WO2014063653A1

WO2014063653A1 - 利用三维波束码本进行通信的方法、装置及基站

Info

Publication number: WO2014063653A1
Application number: PCT/CN2013/085985
Authority: WO
Inventors: 武雨春
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-05-01
Also published as: CN103780291A; CN103780291B

Abstract

本发明实施例公开了一种无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的方法、装置及基站，其中所述方法包括：利用三维波束码本矩阵对L个数据流进行预编码处理以生成NxM个预编码后的数据；所述三维波束码本矩阵的行数为NxM，所述三维波束码本矩阵的列数为L；通过天线阵列发送由所述NxM个预编码后的数据形成的L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括NxM个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为M，在第二阵列方向上的天线端口数量为N；L≤NxM，且所述L、M和N均为正整数。实施本发明实施例，可实现在三维空间中形成多个指向多个方向的波束。

Description

利用三维波行通信的方法、装置及基站本申请要求于 2012 年 10 月 25 日提交中国专利局、申请号为 201210411846.5、发明名称为 "利用三维波束码本进行通信的方法、装置及基站" 的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及利用三维波束码本进行通信的方法、装置及基站。背景技术

在无线通信系统的发展中，天线技术是当前无线通信系统中最活跃的研究领域之一。当前的主流的无线通信系统中都大量使用了多天线技术，蜂窝系统有 LTE( Long Term Evolution长期演进 )系统、 WiMAX(World interoperability for Microwave Access 全球微波接入互操作）系统等，短距离无线通信系统有各个版本的 WiFi ( Wireless Fidelity无线高保真 ) 系统。目前正在使用的上述无线通信系统中，多天线技术主要是使用发送机与接收机之间的多个发送天线和多个接收天线进行发送和接收处理，即 MIMO ( Multiple Input Multiple Output多入多出）技术。这些系统中使用的 MIMO技术，发送站通常是多根线状排列的天线，典型的数目有 2根、 4根，在 LTE系统 Rel-10 (版本 10 )版本中引入了最多 8 根天线的配置。即使这样，在当前的民用通信系统中，最多也就是 8根沿某一水平或垂直方向的线状排列的天线了。

随着天线技术的发展和进步，更多可能的天线数目的阵列天线被引入到发送机上来，尤其是引入到体积相对较大的基站发送机身上来。更多的天线数的面状天线（多排，多列），如 8列 4排的面状天线阵。阵列天线引入到发送机上后，发送机由于有更多的发送天线数目，因而具有了更多可用的空间自由度，从而可以实现发送机的主动波束赋形，即具有天线阵列的发送机可以在三维空域上辐射出多个大小范围可控的空间区域。从而为无线通信系统新更高的频谱效率方向的演进提供了可能。

上述具有阵列天线的发送机要获得更多发送天线数带来的系统增益，其中必须解决三维空间的码本的设计问题。否则无法得到阵列天线在理论上提供的可能的性能增益。

在现有技术中， LTE R8中定义了最多 4天线的发送码本的设计方案。这种方案为最多 4个发送天线定义了 1流， 2流和 4流的发送码本。这些码本的设计背景主要是 SU-MIMO ( Single User-MIMO单用户 MIMO ), 并且其天线结构是 ULA (均匀线性阵列 Uniform Linear Array ) 阵的最多 4个沿一条直线排列的天线。这种码本显然不能直接用于类似 8列 4行场景的天线阵列系统。尤其是，这些码本主要是用于水平方向上的预编码，不能够实现垂直方向上多仰角的指向，更不能实现三维空间的波束映射。

另一种现有技术的方案中， LTE R10中定义了 8天线的基站发送码本。这种码本既适合于 MU-MIMO ( Multiple User-MIMO多用户 MIMO ), 也适合于 SU-MIMO, 其支持的流数分别为： 1至 8之间的任意数目。同样的，这种码本是为按水平方向排列的最多 8天线的基站系统设计的，其也不适合在垂直方向上多仰角的指向，也不能实现三维空间的波束映射，更不适合天线数大于 8的基站系统。发明内容

本发明实施例提供无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的方法、装置及基站，可在三维空间中形成能指向多个方向的波束。本发明第一方面提供一种无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的方法，可包括：利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个预编码后的数据，所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码；所述三维波束码本矩阵的行数为 N X M , 所述三维波束码本矩阵的列数为 L; 通过天线阵列发送由所述 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 N x M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M, 在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L N x M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。

在第一种可能的实现方式中， L=l , 且所述 L个数据流形成第 k个波束，所述三维波束码本矩阵为：

w⁽¹⁾ = ¼^{1 _k

其中，为第 k个波束的第一向量，为指向第二阵列方向上的空间窄波束,

l ,为第 k个波束的第二向量，为指向第一阵列方向上个空间波束，这里 v₍ ^M-l为长度为 M的所述第二向量中

所述三维波束码本矩阵为:

其中，为第 k个波束的第一向量，为指向第二阵列方向的空间窄波束,

V V M-1 为第 k个波束的第 i个第二向量，为指向第一阵列方

{i} ₇{i} ₇{i }

向上的第 i个空间波束，其中 ^vo ， ^νι ^VM-1为长度为 M的所述

：二向量的各个元素， i的取值范围为大于等于 1 且小于等于 M的整数， k 为正整数。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第 k个波束服务于一个或多个终端。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可 6匕 ' 实现方式中，

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束成形向量，其中。 , 到 ^为向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l , d为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第二阵列方向上的空间波束位置。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，或第一方面的第三种可能的实现方式，或第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，

l)

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 A 到 ,_M—工为^向量中的各个元素， b为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第一阵列方向上的空间波束位置。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，

其中, A是第 k个波束在到 ^为 A向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l , d_n ( η=0,...,Ν-1 ) 为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置，为所述第 k个波束的在第二阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，或第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，

V

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。, 到 _M—工为^向量中的各个元素， b_n ( _n=0,...,M-l )为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置， "^为所述第 k个波束的在第一阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，或第一方面的第六种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中， \=cos(< )或者 ί\=- cos(6>) , 其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角；

或者， \ = cos(^)sin(6 或者 ί¾ = _cos(^)sin(6 或者 ί¾ = sin sin(6>)或者 ί¾ =— sin(^)sin(<9) ,其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述 ^为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，或第一方面的第七种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中， ^^ =∞8(< )或者 k:- cos(6>) ，其中，所述 ⁶¹为天线阵列的第一阵列方向的波束角；

或者， ^ _k =cos(^)sin(6 或者 =_cos(^)sin(< )或者 =sin( )sin(6>) 或者 sini^sin^), 其中，所述 ^为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，或第一方面的第六种可能的实现方式，或第一方面的第八种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中， ί\=¾^, 其中，所述是第一个波束成形向量所对应的半波束宽度。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，或第一方面的第七种可能的实现方式，或第一方面的第九种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中， Ψ,=ί^Ψ₀, 其中，所述 ₀是第一个波束成形向量《。所对应的半波束宽度。结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，或第一方面的第三种可能的实现方式，或第一方面的第四种可能的实现方式，或第一方面的第五种可能的实现方式，或第一方面的第六种可能的实现方式，或第一方面的第七种可能的实现方式，或第一方面的第八种可能的实现方式，或第一方面的第九种可能的实现方式，或第一方面的第十种可能的实现方式，或第一方面的第十一种可能的实现方式，在第十二种可能的实现方式中，所述第一向量与第二向量中的至少一项为：长期演进系统 LTE的第八版本中的 4天线发送码本、或 LTE的第十版本中的 8天线发送码本。

