生成用于三维mimo系统的预编码矩阵的方法和装置以及发射的制造方法

生成用于三维mimo系统的预编码矩阵的方法和装置以及发射的制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种生成用于三维MIMO系统的预编码矩阵的方法和装置以及发射机。根据本发明一个实施例的生成用于三维多输入多输出（MIMO）系统的预编码矩阵的方法，包括：获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分量信息的目标水平信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标垂直信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的目标联合预编码矩阵；以及通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算三维MIMO系统的预编码矩阵。
【专利说明】生成用于三维ΜΙΜΟ系统的预编码矩阵的方法和装置以及 发射机

【技术领域】
[0001] 本发明涉及生成预编码矩阵的方法和装置以及发射机，更具体地，本发明涉及一 种生成用于三维多输入多输出（ΜΜ0)系统的预编码矩阵的方法、以及相应的装置、以及生 成用于三维多输入多输出（ΜΜ0)系统的预编码矩阵的发射机。

【背景技术】
[0002] 在长期演进（LTE)通信系统以及LTE-Advanced通信系统中，在无线基站以及移动 台中可使用多输入多输出（ΜΙΜΟ)天线系统。在ΜΙΜΟ系统中，在信号收/发机中设置多根 天线，以通过分集或复用提高系统性能。
[0003] 为了进一步改善ΜΙΜΟ系统的频谱利用率，提出了能够控制信号传播的方位角 (即，水平方向角）和俯仰角（即，垂直方向角）的三维空间（以下简称为"三维"）ΜΜ0系统。 然而，与传统的仅控制方位角的二维ΜΜ0系统相比，由于增加了天线在垂直轴上的分布三 维ΜΜ0系统的天线数量大，信道维数高。这导致三维ΜΜ0系统的预编码矩阵搜索和生成 的计算复杂，并且码本需要占用较大的存储空间。
[0004] 例如，对于三维ΜΜ0系统中的传输信道（以下简称为"三维信道")，可使用通过旋 转码本结构，按照以下公式（1)来获得用于该信道的预编码矩阵或信道量化矩阵(后面以 预编码矩阵为例）C :
[0005] C=^^2 ......(1)
[0006] 其中，Wi为三维信道的统计的空间相关矩阵，W2为反映三维信道的瞬时和/或窄 带信息的基本码字，并且可通过旋转A来获得换为适合该三维信道的W 2。
[0007] 在对于三维ΜΜ0的频分双工（FDD)系统使用旋转码本结构的情况下，需要预先存 储包含多个针对三维信道的候选空间相关矩阵的空间相关矩阵码本，以及包含多个候选基 本码字的基本码本。当接收机选择预编码矩阵时，在预先存储的空间相关矩阵码本和基本 码本中进行检索，以获得与三维信道的信道响应匹配的三维信道空间相关矩阵A和基本码 字W 2。
[0008] 假设三维ΜΜ0系统包括8X8的天线阵列，则每个三维信道空间相关矩阵的尺寸 为64X64。也就是说，在无线基站以及移动台中都需要较大的存储空间来对码本进行存储， 并且生成旋转预编码矩阵C时的计算复杂度非常高。
[0009] 为了降低复杂度，提出了对于三维信道的水平方向和垂直方向分别确定水平信息 预编码矩阵和垂直信息预编码矩阵，并生成三维信道的预编码矩阵C，如以下公式（2)所 示，
[0010] C = WAW,f ... ... (2)
[0011] 其中，wh为三维信道在水平方向上的水平信息预编码矩阵，Wv为三维信道在垂直 方向上的垂直信息预编码矩阵，Wfsw v的转置矩阵。
[0012] 此外，可在每一方向上均可使用以上结合公式（1)描述的旋转码本结构，从而通 过以下公式（3)获得W h，并且通过以下公式（4)获得Wv。
[0013] Wh=H ……（3)
[0014] ffv=ffv；1ffv；2 ……（4)
[0015] 其中，Wu为三维信道在水平方向上的空间相关矩阵，通过L的旋转变换来获得 适合该三维信道在水平方向上的水平基本码字\ 2。类似地，wv，i为三维信道在垂直方向上 的空间相关矩阵，并且通过wv，i的旋转变换来获得适合该三维信道在垂直方向上的垂直基 本码字W v，2。
[0016] 假设三维ΜΜ0系统包括8 X 8的天线阵列，则\ i和Wv，i均为8 X 8的矩阵。从而 减少了码本所需要占用的存储空间，并且降低了生成预编码矩阵的计算复杂度。
[0017] 然而，由此生成的三维信道的预编码矩阵结构与实际的三维信道矩阵有所差别， 并且在水平方向和垂直方向上有相同的信息被量化，导致量化精度降低，产生量化误差。


【发明内容】

[0018] 鉴于上述问题，希望提供一种生成用于三维多输入多输出系统的预编码矩阵的方 法和装置以及生成用于三维多输入多输出系统的预编码矩阵的发射机。
[0019] 根据本发明的一个实施例，提供了一种生成用于三维多输入多输出（ΜΙΜΟ)系统的 预编码矩阵的方法，包括：获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分量信息的目 标水平信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标 垂直信息预编码矩阵；获得关于发射机和接收机之间的三维信道的目标联合预编码矩阵； 以及通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵计算 三维ΜΜ0系统的预编码矩阵。
