专利名称：抗反馈误差的码书选择方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别涉及对无线通信传输系统进行优化的方法 和装置。
背景技术：
在无线通信领域的各种多天线技术中，波束形成技术实现简单，可以获得 较大的信噪比增益和分集增益，所以得到广泛的应用。在波束形成系统中，发
送端采用的波束要根据信道状态信息(CSI， channel state information)确定。 而在;f艮多情况下，如频分双工(FDD, frequency division duplex)系统中， 发送端无法直接获知CSI。此时，首先通过接收端对CSI进行量化，确定一个匹 配的波束，然后，通过一个低速率的反馈信道将此波束传至发送端。
图1为量化的波束形成系统前向链^^的框图。在发送端，待传输的信息先
经过编码和调制，得到标量符号s。波束形成模块将符号s进行加权，然后送至
多个天线进行发送。于是，各天线发送的是相同的符号，只是采用权值不同。
每个权值都是一个复数，它们组成一个向量，称波束形成向量，记为w。在接收
端，各天线将接收到的信号先进行最大比合并，然后再对合并后的信号进行解 调和i奪码。
在量化的波束形成系统中，波束形成向量是接收端通过反々貴信道传送给发 送端的。图2为量化的波束形成系统反馈链路的框图。在系统设计阶段，应事 先设计码书X,发送端和接收端都存储这个码书。码书X是由K个码字cr"(v"cK 组成的集合，各码字即为待选的波束形成向量，它们都是模为1的单位向量。 码书中每一个码字对应一个序号(码字Ck的序号就是k),所有的序号组成序号 集合I—l…k…K)。每次反馈时，接收端根据其信道状态信息(由信道估计模块 提供)从码书X中选择一个码字，并将码字的序号通过反馈信道送至发送端。
5发送端根据反馈回的序号进行查表操作，在码书中找出对应的码字作为波束形 成向量。
在实现上述的量化波束形成向量的反馈过程中，发明人发现现有技术中至
少存在如下问题在量化的波束形成系统中，发送端采用的波束是由接收端， 以码字序号的形式反馈回来的。但是，在反馈过程中，经常会发生码字序号反 馈错误的问题，即接收端反馈码字A的序号，可是传输过程中发生错误，造成 发送端接收成码字B的序号。如果码字B与码字A差异较大，会导致发送端采 用的波束与当前信道不匹配，系统的性能恶化。
发明内容
一方面，本发明的实施例提供一种抗反馈误差的码书选择方法，该方法能 够提高量化的波束形成系统，在反馈一错误条件下的信号传输能力。
本发明的实施例采用的技术方案包括 一种抗反馈误差的码书选择方法， 包括以下步骤
编制码字与序号至少两种对应关系的码书； 获取每个码书的传输误差参数值；
根据所述传输误差参数值，选择一个码书作为信号发送端和接收端共有的 码书。
本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择方法，通过编制码字与序号各 种对应关系的码书，获取每个码书的传输误差参数值，可以评估出各个码书抗 反馈误差的能力，再根据传输误差参数值选择一个码书作为信号发送端和接收 端共有的新码书，这样，得到的新码书将是各个码书中抗反馈误差能力较理想 的，将所述新码书在发送端和接收端应用，可以使发送端采用的波束与当前信 道尽量匹配，保证了系统的传输性能。另一方面，本发明的实施例提供一种抗反馈误差的码书选择装置，包括 码书生成模块编制码字与序号至少两种对应关系的码书； 误差获取模块获取每个码书的传输误差参数值；
码书优选模块根据所述传输误差参数值，选择一个码书作为信号发送端 和^接收端共有的码书。
本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择装置，通过码书生成模块编制 码字与序号各种对应关系的码书，误差获取模块获取每个码书的传输误差参数 值，可以评估出各个码书抗反馈误差的能力，码书优选才莫块再根据传输误差参 数值选择一个码书作为信号发送端和接收端共有的新码书，这样，得到的新码 书将是各个码书中抗反馈误差能力较理想的，将所述新码书在发送端和接收端 应用，可以使发送端采用的波束与当前信道尽量匹配，保证了系统的传输性能。
图1为现有技术量化的波束形成系统前向链路的框图； 图2为现有技术量化的波束形成系统反馈链路的框图； 图3为本发明方法实施例的流程图； 图4为本发明装置实施例的结构图； 图5为本发明方法实施例的信噪比增益仿真结果示意图； 图6为本发明方法实施例的误码率仿真结果示意图。
具体实施例方式
为了解决现有技术在波束形成系统中，发送端和接收端共用的码书，会导 致发送端采用的波束与当前信道不匹配，系统的性能恶化的问题，本发明的实施例提供一种抗反馈误差的码书选择方法，下面结合附图和实施例对本发明的 实施例作详细说明。
本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择方法，该码书包括至少两个 码字，与每个码字对应的序号；该方法流程如图3所示，具体包括
301、 编制码字与序号至少两种对应关系的码书。
该码书包括至少两个码字，与码字个数相等的序号，以及码子与序号之 间的对应关系。 一种对应关系编制一个码书，编制至少两个码书。