结合第一方面，在第十三种可能的实现方式中，其特征在于， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

其中， K为正整数，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 _Vl 列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^K)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl 和 n2均为小于 K的正整数，Κ为不大于 N的正整数， ^ν =∑₁ ¹!₁ ^ν ₁ , 为不大于 M的正整数。

结合第一方面，在第十四种可能的实现方式中， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

其中， Κ为正整数， ρ ( x=nl , η2, , Κ ) 为波束的功率分配因子，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 ^列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^K)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl和 n2均为小于 K的正整数， K为不大于 N的正整数， ^{v =}∑₁ ¹!₁ ^v ₁ , ^为不大于 M的正整数。结合第一方面的第十三种可能的实现方式，或第一方面的第十四种可能的实现方式，在第十五种可能的实现方式中，所述 K个波束分别服务于多个终端。

结合第一方面的第十三种可能的实现方式，或第一方面的第十四种可能的实现方式，或第一方面的第十五种可能的实现方式，在第十六种可能的实现方式中，所述 K个波束有相同或不同的功率。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式，或第一方面的第三种可能的实现方式，或第一方面的第四种可能的实现方式，或第一方面的第五种可能的实现方式，或第一方面的第六种可能的实现方式，或第一方面的第七种可能的实现方式，或第一方面的第八种可能的实现方式，或第一方面的第九种可能的实现方式，或第一方面的第十种可能的实现方式，或第一方面的第十一种可能的实现方式，或第一方面的第十二种可能的实现方式，或第一方面的第十三种可能的实现方式，或第一方面的第十四种可能的实现方式，或第一方面的第十五种可能的实现方式，或第一方面的第十六种可能的实现方式，在第十七种可能的实现方式中，在所述通过所述天线阵列发送由所述 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流的步骤之前，还包括：

将所述由 N x M个预编码后的数据形成的 L个新数据流按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序映射到所述天线阵列上。

本发明第二方面提供一种无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的装置，可包括：预编码模块，用于利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个预编码后的数据，所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码；所述三维波束码本矩阵的行数为 N x M, 所述三维波束码本矩阵的列数为 L;

发送模块，与所述预编码模块连接，用于通过天线阵列发送由所述 N x M 个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 N x M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M,在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L N x M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。

w⁽¹⁾ = ¼^{1 _k

l ,为第 k个波束的第二向量，为指向第一阵列方向上

{1} {1}

的一个空间波束，这里 v₍ ^M-l为长度为 M的所述第二向量中的各个元素， k为正整数。所述三维波束码本矩阵为:

V V M-1 为第 k个波束的第 i个第二向量，为指向第一阵列方

{i } {i }

向上的第 i个空间波束，其中 ^vo ， ^νι ^VM-1为长度为 M的所述第二向量的各个元素， i的取值范围为大于等于 1且小于等于 M的整数， k 为正整数。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第 k个波束服务于一个或多个终端。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，或第一方面的第二种可能的实现方式种可的实现方式中

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中。 , 到 ^为向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l , d为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第二阵列方向上的空间波束位置。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，或第二方面的第三种可能的实现方式，或第二方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中

其中，， a_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。, 到 ,_M—工为^向量中的各个元素， b为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第一阵列方向上的空间波束位置。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，或第二方面的第三种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，

其中, A是第 k个波束在到 ^为向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l , d_n ( η=0,...,Ν-1 ) 为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置，为所述第 k个波束的在第二阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，或第二方面的第三种可能的实现方式，或第二方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。 , 到 ^^为^向量中的各个元素， b_n (η=0,...,Μ-1 )为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置， "^为所述第 k个波束的在第一阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，或第二方面的第六种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中， \=cos(6 或者 ί\=- cos(6>) ，其中，所述 ⁶¹为天线阵列的第一阵列方向的波束角；或者， i\ =cos(^)sin(6 或者^ _ί =_cos(^)sin(6 或者 i¾ =sin(^)sin(6>)或者 ί¾ =— sin(^)sin((9) ,其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述 ^为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

结合第二方面的第五种可能的实现方式，或第二方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中， ^^ =∞8(< )或者 k:- cos(6>) ，其中，所述 ⁶¹为天线阵列的第一阵列方向的波束角；

或者， ^ _k =cos(^)sin(6 或者 =_cos(^)sin(< )或者 =sin(^)sin(6>) 或者 sini^sin^), 其中，所述 ^为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，或第二方面的第六种可能的实现方式，或第二方面的第八种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，

^ = Μ\ , 其中，所述是第一个波束成形向量所对应的半波束宽度。

结合第二方面的第五种可能的实现方式，或第二方面的第七种可能的实现方式，或第二方面的第九种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中， Ψ, = ]^Ψ₀ , 其中，所述 ₀是第一个波束成形向量《。所对应的半波束宽度。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，或第二方面的第二种可能的实现方式，或第二方面的第三种可能的实现方式，或第二方面的第四种可能的实现方式，或第二方面的第五种可能的实现方式，或第二方面的第六种可能的实现方式，或第二方面的第七种可能的实现方式，或第二方面的第八种可能的实现方式，或第二方面的第九种可能的实现方式，或第二方面的第十种可能的实现方式，或第二方面的第十一种可能的实现方式，在第十二种可能的实现方式中，所述第一向量与第二向量中的至少一项为：长期演进系统 LTE的第八版本中的 4天线发送码本、或 LTE的第十版本中的 8天线发送码本。

结合第二方面，在第十三种可能的实现方式中，其特征在于， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

其中， K为正整数， W_n ^Vl)为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 _Vl 列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^K)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl 和 n2均为小于 K的正整数， K为不大于 N的正整数， ^v =∑₁ ¹!₁ ^v ₁ , ¼为不大于 M的正整数。结合第二方面，在第十四种可能的实现方式中， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

W^W = ^ )，

其中， K为正整数， ( x=nl , n2, ...... , Κ )为波束的功率分配因子， \¾^νι)为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 _¥1列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^VK)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl和 n2均为小于 K的正整数，Κ为不大于 N的正整数，

^为不大于 Μ的正整数。结合第二方面的第十三种可能的实现方式，或第二方面的第十四种可能的实现方式，在第十五种可能的实现方式中，所述 Κ个波束分别服务于多个终端。

结合第二方面的第十三种可能的实现方式，或第二方面的第十四种可能的实现方式，或第二方面的第十五种可能的实现方式，在第十六种可能的实现方式中，所述 Κ个波束有相同或不同的功率。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，或第二方面的第二种可能的实现方式，或第二方面的第三种可能的实现方式，或第二方面的第四种可能的实现方式，或第二方面的第五种可能的实现方式，或第二方面的第六种可能的实现方式，或第二方面的第七种可能的实现方式，或第二方面的第八种可能的实现方式，或第二方面的第九种可能的实现方式，或第二方面的第十种可能的实现方式，或第二方面的第十一种可能的实现方式，或第二方面的第十二种可能的实现方式，或第二方面的第十三种可能的实现方式，或第二方面的第十四种可能的实现方式，或第二方面的第十五种可能的实现方式，或第二方面的第十六种可能的实现方式，在第十七种可能的实现方式中，还包括：映射模块，用于将 N X M个预编码后的数据对应的 L个数据流按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序映射到所述天线阵列上。本发明第三方面提供一种基站，可包括：无线调制解调器和与无线调制解调器耦合连接的天线阵列；其中，所述天线阵列包括 N x M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M,在第二阵列方向上的天线端口数量为 N;所述 M和 N均为正整数；所述无线调制解调器，用于利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个数据流，并将 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流映射到天线阵列上；所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码，所述三维波束码本矩阵的行数为 N x M, 所述三维波束码本矩阵的列数为 L, L N x M且为正整数；所述天线阵列，用于发送所述 L个新数据流中的至少一个数据流。在第一种可能的实现方式中，所述无线调制解调器具体用于：利用三维波束码本矩阵对 L个信号进行预编码处理以生成 N X M个数据流，并按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序将 N x M个预编码后的数据形成的 L个新数据流映射到所述天线阵列上。

