本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造方法及裝置。

背景技術：

多輸入多輸出(multiple-inputmultiple-output，mimo)系統(tǒng)中，一個基站上通常設置有超過128根的基站天線。同時基站通過有線線纜分別與多個無線接入端口(radioaccessport，rap)連接，這些無線接入端口分布在該基站覆蓋范圍下的蜂窩小區(qū)的不同位置處，每個無線接入端口上都部署有多個射頻天線?；景l(fā)射端在利用基站天線發(fā)射信號之前，需要對待發(fā)射的信號進行預編碼。預編碼技術是一種基站發(fā)射端利用信道狀態(tài)信息對發(fā)射信號進行預處理，以提高系統(tǒng)容量或降低系統(tǒng)的誤碼率為目的的信號處理技術。

一般地,獲取預編碼是通過獲取基站天線與多個無線接入端口之間的信道的信道信息矩陣；根據(jù)信道信息矩陣得到干擾信道矩陣；對干擾信道矩陣進行拓展，得到拓展干擾信道矩陣；對拓展干擾信道矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣進行奇異值分解(singularvaluedecomposition，svd)，得到第一層預編碼矩陣；對第一層預編碼矩陣左乘信道信息矩陣后得到的矩陣進行svd分解，得到第二層預編碼矩陣；根據(jù)第一層預編碼矩陣和第二層預編碼矩陣計算得到預編碼矩陣。

具體地，mimo技術的實施將依賴于對于信道狀態(tài)信息(csi)的利用，為了通過在發(fā)送端進行預編碼來提高系統(tǒng)傳輸性能，發(fā)送端需要獲知信道狀態(tài)信息(channelstatementinformation，csi)，而信道狀態(tài)信息csi通常由接收端利用參考序列進行信道估計得到，這通常需要接收端信道狀態(tài)信息csi并將其反饋給發(fā)送端，用于在發(fā)送端計算合適的預編碼或者波束成形參數(shù)。然而，csi反饋信道的有限性決定了預編碼碼本的設計是必要的。為了減少反饋量，在關于高秩與低秩的情況提出了一種由兩層組成的雙碼本w＝w1*w2的預編碼方法，w1與w2分別是長期預編碼矩陣(即，利用信道狀態(tài)信息的長期統(tǒng)計計算的預編碼矩陣)與短期預編碼矩陣(即，利用信道狀態(tài)信息的短期統(tǒng)計計算的預編碼矩陣)。

盡管在現(xiàn)有技術中提出了基于雙碼本的預編碼方案，比如現(xiàn)有的lter8系統(tǒng)是基于鏡像變換householder設計的4天線碼本與lter10系統(tǒng)基于雙碼本設計的8天線碼本，主要針對水平向天線設計，沒有考慮垂直向天線的自由度，在空間資源的自由度并沒有被充分利用，尤其是在垂直域的空間資源沒有被充分利用，因而在多個用戶分布于同一建筑物的不同樓層的情況下，這些方案難以支持多用戶傳輸，直接用于aas基站天線部署時，系統(tǒng)性能將嚴重下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造方法及裝置，應用于4glte、lte-a及5gimt-2020移動通信系統(tǒng)embb中，利用包括支持垂直方向與水平方向量化的預編碼矩陣，可以充分利用有源天線系統(tǒng)垂直方向的自由度，從而提高csi反饋的精度和系統(tǒng)吞吐量。

第一方面，本發(fā)明提出了一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造方法，包括：

構(gòu)造預編碼矩陣w為表示寬帶或長期信道特性的第一碼本矩陣w1與用于所述第一碼本矩陣w1帶寬選擇的第二碼本矩陣w3、表示窄帶或短期信道特性的第二碼本矩陣w2乘積，即：

w＝w3*w1*w2

所述第一碼本矩陣為：

其中，rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v是對角矩陣，矩陣dcla,h、dcla,v、dula,h、dula,v的各列為離散傅里葉變換dft向量。

