[发明专利]MIMO系统中预编码的码本生成方法及装置

权利要求书

1.一种MIMO系统中预编码码本的生成方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S101：对多输入多输出MIMO信道矩阵进行几何均值分解，获得待量化的预编码矩阵V；

S102：由MIMO信道的信道传输矩阵获得待量化的预编码矩阵V的概率分布函数p(V)；

S103：根据所述的待量化的预编码矩阵V及其概率分布函数p(V)，获得MIMO系统的平均量化误差；

S104：根据所述MIMO系统的平均量化误差，获得码本矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S101具体为：对MIMO信道矩阵H按照几何均值分解公式H＝UR′V^H进行分解操作，其中R′为对角线元素相等的上三角矩阵，U为左酉矩阵，V为右酉矩阵，V的上标H表示共轭转置，所述右酉矩阵V即为待量化的预编码矩阵V。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括如下步骤：

生成一组信道的训练矩阵_Hk，k＝1，…，K，K为该矩阵的总个数；

对这组信道的训练矩阵H_k进行几何均值分解，获得一组训练矩阵P_k；

依据待量化的预编码矩阵V及其概率分布函数和该组训练矩阵P_k计算系统的平均量化误差。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据待量化的预编码矩阵V的概率分布函数和该组训练矩阵P_k获得系统的平均量化误差的过程如下：

在酉空间中为每一个训练矩阵划分一个胞元；

根据所述胞元中所述训练矩阵P_k与待量化的预编码矩阵之间的距离和所述待量化的预编码矩阵的概率分布函数计算系统的平均量化误差。

5.如权利要求4述的方法，其特征在于，所述在酉空间中为每一个训练矩阵划分一个胞元的步骤具体包括：

对每一个训练矩阵，通过矩阵距离函数计算训练矩阵与所有待量化的预编码矩阵的距离，将此训练矩阵划分到最小距离对应的待量化的预编码矩阵的胞元里，所述矩阵距离函数为：

其中V和是任意两个酉矩阵，I是单位矩阵，该距离函数是求F范数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述系统的平均量化误差通过下式获得：

其中p(V∈C_k)为待量化的预编码矩阵V在胞元C_k内的概率分布函数，L为胞元的个数，表示所述距离的期望值。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述胞元中所述训练矩阵与待量化的预编码矩阵之间的距离和所述待量化的预编码矩阵的概率分布函数计算系统的平均量化误差的步骤具体包括：

分别计算每个胞元的新的质心矩阵；

用所得到的新的质心矩阵替换胞元中待量化的预编码矩阵；

计算胞元的平均量化误差；

依据胞元的平均量化误差，计算系统的平均量化误差。

8.如权利要求7述的方法，其特征在于，所述计算每个胞元的酉空间质心更新输出矩阵具体包括：

分别对各胞元中的所有训练矩阵对应的训练信道矩阵之和求平均，得到各胞元的平均信道矩阵

分别对各胞元的平均信道矩阵做几何均值分解，分解后得到的各右酉矩阵即为每个胞元的新的质心矩阵。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述系统的平均量化误差通过以下公式获得：

其中f(i)表示在胞元C_i中训练矩阵的个数。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S104根据所述系统的平均量化误差公式，获得码本矩阵的具体过程如下：

进行迭代运算，对每次迭代所计算出的所述系统的平均量化误差进行比较以得到最小的系统的平均量化误差，则此最小的系统的平均量化误差所对应的一组待量化矩阵即为所求的码本矩阵。