于该 f个 8维矢量得到预编码码本中匹配相关信道的码字的方法上文已有详细介绍，这里不再重复。在秩等于 2时，预编码码本的码本中匹配相关信道的码字为包含 2列的码字矩阵，釆用上述相同的方式，基于从所述 8维矢量集合中选择出的 8维矢量得到匹配相关信道的码字矩阵第 1 列的 8维矢量，基于从 ; 组成的集合中选择出的 f个 8维矢量得到所述 f个码字矩阵第 2列的 8维矢量，其中

各码字矩阵的第 1列和第 2列正交。需要说明的是，虽然本实施例给出的 8维矢量是用于得到预编码码本中用于匹配相关信道的码字矢量或码字矩阵，但不应理解为是专用于匹配相关信道的码字，匹配非相关信道的码字矢量或码字矩阵也可以釆用这些码字。

上述实施例在 Rank=l和 Rank=2的码本中釆用的匹配相关信道的码字，可以基于一些已有釆用的 4维矢量计算得到的，构造方便。因此，在本发明的上述实施例中，发射端与接收端共同保存的预编码码本的信息可以是最终的码字，也可以只保存 ^ ,^ , ，^ ,^ , M₇ , M_s , m, «中，用于计算所述选出的 8维矢量的部分或全部 4维矢量的数据以及 4艮据这些 4维矢量计算预编码码本中码字的算法。此时，并且由于不需要存储大量的码本，可以节约存储空间，这对于存储资源非常宝贵的设备如终端的商用是很重要的。上述实施例在 Rank=l和 Rank=2的码本中釆用的匹配相关信道的码字，能够在 Rank=l 时双极化天线和单极化天线的情况下经过预编码后形成较好的波束，量化误差小。在此基础上，保证码本嵌套特性的同时，在 Rank=2 时，也能很好的适应双极化天线和单极化天线的场景，具有很好的性能。上述实施例的等效变换可以是：对于上述预编码码本的信息可以拆分保存，如：所述发射端与接收端共同保存的预编码码本的信息是 ,^ ^₃ ^₄^₅ , , _M7,_Ms,^m,«中用于计算所述选出的 8维矢量的部分或全部 4维矢量的数据，以及根据这些 4维矢量计算预编码码本中码字的算法。对于反馈方法，很容易发现需要反馈的码字 W 具有或 \_Ui 的结构，也可以拆分反馈；反馈 W对应的索引号，等效的替代方式可以为：反馈 1个索引号，从码本 C1中找到对应的 W1, 反馈另外 1个索引号，从码本 C2中找到对应的 W2, W = f ( W1,W2) , f为一个函数,如：需要反馈的 W= ,实际反馈的为 W1 = 或

收发端约定函数关系 f; 或者是反馈 1 个索引号，从码本 C1 中找到对应的 W1, 固定 W2值， W = f ( W1,W2) , f为一个函数,如：需要反馈的 W = , 实际反馈的为 W1 η_λ 0 , 固定 W2

0 u_x

收发端可以约定函数关系 f。上述实施例的应用范围，在 LTE的标准中，信道信息的最小反馈单位是子带（Subband)—个子带由若干个 RB组成,每个 RB ( Resource Block ) 由多个 RE组成（ Resource Element) RE为 LTE中时频资源的最小单位， LTE-A 中沿用了 LTE的资源表示方法。上述码本可以用于宽带的信道信息反馈，也可以用于子带信道信息的反馈。在上述反馈的基础上，还可以进一步的增强其它的码本反馈信息增强精度，如差分码本。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块 /单元可以釆用硬件的形式实现，也可以釆用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

工业实用性本发明的预编码码本的构造方法提供了 Rank=l和 Rank=2时码本中匹配相关信道的码字，使用这些码字，在 Rank=l 时单极化天线和双极化天线的情况下经过预编码后形成较好的波束，量化误差小，在此基础上，保证码本嵌套特性的同时，提供了的 Rank=2的码本，也能很好的适应双极化天线和单极化天线的场景，具有很好的性能。

Claims

权利要求书

1、一种预编码方法，其特征在于，应用于 8天线的多输入多输出 (MIMO) 系统，该预编码方法包括：发射端与接收端共同保存预编码码本的信息，该接收端根据估计的信道矩阵从所述预编码码本中选择一码字，将该码字的序号反馈回该发射端，该发射端根据该序号找到的该码字，用该码字对发送到该接收端的符号块进行预编码；其中，所述预编码码本中的至少 8个码字矢量或至少 8个码字矩阵中的列矢量是基于以下 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到的： s(n) *w,f , - s(n) *w,f , ["2 s(n)* ₂]^T , ["2 - s{n)*u₂ s(n) * ₃J , - s(n) * ₃ J , ["4 s(n)* ₄f , ["4 -s(n)*u s(n) *u₅J , - s(n) *u₅J , k s{n)*u ， k -s(n)*u s(n) *u₇J , - s(n) *u₇J , [W₈ s(n) *u_sJ , -s(n)*u 其中，

