[发明专利]广义格拉斯曼码本构造方法及基于其的反馈方法

说明书

技术领域

本发明涉及预编码多天线通信系统中预编码矩阵(或波束形成矢量)的反馈方法及码本构造方法，应用于采用多天线技术的新一代移动通信系统，如B3G(Beyond 3rd Generation)/4G。

背景技术

近年来，在发射端和接收端同时使用多天线(MIMO)的通信系统受到了人们极大地重视，因为相对于传统的单天线通信系统而言，多天线通信系统能极大地提高数据传输率及性能，其将成为新一代移动通信系统中的一项关键技术。其中，空分复用和空时编码为常用的两种多天线技术。在这两种多天线技术中，发射端无需信道状态信息(channel state information，CSI)的称为开环多天线技术。这类开环多天线技术的缺点是，当信道条件数变差时，如天线间具有衰落相关时，其性能将变差。

大量的研究表明，多天线系统的性能和容量取决于发射端的信道状态信息(CSIT)和接收端的信道状态信息(CSIR)，即使是利用部分CSIT，也能极大地提高系统的性能和容量。在此基础上，本领域的技术人员提出许多有效利用信道状态信息的技术，以提高多天线通信系统的性能和容量。这类技术称为闭环多天线技术，其包括利用预编码的空分复用系统、利用预编码的空时编码系统和联合最优收发技术。

联合最优收发技术通常包括发射端的预编码及接收端的均衡。预编码技术能使发射信号与当前信道条件相适应，从而有效地提高空分复用系统对各种信道条件的鲁棒性及空-时编码系统的阵列增益。这类技术利用信息率最大或输出误码率最小等准则，设计最优的预编码矩阵及解码矩阵，将MIMO信道分成特征子信道，并将功率最优地分配给这些特征子信道。签于闭环多天线技术具有能提高通信系统性能和容量的优点，目前闭环多天线技术已开始运用于实际通信系统中。如，在3GPP宽带码分多址(WCDMA)中提议在基站发射端利用信道状态信息进行特征波束形成；在IEEE 802.16标准中规定了特征波束形成模式。在UTRA MIMO的评估中，着重讨论了基于发射自适应阵列(TxAA)的MIMO方案。3GPP LTE提案中评估了基于发射自适应阵列(TxAA)的MIMO方案的系统级仿真结果并分析了单数据流和双数据流两种模式的性能。提案中讨论了基于预编码的MIMO方案。这类基于预编码的MIMO方案具有很多优点，这类技术通过对发射信号进行预编码，使之适应当前的信道条件，从而提高多天线通信系统的性能及数据的传输率，使多码流之间的干扰最小，而且能降低接收机的复杂度。比如，基于预编码技术的PRAC的性能优于不采用预编码技术的PRAC的性能，且实现的复杂度也比较低。这类基于预编码的MIMO通信系统已成为解决与实现实用、鲁棒MIMO方案的一个主要研究方向。

在实际的通信系统中，由于前向信道与反向信道之间缺乏互换性(如FDD模式中)，所以完全已知信道信息的这种假设是不现实的。通常，需在接收机处估计信道状态信息(CSI，channel state information)，且通过有限带宽反馈信道从接收机反馈至发射机。由于假设发射端完全已知信道信息是不现实的，因此人们对将有限信道反馈信息用于不同的发射方法中进行了大量的研究工作，这些发射方法包括发射波束形成，利用预编码的空分复用系统，利用预编码的空时编码系统，及利用酉矩阵作为预编码矩阵的MIMO方案。