[0020] 根据本发明的另一实施例，提供了一种生成用于三维多输入多输出（ΜΜ0)系统的 预编码矩阵的方法，应用于发射机，所述方法包括：
[0021] 从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第 二目标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的 第一垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符，其中第 一目标水平信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信息，第 二目标水平信息预编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的水平分量信息，第一目标垂 直信息预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息，第二目标垂 直信息预编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的垂直分量信息；根据第一水平信息指 示符，从预先存储的第一水平信息码本中，获得第一目标水平信息预编码矩阵；根据第二水 平信息指示符，从预先存储的第二水平信息码本中，获得第二目标水平信息预编码矩阵；根 据第一垂直信息指示符，从预先存储的第一垂直信息码本中，获得第一目标垂直信息预编 码矩阵；根据第二垂直信息指示符，从预先存储的第二垂直信息码本中，获得第二目标垂直 信息预编码矩阵；根据第二目标水平信息预编码矩阵和第二目标垂直信息预编码矩阵获得 瞬时和/或窄带加权系数矩阵；对瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬 时和/或窄带加权系数矩阵；由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码 矩阵和经过校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维ΜΜ0系统的预编码矩阵。
[0022] 根据本发明的另一实施例，提供了一种发射机，包括：接收单元，配置来从接收机 接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第二目标水平信息预 编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的第一垂直信息指示 符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符，其中第一目标水平信息预 编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信息，第二目标水平信息预 编码矩阵指示三维信道的瞬时和/或窄带的水平分量信息，第一目标垂直信息预编码矩阵 指示三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息，第二目标垂直信息预编码矩阵 指示三维信道的瞬时和/或窄带的垂直分量信息；第一水平矩阵获取单元，配置来根据第 一水平信息指示符，从预先存储的第一水平信息码本中，获得第一目标水平信息预编码矩 阵；第二水平矩阵获取单元，配置来根据第二水平信息指示符，从预先存储的第二水平信息 码本中，获得第二目标水平信息预编码矩阵；第一垂直矩阵获取单元，配置来根据第一垂直 信息指示符，从预先存储的第一垂直信息码本中，获得第一目标垂直信息预编码矩阵；第二 垂直矩阵获取单元，配置来根据第二垂直信息指示符，从预先存储的第二垂直信息码本中， 获得第二目标垂直信息预编码矩阵；加权矩阵获取单元，根据第二目标水平信息预编码矩 阵和第二目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵；加权矩阵校正单 元，配置来对瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时和/或窄带加权系 数矩阵；计算单元，由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和经过 校正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维ΜΜ0系统的预编码矩阵。
[0023] 根据本发明的另一实施例，提供了一种发射机，包括：接收单元，配置来从接收机 接收指示长时/宽带的目标水平信息预编码矩阵的长时/宽带水平信息指示符、瞬时/窄 带的目标水平信息预编码矩阵的瞬时/窄带水平信息指示符和指示长时/宽带的目标垂直 信息预编码矩阵的长时/宽带垂直信息指示符、瞬时/窄带的目标垂直信息预编码矩阵的 瞬时/窄带垂直信息指示符，其中长时/宽带、瞬时/窄带目标水平信息预编码矩阵指示三 维信道在时间上和/或频带上的水平分量信息，以及长时/宽带、瞬时/窄带目标垂直信息 预编码矩阵指示三维信道在时间上和/或频带上的垂直分量信息；第一矩阵获取单元，配 置来根据长时/宽带水平信息指示符，从预先存储的长时/宽带水平信息码本中，获得长时 /宽带目标水平信息预编码矩阵；第二矩阵获取单元，配置来根据瞬时/窄带水平信息指示 符，从预先存储的瞬时/窄带水平信息码本中，获得瞬时/窄带目标水平信息预编码矩阵； 第三矩阵获取单元，配置来根据长时/宽带垂直信息指示符，从预先存储的长时/宽带垂直 信息码本中，获得长时/宽带目标垂直信息预编码矩阵；第四矩阵获取单元，配置来根据瞬 时/窄带垂直信息指示符，从预先存储的瞬时/窄带垂直信息码本中，获得瞬时/窄带目标 垂直信息预编码矩阵；第五矩阵获取单元，配置来根据瞬时/窄带目标水平信息预编码矩 阵和瞬时/窄带目标垂直信息预编码矩阵获得瞬时/窄带加权系数矩阵；校正单元，配置来 对瞬时/窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时/窄带加权系数矩阵；计算单元， 配置来由长时/宽带目标水平信息预编码矩阵、长时/宽带目标垂直信息预编码矩阵和经 过校正的瞬时/窄带加权系数矩阵计算得到三维ΜΜ0系统的预编码矩阵。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图1是描述了根据本发明一个实施例，生成用于三维ΜΜ0系统的预编码矩阵的方 法的流程图；
