一種生成預編碼長期碼本的系統的製作方法
2023-09-20 17:52:30
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種生成預編碼長期碼本的系統。
背景技術：
隨著多輸入輸出技術研究的深入，MIMO系統已經得到廣泛的應用，它可以對信道容量、鏈路可靠性和覆蓋範圍等帶來諸多好處。現有LTE支持的下行多輸入多輸出的發送模式有發送分集和空間復用。其中空間復用的流程為：
基站和終端都保存同一個預編碼矩陣的集合，稱為碼本。終端根據小區公共導頻估計出信道信息後，按一定準則從碼本中選出一個預編碼矩陣，記為W。選取的準則可以是最大化互信息量、最大化輸出信幹噪比等。終端將選出的預編碼矩陣在碼本中的索引和預編碼矩陣的秩通過上行信道反饋到基站，該索引記為PMI(Precoding Matrix Indicator，預編碼矩陣索引)，該預編碼矩陣的秩稱為RI(Rank Indicator，秩指示)。基站由收到的索引值和秩就可以唯一確定該終端應使用的預編碼矩陣。終端上報的預編碼矩陣可以看作是信道狀態信息的量化值。
為了幫助基站實現鏈路自適應，終端需要根據其信道條件上報信道質量指示信息(Channel Quality Indicator，CQI)。對於採用預編碼傳輸的系統，CQI的計算要依據選出的預編碼矩陣。終端上報的CQI由信幹噪比得到，假設基站到終端的信道狀態矩陣為H，可見CQI與所選擇的預編碼矩陣有關。
終端將計算得到的PMI和CQI通過上行信道傳輸給基站。基站利用終端上報的PMI進行發射端的預編碼處理，利用終端上報的CQI進行鏈路自適應(包括調製方式和編碼速率的選擇等)。
從上述流程可知，LTE中預編碼過程的基礎是基站和終端的碼本集合。在LTE-Advance的R8版本4埠的空間復用(TM4)，所用預編碼碼本包含秩為一層～四層，各自有16個碼字。在R10中引入了8埠的空間復用，所用預編碼碼本為雙碼本的結構。也就是採用長期信道特徵和短期信道特徵相乘的形式:
W＝W1W2
其中，預編碼是兩個矩陣W1和W2的乘積。其中矩陣W1叫長期碼本，針對的是寬帶和/或長時信道特性。另一矩陣W2叫短期碼本，針對的是頻率選擇特性和/或短時信道特性。
在現有的LTE系統中，仍沿用2G的固定碼本。這使得碼本的選擇無法滿足新標準中天線設置所對應的性能要求。因此，需要對現有的固定碼本方式進行改進。
技術實現要素：
本發明提供一種預編碼長期碼本的生成系統，用於解決現有技術中固定碼本無法滿足更為複雜的天線設置的問題。
基於上述目的，本發明提供一種預編碼長期碼本的生成系統，包括：獲取模塊，用於獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量；水平矩陣生成模塊，用於根據預設的水平波束的分組數量和所獲取的水平埠數量，確定水平方向長期碼本中的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號；垂直矩陣生成模塊，用於根據預設的垂直波束的分組數量和所獲取的垂直埠數量，確定垂直方向長期碼本中的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號；長期碼本生成模塊，用於將所述水平矩陣和垂直矩陣進行克羅內克積，得到長期碼本。
優選地，所述水平波束的分組數量為固定值；和/或所述垂直波束的分組數量為固定值。
優選地，所述獲取模塊還用於獲取總天線數量；所述生成系統還包括：水平分組數量確定模塊，用於根據所述總天線數量設定水平波束的分組數量；和/或，垂直分組數量確定模塊，用於根據所述總天線數量設定垂直波束的分組數量。
優選地，還包括：水平分組數量確定模塊，用於根據天線的水平埠數量、每個水平波束分組中波束的個數，確定水平波束的分組數量；和/或，垂直分組數量確定模塊，用於根據天線的垂直埠數量和每個垂直波束分組中波束的個數，確定垂直波束的分組數量。
優選地，相鄰兩水平波束分組之間包含重疊波束；和/或，相鄰兩垂直波束分組之間包含重疊波束。
優選地，所述水平矩陣包含：基於水平波束的分組數量、和基於水平天線埠數量所確定的過採樣因子為參數的水平波束的分組矩陣；和/或，所述垂直矩陣包含：基於垂直波束的分組數量、和基於垂直天線埠數量所確定的過採樣因子為參數的垂直波束的分組矩陣。
