用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法技术方案

本发明专利技术用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法，涉及检测或防止收到信息中的差错的应用空间分集接收装置，步骤是：生成秩为1和2情况下的基码本和子码本；生成秩为3和秩为4情况下的基码本和子码本；生成秩为5～8情况下的基码本和子码本。本发明专利技术方法在不增加系统反馈开销的情况下，可以获得更好的性能增益，从而克服了现有八天线双码本设计过于复杂或一些性能较差的缺点。

Eight antenna double codebook design method for TD-LTE-A relay system

The eight antenna for TD-LTE-A relay system double codebook design method to detect or prevent the application of spatial diversity information received error in the receiving device comprises the following steps: generating a rank based codebook and sub codebook 1 and 2 cases; generation of rank 3 and rank based codebook and sub code the 4 case; generating rank 5 ~ 8 case based codebook and sub codebook. The method of the invention can obtain better performance gain without increasing the feedback cost of the system, thereby overcoming the shortcomings of the existing eight antenna double codebook design in that it is too complex or has poor performance.

【技术实现步骤摘要】
用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法
本专利技术的技术方案涉及检测或防止收到信息中的差错的应用空间分集接收装置，具体地说是用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法。
技术介绍
随着移动通信技术的不断发展，4G技术已经成为当前研究的热点，相比于LTE，LTE-Advanced系统需求可谓更加苛刻，要求下行峰值速率和频谱效率目标分别为lGbit/s和30bit/s/Hz以及更大的小区边缘吞吐量。为了应对这些需求，3GPP RlO协议引入了多项新技术，其中就包括中继技术和MIMO增强技术。中继不仅可以有效地提高小区边缘吞吐量、扩大覆盖范围，还可以抵抗信道衰落、克服远近效应。同时MIMO增强技术的引入也可以保证满足RlO技术指标，它支持下行最大8天线发射8天线接收，上行最大4天线发射4天线接收，引入了下行发送模式9，即高阶ΜΜ0。MMO技术主要体现在预编码操作上，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。为了降低中继器的成本和实现复杂度，可以采用基于码本的预编码技术，这种方法使得码本的好坏很大程度上决定了预编码的性能。因此，TD-LTE-A中继系统下行链路预编码码本的设计方法已成为当前研究的热点。对TD-LTE-A中继系统下行链路预编码码本的设计方法进行研究的现有技术状况有:[I]参考文献 I《Clerckx B, Zhou Y X, Kim S.Practical codebook design forlimited feedback spatial multiplexing.1CC, 2008.》中给出了不同场景情况下码本的设计准则，并结合当前的准则设计出一种低复杂度、高性能的预编码码本。这种设计方法的缺点是需要针对不同的场景分别设计码本。[2]参考文献 2《Rl-101490.Codebook design for DL LTE-A ΜΙΜΟoperation, Qualcomm InC》中提出了一种重用R8协议中的四天线码本来构造八天线码本的设计方法，将四天线码本中的预编码矩阵与二阶哈达玛矩阵做克罗内克内积便可得到八天线码本。这种码本不是双码本结构，构造简单，且具有恒模和内嵌结构的特性。但在双极化场景下性能较差。[3]参考文献 3《Rl-103333.Refinements of Feedback and CodebookDesign, Erisson ST-Ericsson》中提出了一种双码本-GoB (Grid of Beam,波束栅格)码本，其中基矩阵由DFT向量组成，采用对角化结构。这么做的目的是为了与双极化场景相匹配，子矩阵用来跟踪相位变化。唯一缺点是不能提高MU-MIMO的性能增益。[4]参考文献 4《Rl-103377.Views on the feedback framework forRel.10，Samsung))中提出了一种基于旋转的差分码本，其基码本子集由旋转矩阵获得，通过选取其中的某些列来得到预编码矩阵，子码本子集中的矩阵为对角化结构。这种差分码本不仅拥有恒模、嵌套、有限字符集等特性，还可以提高MU-MMO的性能增益。但在双极化场景下性能较差。[5]参考文献 5《Ma Y, Li L, Jin J.An easy-to-1mplement dual codebook formultiuser MIMO systems.CCNC, 2013.》中提出了一种基于二进制的码本，其预编码矩阵的所有元素都用2的幂形式来表示，这种方法可以降低硬件实现的复杂度，但同时也会带来一些精度损失。[6]CN201010264354.9公开了“基于LTE-Advanced系统的八天线码本设计方法”，CN201010293253.4公开了“重用LTE码本的八天线码本设计方法”，这两种码本设计方法虽然硬件实现复杂度低，但这种单码本结构在MU-MMO情况下性能较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法，该方法在不增加系统反馈开销的情况下，可以获得更好的性能增益，从而克服了现有八天线双码本设计过于复杂或一些性能较差的缺点。