由上可见，在本发明的一些可行的实施方式中，利用三维波束码本矩阵对

L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个预编码后的数据，所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码；所述三维波束码本矩阵的行数为 N X M,所述三维波束码本矩阵的列数为 L;通过天线阵列发送由所述 N x M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 N X M 个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M, 在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L N x M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。附图说明

图 1 为本发明实施例的无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的方法的流程示意图；图 2.1为本发明实施例的仰角和方位角方向上各 2流的三维码本生成的窄波束方向图的立体图；图 2.2为本发明实施例的仰角和方位角方向上各 2流的三维码本生成的窄波束投影图；图 3.1为本发明实施例的仰角在 3个不同方向，方位角在全向上的波束的方向图的立体图；图 3.2为本发明实施例的仰角在 3个不同方向，方位角在全向上的波束的投影图；图 3.3示出了本发明的三维波束码本矩阵实现的窄波束指向空间仰角方向上不同位置上的用户（UE ) 的波束示意图；图 3.4示出了本发明的三维波束码本矩阵实现的窄波束指向空间方位角方向上不同位置上的用户的波束示意图；图 3.5示出了本发明的三维波束码本矩阵实现的窄波束指向空间不同高度位置上的用户的波束示意图；图 4 为本发明实施例的无线通信系统中利用三维波束码本进行通信装置的结构组成示意图；图 5为本发明实施例的基站的一种结构示意图。具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

具体实现中，根据天线阵列的排布，本发明的天线阵列通常可包括两个方向，通常可称该两个方向为第一阵列方向和第二阵列方向，比如，当用水平和垂直两个概念来代表天线阵列的方向时，所述第一阵列方向可为水平方向或者垂直方向，所述第二阵列方向也可为水平或者垂直方向（需要注意的是，当第一阵列方向为水平方向时，所述第二阵列方向则为垂直方向，反之亦然）。再如，当用行和列两个概念来代表天线阵列的方向时，所述第一阵列方向可为行方向或者列方向，所述第二阵列方向也可为行方向或者列方向（需要注意的是，当第一阵列方向为行方向时，所述第二阵列方向则为列方向，反之亦然）。再如，当用仰角方向和方位角方向两个概念来代表天线阵列的方向时，所述第一阵列方向可为仰角方向或者方位角方向，所述第二阵列方向也可为仰角方向或者方位角方向（需要注意的是，当第一阵列方向为仰角方向时，所述第二阵列方向则为方位角方向，反之亦然）。除此之外，天线阵列的方向名称可由用户自行定义，只要能区分天线阵列的排布即可。比如，所述天线阵列可包括 Ν χ M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M, 在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L N x M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。

图 1 为本发明实施例的无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的方法的流程示意图。如图 1所示，本发明实施例的方法可包括：

步骤 S110, 利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N x M个预编码后的数据，具体实现中，所述三维波束码本矩阵的行数为 N x M, 所述三维波束码本矩阵的列数为 L。所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码。

步骤 S111 , 通过天线阵列发送由所述 N x M个预编码后的数据形成的 L 个新数据流中至少一个数据流。 N X M个预编码后的数据可以映射到为 L个部分成为 L个新数据流中。其中，一个编码后的数据可以映射为一个流，也可以将多个编码后的数据映射为一个流，因此数据流的数量小于等于所述编码后的数据的个数。

在本发明实施例中，天线阵列可以发送映射后的 L个新数据流，也可以选择性地发射其中的部分数据流

在一些可行的实施方式中， L=l, 且所述 L个数据流形成第 k个波束，所述三维波束码本矩阵为：

w⁽¹⁾ = ¼^{1 _k

式（0 )

l ,为第 k个波束的第二向量，为指向第一阵列方向上

{1} {1}

的一个空间波束，这里 v₍ ^M-l为长度为 M的所述第二向量中的各个元素， k为正整数。

所述三维波束码本矩阵可为:

(1) 其中，为第 k个波束的第一向量，为指向第二阵列方向的空间窄波束,

V V M-1 为第 k个波束的第 i个第二向量，为指向第一阵列方向上的第 i个空间波束，其中 ^V0 0 w'，' ^ν _v ^VΓl^{i}，' ·…··，' ^Vv ^VMM^{i'^}-_1为长度为 Μ的所述第二向量的各个元素， i的取值范围为大于等于 1且小于等于 M的整数， k 为正整数。

在一些可行的实施方式中，所述第 k个波束服务于一个或多个终端。

在一些可行的实施方式中，可通过将分别与每个 v^W =[ … v^]相乘形成一列 W^M)的列元素的方式形成式（1 )所述的三维波束码本矩阵，当 L 和 i取值为 1时，就能得到式（0)。具体实现中，当需要发送的数据流数小于 L 时，可从式（1) 中提取相应流数的列对数据流进行预编码。比如，如表 1 所示，一个 8x4 (其中， 8代表天线阵列在列方向的天线阵元数， 4代表天线阵列在行方向的天线阵元数）天线阵列对应的码本包括：表 1: 8x4天线阵列第 k个波束对应的码本

其中， k的取值范围是 [0, K-1], 其中 K为整数，取值范围为不大于 N的正整数，其中 W_k ^{l;;²"'^lj}是从码本矩阵 ^wk(, 中选出其中的 j个列。此处， _m的涵义是表示具体实现中， ^vW=[ ^v'^i! … U的选择可能有 m种可能（即 ^、 ν^ί2}...ν^ίΜί都有 m种可能），而其中的第 m个 ^{vii =}=[[ … ― J对应的三维波束码本矩阵为 ^W 。

需要说明的是，本发明实施例所指的数据流，是指数据在同一时频资源上占用不同空间维度的资源，其英文描述是流（stream)者层（layer )。通常说发送多流时，是指在同一时频资源上并行发送多个相互独立的数据，这些相互独立的数据个数称为流数或层数。

在一些可行的施方式中，当阵列天线为均匀直线阵时，

(2)

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中。 , 到 ^为向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l, d为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，如 d=l/2表示天线阵元之间的间隔为 1/2个波长，为所述第 k个波束的主波瓣在第二阵列方向上的空间波束位置， "*"在本实施例及后续实施例均表示相乘。具体实现中，为了保证式（2 )中的产生的每个方向波束间正交或低干扰，则要求不同的间产生的方向图的主波束间隔一定的距离。

在一些可行的实施方式中，当阵列天线为均匀直线阵时，

( 3 )

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。, 到 ,_M—工为^向量中的各个元素， b为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第一阵列方向上的空间波束位置。具体实现中，为了保证 V产生的每个方向波束间正交或低干扰，则要求不同的间产生的方向图的主波束间隔一定的距离。

在一些可行的实施方式，当阵列天线为非均匀直线天线阵，

式 ( 4 )

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中到 ^为向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l, d_n (η=0,...,Ν-1) 为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置，为所述第 k个波束的在第二阵列方向上的主波瓣空间波束位置。为便于理解的具体生成方式，可记录

