本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3dmu-mimo預(yù)編碼矩陣構(gòu)造方法及裝置。

背景技術(shù)：

多輸入多輸出(multiple-inputmultiple-output，mimo)的多天線通信系統(tǒng)能夠支持平行的數(shù)據(jù)流發(fā)送，因此能夠大大增加系統(tǒng)的吞吐量，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)研究和實(shí)際系統(tǒng)中備受人們關(guān)注的技術(shù)。在通常的情況下，多天線傳輸中的平行數(shù)據(jù)流首先進(jìn)行獨(dú)立的前向糾錯(cuò)碼編碼，然后將編碼后的碼字映射到一個(gè)或者多個(gè)傳輸層上。當(dāng)碼字映射為多個(gè)傳輸層時(shí)，將編碼器輸出的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行串并變換為相應(yīng)的多層即可。在一次傳輸中，系統(tǒng)支持的所有的傳輸層數(shù)又稱為該次傳輸?shù)闹葦?shù)。

mimo技術(shù)的實(shí)施將依賴于對(duì)于信道狀態(tài)信息(csi)的利用，為了通過在發(fā)送端進(jìn)行預(yù)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(jìn)行信道估計(jì)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(jì)算合適的預(yù)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(yù)編碼碼本的設(shè)計(jì)是必要的。為了減少反饋量，在關(guān)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(yù)編碼方法，w1與w2分別是長期預(yù)編碼矩陣(即，利用信道狀態(tài)信息的長期統(tǒng)計(jì)計(jì)算的預(yù)編碼矩陣)與短期預(yù)編碼矩陣(即，利用信道狀態(tài)信息的短期統(tǒng)計(jì)計(jì)算的預(yù)編碼矩陣)。

盡管在現(xiàn)有技術(shù)中提出了基于雙碼本的預(yù)編碼方案，比如現(xiàn)有的lter8系統(tǒng)是基于鏡像變換householder設(shè)計(jì)的4天線碼本與lter10系統(tǒng)基于雙碼本設(shè)計(jì)的8天線碼本，主要針對(duì)水平向天線設(shè)計(jì)，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(gè)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(shí)，系統(tǒng)性能將嚴(yán)重下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種3dmu-mimo預(yù)編碼矩陣構(gòu)造方法及裝置，應(yīng)用于4glte、lte-a及5gimt-2020移動(dòng)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(yù)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(yù)編碼矩陣構(gòu)造方法，包括：

向接收設(shè)備發(fā)送參考信號(hào)；

接收所述接收設(shè)備發(fā)送的預(yù)編碼矩陣指示pmi；

根據(jù)所述pmi確定所述接收設(shè)備基于參考信號(hào)構(gòu)造所述預(yù)編碼矩陣w；

所述預(yù)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與表示窄帶或短期信道特性的第二碼本矩陣w2的乘積，所述第一碼本矩陣為：

其中，rcla,h、rcla,v、rula,h、rula,v是對(duì)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(dāng)所述3dmu-mimo系統(tǒng)的發(fā)送天線為四天線且僅傳輸一個(gè)碼字時(shí)，所述信道獨(dú)立預(yù)編碼傳輸為一層傳輸，或者為一個(gè)碼字使用兩層進(jìn)行重傳傳輸。

優(yōu)選地，當(dāng)所述3dmu-mimo系統(tǒng)的發(fā)送天線為為八天線且僅傳輸一個(gè)碼字時(shí)，所述信道獨(dú)立預(yù)編碼傳輸為一層傳輸，或者為兩個(gè)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(dāng)所述預(yù)編碼矩陣w集合中的矩陣多于一個(gè)時(shí)，對(duì)不同的子載波輪流按照正序使用所述預(yù)編碼矩陣w集合中的矩陣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼。

優(yōu)選地，所述預(yù)編碼矩陣w對(duì)于至少一個(gè)等級(jí)指數(shù)ri，所述第二碼本矩陣w2的每個(gè)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(gè)波束選擇向量區(qū)分。

優(yōu)選地，所述預(yù)編碼矩陣w碼本中各個(gè)碼字根據(jù)對(duì)應(yīng)的基本波束方向圖的分布情況，對(duì)碼本進(jìn)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(yù)編碼矩陣構(gòu)造裝置，包括：

