本發(fā)明涉及無線通信領域，尤其涉及一種二維多輸入多輸出系統(tǒng)的預編碼方法。
背景技術：
：隨著多輸入輸出技術研究的深入，MIMO系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應用，它可以對信道容量、鏈路可靠性和覆蓋范圍等帶來諸多好處?，F(xiàn)有LTE支持的下行多輸入多輸出的發(fā)送模式有發(fā)送分集和空間復用。其中空間復用的流程如圖1所示，具體為：基站和終端都保存同一個預編碼矩陣的集合，稱為碼本。終端根據(jù)小區(qū)公共導頻估計出水平信道狀態(tài)信息后，按一定準則從碼本中選出一個最優(yōu)矩陣，記為W。選取的準則可以是最大化互信息量、最大化輸出信干噪比等。終端將選出的預編碼矩陣在碼本中的索引和預編碼矩陣的秩通過上行信道反饋到基站，該索引記為PMI(PrecodingMatrixIndicator，預編碼矩陣索引)，該預編碼矩陣的秩稱為RI(RankIndicator，秩指示)。基站由收到的索引值和秩就可以唯一確定該終端應使用的預編碼矩陣。終端上報的預編碼矩陣可以看作是信道狀態(tài)信息的量化值。為了幫助基站實現(xiàn)鏈路自適應，終端需要根據(jù)其信道條件上報信道質(zhì)量指示信息(ChannelQualityIndicator，CQI)。對于采用預編碼傳輸?shù)南到y(tǒng)，CQI的計算要依據(jù)選出的預編碼矩陣。終端上報的CQI由信干噪比SINR得到，假設基站到終端的信道狀態(tài)矩陣為H，CQI與所選擇的預編碼矩陣有關：SINR=||HW||2I+N0.]]>終端將計算得到的PMI和CQI通過上行信道傳輸給基站?；纠媒K端上報的PMI進行發(fā)射端的預編碼處理，利用終端上報的CQI進行鏈路自適應(包括調(diào)制方式和編碼速率的選擇等)。從上述流程可知，LTE中預編碼過程的基礎是基站和終端的碼本集合。在LTE-Advance的R8版本4端口的空間復用(TM4)，所用預編碼碼本包含秩為 一層～四層，各自有16個預編碼矩陣。在R10中引入了8端口的空間復用，所用預編碼碼本為雙碼本的結(jié)構(gòu)。也就是采用長期信道特征和短期信道特征相乘的形式進行預編碼，W＝W1W2。預編碼矩陣W是兩個矩陣W1和W2的乘積。其中矩陣W1從長期預編碼碼本選出，該碼本針對的是寬帶和/或長時信道特性；另一矩陣W2從短期預編碼碼本選出，該碼本針對的是頻率選擇特性和/或短時信道特性。在R12中對4端口的空間復用碼本進行增強，Rank1與Rank2的碼本延用雙碼本的結(jié)構(gòu)，預編碼矩陣W同樣是兩個矩陣W1和W2的乘積的形式，而Rank3與Rank4碼本仍用原R8的碼字集合。在第三代合作伙伴計劃(3rdGenerationPartnershipProject，簡稱為3GPP)LTE65次會議中已經(jīng)針對全維度多輸入多輸出技術(Full-DimensionMIMO，簡稱為FD-MIMO)立項，用于研究支持垂直面與水平面的波束成形。所以，F(xiàn)D-MIMO中不僅需要上述的水平面的預編碼碼本，同樣為了支持垂直面波束傾角調(diào)整，還需要增加垂直面預編碼碼本及進行垂直面預編碼的方法。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提出一種二維多輸入多輸出系統(tǒng)的預編碼方法，該方法包括以下步驟：a，基站發(fā)送包含水平信道狀態(tài)及垂直信道狀態(tài)的信息參考符號；b，終端對接收到的信息參考符號進行信道估計，獲得水平及垂直信道狀態(tài)信息，構(gòu)造全部信道狀態(tài)信息；c，終端根據(jù)水平信道狀態(tài)信息，在水平方向上遍歷不同秩的水平預編碼碼本，找到一個水平最優(yōu)矩陣W；d，終端以水平最優(yōu)矩陣為基礎，根據(jù)全部信道狀態(tài)信息，在垂直方向上遍歷不同秩的垂直預編碼碼本，依據(jù)最優(yōu)原則找到一個垂直最優(yōu)矩陣P，使得最優(yōu)預編碼矩陣所對應的系統(tǒng)性能最優(yōu)；e，終端根據(jù)最優(yōu)預編碼矩陣WP計算信干噪比SINR，得到CQI；f，終端反饋水平最優(yōu)矩陣的PMI和RI以及垂直最優(yōu)矩陣的PMI和RI，同時反饋CQI給基站；g，基站基于水平最優(yōu)矩陣的PMI和RI得到水平最優(yōu)矩陣，基于垂直最優(yōu)矩陣的PMI和RI得到垂直最優(yōu)矩陣，然后計算出最優(yōu)預編碼矩陣WP用于進行預編碼操作；基于CQI進行鏈路自適應。