WO2017005086A1

WO2017005086A1 - 一种预编码方法及装置

Info

Publication number: WO2017005086A1
Application number: PCT/CN2016/086472
Authority: WO
Inventors: 任余维; 苏昕
Original assignee: 电信科学技术研究院
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-01-12
Also published as: CN106330273B; CN106330273A

Abstract

本发明公开了一种预编码方法及装置，包括：在终端上输出近似信道h；根据近似信道h对码本中的每个码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；根据评估结果向基站反馈码本向量。基站侧接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估后获得的；根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵，根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。采用本发明，终端可以动态调整反馈码本向量的数目，可以适应拥有不同数字通道数目的基站，充分利用所有的数字通道资源；并且能够提高模数两阶段预编码处理过程中模拟和数字预编码的精度，减少信道反馈开销。

Description

一种预编码方法及装置

本申请要求在2015年7月3日提交中国专利局、申请号为201510388477.6、发明名称为“一种预编码方法及装置”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

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种预编码方法及装置。

背景技术

为了降低大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input Multiple-Output，简称Massive MIMO)技术的实现成本与设备复杂度，以及减少大量收发信机所带来的传输速率需求和大量的信道状态信息参考信号(Channel State Information Reference Signal，简称CSI-RS)所带来的资源开销，近年来业界提出采用数模混合预编码技术。

图1为数模混合预编码结构示意图，如图所示，所谓数模混合预编码，是指在传统的数字波束形成(Digital Beam Forming，简称DBF)的数字域预编码D基础上，在靠近天线系统的前端，在模拟波束形成(Analog Beam Forming，简称ABF)的射频信号上增加一级模拟预编码A。模拟预编码能够通过较为简单的方式，使发送信号与信道实现较为粗略的匹配。模拟预编码后形成的等效信道的维度小于实际的天线数量，因此其后所需的AD/DA(A：Analog，模拟；D：Digital，数字)转换器件、数字通道数以及相应的基带处理复杂度都可以大为降低。模拟预编码部分残余的干扰可以在数字域再进行一次处理，从而保证多用户MIMO(MultipleUsers-MIMO，简称MU-MIMO)传输的质量。

相对于全数字预编码而言，数模混合预编码是性能与复杂度的一种折中方案，在高频段大带宽或天线数量很大的系统中具有较高的实用前景。

现有技术中，数模混合预编码的至少存在以下不足：在实践中采用的方案下模拟域预编码精度受限，而如需提高精度，则模拟域预编码反馈资源开销较大。

发明内容

本发明提供了一种预编码方法及装置，用以在数模混合预编码处理过程中，在保证模拟和数字预编码的精度的同时，减少信道反馈开销。

本发明实施例中提供了预编码方法，包括：

在终端上输出近似信道；

根据所述近似信道对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

根据评估结果向基站反馈码本向量。

可选地，所述近似信道是基于Los径角度确定的近似信道，或，基于下行码本测量的方式确定的近似信道。

可选地，对码本中的码本向量进行评估是基于SNR准则或SINR准则进行评估的。

可选地，终端向基站反馈拥有最大SNR值或者SINR值的码本向量。

可选地，所述根据评估结果向基站反馈码本向量，包括：在向基站反馈码本向量时，反馈这些向量对应的SNR值或SINR值。

可选地，向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

本发明实施例中提供了一种预编码方法，包括：

接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道对码本中的码本向量进行评估后获得的；

根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。

可选地，所述根据所述码本向量输出模拟域预编码矩阵，包括：

在接收到终端反馈的码本向量后，确定所述码本向量被终端反馈的次数；

选择次数最多的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

可选地，进一步包括：在接收终端向基站反馈码本向量时，接收所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

可选地，在接收终端向基站反馈的码本向量及所述码本向量对应的SNR值或SINR值后，根据码本向量对应的SNR值或SINR值数确定码本向量的容量，选择容量最大的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

可选地，根据模拟域预编码矩阵获得等效信道，包括：

获取每个终端的近似信道，并组成近似信道；

根据模拟域预编码矩阵与所述组成的近似信道获得等效信道。

本发明实施例中提供了一种预编码装置，包括：

信道模块，用于在终端上输出近似信道；

评估模块，用于根据所述近似信道对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

反馈模块，用于根据评估结果向基站反馈码本向量。

可选地，信道模块进一步用于基于Los径角度确定所述近似信道，或，基于下行码本测量的方式确定所述近似信道。

可选地，评估模块进一步用于基于SNR准则或SINR准则对码本中的码本向量进行评估。

可选地，反馈模块进一步用于向基站反馈拥有最大SNR值或者SINR值的码本向量。

可选地，反馈模块进一步用于在向基站反馈码本向量时，反馈所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