發(fā)送器，用于向接收設(shè)備發(fā)送參考信號(hào)；

接收器，用于接收所述接收設(shè)備發(fā)送的預(yù)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(shè)備基于參考信號(hào)構(gòu)造所述預(yù)編碼矩陣w。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種3dmu-mimo預(yù)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(yù)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(dòng)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。

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

具體實(shí)施方式

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

在發(fā)送器處設(shè)置具有垂直與水平極化的交叉極化陣列趨于導(dǎo)致良好分離的發(fā)送通道，這對(duì)于多流mimo發(fā)送具有吸引力。因?yàn)榉謮K對(duì)角結(jié)構(gòu)預(yù)編碼矩陣的使用與分塊對(duì)角信道矩陣的分塊對(duì)角結(jié)構(gòu)匹配，所以利用分塊對(duì)角結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼是合適的。從這點(diǎn)看，一般使用的+/-45度交叉極化陣列因?yàn)榘l(fā)送來自垂直極化和水平極化兩者上的兩個(gè)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(duì)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(rèn)為不具有吸引力。由此，對(duì)于+/-45度交叉極化情況來說，分塊對(duì)角預(yù)編碼矩陣結(jié)構(gòu)不是最佳的，但其設(shè)置在現(xiàn)有部署中是非常普通的。

在這情況下，預(yù)編碼矩陣乘積結(jié)構(gòu)是有益的，因?yàn)樗婕皩㈩A(yù)編碼矩陣分解成兩個(gè)矩陣的乘積，導(dǎo)致具有成為分塊對(duì)角的趨勢(shì)的新生成信道。因?yàn)橛行У孬@取分塊對(duì)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(duì)角預(yù)編碼矩陣w1來匹配其特征。

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

構(gòu)造預(yù)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與表示窄帶或短期信道特性的第二碼本矩陣w2的乘積w＝w1*w2。

對(duì)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(shí)不能在空間上將它們區(qū)分，從而導(dǎo)致它們往往不能夠同時(shí)用同一時(shí)頻資源調(diào)度，即不能夠采用mu-mimo。

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

當(dāng)預(yù)編碼矩陣w集合中的矩陣多于一個(gè)時(shí)，對(duì)不同的子載波輪流按照正序使用預(yù)編碼矩陣w集合中的矩陣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼。

基于共相與選擇w2的設(shè)計(jì)遵循用于r10版本8tx碼本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，共相允許在兩個(gè)極化組之間進(jìn)行相位調(diào)節(jié)并根據(jù)兩個(gè)塊對(duì)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(jìn)行共相調(diào)節(jié)，不利于反饋開銷。

預(yù)編碼矩陣w對(duì)于至少一個(gè)等級(jí)指數(shù)ri，第二碼本矩陣w2的每個(gè)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(gè)波束選擇向量區(qū)分。其中，預(yù)編碼矩陣w碼本中各個(gè)碼字根據(jù)對(duì)應(yīng)的基本波束方向圖的分布情況，對(duì)碼本進(jìn)行垂直與水平方向平均分組。

本實(shí)施例，在發(fā)送器處的水平方向有對(duì)雙極化天線，在垂直方向有對(duì)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(duì)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(yīng)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(shí)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(xì)化或調(diào)整，從而使頻率選擇性預(yù)編碼增益最大，而相位調(diào)節(jié)的功能主要由來w1承擔(dān)，有效地解決了短期碼本反饋開銷較高的問題。

在實(shí)現(xiàn)中，為保證每個(gè)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(duì)于減少“邊緣效應(yīng)”可以是有利的，即當(dāng)使用子帶預(yù)編碼或csi反饋時(shí)，確保公用w1矩陣能更好被選擇用于相同預(yù)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(shí)施例提出了一種3dmu-mimo預(yù)編碼矩陣構(gòu)造裝置及其相應(yīng)的工作原理，具體如下：

首先，發(fā)送設(shè)備的發(fā)送器向接收設(shè)備發(fā)送參考信號(hào)；

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

最后，發(fā)送設(shè)備的確定器根據(jù)pmi確定接收設(shè)備基于參考信號(hào)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(yù)編碼矩陣w。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。