一种3d码本构造方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种3D码本构造方法及系统，涉及无线通信领域。该方法包括：根据基站水平维的反馈精度NH、竖直维的反馈精度NV和发射天线数Mt，确定水平维矩阵FH和竖直维矩阵FV；对水平维矩阵FH和竖直维矩阵FV进行克罗尼克积，构造3D?MIMO母码本F；根据基站的发射天线数Mt，在3D?MIMO母码本F中采用随机搜索法选取码字间相关性最小的Mt行，构成最优的3D?MIMO码本，该方法及系统充分利用3D?MIMO的空间自由度，提高了通信网络容量，提升了通信网络性能。
【专利说明】一种3D码本构造方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种3D码本构造方法及系统。
【背景技术】
[0002] 为了进一步提高 3D ΜΙΜΟ (Multiple-Input Multiple-〇ut-put)技术的频谱效率， 同时利用水平维和坚直维空间自由度的3D ΜΜ0技术被提出。其中，诸如垂直扇区分裂、3D 波束赋形等技术已经被研究用于提高系统的垂直覆盖和总容量。2D天线阵列是3D ΜΜ0技 术的关键。最典型的2D天线阵列是均匀平面阵列。这种天线阵列能够从均匀线性阵列变 换得来。为了更好的评估2D天线阵列的性能，需要进行同时考虑水平维和坚直维的3D信 道的建模。
[0003] 由于3D ΜΙΜΟ中，信道在3维空间中建模，传统的DFT(Discrete Fourier Transform)码本不再适用。在3D ΜΜ0中，基站通常会在有限的空间内安装大量的天线端 口，3D信道通常是相关的。因此，DFT码本中适用于相关信道的恒模特性应当被保留。考虑 到码本构造的复杂度，使用两个DFT码本其中一个表征信道的水平维特性，另一个表征信 道的坚直维特性一进行克罗尼克乘积构造3D码本既保留了码本的恒模特性，又有利于工 程实现。
[0004] 现有的码本构造方法存在以下问题：采用传统的DFT码本，由于系统的吞吐量较 低，导致通信网络容量较低，通信网络性能较差；
【发明内容】
[0005] (一）要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题是：如何构造一种3D码本，利用3D码本的空间自由度， 提高通信网络系统的性能。
[0007] (二）技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3D码本构造方法，该方法包括：
[0009] S1、根据基站水平维的反馈精度NH、坚直维的反馈精度Nv和发射天线数Mt，确定水 平维矩阵？ 11和坚直维矩阵Fv;
[0010] S2、对水平维矩阵FH和坚直维矩阵Fv进行克罗尼克积，构造3DMM0母码本F ;
[0011] S3、根据基站的发射天线数Mt，在3D ΜΙΜ0母码本F中采用随机搜索法选取码字间 相关性最小的Mt行，构成最优的3D ΜΜ0码本。
[0012] 优选的，步骤S1中确定水平维矩阵FH和坚直维矩阵Fv具体方法如下 ：
[0013] S10、根据基站发射天线的水平维端口数NtH和坚直维端口数Ntv确定水平维的反馈 比特数B H和坚直维反馈比特数Bv ;
[0014] S11、由公式, = 2S|，Mt = NtHNtv求出基站水平维的反馈精度ΝΗ、坚直 维的反馈精度Νν和发射天线数Mt ;
[0015] S12、根据确定的基站的水平维的反馈精度NH、坚直维的反馈精度Nv、发射天线的 水平维端口数NtH及坚直维端口数Ntv，构造水平维矩阵FH和坚直维矩阵F v : [0016]
【权利要求】
1. 一种3D码本构造方法，其特征在于，该方法包括： 51、 根据基站水平维的反馈精度NH、坚直维的反馈精度Nv和发射天线数Mt，确定水平维 矩阵F H和坚直维矩阵Fv ; 52、 对水平维矩阵FH和坚直维矩阵Fv进行克罗尼克积，构造3DMM0母码本F ; 53、 根据基站的发射天线数Mt，在3D ΜΙΜΟ母码本F中采用随机搜索法选取码字间相关 性最小的Mt行，构成最优的3D ΜΜ0码本。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中确定水平维矩阵FH和坚直维矩阵 Fv具体方法如下： 510、 根据基站发射天线的水平维端口数NtH和坚直维端口数Ntv确定水平维的反馈比特 数B H和坚直维反馈比特数Bv ; 511、 由公式= , Mt = NtHNtv求出基站水平维的反馈精度ΝΗ、坚直维的 反馈精度Νν和发射天线数Mt; 512、 根据确定的基站的水平维的反馈精度NH、坚直维的反馈精度Nv、发射天线的水平 维端口数N tH及坚直维端口数Ntv，构造水平维矩阵FH和坚直维矩阵Fv :