如上所述，本發明的預編碼長期碼本的生成系統，具有以下有益效果：通過獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量來計算長期碼本中的水平矩陣和垂直矩陣，提供了與天線結構相關的長期碼本的生成方式，為新標準提供能夠支持更為複雜天線結構的長期碼本；另外，利用天線總數、或者水平埠數量和垂直埠數量，來對應計算水平波束的分組數量和垂直波束的分組數量，能夠實現長期碼本與基站的天線結構相適應的目的。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本發明實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明的預編碼長期碼本的生成方法的一個實施例的方法流程圖。
圖2是本發明的預編碼長期碼本的生成方法的又一個實施例的方法流程圖。
圖3是本發明的預編碼長期碼本的生成系統的一個實施例的結構方框圖。
圖4是本發明的預編碼長期碼本的生成系統的又一個實施例的結構方框圖。
具體實施方式
為使本發明解決的技術問題、採用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施例的技術方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例一
如圖1所示。本發明提供一種預編碼長期碼本的生成方法。所述生成方法由安裝在基站中的生成系統來執行。所述生成系統可監測移動終端發起的如入網請求等。當基站基於入網請求與移動終端建立連接時，所述生成系統可執行步驟S1。或者，當所述基站建立運行之初，所述生成系統即執行步驟S1。
在步驟S1中，所述生成系統獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量。
在此，所述生成系統可通過讀取天線配置信息，獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量。
所述生成系統獲取天線的目的是為了確定水平矩陣和垂直矩陣中的過採樣因子Oi＝Ti/Ni，其中，i＝1表示水平方向的過採樣因子，i＝2表示水平方向的過採樣因子；Ni為相應方向的埠數量；Ti為水平波束的總數/垂直波束的總數。
接著，為了確定水平矩陣和垂直矩陣，所述生成系統對應執行步驟S2和S3。
在步驟S2中，所述生成系統根據預設的水平波束的分組數量和所獲取的水平埠數量，確定水平方向長期碼本中的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號。
在此，所述生成系統中可預設每組水平波束的數量a1。所述生成系統預設有固定的分組數量n，並據此確定水平波束總個數為a1×n。所述生成系統得到水平矩陣中過採樣因子為其中，所述水平波束的總數a1×n為常數，技術人員可預先根據所述水平波束的總數和相鄰分組中波束的重疊數量來設計所述過採樣因子。
例如，所述生成系統中預設每組水平波束的數量為4，其中，每兩兩相鄰的波束組之間有一個重疊的波束，則所述生成系統預設水平波束的分組數量為4。所述生成系統將上述預設的各參數和所獲取的水平天線埠的數量N1，代入預設的水平矩陣中各波束分組，其波束的集合構成所述水平矩陣：
其中，vl為水平矩陣中波束的分組矩陣。l＝3kmodT1、(3k+1)modT1、…、(3k+3)modT1中的一個。
又如，所述生成系統預設每組水平波束的數量為1，且相鄰兩水平波束組之間無重疊波束；水平總波束的數量為T1＝N1，過採樣因子O1＝1，則得到的水平矩陣為：
在步驟S3中，所述生成系統根據預設的垂直波束的分組數量和所獲取的垂直埠數量，確定垂直方向長期碼本中的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號。
需要說明的是，本領域技術人員應該理解，所述生成系統生成垂直矩陣的方式與生成水平矩陣的方式相同或相似。在此不再詳述。
此外，所述生成系統可採用同樣的方式分別生成水平矩陣和垂直矩陣，也可以採用不同的方式分別生成水平矩陣和垂直矩陣。
例如，所述生成系統採用預設每組水平波束的數量為4，且每兩兩相鄰的波束組之間有一個重疊的波束，以及預設水平波束的分組數量為4的方式，得到水平矩陣。同時，所述生成系統採用預設每組垂直波束的數量為1，且相鄰兩垂直波束組之間無重疊波束；垂直總波束的數量為T2＝N2的方式，得到垂直矩陣。