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是:用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法，其步骤是:第一步，生成秩为I和2情况下的基码本和子码本利用3GPP R8协议中的四天线满秩码本来生成基码本，其中基码本中的预编码矩阵W1均为块对角结构，而子码本利用4X1的单位向量A生成，具体操作是:(I)利用3GPP R8协议中的四天线满秩码本来生成基码本C1:首先将W1 (k)写成块对角形式，即W1⑴=diag(ff(k),ff(k)),k = O, I,-,15,由W1 00组成的码本子集即为基码本C1，其中，W 00为3GPP R8协议中16个4X4的满秩矩阵，diag表示块对角化矩阵，(2)子码本C2利用4X1的单位向量？《生成，具体形式如下:当秩为I时，用Y表示单位向量t子码本C2利用如下公式生成:本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于TD?LTE?A中继系统的八天线双码本设计方法，其特征在于步骤是：第一步，生成秩为1和2情况下的基码本和子码本利用3GPP?R8协议中的四天线满秩码本来生成基码本，其中基码本中的预编码矩阵W1均为块对角结构，而子码本利用4×1的单位向量生成，具体操作是：（1）利用3GPP?R8协议中的四天线满秩码本来生成基码本C1：首先将W1（k）写成块对角形式，即W1（k）＝diag(W(k),W(k)),k＝0,1,…,15，由W1（k）组成的码本子集即为基码本C1，其中，W（k）为3GPP?R8协议中16个4×4的满秩矩阵，diag表示块对角化矩阵，（2）子码本C2利用4×1的单位向量生成，具体形式如下：当秩为1时，用Y表示单位向量子码本C2利用如下公式生成：Y∈{e~1,e~2,e~3,e~4}W2∈C2={12YY,12YjY,12Y-Y,12Y-jY}当秩为2时，（Y1,Y2）同样取自单位向量子码本C2利用如下公式生成：(Y1,Y2)∈{(e~1,e~1),(e~2,e~2),(e~3,e~3),(e~4,e~4),(e~1,e~2),(e~2,e~3),(e~1,e~4),(e~2,e~4)}W2∈C2={12Y1Y2Y1-Y2,12Y1Y2jY1-jY2}这里表示第n个元素为1，其余元素均为0的4×1向量；第二步，生成秩为3和秩为4情况下的基码本和子码本先生成两个旋转的DFT矩阵，并分别生成块对角矩阵，再分别与两个对角矩阵相乘后，得到基码本，而子码本利用8×1的单位向量en生成，具体操作是：（1）根据基于旋转的DFT公式生成两个基于旋转的DFT矩阵D1和D2，具体公式如下：Wg(m,n)=1Nej2πNm(n+gG),m=0,1,...,M-1;n=0,1,...,M-1;g=0,1,...,G-1其中Wg（m,n）表示预编码矩阵中第m行第n列的元素，N为接收天线个数，M为发射天线个数，（2）利用D1，D2生成两个块对角矩阵X(1）和X（2），即，X(1)＝diag(D1,D1),X(2)＝diag(D2,D2)，其中diag表示块对角化矩阵，（3）根据公式D(n)＝diag(ejπθ,ej2πθ,ej3πθ,ej4πθ)生成两个对角矩阵D（1）和D（2），这里n=1时，取θ=0；n=2时，取（4）将两个块对角矩阵X（1）和X（2）分别与D（1）和D（2）相乘得到最终的基码本C1，（5）根据如下公式：T=e1e1e2e2...eNt/2eNt/2ejφ1e1-ejφ1e1ejφ2e1-ejφ2e1...ejφNt/2eNt/2-ejφNt/2eNt/2生成子码本C2，当秩为3时，取矩阵T其中的3列来组成子矩阵，当秩为4时，取矩阵T其中的4列来组成子矩阵，这里en表示第n个元素为1，其余元素均为0的8×1向量，T表示16×Nt的矩阵；第三步，生成秩为5～8情况下的基码本和子码本取3GPP?R8协议中四天线满秩码本中的前4个预编码矩阵分别生成块对角矩阵，组成基码本，而子码本利用8×1的单位向量en生成，具体操作是：（1）取3GPP?R8协议中四天线满秩码本中的前4个预编码矩阵分别生成块对角矩阵，（2）当秩为5～7时，取第三步（1）中构造的所有4个块对角矩阵作为基码本C1，当秩为8时，基码本C1只包含其中一个块对角矩阵，（3）利用第二步（5）中的公式生成子码本C2，利用8×1的单位向量en生成子码本C2，当秩为5时取前5列作为子矩阵，秩为6时取前6列作为子矩阵，依此类推，直到秩为8时取前8列作为子矩阵。第四步，对上述所有预编码矩阵进行发射功率的归一化具体操作是：针对不同的秩，利用公式分别计算其中W为预编码矩阵，Ir×r为r×r的单位矩阵，而即为发射功率归一化因子，之后令所有预编码矩阵乘以其对应的归一化因子即可。FDA00003893594000000110.jpg,FDA0000389359400000011.jpg,FDA0000389359400000012.jpg,FDA0000389359400000015.jpg,FDA0000389359400000018.jpg,FDA0000389359400000021.jpg,FDA0000389359400000023.jpg,FDA0000389359400000024.jpg,FDA0000389359400000025.jpg...

【技术特征摘要】
1.用于TD-LTE-A中继系统的八天线双码本设计方法，其特征在于步骤是: 第一步，生成秩为I和2情况下的基码本和子码本 利用3GPP R8协议中的四天线满秩码本来生成基码本，其中基码本中的预编码矩阵W1均为块对角结构，而子码本利用4X1的单位向量？,生成，具体操作是: (1)利用3GPPR8协议中的四天线满秩码本来生成基码本C1:首先将W1 (...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑飞，许强，曾祥烨，王蒙军，杨建坡，郝禄国，
申请(专利权)人：河北工业大学，奥维通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：