WO2011095064A1 - 闭环多天线系统发送/接收信息的方法及装置 - Google Patents

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张然然
缪德山
高秋彬
荆梅芳
拉盖施
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电信科学技术研究院
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Definitions

  • the present invention relates to the field of communication technologies, and in particular, to a method and apparatus for transmitting/receiving information in a closed loop multi-antenna system. Background technique .
  • Multi-antenna technology of the physical layer has become one of the key technologies of the next generation wireless communication system.
  • Multi-antenna technology has many advantages, such as multi-antenna multiplexing gain to improve system throughput, multi-antenna diversity gain to improve system performance, or antenna directional gain to distinguish receiving terminals and eliminate reception. Interference between terminals and so on.
  • MIMO Multi-Input Multiple-Output
  • a MIMO system if the transmitter can know the channel information in some way, the transmitted signal can be optimized according to the channel characteristics to improve the reception quality and reduce the complexity of the receiver.
  • feedback methods for quantizing channel information are generally used to reduce feedback overhead and feedback delay.
  • the quantization of the channel information can be for the channel matrix and its statistics, or it can be the pre-processing parameters recommended by the receiver. After the channel information is quantized, it is mapped into a set of finite elements, which is called a codebook.
  • codebooks are the key to system performance.
  • the PMI Precoding Matrix Indicator
  • the UE User Equipment
  • the common pilot measures the channel and reports the recommended codeword label information to the base station eNB.
  • the common pilot port is 4, a codebook based on the Householder transform is used, and for each closed-loop spatial multiplexing mode, that is, each of the Ranks of the transmission mode 4, there are 16 optional precoding matrices.
  • the main features of the Rel-8 LTE 4 antenna codebook include: 1) The Rank1 codebook is obtained by searching under the condition that the non-correlated channels and related channels are compromised; 2) the codebooks of other Ranks Keep the nesting relationship with the Rank1 codebook; 3) The codebook elements use 8PSK (Phase Shift Keying) elements to reduce the computational complexity; 4) have constant modulus and ⁇ characteristics; 5) can use Householder The nature of the transform reduces the complexity of the codeword selection.
  • PSK Phase Shift Keying
  • a wireless communication system using MIMO technology such as a Rel-IO LTE- ⁇ system
  • the mechanism of PMI feedback may be followed, but due to the increase in the number of transmit antennas, for example, there may be eight, the configuration of the number of Rank and transmit antenna ports.
  • the number of combinations is much larger than in the case of Rel-8 LTE.
  • a codebook for a combination of many Rank and Transmit Antenna Port configurations has not been defined.
  • the necessity of designing a codebook for spatially correlated channels becomes more prominent than that of the Rel-8 LTE system. The reason is that the number of antennas is increasing, and the size of the base station is limited, and it is inevitable to reduce the antenna spacing.
  • the linear codebook for spatially correlated channels and its design method are indispensable technical points for future research and standardization of wireless communication systems.
  • researchers due to the good performance and superior characteristics of the Rel-8 LTE 4 antenna codebook, researchers have considered the characteristics of the Rel-8 LTE codebook as much as possible in the codebook design process.
  • the codebook that can inherit the characteristics (or partial features) of the Rel-8 LTE codebook mainly includes the following: Codebook 1: Transforms based on the ⁇ 1-8 LTE codebook to obtain an 8-antenna Rankl line array. Codebook.
  • the drawback of this codebook 1 is that although codebook 1 inherits some of the characteristics of the Rel-8 LTE 4 antenna codebook: constant modelability and the use of 8PSK elements, the nesting relationship is not satisfied.
  • the codebook 1 is based on the extension of the Rel-8 LTE 4 antenna codebook, the Rel-8 LTE 4 antenna codebook is obtained by considering spatially correlated and spatially uncorrelated channel optimization, and partial codewords are not suitable for spatially correlated channels. , causing codebook 1 to have performance loss under a small pitch line array.
  • Codebook 2 Four 7 7 8x8 complex matrices with 8PSK elements are constructed by complex Hadamard transform, and then the Rank1 codebook is searched by the uncorrelated channel and related channel compromise optimization method.
  • the drawback of this codebook 2 is that although codebook 2 inherits most of the features of the Rel-8 LTE codebook: constant mode, ⁇ , nesting features, it only uses 8PSK elements. Since the codebook 2 searches for a codebook in a space composed of 4 8 ⁇ 8 complex matrices with 8PSK elements as elements, and the search criterion considers a compromise between spatial correlation and spatial uncorrelated channels, so that the codebook 2 is in space. Performance degradation under the associated channel.
  • Codebook 3 The codebook of Rank8 is obtained by multiplying 16 different diagonal arrays by 8-DFT (Discrete Fourier Transform) matrix, and the codebook of Rank1 is composed of the 16 8x8 complex matrices. 1 column composition.
  • the drawback of this codebook 3 is that although codebook 3 inherits some of the characteristics of the Rel-8 LTE codebook: constant mode, ⁇ , nesting characteristics, but uses 16PSK elements, thus increasing the complexity of precoding calculation. If significant performance gains are not achieved compared to other codebooks, the added complexity of precoding calculations becomes an additional burden.
  • Codebook 4 Consists of each row (or column) of an 8-DFT matrix and an 8x 8 ⁇ matrix.
  • the shortcoming of this codebook 4 is that although the codebook 4 inherits some of the characteristics of the Rel-8 LTE codebook: constant mode, ⁇ , nesting characteristics, it only uses '8PSK elements.
  • both codebook 3 and codebook 4 are suitable for precoding MIMO systems in spatially correlated channels.
  • the corresponding array response angles of each codeword in the codebook 3 and the codebook 4 are unchanged, which may cause performance loss of the precoding MIMO system in a specific scenario.
