[发明专利]预编码MIMO系统中降低反馈信息开销的码本设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传输技术领域的方法，具体涉及预编码MIMO系统中降低反馈信息开销的码本设计方法。

背景技术

在发射机和接收机上使用多根天线，即构成了多输入多输出（MIMO：Multiple-Input Multiple-Output）传输模型，多输入多输出传输方式可以增加无线连接的可靠性和增加无线通信系统的容量。在电磁干扰比较严重的环境中，对于一个拥有                                                根发射天线和根接收天线的系统，MIMO传输方式对信道容量提高，与发射天线数以及接收天线数，相对较小的数值成线性关系。因此，MIMO技术成为未来宽带移动通信系统的优选方案。

近年来，由于MIMO技术的发展，使得预编码技术成为无线通信领域重要的研究方向。预编码技术着眼于提高无线通信的传输速率，在2005年成为IEEE 802.16e标准的一部分，包括开环和闭环的预编码方法。在3GPP标准中也使用了基于预编码的有限反馈的预编码方法。

由于MIMO系统的信道容量与发射机和接收机的最小天线数相关，在实际的MIMO系统中，移动端由于受体积和功率的限制，天线的数量受到约束，而且基站中的天线的数量不受此限制。已有的研究结果表明，脏纸编码（Dirty Paper Coding，DPC）能达到MIMO广播信道的容量域。然而，在发射机和接收机实现DPC所需要的额外复杂度极高。并且如何构造实用的，达到系统容量的DPC码的问题至今没有达到解决。

线性预编码技术具有计算复杂度低，实现简单的优点。已有的研究结果表明，破零波束成形（Zero-foring Beamforming,ZFBF）能够消除各用户天线之间的干扰，性能接近最优。

在实际的FDD系统中CSI可以由接收机的接收机的信道估计获得，并通过反馈信道传输到发射机。但是由于反馈信道的带宽是有限的，一般不可能将全部的CSI信息传输到发射机，只能通过反馈有限比特的信息来表示CSI。由于用有限比特的信息来量化CSI，存在着量化误差。导致预编码的性能与发射机完全已知CSI的理想情况相比，有较大的损失。

经现有技术的文献检索发现，Pengfei Xia等在IEEE Transction on Signal Processing（2006年第54卷第5期，1053-1863页）上发表的“Giannakis Design and Analysis of Transmit-Beamforming based on Limited-Rate Feedback”。该文中提出了有限反馈的预编码方法，给出了Lloyd码本的具体实现方法：首先选定一个初始码本，随机产生大量的初始序列作为样本，然后将生成的训练序列分别和初始码本的码字进行比较，根据他们之间的距离将训练序列划分到每个码字的范围区间中，最后对于每一个区间，根据训练序列的平均位置选择区间的中心作为新的码字。其不足之处在于：码本的大小是固定的，对于时间相关的信道而言，浪费了大量的反馈带宽，即增加了反馈信息开销。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种预编码MIMO系统中降低反馈信息开销的码本设计方法，该方法能够根据信道信息改变反馈码本的大小，在达到相同的系统信道容量时，能减少反馈的带宽，实现减小反馈信息开销。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种预编码MIMO系统中降低反馈信息开销的码本设计方法，它首先根据信道信息，从初始码本中选择最优码字，再根据初始码本，最优码字和收缩因子构建锥形码本。

本发明上述方法包括如下步骤：

步骤一、接收机根据当前的信道矢量，从初始码本中选取最优码字，将的索引号反馈到发射机；

步骤二、根据步骤一中的初始码本和最优码字，以及伸缩因子，在发射机和接收机端生成锥形码本；

步骤三、接收机根据当前的信道矢量，从锥形码本中选取最优码字， 选取最优码字的方法与步骤一中选取最优码字矢量的方法相同，将最优码字的索引号反馈到发射机；

步骤四、发射机和接收机根据当前的信道信息(其中)，选取的最优码字(其中)，将锥形码本变换成锥形码本(其中)。

上述步骤一中所述的初始码本为Grassmannian码本或RVQ码本，发射机和接收机分别采用上述相同的初始码本。