= D_KU_K

-j2^d¾*0

e

-j2^d¾*l

e

U_k=a(-i\) e -j2^d¾*(N-l) 相应的，所述阵列天线为非均勾直线天; ,阵，所述才艮据天线阵列的阵元排布，生成第二向量，包括：根据式（5)

式（5

a_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。， a. 为向量中的各个元素， b_n (_n=0,...,M-l )为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置，为所述第 k个波束的在第一阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

于理解 V'' 的具体生成方式 , 可记录

具体实现中，式( 2 )或式( 4 )中的可根据式 = ^cos 或者 ^ = -cos(^) 计算，其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角；比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向时，所述为天线阵列的仰角。或者，所述可根据 A = cosO)sin( ) 或者 i\ =— cosW) sin(6>) 或者 i\ = _S1n(^) sinW) 或者 =— ^{sin sin}( 计算，其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向，第二阵列方向为行方向或者水平方向时，对于对水平角方向 X 轴： = cos(^)sin(^)或者 A = -cos(^)sin(^) . 对水平角方向 _y 轴： i\=sm(^)_Sm(^)或者 =__si_nW)_si_n( , 其中，所述为天线阵列的仰角，所

述为天线阵列的方位角。或者，所述根据 ^=H¾计算，其中，所述^ ⁵疋第一个波束成形向量 A所对应的半波束宽度，所述通过方向图综合法计算得到。比如， ^可通过 woodward方向图综合法、契比雪夫综合法或者泰勒综合法中任一种计算得到。比如，当通过 woodward方向图综合法计算^ ⁵时，当 d = 0.5, 旁瓣功率比 SLR= 13dB时，

, 其对应的矩阵为

1 0 … 0

0 1 … 0

0 0 '·. 0

0 0 … 1 则对这个波束成形向量矩阵，半波束宽度 (波束零点间隔） =^ = 1/( ¾ 为在波束正交时的间隔值为。对 d = 0.5时， L=N/2, 即 =i/(w« = 2/N。则

1

e

U_k =a(-kQ₀) =

-jl7£l₀k(N-\)IN

e

式（6) 所以总共可用的向量 ^的数量为 ^≤2^^」。 N=8, d=l/2时 Κ=8。同样的，当通过契比雪夫综合法或者泰勒综合法计算出 ^ ⁵后，仍然釆用式（ 6 )计算和 ^ , 在此不进行赞述。具体实现中，式（ 3 )或式（ 5 )中的可根据 = cos 或者 = -cos(^) 计算，其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角；比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向时，所述为天线阵列的仰角。或者，所述可根据 =cos(0)sin(^)或者 =— cos(^)sin ( ）或者 =sinW)sin(0)或者 =— sin( )sin(( )计算，其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向，第二阵列方向为行方向或者水平方向时，对于对水平角方向 X轴： =cos(0)sin(^)或者 =— cos(^)sin( )；对水平角方向 y轴： Ψ, =₅ίη(φ)₅ίη(θ)或者 ^_k =— sin( )sin(( ) , 其中，所述为天线阵列的仰角，所述为天线阵列的方位角。或者，所述根据 Ψ_έ=ΑΨ。计算，其中，所述 ^0是第一个波束成形向量"。所对应的半波束宽度，所述通过方向图综合法计算得到。比如，可通过 woodward方向图综合法、契比雪夫综合法或者泰勒综合法中任一种计算得到。 ^ψ0的计算方式与 ^的计算方式原理相同，在此不进行赞述。

在一些可行的实施方式中，为了使本发明实施例的码本能够应用于现有的无线通信系统中（可称之为：后向兼容），式（1 )中的第一向量或者第二向量可为长期演进系统（LTE, Long Term Evolution ) 的第八版本 ( LTE R8 ) 中的 4天线发送码本。或者为长期演进系统（LTE, Long Term Evolution ) 的第十版本（LTERIO) 中的 8天线发送码本。或者为其他现有技术中已经存在的码本。并且，当多天线数大于 4且小于 8或者大于 8时，可以考虑将多列天线合并成一列天线然后使用同一列的码本。在 3GPP TS36.211的 LTE Rel-8中定义了 4发的码本，如下表 2所示：表 2: LTE Rel-8中定义的 4发码本

Table 6.3.4.2.3-2: Codebook for transmission on antenna ports {0,1,2,3} and for CSI reporting based on antenna ports {0,1,2,3} or {l 5,16,17,18}.

其中 ^=/-2 1^/ ，为 householder变换（豪斯霍尔德变换）。也就是 , ..

说， LTE中 4发的用于 4天线的码本矩阵共有 16个，母个分別可以爻待 4 。即在考虑与 LTE系统后向兼容时，式 (1)中的 ^V0 ^Vl V

>」为取上表中对应的各列。当

按上表 2所述来取时，按本发明实施例的式（1) 生成的码本即可以实现与 LTER8的后向兼容。另外，如果要实现与 LTER10的 8个发射天线的码本的后向兼容，同样可以使用 LTER10中的 8个天线发射的码本，如表 3和表 4所示。表 3: LTER10中 8个天线发射时的码本个数（参考 3GPPTS36.213)

表 4: Nx4天线阵列的单个^: 对应的最大流码本生成方法

只是一个波束对应中的 m值可以取 0-15中的任何一项，即，按上表 4，每个波束共有 16种 ^的取法。具体实现中，通过在天线阵列的第一阵列方向或者第二阵列方向上加式

27

替换页（细则第 26条） (2) - (5) 中所述的向量，而在另一阵列方向上加现有技^ l^ ^^^^^ 即可实现本发明实施例与现有系统的完全兼容，使得现有技术中的用户设备可以直接接入到本发明实施例的波束系统中，并按原有的方式进行解调和反馈，用户设备的行为不受任何影响。

具体实现中，当天线系统有多个波束需要同时发送时，需要利用可对多个波束进行编码的三维波束码本矩阵。比如， L个数据流形成 K个波束，且所述 K个波束的功率相同，此时，假设 L=v。所需的三維波束码本矩阵为：式 (7)

其中，为总共 K个波束的码本矩阵， K为正整数， ^ΐ' )为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 _Vl列的波束码本， >为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有列的波束码本， ⁾为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl和 n2为小于 K的正整数， K为不大于 N 的正整数， ^{V =}∑ ^V,。 V,为不大于 Μ的正整数。相应的，在一些可行的实施方式中， L个数据流形成 Κ个波束，且所述 Κ 个波束的功率不相同，此时，假设 L=v。所需的三維波束码本矩阵为： v⁾ =

式

(8) 其中， '为总共 Κ个波束的码本矩阵， Κ为正整数， _x (x=nl， η2， ......， Κ) 为波束的功率分配因子，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 ¥!列的波束码本， „⁽ ₂ ^{V2 )}为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有列的波束码本， )为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码

