一种用于mimo系统的双码本生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域内的多输入多输出（MIM0)技术，尤其涉及一种用于 MIM0系统的双码本生成方法。
【背景技术】
[0002] 在名称为《一种采用双码本进行信道信息反馈的方法和系统》、申请号为 201010289774.2的中国发明专利申请中，提出了一种采用双码本进行信道信息反馈的方 法：信号接收方从现有技术的预编码矩阵的码本中选出一个一级最优码字，以及按照容量 最大化标准从预先设置的第二级码本中选出一个二级最优码字，然后将相应的码字索引发 送至信号发送方，信号发送方根据接收到的码字索引，查询预先设置的第一级码本和第二 级码本得到对应的一级最优码字和第二级最优码字，最后生成预编码矩阵为一级最优码字 和第二级最优码字的乘积。该专利申请采用第二级版本后，可以比单码本更为精确地反映 实际的信道条件。
[0003] 该专利申请还披露了第二级码本的生成方法，即将第二级码本设计为旋转矩阵的 形式，从而使得信道容量达到上限。然而，这种将第二级码本设计为旋转矩阵的方法仅适用 于秩为1~3的情形，对于秩大于3的情形，显然无法通过旋转矩阵来设计第二级码本。因 此，目前还缺乏一种适用于秩大于3的情形的双码本生成方法。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提出一种用于MIM0系统的双码本生成方法，该 方法为：每一个天线端口都公平遍历所有的天线端口相位差异情形，对于遍历时的每一种 信道特征都生成一个反映该信道特征的预编码矩阵，组成第二级码本。
[0005] 优选的，所述相位差异的偏移量限制在Ji/2内，进一步的，删除不对称的相位差 异情形和出现概率小于设定门限值的相位差异情形。
[0006] 优选的，当秩为4时，第二级码本为下表所示的预编码矩阵组成的集合：
[0007]
[0008]
。
[0009] 优选的，当秩为8时，第二级码本为一个唯一的预编码矩阵：该唯一预编码矩阵 的前4行由上述秩为4的第二级码本中的码字索引为1，2, 3, 4, 5, 6, 7, 8的预编码矩阵 依次并行组成；该唯一预编码矩阵的后4行由上述秩为4的第二级码本中的码字索引为 9, 10, 11，12, 13, 14, 15, 16的预编码矩阵依次并行组成。
[0010] 优选的，当秩为5、6或7时，第二级码本为采用循环删除法从上述秩为8的预编码 矩阵中选取5、6或7行生成的预编码矩阵所组成的集合。
[0011] 进一步优选的，当秩为5时，第二级码本为下表所示的预编码矩阵组成的集合：
[0012]
[0013] 。
[0014] 进一步优选的，当秩为6时，第二级码本为下表所示的预编码矩阵组成的集合：
[0015]
[0016]
。
[0017] 进一步优选的，当秩为7时，第二级码本为下表所示的预编码矩阵组成的集合：
[0018]
[0019]
。
[0020] 优选的，当秩为5时，第二级码本为下表所示的预编码矩阵组成的集合：
[0021]
[0022] 优选的，上述方法中\第一级码i重用现有技术的预k码矩阵的码本。所述现有技 术的预编码矩阵的码本可以是LTER11及以前版本中规定的码本。进一步优选的，对于8 天线的MIM0系统，当秩为1~4时，第一级码本的预编码矩阵）
其中W4_4为LTE R8版本的4天线秩为4的码本中的预编码矩阵。当秩为5时，第一级码本的预编码矩阵为
，其中W4_4为LTER8版本的4天线秩为4的码本中的预编码矩 阵，W4_l为LTER8版本的4天线秩为1的码本中的预编码矩阵。
[0023] 采用本发明可以快速、方便、准确的生成MM0系统的双码本，特别适用于高秩情 形。本发明除适用于2DMM0系统外，尤其还适用于3DMM0系统，当用于3DMM0系统时， 第二级码本可以反映在垂直维度的空分复用，使得3DMIM0信道容量得到极大提升。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 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 据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1是本发明实施例一的第二级码本的图表；
[0026] 图2是本发明实施例二的第二级码本的图表；