優(yōu)選的，水平預編碼碼本為雙碼本，W＝W1W2，矩陣W1從水平長期預編碼碼本中選出，矩陣W2從水平短期預編碼碼本中選出；垂直預編碼碼本為單碼本；WP=(W1⊗P)W2.]]>優(yōu)選的，水平預編碼碼本為單碼本；垂直預編碼碼本為雙碼本，P＝P1P2，矩陣P1從垂直長期預編碼碼本中選出，矩陣P2從垂直短期預編碼碼本中選出；WP=(W⊗P1)P2.]]>優(yōu)選的，水平預編碼碼本為雙碼本，W＝W1W2，矩陣W1從水平長期預編碼碼本中選出，矩陣W2從水平短期預編碼碼本中選出；垂直預編碼碼本為雙碼本，P＝P1P2，矩陣P1從垂直長期預編碼碼本中選出，矩陣P2從垂直短期預編碼碼本中選出；WP=(W1⊗P1)(W2⊗P2).]]>優(yōu)選的，垂直預編碼碼本只包含秩為1的碼本，可以有以下兩種優(yōu)選方式：(1)：垂直預編碼碼本為單碼本并且為過采樣DFT向量的形式，其中：第k個垂直預編碼矩陣P(k)表示為：P(k)=1ej2π·kQej2π·2kQ···ej2π(N-1)kQT,]]>N為垂直端口個數(shù)；Q為固定的過采樣率，大于等于N；k＝0,1,…,T-1；T的取值范圍為1～Q/2。(2)：垂直預編碼碼本為雙碼本，其中：垂直長期預編碼碼本為塊對角陣結(jié)構(gòu)的形式，第k個垂直長期預編碼矩陣P1(k)表示為：P1(k)=X(k)00X(k),]]>塊對角元素X(k)為過采樣DFT矩陣，由從維度為的過采樣DFT矩陣B中選出的CR列向量組成，k＝0,1,…,V1-1，V1不超過從矩陣B中選出CR列向量的可選總數(shù)；N為垂直端口個數(shù)；Q1為固定的過采樣率，大于等于N；CR為固定值；矩陣B的第1+m行，1+n列的元素[B]1+m,1+n表示為：[B]1+m,1+n=ej2πmnQ1,m=0,1,...,N2-1,n=0,1,...,Q1-1.]]>垂直短期預編碼碼本表示為:{12YY,12YjY,12Y-Y,12Y-jY}]]>Y∈{e~1,e~2,...,e~N/2}]]>為CR×1維的波束選擇單位向量，表示為以上所有方法的步驟d中，所述最優(yōu)原則可以為最大吞吐量原則、最大SNR原則或最小奇異值原則。本發(fā)明提供了一種二維預編碼方法，在此方法中終端同時遍歷水平及垂直碼本，并選擇出水平最優(yōu)矩陣及垂直最優(yōu)矩陣反饋給基站，同時還反饋根據(jù)上述兩個最優(yōu)矩陣確定的CQI，基站由反饋信息進行下行調(diào)度。采用本發(fā)明后，下行可以同時控制水平及垂直兩個方向的波束，不僅能夠更加精準的控制下行單個終端的波束方向，還能夠減少MU-MIMO情況下終端之間的互相干擾，可以更加靈活的調(diào)度多個終端，以及同時調(diào)度更多個數(shù)終端或同時調(diào)度更多下行數(shù)據(jù)層數(shù)。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為
背景技術：
的現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)的預編碼流程圖；圖2為實施例1的二維MIMO系統(tǒng)的預編碼流程圖。具體實施方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例；需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1本實施例具體說明二維MIMO系統(tǒng)中的預編碼方法，其流程如圖2所示，步驟說明如下：1，基站發(fā)送包含水平信道狀態(tài)及垂直信道狀態(tài)的信息參考符號CSI-RS。2，終端通過對CSI-RS進行信息估計獲得水平及垂直信道狀態(tài)信息，構(gòu)造全部信道狀態(tài)信息。3，終端根據(jù)上述水平信道狀態(tài)信息，依據(jù)最大吞吐量原則，或最大SNR原則，或最小奇異值原則等，遍歷水平方向的不同秩的所有水平預編碼碼本，找到一個最優(yōu)矩陣W做為水平最優(yōu)矩陣，其中包含RI和PMI信息，RI即為水平最優(yōu)矩陣的列數(shù)，PMI即為W在秩為RI時的索引號。4，終端在上述水平最優(yōu)矩陣的基礎上，根據(jù)全部信道狀態(tài)信息，依據(jù)最大吞吐量原則(或最大SNR原則，或最小奇異值原則等)，遍歷垂直方向的不同秩的所有垂直預編碼碼本，找到一個最優(yōu)矩陣P做為垂直最優(yōu)矩陣，使得最優(yōu)預編碼矩陣對應的吞吐量最大(或SNR最大，或奇異值最小等)。