28

替换页（细则第 26条）本， nl和 n2均为小于 K的正整数， Κ为不大于 Ν的主整数， S ^ ,

V,为不大于 M的正整数。

作为实施例的一种特例，当要求总功率不变时，则所有的功率分配归子的总和为 1，即∑： „=1。

由上可见，在本发明实施例的一些可行的实施方式中，利用三維波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 NXM个预编码后的数据；所述三维波束码本矩阵的行数为 NX M，所述三维波束码本矩阵的列数为 L; 通过天线阵列发送由所述 NX M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 NX M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M，在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L^NXM, 且所述 L、 M和 N均为正整数。由此可实现在三维空间中形成能指向多个方向的波束，能实现三維空间的波束映射。并且通过本发明实施例的三維码本所形成的波束在空间的指向位置可以通过选用不同的码本来实现，这样使用本发明实施例的三維码本进行无线通信时，波束生成设备（比如，基站）能够与相同时频资源上处于不同三維角度区域的一个或者多个用户进行通信。比如，图 2.1和图 2.2示出了仰角和方位角方向上 2 流的三维码本生成的窄波束方向图的立体图和投影图的立体图。如图 2.1和图 2.2可知，当作为天线阵列方向的列与行的方向都使用具有较窄波束宽度的预编码向量时，采用本发明实施例的三維波束码本在水平仰角方向上也指向多个不同的方位角方向，此时，无论在仰角方向还是方位角方向上，波束生成设备的发射机都通过三维码本在三維空间的较窄区域上实现对多用户的较窄波束的通信。再如，图 3.1和图 3.2示出了仰角在 3个不同方向，水平方位角为全向的方向图的立体图和投影图的立体图。如图 3.1和图 3.2可知，采用本发明实施例的三維波束码本可在不同的仰角波束指向不同

29

替（第 26条） ,

的仰角方向，然后在水平方位角方向上可以产生很宽 ^VIT果 r jtCT 在' ^干万 ' 角方向上可以做 SU-MIMO (单用户多输入多输出）或 MU-MIMO (多用户多输入多输出）。图 3.3 示出了本发明的三維波束码本矩阵实现的窄波束指向空间仰角方向上不同位置上的用户（UE) 的波束示意图，如图 3.3，采用本发明的三維波束码本预编码处理后通过天线阵列发射了 3个不同的波束，分別指向处于不同仰角方向上的三个用户 UE1、 UE2和 UE3。图 3.4示出了采用本发明的三維波束码本矩阵实现的窄波束指向空间方位角方向上不同位置上的用户的波束示意图。如图 3.4，采用本发明的三维波束码本预编码处理后通过天线阵列发射了 3个不同的波束，分别指向处于不同方位方向上的三个用户 UE1、 UE2和 UE3。图 3.5示出了本发明的三維波束码本矩阵实现的窄波束指向空间不同高度位置上的用户的波束示意图。如图 3.5，采用本发明的三維波束码本预编码处理后通过天线阵列发射了 3个不同的波束，分别指向处于不同空间高度位置上的三个用户 UE1、 UE2和 UE3。

在一些可行的实施方式中，可先生成第一向量，后生成第二向量 _v'，由此，当通过本发明实施例的三維波束码本矩阵将数据流映射到天线上时，同样可采用先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序通过本发明实施例的三維波束码本矩阵中的码本对所述多流数据流进行预编码操作，并将预编码后的多流数据流按所述先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序映射到对应天线阵列的阵元上进行发送。比如，当第一向量 ^为列方向的向量，为行方向的向量时，在进行数据映射时，同样采用先列后行的顺序映射到天线阵列上。当第一向量为行方向的向量，为列方向的向量时，在进行数据映射时，同样采用先行后列的顺序映射到天线阵列上。

具体实现中，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，给程序执行时可包括本发明实施例提供的无线通信系

30

替换页（细则第 26条）统中利用三维波束码本进行通信的方法的各买施例中的部分或拿

为更好实施本发明的方法实施例的各方案，本发明实施例还提供了相关装置。

图 4 为本发明的可用于实施本发明的方法实施例的无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的装置的一实施例的结构组成示意图。如图 4所示，本发明实施例的无线通信系统中利用三維波束码本进行通信的装置 4 可包括预编码模块 41和发送模块 42，其中：

预编码模块 41，用于利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 NX M个预编码后的数据，具体实现中，所述三維波束码本矩阵的行数为 NX M, 所述三维波束码本矩阵的列数为 L。所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码。

发送模块 42，用于通过天线阵列发送所述 NXM个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 NX M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M，在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L^NX M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。

具体实现中，根据天线阵列的排布，一个天线阵列通常可包括两个方向，通常可称该两个方向为第一阵列方向和第二阵列方向，比如，当用水平和垂直两个概念来代表天线阵列的方向时，所述第一阵列方向可为水平方向或者垂直方向，所述第二阵列方向也可为水平或者垂直方向（需要注意的是，当第一阵列方向为水平方向时，所述第二阵列方向则为垂直方向，反之亦然）。再如，当用行和列两个概念来代表天线阵列的方向时，所述第一阵列方向可为行方向或者列方向，所述第二阵列方向也可为行方向或者列方向（需要注意的是，当第一阵列方向为行方向时，所述第二阵列方向则为列方向，反之亦然）。再如，当用仰角方向和方位角方向两个概念来代表天线阵列的方向时，所述第一阵列

31

替换页（细则第 26条） ^ , ,

方向可为仰角方向或者万位角万向，所述第二阵列万向也可 Ίψ ^ΠΓ向或首—万位角方向（需要注意的是，当第一阵列方向为仰角方向时，所述第二阵列方向则为方位角方向，反之亦然）。除此之外，天线阵列的方向名称可由用户自行定义，只要能区分天线阵列的排布即可。比如，所述天线阵列可包括 ΝΧΜ个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 Μ，在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L^NX M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。

在一些可行的实施方式中， L=l, 且所述 L个数据流形成第 k个波束，所述预编码模块 41 中所使用的三維波束码本矩阵可为：

式（0)

其中，为第 k个波束的第一向量，为指向第二阵列方向上的空间窄波束） V； ill ，为第 k个波束的第二向量，为指向第一阵列方向上的一个空间波束，这里 '-x 为长度为 Μ的所述第二向量中的各个元素， k为正整数。

在一些可行的实施方式中， L=M，且所述 L个数据流形成第 k个波束所述预编码模块 41 中所使用的三维波束码本矩阵可为： Ά

W 、 =

式

( 1 )

其中，为第 k个波束的第一向量，为指向第二阵列方向的空间窄波束，

32 替 26 /-1 为第 k个波束的第 i个第二向量 ^^向阵向上的第 i个空间波束，其中 ^ν^^}， ^νι^{'^}， · · '， ^VM-l为长度为 M的所述第二向量的各个元素， i的取值范围为大于等于 1 且小于等于 M的整数， k 为正整数。在一些可行的实施方式中，可通过将 ^分別与每个 ^vW « ^ν'" … 相乘形成一列 ">的列元素的方式形成式（1 ) 所述的三維波束码本矩阵。当 L 和 i取值为 1时，就能得到式（0)。具体实现中，当需要发送的数据流数小于 L 时，可从式（1 ) 中提取相应流数的列对数据流进行预编码。比如，如表 1 所示，一个 8x4 (其中， 8代表天线阵列在列方向的天线阵元数， 4代表天线阵列在行方向的天线阵元数）天线阵列对应的码本包括：表 1 : 8x4天线阵列第 k个波束对应的码本

其中， k的取值范围是 [0, K-l]，其中 K为整数，取值范围为不大于 N的正整数，其中^ Ϊ '^'是从码本矩阵中选出其中的 j个列。此处， m的涵

33

替换页（细则第 26条〕 . ... 「 ," ,,, _Ί

义是表示具体实现中， ^{v v }} … ^ -'」的选择可能 W / ( v'^j

W—「，，w 、,w

都有 m种可能），而其中的第 1^个 '' ⁼^' ^ν·'" … 对应的三維波束码本矩阵为。

需要说明的是，本发明实施例所指的数据流，是指数据在同一时频资源上占用不同空间維度的资源，其英文描述是流（stream) 者层（layer)。通常说发送多流时，是指在同一时频资源上并行发送多个相互独立的数据，这些相互独立的数据个数称为流数或层数。