  • the object of the present invention is to solve one of the above-mentioned technical drawbacks, and to improve the performance of a closed-loop multi-antenna system, in particular, by designing and using a codebook based on a two-layer structure, and an information transmitting/receiving method using the codebook.
  • an aspect of the present invention provides a method for transmitting information by a closed-loop multi-antenna system, including the following steps:
  • the transmitting device receives information sent by the receiving device, where the information includes codeword index information;
  • the codeword index information selects a corresponding codeword from a codebook based on a two-layer structure;
  • the transmitting device generates a precoding matrix according to the selected codeword; and the sending device sends the precoding matrix according to the precoding matrix
  • the data is precoded; the transmitting device transmits the precoded number to the receiving device.
  • a still further aspect of the present invention provides a method for receiving information by a closed-loop multi-antenna system, comprising the steps of: receiving, by a receiving device, information sent by a transmitting device, and estimating channel information according to the information; The receiving device selects a corresponding codeword from a codebook based on the two-layer structure according to the channel information, and generates word index information of the selected codeword; the receiving device uses the codeword index information of the codeword Send to the transmitting device.
  • a further aspect of the present invention provides a transmitting apparatus, including a receiving module, a codeword determining module, a precoding matrix calculating module, a precoding module, and a sending module, where the receiving module is configured to receive information sent by the receiving device.
  • the information includes the codeword indexing information, and the codeword determining module is configured to select a corresponding codeword from the codebook based on the two-layer structure according to the codeword index information; Generating a precoding matrix according to the selected codeword; the precoding module is configured to perform precoding on the data to be sent according to the precoding matrix; and the sending module is configured to send the precoded data to the The receiving device is described.
  • a further aspect of the present invention provides a receiving apparatus, including a receiving module, a channel estimating module, a codeword selecting module, a codeword index information generating module, and a sending module, where the receiving module is configured to receive information sent by the sending device.
  • the channel estimation module is configured to estimate channel information according to the information;
  • the codeword selection module is configured to select a corresponding codeword from a codebook based on a two-layer structure according to the channel information;
  • the word index information generating module is configured to generate codeword index information of the selected codeword, and the sending module is configured to send the codeword index information of the codeword to the sending device.
  • the codebook formed and used is matched with the channel distribution characteristics of the bipolar antenna as much as possible, and the performance loss caused by the quantization of the codebook is minimized, thereby effectively improving the performance of the precoding system.
  • the embodiment of the present invention proposes that the codebook has a hierarchical structure, and can support one PMI feedback or two PMI feedbacks.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an agreement for an antenna labeling method for a dual-polarized antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for transmitting information of a closed-loop multi-antenna system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • the MIMO system includes a root transmit antenna, a root receive antenna, and the Rank number is therein, which is an even number, N R , r ⁇ l .
  • the antenna labeling method of the dual-polarized antenna is first agreed. As shown in FIG. 1, the antenna labeling method is to sequentially calibrate an antenna with one polarization direction, and then sequentially align the antenna of another polarization direction. It is worth noting that the codebook of the dual-polarized multi-antenna system and its design method are independent of the antenna labeling method of the dual-polarized antenna. If the agreed antenna labeling method changes, only the label of the antenna in the codebook is required. Adjust accordingly.
  • X (:, /) represents the first matrix X / column, / 2) represents an element / 2 rows of the matrix X ⁇ 8> represents a matrix
  • the direct product, the set of the ⁇ s is a transform codebook based on the codebook of the two-layer structure, and the set of the ⁇ is a base codebook of the codebook based on the two-layer structure.
  • the codebook has a hierarchical structure, it can support one ⁇ feedback or two ⁇ feedback.
  • Codebook 1 The following is an example of a specific codebook:
  • Codebook 1 is: 14 v 6 v 4
  • the codebook 3 is the same as the codebook 2 structure. Among them, the base codebook:
  • a flowchart of a method for transmitting information in a multi-antenna system includes the following steps :
  • the transmitting device receives the information including the codeword index information sent by the receiving device, and extracts the codeword index information therefrom. Specifically, in order to understand the channel condition, the transmitting device receives information such as a CQI (Channel Quality Indicator), a Rank selection, and a codeword selection fed back by the remote receiver. These CQI, Rank selection and codeword selection information will be used for subsequent transmission processing.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • Rank selection Rank selection
  • codeword selection information will be used for subsequent transmission processing.
  • the codewords in the codebook satisfy the following relationship: ... r k (:, r)® w r m (, r) ,
  • the fed back codeword index information may be a codeword number in the codebook, or may be a codeword index and w in the transform codebook and the base codebook, or may be other combinations of the sum. For example, in the codebook.
  • X(/,:/ 2 ,:) represents the matrix formed by the matrix X to the / 2th row vector, so if the feedback codeword index information is /e ⁇ 0, Vietnamese,15 ⁇ and /(/ ), you can also find the corresponding codeword from the codebook.
  • the transmitting device selects a corresponding codeword from the codebook based on the two-layer structure according to the codeword index information, and the codebooks 1-5 described above can be applied to the embodiment.
  • the transmitting device performs a transform process (such as zero-forcing processing) based on the codeword to obtain a pre-encoding matrix.
  • a transform process such as zero-forcing processing
  • the corresponding codeword can also be directly used as the precoding matrix.
  • S204 The transmitting device pre-codes the data to be sent according to the pre-coding matrix.
  • S205 The sending unit sends the pre-coded data to the receiving device.
  • a flowchart of a method for receiving information in a closed-loop multi-antenna system according to an embodiment of the present invention includes the following steps:
  • S301 The receiving device receives the information sent by the sending device.