可选地，反馈模块进一步用于在向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

本发明实施例中提供了一种预编码装置，包括：

接收模块，用于接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道对码本中的码本向量进行评估后获得的；

模拟域预编码矩阵模块，用于根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

等效信道模块，用于根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。

可选地，模拟域预编码矩阵模块进一步用于在接收到终端反馈的码本向量后，确定码本向量被终端反馈的次数，选择次数最多的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

可选地，接收模块进一步用于在接收终端向基站反馈码本向量时，接收所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

可选地，模拟域预编码矩阵模块进一步用于在接收终端向基站反馈的码本向量及所述码本向量对应的SNR值或SINR值后，根据码本向量对应的SNR值或SINR值数确定码本向量的容量，选择容量最大的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

可选地，等效信道模块进一步用于在根据模拟域预编码矩阵获得等效信道时，获取每个终端的近似信道，并组成近似信道；根据模拟域预编码矩阵与所述组成的近似信道获得等效信道。

本发明实施例中提供了一种预编码装置，包括：处理器、收发机和存储器；

所述处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

在终端上输出近似信道；根据所述近似信道对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；根据评估结果通过收发机向基站反馈码本向量。

所述处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

通过收发机接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道对码本中的码本向量进行评估后获得的；根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。

本发明实施例有益效果如下：

现有的方案中，模拟域基于空间角度搜索的方法，对各个角度方向的码本向量进行评估，终端反馈评估的信息。对于3D-MIMO系统而言，搜索的3D空间非常大，垂直维需0-90度、水平维需0-180度。如果为了实现精确的搜索，小步长引入的反馈资源开销和延迟是非常大的。例如，在水平维范围内0-180度搜索，如果步长为1度，需要180次反馈，此时每个用户的码本向量可以精确到1度。

本发明实施例提供的技术方案中，由终端确定码本向量作为最终模拟域预编码，并直接提供给基站；基站据此来确定模拟域预编码矩阵，并获取等效信道。由于终端和基站共享同一个码本，终端基于近似信道对于码本向量进行评估。如果终端的码本包含180个码本向量，此时就可以以1度的间隔覆盖水平维0-180度。虽然近似信道评估码本可能无法确保码本向量精确到1度，但是通过本方案提供的终端码本评估方式以及基站端确定模拟域预编码方式，可以整体上减少码本间干扰，弥补精确度的不足。在本方案因码本间干扰减少使得精确度与现有的方案大致相当的情况下，与现有的方案需要反馈多次相比，减少了反馈开销和延迟。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中数模混合预编码结构示意图；

图2为本发明实施例中有限反馈模数架构预编码算法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中终端侧的预编码方法实施流程示意图；

图4为本发明实施例中基站侧预编码方法实施流程示意图；

图5为本发明实施例中终端侧预编码装置结构示意图；

图6为本发明实施例中基站侧预编码装置结构示意图；

图7为本发明实施例中终端结构示意图；

图8为本发明实施例中基站结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

发明人在发明过程中注意到：

鉴于MIMO技术对于提高峰值速率与系统频谱利用率的重要作用，长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)或长期演进升级(LTE-Advanced，简称LTE-A)等无线接入技术标准都是以MIMO和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)技术为基础构建起来的。MIMO技术的性能增益来自于多天线系统所能获得的空间自由度，因此MIMO技术在标准化发展过程中的一个最重要的演进方向便是维度的扩展。

为了进一步提升MIMO技术，移动通信系统中引入Massive MIMO。学术研究与初步的信道实测结果表明，Massive MIMO技术将能够极大地提升系统频带利用效率，支持更大数量的接入用户。因此Massive MIMO技术被视为下一代5G移动通信系统中最有潜力的物理层技术之一。