一些可行的实施方式中，当阵列天线为均句直线阵时，

其中， Α是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中 A。，到 ^为 ^A向量中的各个元素， j 表示一虚数单位， j*j=-l， d 为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，如 d=l/2表示天线阵元之间的间隔为 1/2个波长，为所述第 k个波束的主波瓣在第二阵列方向上的空间波束位置。具体实现中，为了保证式（2) 中的 ^产生的每个方向波束间正交或低干扰，则要求不同的 A间产生的方向图的主波束间隔一定的距离。

在一些可行的实施方式中，当阵列天线为均直线阵时，

(3)

34

替换页（细则第 26条) 其中，第 k个波束在第一阵列方向上使用的波東形 , 到 ^^^为^向量中的各个元素， b为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第一阵列方向上的空间波束位置。具体实现中，为了保证 ν'产生的每个方向波束间正交或低干扰，则要求不同的间产生的方向图的主波束间隔一定的距离。在一些可行的实施方当阵列天线为非均直线天线阵，

式（4)

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中。，到 ^为 ^A向量中的各个元素， j表示一虛数单位， j*j=-l， d_n (η=0,...,Ν-1 ) 为所述第 k 个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置， A为所述第 k个波束的在第二阵列方向上的主波瓣空间波束位置。为便于理解 ^的具体生成方式，可记录

n = D_ku_k 1)

35

替（第 26条)

e

U_k = a(-a_k ) = e -;2^ί¾ *(Λ'-1) 相应的，所述阵列天线为非均匀直线天线阵，所述根据天线阵列的阵元排布，生成第二向量，包括：根据式（5)

式（5)

• ' "k,M -、是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中。，到 a_k k,M- 为 A向量中的各个元素， (_η=0，...，Μ-1 ) 为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置，为所述第 k个波束的在第一阵列方向上的主波瓣空间波束位置。为便于理解 V ' 的具 ^ 生成方式，可记录

e

一 e

e

36

替换页（细则第 26条)

具体实现中，式 (2)或式 (4)中的可根据式 ^=cos^)或者 =— ^eQS( 计算，其中，所述 0为天线阵列的第一阵列方向的波束角；比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向时，所述 0为天线阵列的仰角。或者，所述可根据 =cos(^)sin(^)或者 ί =-cos sin(<9) 或者 =sin(^)sin(^)或者 =一 ^sin(^^sinW计算，其中，所述 0为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向，第二阵列方向为行方向或者水平方向时，对于对水平角方向 X 轴： =cos(^)sin(^)或者 =-cos(^)sin(^) . 对水平角方向 _y 轴： ^t=sin((Z))sin( 或者 i\=_sinW)sin( )，其中，所述 0为天线阵列的仰角，所述 ^为天线阵列的方位角。或者，所述根据 ^=A:^>计算，其中，所述^ >是第一个波束成形向量 A所对应的半波束宽度，所述通过方向图综合法计算得到。比如，可通过 woodward方向图综合法、契比雪夫综合法或者泰勒综合法中任一种计算得到。比如，当通过 woodward方向图综合法计算^ >时，当 d = 0.5，旁瓣功率比 SLR= 13dB时，

37

替换页（细则第 26条） A =[ι,ι，...,ι]，其对应的矩阵

1 0 0

0 1 0

0 0 0

0 0 1 则对这个波束成形向量矩阵，半波束宽度（波束零点间隔）

l/(N 为在波束正交时的间隔值为。对 d = 0.5时， L=N/2, 即 =1/( )=2^。贝, j

1

-j27£^klN

e

U_k =a(-kQ₀)

式（6) 所以总共可用的向量 ^的数量为 ^^礼」。 N=8， d=l/2时 K=8。同样的，当通过契比雪夫综合法或者泰勒综合法计算出 ^ ⁾后，仍然采用式（6) 计算和 ^，在此不进行赘述。具体实现中，式（3)或式（5)中的可根据 Ψ_Α = cos(^)或者 = -cos(^) 计算，其中，所述 0为天线阵列的第一阵列方向的波束角；比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向时，所述 0为天线阵列的仰角。或者，所述可根据 =cos„ 或者 =—cos sin 或者 Ψ =sin(„ 或者 =-sin(^)sin )计算，其中，所述 0为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。比如，当第一阵列方向为列方向或者仰角方向，第二阵列方向为行方向或者水平方向时，对于对水平角方向 X轴： Ψ_Α = )3(0)5ίη( )或者 Ψ_λ =—(:ο5(^)5ίη(^) ; 对水平角方向 y轴： ^sin^sin ( ）或者 =— sin(^)sin((9)，其中，所述 0为天线阵列的仰角，所述为天线阵列的方位角。或者，所述根据 Ψ_Α= :Ψ。计算，其中，

38

替换页（细则第 26条）所述¹ 是第一个波束成形向量。所对应的半波束宽度，所述¹ ^0通过方向图综合法计算得到。比如，

可通过 woodward方向图综合法、契比雪夫综合法或者泰勒综合法中任一种计算得到。 ^0 的计算方式与的计算方式原理相同，在此不进行赘述。

在一些可行的实施方式中，为了使本发明实施例的码本能够应用于现有的无线通信系统中（可称之为：后向兼容），式（1 ) 中的第一向量 ^或者第二向量可为长期演进系统（LTE， Long Term Evolution) 的第八版本（LTE R8) 中的 4天线发送码本。或者为长期演进系统（LTE， Long Term Evolution) 的第十版本（LTE R10) 中的 8天线发送码本。或者为其他现有技术中已经存在的码本。并且，当多天线数大于 4且小于 8或者大于 8时，可以考虑将多列天线合并成一列天线然后使用同一列的码本。在 3GPP TS36.211的 LTE Rel-8中定义了 4发的码本，如下表 2所示：表 2: LTE Rel-8中定义的 4发码本

39

替换页（细则第 26条) . ._. ,, ,

based on antenna ports {0,1,2,3} or {l 5,16,17,18}.

其中 W_n =I-2u , 为 householder变换（豪斯霍尔德变换）。也就是说， LTE中 4发的用于 4天线的码本矩阵共有 16个，每个分別可以支持 4流。即替换页（细则第 26条) ,

在考虑与 LTE系统容时，式 (1)中的 ^V = "■ ^'-¹」为取上表

V

中对应的各列。当 ^V0 ^Vi ^Λ-'」按上表 2所述来取时，按本发明实施例的式（1) 生成的码本即可以实现与 LTER8的后向兼容。另外，如果要实现与 LTER10的 8个发射天线的码本的后向兼容，同样可以使用 LTER10中的 8个天线发射的码本，如表 3和表 4所示。表 3: LTER10中 8个天线发射时的码本个数（参考 3GPPTS36.213)

表 4: Nx4天线阵列的单个^^对应的最大流码本生成方法

只是一个波束对应中的 m值可以取 0-15中的任何一项，即，按上表 4，每个波束共有 16种的取法。具体实现中，通过在天线阵列的第一阵列方向或者第二阵列方向上加式 (2) - (5) 中所述的向量，而在另一阵列方向上加现有技术中的天线码本，

41

替换页（细则第 26条） ₉ ·

即可实现本发明实施例与现有系统的完全兼容，使得现有技木甲的用尸议薈可以直接接入到本发明实施例的波束系统中，并按原有的方式进行解调和反馈，用户设备的行为不受任何影响。

具体实现中，当天线系统有多个波束需要同时发送时，需要利用可对多个波束进行编码的三维波束码本矩阵。比如， L个数据流形成 K个波束，且所述 K个波束的功率相同，此时，假设 L=v。所需的三维波束码本矩阵为：式 (7)