由此可見，所述水平矩陣包含：基於水平波束的分組數量a1、和基於水平天線埠數量N1所確定的過採樣因子O1為參數的水平波束的分組矩陣vl。和/或，所述垂直矩陣包含：基於垂直波束的分組數量、和基於垂直天線埠數量所確定的過採樣因子為參數的垂直波束的分組矩陣。
接著，在步驟S4中，所述生成系統將所述水平矩陣和垂直矩陣進行克羅內克積，得到長期碼本。
具體地，所述生成系統將所得到的水平矩陣和垂直矩陣代入公式：
則得到所述長期碼本W1。
實施例二
與實施例一不同的是，所述生成方法包括：步驟S1』、S2』、S3』、S4』、S5』 和S6。如圖2所示。
在步驟S1』中，所述生成系統同時獲取總天線數量、天線的水平埠數量和垂直埠數量。
在此，所述生成系統可通過讀取天線配置信息，獲取總天線數量、天線的水平埠數量和垂直埠數量。
在步驟S2』中，所述生成系統根據所述總天線數量設定水平波束的分組數量。
在此，所述生成系統獲取到總天線數量為M、水平的天線埠數量為N1，則確定過採樣因子O1＝T1/N1，其中，T1為預設的水平波束的總數量。所述生成系統還預設每個水平波束組中包含a2個波束，且每兩兩相鄰的波束組中有重疊波束，得到共有M×n個水平波束的分組數量。
在步驟S3』中，所述生成系統根據所述總天線數量設定垂直波束的分組數量。
需要說明的是，本領域技術人員應該理解，所述步驟中設定垂直波束的分組數量的方式與步驟S2』中設定水平波束的分組數量的方式相同或相似，在此不再詳述。
在步驟S4』中，所述生成系統根據預設的水平波束的分組數量和所獲取的水平埠數量，確定水平方向長期碼本中的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號。
在步驟S5』中，所述生成系統根據預設的垂直波束的分組數量和所獲取的垂直埠數量，確定垂直方向長期碼本中的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號。
需要說明的是，本實施例中的步驟S4』與實施例一中的步驟S2相同或相似。本實施例中的步驟S5』與實施例一中的步驟S3相同或相似。在此均不再詳述。
例如，以8天線為例，預設水平波束的總個數T1＝16，過採樣因子為O1＝T1/N1；每個水平波束組中包含4個波束，為使每兩兩相鄰的波束組中有兩個重疊波束，共設有8個波束組。所述生成系統將上述預設的、及計算得到的水平參數代入由每個波束的分組矩陣構成的水平矩陣公式，得到相應的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號。
所述生成系統預設8天線中垂直波束的總個數T2×12，O2＝1；每個垂直矩陣均只包含1個垂直波束，則共有T2個垂直波束組。所述生成系統將上述預設的、及計算得到的垂直參數代入由每個波束的分組矩陣構成的垂直矩陣公式，得到相應的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號。
在步驟S6』中，所述生成系統將所述水平矩陣和垂直矩陣進行克羅內克積，得到長期碼本。
需要說明的是，本步驟與實施例一中的步驟S4相同，在此不再詳述。
實施例三
與實施例一不同的是，本實施例中水平波束的分組數量和垂直波束的分組數量並非預設，而分別是根據天線的水平埠數量和每個水平波束分組中波束的個數，確定水平波束的分組數量；和/或，根據天線的垂直埠數量和每個垂直波束分組中波束的個數，確定垂直波束的分組數量。(未予圖示)
具體地，所述生成系統預設水平波束分組中波束的個數為a3，獲取到的天線水平埠數量為N1，則根據公式T1＝2×N1×a3，得到水平波束的分組數量T1。
與得到T1的方式類似，所述生成系統預設垂直波束分組中波束的個數為a4，獲取到的天線垂直埠數量為N2，則根據公式T2＝2×N2×a4，得到垂直波束的分組數量T2。
則所述生成系統按照所得到的T1和T2，分別執行實施例一中的步驟S2和S3。
需要說明的是，基站可以按照上述各實施例生成與自身天線結構相關的長期碼本。但是對於移動終端來說，需要將預先得到的所有與天線結構相關的長期碼本予以保存，以便在建立連接後，利用所保存的長期碼本與基站進行通信。其中，所述天線結構包括但不限於：8天線、12天線、16天線等。其中，8天線中每個極化方向包含2個水平埠和2個垂直埠。12天線中每個極化方向包含2個水平埠和3個垂直埠、或者3個水平埠和2個垂直埠。16天線中每個極化方向包含4個水平埠和2個垂直埠、或者2個水平埠和4個垂直埠。