  • the receiving device estimates channel information according to the received information.
  • the receiving device selects a corresponding codeword from the codebook based on the two-layer structure according to the channel information, and the codebooks 1-5 can be applied to the embodiment.
  • the set of ⁇ is a transform codebook of the codebook based on the two-layer structure
  • the set of the components is a base codebook of the codebook based on the two-layer structure. Therefore, the generated codeword index information may be a codeword number in the codebook, or may be a codeword index in the transform codebook and the base codebook: and may be other combinations of A: and w.
  • the feedback codeword index information may be ne ⁇ , ⁇ ., 31 ⁇ ; the feedback codeword index information may also be Are ⁇ 0, ..., 3 ⁇ and e ⁇ 0, .
  • the transmitting device can find the corresponding codeword from the codebook according to the codeword number ", or the combination of the codeword index and w; Meanwhile, since the codeword in the codebook also satisfies the following characteristics: c; (1: ⁇ /2,:) fl / ⁇ 7
  • x( 1 : / 2 , :) represents a matrix composed of the matrix x A to / 2 / 2 vector, so if the feedback codeword index information is ⁇ 0, ., 15 ⁇ and / (/), Then, the transmitting device can also find the corresponding codeword from the codebook.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention, including a receiving module 110, a codebook storage module 120, a codeword determining module 130, a precoding matrix computing module 140, a precoding module 150, and a sending module 160.
  • the receiving module 110 is configured to receive information sent by the receiving device, where the information includes codeword index information.
  • the codebook storage module 120 is configured to store a codebook based on a two-layer structure.
  • the codeword determining module 130 is configured to select a corresponding codeword from the codebook based on the two-layer structure saved by the codebook storage module 120 according to the codeword index information.
  • the precoding matrix calculation module 140 is configured to: generate a precoding matrix according to the selected codeword, for example, perform a transform process (such as a zero-forcing process, etc.) based on the codeword to obtain a precoding matrix, or directly use the corresponding codeword as a precoding matrix.
  • the precoding module 150 is configured to perform the encoding of the data to be transmitted according to the precoding matrix.
  • the sending module 160 is configured to send the pre-encoded data to the receiving device. As shown in FIG.
  • FIG. 5 it is a schematic structural diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention, including a receiving module 210, a channel estimating module 220, a codebook storing module 230, a codeword selecting module 240, a codeword index information generating module 250, and a sending module 260.
  • the receiving module 210 is configured to receive information sent by the sending device.
  • the channel estimation module 220' is configured to estimate channel information according to information received by the receiving module 210.
  • the codebook storage module 230 is configured to store a codebook based on a two-layer structure.
  • the codeword selection module 240 is configured to select a corresponding codeword from the codebook based on the two-layer structure according to the channel information.
  • the codeword index information generating module 250 is configured to generate codeword index information of the selected codeword.
  • the sending module 260 is configured to include a codeword index letter The information of the information is sent to the transmitting device.
  • the codebook formed and used is matched with the channel distribution characteristics of the bipolar antenna as much as possible, and the performance loss caused by the quantization of the codebook is minimized, thereby effectively improving the performance of the precoding system.
  • the codebook proposed by the present invention has a hierarchical structure and can support one PMI feedback or two PMI feedbacks.
  • the instructions are stored in a computer readable storage medium, which program, when executed, includes one or a combination of the steps of the method embodiments.
  • each functional unit in each embodiment of the present invention may be integrated into one processing module, or each unit may exist physically separately, or two or more units may be integrated into one module.
  • the above integrated modules can be implemented in the form of hardware or in the form of software function modules.
  • the integrated modules, if implemented in the form of software functional modules and sold or used as separate products, may also be stored in a computer readable storage medium.
  • the above-mentioned storage medium may be a read only memory, a magnetic disk or an optical disk or the like.

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Description

闭环多天线系统发送 /接收信息的方法及装置 技术领域
本发明涉及通信技术领域， 特别地， 本发明涉及一种闭环多天线系统发 i /接收信息的方法及装置。 背景技术 .