優(yōu)選地，所述w2用于選擇矩陣w1中的列向量或線性加權(quán)組合矩陣w1中的列向量從而構(gòu)成矩陣w。

優(yōu)選地，當所述3dmu-mimo系統(tǒng)的發(fā)送天線為四天線且僅傳輸一個碼字時，所述信道獨立預編碼傳輸為一層傳輸，或者為一個碼字使用兩層進行重傳傳輸。

優(yōu)選地，當所述3dmu-mimo系統(tǒng)的發(fā)送天線為為八天線且僅傳輸一個碼字時，所述信道獨立預編碼傳輸為一層傳輸，或者為兩個碼字使用四層或八層傳輸。

優(yōu)選地，所述第一碼本矩陣w1中的矩陣rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v的各列在[0，2π]相位區(qū)間內(nèi)均勻分布的離散傅里葉變換dft向量中選取。

優(yōu)選地，所述第一碼本矩陣w1中的矩陣rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v的各列所組成的波束組子集之間是相鄰重疊的。

優(yōu)選地，當所述預編碼矩陣w集合中的矩陣多于一個時，對不同的子載波輪流按照正序使用所述預編碼矩陣w集合中的矩陣對數(shù)據(jù)進行預編碼。

優(yōu)選地，所述預編碼矩陣w對于至少一個等級指數(shù)ri，所述第二碼本矩陣w2的每個碼字在第二碼本矩陣w2的所有其他碼字上由每層至少兩個波束選擇向量區(qū)分。

優(yōu)選地，所述預編碼矩陣w碼本中各個碼字根據(jù)對應的基本波束方向圖的分布情況，對碼本進行垂直與水平方向平均分組。

第二方面，本發(fā)明提出了一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造裝置，包括：

發(fā)送器，用于向接收設備發(fā)送參考信號；

接收器，用于接收所述接收設備發(fā)送的預編碼矩陣指示pmi；

確定器，用于根據(jù)所述pmi確定所述接收設備基于參考信號構(gòu)造所述預編碼矩陣w。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造方法及裝置，利用包括支持垂直方向與水平方向量化的預編碼矩陣，可以充分利用有源天線系統(tǒng)垂直方向的自由度，解決了4glte、lte-a及5gimt-2020移動通信系統(tǒng)embb中的csi反饋的精度與系統(tǒng)吞吐量的問題。

附圖說明

用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

圖1是本發(fā)明3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造裝置一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明，這是本發(fā)明的較佳實施例。

在發(fā)送器處設置具有垂直與水平極化的交叉極化陣列趨于導致良好分離的發(fā)送通道，這對于多流mimo發(fā)送具有吸引力。因為分塊對角結(jié)構(gòu)預編碼矩陣的使用與分塊對角信道矩陣的分塊對角結(jié)構(gòu)匹配，所以利用分塊對角結(jié)構(gòu)的預編碼是合適的。從這點看，一般使用的+/-45度交叉極化陣列因為發(fā)送來自垂直極化和水平極化兩者上的兩個不同極化混合，則信道矩陣很可能不再如使用了水平和垂直極化那樣是分塊對角的了，這潛在地增加了流間干擾，并由此損害mimo性能，因而被認為不具有吸引力。由此，對于+/-45度交叉極化情況來說，分塊對角預編碼矩陣結(jié)構(gòu)不是最佳的，但其設置在現(xiàn)有部署中是非常普通的。

在這情況下，預編碼矩陣乘積結(jié)構(gòu)是有益的，因為它涉及將預編碼矩陣分解成兩個矩陣的乘積，導致具有成為分塊對角的趨勢的新生成信道。因為有效地獲取分塊對角虛擬信道，所以現(xiàn)在可以使用乘積結(jié)構(gòu)中的分塊對角預編碼矩陣w1來匹配其特征。

本發(fā)明提出了一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造方法，包括：

構(gòu)造預編碼矩陣w為表示寬帶或長期信道特性的第一碼本矩陣ｗ1與用于所述第一碼本矩陣w1帶寬選擇的第二碼本矩陣w3、表示窄帶或短期信道特性的第二碼本矩陣w2乘積w＝w3*w1*w2。

對于位于同一建筑的不同樓層的用戶終端ue，傳統(tǒng)的兩維mimo有時不能在空間上將它們區(qū)分，從而導致它們往往不能夠同時用同一時頻資源調(diào)度，即不能夠采用mu-mimo。