_Ml=[l 1 1 if , u₂ =[l j -1 -jf , u₃ =[\ -1 1 -if, u₄ = [l -j -1 jf u₅ =[l qO j ql

是矢量 s中的元素, "=1,2,3,4, s = [s(l) s(2) s(3) 5(4)] =[1 j qO q\]₀

2、如权利要求 1所述的方法，其中：所述信道矩阵的秩等于 1, 所述预编码码本的码字为 8维码字矢量，其中至少部分码字矢量基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到；或者所述信道矩阵的秩等于 2, 所述预编码码本的码字为包含 2列的码字矩阵，所述预编码码本中至少部分码字矩阵第 1列的 8维矢量基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到；所述至少部分码字矩阵第 2列的 8维矢量基于層组成的集合中选择出的 8 维矢量得到，其中

, m,n^{\-\ -j,q\,q2,q ,qQ}; 且各码字矩阵的第 1列和第 2列正交。

3、如权利要求 1或 2所述的方法，其中，从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量为以下 8个 8维矢量：

s(n) * u_x J , , [u₂

s(n) * w₃ ]^Γ ,

, [u_z

或者

[u₅ s(n)

[u₇ s(n)

其中，所述 8个 8维矢量中包含相同 ^的 8维矢量中的 n取值相同，包含不同 _Μί的 8维矢量中的 η的取值相同或互不相同。

4、如权利要求 1或 2所述的方法，其中，从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量为以下 16个 8维矢量：

[¾, - s(2) * u_x f

[u₂

- s(2)* u₂]^T

[ ₃ s(l) * ₃ J [ ₃ - s(l) * ₃ J [ ₃ s(2) * ₃ J [ ₃ -s(2)* ₃J

[ ₄

[u₄ s(2)*u₄f [u₄ -s(2)*u₄f 或

[w,

- s{4) * u_x [u₂ s(3)*u₂f [u₂ -s{ )*u [u₂ s(4)*u₂f [u₂ -s(4)*u₂] 97,

s ^vn\

- -

[⁹ Ζ) s - ^vn\

¼|

LtStLO/OlOZSiJ/lDd 166ZJ0/II0Z OW 2)* u ["₂ -s(2)*u [ ₆ s(2)*i,₆]^T [u₆ -s(2) s(2)*u₃ J [u₃ -s(2)*u [u₇ s(2)*u₇f [u₇ -s(2)

s(2)*u [u₄ -s{2)*u [u, s(2)*u [u_s -s(2) s(\) * u J [u_x - .s (l) * u_x f [ ₅ s(l) * //₅ [u₅ -s(\)*u_i s(3)*u₂f [u₂ -s{ )*u [U₆ s(3)*u₆f [u₆ -s(3)*u_t s(2)*u₃ J [w₃ -s(2)*u [u₇ s(2)*u₇f [u₇ -s(2)*u

s(4)* ["4 -s(4)*uj [ _s s(4)*u [u, -s(4)*

5、如权利要求 1或 2所述的方法，其中，从所述 8维矢量集合中选出的维矢量为以下 32个 8维矢量： s(l) Γ ["〗 s(\)* ₅ F [M₅ f

["2 s(l "₆: Γ Y

f

["4 ["4 S(1)*M_S Γ k -^(i)*w₈. f

s(2)*u -s{2)*u_x]^T s(2)*u₅ f -s(2)*u₅ J

["2 s{2)*u [ll - ' y(2""₂]^r k s(2) *〃₆ ]^r ["«5 Y

s(2)* ₇ Γ -s(2)*u₇ f

["4 ["4 f J ^(3) r ₅ -^(3) r

["2

["4 s(3)*u₄f ["4 -s(3)*u₄f ^(3) -^(3)

["2 4)* u ["2 k k _s(4)

["4 ["4 -s(4)*u s(4) '*w₈F _s(4)

6、如权利要求 1或 2所述的方法，其中：所述预编码码本中用于匹配相关信道的各个码字矢量或用于匹配相关信道的各个码字矩阵第 1列的 8维矢量，都是基于从所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到的。