[0025] 图2是示出了当图1所示的方法应用于接收机时，获得目标水平信息预编码矩阵、 目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。
[0026] 图3是示出了当图1所示的方法应用于发射机时，获得目标水平信息预编码矩阵、 目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。
[0027] 图4(a)是示出了结合公式（2)-(4)描述的预编码矩阵生成方法与结合图1描述 的预编码矩阵生成方法1〇〇的编码性能比较图，其中在预编码矩阵生成方法1〇〇中，在水平 信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的特征向量构成的矩阵作为水平信息预编码矩阵 并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的特征向量构成的矩阵作为垂直信息 预编码矩阵。
[0028] 图4(b)是示出了在水平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的所有特征向量 构成的水平信息预编码矩阵、并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的所有 特征向量构成的垂直信息预编码矩阵的预编码矩阵的预编码矩阵生成方法l〇〇-a和在水 平信息码本中采用水平信道空间相关矩阵的部分主要特征向量构成的水平信息预编码矩 阵（即降维的水平信息预编码矩阵)、并且在垂直信息码本中采用垂直信道空间相关矩阵的 部分主要特征向量构成的垂直信息预编码矩阵的预编码矩阵（即降维的垂直信息预编码矩 阵）的预编码矩阵生成方法ΙΟΟ-b的编码性能比较图。
[0029] 图5是示出了根据本发明一个实施例的生成用于三维ΜΜ0系统的预编码矩阵的 装置（以下可简称为预编码矩阵生成装置）的示例性结构框图。
[0030] 图6是示出了根据本发明一个实施例的第三矩阵获取单元的示例性结构框图。
[0031] 图7是示出了根据本发明另一实施例的第三矩阵获取单元的示例性结构框图。
[0032] 图8是描述了根据本发明另一实施例，生成用于三维ΜΜ0系统的预编码矩阵的方 法（以下可简称为预编码矩阵生成方法）的流程图。
[0033] 图9示例性示出了根据第二目标水平预编码矩阵和第二目标垂直预编码矩阵的 获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵A。
[0034] 图10是示出了根据本发明一个实施例的发射机的示例性结构框图。

【具体实施方式】
[0035] 在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图 中，具有基本上相同步骤和元素用相同的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复解 释将被省略。在以下实施例中上标（·） Τ表示对矩阵或向量进行转置，上标（《，表示对矩 阵或向量进行共轭转置，vec(A)表示对矩阵Α按列向量化，" 〇 "为哈达玛乘积（Hadamard product)或逐元素乘积（Entrywise product), "?" 为克罗内克乘积（Kronecker product)。
[0036] 图1是描述了根据本发明一个实施例，生成用于三维ΜΜ0系统的预编码矩阵的方 法（以下可简称为预编码矩阵生成方法）1〇〇的流程图。下面，将参照图1来描述根据本发 明一个实施例的预编码矩阵生成方法100。
[0037] 如图1所示，在步骤S101中，获得关于发射机和接收机之间的三维信道的水平分 量信息的目标水平信息预编码矩阵。优选地，目标水平信息预编码矩阵可指示三维信道在 时间上和/或频带上统计的水平分量信息。例如，目标水平预编码矩阵可指示三维信道在 特定时间段内、在频带上统计的长时和/或宽带水平分量信息。可替换地，目标水平信息预 编码矩阵也可指示三维信道特定时刻和/或在特定频率（即，瞬时和/或窄带）上的水平分 量信息。
[0038] 根据本发明的一个示例，目标水平信息预编码矩阵是由大于或等于第一预定阈值 的三维ΜΜ0系统的水平分量信息的特征值对应的水平分量信息的特征向量构成的。例如， 为了确保目标水平信息预编码矩阵的对于三维信道的水平信息的量化精度，目标水平信息 预编码矩阵可由三维信道中水平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的。然而，在特 征向量的个数较多的情况下，可不通过全部特征向量来构成目标水平信息预编码矩阵。优 选地，为了便于后续计算，可以由与三维ΜΜ0系统的水平分量信息的较大特征值对应的 水平分量信息的特征向量构成目标水平信息预编码矩阵，以对目标水平预编码矩阵进行降 维。例如，目标水平预编码矩阵可包括与三维信道中水平分量的空间相关矩阵的最大水平 特征值对应的水平特征向量和与第二大的水平特征值对应的水平特征向量。