目前， 物理层的多天线技术已经成为下一代无线通信系统的关键技术之 一。 多天线技术具有很多优点， 比如可以利用多天线的复用增益来提高系统 的吞吐量， 也可以利用多天线的分集增益来提高系统性能， 或者利用天线的 方向性增益来区分接收终端而消除接收终端间的干扰等等。
MIMO ( Multiple-Input Multiple-Output, 多输入多输出）系统使用多个发 射、 接收天线， 利用信号的空、 时、 频域联合处理获得速率、 分集与阵列增 益。 MIMO 系统中， 如果发射机能够以某种方式获知信道信息， 就可以根据 信道特性对发送信号进行优化， .以提高接收质量并降低对接收机复杂度的要 求。 在实际系统中一般采用量化信道信息的反馈方式， 以降低反馈开销与反 馈时延。 信道信息的量化可以针对信道矩阵及其统计量， 也可以是接收机推 荐使用的预处理参数。 信道信息经过量化之后， 被映射到有限个元素构成的 集合中， 这一集合被称为码本。
在基于码本的闭环 MIMO系统中，码本是影响系统性能的关键。在 Rel-8 LTE ( Long Term Evolution,长期演进）的传输模式 4、 5、 6中，都采用了 PMI ( Precoding Matrix Indicator, 预编码矩阵指示）反馈机制， 即 UE ( User Equipment, 用户设备）根据公共导频测量信道， 并向基站 eNB上报其推荐使 用的码字标号信息。 例如， 公共导频端口为 4时， 采用基于 Householder变换 的码本，对于闭环空间复用模式即传输模式 4的每种 Rank,都存在着 16个可 选的预编码矩阵。 Rel-8 LTE 4天线码本的主要特性包括： 1 ) Rankl码本在考 虑非相关信道和相关信道折中的条件下通过搜索获得； 2 )其他 Rank的码本 保持与 Rankl码本的嵌套关系； 3 )码本元素均采用 8PSK( Phase Shift Keying, 相移键控）元素， 以降低计算复杂度； 4 )具备恒模和酉特性； 5 )可以利用 Householder变换的特性降低码字选择的复杂度。
在采用 MIMO技术的无线通信系统中， 例如 Rel-IO LTE-Α系统中，可能 会沿用 PMI反馈的机制，但是由于发射天线数的增加，例如可能为 8根， Rank 与发射天线端口数目的配置组合数远多于 Rel-8 LTE下的情况。一方面，针对 很多 Rank与发射天线端口数目配置组合的码本尚未定义。 另一方面， 相比 Rel-8 LTE系统， 针对空间相关信道设计码本的必要性变得更加突出， 其原因 在于， 天线数目不断增加， 而基站尺寸是有限的， 不可避免地需要缩小天线 间距或 /和釆用极化天线。 基于以上考虑， 针对空间相关信道的线性码本及其 设计方法是未来无线通信系统研究和标准化中必不可缺的技术点。 此外， 鉴 于 Rel-8 LTE 4天线码本的良好性能和优越特性，在码本设计过程中研究者都 尽可能地考虑保留 Rel-8 LTE码本的特性。
现有的 Householder变换的方法不能直接应用于 8天线码本的设计。目前， 能继承 Rel-8 LTE码本的特性（或部分特性）的码本主要包括以下几种： 码本 1: 在 Ι έ1-8 LTE码本的基础上进行变换， 得到 8天线 Rankl线阵 码本。 该码本 1的缺陷是， 虽然码本 1继承了 Rel-8 LTE 4天线码本的部分特 性：恒模特性和采用 8PSK元素，但不满足嵌套关系。由于码本 1是基于 Rel-8 LTE 4天线码本的扩展， 而 Rel-8 LTE 4天线码本是综合考虑空间相关和空间 非相关信道优化下得到的， 其部分码字不适合空间相关信道， 导致码本 1在 小间距线阵下存在性能损失。
码本 2: 利用复 Hadamard变换构造出 47个以 8PSK元素为元素的 8x8复 矩阵，然后通过非相关信道和相关信道折中优化的方法搜索得到 Rankl码本。 该码本 2的缺陷是， 虽然码本 2继承了 Rel-8 LTE码本的大部分特性： 恒模、 酉、嵌套特性，但其只采用 8PSK元素。 由于码本 2在 47个以 8PSK元素为元 素的 8x8复矩阵构成的空间内搜索码本， 而且搜索准则是考虑空间相关和空 间非相关信道下性能的折中， 从而使码本 2在空间相关信道下的性能下降。 码本 3： 用 16个不同的对角阵乘以 8- DFT ( Discrete Fourier Transform， 离散傅里叶变换）矩阵得到 Rank8的码本， 而 Rankl的码本由这 16个 8x 8复 矩阵的第 1列组成。该码本 3的缺陷是， 虽然码本 3继承了 Rel-8 LTE码本的 部分特性： 恒模、 酉、 嵌套特性， 但采用了 16PSK元素， 因此会增加预编码 计算的复杂度。 如果较其他码本不能获得显著的性能增益， 则所增加的预编 码计算的复杂度将成为额外的负担。
码本 4: 由 1个 8-DFT矩阵和 1个 8x 8酉矩阵的各行（或列）构成。 该 码本 4的缺陷是， 虽然码本 4继承了 Rel- 8 LTE码本的部分特性： 恒模、 酉、 嵌套特性， 但其只 '采用 8PSK元素。 同时， 由于 DFT矩阵符合阵列响应的结 构， 码本 3和码本 4都适合于空间相关信道下的预编码 MIMO系统。 但是， 无论信道具备何种分布特性， 码本 3和码本 4中各码字相应的阵列响应的角 度不变， 在特定场景下可能会造成预编码 MIMO系统的性能损失。
因此， 有必要提出一种有效的码本设计以及使用该码本进行信息发送和 接收的方案。 发明内容
本发明实施^的目的旨在直少解决上述技术缺陷之一， 特别通过设计及 使用基于双层结构的码本， 以及使用该码本的信息发送 /接收方法， 改善闭环 多天线系统的性能。
为了达到上述目的， 本发明的一方面提出了一种闭环多天线系统发送信 息的方法， 包括以下步骤： 发送装置接收接收装置发送的信息， 所述信息包 括码字索引信息； 所述发送装置根据所述码字索引信息从基于双层结构的码 本中选出相应的码字； 所述发送装置根据所选出的码字生成预编码矩阵； 所 述发送装置根据所述预编码矩阵对待发送的数据进行预编码； 所述发送装置 将预编码后的数^ ^发送给所述接收装置。
本发明再一方面还提出了一种闭环多天线系统接收信息的方法， 包括以 下步骤： 接收装置接收发送装置发送的信息， 并根据所述信息估计信道信息； 所述接收装置根据所述信道信息， 从基于双层结构的码本中选出相应的码字， 生成所选码字的 字索引信息； 所述接收装置将所述码字的码字索引信息发 送给所述发送装置。