其中， W为总共 K个波束的码本矩阵， K为正整数， ¹ 为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₁列的波束码本， ₂ ^V2)为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^χ >为第 Κ个波束的波束码本矩阵中选出的具有 ¥)^列的波束码本， nl和 η2为小于 Κ的正整数， Κ为不大于 Ν 的正整数， ^{ν =}∑ ^ν,·， V,为不大于 Μ的正整数。相应的，在一些可行的实施方式中， L个数据流形成 Κ个波束，且所述 Κ 个波束的功率不相同，此时，假设 L=v。所需的三維波束码本矩阵为：

其中， ' '为总共 K个波束的码本矩阵， K为正整数， A (x=n 1， n2， ......，

K) 为波束的功率分配因子，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₁列的波束码本， „⁽ ^为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^{VA )}为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl和 n2均为小于 K的正整数， K为不大于 N的正整数， ^ν =∑ ^ν,·，替换页（细则第 26条) 为不大于 M的正整数。

作为实施例的一种特例，当要求总功率不变时，则所有的功率分配归子的总和为 1，即∑ P„=l。

由上可见，在本发明实施例的一些可行的实施方式中，利用三維波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 NXM个预编码后的数据；所述三维波束码本矩阵的行数为 NX M，所述三维波束码本矩阵的列数为 L; 通过天线阵列发送由所述 NX M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 NX M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M，在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L^NXM, 且所述 L、 M和 N均为正整数。由此可实现在三維空间中形成能指向多个方向的波束，能实现三維空间的波束映射。并且通过本发明实施例的三维码本所形成的波束在空间的指向位置可以通过选用不同的码本来实现，这样使用本发明实施例的三维码本进行无线通信时，波束生成设备（比如，基站）能够与相同时频资源上处于不同三維角度区域的一个或者多个用户进行通信。比如，图 2.1和图 2.2示出了仰角和方位角方向上 2 流的三维码本生成的窄波束方向图的立体图和投影图的立体图。如图 2.1和图 2.2可知，当作为天线阵列方向的列与行的方向都使用具有较窄波束宽度的预编码向量时，采用本发明实施例的三維波束码本在水平仰角方向上也指向多个不同的方位角方向，此时，无论在仰角方向还是方位角方向上，波束生成设备的发射机都通过三維码本在三維空间的较窄区域上实现对多用户的较窄波束的通信。再如，图 3.1和图 3.2示出了仰角在 3个不同方向，水平方位角为全向的方向图的立体图和投影图的立体图。如图 3.1和图 3.2可知，采用本发明实施例的三维波束码本可在不同的仰角波束指向不同的仰角方向，然后在水平方位角方向上可以产生很宽的波束，此时在水平方位角方向上可以做 SU-MIMO (单用户多输入多输出）或 MU-MIMO (多用户多输入多输出）。 3.3 示出了采用本发明的三维波束^^ ^

向空间仰角方向上不同位置上的用户（UE) 的波束示意图，如图 3.3，采用本发明的三维波束码本预编码处理后通过天线阵列发射了 3个不同的波束，分别指向处于不同仰角方向上的三个用户 UE1、 UE2和 UE3。图 3.4示出了采用本发明的三維波束码本矩阵实现的窄波束指向空间方位角方向上不同位置上的用户的波束示意图。如图 3.4，采用本发明的三維波束码本预编码处理后通过天线阵列发射了 3 个不同的波束，分別指向处于不同方位方向上的三个用户 UEK UE2和 UE3。图 3.5示出了采用本发明的三維波束码本矩阵实现的窄波束指向空间不同高度位置上的用户的波束示意图。如图 3.5，采用本发明的三維波束码本预编码处理后通过天线阵列发射了 3个不同的波束，分別指向处于不同空间高度位置上的三个用户 UE1、 UE2和 UE3。

在一些可行的实施方式中，可先生成第一向量 ^，后生成第二向量 _v'，由此，当通过本发明实施例的三維波束码本矩阵将数据流映射到天线上时，同样可采用先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序通过本发明实施例的三維波束码本矩阵中的码本对所述多流数据流进行预编码操作，并将预编码后的多流数据流按所述先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序映射到对应天线阵列的阵元上进行发送。比如，当第一向量 ^为列方向的向量，为行方向的向量时，在进行数据映射时，同样采用先列后行的顺序映射到天线阵列上。当第一向量

^为行方向的向量， v'为列方向的向量时，在进行数据映射时，同样采用先行后列的顺序映射到天线阵列上。则本发明的装置 4还可包括：映射模块（未图示），用于将 N X M个预编码后的数据对应的 L个数据流按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序映射到所述天线阵列上。

相应的，如图 5所示，本发明实施例还提供了一种基站，包括无线调制解调器 51与无线调制解调器耦合连接的天线阵列 52;

44 替（ 26 . ^ _/ . i ^ , ,. -. 其中，所述天线阵列 52包括 NX M个天线，在第" ^阵「万 ^上—的久口数量为 M，在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; 所述 M和 N均为正整数；

所述无线调制解调器 51，用于利用三維波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N XM个数据流，并将 NXM个预编码后的数据形成的 L 个新数据流映射到天线阵列上；所述三维波束码本矩阵能够用于三維波束空间的预编码，所述三维波束码本矩阵的行数为 NX M，所述三維波束码本矩阵的列数为 L， L NX M且为正整数；所述天线阵列 52，用于发送所述 L个新数据流中的至少一个数据流。在一些可行的实施方式中，所述无线调制解调器 51具体用于：利用三維波束码本矩阵对 L个信号进行预编码处理以生成 NXM个数据流，并按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序将 NXM个预编码后的数据形成的 L个新数据流映射到所述天线阵列上。

以上所列举的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

权利要求

1、一种无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的方法，其特征在于，包括：

利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个预编码后的数据，所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码；所述三维波束码本矩阵的行数为 N X M , 所述三维波束码本矩阵的列数为 L;

通过天线阵列发送由所述 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流，所述天线阵列包括 N x M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M, 在第二阵列方向上的天线端口数量为 N; L N x M, 且所述 L、 M和 N均为正整数。

2、如权利要求 1所述的方法，其特征在于， L=l , 且所述 L个数据流形成第 k个波束，所述三维波束码本矩阵为：

w⁽¹⁾ = ¼^{1 _k

l ,为第 k个波束的第二向量，为指向第一阵列方向上

{1} {1}

3、如权利要求 1所述的方法，其特征在于， L=M, 且所述 L个数据流

V V M-1 为第 k个波束的第 i个第二向量，为指向第一阵列方向上的第 i个空间波束，其中 ^V0 0 w'，' ^ν _v ^VΓl^{i}，' ·…· ·，' ^Vv ^VMM^{i'^}-_1为长度为 Μ的所述第二向量的各个元素， i的取值范围为大于等于 1 且小于等于 M的整数， k 为正整数。

4、如权利要求 2或 3所述的方法，其特征在于，所述第 k个波束服务于 -个或多个终端。

5 、 ^口权利要求 2 或 3 所述的方法

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束成形向量，其中。 , 到 ^为 A向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l , d为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第二阵列方向上的空间波束位置。

6、如权利要求 2-5中任一项所述的方法，其特征在于,

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。, 到 ,_M—工为^向量中的各个元素， b为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第一阵列方向上的空间波束位置。

7、如权利要求 2或 3所述的方法，其特征在于,

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中。 , 到 ^为 A向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l , d_n ( η=0,...,Ν-1 ) 为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置，为所述第 k个波束的在第二阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