如果Massive MIMO基站系统采用传统被动天线系统(Passive Antenna System，简称PAS)天线结构，这种架构中，多个天线端口(每个端口对应着独立的射频-中频-基带通道)水平排列，而每个端口对应的垂直维的多个阵子之间由射频电缆连接。此时，只能在水平维通过对不同端口间的相对幅度和/或相位的调整实现对各个终端信号在水平维空间特性的优化，在垂直维则只能采用统一的扇区级预编码。这样，就限制了系统垂直维空间分辨率、进而约束了系统整体性能的增强。所以，PAS结构并不适合未来Massive MIMO系统。

如果移动通信系统中引入主动天线系统(Active Antenna System，简称 AAS)技术，那么基站天线系统能够在垂直维获得更大的自由度，能够在三维空间实现对用户设备(User Equipment，简称UE)级的信号优化。尽管采用AAS技术可以实现最大化的空间分辨率以及最优MU-MIMO性能，但是这种结构需要大量的AD/DA转换器以及大量完整的射频-基带处理通道，无论是对于设备成本还是基带处理复杂度都将是巨大的负担。这一问题在高频段、大带宽时显得尤为突出。另外，如果与PAS结构相比，相同天线阵子数目前提下，AAS结构对应着更多的参考信号端口。考虑到信道状态信息的空间分辨率取决于此端口数目，若获得每个天线端口的信道信息，则AAS结构需要更多的CSI-RS，此时将消耗大量时频资源。这些都是AAS技术应用的难题。

为了降低Massive MIMO技术的实现成本与设备复杂度，以及减少大量收发信机所带来的传输速率需求和大量的CSI-RS所带来的资源开销，近年来开始采用数模混合预编码技术。相对于全数字预编码而言，数模混合预编码是性能与复杂度的一种折中方案，在高频段大带宽或天线数量很大的系统中具有较高的实用前景。MIMO技术中，尤其是对MU-MIMO技术而言，网络侧能够获得的信道状态信息精度将决定预编码的精度与调度算法的效能，从而影响到整体系统性能。因此，信道状态信息的获取一直是MIMO技术标准化中最核心的问题之一。

混合架构中信道状态信息和预编码的难点在于，根据目前的LTE信号结构，使用的参考信号都是安插在基带的，因此可以通过信道估计获取数字预编码所需的信道状态。在混合架构中，由于前端模拟预编码的处理，形成的等效数字通道数少于实际天线数，通过参考信号获得的信道矩阵的维度已经低于天线端所经历的完整信道矩阵的维度。因此，数字预编码所能获得的空间分辨率受限于数字通道数目维度，相比于完整的信道矩阵维度，干扰抑制能力受到了一定的损失。另外，对于模拟预编码部分而言，其处理过程更靠近物理天线一侧，相对于数字预编码而言，其MIMO信道具有更高的自由度。然而，由于没有办法对基带插入匹配维度的参考信号进行估计，因而无论对频分双工(Frequency Division Duplex，简称FDD)还是时分双工(Time Division Duplex，简称TDD)，其模拟预编码部分都无法直接获取完整的信道状态信息。

基于上述对于混合架构的分析以及相应的难点，现阶段已经有一些可行的解决办法。主要思想在于：第一步先实现数字域预编码，第二步实现模拟域预编码。在第一步中，模拟域初始化固定(如上一个周期的模拟权值沿用、或者固定的角度权值等)，由于数字域维度较低，基带的参考信号可以实现对此时的信道进行准确的估计，基于准确估计的信道进行数字域预编码。在第二步，此时数字域预编码已经确定，模拟域的权值采用基于固定的步长在垂直维和水平维角度范围内进行搜索的方法，终端反馈每一次搜索的结果，最终选择最优的模拟域预编码向量。

但是，这种方法存在以下不足：第一，模拟域基于某一步长进行搜索，步长大则模拟域的精度受限，步长小则反馈资源消耗大。第二，数字域测量用参考信号与解调用参考信号所采用的模拟赋形方式可能存在差异。例如，数字域测量用参考信号是按照初始化固定的权值进行模拟赋形的(如采用某个固定的下倾角)，而最终业务数据中的解调用参考信号采用的是经过第二步模拟赋形之后的权值。这一差异会导致信道质量测量的不准确，从而对多用户调度、资源分配与链路自适应的性能带来影响。此外，数字域需要信道估计也会造成一定的资源消耗。

基于此，本发明实施例中提供了一种终端侧以及基站侧的预编码方法，下面先按两阶段预编码的实施顺序先对终端侧的实施进行说明，然后再对基站测的实施进行说明，然后对两阶段的实施进行整体说明。在说明过程中，分别从终端与基站侧的实施说明并不意味着二者必须配合实施，实际上，当终端与基站分开实施时，其也各自解决终端侧、基站侧的问题，只是二者结合使用时，会获得更好的技术效果。