本发明再一方面还提出了一种发送装置， 包括接收模块、 码字确定模块、 预编码矩阵计算模块、 预编码模块以及发送模块， 所述接收模块， 用于接收 接收装置发送的信息， 所述信息包括码字索引信息； 所述码字确定模块， 用 于根据所述码字索引信息从基于双层结构的码本中选出相应的码字； 所述预 编码矩阵计算模块， 用于根据所选出的码字生成预编码矩阵； 所述预编码模 块， 用于根据所述预编码矩阵对待发送的数据进行预编码； 所述发送模块， 用于将预编码后的数据发送给所述接收装置。
本发明再一方面还提出了一种接收装置， 包括接收模块、 信道估计模块、 码字选择模块、 码字索引信息生成模块以及发送模块， 所述接收模块， 用于 接收发送装置发送的信息； 所述信道估计模块， 用于根据所述信息估计信道 信息； 所述码字选择模块， 用于根据所述信道信息， 从基于双层结构的码本 中选出相应的码字； 所述码字索引信息生成模块， 用于生成所选码字的码字 索引信息； 所述发送模块， 用于将所述码字的码字索引信息发送给所述发送 装置。
本发明实施例提出的上述方案， 形成和使用的码本尽可能地匹配于双极 化天线的信道分布特性、 最小化码本量化带来的性能损失， 从而有效提高预 编码系统的性能。 此外， 本发明实施例提出码本具备分层结构， 既可以支持 1 个 PMI反馈， 也可以支持 2个 PMI反馈。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的 描述中变得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明
本发明上述的和 /或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解， 其中： 图 1为本发明实施例的对双极化天线的天线标号方法的约定示意图； 图 2为本发明,实施例的一种闭环多天线系统发送信息的方法的流程图； 图 3为本发明实施例的一种闭环多天线系统接收信息的方法的流程图； 图 4为本发明实施例发送装置的结构示意图；
图 5为本发明实施例接收装置的结构示意图。 具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的 元件。 下面通过喪考附图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而 不能解释为对本发明的限制。
以下先对本发明的码字进行介绍， 之后再以具体实施例的形式， 对本发 明实施例的多天线系统发送 /接收信息的方法及装置进行详细介绍。
假设 MIMO系统包含 根发射天线， ^根接收天线， Rank数为 其中， 为偶数， NR,r≥l。 为了便于说明， 首先对双极化天线的天线标号方法加以 约定， 如图 1 所示， 天线标号的方法是先顺序标定一个极化方向的天线， 然 后再顺序标定另一个极化方向的天线。 值得注意的是， 双极化多天线系统的 码本及其设计方^与双极化天线的天线标号方法无关， 如果所约定的天线标 号方法发生变化， 只需对码本中天线的标号做相应调整即可。
在本发明实施例中， 基于双层结构的 Rank-r码本中的码字 满足以下关 系： c„ = ^(:,l)®w^(:,l) Or k(:,2)®wr m(:,2) … Φ (：， r)®wr m( )]
Φ【(1，1Χ(:，1) Φ【(1，2)<(:,2) ... [(1^ (, r)
Φ【(2，1) (··,1) Φ (2 ) (,2) … 。【(2, ) ；„(:， ) 其中， Φ【为 2xr 维的矩阵， : = 0,l，...， r— 1, w；n为NΓ/2x 维的矩阵, m = 0,l,..., r-l, X(:，/)表示矩阵 X的第 /列， ，/2)表示矩阵 X的第 行第 /2 列的元素， <8>表示矩阵的直积， 所述^个 Φ构成的集合为基于双层结构的码 本的变换码本， 所'述 个 νν^构成的集合为基于双层结构的码本的基码本。
由于本发明提出码本具备分层结构， 因此既可以支持 1个 ΡΜΙ反馈， 也 可以支持 2个 ΡΜΙ反馈。
以下就以具体的码本进行举例： 码本 1:
在本发明的一个实施例中， 其中， Μ3=Μ4=8。
基码本：
Figure imgf000008_0001
变换码本:
Figure imgf000008_0002
码本 1为:
Figure imgf000009_0001
14 v6 v4
v6 -νό v4 -v4
15 V, V, V v5 vs
V, V, -v, V, -v. 其中，
Figure imgf000010_0003
需
Figure imgf000010_0001
的 2K-DFT 向量， 其中 2K大于等于 /2且 K为自然数。 若需构造具备酉特性的码字， 只需保证变换码本中的码字 相互不正交的列所对应的基码本的码字 w„ 的列向量相互正交即可。 如， 码本 1 的变换码本中 = 0时的码字 的前 2列不正交， 则基码本的码字 w3 w的前 2列需保持正交;
Figure imgf000010_0002
1 1 1 1
变换码本中 k = Q时的码字 = 的第 1、 3列不正交， 第 2、 4列
1 -1 1 -1 不正交， 则基码^的码字 的第 1、 3列需保持正交， 第 2、 4列也需保 持正交。
上述 v„可适用于以下各个实施例的码本中。 本 2:
采用以下关于矩阵 ^和^^的定义:
Figure imgf000011_0001
5 [v5 v6 v7 v0]
6 [v6 v7 V。 V,]
7 [v7 v。 v, v2] 基码本:
Figure imgf000012_0002
变换码本:
Figure imgf000012_0003
码本 2:
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
3:
码本 3与码本 2结构基 目同。 其中， 基码本：
Figure imgf000013_0002
3 3(:,D (:,D w,(:,2)] (:,l) w3(:,2) w3(:,3)] w3
4 w4(:,l) (:,l) w4(:,2)] (:,l) w4(:,2) w4(:,3)]