7、如权利要求 1或 2所述的方法，其中：基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列时，是直接将选出的 8维矢量作为所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列；或者基于所述 8维矢量集合中选出的 8维矢量得到所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列时，是将选出的所有 8维矢量乘以一个常数和 /或按相同方式进行行交换后得到的 8维矢量，作为所述预编码码本的码字矢量或码字矩阵第 1列。

8、如权利要求 7所述的方法，其中，所述方法还包括：所述发射端釆用单极化天线，无论是否进行行变换，所述发射端进行码字中各行与各天线的映射时，将码字中所述选出的 8维矢量第 1,5,2,6,3,7,4,8 个元素所在的行依次映射到从最外侧天线起依次排列的各根天线；或者所述发射端釆用双极化天线，无论是否进行行变换，所述发射端进行码字中各行与各天线的映射时，将码字中所述选出的 8维矢量第 1~4个元素所在的行依次映射到第一极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线，将码字中所述选出的 8维矢量第 5~8个元素所在的行依次映射到第二极化方向上从最外侧天线起依次排列的 4根天线，且所述两个极化方向上的最外侧天线相邻。

9、如权利要求 2所述的方法，其中：所述信道矩阵的秩等于 1 , 所述预编码码本中有个码字矢量基于从所述 8维矢量集合中选出的个 8维矢量得到， =8, 16 , 32或 64; 或者所述信道矩阵的秩等于 2, 所述预编码码本中有个码字矩阵第 1列的 8维矢量基于从所述 8维矢量集合中选出的个 8维矢量得到， =8, 16, 32或 64。

10、如权利要求 1或 2所述的方法，其中：所述发射端与接收端共同保存的预编码码本的信息是 ,^ ^₃ ^₄^₅ , , _M7 , _Ms , ^ m, «中用于计算所述选出的 8维矢量的部分或全部 4维矢量的数据，以及根据这些 4维矢量计算预编码码本中码字的算法。

11、如权利要求 1所述的方法，其中：所述预编码码本在发射端与接收端拆分保存为多个码本，并在反馈时反馈多个码本中码字对应的索引信息，所述多个码本中码字对应的索引信息指示的内容通过一个函数构成所述预编码码本，所述函数由发射端和接收端约定。

12、一种 8天线的多输入多输出 (MIMO)系统，包括发射端和接收端，其特征在于：所述发射端设置为：保存预编码码本的信息，所述预编码码本中包含釆用与权利要求 1至 11中任一权利要求相同的方法得到码字，以及根据接收端反馈的码字的序号找到的该码字，釆用该码字对发送到该接收端的符号块进行预编码；所述接收端设置为：保存所述预编码码本，以及根据估计的信道矩阵从所述预编码码本中选择一个码字，并将该码字的序号反馈回该发射端。

13、一种预编码码本中码字的构造方法，其特征在于，应用于 8天线的多输入多输出（MIMO)系统，该方法包括：定义 8个 4维的矢量 ~¾₈和 1个 4维的矢量其中：

_Ml =[l 1 1 if , u₂ =[l j -1 -jf , u₃ =[\ -1 1 -if , u₄ = [l -j -1 jf

q2 j qi = [l q3 —j q2j s = [s(l) s(2) s(3) 5(4)] =[1 j qO ql]; 其中： q0=(1+j)/V5;

；构建一个包含多个 8维矢量的 8维矢量集合，《=1,2,3或 4; 所述 8维矢量集合为： s(n) *w,f , - s(n) *w,f , ["2 s(n)* ₂]^T , ["2 - s{n)*u₂

s(n) * ₃J , - s(n) * ₃ J , ["4 s(n)* ₄f , ["4 -s(n)*u

s(n) *u₅J , - s(n) *u₅J , k s{n)*u ， k -s(n)*u

s(n) *u₇J , - s(n) *u₇J , [W₈ s(n) *u_sJ , -s(n)*u

以及根据信道矩阵的秩，釆用以下方式之一构造出预编码码本中的码字：信道矩秩等于 1时，釆用与权利要求 1,3,4,5,6,7,8或 9中任一项所述的方法相同的方式，从所述 8维矢量集合中选出多个 8维矢量，并基于选出的 8 维矢量得到预编码码本中匹配相关信道的码字矢量；秩等于 2时，所述预编码码本中匹配相关信道的码字为包含 2列的码字矩阵，釆用与权利要求 2,3,4,5,6,7,8或 9中任一项所述的方法相同的方式，基于从所述 8维矢量集合中选择出的 8维矢量得到所述码字矩阵第 1列的 8维矢量，基于从 ^. Γ组成的集合中选择出的 8维矢量得到所述码字矩阵第 2列的 8维矢量，其中

各码字矩阵的第 1列和第 2列正交。