下面分别对终端、基站侧上的实施进行说明，说明中如无特殊说明，均假设用户数为K，数字通道数为M，天线阵子数为Ntx，其中，K、M、Ntx均为大于等于1的整数。

系统预设一个码本，一个码本对应一组预编码矩阵，一个码本向量为预编码矩阵中的一行或一列。

图2为终端侧的预编码方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤201、在终端上输出近似信道h；

步骤202、根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

步骤203、根据评估结果向基站反馈码本向量。

在上述步骤201中，在终端上输出近似信道h是指：终端获得或确定近似信道h。

在上述步骤203中，根据评估结果向基站反馈码本向量是指：根据评估结果向基站反馈码本向量或反馈码本向量的编号。

实施中，所述近似信道h是基于Los径角度确定的近似信道h，或，基于下行码本测量的方式确定的近似信道h。

步骤201中所述的近似信道h的获取方式，具体实施可以如下：

1、直接利用Los径(近Los径)获得近似信道h

在系统预编码和信道估计之前，基站和终端之间事实上已经通过某些参考信号，可以大致确定各个终端的方位信息，由此可得到近似Los径的垂直角度θ_k和水平角度

利用已有Los径信道模型，可以得到一个近似信道h。

例如，针对用户k，定义用户k的近似信道为h_k，如果考虑Saleh-Valebzuela的信道模型，已知用户k的Los径传播角度

基于下述Los径信道结构就可以得到用户k的近似信道h_k：

这里0≤m≤W,0≤n≤H，W和H分别为水平方向和垂直方向的维度，Ntx为总天线数，且Ntx＝WH。

2、基于下行测量的方式

基站向终端发送经过不同码本向量预编码后的信号，终端根据接收到的信号进行信道测量，得到近似信道h。

具体地，系统预设一个共有码本，对应于一组码本向量。码本的具体构成及波束的编号方式在通信之前由基站和终端所共知。

基站端模拟域向所有用户逐个(例如时分、频分或其他能够使终端区分的方式)发送码本中的码本向量，用户k接收的y_k,i可以表示为：

y_k,i＝h_kv_i+n_k (2)

这里v_i代表第i个码本向量，h_k表示近似信道，n_k表示干扰和噪声矩阵。终端可根据接收到的y_k,i进行信道估计，得到信道估计结果，并根据信道估计结果对码本中的码本向量进行评估。

具体地，选择一个与h_k最匹配的一个码本向量：

此时可以近似认为

从而得到近似信道h_k。

在步骤202的实施中，根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估可以是基于信噪比(Signal to Noise Ratio，简称SNR)准则或信号与干扰和噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio，简称SINR)准则进行评估的。

具体实施中，终端根据信道h对码本中码本向量进行评估的方式可以采用以下任一方案：

1、基于SNR准则(能量准则)的码本评估方式

基站和所有终端共享同一个码本，码本的具体构成及波束的编号方式在通信之前由基站和终端所共知。

针对所有的码本，在功率相同的情况下，计算每个码本向量对应的

SNR_k,i＝ρ|h_kv_i|² (4)

这里ρ代表噪声和功率的归一化因子。

2、基于SINR准则的码本评估方式

这里ρ代表噪声和功率的归一化因子。

实施中，还可以进一步包括：在向基站反馈码本向量时，反馈这些向量对应的SNR值或SINR值。

实施中，向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

在步骤203的实施中，具体可按如下方式向基站反馈码本向量。

终端反馈的方式可以采用以下方案中的任一种。同样，这里假定，终端有Ntx天线，有M个数字通道，有K个用户。

a、仅反馈M个码本向量编号的方式

每个终端，基于上一步SNR计算的方式或SINR计算的方式，选出M个最大SNR值或SINR值对应的码本向量。

每个终端向基站反馈这M个码本向量编号。相应的，基站处，如果码本中码本向量被用户反馈一次则权值+1，否则+0。选择码本中，权值最大的M个码本向量作为模拟域预编码A。