5 w3(:,l) [w5(:,l) w5(:,2)] [w5(:,l) 5(:,2) w3(:,3)]
6 w6(:,D (:,l) w6(:,2)] lw6(:,l) w6(:,2) w6(:,3)]
7 w7(:,l) [w7(:,l) w7(:,2)] [w7(:,l) w70,2) w7(:,3)] w7 变换码本:
Figure imgf000014_0002
码本 3:
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000015_0001
061000/110ZN3/X3d t90S60 OZ OAV
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
(码本 2经过列交换后得到的）：
Figure imgf000017_0002
Figure imgf000018_0001
经过列交换后得到的）：
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0001
/II0ZM3/X3J 31 v, V
j 0 -JVI -;'v7 fv0 — ^ — 7 yv0 -yv, yv2i 如图 2所示， 为本发明实施例一种多天线系统发送信息方法的流程图， 包括以下步骤：
S201: 发送装置接收接收装置发送的包括码字索引信息的信息， 并从中 提取码字索引信息。 具体而言， 为了了解信道状况， 发送装置接收远端接收 机反馈来的 CQI ( Channel Quality Indicator,信道质量指示）、 Rank选择和码 字选择等信息。 这些 CQI、 Rank选择和码字选择信息将用于后续的传输处理 过程。
在本发明实施例中， 码本中的码字 满足以下关系： ... r k(:,r)®wr m (, r) ,
Figure imgf000021_0001
其中， Φ 为 2xr 维的矩阵， A: = 0，1，...，A - 1， \^为 /2χ 维的矩阵， m = 0X...,Mr-l, X(:,/)表示矩阵 X的第 列， ®表示矩阵的直积， 所述 个 构成的集合为所述基于欢层结构的码本的变换码本， 所述 个 构成的 集合为所述基于双层结构的码本的基码本。 所以所反馈的码字索引信息可以 是码本中的码字编号"， 也可以是变换码本和基码本中的码字索引 和 w, 也 可以是 和 的其他组合。 例如， 在码本 3 中， 若反馈的码字索引信息为 «€{0,…..，31}， 则可以直接从码本中找出相应码字； 若反馈的码字索引信息为 ke{0,……，3}和 e{0， ..... ,7}, 则也可以从码本中找出相应码字； 同时， 由于 此码本中的码字还满足如下特性：
(1：^/2,:) /<7
c„ = Ί
/( )c (Nr/2 + l:NR,: ^中， /) /:7且 … Or kC，r)®wr m(:,r)]，
Figure imgf000021_0002
其中， X(/，：/2,:)表示矩阵 X第 到第 /2行向量构成的矩阵， 因此若反馈的码字 索引信息为/ e{0，…..，15}和 /(/), 则也可以从码本中找出相应的码字。
19 11000190
S202: 发送装置根据码字索引信息， 从基于双层结构的码本中选出相应 的码字， 以上所述的码本 1 - 5均可应用于本实施例中。
S203: 发送装置基于码字进行变换处理（如迫零处理等）得到预编码矩 阵。 当然， 在其他实施例中， 也可以直接将相应的码字作为预编码矩阵。
S204: 发送装置根据预编码矩阵对待发送的数据进行预编码。
S205: 发送 置将预编码后的数据发送给接收装置。 如图 3所示， 为本发明实施例一种闭环多天线系统接收信息方法的流程 图， 包括以下步骤：
S301: 接收装置接收发送装置发送的信息。
S302: 接收装置根据接收到的信息估计信道信息。
S303: 接收装置根据信道信息， 从基于双层结构的码本中选出相应的码 字， 上述码本 1 -5均可应用于本实施例中。
S304: 接收 置生成所选码字的码字索引信息。 同上述实施例一样， 由 于码字满足以下关系：
Figure imgf000022_0001
其中， Φ 为 2 xr 维的矩阵， = 0，1,...， ,-1, w；n为NΓ /2χr维的矩阵， m = ,l,...,Mr- , X(:， )表示矩阵 X的第 /列， <8>表示矩阵的直积， 所述^个
Φ构成的集合为所述基于双层结构的码本的变换码本， 所述 个 构成的 集合为所述基于双层结构的码本的基码本。 所以生成的码字索引信息可以是 码本中的码字编号"， 也可以是变换码本和基码本中的码字索引 :和 , 也可 以是 A:和 w的其他组合。 例如， '在码本 3 中， 反馈的码字索引信息可以为 ne{ ,―.，31}; 反馈的码字索引信息也可以为 Are {0,……，3}和 e{0,….. ,7},发 送装置根据码字编号 "，或者码字索引 和 w的组合都可以从码本中找出相应 码字； 同时， 由于此码本中的码字还满足如下特性： c; (1：^ /2,：) f l / < 7
c— =
( c; (Nr/2 + l : Nr,:)J 其中， 二 [J · Z：>; 77且
Figure imgf000023_0001
其中， x( 1 :/2,:)表示矩阵 x第 A到第 /2行向量构成的矩阵， 因此若反馈的码字 索引信息为 {0，…..，15}和/ (/)， 则发送装置也可以从码本中找出相应的码 字。
S305： 接收装置将包含码字索引信息的信息发送给发送装置。 如图 4所示，为本发明实施例发送装置的结构示意图，包括接收模块 110、 码本存储模块 120、 码字确定模块 130、 预编码矩阵计算模块 140、 预编码模 块 150以及发送模块 160。接收模块 110用于接收接收装置发送的信息，该信 息包括码字索引信息。 码本存储模块 120用于保存基于双层结构的码本。 码 字确定模块 130用于根据码字索引信息从码本存储模块 120保存的基于双层 结构的码本中选出相应的码字。 预编码矩阵计算模块 140用于 ·据所选出的 码字生成预编码矩阵， 例如基于码字进行变换处理（如迫零处理等）得到预 编码矩阵， 或者直接将相应的码字作为预编码矩阵。 预编码模块 150用于根 据预编码矩阵对待发送的数据进行领编码。 发送模块 160用于将预编码后的 数据发送给接收装置。 如图 5所示，为本发明实施例接收装置的结构示意图，包括接收模块 210、 信道估计模块 220、 码本存储模块 230、 码字选择模块 240、 码字索引信息生 成模块 250以及发送模块 260。 接收模块 210用于接收发送装置发送的信息。 信道估计模块 220'用于根据接收模块 210接收到的信息估计信道信息。 码本 存储模块 230用于存储基于双层结构的码本。 码字选择模块 240用于根据信 道信息， 从基于双层结构的码本中选出相应的码字。 码字索引信息生成模块 250用于生成所选码字的码字索引信息。发送模块 260用于将包含码字索引信 息的信息发送给发送装置。