實施例四
如圖3所示。本發明提供一種預編碼長期碼本的生成系統。所述生成系統安裝在基站中。所述生成系統可監測移動終端發起的如入網請求等。當基站基 於入網請求與移動終端建立連接時，所述生成系統啟動以下各模塊。或者，當所述基站建立運行之初，所述生成系統啟動以下各模塊。
所述生成系統1包括：獲取模塊11、水平矩陣生成模塊12、垂直矩陣生成模塊13、和長期碼本生成模塊14。
所述獲取模塊11用於獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量。
在此，所述獲取模塊11可通過讀取天線配置信息，獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量。
所述獲取模塊11獲取天線的目的是為了確定水平矩陣和垂直矩陣中的過採樣因子Oi＝Ti/Ni，其中，i＝1表示水平方向的過採樣因子，i＝2表示水平方向的過採樣因子；Ni為相應方向的埠數量；Ti為水平波束的總數/垂直波束的總數。
接著，為了確定水平矩陣和垂直矩陣，所述獲取模塊11對應啟動水平矩陣生成模塊12和垂直矩陣生成模塊13。
所述水平矩陣生成模塊12用於根據預設的水平波束的分組數量和所獲取的水平埠數量，確定水平方向長期碼本中的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號。
在此，所述水平矩陣生成模塊12中可預設每組水平波束的數量a1。所述水平矩陣生成模塊12預設有固定的分組數量n，並據此確定水平波束總個數為a1×n。所述水平矩陣生成模塊12得到水平矩陣中過採樣因子為其中，所述水平波束的總數a1×n為常數，技術人員可預先根據所述水平波束的總數和相鄰分組中波束的重疊數量來設計所述過採樣因子。
例如，所述水平矩陣生成模塊12中預設每組水平波束的數量為4，其中，每兩兩相鄰的波束組之間有一個重疊的波束，則所述水平矩陣生成模塊12預設水平波束的分組數量為4。所述水平矩陣生成模塊12將上述預設的各參數和所獲取的水平天線埠的數量N1，代入預設的水平矩陣中各波束分組，其波束的集合構成所述水平矩陣：
其中，vl為水平矩陣中水平波束的分組矩陣。l＝3kmodT1、(3k+1)modT1、…、(3k+3)modT1中的一個。
又如，所述水平矩陣生成模塊12預設每組水平波束的數量為1，且相鄰兩水平波束組之間無重疊波束；水平總波束的數量為T1＝N1，過採樣因子O1＝1，則得到的水平矩陣為：
所述垂直矩陣生成模塊13用於根據預設的垂直波束的分組數量和所獲取的垂直埠數量，確定垂直方向長期碼本中的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號。
需要說明的是，本領域技術人員應該理解，所述垂直矩陣生成模塊13生成垂直矩陣的方式與所述水平矩陣生成模塊12生成水平矩陣的方式相同或相似。在此不再詳述。
此外，所述水平矩陣生成模塊12和垂直矩陣生成模塊13可採用同樣的方式分別生成水平矩陣和垂直矩陣，也可以採用不同的方式分別生成水平矩陣和垂直矩陣。
例如，所述水平矩陣生成模塊12採用預設每組水平波束的數量為4，且每兩兩相鄰的波束組之間有一個重疊的波束，以及預設水平波束的分組數量為4的方式，得到水平矩陣。同時，所述垂直矩陣生成模塊13採用預設每組垂直波束的數量為1，且相鄰兩垂直波束組之間無重疊波束；垂直總波束的數量為T2＝N2的方式，得到垂直矩陣。
接著，所述長期碼本生成模塊14用於將所述水平矩陣和垂直矩陣進行克羅內克積，得到長期碼本。
具體地，所述長期碼本生成模塊14將所得到的水平矩陣和垂直矩陣代入公式：
則得到所述長期碼本W1。
由此可見，所述水平矩陣包含：基於水平波束的分組數量a1、和基於水平天線埠數量N1所確定的過採樣因子O1為參數的水平波束的分組矩陣vl。和 /或，所述垂直矩陣包含：基於垂直波束的分組數量、和基於垂直天線埠數量所確定的過採樣因子為參數的垂直波束的分組矩陣。
實施例五
與實施例四不同的是，如圖4所示，所述生成系統1』包括：獲取模塊11』、水平分組數量確定模塊15』、垂直分組數量確定模塊16』、水平矩陣生成模塊12』、垂直矩陣生成模塊13』、和長期碼本生成模塊14』。