[0039] 此外，根据本发明的另一示例，在步骤S101中可从预先存储的包含多个水平信息 预编码矩阵的水平信息码本中选择所述目标水平信息预编码矩阵。可对于不同的信道秩 的数目（以下简称为信道秩数)，预先存储不同的水平信息码本。即，根据可能出现的信道秩 数，预先存储与该信道秩数相应的水平信息码本。在步骤S101中，根据信道秩数，从与该信 道秩数相应的、预先存储的水平信息码本中选择目标水平信息预编码矩阵。可替换地，也可 对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储相同的水平信息码本。即，不论接收机接收的信 道秩数是多少，均对应于相同的预先存储水平信息码本。在此情况下，接收机接收的信道秩 数大于1时，这多个信道秩的目标水平信息预编码矩阵可以相同。
[0040] 在希望获得的目标水平信息预编码矩阵是由三维信道中水平分量的空间相关矩 阵的全部特征向量构成的情况下，预先存储的每个水平信息预编码矩阵均由三维信道中水 平分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成。而在希望获得的目标水平信息预编码矩阵是 降维矩阵的情况下，预先存储的每个水平信息预编码矩阵均由与大于或等于第一预定阈值 的三维ΜΜ0系统的水平分量信息的特征值对应的水平分量信息的特征向量构成，从而节 省了存储码本所需的存储空间。
[0041] 与步骤S101类似，在步骤S102中，获得关于发射机和接收机之间的三维信道的垂 直分量信息的目标垂直信息预编码矩阵。优选地，目标垂直信息预编码矩阵可指示三维信 道在时间上和/或频带上统计的垂直分量信息。例如，目标垂直预编码矩阵可指示三维信 道在特定时间段内、在频带上统计的长时和/或宽带垂直分量信息。可替换地，目标垂直信 息预编码矩阵也可指示三维信道在特定时刻和/或在特定频率（即，瞬时和/或窄带）上的 垂直分量信息。
[0042] 根据本发明的一个示例，目标垂直信息预编码矩阵是由大于或等于第二预定阈值 的三维ΜΜ0系统的垂直分量信息的特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成的。例如， 为了确保目标垂直信息预编码矩阵的对于三维信道的垂直信息的量化精度，目标垂直信息 预编码矩阵可由三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成的。然而，在特 征向量的个数较多的情况下，可不通过全部特征向量来构成目标垂直信息预编码矩阵。优 选地，为了便于后续计算，可以由与三维ΜΜ0系统的垂直分量信息的较大特征值对应的 垂直分量信息的特征向量构成目标垂直信息预编码矩阵，以对目标垂直预编码矩阵进行降 维。例如，目标垂直预编码矩阵可包括与三维信道中垂直分量的空间相关矩阵的最大垂直 特征值对应的垂直特征向量和与第二大的垂直特征值对应的垂直特征向量。
[0043] 此外，根据本发明的另一示例，在步骤S102中可从预先存储的包含多个垂直信息 预编码矩阵的垂直信息码本中选择所述目标垂直信息预编码矩阵。可对于可能出现的不同 的信道秩数数，预先存储不同的垂直信息码本。即，根据可能出现的信道秩数，预先存储与 该数目相应的垂直信息码本。在步骤S102中，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先 存储的垂直信息码本中选择目标垂直信息预编码矩阵。可替换地，也可对于可能出现的不 同的信道秩数，预先存储相同的垂直信息码本。即，不论接收机接收的信道秩数是多少，均 对应于相同的预先存储垂直信息码本。在此情况下，接收机接收的信道秩数大于1时，这多 个秩的目标垂直信息预编码矩阵可以相同。
[0044] 在希望获得的目标垂直信息预编码矩阵是由三维信道中垂直分量的空间相关矩 阵的全部特征向量构成的情况下，预先存储的每个垂直信息预编码矩阵均由三维信道中垂 直分量的空间相关矩阵的全部特征向量构成。而在希望获得的目标垂直信息预编码矩阵是 降维矩阵的情况下，预先存储的每个垂直信息预编码矩阵均由与大于或等于第二预定阈值 的三维ΜΜ0系统的垂直分量信息的特征值对应的垂直分量信息的特征向量构成。从而节 省了存储码本所需的存储空间。
[0045] 在步骤S103中，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联 合预编码矩阵的联合码本中选择目标联合预编码矩阵。具体地，目标联合预编码矩阵可以 是对于水平分量信息和垂直分量信息的加权系数矩阵。此外，当存在多个信道秩时，多个信 道秩的目标联合预编码矩阵两两相互正交。
[0046] 根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的相位的相位 目标联合预编码矩阵。联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本。在 步骤S103中，可根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个相位联合预 编码矩阵的相位联合码本中选择相位目标联合预编码矩阵。