本发明实施例提出的上述方案， 形成和使用的码本尽可能地匹配于双极 化天线的信道分布特性、 最小化码本量化带来的性能损失， 从而有效提高预 编码系统的性能。 此外， 本发明提出的码本具备分层结构， 既可以支持 1 个 PMI反馈， 也可以支持 2个 PMI反馈。 以通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储于一种计算机可读 存储介质中， 该程，序在执行时， 包括方法实施例的步骤之一或其组合。
另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中， 也可以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一个模 块中。 上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现， 也可以采用软件功能模 块的形式实现。 所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立 的产品销售或使用时， 也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普 通技术人员来说， '在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润 饰， 这些？文进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种闭环多天线系统发送信息的方法， 其特征在于， 包括：
发送装置接收接收装置发送的信息， 所述信息包括码字索引信息； 所述发送装置根据所述码字索引信息从基于欢层结构的码本中选出相应 的码字；
所述发送装置 ·椐所选出的码字生成预编码矩阵；
所述发送装置根据所述预编码矩阵对待发送的数据进行预编码； 所述发送装置将预编码后的数据发送给所述接收装置。
2、 如权利要表 1所述的闭环多天线系统发送信息的方法， 其特征在于， 所述基于双层结构的码本中的码字 满足以下关系：
c i(:,l)®w^(:,l) [(:,2)^Κ( ,2) … Φ【 (：， ^w (:， )]
Figure imgf000025_0001
Oi(2,l)wr m(:,l) O 2,2)w :,2) ... 0[(2,r)wr m (：, r) 其中， ^为 2xr维的矩阵， A: = 0，l,...,A:r-l， ；„为 /2>^维的矩阵， = 0,l,.,.,Mr- 1, r为 Rank数， Nr为发射天线的个数， X(:,/)表示矩阵 X的 第 /列， (15/2)表示矩阵 X的第 /,行第 2列的元素， ®表示矩阵的直积， 所 述 个 φ构成的集合为所述基于双层结构的码本的变换码本， 所述 个 构成的集合为所述基于双层结构的码本的基码本。
3、 如权利要求 2所述的闭环多天线系统发送信息的方法， 其特征在于， 所述矩阵 的列向量为截短的 2K-DFT向量， 其中 2^≥Nr/2且 K为自然数， 若 为具备酉特性的码字，则所述变换码本中的码字 Φ;;的相互不正交的列所 对应的所述基码本中的码字 的列向量相互正交。
4、 如权利要求 3所述的闭环多天线系统发送信息的方法， 其特征在于， 当^ ·=8时， 所述矩阵 φ取值为表 1中的全部或部分矩阵， 或表 2中全部或 部分矩阵中的前 r列， 所述矩阵 WI"取自表 3中的全部或部分矩阵， 或表 4中 全部或部分矩阵中的前 r列： 表 1为：
Figure imgf000026_0001
表 2为:
Figure imgf000026_0002
7
Figure imgf000027_0001
表 3为:
Figure imgf000027_0002
表 4为:
Figure imgf000027_0003
其中，
Figure imgf000028_0002
5、 如权利要求 1所述的闭环多天线系统发送信息的方法， 其特征在于， 所述基于双层结构的码本包括进行列交换后生成的码本。
6、 一种闭环多天线系统接收信息的方法， 其特征在于， 包括： 接收装置接收发送装置发送的信息；
所述接收装置根据所述信息估计信道信息；
所述接收装置根据所述信道信息， 从基于双层结构的码本中选出相应的 码字；
所述接收装置生成所选码字的码字索引信息；
所述接收装置将所述码字的码字索引信息发送给所述发送装置。
7、 如权利要求 6所述的闭环多天线系统接收信息的方法， 其特征在于， 所述基于双层结构的码本中的码字 满足以下关系：
Figure imgf000028_0001
(2,l)w^(:,l) Or k(2,2)w^(:,2) … 0>【(2^：^；„( ) 其中， Φ 为 2 xr维的矩阵， Α = 0，1,.·.， ί _1, w；n为N7■ /2XA·维的矩阵， m = 0,l,...,Mr - l , r为 Rank数， Nr为发射天线的个数， X(:,/)表示矩阵 X的 第 /列， X ^)表示矩阵 X的第/ i行第 /2列的元素， ®表示矩阵的直积，所述 个 构成的集合为所述基于双层结构的码本的变换码本， 所述 个 构成 的集合为所述基于双层结构的码本的基码本。
8、 如权利要求 7所述的闭环多天线系统接收信息的方法， 其特征在于， 所述矩阵 的列向量为截短的 2K-DFT向量， 其中 2^≥Nr /2且 K为自然数， 若 为具备酉特性的码字，则所述变换码本中的码字 Φ 的相互不正交的列所 对应的所述基码本中的码字 的列向量相互正交。
