一種3d碼本構(gòu)造方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種3D碼本構(gòu)造方法及系統(tǒng)，涉及無線通信領(lǐng)域。該方法包括：根據(jù)基站水平維的反饋精度NH、豎直維的反饋精度NV和發(fā)射天線數(shù)Mt，確定水平維矩陣FH和豎直維矩陣FV；對(duì)水平維矩陣FH和豎直維矩陣FV進(jìn)行克羅尼克積，構(gòu)造3D?MIMO母碼本F；根據(jù)基站的發(fā)射天線數(shù)Mt，在3D?MIMO母碼本F中采用隨機(jī)搜索法選取碼字間相關(guān)性最小的Mt行，構(gòu)成最優(yōu)的3D?MIMO碼本，該方法及系統(tǒng)充分利用3D?MIMO的空間自由度，提高了通信網(wǎng)絡(luò)容量，提升了通信網(wǎng)絡(luò)性能。
【專利說明】一種3D碼本構(gòu)造方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種3D碼本構(gòu)造方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了進(jìn)一步提高 3D ΜΙΜΟ (Multiple-Input Multiple-〇ut-put)技術(shù)的頻譜效率， 同時(shí)利用水平維和堅(jiān)直維空間自由度的3D ΜΜ0技術(shù)被提出。其中，諸如垂直扇區(qū)分裂、3D 波束賦形等技術(shù)已經(jīng)被研究用于提高系統(tǒng)的垂直覆蓋和總?cè)萘俊?D天線陣列是3D ΜΜ0技 術(shù)的關(guān)鍵。最典型的2D天線陣列是均勻平面陣列。這種天線陣列能夠從均勻線性陣列變 換得來。為了更好的評(píng)估2D天線陣列的性能，需要進(jìn)行同時(shí)考慮水平維和堅(jiān)直維的3D信 道的建模。
[0003] 由于3D ΜΙΜΟ中，信道在3維空間中建模，傳統(tǒng)的DFT(Discrete Fourier Transform)碼本不再適用。在3D ΜΜ0中，基站通常會(huì)在有限的空間內(nèi)安裝大量的天線端 口，3D信道通常是相關(guān)的。因此，DFT碼本中適用于相關(guān)信道的恒模特性應(yīng)當(dāng)被保留。考慮 到碼本構(gòu)造的復(fù)雜度，使用兩個(gè)DFT碼本其中一個(gè)表征信道的水平維特性，另一個(gè)表征信 道的堅(jiān)直維特性一進(jìn)行克羅尼克乘積構(gòu)造3D碼本既保留了碼本的恒模特性，又有利于工 程實(shí)現(xiàn)。
[0004] 現(xiàn)有的碼本構(gòu)造方法存在以下問題：采用傳統(tǒng)的DFT碼本，由于系統(tǒng)的吞吐量較 低，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)容量較低，通信網(wǎng)絡(luò)性能較差；


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] (一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何構(gòu)造一種3D碼本，利用3D碼本的空間自由度， 提高通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種3D碼本構(gòu)造方法，該方法包括：
[0009] S1、根據(jù)基站水平維的反饋精度NH、堅(jiān)直維的反饋精度Nv和發(fā)射天線數(shù)Mt，確定水 平維矩陣？ 11和堅(jiān)直維矩陣Fv;
[0010] S2、對(duì)水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣Fv進(jìn)行克羅尼克積，構(gòu)造3DMM0母碼本F ;
[0011] S3、根據(jù)基站的發(fā)射天線數(shù)Mt，在3D ΜΙΜ0母碼本F中采用隨機(jī)搜索法選取碼字間 相關(guān)性最小的Mt行，構(gòu)成最優(yōu)的3D ΜΜ0碼本。
[0012] 優(yōu)選的，步驟S1中確定水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣Fv具體方法如下 ：
[0013] S10、根據(jù)基站發(fā)射天線的水平維端口數(shù)NtH和堅(jiān)直維端口數(shù)Ntv確定水平維的反饋 比特?cái)?shù)B H和堅(jiān)直維反饋比特?cái)?shù)Bv ;
[0014] S11、由公式, = 2S|，Mt = NtHNtv求出基站水平維的反饋精度ΝΗ、堅(jiān)直 維的反饋精度Νν和發(fā)射天線數(shù)Mt ;
