[发明专利]一种基于傅里叶扰动矩阵的码本设计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于傅里叶扰动矩阵的码本设计方法。

背景技术

在多输入多输出（MIMO）系统中，为了通过在发送端进行预编码操作来提高系统传输性能，发送端需要获知信道状态信息（CSI），而CSI通常由接收端向发送端反馈得到。随着MIMO系统发送天线数目的不断增大，为了保证预编码的性能，需要增大码本大小。此时，码本搜索复杂度及CSI反馈开销也随之提高。因此，设计合理的码本以平衡预编码性能和反馈开销对于提高系统整体性能至关重要。

现有的码本构造方法主要包括Grassmannian码本、基于离散傅里叶变换（DFT）的码本、Kerdock码本等。其中，Grassmannian码本性能好，存储量大，计算复杂度高，通常用于子流数较小的场合。基于DFT的码本要求子流数目等于发送天线数，且应用于不相关信道时性能较差。而Kerdock码本具有易构造、码本存储量小、搜索复杂度低等优点，是较大规模天线阵列的预编码矩阵构造的不错选择。

此外，由于系统的误码率性能主要由信噪比最低的一路数据流所决定，因此，误码率性能最佳的情况是各路数据流的信噪比尽量相等。而Kerdock码本本身没有考虑空间复用流中任意两路数据流信噪比的平衡问题，不能提供最佳的误码率性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于傅里叶扰动矩阵的码本设计方法，在扩展码本大小的同时，很好地平衡空间复用流中任意两路数据流的信噪比，为系统提供最佳的误码率性能，以提高信道容量。

为实现上述发明目的，本发明基于傅里叶扰动矩阵的码本设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、基于互无偏基的思想构造一个包含M₁个码本矩阵的Kerdock码本作为主码本，记为集合Φ₁={W₁(i₁)|i₁=0,1,…,M₁-1}，其中，码本矩阵W₁(i₁)大小为N_t×L,，N_t为发送天线数，且要求为2的幂次即N_t=2^B，L是空间复用数据流的数目即复用层数L；

1.1）、生成大小为N_t×N_t的对角矩阵D_n(n=0,1,...,N_t-1)，其对角元素取值只能是±1和±j；

1.2）、生成Sylvester–Hadamard矩阵：

1.3）、生成相应的正交矩阵K_n：

Kn=1NtDnHNt;]]>

1.4）、针对不同的复用层数L，通过任意选取矩阵K_n中的L列来构建码本矩阵W₁(i₁)；

（2）、构造一个包含M₂个码本矩阵的基于傅里叶扰动矩阵的辅码本，记为集合Φ₂={W₂(i₂)|i₂=0,1,…,M₂-1}，W₂(i₂)为大小L×L的傅里叶扰动矩阵，具体如下：

W₂(i₂)=Λ_L(i₂)D_L；

其中，Λ_L(i₂)为对角矩阵：