所述獲取模塊11』用於同時獲取總天線數量、天線的水平埠數量和垂直埠數量。
在此，所述獲取模塊11』可通過讀取天線配置信息，獲取總天線數量、天線的水平埠數量和垂直埠數量。
所述水平分組數量確定模塊15』用於根據所述總天線數量設定水平波束的分組數量。
在此，所述水平分組數量確定模塊15』獲取到總天線數量為M、水平的天線埠數量為N1，則確定過採樣因子O1＝T1/N1，其中，T1為預設的水平波束的總數量。所述水平分組數量確定模塊15』還預設每個水平波束組中包含a2個波束，且每兩兩相鄰的波束組中有重疊波束，得到共有M×n個水平波束的分組數量。
所述垂直分組數量確定模塊16』用於根據所述總天線數量設定垂直波束的分組數量。
需要說明的是，本領域技術人員應該理解，所述垂直分組數量確定模塊16』設定垂直波束的分組數量的方式與所述回評分組數量確定模塊中設定水平波束的分組數量的方式相同或相似，在此不再詳述。
所述水平矩陣生成模塊12』用於根據預設的水平波束的分組數量和所獲取的水平埠數量，確定水平方向長期碼本中的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號。
所述垂直矩陣生成模塊13』用於根據預設的垂直波束的分組數量和所獲取的垂直埠數量，確定垂直方向長期碼本中的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號。
需要說明的是，本實施例中的水平矩陣生成模塊12』的執行過程與實施例四中的水平矩陣生成模塊12的執行過程相同或相似。本實施例中的垂直矩陣 生成模塊13』的執行過程與實施例四中的垂直矩陣生成模塊13的執行過程相同或相似。在此均不再詳述。
例如，以8天線為例，預設水平波束的總個數T1＝16，過採樣因子為O1＝T1/N1；每個水平波束組中包含4個波束，為使每兩兩相鄰的波束組中有兩個重疊波束，共設有8個波束組。所述水平矩陣生成模塊12』將上述預設的、及計算得到的水平參數代入由每個波束的分組矩陣構成的水平矩陣公式，得到相應的水平矩陣其中，k為水平矩陣中的波束分組編號。
所述垂直矩陣生成模塊13』預設8天線中垂直波束的總個數T2＝12，O2＝1；每個垂直矩陣均只包含1個垂直波束，則共有T2個垂直波束組。所述垂直矩陣生成模塊13』將上述預設的、及計算得到的垂直參數代入由每個波束的分組矩陣構成的垂直矩陣公式，得到相應的垂直矩陣其中，h為垂直矩陣中的波束分組編號。
所述長期碼本生成模塊14』用於將所述水平矩陣和垂直矩陣進行克羅內克積，得到長期碼本。
需要說明的是，所述長期碼本生成模塊14』與實施例四中的長期碼本生成模塊14相同，在此不再詳述。
實施例六
與實施例四不同的是，本實施例中的水平波束的分組數量和垂直波束的分組數量並非預設，而分別由生成系統中的水平分組數量確定模塊根據天線的水平埠數量和每個水平波束分組中波束的個數，確定水平波束的分組數量；和/或，由生成系統中的垂直分組數量確定模塊根據天線的垂直埠數量和每個垂直波束分組中波束的個數，確定垂直波束的分組數量。(均未予圖示)
具體地，所述水平分組數量確定模塊預設水平波束分組中波束的個數為a3，獲取到的天線水平埠數量為N1，則根據公式T1＝2×N1×a3，得到水平波束的分組數量T1。
與得到T1的方式類似，所述垂直分組數量確定模塊預設垂直波束分組中波束的個數為a4，獲取到的天線垂直埠數量為N2，則根據公式T2＝2×N2×a4，得到垂直波束的分組數量T2。
則所述水平矩陣生成模塊和垂直矩陣生成模塊根據所得到的T1和T2，分別按照實施例四中的過程予以執行。
需要說明的是，基站可以按照上述各實施例生成與自身天線結構相關的長期碼本。但是對於移動終端來說，需要將預先得到的所有與天線結構相關的長期碼本予以保存，以便在建立連接後，利用所保存的長期碼本與基站進行通信。其中，所述天線結構包括但不限於：8天線、12天線、16天線等。其中，8天線中每個極化方向包含2個水平埠和2個垂直埠。12天線中每個極化方向包含2個水平埠和3個垂直埠、或者3個水平埠和2個垂直埠。16天線中每個極化方向包含4個水平埠和2個垂直埠、或者2個水平埠和4個垂直埠。
綜上所述，本發明的預編碼長期碼本的生成方法，通過獲取天線的水平埠數量和垂直埠數量。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。