预编码长期码本的生成方法及系统与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种预编码长期码本的生成方法及系统。

背景技术：

随着多输入输出技术研究的深入，MIMO系统已经得到广泛的应用，它可以对信道容量、链路可靠性和覆盖范围等带来诸多好处。现有LTE支持的下行多输入多输出的发送模式有发送分集和空间复用。其中空间复用的流程为：

基站和终端都保存同一个预编码矩阵的集合，称为码本。终端根据小区公共导频估计出信道信息后，按一定准则从码本中选出一个预编码矩阵，记为W。选取的准则可以是最大化互信息量、最大化输出信干噪比等。终端将选出的预编码矩阵在码本中的索引和预编码矩阵的秩通过上行信道反馈到基站，该索引记为PMI(Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵索引)，该预编码矩阵的秩称为RI(Rank Indicator，秩指示)。基站由收到的索引值和秩就可以唯一确定该终端应使用的预编码矩阵。终端上报的预编码矩阵可以看作是信道状态信息的量化值。

为了帮助基站实现链路自适应，终端需要根据其信道条件上报信道质量指示信息(Channel Quality Indicator，CQI)。对于采用预编码传输的系统，CQI的计算要依据选出的预编码矩阵。终端上报的CQI由信干噪比得到，假设基站到终端的信道状态矩阵为H，可见CQI与所选择的预编码矩阵有关。

终端将计算得到的PMI和CQI通过上行信道传输给基站。基站利用终端上报的PMI进行发射端的预编码处理，利用终端上报的CQI进行链路自适应(包括调制方式和编码速率的选择等)。

从上述流程可知，LTE中预编码过程的基础是基站和终端的码本集合。在LTE-Advance的R8版本4端口的空间复用(TM4)，所用预编码码本包含秩为一层～四层，各自有16个码字。在R10中引入了8端口的空间复用，所用预编码码本为双码本的结构。也就是采用长期信道特征和短期信道特征相乘的形式:

W＝W₁W₂

其中，预编码是两个矩阵W1和W2的乘积。其中矩阵W1叫长期码本，针对的是宽带和/或长时信道特性。另一矩阵W2叫短期码本，针对的是频率选择特性和/或短时信道特性。

在现有的LTE系统中，仍沿用2G的固定码本。这使得码本的选择无法满足新标准中天线设置所对应的性能要求。因此，需要对现有的固定码本方式进行改进。

技术实现要素：

本发明提供一种预编码长期码本的生成方法及系统，用于解决现有技术中固定码本无法满足更为复杂的天线设置的问题。

基于上述目的，本发明提供一种预编码长期码本的生成方法，包括：获取天线的水平端口数量和垂直端口数量；根据预设的水平波束的分组数量和所获取的水平端口数量，确定水平方向长期码本中的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号；根据预设的垂直波束的分组数量和所获取的垂直端口数量，确定垂直方向长期码本中的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号；将所述水平矩阵和垂直矩阵进行克罗内克积，得到长期码本。

优选地，所述水平波束的分组数量为固定值；和/或所述垂直波束的分组数量为固定值。

优选地，当获取天线的水平端口数量和垂直端口数量时，还包括：获取总天线数量；根据所述总天线数量设定水平波束的分组数量、和/或垂直波束的分组数量。

优选地，在确定水平矩阵和垂直矩阵的步骤之前，还包括：根据天线的水平端口数量、每个水平波束分组中波束的个数，确定水平波束的分组数量；和/或，根据天线的垂直端口数量和每个垂直波束分组中波束的个数，确定垂直波束的分组数量。

优选地，相邻两水平波束分组之间包含重叠波束；和/或，相邻两垂直波束分组之间包含重叠波束。

优选地，所述水平矩阵包含：基于水平波束的分组数量、和基于水平天线端口数量所确定的过采样因子为参数的水平波束的分组矩阵；和/或，所述垂直矩阵包含：基于垂直波束的分组数量、和基于垂直天线端口数量所 确定的过采样因子为参数的垂直波束的分组矩阵。

基于上述目的，本发明还提供一种预编码长期码本的生成系统，包括：获取模块，用于获取天线的水平端口数量和垂直端口数量；水平矩阵生成模块，用于根据预设的水平波束的分组数量和所获取的水平端口数量，确定水平方向长期码本中的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号；垂直矩阵生成模块，用于根据预设的垂直波束的分组数量和所获取的垂直端口数量，确定垂直方向长期码本中的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号；长期码本生成模块，用于将所述水平矩阵和垂直矩阵进行克罗内克积，得到长期码本。

