专利名称：重用lte码本的八天线码本设计方法
技术领域：
本发明涉及多输入多输出(Multiple Input Multiple Output)无线通信系统领 域，特别涉及一种基于LTE-Advanced系统的八天线码本设计方法。
背景技术：
基于有限反馈的MIMO技术在学术界和产业界都备受关注，不仅成为诸多通信标 准(如3GPP LTE)的基础组成部分，并且是满足LTE-Advanced系统需求的关键技术。参考 文献 1 "TR 36. 814vl. 0. 0,Further Advancementsfor E-UTRA Physical Layer Aspects，， 指出，LTE-Advanced系统下行峰值速率应达到lGbps，频谱利用率为30bps/Hz。通过载波 聚合技术使传输带宽增加到100MHz，并联合使用4层MIMO空间复用技术可以达到IGbps的 峰值速率需求。然而，30bps/Hz的频谱利用率则要求LTE-Advanced下行发射系统必须扩展 到八根天线，因此有必要为LTE-Advanced八天线系统重新设计码本和相应的反馈机制。目前，在大多数学术领域中所研讨的码本设计方案都是基于独立同分布瑞利信道 的，如Grassmanian line/subspace packing(GLP/GSP)就是一种设计高性能码本的有效 工具。然而，实际系统中的MIMO信道和瑞利信道有巨大差别，例如，实际的MIMO信道可能 存在严重的空间相关性和视距成分。此外，由于双极化的天线配置可以有效减小天线间 距，降低系统对物理空间的需求，从而在实际中有重要应用。因此，参考文献2 "ClerckxB, YongXing Ζ, Sungjin K. Practical Codebook Design for Limited FeedbackSpatial Multiplexing. ICC, 2008”指出，在真实无线通信系统中，码本设计的一个基本要求是能够 适应非相关信道、相关信道以及双极化信道。更重要的是，GLP/GSP算法独立优化不同秩的码本，码字中的每一项都从IR + yiR (R代表一种复数)中选出。这种方式不仅占用大量存储空间，并且在码字选择时会导致大 量复数运算，从而提高了计算复杂度，这在使用秩自适应(rank adaptation)机制后更加明 显。此外，实际系统要求尽量避免发射天线间的功率失衡(power amplifier imbalance), 即要求发射天线间功率平衡，然而GLP/GSP算法并不能保证功率平衡。参考文^ 3 "TS 36. 211V8. 6. O, Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA) =Physical Channels and Modulation(Release 8)“巾 M !出 的3GPP LTE R8标准采用了基于Householder(HH)变换的四天线码本，由于具备嵌套 (nesting)和有限字符表(finite alphabet)等优良特性，该基于HH变换的四天线码本 有效降低了 UE侧硬件设备的设计复杂度，该码本所具备的恒模(constant modulus)特性 同时也保证了天线间的功率平衡。但是基于HH变换的四天线码本设计思路并不适用于 LTE-Advanced系统的八天线码本设计，这是因为八维向量经过HH变换后难以保证恒模特 性(请参见参考文献 4 “Rl-090388，“Precoding options for 8_Tx antennas inLTE-A DL”，Marvell”)，无法避免功率失衡。因此需要新的方式来产生LTE-A八天线码本。在参考文献5“Rl-091246，“CodebookDesign for 8_Tx Transmission inLTE-A", Samsung，，中提出一种基于 Complex Hadamard Transformation (CHT)的码本，该码本继承了大部分LTE R8四天线码本的优秀特性，但并不能用于八天线码本。在参考文献 6 “R1-091281，“DL MIMOcodebook”，Huawei ” 中利用旋转的 DFT 码本改善了 CHT 码本在低 秩时的性能，但由于该码本不遵循嵌套和8-PSK字符表特性，导致UE计算复杂度较高。
综上所述，鉴于大量不同的信道环境，码本选择和CQI计算复杂度以及功率失衡 等因素，使得现有码本设计方式无法满足LTE-Advanced系统的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有码本无法满足LTE-A系统的需求的缺陷，从而提供一种 能够满足LTE-A系统的码本设计方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种重用LTE码本的八天线码本设计方法，该 方法包括步骤1)、基于旋转的DFT码本，生成秩为1的八天线码本；步骤2)、重新组合LTE R8的四天线HH码本，生成秩为8的八天线LTE-Advanced 码本；步骤3)、按照秩从高到低排列的顺序，以步骤2)得到的秩为8的八天线 LTE-Advanced码本为基础，从高秩的码字中选择列向量的子集，生成低秩的码字，并进行发 射功率归一化，从而生成秩r从7到2的码本；步骤4)、组合步骤1)-步骤3)所得到的结果，生成八天线LTE-Advanced码本。上述技术方案中，所述的步骤1)包括步骤1-1)、定义 8 X 8DFT 码本 DFT8 ；
权利要求
一种重用LTE码本的八天线码本设计方法，该方法包括步骤1)、基于旋转的DFT码本，生成秩为1的八天线码本；步骤2)、重新组合LTE R8的四天线HH码本，生成秩为8的八天线LTE Advanced码本；步骤3)、按照秩从高到低排列的顺序，以步骤2)得到的秩为8的八天线LTE Advanced码本为基础，从高秩的码字中选择列向量的子集，生成低秩的码字，并进行发射功率归一化，从而生成秩r从7到2的码本；步骤4)、组合步骤1) 步骤3)所得到的结果，生成八天线LTE Advanced码本。
2.根据权利要求1所述的重用LTE码本的八天线码本设计方法，其特征在于，所述的步 骤1)包括步骤1-1)、定义8X8DFT码本DFT8 ；
3.根据权利要求1所述的重用LTE码本的八天线码本设计方法，其特征在于，所述的步 骤2)包括步骤2-1)、定义酉旋转矩阵Urot,该矩阵的计算公式如下
4.根据权利要求1所述的重用LTE码本的八天线码本设计方法，其特征在于，所述的步 骤3)包括步骤3-1)、初始化r = 7 ；步骤3-2)、从秩为r+Ι的码本CB(rt)的码字中删除一列，将所得到的结果作为秩 为r的码字CWj^的列向量；步骤3-3)、按照公式“C^^^^xC^^n = 0 15”对步骤3-2)所生成的码字进行发射功率的归一化，即所有码字乘以一个发射功率归一化因子《^ ,满足等式 “CB(, χ CB(,) “Irxr or /KC^riXCO = In = 15”，最终形成秩为 r 的码本CB(r)步骤3-4)、令r自减1，重复上述步骤3-2)到步骤3_4)，从而得到秩从7到2的码本t
全文摘要
本发明提供一种重用LTE码本的八天线码本设计方法，该方法包括基于旋转的DFT码本，生成秩为1的八天线码本；重新组合LTE R8的四天线HH码本，生成秩为8的八天线LTE-A码本；按照秩从高到低排列的顺序，从高秩的码字中选择列向量的子集，生成低秩的码字，并进行发射功率。本发明不仅保持LTE-A的后向兼容性，而且自然地继承了LTE R8码本的很多优良特性，包括嵌套、8-PSK有限字符表和恒模等，从而有效降低UE侧CQI计算和码字选择的复杂度，并避免发射功率失衡。
文档编号H04L1/06GK101958771SQ20101029325
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月25日 优先权日2009年12月29日
发明者吴志龙, 孙刚, 李玉凤, 田霖, 石晶林, 金鑫 申请人:中国科学院计算技术研究所