302、 获取每个码书的传输误差参数值。
在步骤302中，所述传输误差参数值可以包括选中概率值、差错概率值 和相似度值；
选中概率值为各码字被接收端选中的几率；所述选中概率值大，说明所述 码字被接收端选中的几率高；反之，所述选中概率值小，说明所述码字被接收 端选中的几率低；
差错概率值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对 应的序号的几率；所述差错概率值大，说明接收端发送一种码字对应的序号， 发送端得到另一种码字对应的序号的几率高；反之，所述差错概率值小，说明 接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另 一种码字对应的序号的几率低;
相似度值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对应 的序号时，两种码字的相似程度。
所述相似度值小，说明两个码字间的相似度高；反之，所述相似度值大，
8说明两个码字间的相似度低。
在步骤302中，计算每个码书的传输误差参数值的步骤包括，
计算每个码书中，每个码字的选中概率值与差错概率值与相似度值的乘积， 作为该码字的传输误差参数值；
具体的，所述传输误差参数值的表达公式为dc*T*P,其中，d。代表相似度 值，T代表差错概率值，P代表选中概率值。
作为优选，de*T*P=§ 5 dk, j * Tk, j *Pk,其中，Tk, j表示接收端发送序号 为k而发送端得到序号为j的概率，dk, j表示接收端发送序号为k而发送端得到
序号为j时，序号为k的码字与序号为j的码字的相似程度，Pk表示选中序号k
的概率，K表示码书中序号的最大值。
取所有码字的传输误差参数值之和作为该码书的传输误差参数值
通常一个码书包括若干个码字， 一个码书的传输误差参数值即为该码书内 所有码字的传输误差参数值的和。
303、选择传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有的码书。
本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择方法，通过编制码字与序号各 种对应关系的码书，获取每个码书的传输误差参数值，可以评估出各个码书抗 反馈误差的能力；再选择传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端 共有的新码书。这样，得到的新码书将是各个码书中抗反馈误差能力最强的， 将所述新码书在发送端和接收端应用，可以使发送端采用的波束与当前信道尽 量匹配，保证了系统的传输性能。本领域技术人员可以理解地是，在实施本发明时，选择传输误差参数值最 小的码书作为信号发送端和接收端共有的码书只是一种可供选择的、最优的方 案，并非必须选择传输误差参数值最小的码书，也可以选择传输误差参数值次 小或者较小的码书。因此，可以根据网络系统的特点或运营商的实际需求，通 过传输误差参数值来选择合适的码书。
下面详细介绍本方法的 一种优选实施例
如表1所示，假设要用于编码的码书包括8个码字(表1第一列)，对应8 个序号(表1第二列)，所述每个序号由接收端传输到发送端需占用3比特资源 (表l第三列)。
码字码字 序号比特值
c！ =
r4on
c5 =
7'6101
c7 =[-0.7457 + ,1181，-0.4553 "0.4719]r7110
c8 = [-0.7983 + ，3232, 0.5000 + 70.0906]7'8111
表l
在本实施例中，差错概率值T为二进制对称信道的误差传播概率值，表达 公式为Tk,产p緣'J、(l-p广緣'J)，其中，Tk, j表示接收端发送序号为k而发送端得 到序号为j的概率，P为1比特错误概率(可以通过仿真实验、实际测量或者理 论分析等方法得到)，D ( k， j )表示序号k和序号j所对应的二进制比特值之间
10的汉明距离(将一个字符串变成另 一个字符串需替换的字符个数)；
相似度值dk, i取码字k和码字j之间的弦距离de ( ck, Cl),表达公式为《(c4,c,)—H《12 。其中，字母H表示对矩阵Ck的共轭转置操作。
首先，将码字与序号的各种对应关系进行穷举，所有码字的各种对应关系分别编为一个码书。
本实施例中，因为码字数较少，即使使用穷举的方法，计算量也不是太大。对于码字较多的码书，可以采用一些次优的算法来降低计算量，例如二元交换算法(Binary switching algorithm )、或者模拟退火算法(simulated annealingalgori thm )。
获取每个码书的传输误差参数值，可采用如下计算公式
dc*T*P=S台dc ( ck， Cj) *Tk,〗*Pk;其中，化,c》一l-l《c/;
Tk,尸p味'、(1-p)3，j)，由于实际应用中p通常很小，发生多比特错误的概率可以忽略，于是误差传播概率可以近似为
71
"w 1
(1 —p)3, 靴_/) = 0,0， 歌/) = 2,3
通过仿真实验可知，各码字近似等概率的被接收端选中，所以S^，t = l，2，...,8.