优选地，所述水平波束的分组数量为固定值；和/或所述垂直波束的分组数量为固定值。

优选地，所述获取模块还用于获取总天线数量；所述生成系统还包括：水平分组数量确定模块，用于根据所述总天线数量设定水平波束的分组数量；和/或，垂直分组数量确定模块，用于根据所述总天线数量设定垂直波束的分组数量。

优选地，还包括：水平分组数量确定模块，用于根据天线的水平端口数量、每个水平波束分组中波束的个数，确定水平波束的分组数量；和/或，垂直分组数量确定模块，用于根据天线的垂直端口数量和每个垂直波束分组中波束的个数，确定垂直波束的分组数量。

优选地，相邻两水平波束分组之间包含重叠波束；和/或，相邻两垂直波束分组之间包含重叠波束。

优选地，所述水平矩阵包含：基于水平波束的分组数量、和基于水平天线端口数量所确定的过采样因子为参数的水平波束的分组矩阵；和/或，所述垂直矩阵包含：基于垂直波束的分组数量、和基于垂直天线端口数量所确定的过采样因子为参数的垂直波束的分组矩阵。

如上所述，本发明的预编码长期码本的生成方法及系统，具有以下有益效果：通过获取天线的水平端口数量和垂直端口数量来计算长期码本中的水平矩阵和垂直矩阵，提供了与天线结构相关的长期码本的生成方式，为新标准提供能够支持更为复杂天线结构的长期码本；另外，利用天线总数、或者水平端口数量和垂直端口数量，来对应计算水平波束的分组数量和垂直波束的分组数 量，能够实现长期码本与基站的天线结构相适应的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的预编码长期码本的生成方法的一个实施例的方法流程图。

图2是本发明的预编码长期码本的生成方法的又一个实施例的方法流程图。

图3是本发明的预编码长期码本的生成系统的一个实施例的结构方框图。

图4是本发明的预编码长期码本的生成系统的又一个实施例的结构方框图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示。本发明提供一种预编码长期码本的生成方法。所述生成方法由安装在基站中的生成系统来执行。所述生成系统可监测移动终端发起的如入网请求等。当基站基于入网请求与移动终端建立连接时，所述生成系统可执行步骤S1。或者，当所述基站建立运行之初，所述生成系统即执行步骤S1。

在步骤S1中，所述生成系统获取天线的水平端口数量和垂直端口数量。

在此，所述生成系统可通过读取天线配置信息，获取天线的水平端口数量和垂直端口数量。

所述生成系统获取天线的目的是为了确定水平矩阵和垂直矩阵中的过采样因子O_i＝T_i/N_i，其中，i＝1表示水平方向的过采样因子，i＝2表示水平方向 的过采样因子；N_i为相应方向的端口数量；T_i为水平波束的总数/垂直波束的总数。

接着，为了确定水平矩阵和垂直矩阵，所述生成系统对应执行步骤S2和S3。

在步骤S2中，所述生成系统根据预设的水平波束的分组数量和所获取的水平端口数量，确定水平方向长期码本中的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号。

在此，所述生成系统中可预设每组水平波束的数量a₁。所述生成系统预设有固定的分组数量n，并据此确定水平波束总个数为a₁×n。所述生成系统得到水平矩阵中过采样因子为其中，所述水平波束的总数a₁×n为常数，技术人员可预先根据所述水平波束的总数和相邻分组中波束的重叠数量来设计所述过采样因子。

例如，所述生成系统中预设每组水平波束的数量为4，其中，每两两相邻的波束组之间有一个重叠的波束，则所述生成系统预设水平波束的分组数量为4。所述生成系统将上述预设的各参数和所获取的水平天线端口的数量N₁，代入预设的水平矩阵中各波束分组，其波束的集合构成所述水平矩阵：

其中，v_l为水平矩阵中波束的分组矩阵。l＝3k mod T₁、(3k+1)mod T₁、…、(3k+3)mod T₁中的一个。

又如，所述生成系统预设每组水平波束的数量为1，且相邻两水平波束组之间无重叠波束；水平总波束的数量为T₁＝N₁，过采样因子O₁＝1，则得到的水平矩阵为：

在步骤S3中，所述生成系统根据预设的垂直波束的分组数量和所获取的垂直端口数量，确定垂直方向长期码本中的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述生成系统生成垂直矩阵的方式与生成水平矩阵的方式相同或相似。在此不再详述。

