專利名稱：一種基于Khatri-Rao矩陣積的有限反饋酉碼本設(shè)計(jì)方法
一種基于Khatr i-Rao矩陣積的有限反饋酉碼本設(shè)計(jì)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于多天線無(wú)線通信系統(tǒng)中的一種有限反饋預(yù)編碼技術(shù)，特別涉及一種預(yù) 編碼的碼本設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，正交空時(shí)分組碼(OSTBC)因其具有良好的性能和簡(jiǎn)單的解碼方式而成為 多天線(MIMO)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的空時(shí)編碼。然而，OSTBC由于只適合在特定數(shù)目的發(fā) 射天線上發(fā)送使它的潛在應(yīng)用范圍受到了限制。另一方面，由于空時(shí)編碼的發(fā)送無(wú)需發(fā)射 端獲取信道狀態(tài)信息(CSI)，人們普遍認(rèn)為空時(shí)編碼技術(shù)是一種“開(kāi)環(huán)”分集技術(shù)，然而與 波束成形等閉環(huán)分集技術(shù)相比，空時(shí)編碼這種開(kāi)環(huán)分集因其沒(méi)有獲取更多的陣列增益而存 在一定的性能損失?；谏鲜鰞煞矫嬖?，人們逐漸將關(guān)注的熱點(diǎn)集中在發(fā)射端帶有預(yù)編 碼的閉環(huán)空時(shí)編碼結(jié)構(gòu)上，即在閉環(huán)系統(tǒng)的發(fā)射端對(duì)OSTBC信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理來(lái)解決上述問(wèn) 題。而其中的有限反饋預(yù)編碼方式[1]因?yàn)榉答伭啃『蛯?duì)系統(tǒng)性能有顯著提升而受到了格 外的關(guān)注。
有限反饋是一種利用碼本對(duì)CSI進(jìn)行量化的方式，其機(jī)理是預(yù)先設(shè)計(jì)好收、發(fā)兩 端共知的碼本——預(yù)編碼矩陣的有限集合，在每一次信道衰落變化時(shí)，接收端通過(guò)一定準(zhǔn) 則利用碼本對(duì)CSI進(jìn)行量化，以幾個(gè)比特將所得碼本矩陣的序號(hào)反饋回發(fā)射端，發(fā)射端再 根據(jù)收到的序號(hào)選取相應(yīng)的碼本矩陣用于預(yù)編碼?？梢?jiàn)，有限反饋的關(guān)鍵是對(duì)碼本的設(shè)計(jì)， 碼本的好壞決定了對(duì)CSI的量化從而影響預(yù)編碼系統(tǒng)的性能。
針對(duì)碼本的設(shè)計(jì)，D. J. Love提出了基于Grassmarmian子空間集構(gòu)造的方法[2]， 但是由于其數(shù)學(xué)上的復(fù)雜性，要想在Grassmarmian子空間集中尋找適合于任意發(fā)射天 線數(shù)且任意尺寸大小的碼本集合是非常困難的。對(duì)此，D.J.Love提出了一種較為實(shí)用的 生成Grassmarmian子空間集的碼本[3]，即采用了酉空時(shí)星座的系統(tǒng)設(shè)計(jì)法[4]來(lái)構(gòu)造 Grassmannian子空間集。該方法中構(gòu)造了一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣，旋轉(zhuǎn)矩陣由具有不同系數(shù)的頻率 分量構(gòu)成，通過(guò)對(duì)初始的信號(hào)矩陣旋轉(zhuǎn)不同的角度來(lái)生成Grassmarmian碼本集合中的其 它元素。盡管按照這種方法可以構(gòu)造出較大尺寸的碼本集合，但是它需要對(duì)旋轉(zhuǎn)矩陣中的 多個(gè)頻率系數(shù)同時(shí)進(jìn)行最優(yōu)搜索，這樣一方面很難達(dá)到全局最優(yōu)，而且隨機(jī)搜索使得碼本 集合構(gòu)造時(shí)的復(fù)雜度非常高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的Grassmarmian碼本構(gòu)造中的缺陷，提出了一種基 于Khatri-Rao矩陣積來(lái)構(gòu)造酉碼本集合的方法，本方法稱為KRP (Khatri-Rao Product)酉 碼本。與Grassmarmian碼本相比，KRP碼本的生成無(wú)需進(jìn)行最優(yōu)搜索，而且可以通過(guò)設(shè)置 不同的參數(shù)來(lái)生成不同尺寸大小的酉碼本。此外，KRP碼本還可以根據(jù)需要的反饋比特?cái)?shù) 和發(fā)射天線數(shù)在收、發(fā)兩端即時(shí)生成，不會(huì)占用收發(fā)端的存儲(chǔ)空間。理論分析及仿真結(jié)果表 明，采用KRP碼本作為有限反饋預(yù)編碼可使系統(tǒng)獲得滿天線分集，且當(dāng)反饋比特?cái)?shù)相同時(shí)，4KRP碼本的性能優(yōu)于Grassmannian碼本。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
在利用PSK符號(hào)向量構(gòu)造一個(gè)類似于Vandermonde矩陣的基礎(chǔ)上，再用一個(gè)酉矩 陣與其做Khatri-Rao矩陣積來(lái)生成酉碼本。具體地分為三個(gè)步驟
一、構(gòu)造PSK符號(hào)向量集合
在構(gòu)造KRP酉碼本時(shí)，首先定義一個(gè)KX 1維的向量
權(quán)利要求
1. 一種基于Khatri-Rao矩陣積的有限反饋酉碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步 驟KRP碼本的構(gòu)造分為如下三步一、構(gòu)造PSK符號(hào)向量集合在構(gòu)造KRP酉碼本時(shí)，首先定義一個(gè)KX 1維的向量
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Khatri-Rao矩陣積的有限反饋酉碼本設(shè)計(jì)方法，是在利用PSK符號(hào)向量構(gòu)造一個(gè)類似于Vandermonde矩陣的基礎(chǔ)上，再用一個(gè)酉矩陣與其做Khatri-Rao矩陣積來(lái)生成酉碼本。與現(xiàn)有的Grassmannian碼本相比，KRP碼本的生成無(wú)需進(jìn)行最優(yōu)搜索，可以通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)來(lái)生成不同尺寸大小的酉碼本。此外，KRP碼本的特殊結(jié)構(gòu)使其可根據(jù)需要的反饋比特?cái)?shù)和發(fā)射天線數(shù)目在收、發(fā)兩端即時(shí)生成，不會(huì)占用收發(fā)端的存儲(chǔ)空間。理論分析及仿真結(jié)果表明，采用KRP碼本作為有限反饋預(yù)編碼可使系統(tǒng)獲得滿天線分集，而且當(dāng)反饋比特?cái)?shù)相同時(shí)，KRP碼本的性能優(yōu)于Grassmannian碼本。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102035627SQ20101059038
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者王磊, 陳志剛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)