[發(fā)明專利]MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的碼本生成方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010534661.4
• 申請(qǐng)日: 2010-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102006111A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李立華;張平;王化磊;宋磊;羅元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/08
• 分類號(hào): H04B7/08;H04L1/00;H04L1/06
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的碼本生成方法及裝置。

背景技術(shù)

多輸入多輸出(Multiple-Input?Multiple-Output，MIMO)技術(shù)是無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域技術(shù)的重大突破。MIMO技術(shù)是指數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都采用了多根天線。研究表明，利用MIMO技術(shù)可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的容量。使用預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行多數(shù)據(jù)流與天線之間的復(fù)用，可以更加有效的利用現(xiàn)有信道資源。因此預(yù)編碼技術(shù)也成為新的研究熱點(diǎn)。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于信道時(shí)延等因素，發(fā)送端不能獲得理想的信道信息，因而，基于碼本的預(yù)編碼技術(shù)成為目前研究的主流方向。

在基于碼本的預(yù)編碼技術(shù)中，發(fā)送端和接收端都存儲(chǔ)一套相同的碼本，接收端根據(jù)一定的碼本選擇公式，選出最優(yōu)的碼本，并將其序號(hào)反饋給發(fā)端，發(fā)送端根據(jù)此接收的序號(hào)，將其對(duì)應(yīng)的碼本作為預(yù)編碼矩陣，進(jìn)行預(yù)編碼。

目前，有各種各樣的碼本設(shè)計(jì)方法，有針對(duì)MIMO信道函數(shù)的矢量碼本設(shè)計(jì)方法。然而，對(duì)于碼本矩陣設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的碼本不是基于MIMO信道函數(shù)出發(fā)，不同的MIMO信道共用一種碼本，因此不能保證碼本與MIMO信道的對(duì)應(yīng)性。而且，目前并沒(méi)有有效的碼本設(shè)計(jì)方法適用于接收機(jī)(接收端)采用垂直分層的MIMO系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中生成的MIMO碼本矩陣與實(shí)際的MIMO信道不對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，以及提升接收機(jī)采用垂直分層的MIMO系統(tǒng)的性能的MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的碼本生成方案。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼碼本的生成方法，該方法包括步驟：

S101：對(duì)多輸入多輸出MIMO信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解，獲得待量化的預(yù)編碼矩陣V；

S102：由MIMO信道的信道傳輸矩陣獲得待量化的預(yù)編碼矩陣V的概率分布函數(shù)p(V)；

S103：根據(jù)所述的待量化的預(yù)編碼矩陣V及其概率分布函數(shù)p(V)，獲得MIMO系統(tǒng)的平均量化誤差；

S104：根據(jù)所述MIMO系統(tǒng)的平均量化誤差，獲得碼本矩陣。

其中，所述步驟S101具體為：對(duì)MIMO信道矩陣H按照幾何均值分解公式H＝UR′V^H進(jìn)行分解操作，其中R′為對(duì)角線元素相等的上三角矩陣，U為左酉矩陣，V為右酉矩陣，V的上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置，所述右酉矩陣V即為待量化的預(yù)編碼矩陣V。

其中，所述步驟S103具體包括如下步驟：

生成一組信道的訓(xùn)練矩陣H_k，k＝1，...，K，K為該矩陣的總個(gè)數(shù)；

對(duì)這組信道的訓(xùn)練矩陣進(jìn)行幾何均值分解，獲得一組訓(xùn)練矩陣P_k；

依據(jù)待量化的預(yù)編碼矩陣V的概率分布函數(shù)和該組訓(xùn)練矩陣P_k計(jì)算系統(tǒng)的平均量化誤差。

其中，所述依據(jù)待量化的預(yù)編碼矩陣V及其概率分布函數(shù)和該組訓(xùn)練矩陣P_k獲得系統(tǒng)的平均量化誤差的過(guò)程如下：

在酉空間中為每一個(gè)訓(xùn)練矩陣劃分一個(gè)胞元；

根據(jù)所述胞元中所述訓(xùn)練矩陣與待量化的預(yù)編碼矩陣之間的距離和所述待量化的預(yù)編碼矩陣的概率分布函數(shù)計(jì)算系統(tǒng)的平均量化誤差。

其中，所述在酉空間中為每一個(gè)訓(xùn)練矩陣劃分一個(gè)胞元的步驟具體包括：

對(duì)每一個(gè)訓(xùn)練矩陣，通過(guò)矩陣距離函數(shù)計(jì)算訓(xùn)練矩陣與所有待量化的預(yù)編碼矩陣的距離，將此訓(xùn)練矩陣劃分到最小距離對(duì)應(yīng)的待量化的預(yù)編碼矩陣的胞元里，所述矩陣距離函數(shù)為：

其中V和是任意兩個(gè)酉矩陣，I是單位矩陣，該距離函數(shù)是求F范數(shù)。

其中，所述系統(tǒng)的平均量化誤差通過(guò)下式獲得：

其中p(V∈C_k)為待量化的預(yù)編碼矩陣V在胞元C_k內(nèi)的概率分布函數(shù)，L為胞元的個(gè)數(shù)，表示所述距離的期望值。

其中，所述根據(jù)所述胞元中所述訓(xùn)練矩陣與待量化的預(yù)編碼矩陣之間的距離和所述待量化的預(yù)編碼矩陣的概率分布函數(shù)計(jì)算系統(tǒng)的平均量化誤差的步驟具體包括：

分別計(jì)算每個(gè)胞元的新的質(zhì)心矩陣；

用所得到的新的質(zhì)心矩陣替換胞元中待量化的預(yù)編碼矩陣；

計(jì)算胞元的平均量化誤差；

依據(jù)胞元的平均量化誤差，計(jì)算系統(tǒng)的平均量化誤差。

其中，所述計(jì)算每個(gè)胞元的酉空間質(zhì)心更新輸出矩陣具體包括：

分別對(duì)各胞元中的所有訓(xùn)練矩陣對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練信道矩陣之和求平均，得到各胞元的平均信道矩陣