大规模MIMO系统中基于双码本的预编码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大规模MIMO系统中基于双码本的预编码方法，主要解决现有技术接收端反馈开销大、码本搜索复杂度高的问题。其实现步骤是：1.接收端生成第一码本；2.接收端根据Householder变换生成第二码本；3.接收端选择第一码本最优码字并记录对应的奇异值；4.接收端选择第二码本最优码字并记录对应的奇异值；5.接收端确定最优预编码矩阵及最优预编码矩阵索引信息，并将该最优预编码矩阵索引信息反馈到发射端；6.发射端根据接收端反馈的索引信息选择预编码矩阵，进行预编码。本发明专利技术减少了接收端反馈索引信息的开销，降低了码本的搜索复杂度，可用于大规模MIMO无线通信系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动通信
，涉及一种多输入多输出MIMO预编码方法，具有码本搜索复杂度低，反馈开销低等特点。
技术介绍
近年来，大规模多输入多输出MIMO技术和毫米波技术被认为是未来第五代5G移动通信关键技术的一部分，引起了学术界的广泛关注。大规模MIMO是在传统MIMO基础上扩展而来的，相比传统MIMO，大规模MIMO天线数目急剧增加，在相同的时频资源条件下，可以等效更多的平行子信道，进一步提高系统的传输速率。然而，由于基站端的空间有限，部署大规模天线阵列需要减小天线间的距离。毫米波频段波长短，可以在小间距的情况下保证天线间相互独立，为大规模MIMO技术的实现提供了可能。MIMO预编码技术可以改变发送功率，调整发射方向使得系统得到更高的系统容量、更低的误码率和更低的复杂度，但是大规模MIMO系统中，因天线数目庞大使得信道矩阵H维数迅速增大，基于非码本的预编码技术不再适用，而基于码本的线性预编码技术成了关注的焦点，其中码本的设计是至关重要的，因为信道的反馈是有限的，维数大的码本可以增加预编码的性能，但是在大规模系统中反馈的长度和系统的复杂度是值得注意的因素。因此，我们需要均衡预编码准确性和反馈长度使得系统整体性能最大化。普天信息技术研究院有限公司申请的专利“一种采用双码本进行信道信息反馈的方法和系统”(专利申请号：201010289774.2，公开号：CN102412939A)公开了一种采用双码本进行信道信息反馈的方法。该方法的步骤为：第一，信号接收方从现有技术的预编码矩阵的码本中选出一级最优码字；第二，信号接收方结合信道状态信息和所述一级最优码字组成的函数，按容量最大化标准从预先设置的二级码本中选出二级最优码字；第三，信号接收方生成包含所选择的一级最优码字的码字索引和二级最优码字的码字索引的反馈信息并发送至信号发送方；第四，信号发送方根据所接收反馈信息，生成预编码矩阵为一级最优码字和二级最优码字的乘积。该方法利用双码本进行信道信息反馈，更为精确的反映实际的信道条件，提高系统的整体性能。该方法的不足之处是：码本生成较复杂，反馈开销较大，并且码本搜索复杂度较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种大规模MIMO系统中基于双码本的预编码方法，以减小接收端的反馈开销，降低码本搜索复杂度。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下：(1)接收端生成第一码本W1：(2)接收端根据第一码本生成第二码本W2：2a)接收端根据Householder变换对第一码本的每一列进行扩展，得到第二码本矩阵W2n，其中n表示第一码本列的序号，n＝1,…,N，N为第一码本的波束矢量数目；2b)根据第二码本矩阵W2n最终生成第二码本W2＝{W2n本文档来自技高网...

【技术保护点】
大规模MIMO系统中基于双码本的预编码方法，包括如下步骤：(1)接收端生成第一码本W1：(2)接收端根据第一码本生成第二码本W2：2a)接收端根据Householder变换对第一码本的每一列进行扩展，得到第二码本矩阵W2n，其中n表示第一码本列的序号，n＝1,…,N，N为第一码本的波束矢量数目；2b)根据第二码本矩阵W2n最终生成第二码本W2＝{W2n}；(3)接收端选择第一码本最优码字：3a)接收端根据最大化最小奇异值选择准则遍历第一码本产生第一码本最优码字U1p，并将第一码本最优码字U1p表示为列向量αl的集合，即U1p＝[α1,α2,…,αl,…,αL]，其中αl为第一码本最优码字的第l列向量，l＝1,…,L，L为空间复用层数；3b)储存第一码本最优码字对应的奇异值λ1及第一码本最优码字U1p在第一码本中的索引信息P1；(4)接收端选择第二码本最优码字：4a)接收端根据第一码本最优码字U1p的第l列向量αl，找到第l列向量αl扩展得到的第二码本矩阵W2k∈W2，用所有L列向量扩展的得到的第二码本矩阵W2k组成第二码本矩阵集{W2k}，其中k表示第一码本最优码字U1p的第l列向量αl在第一码本中的序号，k∈1,…,N；4b)接收端每次从第二码本矩阵集{W2k}的每个第二码本矩阵中各选择一列组成待选码字U2，用所有选出的待选码字组成待选码字集{U2}；4c)接收端根据最大化最小奇异值选择准则遍历待选码字集{U2}产生第二码本最优码字U2p；4d)储存第二码本最优码字对应的奇异值λ2及第二码本最优码字U2p在第二码本中的索引信息P2；(5)接收端比较奇异值大小：接收端将第一码本最优码字对应的奇异值λ1与第二码本最优码字对应的奇异值λ2进行比较：若λ1>λ2，则执行步骤(6)，若λ1<λ2，则执行步骤(7)；(6)从第一码本中选择预编码矩阵和索引信息P：选择第一码本最优码字U1p作为最优预编码矩阵，选择第一码本最优码字U1p在第一码本中的索引信息P1作为最优预编码矩阵的索引信息P；(7)从第二码本中选择预编码矩阵和索引信息P：选择第二码本最优码字U2p作为最优预编码矩阵，选择第二码本最优码字U2p在第二码本中的索引信息P2作为最优预编码矩阵的索引信息P；(8)接收端将最优预编码矩阵索引信息P反馈回发射端；(9)发射端根据最优预编码矩阵索引信息P，在相同的码本中找到对应的预编码矩阵U，用索引信息P对应的预编码矩阵对待发送信息x进行预编码，得到预编码后的发送信息xt＝Ux。...

【技术特征摘要】
1.大规模MIMO系统中基于双码本的预编码方法，包括如下步骤：(1)接收端生成第一码本W1：(2)接收端根据第一码本生成第二码本W2：2a)接收端根据Householder变换对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓辉，杨冬华，袁江伟，刘乃安，黑永强，付卫红，韦娟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61