[0047] 根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度的幅度 目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。例如，目 标联合预编码矩阵是幅度目标联合预编码矩阵和相位目标联合预编码矩阵的逐元素乘积。 优选地，幅度目标联合预编码矩阵可指示三维信道在时间上和/或频带上统计的（即，长时 和/或宽带)幅度信息，并且相位目标联合预编码矩阵可指示三维信道在特定时刻和/或在 特定频率(即，瞬时和/或窄带）上的相位信息。
[0048] 联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联 合预编码矩阵的相位联合码本。在步骤S103中，可从预先存储的幅度联合码本中选择幅度 目标联合预编码矩阵，并且根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的相位联合码 本中选择相位目标联合预编码矩阵。
[0049] 当存在多个信道秩时，相邻的两个信道秩的相位目标联合预编码矩阵相互正交。 更具体地，可对于可能出现的不同的信道秩数，预先存储不同的相位联合码本。例如，当可 能出现的信道秩数=1时，可预先存储相位联合码本= {[&」，[G2，J，…，[GM，J}，其中Μ为相 位联合码本中的相位联合预编码矩阵的个数，并且Μ为正整数，并且G为相位联合预编码 矩阵。当可能出现的信道秩数=2时，可预先存储相位联合码本={[61，1，61， 2]，[62，1，62,2]，··· ，[GmjGm』}，其中GijGy正交（i=l，2, 一Μ)。当可能出现的信道秩数=L时（L为正整数)， 可预先存储相位联合码本={[G1; p G1; 2，…，G1; J，[G2, i，G2,2，…，G2, J，…，[GM，i，GM，2，…，GM，J}， 其中ki，G ii2,…，Gy两两正交。从而在步骤S103中，可根据信道秩数，从与该信道秩数相 应的、预先存储的包含多个相位联合预编码矩阵的相位联合码本中选择所述相位目标联合 预编码矩阵，并且相邻的两个信道秩的相位目标联合预编码矩阵相互正交。
[0050] 图2是示出了当图1所示的方法应用于接收机时，获得目标水平信息预编码矩阵、 目标垂直信息预编码矩阵和目标联合预编码矩阵的方法的示意性流程图。
[0051] 如图2所示，在步骤S201中，通过发射机和接收机之间的三维信道响应，计算所述 水平信道分量信息和所述垂直信道分量信息。例如，可通过接收机从发射机接收的导频信 号来估算发射机和接收机之间的三维信道响应。
[0052] 然后，在步骤S202中，在水平信息码本中进行检索，以获得与水平信道信息匹配 的水平信息预编码矩阵作为目标水平信息预编码矩阵。此外，在步骤S203中，在垂直信息 码本中进行检索，以获得与垂直信道信息匹配的垂直信息预编码矩阵作为目标垂直信息预 编码矩阵。
[0053] 然后，在步骤S204中，根据目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵 和三维信道响应，根据接收机确定的信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多 个联合预编码矩阵的联合码本中选择目标联合预编码矩阵。例如，接收机可将使得信道容 量最大的秩数确定为信道秩数。
[0054] 如上所述，根据本发明的一个示例，目标联合预编码矩阵可以是关于三维信道的 相位的相位目标联合预编码矩阵，并且联合码本可以是包含多个相位联合预编码矩阵的相 位联合码本。在步骤S204中，可根据信道秩数，对于与该信道秩数相应的相位联合码本中 的每个相位联合预编码矩阵，通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码矩阵和 该联合预编码矩阵计算的三维ΜΜ0系统的候选预编码矩阵，并且将与三维信道响应匹配 的候选预编码矩阵所对应的相位联合预编码矩阵作为目标相位联合预编码矩阵。
[0055] 此外，根据本发明的另一示例，目标联合预编码矩阵是通过关于三维信道的幅度 的幅度目标联合预编码矩阵和关于三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的。此 夕卜，联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联合预编 码矩阵的相位联合码本。在步骤S204中，可首先通过目标水平信息预编码矩阵、目标垂直 信息预编码矩阵和三维信道响应，计算参考矩阵。在幅度联合码本中进行检索，以获得与参 考矩阵匹配的幅度联合预编码矩阵作为目标幅度联合预编码矩阵。
[0056] 优选地，可通过以下公式（5)来计算长时和或宽带上统计的参考矩阵Ω '的元素 ω?，,j =
[0057]

【权利要求】
1. 一种生成用于三维多输入多输出（MMO)系统的码字预编码矩阵的方法，包括： 获得关于发射机和所述接收机之间的三维信道的水平分量信息的目标水平信息预编 码矩阵； 获得关于发射机和所述接收机之间的三维信道的垂直分量信息的目标垂直信息预编 码矩阵； 获得关于发射机和所述接收机之间的三维信道的目标联合预编码矩阵；以及 通过所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述目标联合预 编码矩阵计算所述三维MM0系统的预编码矩阵。
2. 如权利要求1所述的方法，其中 所述目标水平信息预编码矩阵指示所述三维信道在时间上和/或频带上统计的水平 分量信息； 所述目标垂直信息预编码矩阵指示所述三维信道在时间上和/或频带上统计的垂直 分量信息； 所述目标联合预编码矩阵是对于所述水平分量信息和所述垂直分量信息的加权系数 矩阵； 所述通过所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述目标联 合预编码矩阵计算所述三维MMO系统的预编码矩阵包括： 对于每种信道的信道秩数，通过所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预 编码矩阵和所述目标联合预编码矩阵计算该信道秩数的预编码矩阵；以及 当所述信道秩数大于一时，多个信道秩的目标联合预编码矩阵两两相互正交。
