[发明专利]一种适用于3DMIMO系统的码本设计方法及码本设计装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种适用于3D MIMO系统的码本设计方法，及码本设计装置。

背景技术

随着有源天线阵列系统(AAS)的不断发展，基站可以在不改变天线尺寸的条件下，将每根天线在垂直维度上分成若干个可以独立调整权值的阵子，从而促进了3D MIMO(三维多输入多输出)技术的发展。3D MIMO技术增加了垂直方向上的自由度，为LTE(长期演进)传输技术性能提升开拓出了更广阔的空间，使得进一步降低小区间干扰、提高系统吞吐量和频谱效率成为可能，三维波束赋形技术是其中的研究热点。在目前已有的波束赋形技术研究中，一类为基于实时信道处理的波束赋形技术，如信道反转，信道块对角化等，然而发送端需要获知完全的信道状态信息，显然，在实际系统由于反馈量太大这类技术很难实现；另外一类为基于码本的波束赋形技术，由于该类技术反馈量有限，因此逐渐发展成为波束赋形技术的主流。

在有限反馈码本设计上，预编码方法大多采用水平和垂直维度分开再合并的处理方式，分别进行预编码，忽视了3D MIMO信道复杂的空间相关性。真实的三维信道模型在空间上，是以一个角度为中心的无数条子径叠加而成的，而根据角度扩展的不同，不同用户的下行信道具有不同的空间相关性。现有技术方案，大多仅适用于强相关的信道环境下，并不能很好的适应复杂的三维信道空间相关性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于3D MIMO系统任意相关性的两阶段码本设计方法及码本设计装置，通过两级码本实现，即先用强相关码本描述用户最佳的特征主方向，然后利用弱相关码本和双码本间的旋转缩放逼近最佳性能，以适应复杂的三维信道空间相关性。本发明能够在保证性能的前提下进一步降低反馈开销，降低预编码搜索的复杂度。

本发明的提供技术方案如下：

一种适用于三维多输入多输出3D MIMO系统的码本设计方法，包括：

适用于三维多输入多输出3D MIMO系统的码本设计方法，其特征在于，包括：

构造全局码本与局部码本；

搜索强相关的全局码本，确定最佳全局码字；

搜索弱相关的局部码本，确定最佳局部码字；

根据最佳全局码字和最佳局部码字生成最终码字，将最终码字反馈至基站。

进一步地，构造所述全局码本，包括：

选取强相关的二维码本，分别作为水平和垂直方向上的子码本C_a和C_e，反馈精度分别为N_a和N_e比特。对其进行直积操作，可生成大小为N_a+N_e比特的三维全局码本，

其中，为C_a的第m个码字，为C_e的第n个码字，C^(m,n)为其生成的一个码字，表示直积。

进一步地，所述强相关二维码本为离散傅里叶变换DFT码本。

进一步地，构造所述局部码本，包括：

以所述全局码本的码字为中心，由弱相关二维码本在其周围的空间通过旋转和缩放生成。

进一步地，构造所述局部码本具体包括：

针对水平和垂直的有源天线系统AAS天线数目分别生成局部码本，对其进行直积操作，生成局部码本：

其中，和分别表示相对应全局码本垂直和水平码本中第m个和第n个码字生成的局部垂直和水平码本，表示全局码本中码字C^(m,n)对应的局部码本。

进一步地，所述弱相关的二维码本为格拉斯曼码本。

进一步地，所述搜索强相关的全局码本，包括：

根据最大容量准则，选取最佳全局码本码字：

其中，H为所服务用户与基站间的下行信道状态信息估计值，c_i为全局码本C中的第i个码字。

所述搜索弱相关的局部码本，包括：

根据最佳全局码本码字c，在其对应局部码本中，通过最大容量准则，选取最佳全局码字：

其中，C_local(c)为全局码本码字c对应的局部码本。

进一步地，所述搜索强相关的全局码本，以及所述搜索弱相关的局部码本，使用最大信干比准则代替最大容量准则。

进一步地，所述生成最终码字，包括：