例如，考虑用户数K＝5，天线数Ntx＝10，数字通道数M＝7的架构。则如表1所示。

表1.仅反馈码本向量编号的模拟预编码示例

码本编号	v1	v2	v3	v4	v5	v6	v7	v8	v9	v10
User1	1	1	1	0	1	1	0	1	0	1
User2	1	0	1	1	1	0	1	0	1	1
User3	1	0	1	0	1	0	1	1	1	1
User4	1	1	0	1	1	1	0	1	1	0
User5	1	0	1	1	0	1	1	0	1	1
权值和	5	2	4	3	4	3	3	3	4	4

如表1所示，每个用户只反馈码本中M个拥有最大SNR(或SINR)值的码本向量编号，如果某个向量被反馈则在码本中标为1，未被反馈标志位0。然后将码本中每个向量对应的权值相加，选择M个拥有最大权值(加粗斜体标注部分)的向量组成模拟域预编码矩阵A。

b、反馈M个码本向量编号，以及对应SINR(或SNR)值的方式

每个终端，基于上一步SNR计算的方式或SINR计算的方式，选出M个最大SNR值(或SINR值)对应的码本向量。

每个终端向基站反馈这M个向量编号，以及对应SNR(或SINR)值。基站处，利用反馈的SNR(或SINR)值，计算相对应的信道容量，对于未被反馈的码本向量将对应的信道容量设置0。对每个码本向量计算每个用户能够提供的容量和，即：

或者 (6)

选择码本中，容量最大的M个码本向量作为模拟域预编码A。

例如，考虑用户数K＝5，天线数Ntx＝10，数字通道数M＝7的架构。基站处，对于每一个向量，针对K个用户反馈的SNR(或SINR)值计算对应的容量，如下表所示：

表2.反馈向量编号及SNR(或SINR)值的模拟预编码示例

码本编号	v1	v2	v3	v4	v5	v6	v7	v8	v9	v10
User1	51	67	15	72	0	92	78	0	40	0
User2	15	40	57	5	0	0	1	0	25	36
User3	0	2	65	95	77	60	4	0	0	69
User4	0	26	10	88	0	38	60	2	64	0
User5	16	0	56	0	54	0	11	58	23	20
容量和	82	135	203	260	131	190	154	60	152	125

如表2所示，每个用户只反馈M个拥有最大SNR(或SINR)值的向量编号，及其SNR或SINR值。如果某个向量被反馈则在码本中标注其对应的容量(通过SNR/SINR在上述公式中计算得到)，未被反馈标记为0。然后将码本中每个向量对应的容量相加，选择M个拥有最大容量和的码本向量组成模拟域预编码矩阵A。

图3为基站侧预编码方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤301、接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估后获得的；

步骤302、根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

步骤303、根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。

具体实施中，根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵的方式可以采用以下方案中的任一种。同样，这里假定，基站端有Ntx天线，有M个数字通道，有K个用户。

a、仅反馈M个码本向量编号的方式。

实施中，可以是在接收到终端反馈的码本向量后，确定所述码本向量被终端反馈的次数；

选择次数最多的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数。

具体的，每个终端，基于上一步SNR计算的方式或SINR计算的方式，选出M个最大SNR值或SINR值对应的码本向量。

例如，考虑用户数K＝5，天线数Ntx＝10，数字通道数M＝7的架构。则如表3所示。

表3.仅反馈码本向量编号的模拟预编码示例

如表3所示，每个用户只反馈码本中M个拥有最大SNR(或SINR)值的码本向量编号，如果某个向量被反馈则在码本中标为1，未被反馈标志位0。然后将码本中每个向量对应的权值相加，选择M个拥有最大权值(加粗斜体标注部分)的向量组成模拟域预编码矩阵A。

b、反馈M个码本向量编号，以及对应SINR(或SNR)值的方式。

实施中，在接收终端向基站反馈的码本向量及这些向量对应的SNR值或SINR值后，根据码本向量对应的SNR值或SINR值数确定码本向量对应的容量，选择容量最大的前M个码本向量为模拟域预编码矩阵，M为数字通道数。

由于基站侧所接收的即为终端侧所反馈的，因此具体实施可以参考如上述终端侧向基站反馈码本向量及这些向量对应的SNR值或SINR值的实施。

具体的，每个终端，基于上一步SNR计算的方式或SINR计算的方式，选出M个最大SNR值(或SINR值)对应的码本向量。

每个终端向基站反馈这M个向量编号，以及对应SNR(或SINR)值。基站处，利用反馈的SNR(或SINR)值，计算相对应的容量，未被反馈容量为0。对每个码本向量，根据上述公式(6)或公式(7)计算每个用户能够提供的容量和。