3. 如权利要求2所述的方法，其中 所述水平信息预编码矩阵是由与大于或等于第一预定阈值的所述三维ΜΙΜΟ系统的水 平信道分量在时间上和/或频带上统计的空间相关矩阵的特征值对应的特征向量构成的； 以及 所述垂直信息预编码矩阵是由与大于或等于第二预定阈值的所述三维ΜΙΜΟ系统的垂 直信道分量在时间上和/或频带上统计的空间相关矩阵的特征值对应的特征向量构成的。
4. 如权利要求2或3所述的方法，其中 从预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息码本中选择所述目标水平信 息预编码矩阵； 从预先存储的包含多个垂直信息预编码矩阵的垂直信息码本中选择所述目标垂直信 息预编码矩阵； 根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合 码本中选择所述目标联合预编码矩阵。
5. 如权利要求4所述的方法，其中 所述目标联合预编码矩阵是通过关于所述三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩 阵和关于所述三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的； 所述联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联 合预编码矩阵的相位联合码本； 所述根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的 联合码本中选择所述目标联合预编码矩阵包括： 从预先存储的所述幅度联合码本中选择所述幅度目标联合预编码矩阵，以及 根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的所述相位联合码本中选择所述相 位目标联合预编码矩阵，其中对于不同的信道秩数，预先存储不同的相位联合码本； 当信道秩数大于一时，多个信道秩的目标水平信息预编码矩阵、目标垂直信息预编码 矩阵和幅度目标联合预编码矩阵相同，以及所有信道秩的相位目标联合预编码矩阵两两相 互正交。
6. 如权利要求4所述的方法，其中所述方法应用于接收机，所述方法还包括： 通过所述三维信道响应，计算所述水平信道分量信息和所述垂直信道分量信息， 其中所述从预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息码本中选择所述目 标水平信息预编码矩阵包括： 在所述水平信息码本中进行检索，以获得与所述水平信道信息匹配的水平信息预编码 矩阵作为所述目标水平信息预编码矩阵； 所述从预先存储的包含多个垂直信息预编码矩阵的垂直信息码本中选择所述目标垂 直信息预编码矩阵包括： 在所述垂直信息码本中进行检索，以获得与所述垂直信道信息匹配的垂直信息预编码 矩阵作为所述目标垂直信息预编码矩阵； 所述根据接收机确定的信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合 预编码矩阵的联合码本中选择所述目标联合预编码矩阵包括： 根据所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述三维信道响 应，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码 本中选择所述目标联合预编码矩阵。
7. 如权利要求6所述的方法，其中 所述目标联合预编码矩阵是通过关于所述三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩 阵和关于所述三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的； 所述联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联 合预编码矩阵的相位联合码本； 所述根据所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述三维信 道响应，从预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中选择所述目标联合预编码矩 阵包括： 通过所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵和所述三维信道响 应，计算参考矩阵； 在所述幅度联合码本中进行检索，以获得与所述参考矩阵匹配的幅度联合预编码矩阵 作为所述目标幅度联合预编码矩阵； 根据接收机确定的信道秩数，对于与该信道秩数相应的相位联合码本中的每个相位联 合预编码矩阵，通过所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵、目标幅 度联合预编码矩阵和该联合预编码矩阵计算的候选三维MMO系统的预编码矩阵，并且将 与三维信道响应匹配的候选三维MMO系统的预编码矩阵所对应的相位联合预编码矩阵作 为所述目标相位联合预编码矩阵。
