本发明专利技术公开了一种用于3D MIMO的旋转DFT码本的选取方法，包括以下步骤：采用已有公知方法离线生成用于3D MIMO的旋转DFT码本后，用户端将预存的水平维旋转DFT码本集合和垂直维旋转DFT码本集合分别进行分组→分组选出组内的水平维最优码本向量，并得到水平维最终最优码本向量→分组选出组内的垂直维最优码本向量，并得到垂直维最终最优码本向量→得到最终的3D MIMO码本向量。本方法在保证了一定的系统可靠性的情况下，大大降低了用户端的选取的复杂程度，降低了用户端的设计难度，同时保证了系统性能的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通讯网络领域，具体是一种用于3DMIMO的旋转DFT码本的选取方法。
技术介绍
随着4GLTE网络服务正在全球范围内扩大，下一代移动通信(5G)已经成为研究的热点。众多研究者加紧了对5G的需求和关键技术的研究。其中作为关键技术之一的大规模MIMO无线传输技术将有可能使频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级。大规模MIMO的核心思想就是在基站端和用户端配置大量的天线来提升系统的频谱效率。MIMO技术的核心就是预编码，根据预编码矩阵获得的位置不同可分为基于非码本的预编码和基于码本的预编码。在基站端使用大规模MIMO技术就是要通过在基站端配置几十根甚至几百根的天线来实现MIMO的增益。但是由于受到天线阵列尺寸和使用波段的限制，基站端不能采用传统MIMO的线性天线阵列。因此在大规模MIMO系统中天线阵列大多配置成半波长间距的均匀平板阵列，此时大规模MIMO也称为3DMIMO。小距离的天线阵列会带来信道的强相关性，因此采用秩为1的预编码可以为系统带来更大的增益。目前3DMIMO码本的设计成为大规模MIMO预编码中的研究热点。现有的研究基本上都是基于DFT码本来设计3DMIMO码本。但是DFT码本存在码本个数受限的缺点，因此改进的旋转DFT码本更适合3DMIMO的码本设计。离线设计的旋转DFT码本同时保存于基站端和用户端。用户端通过码本选取将最优的码本向量索引反馈给基站端。基站端根据码本索引形成预编码矩阵进行预编码。但是随着码本数量的增多，用户端的码本搜索复杂度增加，从而增加了用户端的设计要求。因此降低用户端的搜索复杂度对于拥有有限处理能力的用户端来说十分必要。对用户端码本选取方法进行研究的文献《ALOW-COMPLEXITYGROUPINGFFT-BASEDCODEBOOKSEARCHINGALGORITHMINLTESYSTEM》(Y.H.Lin,C.Z.Zhan,C.Y.Chu,A.Y.Wu.ALow-ComplexityGroupingFFT-BasedCodebookSearchingAlgorithminLTESystem[J].SignalProcessingSystems(SiPS),2012IEEEWorkshopon,2012,pp:161-166.)针对Householder码本提出了一种新的码本搜索方法。该方法应用码本矩阵之间的相关特性和FFT模型减少了搜索过程中计算矩阵转置和矩阵乘法的次数。在不损失性能的同时降低了最优码本的搜索复杂度。但是Householder码本并不适合大规模MIMO的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于3DMIMO的旋转DFT码本的选取方法。首先基站端和用户端存储着同一个码本，然后用户端根据信道信息选择码本中的一个向量，并将这个向量的编号反馈给基站端，最后基站端根据收到的编号找出用户选择的所述向量，然后生成最终预编码向量。该选取方法降低了用户端的筛选的复杂程度，同时保证了系统性能的可靠性，克服了现有技术Householder码本不适合大规模MIMO情况的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：一种用于3DMIMO的旋转DFT码本的选取方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，采用已有公知方法离线生成用于3DMIMO的旋转DFT码本后，用户端将预存的水平维旋转DFT码本集合和垂直维旋转DFT码本集合分别进行如下分组：1)计算水平维所有生成的码本集合的第一个矩阵中的第1,2，…，Nh/2列与所有DFT矩阵中的码本向量的距离，并根据系统对用户端搜索复杂度和系统性能的要求进行分组；在分组的过程中，分组的数目越少搜索复杂度越小，但是组内对应列的最大距离会随之增大，导致系统性能损失变大；相反，分组的数目越多搜索复杂度越大，但是组内对应列的最大距离会随之减小，系统性能损失变小；分组过程中按矩阵的顺序分组，不打乱矩阵的排列顺序；其中Nh是基站端天线阵列水平维天线个数；2)计算垂直维所有生成的码本集合的第一个矩阵中的第1,2，…，Nv/2列与所有DFT矩阵中的码本向量的距离，并根据系统对用户端搜索复杂度和系统性能的要求进行分组；在分组的过程中，分组的数目越少搜索复杂度越小，但是组内对应列的最大距离会随之增大，导致系统性能损失变大；相反，分组的数目越多搜索复杂度越大，但是组内对应列的最大距离会随之减小，系统性能损失变小；分组过程中按矩阵的顺序分组，不打乱矩阵的排列顺序；其中Nv是基站端天线阵列垂直维天线个数；第二步，分组选取出组内的水平维最优码本向量，并得到水平维最终最优码本向量：1)在水平维DFT码本集合Ω1分组后的每组第一个矩阵中选出该矩阵中的一个最优码本向量，分别记其所在列数为i1,i2,…,in；然后每组分别比较本组所有矩阵的第i列，并得出本组的最优码本向量j1,j2,…,jn；所述i＝i1,i2,…,in表示本组第一个矩阵中最优码本向量所在的列；2)比较每组