[发明专利]一种预编码方法、系统及预编码码本的构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域多输入多输出(MIMO)系统的预编码方法、系统及 预编码码本的构造方法，尤其涉及一种8天线MIMO系统，信道矩阵为低 秩(Rank)时的预编码方法、系统及预编码码本的构造方法。

背景技术

在无线通信中，如果在发送端和接收端都使用多根天线，我们可以采取 空间复用的方式来获取更高的速率，这样能够提高传输速率。由于在接收端 可以通过信道估计获取发射信号所历经的信道矩阵，因此即使各天线发射不 同的数据，经过多发多收(MIMO)的信号矩阵后，在接收端仍然能够解出各 天线上的发射数据。

相对于利用信道矩阵直接解出各天线上发射数据的方法，一种增强的手 段是使用发射预编码技术。在发射端我们定义层的概念，在同一时频资源上， 每层可以传输不同的数据符号，层数等于信道矩阵的秩(Rank)。对层上的数 据进行预编码处理，映射到天线后再经过空中信道传送到接收端。如果在发 射端能够知道完整准确的信道信息(CSI)，我们可以对具体的信道矩阵进行 SVD分解。然后把信道矩阵分解出的右特征矢量组成的矩阵作为预编码矩 阵，对各层数据进行预编码处理。

然而，信道信息(CSI)往往只有在接收端才能直接准确的获取，而在发 射端想要获取CSI只能通过接收端向发送端进行CSI信息的反馈。在目前主 流的标准中，系统提供给CSI信息的反馈容量都是比较有限的，由于反馈整 个信道信息的反馈量是十分巨大的。因此主流的反馈方法都是基于码本的方 式，反馈的内容是信道的右特征值组成的矩阵的量化信息，该量化信息用码 本中的码字表示。

基于码本反馈的预编码，其基本原理是，假设有限反馈信道容量为B bps/Hz。那么可用的码字的个数为N＝2^B。所有的预编码矩阵经过量化构成 码本发射端与接收端共同保存此码本。对每次信道估计得 到的信道矩阵H，接收端根据设定准则从中选择一个码字(可称为最优 码字)，将码字序号i反馈回发射端。发射端根据此序号找到预编码码字对发送符号块进行预编码。

一般来说可以进一步的被划分为多个秩(Rank)对应的码本，每个 Rank下会对应多个值来量化该Rank下的信道右特征矢量构成的预编码矩 阵。由于信道的Rank和非零右特征矢量个数是相等的，因此，一般来说Rank 为N时，码字都会有N列。所以我们可以把码本按Rank分为多个子码 本：

由于反馈开销的限制，我们只能采用基于码本的反馈进行发射预编码。

在实际系统中，低秩的码本往往是最经常使用的，所以码本设计中 Rank＝1和Rank＝2的码本设计就显得非常重要。在4天线(Tx)的码本中， 已经有较成熟的码本构造方法，但是在8天线中，由于天线维度的增加，在 发送端的主流的应用场景由单极化变为双极化天线，因此需要设计新的8天 线码本。

在8天线Rank＝1和Rank＝2的码本中，一般包括2部分码字，一部分 是针对匹配相关信道特性考虑的，一部分是针对匹配不相关信道考虑的，而 针对相关信道特性考虑的码字是最重要的考虑。要考虑到信道的模型，天线 的极化情况等，才能使得码字对信道信息的量化误差最小。而其它的码字则 只需要尽可能的均匀分布即可，甚至可以与匹配相关信道的码字独立开。我 们用码字之间最小弦距离最大来使得其均匀分布。

当然，也由于匹配相关信道的码字也可以用作匹配不相关信道，此时码 本中就只包含匹配相关信道的码字。

一般来说Rank＝1或Rank＝2的码本中会有K个码字是匹配相关信道的。 另外的码字是匹配非相关信道的

目前已有的码本技术中，Rank＝1或Rank＝2码字数都为16时，匹配相 关信道的码字在Rank＝1和Rank＝2时都为8个。

规定以下值：