[发明专利]一种预编码矩阵跟踪方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)技术，尤其涉及一种MIMO系统中的预编码矩阵跟踪方法。 

背景技术

未来移动通信在传输速率、性能和系统业务容量等方面对无线通信系统提出了更高的要求。多输入多输出(MIMO)系统在发送端和接收端都采用多天线结构，不仅系统容量和频谱利用率可以成倍地增长，从而满足高传输速率和高系统业务容量的要求，而且还能够充分地利用空间分集来提高通信系统的性能。 

预编码是指在发送端先对待发送信号进行预处理，然后再向接收端发送处理后的信号。预编码技术是提高MIMO系统性能的一种关键技术。 

在预编码系统中，较为常用的是基于码本的预编码技术。具体来说，系统根据诸如信道的概率分布、方差等长时变化的信息，依据诸如最大化容量、最小化误码率(BER)等准则，预先确定码本中包含的码字，这些码字可以以矩阵的形式出现；在确定码字之后，还在发送端和接收端进行保存。接收端根据信道估计结果等因素选择出本次信号传输的优化预编码矩阵，并在信号传输过程中由发射端利用该优化预编码矩阵对待传输信号进行预编码，再将预编码结果发送给接收端，以便接收端接收并检测数据。 

若选择优化预编码矩阵的操作在发送端进行，则传输预编码结果时，还需要将选定的优化预编码矩阵索引发送给接收端，以便解码；若选择优化预编码矩阵的操作在接收端进行，则接收端需将选定的优化预编码矩阵索引发送给发送端，以便编码。通常用于在发送端和接收端之间传输预编码矩阵索 引的比特数称为预编码反馈信息。当码本中包含的预编码矩阵数目为D时，预编码反馈信息需要(log₂ D)比特。 

为了减少预编码反馈信息，目前出现了一种在频域中基于弦距离在前一载波簇(cluster)的优化预编码矩阵周围的码字中选择本次优化预编码矩阵的方法。所谓载波簇是指包含多个子载波的组，即将全部的子载波划分为N个载波簇，每个载波簇中包含有若干连续子载波，例如：共有256个子载波，在划分为4个载波簇后，每个载波簇中可以包含有64个子载波。在信号传输过程中，每次利用一个载波簇来承载待传输数据。由于从第二个载波簇开始，在选择当前载波簇的优化预编码矩阵过程中利用了前一次的优化预编码矩阵，因此这种方法也被称为是预编码矩阵跟踪方法。 

在这种预编码矩阵跟踪方法中，根据MIMO系统采用的空时处理方式预先生成预编码码本并根据系统性能需求设置跟踪量E。然后按照弦距离，即超空间上的一种弧面距离，为码本中的每个预编码矩阵确定邻近的2^E个预编码矩阵。在针对第一个载波簇选择优化预编码矩阵时，对码本中的所有预编码矩阵进行遍历搜索，选择出第一个载波簇的优化预编码矩阵，此时码本中的全部码字均处于备选码本空间内，搜索范围最大。从第二个载波簇开始，将与前一载波簇邻近的2^E个预编码矩阵作为当前备选码本空间，并在该当前备选码本空间中选择出当前载波簇的优化预编码矩阵。 

从上述预编码矩阵跟踪过程可以看出，在为第一个载波簇选择优化预编码矩阵时，对预编码码本中的所有预编码矩阵进行搜索，假设预编码码本中共包括D个预编码矩阵，此时预编码反馈信息需要(log₂ D)比特；从第二个载波簇开始，每次的预编码反馈信息只需要E个比特，E为跟踪量。并且，实际应用中，2^E恒小于D。这样，与每次均对预编码码本进行穷尽搜索相比，这种方法中预编码反馈信息量能够得到有效降低。 

从另一角度考虑，在现有的预编码矩阵跟踪方法中，以弦距离为测度从预编码码本中确定出与前一载波簇的优化预编码矩阵邻近的部分预编码矩阵作为当前备选码本空间，以便从第二个载波簇开始，从当前备选码本空间中找到优化预编码矩阵。可以说，弦距离测度是将备选码本空间中的哪一个预编码矩阵选择为优化预编码矩阵的决定因素。然而，这种方法的出发点虽然是希望所选择的预编码矩阵能够无限接近理论上的优化预编码矩阵，但是通过实际效果并不够理想。那么，利用这样的预编码矩阵对待传输信息进行编码后，不能够有效地消除衰落信道对信号传输过程的影响，则不能够更为有效地降低信号传输的误码率，从而MIMO系统性能较低。 

发明内容

本发明提供一种预编码矩阵跟踪方法，能够提高MIMO系统性能。 

在本发明的预编码矩阵跟踪方法中，包括： 

预先设置跟踪量E，并且2^E小于预先设置的预编码码本中的预编码矩阵个数；