选择码本中，容量最大的M个码本向量作为模拟域预编码矩阵A。

表4.反馈向量编号及SNR(或SINR)值的模拟预编码示例

如表4所示，每个用户只反馈M个拥有最大SNR(或SINR)值的向量编号，及其SNR或SINR值。如果某个向量被反馈则在码本中标注其对应的容量(通过SNR/SINR在上述公式中计算得到)，未被反馈标记为0。然后将码本中每个向量对应的容量相加，选择M个拥有最大容量和的码本向量组成模拟域预编码矩阵A。

在步骤303的实施中，根据模拟域预编码矩阵获得等效信道，可以包括：

获取每个终端的近似信道h，并组成近似信道h；

根据模拟域预编码矩阵与近似信道h获得等效信道。

具体实施中，在数字域预编码处理过程中，考虑到已经确定了模拟域预编码矩阵A，取H_eq＝HA，为数字域看到的等效信道模型。此时数字域的处理模型可以表示为：Y＝H_eqDs+N，这里D表示数字域预编码矩阵。

由于模拟域A的处理，高纬度的H转变为低纬度的等效信道H_eq。所以，数字域的预编码方法这里可以直接利用传统中相对复杂的预编码方法。

则数字域对于等价信道H_eq的获取方式，实施中可以采用以下两种方式任意一种：

a、传统方式获取准确信道

可以直接参照以前MIMO的方式，如，在TDD系统中，基于信道互易性，利用上行参考信号得到下行信道H_eq。在FDD系统中，基站端发送导频(或者码本)的形式，用户检测并反馈给基站。

b、利用近似信道h_k

如前述终端侧实施中给出的两种基于Los径角度或基于下行码本测量确定的近似信道h_k获取方式。基站获取每个用户的近似信道h_k，可组成近似信道H。此时基站处也已知模拟A，进而便可以获得H_eq＝HA。

对于数字域预编码的方式，此时数字域的预编码，也可以直接利用传统的方式，由于运算的维度低，所以可以利用一些复杂度稍高的算法，如ZF算法、MMSE算法等。

考虑到MU-MIMO中用户间干扰的容量约束，以及模拟域预编码在消除用户间干扰的不足，在数字域推荐采用ZF预编码算法，即：

下面对终端与基站的结合实施方式进行说明。

图4为有限反馈模数架构预编码算法实施流程示意图，整个过程中，前四个框图(步骤401-404)代表模拟域预编码，最后一个框图(步骤405)代表数字域预编码。说明中假设用户数为K，数字通道数为M，天线阵子数为Ntx。如图所示，本发明实施例提供的技术方案主要为：

终端侧：

步骤401、终端输出近似信道h；

终端接收基站发送的经过码本向量预编码后的信号。其中，获取近似信道h可以有两种方式，基于Los径角度获得近似信道h，或基于下行码本测量的方式获得近似信道h，上述实施例中已经进行说明，此处不再赘述。

步骤402、终端对码本中的码本向量进行评估，输出码本向量，以及SNR或者SINR值；

其中，终端评估的方式可以有两种，基于SNR准则或SINR准则进行评估，上述实施例中已经进行说明，此处不再赘述。

步骤403、终端从码本中选择M个码本向量码本向基站反馈；

其中，选择方式可以有两种：选择M个最大SNR值对应的码本或者选择M个最大SINR值对应的码本；反馈方式可以有两种：反馈M个码本向量编号，或者反馈M个码本向量编号及其SNR(或SINR)值。上述实施例中已经进行说明，此处不再赘述。

在终端侧，基站和终端共享相同的码本，利用信道估计获取近似全纬度信道状态信息，各个终端对码本中所有码本向量进行评估，然后反馈给基站码本评估信息。

基站侧：

步骤404、基站确定模拟域预编码，输出模拟域预编码矩阵A；

其中，确定模拟域预编码可以有两种方式：算权值和取最大的M个码本向量或者算容量和取最大的M个码本向量。此处的确定与前述终端侧步骤403的码本向量选择相关，上述实施例中已经进行说明，此处不再赘述。

步骤405、数字域预编码；

其中：获得等效信道的方式可以有两种：按传统方式获取准确信道Heq，或者利用步骤401中给出的两种近似信道h，再根据A得到：Heq＝HA。上述实施例中已经进行说明，此处不再赘述。