8. 如权利要求4所述的方法，其中所述方法应用于发射机，所述方法还包括： 从接收机接收指示所述目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示所述目标垂直信 息预编码矩阵的第二指示符和指示所述目标联合预编码矩阵的第三指示符；以及 从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符， 其中所述从预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息码本中选择所述目 标水平信息预编码矩阵包括： 在所述水平信息码本中，获得与所述第一指示符对应的水平信息预编码矩阵作为所述 目标水平信息预编码矩阵； 所述从预先存储的包含多个垂直信息预编码矩阵的垂直信息码本中选择所述目标垂 直信息预编码矩阵包括： 在所述垂直信息码本中，获得与所述第二指示符对应的垂直信息预编码矩阵作为所述 目标垂直信息预编码矩阵； 所述从预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中选择所述目标联合预编码 矩阵包括： 根据所述信道秩数指示符确定信道秩数，以及 在与该信道秩数相应的联合码本中，获得与所述第三指示符对应的联合预编码矩阵作 为所述相位联合预编码矩阵。
9. 如权利要求8所述的方法，其中 所述目标联合预编码矩阵是通过关于所述三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩 阵和关于所述三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的； 所述联合码本包括包含多个幅度联合预编码矩阵的幅度联合码本和包含多个相位联 合预编码矩阵的相位联合码本； 所述第三指示符包括指示所述相位目标联合预编码矩阵的相位指示符和指示所述幅 度目标联合预编码矩阵的幅度指示符； 所述在与该信道秩数相应的联合码本中，获得与所述第三指示符对应的联合预编码矩 阵作为所述相位联合预编码矩阵包括： 在所述幅度联合码本中，获得与所述幅度指示符对应的幅度联合预编码矩阵作为所述 幅度目标联合预编码矩阵； 根据所述信道秩数指示符确定信道秩数，以及 在与该信道秩数相应的相位联合码本中，获得与所述相位指示符对应的相位联合预编 码矩阵作为所述目标相位联合预编码矩阵。
10. 如权利要求2或3所述的方法，其中所述方法应用于接收机，所述方法还包括： 向所述发射机发送用于指示所述目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指示所述目 标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示所述目标联合预编码矩阵的第三指示符；以及 向所述发射机发送用于指示信道信道秩数的信道秩数指示符。
11. 如权利要求10所述的方法，其中 以第一时间间隔和第一频带间隔发送所述第一指示符； 以第二时间间隔和第二频带间隔发送所述第二指示符； 以第三时间间隔和第三频带间隔发送所述第三指示符； 所述第一时间间隔和第二时间间隔大于或等于所述第三时间间隔；以及 所述第一频带间隔和第二频带间隔大于或等于所述第三频带间隔。
12. 如权利要求10所述的方法，其中 所述目标联合预编码矩阵是通过关于所述三维信道的幅度的幅度目标联合预编码矩 阵和关于所述三维信道的相位的相位目标联合预编码矩阵获得的， 所述第三指示符包括指示所述相位目标联合预编码矩阵的相位指示符和指示所述幅 度目标联合预编码矩阵的幅度指示符； 以第一时间间隔和第一频带间隔发送所述第一指示符； 以第二时间间隔和第二频带间隔发送所述第二指示符； 以第三时间间隔和第三频带间隔发送所述相位指示符； 以第四时间间隔和第四频带间隔发送所述幅度指示符； 所述第一时间间隔、第二时间间隔和第四时间间隔大于或等于所述第三时间间隔；以 及 所述第一频带间隔、第二频带间隔和第四频带间隔大于或等于所述第三频带间隔。
13. -种生成用于三维多输入多输出（MMO)系统的预编码矩阵的方法，应用于发射 机，所述方法包括： 从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指示符、指示第二目 标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息预编码矩阵的第一 垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指示符，其中所述第 一目标水平信息预编码矩阵指示所述三维信道在时间上和/或频带上统计的水平分量信 息，所述第二目标水平信息预编码矩阵指示所述三维信道的瞬时和/或窄带的水平分量信 息，所述第一目标垂直信息预编码矩阵指示所述三维信道在时间上和/或频带上统计的垂 直分量信息，所述第二目标垂直信息预编码矩阵指示所述三维信道的瞬时和/或窄带的垂 直分量信息； 根据所述第一水平信息指示符，从预先存储的第一水平信息码本中，获得所述第一目 标水平信息预编码矩阵； 根据所述第二水平信息指示符，从预先存储的第二水平信息码本中，获得所述第二目 标水平信息预编码矩阵； 根据所述第一垂直信息指示符，从预先存储的第一垂直信息码本中，获得所述第一目 标垂直信息预编码矩阵； 根据所述第二垂直信息指示符，从预先存储的第二垂直信息码本中，获得所述第二目 标垂直信息预编码矩阵； 根据所述第二目标水平信息预编码矩阵和所述第二目标垂直信息预编码矩阵获得瞬 时和/或窄带加权系数矩阵； 对所述瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的瞬时和/或窄带加权系 数矩阵； 由所述第一目标水平信息预编码矩阵、所述第一目标垂直信息预编码矩阵和经过校正 的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维MMO系统的预编码矩阵。