8、如权利要求 2或 3或 7所述的方法，其特征在于,

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。, 到 ^^为^向量中的各个元素， b_n (η=0,...,Μ-1 )为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置， "^为所述第 k个波束的在第一阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

9、如权利要求 5或 7所述的方法，其特征在于，

\=cos(< )或者 ί\=- cos(6>) , 其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角；

或者， \ = cos sin(6>)或者 ί¾ = _cos(^)sin(6 或者 ί¾ = sin sin(6>)或者 ί¾ =— sin(^)sin((9) ,其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述 ^为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

10、如权利要求 6或 8所述的方法，其特征在于，

Y_k=cos(< )或者 k:- cos(6>) , 其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角；

或者， Y_k =cos(^)sin(6 或者 =_cos(^)sin(< )或者 =sin( )sin(6>) 或者 ^ _k =— sin(^)sin(<9), 其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

11、如权利要求 5、 7、 9中任一项所述的方法，其特征在于， ί\=¾^, 其中，所述是第一个波束成形向量 A所对应的半波束宽度。

12、如权利要求 6、 8、 10中任一项所述的方法，其特征在于， Yk :]^^, 其中，所述^ 是第一个波束成形向量《。所对应的半波束宽度。

13、如权利要求 2至 12中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一向量与第二向量中的至少一项为：长期演进系统 LTE的第八版本中的 4天线发送码本、或 LTE的第十版本中的 8天线发送码本。

14、如权利要求 1所述的方法，其特征在于， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

其中， K为正整数，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 _Vl 列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^wK 为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl 和 n2均为小于 K的正整数，Κ为不大于 N的正整数， ^v =∑₁ ¹!₁ ^v ₁ , _Vl为不大于 M的正整数。

15、如权利要求 1所述的方法，其特征在于， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

W^W

其中， K为正整数， p ( x=nl , η2, , Κ ) 为波束的功率分配因子，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 ^列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^K)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl和 n2均为小于 K的正整数， K为不大于 N的正整数， V : !^^^ , ¼为不大于 M的正整数。

16、如权利要求 14或 15所述的方法，其特征在于，所述 K个波束分别服务于多个终端。

17、如权利要求 14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述 K个波束有相同或不同的功率。

18、如权利要求 1-17 中任一项所述的方法，其特征在于，在所述通过所述天线阵列发送由所述 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流中至少一个数据流的步骤之前，还包括：

19、一种无线通信系统中利用三维波束码本进行通信的装置 ,其特征在于 , 包括：

预编码模块，用于利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个预编码后的数据，所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码；所述三维波束码本矩阵的行数为 N x M, 所述三维波束码本矩阵的列数为 L;

20、如权利要求 19所述的的装置，其特征在于， L=l , 且所述 L个数据

w⁽¹⁾ = ¼^{1 _k

其中，为第 k个波束的第一向量，为指向第二阵列方向上的空间窄波束, {1) -{1) -{1)

V V V M-1 ,为第 k个波束的第二向量，为指向第一阵列方向上的一个空间波束，这里 ν;^1}, · · · , 为长度为 Μ的所述第二向量中的各个元素， k为正整数。

21、如权利要求 19所述的装置，其特征在于， L=M, 且所述 L个数据

V V M-1 为第 k个波束的第 i个第二向量，为指向第一阵列方

{i } ₇{i }

22、如权利要求 20或 21所述的装置，其特征在于，所述第 k个波束服务于一个或多个终端,

23、如权利要求 20 或 21 所述的装置，其特征在于，

其中， A是第 k个波束在第二阵列方向上使用的波束形成向量，其中。 , 到 ^为 A向量中的各个元素， j表示一虚数单位， j*j=-l, d为所述第 k个波束在第二阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的间隔，为所述第 k个波束的主波瓣在第二阵列方向上的空间波束位置。

24、如权利要求 20-22中任一项所述的装置，其特征在于,

1)

25、如权利要求 20或 21所述的装置，其特征在于,

26、如权利要求 20或 21或 25所述的装置，其特征在于,

V V V； V M-1

其中，《_k是第 k个波束在第一阵列方向上使用的波束形成向量，其中 ,。 , 到 ^^为^向量中的各个元素， b_n ( _n=0, ...,M-l )为所述第 k个波束在第一阵列方向上的方向矢量所在方向上的对发送信号波长归一化的天线阵元间的位置， "^为所述第 k个波束的在第一阵列方向上的主波瓣空间波束位置。

27、如权利要求 23或 25所述的装置，其特征在于, \ =cos(6>)或者 ί\=- cos(6>) , 其中，所述为天线阵列的第一阵列方向的波束角；

28、如权利要求 24或 26所述的装置，其特征在于，

或者， =cos(^)sin(6 或者 =_cos(^)sin(< )或者 =sin( )sin(6>) 或者 ^ψι^ sini^sin^), 其中，所述 ^为天线阵列的第一阵列方向的波束角，所述为天线阵列的第二阵列方向的波束角。

29、如权利要求 23、 25、 27中任一项所述的装置，其特征在于， ί\=¾^, 其中，所述是第一个波束成形向量所对应的半波束宽度。

30、如权利要求 24、 26、 28中任一项所述的装置，其特征在于， =kY。，其中，所述^ 是第一个波束成形向量《。所对应的半波束宽度。

31、如权利要求 20至 30中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一向量与第二向量中的至少一项为：长期演进系统 LTE的第八版本中的 4天线发送码本、或 LTE的第十版本中的 8天线发送码本。

32、如权利要求 19所述的装置，其特征在于， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

其中， K为正整数，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 _Vl 列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^VK)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl

33、如权利要求 19所述的装置，其特征在于， L=v, 所述 L个数据流形成 K个波束，所述三维波束码本矩阵为：

其中， Κ为正整数， Ρχ ( x=nl , η2, , Κ )为波束的功率分配因子，为第 nl个波束的波束码本矩阵中选出的具有 ^列的波束码本， W_n ⁽ ₂ ⁾为第 n2个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v₂列的波束码本， ^W^^K)为第 K个波束的波束码本矩阵中选出的具有 v_k列的波束码本， nl和 n2均为小于 K的

34、如权利要求 32或 33所述的装置，其特征在于，所述 K个波束分别服务于多个终端。

35、如权利要求 32-34中任一项所述的装置，其特征在于，所述 K个波束有相同或不同的功率。

36、如权利要求 19-35中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：映射模块，用于将 N X M个预编码后的数据对应的 L个数据流按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序映射到所述天线阵列上。

37、一种基站，其特征在于，包括：无线调制解调器和与无线调制解调器耦合连接的天线阵列；其中，所述天线阵列包括 N x M个天线，在第一阵列方向上的天线端口数量为 M,在第二阵列方向上的天线端口数量为 N;所述 M和 N均为正整数；所述无线调制解调器，用于利用三维波束码本矩阵对 L个数据流进行预编码处理以生成 N X M个数据流，并将 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流映射到天线阵列上；所述三维波束码本矩阵能够用于三维波束空间的预编码，所述三维波束码本矩阵的行数为 N x M, 所述三维波束码本矩阵的列数为 L, L N x M且为正整数；所述天线阵列，用于发送所述 L个新数据流中的至少一个数据流。

38、如权利要求 37所述的基站，其特征在于，所述无线调制解调器具体用于：利用三维波束码本矩阵对 L个信号进行预编码处理以生成 N X M个数据流，并按照先第一阵列方向后第二阵列方向的顺序将 N X M个预编码后的数据形成的 L个新数据流映射到所述天线阵列上。