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中的3D MM0母码本F =匕?昇； 其中，<8表示克罗尼克积，矩阵F的维数为NXN = NhNvXNhNv。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述随机搜索法选取码字间相关 性最小的Mt行的具体方法如下： 530、 随机生成一个有Mt个行向量的索引集合； 531、 对Mt个行向量的索引集合进行迭代，每次迭代中，通过改变前一次行向量中的一 个元素，计算当次迭代和前一次迭代的3D MM0码本的最大相关性，若相关性减小，则将当 次最优行向量索引集合更改为当前最优行向量索引集合，否则，不更改； 532、 判断当前最优行向量索引集合是否出现过，若出现过，则将其出现次数加1，否则， 记录其出现，并将其出现次数记为1 ; 533、 判断当前最优行向量索引集合是否出现次数最多，若是，则将当次最优行向量索 引集合更改为当前最优行向量索引集合，否则，当前最优行向量索引集合与上次迭代的最 优行向量索引集合保持一致； 534、 判断迭代次数是否达到限定值，若达到限定值，则最优行索引集合即为最后迭代 的最优行向量索引集合，否则返回步骤S31。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，计算当次迭代和前一次迭代的3D ΜΙΜΟ码本 的相关性的公式如下：
其中，w(:，1)代表Mt个行向量构成的码本W当次迭代的第1列的向量，W(:，Γ ) 代表Mt个行向量构成的码本W前一次迭代的第1'列的向量，uk代表选出的行索引， uk e [〇, 1，· · ·，N_l]，k = 1，2, · · ·，Mt，N = NhNv。
6. 如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，基于生成的最优3D MMO码本， 根据A = ai*g 选择预编码码字&进行预编码，式中η表示基站测得的信道矩阵，w vveiijx) 表示在所述最优的3DMM0码本中使|Hw|最大的码字。
7. -种3D码本构造系统，其特征在于，该系统包括矩阵选取模块、矩阵生成模块和码 本生成模块； 所述矩阵选取模块，用于根据基站水平维的反馈精度NH、坚直维的反馈精度Nv和发射 天线数Mt，确定水平维矩阵FH和坚直维矩阵Fv ; 所述矩阵生成模块，用于对所述矩阵选取模块确定的水平维矩阵FH和坚直维矩阵巧进 行克罗尼克积，构造3D MM0母码本F ; 所述码本生成模块，用于根据基站的发射天线数Mt，在3D ΜΙΜΟ母码本F中采用随机搜 索法选取码字间相关性最小的Mt行，构成最优的3D ΜΜ0码本。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述矩阵选取模块包括选取计算单元和选 取构造单元； 所述选取计算单元，用于根据基站发射天线的水平维端口数NtH和坚直维端口数Ntv确 定水平维的反馈比特数4和坚直维反馈比特数Bv，由公式A =2~，蚪=2&，Mt = NtHNtv 求出基站水平维的反馈精度NH、坚直维的反馈精度Nv和发射天线数Mt ; 所述选取构造单元，用于根据所述选取计算单元确定的基站的水平维的反馈精度Nh、 坚直维的反馈精度Nv、发射天线的水平维端口数NtH及坚直维端口数Ntv，构造水平维矩阵F h 和坚直维矩阵Fv :
9. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述矩阵生成模块根据所述矩阵选取模块 得到的水平维矩阵FH和坚直维矩阵Fv通过克罗尼克积生成矩阵F 尽;其中，?表示 克罗尼克积，矩阵F的维数为NXN = NhNvXNhNv。
10. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述码本生成模块包括索引集合生成单 元、索引集合迭代单元、索引集合判断单元、索引集合个数判断单元和索引集合限值判断单 元； 所述索引集合生成单元，用于随机生成一个有Mt个行向量的索引集合； 所述索引集合迭代单元，用于对Mt个行向量的索引集合进行迭代，每次迭代中，通过改 变前一次行向量中的一个元素，计算当次迭代和前一次迭代的3D ΜΙΜΟ码本的最大相关性， 若相关性减小，则将当次最优行向量索引集合更改为当前最优行向量索引集合，否则，不更 改； 所述索引集合判断单元，用于判断当前最优行向量索引集合是否出现过，若出现过，则 将其出现次数加1，否则，记录其出现，并将其出现次数记为1 ; 所述索引集合个数判断单元，用于判断当前最优行向量索引集合是否出现次数最多， 若是，则将当次最优行向量索引集合更改为当前最优行向量索引集合，否则，当前最优行向 量索引集合与上次迭代的最优行向量索引集合保持一致； 所述索引集合限值判断单元，用于判断迭代次数是否达到限定值，若达到限定值，则最 优行索引集合即为最后迭代的最优行向量索引集合，否则，继续迭代。
【文档编号】H04B7/06GK104065405SQ201410245811
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】王莹, 蒋砺思, 陈勇策, 王爱玲 申请人:北京邮电大学