这样，通过对每个码字及其对应的序号求解传输误差参数，然后再取所有码字及其对应的序号传输误差参数之和，可以得出每一个码书的传输误差参数;以传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有的码书，该码
书就是各个码书中抗反馈误差能力最强的码书，新码书如表2所示。
码字码字序号
q =[-0.3427 + _/0.9161,0.0498 +贝2019f1
c2 =
72
c3 =[-0.7457 + jUl 181,-0.4553 __/0.4719]r3
c4 = [-0.0347 - 7.0.2716， 0.0935 - yU9572]r4
c5 =[-0.7983 + y0.3232,0.5000 + y0細6f5
c6 =[-0.2065 + y0.3371,0.9166 + _/0.0600]r6
c7 =
r7
c8 =
r8
表2
新旧码书码字与序号对应关系的变化见表3
码字码字序号变换后序号
c, =
7'17
c2 =[-0,3427 + _/0.9161,0,0498 + /0.2019]r21
c3 =[-0.2065 + 70,3371,0.9166 + 70.0600f36
c4 =
r48
c5 =
r64
c7 = [-0.7457 +1181, - 0.4553 - ;0.4719f73
c8 =[—0,7983 + 70.3232, 0.5000 + j.0.0906]7'85
表3
图5和图6是将该码书应用于波束形成系统的发送端和接收端的仿真结果，从图5可以看出，使用新码书后的信噪比增益曲线(图中上曲线)，明显优于原
12码书的信噪比增益曲线(图中下曲线)。从图6可以看出，使用新码书后的误码
率曲线(图中下曲线)，明显优于原码书的误码率曲线(图中上曲线)。此仿真结果可以说明本发明实施例对系统抗反馈误差能力的增强。
本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择方法，通过编制码字与序号各种对应关系的码书，获取每个码书的传输误差参数值，可以评估出各个码书抗
反馈误差的能力；再选择传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有的新码书。这样，得到的新码书将是各个码书中抗反馈误差能力最强的，将所述新码书在发送端和接收端应用，可以使发送端采用的波束与当前信道尽量匹配，保证了系统的传输性能。
另外，本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择方法属于预编码方法，不占用波束形成系统的发送端和接收端资源；在编制码字与序号对应关系的码书时，可以将码字与序号的各种对应关系进行穷举，也可以只列举部分对应关系，灵活安排系统的工作量，有利于充分利用系统资源。
本发明实施例还提供一种抗反馈误差的码书选择装置，该码书包括至少两个码字，与每个码字对应的序号；该装置如图4所示，包括
码书生成模块，用于编制码字与序号至少两种对应关系的码书；
误差获取模块，用于获取每个码书的传输误差参数值；
码书优选模块，用于选择出传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有的码书。
其中，所述传输误差参数值包括选中概率值、差错概率值和相似度值；
选中概率值为各码字被接收端选中的几率；
13差错概率值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对
应的序号的几率；
相似度值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对应的序号时，两种码字的相似程度。
所述选中概率值大，说明所述码字被选中的几率高；反之，所述选中概率值小，说明所述码字被选中的几率低；
所述差错概率值大，说明接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对应的序号的几率高；反之，所述差错概率值小，说明接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另 一种码字对应的序号的几率低；
所述相似度值小，说明两个码字间的相似度高；反之，所述相似度值大，说明两个码字间的相似度低。
本发明实施例提供的抗反馈误差的码书选择装置，通过码书生成模块编制码字与序号各种对应关系的码书；误差获取模块获取每个码书的传输误差参数值，可以评估出各个码书抗反馈误差的能力；码书优选模块再选择出传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有的新码书。这样，得到的新码书将是各个码书中抗反馈误差能力最强的，将所述新码书在发送端和接收端应用，可以使发送端采用的波束与当前信道尽量匹配，保证了系统的传输性能。