[0015] S12、根據(jù)確定的基站的水平維的反饋精度NH、堅(jiān)直維的反饋精度Nv、發(fā)射天線的 水平維端口數(shù)NtH及堅(jiān)直維端口數(shù)Ntv，構(gòu)造水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣F v : [0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種3D碼本構(gòu)造方法，其特征在于，該方法包括： 51、 根據(jù)基站水平維的反饋精度NH、堅(jiān)直維的反饋精度Nv和發(fā)射天線數(shù)Mt，確定水平維 矩陣F H和堅(jiān)直維矩陣Fv ; 52、 對(duì)水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣Fv進(jìn)行克羅尼克積，構(gòu)造3DMM0母碼本F ; 53、 根據(jù)基站的發(fā)射天線數(shù)Mt，在3D ΜΙΜΟ母碼本F中采用隨機(jī)搜索法選取碼字間相關(guān) 性最小的Mt行，構(gòu)成最優(yōu)的3D ΜΜ0碼本。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中確定水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣 Fv具體方法如下： 510、 根據(jù)基站發(fā)射天線的水平維端口數(shù)NtH和堅(jiān)直維端口數(shù)Ntv確定水平維的反饋比特 數(shù)B H和堅(jiān)直維反饋比特?cái)?shù)Bv ; 511、 由公式= , Mt = NtHNtv求出基站水平維的反饋精度ΝΗ、堅(jiān)直維的 反饋精度Νν和發(fā)射天線數(shù)Mt; 512、 根據(jù)確定的基站的水平維的反饋精度NH、堅(jiān)直維的反饋精度Nv、發(fā)射天線的水平 維端口數(shù)N tH及堅(jiān)直維端口數(shù)Ntv，構(gòu)造水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣Fv :
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中的3D MM0母碼本F =匕?昇； 其中，<8表示克羅尼克積，矩陣F的維數(shù)為NXN = NhNvXNhNv。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中所述隨機(jī)搜索法選取碼字間相關(guān) 性最小的Mt行的具體方法如下： 530、 隨機(jī)生成一個(gè)有Mt個(gè)行向量的索引集合； 531、 對(duì)Mt個(gè)行向量的索引集合進(jìn)行迭代，每次迭代中，通過改變前一次行向量中的一 個(gè)元素，計(jì)算當(dāng)次迭代和前一次迭代的3D MM0碼本的最大相關(guān)性，若相關(guān)性減小，則將當(dāng) 次最優(yōu)行向量索引集合更改為當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合，否則，不更改； 532、 判斷當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合是否出現(xiàn)過，若出現(xiàn)過，則將其出現(xiàn)次數(shù)加1，否則， 記錄其出現(xiàn)，并將其出現(xiàn)次數(shù)記為1 ; 533、 判斷當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合是否出現(xiàn)次數(shù)最多，若是，則將當(dāng)次最優(yōu)行向量索 引集合更改為當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合，否則，當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合與上次迭代的最 優(yōu)行向量索引集合保持一致； 534、 判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到限定值，若達(dá)到限定值，則最優(yōu)行索引集合即為最后迭代 的最優(yōu)行向量索引集合，否則返回步驟S31。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，計(jì)算當(dāng)次迭代和前一次迭代的3D ΜΙΜΟ碼本 的相關(guān)性的公式如下：
其中，w(:，1)代表Mt個(gè)行向量構(gòu)成的碼本W(wǎng)當(dāng)次迭代的第1列的向量，W(:，Γ ) 代表Mt個(gè)行向量構(gòu)成的碼本W(wǎng)前一次迭代的第1'列的向量，uk代表選出的行索引， uk e [〇, 1，· · ·，N_l]，k = 1，2, · · ·，Mt，N = NhNv。