此外，所述生成系统可采用同样的方式分别生成水平矩阵和垂直矩阵，也可以采用不同的方式分别生成水平矩阵和垂直矩阵。

例如，所述生成系统采用预设每组水平波束的数量为4，且每两两相邻的波束组之间有一个重叠的波束，以及预设水平波束的分组数量为4的方式，得到水平矩阵。同时，所述生成系统采用预设每组垂直波束的数量为1，且相邻两垂直波束组之间无重叠波束；垂直总波束的数量为T₂＝N₂的方式，得到垂直矩阵。

由此可见，所述水平矩阵包含：基于水平波束的分组数量a₁、和基于水平天线端口数量N₁所确定的过采样因子O₁为参数的水平波束的分组矩阵v_l。和/或，所述垂直矩阵包含：基于垂直波束的分组数量、和基于垂直天线端口数量所确定的过采样因子为参数的垂直波束的分组矩阵。

接着，在步骤S4中，所述生成系统将所述水平矩阵和垂直矩阵进行克罗内克积，得到长期码本。

具体地，所述生成系统将所得到的水平矩阵和垂直矩阵代入公式：

则得到所述长期码本W₁。

实施例二

与实施例一不同的是，所述生成方法包括：步骤S1’、S2’、S3’、S4’、S5’和S6。如图2所示。

在步骤S1’中，所述生成系统同时获取总天线数量、天线的水平端口数量和垂直端口数量。

在此，所述生成系统可通过读取天线配置信息，获取总天线数量、天线的水平端口数量和垂直端口数量。

在步骤S2’中，所述生成系统根据所述总天线数量设定水平波束的分组数量。

在此，所述生成系统获取到总天线数量为M、水平的天线端口数量为N₁，则确定过采样因子O₁＝T₁/N₁，其中，T₁为预设的水平波束的总数量。所述生成系统还预设每个水平波束组中包含a₂个波束，且每两两相邻的波束组中有重叠 波束，得到共有M×n个水平波束的分组数量。

在步骤S3’中，所述生成系统根据所述总天线数量设定垂直波束的分组数量。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述步骤中设定垂直波束的分组数量的方式与步骤S2’中设定水平波束的分组数量的方式相同或相似，在此不再详述。

在步骤S4’中，所述生成系统根据预设的水平波束的分组数量和所获取的水平端口数量，确定水平方向长期码本中的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号。

在步骤S5’中，所述生成系统根据预设的垂直波束的分组数量和所获取的垂直端口数量，确定垂直方向长期码本中的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号。

需要说明的是，本实施例中的步骤S4’与实施例一中的步骤S2相同或相似。本实施例中的步骤S5’与实施例一中的步骤S3相同或相似。在此均不再详述。

例如，以8天线为例，预设水平波束的总个数T₁＝16，过采样因子为O₁＝T₁/N₁；每个水平波束组中包含4个波束，为使每两两相邻的波束组中有两个重叠波束，共设有8个波束组。所述生成系统将上述预设的、及计算得到的水平参数代入由每个波束的分组矩阵构成的水平矩阵公式，得到相应的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号。

所述生成系统预设8天线中垂直波束的总个数T₂×12，O₂＝1；每个垂直矩阵均只包含1个垂直波束，则共有T₂个垂直波束组。所述生成系统将上述预设的、及计算得到的垂直参数代入由每个波束的分组矩阵构成的垂直矩阵公式，得到相应的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号。

在步骤S6’中，所述生成系统将所述水平矩阵和垂直矩阵进行克罗内克积，得到长期码本。

需要说明的是，本步骤与实施例一中的步骤S4相同，在此不再详述。

实施例三

与实施例一不同的是，本实施例中水平波束的分组数量和垂直波束的分组数量并非预设，而分别是根据天线的水平端口数量和每个水平波束分组中波束 的个数，确定水平波束的分组数量；和/或，根据天线的垂直端口数量和每个垂直波束分组中波束的个数，确定垂直波束的分组数量。(未予图示)

具体地，所述生成系统预设水平波束分组中波束的个数为a₃，获取到的天线水平端口数量为N₁，则根据公式T₁＝2×N₁×a₃，得到水平波束的分组数量T₁。

与得到T₁的方式类似，所述生成系统预设垂直波束分组中波束的个数为a₄，获取到的天线垂直端口数量为N₂，则根据公式T₂＝2×N₂×a₄，得到垂直波束的分组数量T₂。

则所述生成系统按照所得到的T₁和T₂，分别执行实施例一中的步骤S2和S3。

需要说明的是，基站可以按照上述各实施例生成与自身天线结构相关的长期码本。但是对于移动终端来说，需要将预先得到的所有与天线结构相关的长期码本予以保存，以便在建立连接后，利用所保存的长期码本与基站进行通信。其中，所述天线结构包括但不限于：8天线、12天线、16天线等。其中，8天线中每个极化方向包含2个水平端口和2个垂直端口。12天线中每个极化方向包含2个水平端口和3个垂直端口、或者3个水平端口和2个垂直端口。16天线中每个极化方向包含4个水平端口和2个垂直端口、或者2个水平端口和4个垂直端口。