即根據(jù)下式找到最優(yōu)矩陣P：i=argmaxpi∈C(capacity(W⊗pi,H,c))]]>其中H為全部信道狀態(tài)信息，w為水平最優(yōu)矩陣，C是垂直預編碼碼本，pi為垂直預編碼碼本C中的矩陣，c是干擾相關矩陣。最優(yōu)矩陣P包含v-RI和v-PMI信息，v-RI即為垂直最優(yōu)矩陣的列數(shù)，v-PMI即為P在秩為v-RI時的索引號。5，終端根據(jù)最優(yōu)預編碼矩陣WP，計算信干噪比SINR，對應得到此時CQI。假設基站到終端全部信道狀態(tài)信息矩陣為H，則信干噪比SINR為：SINR=||HWP||2I+N0=||H(W⊗P)||2I+N0.]]>6，終端按現(xiàn)有方式反饋水平最優(yōu)矩陣的PMI和RI，同時反饋垂直最優(yōu)矩陣的v-PMI和v-RI，以及CQI給基站。7，基站收到PMI、RI、v-PMI、v-RI和CQI后，基于PMI和RI得到水平最優(yōu)預編碼矩陣；基于v-PMI和v-RI得到垂直最優(yōu)預編碼矩陣；同樣按照的形式計算出最終的預編碼矩陣做為下行預編碼的參考信息；基站還利用CQI進行頻域選擇性調(diào)度和MCS選擇。按照所采用的水平和垂直預編碼碼本不同，最終形式也不同。當水平預編碼碼本為單碼本時：■如果垂直預編碼碼本為單碼本，則■如果垂直預編碼碼本為雙碼本，則P＝P1P2，矩陣P1從垂直長期預編碼碼本(針對的是寬帶和/或長時信道特性)中選出，矩陣P2從垂直短期預編碼碼本(針對的是頻率選擇特性和/或短時信道特性)中選出，Wp=(W⊗P1)P2.]]>當水平預編碼碼本為雙碼本時，W＝W1W2，矩陣W1從水平長期預編碼碼本中選出，矩陣W2從水平短期預編碼碼本中選出，此時：■如果垂直預編碼碼本為單碼本，則■如果垂直預編碼碼本為雙碼本，則8，基站按照調(diào)度算法，參考上述反饋信息，確定第k個用戶發(fā)端的MCS等級、預編碼矩陣及層數(shù)。9，基站對數(shù)據(jù)進行預編碼操作；對專用導頻進行預編碼操作；基站發(fā)送數(shù)據(jù)及專用導頻。10，終端收到上述專用導頻后進行信道估計，可獲得包含預編碼信息的信息狀態(tài)信息。11，終端由上述信息狀態(tài)對數(shù)據(jù)進行解調(diào)。實施例2本實施例以實施例1為基礎，預編碼步驟中的水平預編碼碼本采用現(xiàn)有協(xié)議中的預編碼碼本，垂直預編碼碼本只包含秩為1的碼本，即固定v-RI為1，此時不需要顯式反饋秩指示v-RI，相比原預編碼流程，只需增加垂直碼本的索引指示。本實施例的垂直預編碼碼本為單碼本，并且為過采樣DFT向量的形式，由T個垂直預編碼矩陣組成，第k個垂直預編碼矩陣P(k)表示為：P(k)=1ej2π·kQej2π·2kQ···ej2π(N-1)kQT,]]>N為垂直端口個數(shù)；Q為固定的過采樣率，大于等于N，可以由系統(tǒng)設置；k＝0,1,…,T-1；T的取值范圍為1～Q/2，對應垂直波束方向為[0，PI]，所以在全部Q個可選波束角度中只需要選擇其中Q/2個即可。特別的Q＝28＝256。實施例3本實施例與實施例2的不同之處在于：垂直預編碼碼本采用雙碼本結(jié)構(gòu)， 即長期預編碼碼本的矩陣與短期預編碼碼本的矩陣相乘的形式，P＝P1P2。垂直長期預編碼碼本為塊對角陣結(jié)構(gòu)的形式，第k個垂直長期預編碼矩陣P1(k)表示為：P1(k)=X(k)00X(k),]]>塊對角元素X(k)為過采樣DFT矩陣，由從維度為的過采樣DFT矩陣B中選出的CR列向量組成，代表第k個矩陣有CR個波束，總共有V1種選法，即k＝0,1,…,V1-1，V1不超過從矩陣B中選出CR列向量的可選總數(shù)；N為垂直端口個數(shù)；Q1為固定的過采樣率，大于等于N，可以由系統(tǒng)設置；CR為固定值，可以由系統(tǒng)設置；矩陣B的第1+m行，1+n列的元素[B]1+m,1+n表示為：[B]1+m,1+n=ej2πmnQ1,m=0,1,...,N2-1,n=0,1,...,Q1-1.]]>垂直短期預編碼碼本表示為:P2∈{12YY,12YjY,12Y-Y,12Y-jY}]]>Y∈{e~1,e~2,...,e~N/2}]]>上式的為CR×1維的波束選擇單位向量，表示為i=1,2,...,N2.]]>本領域普通技術人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。當前第1頁1 2 3