得到的最优码本向量j1,j2,…,jn，得到最终的一个水平维最优码本向量wh，并将该水平维最优码本向量索引(PMIh)反馈给基站端；第三步，分组选取出组内的垂直维最优码本向量，并得到垂直维最终最优码本向量：1)在垂直维DFT码本集合Ω2分组后的每组第一个矩阵中选出该矩阵中的一个最优码本向量，分别记所在列数为i1,i2,…,in；然后每组分别比较本组所有矩阵的第i列，并得出本组的最优码本向量j1,j2,…,jn；所述i＝i1,i2,…,in表示本组第一个矩阵中最优码本向量所在的列；2)比较每组得到的最优码本向量j1,j2,…,jn得到最终的一个垂直维最优码本向量wv，并将该垂直维最优码本向量索引(PMIv)反馈给基站端；第四步，得到最终的3DMIMO码本向量：基站端根据用户反馈的水平维最优码本向量索引(PMIh)和垂直维最优码本向量索引(PMIv)找出水平维最优码本向量和垂直维最优码本向量，并将水平维最优码本向量和垂直维的最优码本向量进行点乘得到最终的预编码向量w。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术方法的突出的实质性特点是：本专利技术方法是针对3DMIMO的旋转DFT码本，应用于用户端最优码本搜索的一项专利技术。可以通过如图2所示的3DMIMO系统下行链路预编码系统模型和如图3、4所示的旋转DFT码本的特性来显示该方法的实质性特点。为方便理解，先对涉及到的3DMIMO系统模型、码本特性和选取方法原理简要介绍如下：(1)本专利技术方法所采用的是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于3D MIMO的旋转DFT码本的选取方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，采用已有公知方法离线生成用于3D MIMO的旋转DFT码本后，用户端将预存的水平维旋转DFT码本集合和垂直维旋转DFT码本集合分别进行如下分组：1)计算水平维所有生成的码本集合的第一个矩阵中的第1,2，…，Nh/2列与所有DFT矩阵中的码本向量的距离，并根据系统对用户端搜索复杂度和系统性能的要求进行分组；分组过程中按矩阵的顺序分组，不打乱矩阵的排列顺序；其中Nh是基站端天线阵列水平维天线个数；2)计算垂直维所有生成的码本集合的第一个矩阵中的第1,2，…，Nv/2列与所有DFT矩阵中的码本向量的距离，并根据系统对用户端搜索复杂度和系统性能的要求进行分组；分组过程中按矩阵的顺序分组，不打乱矩阵的排列顺序；其中Nv是基站端天线阵列垂直维天线个数；第二步，分组选取出组内的水平维最优码本向量，并得到水平维最终最优码本向量：1)在水平维DFT码本集合Ω1分组后的每组第一个矩阵中选出该矩阵中的一个最优码本向量，分别记其所在列数为i1,i2,…,in；然后每组分别比较本组所有矩阵的第i列，并得出本组的最优码本向量j1,j2,…,jn；所述i＝i1,i2,…,in表示本组第一个矩阵中最优码本向量所在的列；2)比较每组得到的最优码本向量j1,j2,…,jn，得到最终的一个水平维最优码本向量wh，并将该水平维最优码本向量索引(PMIh)反馈给基站端；第三步，分组选取出组内的垂直维最优码本向量，并得到垂直维最终最优码本向量：1)在垂直维DFT码本集合Ω2分组后的每组第一个矩阵中选出该矩阵中的一个最优码本向量，分别记所在列数为i1,i2,…,in；然后每组分别比较本组所有矩阵的第i列，并得出本组的最优码本向量j1,j2,…,jn；所述i＝i1,i2,…,in表示本组第一个矩阵中最优码本向量所在的列；2)比较每组得到的最优码本向量j1,j2,…,jn得到最终的一个垂直维最优码本向量wv，并将该垂直维最优码本向量索引(PMIv)反馈给基站端；第四步，得到最终的3D MIMO码本向量：基站端根据用户反馈的水平维最优码本向量索引(PMIh)和垂直维最优码本向量索引(PMIv)找出水平维最优码本向量和垂直维最优码本向量，并将水平维最优码本向量和垂直维的最优码本向量进行点乘得到最终的预编码向量w。...
【技术特征摘要】
1.一种用于3DMIMO的旋转DFT码本的选取方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，采用已有公知方法离线生成用于3DMIMO的旋转DFT码本后，用户端将
预存的水平维旋转DFT码本集合和垂直维旋转DFT码本集合分别进行如下分组：
1)计算水平维所有生成的码本集合的第一个矩阵中的第1,2，…，Nh/2列与所有DFT
矩阵中的码本向量的距离，并根据系统对用户端搜索复杂度和系统性能的要求进行分组；
分组过程中按矩阵的顺序分组，不打乱矩阵的排列顺序；
其中Nh是基站端天线阵列水平维天线个数；
2)计算垂直维所有生成的码本集合的第一个矩阵中的第1,2，…，Nv/2列与所有DFT
矩阵中的码本向量的距离，并根据系统对用户端搜索复杂度和系统性能的要求进行分组；
分组过程中按矩阵的顺序分组，不打乱矩阵的排列顺序；
其中Nv是基站端天线阵列垂直维天线个数；
第二步，分组选取出组内的水平维最优码本向量，并得到水平维最终最优码本向量：
1)在水平维DFT码本集合Ω1分组后的每组第一个矩阵中选出该矩阵中的一个最优
码本向量，分别记其所在列数为i1,i2,…,in；然后每组分别比较本组所有矩阵的第i列，
并得出本组的最优码本...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑飞，陶颖，曾祥烨，卢嘉，王蒙军，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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