实施例四

如图3所示。本发明提供一种预编码长期码本的生成系统。所述生成系统安装在基站中。所述生成系统可监测移动终端发起的如入网请求等。当基站基于入网请求与移动终端建立连接时，所述生成系统启动以下各模块。或者，当所述基站建立运行之初，所述生成系统启动以下各模块。

所述生成系统1包括：获取模块11、水平矩阵生成模块12、垂直矩阵生成模块13、和长期码本生成模块14。

所述获取模块11用于获取天线的水平端口数量和垂直端口数量。

在此，所述获取模块11可通过读取天线配置信息，获取天线的水平端口数量和垂直端口数量。

所述获取模块11获取天线的目的是为了确定水平矩阵和垂直矩阵中的过采样因子O_i＝T_i/N_i，其中，i＝1表示水平方向的过采样因子，i＝2表示水平方向的过采样因子；N_i为相应方向的端口数量；T_i为水平波束的总数/垂直波束的 总数。

接着，为了确定水平矩阵和垂直矩阵，所述获取模块11对应启动水平矩阵生成模块12和垂直矩阵生成模块13。

所述水平矩阵生成模块12用于根据预设的水平波束的分组数量和所获取的水平端口数量，确定水平方向长期码本中的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号。

在此，所述水平矩阵生成模块12中可预设每组水平波束的数量a₁。所述水平矩阵生成模块12预设有固定的分组数量n，并据此确定水平波束总个数为a₁×n。所述水平矩阵生成模块12得到水平矩阵中过采样因子为其中，所述水平波束的总数a₁×n为常数，技术人员可预先根据所述水平波束的总数和相邻分组中波束的重叠数量来设计所述过采样因子。

例如，所述水平矩阵生成模块12中预设每组水平波束的数量为4，其中，每两两相邻的波束组之间有一个重叠的波束，则所述水平矩阵生成模块12预设水平波束的分组数量为4。所述水平矩阵生成模块12将上述预设的各参数和所获取的水平天线端口的数量N₁，代入预设的水平矩阵中各波束分组，其波束的集合构成所述水平矩阵：

其中，v_l为水平矩阵中水平波束的分组矩阵。l＝3k mod T₁、(3k+1)mod T₁、…、(3k+3)mod T₁中的一个。

又如，所述水平矩阵生成模块12预设每组水平波束的数量为1，且相邻两水平波束组之间无重叠波束；水平总波束的数量为T₁＝N₁，过采样因子O₁＝1，则得到的水平矩阵为：

所述垂直矩阵生成模块13用于根据预设的垂直波束的分组数量和所获取的垂直端口数量，确定垂直方向长期码本中的垂直矩阵其中，h为垂直矩 阵中的波束分组编号。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述垂直矩阵生成模块13生成垂直矩阵的方式与所述水平矩阵生成模块12生成水平矩阵的方式相同或相似。在此不再详述。

此外，所述水平矩阵生成模块12和垂直矩阵生成模块13可采用同样的方式分别生成水平矩阵和垂直矩阵，也可以采用不同的方式分别生成水平矩阵和垂直矩阵。

例如，所述水平矩阵生成模块12采用预设每组水平波束的数量为4，且每两两相邻的波束组之间有一个重叠的波束，以及预设水平波束的分组数量为4的方式，得到水平矩阵。同时，所述垂直矩阵生成模块13采用预设每组垂直波束的数量为1，且相邻两垂直波束组之间无重叠波束；垂直总波束的数量为T₂＝N₂的方式，得到垂直矩阵。

接着，所述长期码本生成模块14用于将所述水平矩阵和垂直矩阵进行克罗内克积，得到长期码本。

具体地，所述长期码本生成模块14将所得到的水平矩阵和垂直矩阵代入公式：

则得到所述长期码本W₁。

由此可见，所述水平矩阵包含：基于水平波束的分组数量a₁、和基于水平天线端口数量N₁所确定的过采样因子O₁为参数的水平波束的分组矩阵v_l。和/或，所述垂直矩阵包含：基于垂直波束的分组数量、和基于垂直天线端口数量所确定的过采样因子为参数的垂直波束的分组矩阵。

实施例五

与实施例四不同的是，如图4所示，所述生成系统1’包括：获取模块11’、水平分组数量确定模块15’、垂直分组数量确定模块16’、水平矩阵生成模块12’、垂直矩阵生成模块13’、和长期码本生成模块14’。

