一种码本搜索方法及装置与流程

文档序号:11205571阅读:315来源:国知局
一种码本搜索方法及装置与流程

本发明涉及无线通信领域,尤其涉及一种码本搜索方法及装置。



背景技术:

目前,多输入输出(multiple-inputmultiple-output,mimo)技术作为当前提高无线通信频谱效率的主要方法之一,已被应用于无线局域网通信标准802.11n/ac、长期演进(longtermevolution,lte)/增强型长期演进(lte-advanced,lte-a)等新一代高吞吐量无线通信协议中。

在实际应用中,由于mimo无线通信系统中基站和终端之间的信道具有时变多径衰落特性,故基站采用了预编码技术来保证传输的可靠性和提高系统性能。现有的基于码本的有限反馈预编码技术,由于反馈信道所需传输的数据量较少,得到广泛应用。以lte系统为例,基于码本的有限反馈预编码技术的基本原理如下:

基站和终端具有相同的码本,终端根据信道信息,基于不同的度量准则,例如吞吐量(throughput)、信号与干扰加噪声比(signaltointerferenceplusnoiseratio,sinr)或者量化选择等,对码本中的所有预编码矩阵进行遍历搜索,从码本中选择最优的预编码矩阵,并且将预编码矩阵索引(pre-codingmatrixindication,pmi)反馈到基站,基站根据接收到的pmi从码本中选择相应的预编码矩阵,并用该预编码矩阵对发射信号进行预编码。

然而,上述的遍历方法虽然能获得最优的预编码矩阵,但是随着码本数的增加,遍历搜索该码本时,运算复杂度会成倍增加,无法有效的应用于实际中。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明实施例期望提供一种码本搜索方法及装置,可以降低码本搜索的运算复杂度。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

本发明提供了一种码本搜索方法,所述方法包括:

从预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵;

根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集;所述第n次的码本搜索子集为所述预编码矩阵集合的子集;

从所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵;

其中,所述n为2,…,m,所述m为大于等于2的整数。

在上述方案中,所述根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集,包括:

根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,通过以下公式确定第n次的码本搜索子集

其中,所述c为所述预编码矩阵集合;所述为第n次的码本搜索子集;所述w(n-1),i表示第n-1次的最优预编码矩阵为第i个预编码矩阵;所述wj为所述预编码矩阵集合中第j个预编码矩阵;所述d(w(n-1),i,wj)为第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离;所述rn,k为第n次的弦距离等级k对应的弦距离;所述k为大于等于0小于等于l-1整数,所述l为预设弦距离等级数目;所述i、j为大于等于0小于等于n-1的整数且i不等于j,所述n为所述预编码矩阵集合中预编码矩阵的个数,所述l和n为大于0的整数;

所述第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离d(w(n-1),i,wj)是通过以下公式计算的:

其中,所述为w(n-1),i的共轭转置;所述为wj的共轭转置;所述为矩阵的弗罗贝尼乌斯frobenius范数。

在上述方案中,所述根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集,包括:

根据第n-1次的最优预编码矩阵、第n次的弦距离等级以及预存的对应关系,确定第n次的码本搜索子集;所述预存的对应关系为预编码矩阵索引、弦距离等级与码本搜索子集的对应关系。

在上述方案中,所述确定第n次的码本搜索子集之前,所述方法还包括:

计算第n次时的信道时间相关指标值,根据第n次的信道时间相关指标值与弦距离等级的对应关系,确定第n次的弦距离等级。

在上述方案中,所述从预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵时,所述方法还包括:

从预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵时开始计时,当计时时间达到预设时间时,重新从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵。

本发明还提供了一种码本搜索装置,所述装置包括:

搜索单元,用于从预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵;

确定单元,用于根据所述搜索单元搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集;所述第n次的码本搜索子集为所述预编码矩阵集合的子集;

所述搜索单元,还用于从所述确定单元确定的所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵;其中,所述n为2,…,m,所述m为大于等于2的整数。

在上述方案中,所述确定单元,具体用于根据所述搜索单元搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,通过以下公式确定第n次的码本搜索子集

其中,所述c为所述预编码矩阵集合;所述为第n次的码本搜索子集;所述w(n-1),i表示第n-1次的最优预编码矩阵为第i个预编码矩阵;所述wj为所述预编码矩阵集合中第j个预编码矩阵;所述d(w(n-1),i,wj)为第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离;所述rn,k为第n次的弦距离等级k对应的弦距离;所述k为大于等于0小于等于l-1整数,所述l为预设弦距离等级数目;所述i、j为大于等于0小于等于n-1的整数且i不等于j,所述n为所述预编码矩阵集合中预编码矩阵的个数,所述l和n为大于0的整数;所述第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离d(w(n-1),i,wj)是通过以下公式计算的:

其中,所述为w(n-1),i的共轭转置;所述为wj的共轭转置;所述为矩阵的frobenius范数。

在上述方案中,所述确定单元,具体用于根据所述搜索单元搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵、第n次的弦距离等级以及预存的对应关系,确定第n次的码本搜索子集;所述预存的对应关系为预编码矩阵索引、弦距离等级与码本搜索子集的对应关系。

在上述方案中,所述装置还包括:计算单元;

所述计算单元,用于计算第n次时的信道时间相关指标值;

所述确定单元,还用于根据所述计算单元计算的第n次的信道时间相关指标值与弦距离等级的对应关系,确定第n次的弦距离等级。

在上述方案中,所述装置还包括:计时单元;

所述计时单元,用于从预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵时开始计时;

所述搜索单元,还用于当所述计时单元的计时时间达到预设时间时,重新从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

本发明实施例提供了一种码本搜索方法及装置,该码本搜索装置从预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵;根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集;所述第n次的码本搜索子集为所述预编码矩阵集合的子集;从所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵;其中,所述n为2,…,m,所述m为大于等于2的整数。本次搜索的码本为以上次搜索得到的最优预编码矩阵作为中心预编码矩阵,在约束预编码矩阵间的弦距离条件下,获得的码本搜索子集。由于获得码本搜索子集的过程中还考虑了信道的时间相关指标值,获得的码本搜索子集通常会小于预编码矩阵集合,故本发明实施例中每次搜索的预编码矩阵的数目通常会小于现有技术中搜索的预编码矩阵的数目,这样就降低了码本搜索的运算复杂度。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种码本搜索方法的流程示意图;

图2为本发明实施例2提供的一种码本搜索装置的结构框图;

图3为本发明实施例3提供的另一种码本搜索装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例提供了一种码本搜索方法,如图1所示,本实施例方法的处理流程包括以下步骤:

步骤101、从预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

通常,码本是由若干个预编码矩阵组成的集合,即预编码矩阵集合,可表示为c={w0,w1,...,wi,...,wn-1},且0≤i≤n-1,所述n为所述预编码矩阵集合中预编码矩阵的个数;在初始情况下,码本搜索装置会从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

这里,码本搜索装置可以采用遍历搜索方法或者其他搜索方法对所述预编码矩阵集合中的所有预编码矩阵进行搜索,从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

可选的,码本搜索装置可以采用所述遍历搜索方法搜索出吞吐量最大、sinr最大或者量化选择等的预编码矩阵作为最优预编码矩阵,当然,所述搜索方法也可以为其他现有的搜索方法,在本发明中不做具体限定。

步骤102、根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集。

其中,所述第n次的码本搜索子集为所述预编码矩阵集合的子集;所述n为2,…,m,所述m为大于等于2的整数。

所述码本搜索装置可以根据第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级(chordaldistance),通过以下公式确定第n次的码本搜索子集

其中,所述c为所述预编码矩阵集合;所述为第n次的码本搜索子集;所述w(n-1),i表示第n-1次的最优预编码矩阵为第i个预编码矩阵;所述wj为所述预编码矩阵集合中第j个预编码矩阵;所述d(w(n-1),i,wj)为第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离;所述rn,k为第n次的弦距离等级k对应的弦距离;所述k为大于等于0小于等于l-1整数,所述l为预设弦距离等级数目;所述i、j为大于等于0小于等于n-1的整数且i不等于j,所述n为所述预编码矩阵集合中预编码矩阵的个数,所述l和n为大于0的整数。

所述第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离d(w(n-1),i,wj)是通过以下公式计算的:

其中,所述为w(n-1),i的共轭转置;所述为wj的共轭转置;所述为矩阵的弗罗贝尼乌斯frobenius范数。

示例的,若从预编码矩阵集合c中搜索出第1次的最优预编码矩阵为w1,i,所述码本搜索装置根据第1次的最优预编码矩阵w1,i以及第2次的弦距离等级k,可以确定弦距离为r2,k,通过上述公式可以确定第2次的码本搜索子集为

在上述过程中,所述码本搜索装置将所述第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i作为第n次的中心预编码矩阵,根据所述第n次的中心预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集。

可选的,所述码本搜索装置确定第n次的码本搜索子集之前,还包括:

