[发明专利]一种适用于3DMIMO系统的基于双码本的预编码方法

摘要

本发明公开了一种适用于3D MIMO系统的基于双码本的预编码方法，其特征在于，在充分考虑实际信道空间特性的前提下，分别在垂直方向和水平方向上进行了两次预编码设计，由于垂直方向上信道相关性较大，因此垂直方向上采用了DFT码本，由于水平方向上格拉斯曼码本性能更好，因此水平方向上采用了格拉斯曼预编码方案，即DFT码本和格拉斯曼码本联合形成了本发明的预编码方法。本发明的有益之处在于本发明的DFT码本和格拉斯曼码本联合所形成的双码本预编码方法与传统的预编码方案相比，极大地提高了用户的信号性能，有效降低了系统的误比特率。

主权项

一种适用于3D MIMO系统的基于双码本的预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)假设基站端天线阵列行数为Nt，每一根天线上的阵元数为Nv，接收端天线数为Nr，则获得信道矩阵H的维度：Nr×(Nt×Nv)，所述基站端采用平面阵列结构，天线阵子在水平和垂直方向上的距离能够调整；(2)接收端接收到信号后，对信道矩阵H进行估计，从而得到大小为Nr×(Nt×Nv)的信道矩阵，假设基站端第i根发射天线与接收天线间子信道矩阵为Hi，子信道矩阵Hi的大小为Nr×Nv，则将信道矩阵H重写为：H=[H1,H2,H3,...,HNt];]]>(3)在垂直方向上，信道采用空间相关性较大的DFT码本，所述DFT码本的形式如下：其中，N表示DFT码本的列数，所述DFT码本的大小为(log2N)bits；根据DFT码本对每个子信道矩阵Hi进行最佳码字选择，选取DFT码本中的某一列vi为最佳码字，当对所有子信道矩阵完成码字选择后，得到预编码矩阵Wv：所述预编码矩阵Wv在垂直方向上的大小为(Nt×Nv)×Nt；此时，等效信道H‑equal＝H×Wv，将等效信道H‑equal视作水平信道，在该步骤中，得到预编码矩阵Wv的过程为：遍历步骤(2)中信道矩阵H里的每一个子信道矩阵Hi，根据以下准则选取DFT码本的列：vi=argmaxvm∈Codebook(vmHHiHHivm)]]>其中，vm为DFT码本Codebook中的第m列，vmH表示对矩阵vm进行共轭转置操作，HiH表示对矩阵Hi进行共轭转置操作，随后，通过加0操作将垂直方向上的预编码矩阵Wv的原维度Nt×Nv扩展为(Nt×Nv)×Nt；(4)在水平方向上，采用空间相关性较小的格拉斯曼码本，根据格拉斯曼码本对等效信道H‑equal进行最佳码字选择，得到水平预编码矩阵Wh，在该步骤中，得到水平预编码矩阵Wh的过程为：wm＝H‑equal×cm，cm∈CodebookHwm＝UmSmVmH其中，cm为格拉斯曼码本中的每m个码字，对于吞吐量最大准则：dm＝trace(SmH×Sm)其中，trace(SmH×Sm)表示矩阵SmH×Sm的迹；对于最小奇异值准则：dm为矩阵Sm中的最小非零元素，根据以下方法选择最佳码字序号：i=argmaxm={1,2,...,2M}dm]]>从而得到水平预编码矩阵Wh：Wh＝ci,ci∈CodebookH；(5)接收端分别将选取的垂直方向上的预编码矩阵Wv和水平方向上的预编码矩阵Wh所对应的索引反馈给基站端，基站端根据索引选择出对应的垂直方向上的预编码矩阵Wv和水平方向上的预编码矩阵Wh形成双码本，基站端获得三维预编码矩阵Wcodebook：Wcodebook＝Wv×Wh；(6)基站根据三维预编码矩阵Wcodebook对发送信号进行预编码处理，形成三维波束并将处理后的发送信号发射到接收端，接收端接收到信号后，返回到步骤(2)，若信号发送完成，则通信成功完成。