當3dmu-mimo系統(tǒng)的發(fā)送天線為四天線且僅傳輸一個碼字時，信道獨立預編碼傳輸為一層傳輸，或者為一個碼字使用兩層進行重傳傳輸；當3dmu-mimo系統(tǒng)的發(fā)送天線為為八天線且僅傳輸一個碼字時，信道獨立預編碼傳輸為一層或二層傳輸，或者為兩個碼字使用四層或八層傳輸。

當預編碼矩陣w集合中的矩陣多于一個時，對不同的子載波輪流按照正序使用預編碼矩陣w集合中的矩陣對數(shù)據(jù)進行預編碼。

基于共相與選擇w2的設計遵循用于r10版本8tx碼本設計的結(jié)構(gòu)，共相允許在兩個極化組之間進行相位調(diào)節(jié)并根據(jù)兩個塊對角矩陣生成dft向量。由于w2表示窄帶或短期信道特性的碼本矩陣，反饋周期比較短，因而過分地依賴于w2進行共相調(diào)節(jié)，不利于反饋開銷。

預編碼矩陣w對于至少一個等級指數(shù)ri，第二碼本矩陣w2的每個碼字在第二碼本矩陣w2的所有其他碼字上由每層至少兩個波束選擇向量區(qū)分。其中，預編碼矩陣w碼本中各個碼字根據(jù)對應的基本波束方向圖的分布情況，對碼本進行垂直與水平方向平均分組。

本實施例，在發(fā)送器處的水平方向有對雙極化天線，在垂直方向有對雙極化天線，它們共同構(gòu)成雙極化均勻平面天線陣列，在空間上可以區(qū)分不同的ue。那么，第一碼本矩陣為：

其中，rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v是對角矩陣，矩陣dcla,h、dcla,v、dula,h、dula,v的各列為離散傅里葉變換dft向量，很好地與天線陣列響應的向量形式相匹配。

另外，w2用于選擇矩陣w1中的列向量或線性加權(quán)組合矩陣w1中的列向量從而構(gòu)成矩陣w。

本實施例，w1表示寬帶或長期信道特性的碼本矩陣，w2表示窄帶或短期信道特性的碼本矩陣。w2可以用于選擇矩陣w1中的列向量從而構(gòu)成矩陣w，或者用于線性加權(quán)組合矩陣w1中的列向量從而構(gòu)成矩陣w。波束組的選擇操作允許波束角在相同子帶內(nèi)的資源塊(rb)上的細化或調(diào)整，從而使頻率選擇性預編碼增益最大，而相位調(diào)節(jié)的功能主要由來w1承擔，有效地解決了短期碼本反饋開銷較高的問題。

在實現(xiàn)中，為保證每個波束向量組內(nèi)邊緣波束的選擇精確性，相鄰波束向量直接通常有一定的交疊。波束角的重疊對于減少“邊緣效應”可以是有利的，即當使用子帶預編碼或csi反饋時，確保公用w1矩陣能更好被選擇用于相同預編碼子帶內(nèi)的不同資源塊(rb)。

第一碼本矩陣w1中的矩陣rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v的各列在[0，2π]相位區(qū)間內(nèi)均勻分布的離散傅里葉變換dft向量中選取。并且，第一碼本矩陣w1中的矩陣rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v的各列所組成的波束組子集之間是相鄰重疊的。

如圖1所示，本發(fā)明的一實施例提出了一種3dmu-mimo預編碼矩陣構(gòu)造裝置及其相應的工作原理，具體如下：

首先，發(fā)送設備的發(fā)送器向接收設備發(fā)送參考信號；

然后，發(fā)送設備的接收器接收接收設備發(fā)送的預編碼矩陣指示pmi；

最后，發(fā)送設備的確定器根據(jù)pmi確定接收設備基于參考信號構(gòu)造第一碼本矩陣w1、第二碼本矩陣w2，并將第一碼本矩陣w1與第二碼本矩陣w2相乘，乘積即為構(gòu)造的預編碼矩陣w。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(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，或者對其中部分或者全部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范圍。