最后便可以利用等效信道Heq做数字域波束赋形，如迫零等。这里的数字域预编码方法可直接利用现有方法，这里不再赘述。

在基站侧，在终端反馈给基站码本评估信息后，基站选定码本向量作为最终模拟域预编码A，模拟域预编码已固定，基于经过模拟预编码的等效信道，数字域做数字域预编码。等效信道可以利用基带参考信号对真实的等效信道进行估计得到，或者将步骤401给出的近似信道h信息与模拟预编码联合处理得到。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种预编码装置，由于这些装置解决问题的原理与预编码方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图5为终端侧预编码装置结构示意图，如图所示，可以包括：

信道模块501，用于在终端上输出近似信道h；

评估模块502，用于根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

反馈模块503，用于根据评估结果向基站反馈码本向量。

实施中，信道模块还可以进一步用于基于Los径角度确定近似信道h，或，基于下行码本测量的方式确定近似信道h。

实施中，评估模块还可以进一步用于基于SNR准则或SINR准则对码本中的码本向量进行评估。

实施中，反馈模块还可以进一步用于向基站反馈拥有最大SNR值或者SINR值的码本向量。

实施中，反馈模块还可以进一步用于在向基站反馈码本向量时，反馈所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

实施中，反馈模块还可以进一步用于在向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

图6为基站侧预编码装置结构示意图，如图所示，可以包括：

接收模块601，用于接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估后获得的；

模拟域预编码矩阵模块602，用于根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

等效信道模块603，用于根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。

实施中，模拟域预编码矩阵模块进一步用于在接收到终端反馈的码本向量后，确定码本向量被终端反馈的次数，选择次数最多的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。

实施中，接收模块还可以进一步用于在接收终端向基站反馈码本向量时，接收所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

实施中，模拟域预编码矩阵模块进一步用于在接收终端向基站反馈的码本向量及所述码本向量对应的SNR值或SINR值后，根据码本向量对应的SNR值或SINR值数确定码本向量的容量，选择容量最大的前M个码本向量为模拟域预编码矩阵，M为数字通道数。

实施中，等效信道模块还可以进一步用于在根据模拟域预编码矩阵获得等效信道时，获取每个终端的近似信道h，并组成近似信道h；根据模拟域预编码矩阵与近似信道h获得等效信道。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

在实施本发明实施例提供的技术方案时，可以按如下方式实施。

图7为终端结构示意图，如图所示，用户设备包括：

处理器700，用于读取存储器720中的程序，执行下列过程：

在终端上输出近似信道h；

根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

收发机710，用于在处理器700的控制下发送数据，执行下列过程：

根据评估结果向基站反馈码本向量。

实施中，对码本中的码本向量进行评估是基于SNR准则或SINR准则进行评估的。

实施中，终端向基站反馈拥有最大SNR值或者SINR值的码本向量。

实施中，进一步包括：在向基站反馈码本向量时，反馈所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

实施中，向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数。

其中，在图7中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器700代表的一个或多个处理器和存储器720代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机710可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口730还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器700负责管理总线架构和通常的处理，存储器720可以存储处理器700在执行操作时所使用的数据。

图8为基站结构示意图，如图所示，基站中包括：

处理器800，用于读取存储器820中的程序，执行下列过程：

根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

根据模拟域预编码矩阵获得等效信道；

收发机810，用于在处理器800的控制下发送数据，执行下列过程：

接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道h对码本中的码本向量进行评估后获得的。

实施中，所述根据所述码本向量输出模拟域预编码矩阵，包括：

实施中，在接收终端向基站反馈码本向量时，接收所述码本向量对应的SNR值或SINR值。

实施中，根据模拟域预编码矩阵获得等效信道，包括：

获取每个终端的近似信道h，并组成近似信道h；

根据模拟域预编码矩阵与近似信道h获得等效信道。

其中，在图8中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器800代表的一个或多个处理器和存储器820代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机810可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器800负责管理总线架构和通常的处理，存储器820可以存储处理器800在执行操作时所使用的数据。

综上所述，在本发明实施例里提供了模拟域信道估计、终端码本评估、模拟预编码，与数字域基于等效信道预编码的实施方案。本方案能够提高模拟和数字预编码的精度，减少信道反馈开销。同时，终端还可以动态调整反馈的模拟码本向量的数目，这样可以适应不同基站端的数字通道数目，充分利用不同所有的数字通道资源。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