所述获取模块11’用于同时获取总天线数量、天线的水平端口数量和垂直端口数量。

在此，所述获取模块11’可通过读取天线配置信息，获取总天线数量、天线的水平端口数量和垂直端口数量。

所述水平分组数量确定模块15’用于根据所述总天线数量设定水平波束的分组数量。

在此，所述水平分组数量确定模块15’获取到总天线数量为M、水平的天线端口数量为N₁，则确定过采样因子O₁＝T₁/N₁，其中，T₁为预设的水平波束的总数量。所述水平分组数量确定模块15’还预设每个水平波束组中包含a₂个波束，且每两两相邻的波束组中有重叠波束，得到共有M×n个水平波束的分组数量。

所述垂直分组数量确定模块16’用于根据所述总天线数量设定垂直波束的分组数量。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述垂直分组数量确定模块16’设定垂直波束的分组数量的方式与所述回评分组数量确定模块中设定水平波束的分组数量的方式相同或相似，在此不再详述。

所述水平矩阵生成模块12’用于根据预设的水平波束的分组数量和所获取的水平端口数量，确定水平方向长期码本中的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号。

所述垂直矩阵生成模块13’用于根据预设的垂直波束的分组数量和所获取的垂直端口数量，确定垂直方向长期码本中的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号。

需要说明的是，本实施例中的水平矩阵生成模块12’的执行过程与实施例四中的水平矩阵生成模块12的执行过程相同或相似。本实施例中的垂直矩阵生成模块13’的执行过程与实施例四中的垂直矩阵生成模块13的执行过程相同或相似。在此均不再详述。

例如，以8天线为例，预设水平波束的总个数T₁＝16，过采样因子为O₁＝T₁/N₁；每个水平波束组中包含4个波束，为使每两两相邻的波束组中有两个重叠波束，共设有8个波束组。所述水平矩阵生成模块12’将上述预设的、及计算得到的水平参数代入由每个波束的分组矩阵构成的水平矩阵公式，得到相应的水平矩阵其中，k为水平矩阵中的波束分组编号。

所述垂直矩阵生成模块13’预设8天线中垂直波束的总个数T₂＝12，O₂＝1；每个垂直矩阵均只包含1个垂直波束，则共有T₂个垂直波束组。所述垂直矩阵生成模块13’将上述预设的、及计算得到的垂直参数代入由每个波束的分组矩 阵构成的垂直矩阵公式，得到相应的垂直矩阵其中，h为垂直矩阵中的波束分组编号。

所述长期码本生成模块14’用于将所述水平矩阵和垂直矩阵进行克罗内克积，得到长期码本。

需要说明的是，所述长期码本生成模块14’与实施例四中的长期码本生成模块14相同，在此不再详述。

实施例六

与实施例四不同的是，本实施例中的水平波束的分组数量和垂直波束的分组数量并非预设，而分别由生成系统中的水平分组数量确定模块根据天线的水平端口数量和每个水平波束分组中波束的个数，确定水平波束的分组数量；和/或，由生成系统中的垂直分组数量确定模块根据天线的垂直端口数量和每个垂直波束分组中波束的个数，确定垂直波束的分组数量。(均未予图示)

具体地，所述水平分组数量确定模块预设水平波束分组中波束的个数为a₃，获取到的天线水平端口数量为N₁，则根据公式T₁＝2×N₁×a₃，得到水平波束的分组数量T₁。

与得到T₁的方式类似，所述垂直分组数量确定模块预设垂直波束分组中波束的个数为a₄，获取到的天线垂直端口数量为N₂，则根据公式T₂＝2×N₂×a₄，得到垂直波束的分组数量T₂。

则所述水平矩阵生成模块和垂直矩阵生成模块根据所得到的T₁和T₂，分别按照实施例四中的过程予以执行。

需要说明的是，基站可以按照上述各实施例生成与自身天线结构相关的长期码本。但是对于移动终端来说，需要将预先得到的所有与天线结构相关的长期码本予以保存，以便在建立连接后，利用所保存的长期码本与基站进行通信。其中，所述天线结构包括但不限于：8天线、12天线、16天线等。其中，8天线中每个极化方向包含2个水平端口和2个垂直端口。12天线中每个极化方向包含2个水平端口和3个垂直端口、或者3个水平端口和2个垂直端口。16天线中每个极化方向包含4个水平端口和2个垂直端口、或者2个水平端口和4个垂直端口。

综上所述，本发明的预编码长期码本的生成方法，通过获取天线的水平端口数量和垂直端口数量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具 高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。