本领域技术人员可以理解地是，在实施本发明时，码书优选模块并非必须选择传输误差参数值最小的码书，也可以选择传输误差参数值次小或者较小的码书，选择传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有"i々码书只是一种可供选择的、最优的方案。因此，码书优选模块可以根据网络系统的特点或运营商的实际需求，通过传输误差参数值来选择合适的码书。
以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式
，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种抗反馈误差的码书选择方法，其特征在于包括编制码字与序号至少两种对应关系的码书；获取每个码书的传输误差参数值；根据所述传输误差参数值，选择一个码书作为信号发送端和接收端共有的码书。
2、 根据权利要求1所述的一种抗反馈误差的码书选择方法，其特征在于， 根据所述传输误差参数值，选择一个码书作为信号发送端和接收端共有的码书 的步骤中，选择传输误差参数值最小的码书，作为信号发送端和^t妄收端共有的 码书。
3、 根据权利要求2所述的一种抗反馈误差的码书选择方法，其特征在于， 所述传输误差参数值根据选中概率值、差错概率值和相似度值获取；选中概率值为各码字被接收端选中的几率；差错概率值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另 一种码字对 应的序号的几率；相似度值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对应 的序号时，两种码字的相似程度。
4、 根据权利要求3所述的一种抗反馈误差的码书选择方法，其特征在于， 获取每个码书的传输误差参数值的步骤具体包括计算每个码书中，每个码字的选中概率值与差错概率值与相似度值的乘积, 作为该码字的传输误差参数值；取所有码字的传输误差参数值之和作为该个码书的传输误差参数值。
5、 根据权利要求4所述的一种抗反馈误差的码书选择方法，其特征在于，所述传输误差参数值的表达公式为de*T*P=S台dk, j * Tk, j *Pfc，其中，Tk, j 表示接收端发送序号为k而发送端得到序号为j的概率，dk, j表示接收端发送序号为k而发送端得到序号为j时，序号为k的码字与序号为j的码字的相似程度，Pk表示选中序号k的概率，K表示码书中序号的最大值。
6、 根据权利要求5所述的一种抗反馈误差的码书选择方法，其特征在于，所述码书中包括M个码字，每个码字对应l个序号，每个序号由接收端传 输到发送端需占用N比特资源，其中2W不小于M，所述差错概率值T为二进制对 称信道的误差传纟番;f既率值Tk, j为Tk, j=pD("'*(l-PC其中，Tk. j表示接收端发送序号为k而发送端得到序号为j的概率，p为1 比特错误概率，D ( k, j )表示序号k和序号j所对应的二进制比特值之间的汉 明距离；所述相似度值dk, j为码字k和码字j之间的弦距离d。( ck， Cj),表达公式为
7、 一种抗反馈误差的码书选择装置，其特征在于包括 码书生成模块编制码字与序号至少两种对应关系的码书； 误差获取模块获取每个码书的传输误差参数值；码书优选模块根据所述传输误差参数值，选择一个码书作为信号发送端 和接收端共有的码书。
8、 根据权利要求7所述的一种抗反馈误差的码书选择装置，其特征在于，-所述传输误差参数值包括选中概率值、差错概率值和相似度值；选中概率值为各码字被接收端选中的几率；差错概率值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对应的序号的几率；相似度值为接收端发送一种码字对应的序号，发送端得到另一种码字对应 的序号时，两种码字的相似程度。
全文摘要
本发明公开了一种抗反馈误差的码书选择方法和装置，涉及无线通信领域，为解决现有码书容易导致发送端采用的波束与当前信道不匹配，系统的性能恶化的问题而发明。本发明实施例提供的方法，该码书包括至少两个码字，与每个码字对应的序号；包括编制码字与序号至少两种对应关系的码书；获取每个码书的传输误差参数值；以传输误差参数值最小的码书作为信号发送端和接收端共有的码书。本发明适用于多天线系统。
文档编号H04B7/06GK101471713SQ200710301310
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者李元杰 申请人:华为技术有限公司