14. 如权利要求13所述的方法，其中所述对瞬时/窄带加权系数矩阵进行校正，以获得 校正的瞬时/窄带加权系数矩阵包括： 将所述瞬时/窄带加权系数矩阵中的非主对角线元素设置为零，以校正所述瞬时/窄 带加权系数矩阵。
15. -种生成用于三维多输入多输出（MMO)系统的预编码矩阵的装置，包括： 第一矩阵获取单元，配置来获得关于发射机和所述接收机之间的三维信道的水平分量 信息的目标水平信息预编码矩阵； 第二矩阵获取单元，配置来获得关于发射机和所述接收机之间的三维信道的垂直分量 信息的目标垂直信息预编码矩阵； 第三矩阵获取单元，配置来获得关于发射机和所述接收机之间的三维信道的目标联合 预编码矩阵；以及 计算单元，配置来通过所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码矩阵 和所述目标联合预编码矩阵计算所述三维MMO系统的预编码矩阵。
16. 如权利要求15所述的装置，其中所述装置是接收机，所述装置还包括： 信息获取单元，配置来通过所述三维信道响应，计算所述水平信道分量信息和所述垂 直信道分量信息， 其中所述第一矩阵获取单元在预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息 码本中进行检索，以获得与所述水平信道信息匹配的水平信息预编码矩阵作为所述目标水 平信息预编码矩阵； 所述第二矩阵获取单元在预先存储的包含多个垂直信息预编码矩阵的垂直信息码本 中进行检索，以获得与所述垂直信道信息匹配的垂直信息预编码矩阵作为所述目标垂直信 息预编码矩阵； 所述第三矩阵获取单元根据所述目标水平信息预编码矩阵、所述目标垂直信息预编码 矩阵和所述三维信道响应，根据信道秩数，从与该信道秩数相应的、预先存储的包含多个联 合预编码矩阵的联合码本中选择所述目标联合预编码矩阵。
17. 如权利要求15所述的装置，其中所述装置是发射机，所述装置还包括： 接收单元，配置来从接收机接收指示所述目标水平信息预编码矩阵的第一指示符、指 示所述目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示所述目标联合预编码矩阵的第三指 示符，并且从接收机接收用于指示信道秩数的信道秩数指示符， 其中所述第一矩阵获取单元在预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的水平信息 码本中，获得与所述第一指示符对应的水平信息预编码矩阵作为所述目标水平信息预编码 矩阵； 所述第二矩阵获取单元在预先存储的包含多个水平信息预编码矩阵的垂直信息码本 中，获得与所述第二指示符对应的垂直信息预编码矩阵作为所述目标垂直信息预编码矩 阵； 所述第三矩阵获取单元根据所述信道秩数指示符确定信道秩数，以及在与该信道秩数 相应的预先存储的包含多个联合预编码矩阵的联合码本中，获得与所述第三指示符对应的 联合预编码矩阵作为所述相位联合预编码矩阵。
18. 如权利要求15所述的装置，其中所述装置是接收机，所述装置还包括： 发送单元，配置来向所述发射机发送用于指示所述目标水平信息预编码矩阵的第一指 示符、指示所述目标垂直信息预编码矩阵的第二指示符和指示所述目标联合预编码矩阵的 第三指示符；以及 向所述发射机发送用于指示信道秩数的信道秩数指示符。
19. 一种发射机，包括： 接收单元，配置来从接收机接收指示第一目标水平信息预编码矩阵的第一水平信息指 示符、指示第二目标水平信息预编码矩阵的第二水平信息指示符、指示第一目标垂直信息 预编码矩阵的第一垂直信息指示符、指示第二目标垂直信息预编码矩阵的第二垂直信息指 示符，其中所述第一目标水平信息预编码矩阵指示所述三维信道在时间上和/或频带上统 计的水平分量信息，所述第二目标水平信息预编码矩阵指示所述三维信道的瞬时和/或窄 带的水平分量信息，所述第一目标垂直信息预编码矩阵指示所述三维信道在时间上和/或 频带上统计的垂直分量信息，所述第二目标垂直信息预编码矩阵指示所述三维信道的瞬时 和/或窄带的垂直分量信息； 第一水平矩阵获取单元，配置来根据所述第一水平信息指示符，从预先存储的第一水 平信息码本中，获得所述第一目标水平信息预编码矩阵； 第二水平矩阵获取单元，配置来根据所述第二水平信息指示符，从预先存储的第二水 平信息码本中，获得所述第二目标水平信息预编码矩阵； 第一垂直矩阵获取单元，配置来根据所述第一垂直信息指示符，从预先存储的第一垂 直信息码本中，获得所述第一目标垂直信息预编码矩阵； 第二垂直矩阵获取单元，配置来根据所述第二垂直信息指示符，从预先存储的第二垂 直信息码本中，获得所述第二目标垂直信息预编码矩阵； 加权矩阵获取单元，根据所述第二目标水平信息预编码矩阵和所述第二目标垂直信息 预编码矩阵获得瞬时和/或窄带加权系数矩阵； 加权矩阵校正单元，配置来对瞬时和/或窄带加权系数矩阵进行校正，以获得校正的 瞬时和/或窄带加权系数矩阵； 计算单元，由第一目标水平信息预编码矩阵、第一目标垂直信息预编码矩阵和经过校 正的瞬时和/或窄带加权系数矩阵计算得到三维MMO系统的预编码矩阵。
20. 如权利要求19所述的方法，其中 所述校正单元将所述瞬时/窄带加权系数矩阵中的非主对角线元素设置为零，以校正 所述瞬时/窄带加权系数矩阵。
【文档编号】H04L1/06GK104283631SQ201310282766
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】宋扬, 云翔, 陈岚, 柿岛佑一, 袁方, 杨晨阳 申请人:株式会社Ntt都科摩