计算第n次时的信道时间相关指标值,根据第n次的信道时间相关指标值与弦距离等级的对应关系,确定第n次的弦距离等级。

可选的,所述信道时间相关指标值为信道相干时间,所述码本搜索装置可计算第n次时的信道相干时间,根据第n次的信道相干时间与弦距离等级的对应关系,确定第n次的弦距离等级。

这里,所述码本搜索装置通过以下公式确定第n次弦距离等级k:

k=f(tn);

其中,所述tn第n次时的信道相干时间;所述f(tn)为以信道相干时间t为自变量的函数。

可选的,通过以下公式计算所述信道相干时间t:

其中,所述fd为计算得到的多普勒频移。

这里,多普勒频移的计算方法为本领域的公知方法,这里不再详述。

这里需要说明的是,所述信道时间相关指标值为还可以为其他指标值,如衰落信道的时域相关函数求取的相关值,在本发明中不做具体限定。

这里,为了降低计算码本搜索子集的运算量,所述码本搜索装置可以预先存储预编码矩阵索引、弦距离等级以及码本搜索子集的对应关系,这样,所述码本搜索装置根据第n-1次的最优预编码矩阵、第n次的弦距离等级以及预存的对应关系,就可以确定第n次的码本搜索子集。其中,所述预存的对应关系为预编码矩阵索引、弦距离等级与码本搜索子集的对应关系。

示例的,将预编码矩阵的个数为n的预编码矩阵集合表示为{w0,w1,…,wi,…,wn-1}(0≤i≤n-1);将预设弦距离等级数目为l的弦距离等级0,1,...,k,...,l-1分别对应的弦距离可以表示为r0,r1,...,rk,...,rl-1并且rk<rk+1(0≤k≤l-2);根据码本搜索子集的计算公式可以计算所有的码本搜索子集,这里,码本搜索子集的计算公式不需要考虑n的取值,码本搜索子集可表示为将计算出所有的码本搜索子集进行存储,即可得到预存的对应关系,即i、k、之间的对应关系,这里,i为预编码矩阵索引,即为pmi,如表1所示。

表1

示例的,当第n-1次的最优预编码矩阵为w0,第n次的弦距离等级为1时,可知pmi为0,k=1,根据表1所示的预存的对应关系,可以确定第n次的码本搜索子集为

这里需要说明的是,预存的对应关系可按照表1进行存储,存储的对象为pmi。由于集合为集合的子集,这样集合仅只需要存储其他的集合可以通过对区间标识得到。

可选的,所述区间标识可以为预设pmi的个数;示例的,假设l为3,中可存放3个pmi,分别为0、1、2,即同理中的5个pmi为{0,1,2,3,4},即中的7个pmi为{0,1,2,3,4,5,6},即可仅将中的pmi进行存储,即仅存储而不需要存储

当确定第n次的码本搜索子集为时,首先根据可知pmi=0,k=1;在表1中查找pmi=0的码本搜索子集,得到再根据预设规则获得k=1时对应的pmi个数为5,则得到中的pmi为中前5个pmi,即

可选的,所述区间标识还可以为预设增量;示例的,假设l为3,中可存放3个pmi,分别为0、1、2,即预设增量为2时,仅需要存储去除中元素外的元素,即同理,当预设增量为2时,仅需要存储去除存储元素外的元素,即

当确定第n次的码本搜索子集为时,首先根据可知pmi=0,k=1;在表1中查找pmi=0的码本搜索子集,再根据k=1得到

步骤103、从所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵。

所述码本搜索装置从所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵。

这里,码本搜索装置可以采用遍历搜索方法或者其他搜索方法对所述码本搜索子集中的所有预编码矩阵进行搜索,从所述码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵。

可选的,码本搜索装置可以采用所述遍历搜索方法搜索出吞吐量最大、sinr最大或者量化选择等的预编码矩阵作为最优预编码矩阵,当然,所述搜索方法也可以为其他现有的搜索方法,在本发明中不做具体限定。

所述码本搜索装置重复执行步骤102和步骤103。

本次搜索的码本为以上次搜索得到的最优预编码矩阵作为中心预编码矩阵,在约束预编码矩阵间的弦距离条件下,获得的码本搜索子集。由于获得码本搜索子集的过程中还考虑了信道的时间相关指标值,获得的码本搜索子集通常会小于预编码矩阵集合,从而达到降低码本搜索的运算复杂度的目的。

可选的,为保证码本搜索的误差扩散,所述码本搜索装置从预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵时开始计时,当计时时间达到预设时间时,重新从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