9、 如权利要求 8所述的闭环多天线系统接收信息的方法， 其特征在于， 当 = 8时， 所述矩阵 <^取值为表 1中的全部或部分矩阵， 或表 2中全部或 部分矩阵中的前 r列 , 所述矩阵 取自表 3中的全部或部分矩阵， 或表 4中 全部或部分矩阵中的前 r列：
表 1为:
Figure imgf000029_0001
表 2为:
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000030_0001
表 3为:
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000031_0001
表 4为:
Figure imgf000031_0002
其中，
Figure imgf000031_0003
10、如权利要求 6所述的闭环多天线系统接收信息的方法，其特征在于， 所述基于双层结构的码本包括进行列交换后生成的码本。
11、 一种发送装置， 其特征在于， 包括接收模块、 码字确定模块、 预编 码矩阵计算模块、 预编码模块以及发送模块，
所述接收模块， 用于接收接收装置发送的信息， 所述信息包括码字索引 信息；
所述码字确定模块， 用于根据所述码字索引信息从基于双层结构的码本 中选出相应的码字；
所述预编码矩阵计算模块， 用于根据所选出的码字生成预编码矩阵； 所述预编码模块， 用于根据所述预编码矩阵对待发送的数据进行预编 码；
所述发送模块， 用于将预编码后的数据发送给所述接收装置。
12、 如权利要求 11 所述的发送装置， 其特征在于， 所述基于双层结构 的码本中的码字 满足以下关系：
Φ【(:，1)®<(··，1) Φ (:,2)®<(,2) ... (:,r)<S)wr m(:,r)]
Or k(l,l)wr m(:,l) Φ【(1'，2) (:，2) ... Φ[( ,Γ^ (：, ) Φ【(2,1)<(:,1) 0>【(2,2)<(:，2) ... Φ【(2，Γ)< (：， r) 其中， 为 2 1"维的矩阵， Α; = 0，1,.·.， - 1， w；n为NΓ/2xr维的矩阵， m = 0,l,..., r-l, r为 Rank数， Nr为发射天线的个数， X(:,0表示矩阵 X的 第 /列， X(/p/2)表示矩阵 X的第 A行第 /2列的元素， (8>表示矩阵的直积，所述 个 构成的集合为所述基于双层结构的码本的变换码本， 所述 个 构成 的集合为所述基于双层结构的码本的基码本。
13、 如权利要求 12所述的发送装置， 其特征在于， 所述矩阵 w|„的列向 量为截短的 2K-DF¾T向量， 其中 2 ≥Nr/2且 K为自然数， 若 为具备酉特性 的码字， 则所述变换码本中的码字 Φ 的相互不正交的列所对应的所述基码 本中的码字 wf m的列向量相互正交。
14、 如权利要求 13 所述的发送装置， 其特征在于， 当 =8时， 所述 矩阵 0^取值为表 1 中的全部或部分矩阵， 或表 2中全部或部分矩阵中的前 r 列， 所述矩阵 \ 取自表 3中的全部或部分矩阵， 或表 4中全部或部分矩阵中 的前 r列：
表 1为:
Figure imgf000033_0001
表 2为:
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000034_0001
表 3为:
Figure imgf000034_0002
4为:
Figure imgf000034_0003
, 6 w6 = V7 V0
7 W7 = V0 Vl v2] 其中,
Figure imgf000035_0001
15、 如权利要求 1 1 所述的发送装置， 其特征在于， 所述基于双层结构 的码本包括进行列交换后生成的码本。
16、 一种接收装置， 其特 Ε在于， 包括接收模块、 信道估计模块、 码字 选择模块、 码字索引信息生成模块以及发送模块，
所述接收模块， 用于接收发送装置发送的信息；
所述信道估计模块， 用于才艮据所述信息估计信道信息；
所述码字选择模块， 用于根据所述信道信息， 从基于双层结构的码本中 选出相应的码字；
所述码字索引信息生成模块， 用于生成所选码字的码字索引信息； 所述发送模块， 用于将所述码字的码字索引信息发送给所述发送装置。
17、 如权利妻求 16所述 接收装置， 其特征在于， 所述基于双层结构 的码本中的码字 满足以下关系： C_ = Φ【(:,1)® (:，1) Φ【(:，2)®<(:，2) ... Φ (： ,r)<S>wm r (:,r)]
Figure imgf000036_0001
Φ【(2,1) (:,1) 0[(2,2)w^(:,2) ... [(2,r)wr m(:,r)
其中， 0)；为 2xr 维的矩阵， =0，1，...， -1， \¥；„为 /2χ 维的矩阵， = 0,l，...，M,-l, r为 Rank数， Nr为发射天线的个数， X(:,0表示矩阵 X的 第 /列， X(/ /2)表示矩阵 X的第 A行第 2列的元素， ®表示矩阵的直积，所述 ^ 个 Φ构成的集合为所述基于双层结构的码本的变换码本， 所述 个 构成 的集合为所述基于双层结构的码本的基码本。
18、 如权利要'求 17所述的接收装置， 其特征在于， 所述矩阵 的列向 量为截短的 2K-DFT向量， 其中 2^≥Nr/2且 K为自然数， 若 为具备酉特性 的码字， 则所述变换码本中的码字 的相互不正交的列所对应的所述基码 本中的码字 的列向量相互正交。
19、 如权利要求 18所述的接收装置， 其特征在于， Nr=8时， 所述 矩阵 <!>；取值为表 1中的全部或部分矩阵， 或表 2中全部或部分矩阵中的前 r 列， 所述矩阵 取自表 3中的全部或部分矩阵， 或表 4中全部或部分矩阵中 的前 r列： '·
表 1为：
Figure imgf000036_0003
表 2
Figure imgf000036_0002
Figure imgf000037_0001
:
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000038_0002
v7=[l (l + 7) 2 j (-1 + 7) ^]：
20、 如权利要求 16所述的接收装置， 其特征在于， 所述基于双层结构 的码本包括进行列交换后生成的码本。
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