一种预编码方法，其特征在于，包括：

在终端上输出近似信道；

根据所述近似信道对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

根据评估结果向基站反馈码本向量。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述近似信道是基于Los径角度确定的近似信道，或，基于下行码本测量的方式确定的近似信道。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对码本中的码本向量进行评估是基于信噪比SNR准则或信号与干扰和噪声比SINR准则进行评估的。
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据评估结果向基站反馈码本向量，包括：

终端向基站反馈拥有最大SNR值或者SINR值的码本向量。
根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，进一步包括：在向基站反馈码本向量时，反馈所述码本向量对应的SNR值或SINR值。
根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。
一种预编码方法，其特征在于，包括：

接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道对码本中的码本向量进行评估后获得的；

根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵，包括：

在接收到终端反馈的码本向量后，确定所述码本向量被终端反馈的次数；

选择次数最多的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：在接收终端向基站反馈码本向量时，接收所述码本向量对应的信噪比SNR值或信号与干扰和噪声比SINR值。
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在接收终端向基站反馈的码本向量及所述码本向量对应的SNR值或SINR值后，根据码本向量对应的SNR值或SINR值数确定码本向量的容量，选择容量最大的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数。
根据权利要求7至10任一所述的方法，其特征在于，根据模拟域预编码矩阵获得等效信道，包括：

获取每个终端的近似信道，并组成近似信道；

根据模拟域预编码矩阵与所述组成的近似信道获得等效信道。
一种预编码装置，其特征在于，包括：

信道模块，用于在终端上输出近似信道；

评估模块，用于根据所述近似信道对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；

反馈模块，用于根据评估结果向基站反馈码本向量。
根据权利要求12所述的装置，其特征在于，信道模块进一步用于基于Los径角度确定所述近似信道，或，基于下行码本测量的方式确定所述近似信道。
根据权利要求12所述的装置，其特征在于，评估模块进一步用于基于信噪比SNR准则或信号与干扰和噪声比SINR准则对码本中的码本向量进行评估。
根据权利要求14所述的装置，其特征在于，反馈模块进一步用于向基站反馈拥有最大SNR值或者SINR值的码本向量。
根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，反馈模块进一步用于在向基站反馈码本向量时，反馈所述码本向量对应的SNR值或SINR值。
根据权利要求12至15任一所述的装置，其特征在于，反馈模块进一步用于在向基站反馈码本向量时反馈M个码本向量，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。
一种预编码装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道对码本中的码本向量进行评估后获得的；

模拟域预编码矩阵模块，用于根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；

等效信道模块，用于根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。
根据权利要求18所述的装置，其特征在于，模拟域预编码矩阵模块进一步用于在接收到终端反馈的码本向量后，确定码本向量被终端反馈的次数，选择次数最多的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数，M为大于等于1的整数。
根据权利要求18所述的装置，其特征在于，接收模块进一步用于在接收终端向基站反馈码本向量时，接收所述码本向量对应的信噪比SNR值或信号与干扰和噪声比SINR值。
根据权利要求20所述的装置，其特征在于，模拟域预编码矩阵模块进一步用于在接收终端向基站反馈的码本向量及所述码本向量对应的SNR值或SINR值后，根据码本向量对应的SNR值或SINR值数确定码本向量的容量，选择容量最大的前M个码本向量构成模拟域预编码矩阵，M为数字通道数。
根据权利要求18至21任一所述的装置，其特征在于，等效信道模块进一步用于在根据模拟域预编码矩阵获得等效信道时，获取每个终端的近似信道，并组成近似信道；根据模拟域预编码矩阵与所述组成的近似信道获得等效信道。
一种预编码装置，其特征在于，包括：处理器、收发机和存储器；

所述处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

在终端上输出近似信道；根据所述近似信道对码本中的码本向量进行评估，所述码本是基站与终端所共知的码本；根据评估结果通过收发机向基站反馈码本向量。
一种预编码装置，其特征在于，包括：处理器、收发机和存储器；

所述处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

通过收发机接收终端反馈的码本向量，所述码本向量是终端根据近似信道对码本中的码本向量进行评估后获得的；根据所述码本向量构成模拟域预编码矩阵；根据模拟域预编码矩阵获得等效信道。