示例的,若预设时间为tx,在从预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵时开始计时,当计时时间t=tx时,所述码本搜索装置重新置为初始情况,即重新返回执行步骤101,从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

实施例2

本发明实施例还提供了一种码本搜索装置,如图2所示,所述装置包括:搜索单元201和确定单元202,其中,

所述搜索单元201,用于从预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵;

所述确定单元202,用于根据所述搜索单元201搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,确定第n次的码本搜索子集;所述第n次的码本搜索子集为所述预编码矩阵集合的子集;

所述搜索单元201,还用于从所述确定单元202确定的所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵;其中,所述n为2,…,m,所述m为大于等于2的整数。

可选的,所述确定单元202,具体用于根据所述搜索单元201搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵以及第n次的弦距离等级,通过以下公式确定第n次的码本搜索子集

其中,所述c为所述预编码矩阵集合;所述为第n次的码本搜索子集;所述w(n-1),i表示第n-1次的最优预编码矩阵为第i个预编码矩阵;所述wj为所述预编码矩阵集合中第j个预编码矩阵;所述d(w(n-1),i,wj)为第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离;所述rn,k为第n次的弦距离等级k对应的弦距离;所述k为大于等于0小于等于l-1整数,所述l为预设弦距离等级数目;所述i、j为大于等于0小于等于n-1的整数且i不等于j,所述n为所述预编码矩阵集合中预编码矩阵的个数,所述l和n为大于0的整数;所述第n-1次的最优预编码矩阵w(n-1),i与第j个预编码矩阵wj之间的弦距离d(w(n-1),i,wj)是通过以下公式计算的:

其中,所述为w(n-1),i的共轭转置;所述为wj的共轭转置;所述为矩阵的frobenius范数。

可选的,所述确定单元202,具体用于根据所述搜索单元201搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵、第n次的弦距离等级以及预存的对应关系,确定第n次的码本搜索子集;所述预存的对应关系为预编码矩阵索引、弦距离等级与码本搜索子集的对应关系。

可选的,所述装置还包括:计算单元203;

所述计算单元203,用于计算第n次时的信道时间相关指标值,

所述确定单元202,还用于根据所述计算单元203计算的第n次的信道时间相关指标值与弦距离等级的对应关系,确定第n次的弦距离等级。

可选的,所述装置还包括:计时单元204;

所述计时单元204,用于从预编码矩阵集合中搜索出第1次的预编码矩阵时开始计时;

所述搜索单元201,还用于当所述计时单元204的计时时间达到预设时间时,重新从所述预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵。

实施例3

本发明实施例还提供了一种码本搜索装置,如图3所示,所述装置包括:存储模块301、码本搜索选择模块302、信道时间相关性评估模块303和码本搜索子集确定模块304;其中,

所述存储模块301,用于预存对应关系,所述对应关系为预编码矩阵索引、弦距离等级与码本搜索子集的对应关系;

所述码本搜索选择模块302,用于从预编码矩阵集合中搜索出第1次的最优预编码矩阵;

所述信道时间相关性评估模块303,用于实时监测信道时间相关指标并计算第n次时的信道时间相关指标值;

所述码本搜索子集确定模块304,根据所述信道时间相关性评估模块303计算的第n次的信道时间相关指标值与弦距离等级的对应关系,确定第n次的弦距离等级;根据所述码本搜索选择模块302搜索出的第n-1次的最优预编码矩阵、所述第n次的弦距离等级以及所述存储模块301预存的对应关系,确定第n次的码本搜索子集;所述第n次的码本搜索子集为所述预编码矩阵集合的子集;其中,所述n为2,…,m,所述m为大于等于2的整数;

所述码本搜索选择模块302,还用于从所述码本搜索子集确定模块304确定的所述第n次的码本搜索子集中搜索出第n次的最优预编码矩阵。

在实际应用中,上述实施例中所述的搜索单元201、确定单元202、计算单元203和计时单元204可以由码本搜索装置上的中央处理器(cpu)、微处理器(mpu)、数字信号处理器(dsp)或现场可编程门阵列(fpga)、调制解调器等器件实现等器件实现。上述实施例中所述的存储模块301、码本搜索选择模块302、信道时间相关性评估模块303和码本搜索子集确定模块304可以由码本搜索装置上的中央处理器(cpu)、微处理器(mpu)、数字信号处理器(dsp)或现场可编程门阵列(fpga)、调制解调器等器件实现等器件实现。

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,本发明可采用硬件实施例、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。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

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