6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于生成的最優(yōu)3D MMO碼本， 根據(jù)A = ai*g 選擇預(yù)編碼碼字&進(jìn)行預(yù)編碼，式中η表示基站測(cè)得的信道矩陣，w vveiijx) 表示在所述最優(yōu)的3DMM0碼本中使|Hw|最大的碼字。
7. -種3D碼本構(gòu)造系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括矩陣選取模塊、矩陣生成模塊和碼 本生成模塊； 所述矩陣選取模塊，用于根據(jù)基站水平維的反饋精度NH、堅(jiān)直維的反饋精度Nv和發(fā)射 天線數(shù)Mt，確定水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣Fv ; 所述矩陣生成模塊，用于對(duì)所述矩陣選取模塊確定的水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣巧進(jìn) 行克羅尼克積，構(gòu)造3D MM0母碼本F ; 所述碼本生成模塊，用于根據(jù)基站的發(fā)射天線數(shù)Mt，在3D ΜΙΜΟ母碼本F中采用隨機(jī)搜 索法選取碼字間相關(guān)性最小的Mt行，構(gòu)成最優(yōu)的3D ΜΜ0碼本。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣選取模塊包括選取計(jì)算單元和選 取構(gòu)造單元； 所述選取計(jì)算單元，用于根據(jù)基站發(fā)射天線的水平維端口數(shù)NtH和堅(jiān)直維端口數(shù)Ntv確 定水平維的反饋比特?cái)?shù)4和堅(jiān)直維反饋比特?cái)?shù)Bv，由公式A =2~，蚪=2&，Mt = NtHNtv 求出基站水平維的反饋精度NH、堅(jiān)直維的反饋精度Nv和發(fā)射天線數(shù)Mt ; 所述選取構(gòu)造單元，用于根據(jù)所述選取計(jì)算單元確定的基站的水平維的反饋精度Nh、 堅(jiān)直維的反饋精度Nv、發(fā)射天線的水平維端口數(shù)NtH及堅(jiān)直維端口數(shù)Ntv，構(gòu)造水平維矩陣F h 和堅(jiān)直維矩陣Fv :
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣生成模塊根據(jù)所述矩陣選取模塊 得到的水平維矩陣FH和堅(jiān)直維矩陣Fv通過克羅尼克積生成矩陣F 盡;其中，?表示 克羅尼克積，矩陣F的維數(shù)為NXN = NhNvXNhNv。
10. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述碼本生成模塊包括索引集合生成單 元、索引集合迭代單元、索引集合判斷單元、索引集合個(gè)數(shù)判斷單元和索引集合限值判斷單 元； 所述索引集合生成單元，用于隨機(jī)生成一個(gè)有Mt個(gè)行向量的索引集合； 所述索引集合迭代單元，用于對(duì)Mt個(gè)行向量的索引集合進(jìn)行迭代，每次迭代中，通過改 變前一次行向量中的一個(gè)元素，計(jì)算當(dāng)次迭代和前一次迭代的3D ΜΙΜΟ碼本的最大相關(guān)性， 若相關(guān)性減小，則將當(dāng)次最優(yōu)行向量索引集合更改為當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合，否則，不更 改； 所述索引集合判斷單元，用于判斷當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合是否出現(xiàn)過，若出現(xiàn)過，則 將其出現(xiàn)次數(shù)加1，否則，記錄其出現(xiàn)，并將其出現(xiàn)次數(shù)記為1 ; 所述索引集合個(gè)數(shù)判斷單元，用于判斷當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合是否出現(xiàn)次數(shù)最多， 若是，則將當(dāng)次最優(yōu)行向量索引集合更改為當(dāng)前最優(yōu)行向量索引集合，否則，當(dāng)前最優(yōu)行向 量索引集合與上次迭代的最優(yōu)行向量索引集合保持一致； 所述索引集合限值判斷單元，用于判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到限定值，若達(dá)到限定值，則最 優(yōu)行索引集合即為最后迭代的最優(yōu)行向量索引集合，否則，繼續(xù)迭代。
【文檔編號(hào)】H04B7/06GK104065405SQ201410245811
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】王瑩, 蔣礪思, 陳勇策, 王愛玲 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)