[0027] 图3是本发明实施例四的循环删除法的选取示意图；
[0028] 图4是本发明实施例五的循环删除法的选取示意图；
[0029] 图5是本发明实施例六的循环删除法的选取示意图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中 的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作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。
[0031] 实施例一 ：8天线MM0系统，秩为4时的码本的设计
[0032] 对于多天线MIM0系统，第一级码本可以重用现有技术的预编码矩阵的码本。本实 施例的MM0系统采用8天线，当秩为1~4时，第一级版本重用LTER8版本中的4天线秩 为4的码本，假如设W4_4为LTER8版本的4天线秩为4的预编码矩阵，则本实施例的第一 级预编码矩阵为：
[0033] 对于第二级码本，从公平性角度考虑，码本的所有预编码矩阵反映的所有信道特 征的集合应为：每一个天线端口都公平遍历所有的天线端口相位差异情形。由于在恒模条 件下，每个预编码矩阵的元素都表示了 一个天线端口的相位偏移量，因此每一个天线端口 都遍历所有可能的相位偏移，并对遍历时的每一种信道特征都生成一个反映该信道特征的 预编码矩阵，就可以组成第二级码本。然而从实现上来说，如果按照这种理想情形遍历所有 信道特征来生成第二级码本，码本尺寸会变得过于庞大。本实施例中秩为4,则4个天线端 口（即4个数据流端口）的相位差异共有以下四种情形：
[0034] (1)四端口同相
[0035] (2)仅一端口与其他端口不同
[0036] (3)两端口相同并且与其余两端口两两不同
[0037] (4)两端口两两互不相同
[0038] 每一个天线端口都遍历上述4种相位差异情形，则一共有1 + 4X3 + 4X3X3 + 4X3X2 = 73种信道特征，假如由这73种信道特征来生成二级码本，显然码本尺寸将过 大。退而求其次，本实施例在尽可能全面反映信道特征的同时，用尽可能少的预编码矩阵来 构造码本。考虑到现实信道环境中的由于多径衰落造成的各天线端口到达接收端的相位 偏移较小，所以本实施例把预编码矩阵中的相位偏移量限制在n/2以内，这样就仅有1 + 4X2 + 4X3 = 21种信道特征，进而压缩了码本尺寸。再考虑到现实信道环境，四端口同 相和仅一端口与其他端口不同的相位差异情形较少，出现概率小于预先设定的门限值10%， 则进一步去掉四端口同相和一端口提前n/2的四种信道特征，剩余16种信道特征，对该16 种信道特征生成16个预编码矩阵，组成第二级码本，具体第二级版本为图1所示的预编码 矩阵组成的集合。
[0039] 实施例二：8天线MM0系统，秩为5时的码本的设计
[0040] 本实施例的第一级码本重用LTER8版本中的4天线秩为4的码本和4天线秩为 1的码本，设计>
其中W4_4为LTER8版本的4天线秩为4 的码本中的预编码矩阵，W4_l为LTER8版本的4天线秩为1的码本中的预编码矩阵。
[0041] 本实施例的第二级码本按照实施例一的相同设计思路，把预编码矩阵中的相位偏 移量限制在n/2以内，并根据对耦性，去掉不对称的相位差异情形，即五个端口两两互不 相同和三个端口两两互不同的相位差异情形，剩下以下三种情形，即：
[0042] (1)五端口同相
[0043] ( 2 )仅一端口与其他不同
[0044] (3)两端口相同且与其余三端口两两不同
[0045] 经限制后，剩余1 + 5 + 10=16种信道特征，则第二级码本的预编码矩阵个数为16 个，具体第二级版本为图2所示的预编码矩阵组成的集合。
[0046] 实施例三：多天线MM0系统，秩为8时的第二级码本的设计
[0047] 多天线MIM0系统中秩为8时，设计思路与实施例一的秩为4时设计思路相同，即 每一个天线端口都公平遍历所有的天线端口相位差异情形。本实施例重用实施例一的第二 级码本w2_R4,用保证端口公平性的加权矢量的组合作为预编码矩阵中的列向量，生成秩为 8的第二级码本，该码本为一个唯一的预编码矩阵w2_R8,具体如下：
[0048]W2_R8= [w2_R4 (::, 1)w2_R4 (::, 2)w2_R4 (::, 3)w2_R4 (::, 4)