WO2011050628A1

WO2011050628A1 - 预编码矩阵码书生成方法、预编码矩阵选择方法及装置

Info

Publication number: WO2011050628A1
Application number: PCT/CN2010/075137
Authority: WO
Inventors: 王键; 吴建明; 周华; 王轶; 张元涛
Original assignee: 富士通株式会社
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2011-05-05
Also published as: CN102055561A

Description

预编码矩阵码书生成方法、预编码矩阵选择方法及装置技术领域

本发明涉及无线通信***，尤其涉及预编码矩阵码书生成方法、预编码矩阵选择方法及装置。背景技术

多入多出（MIMO)***是利用多根发射天线和多根接收天线进行数据传输的无线通信***，支持平行的数据流发送，能够提供高数据率和大吞吐量以及更大的通信距离，已经成为学术研究和实际***中备受人们关注的关键技术之一，通过近几年的持续发展， MIMO 技术将越来越多地应用于各种无线通信***。在无线宽带移动通信***方面，第 3代移动通信合作计划 (3GPP) 已经在标准中加入了 MIMO技术相关的内容，同时， MIMO也已经成为第 4 代（4G) 通信的热门技术，并成为在几乎所有新的无线标准（如 HSDPA, 802.11η, 802.16e, 802.10, 802.20等) 中很关键的一部分。

在通常的情况下，多天线传输中的平行数据流首先进行独立的前向纠错码编码，然后将编码后的码字映射到一个或者多个传输层上。当码字映射为多个传输层时，将编码器输出的串行数据进行串并变换为相应的多层即可。在一次传输中， ***支持的所有的层数又称为该次传输的秩数（Rank)。

一般来说，多天线***的传输支持的层数或者秩数要小于或者等于多天线***的物理天线数。将各层的数据转化为各物理天线上的数据的过程称为信号的预编码过程。特别的，将各层的数据通过线性运算转化为各物理天线上的数据的过程称为信号的线性预编码过程。在现在的无线通信***中，比如 3GPP长期演进（LTE) ***，微波接入全球互通（WiMAX) ***，受限于***的计算复杂度和信令控制复杂度， ***需要预先设计好一定个数的预编码矩阵。预编码矩阵的集合称为预编码矩阵码书（codebook, CB)，预编码矩阵个数称为预编码矩阵码书的大小。很显然，预编码矩阵码书，包括预编码矩阵码书的大小和预编码矩阵码书的元素都直接影响***的吞吐量等指标。

出于不同的设计考虑，对于相同的秩，可能会存在不同预编码方式（即不同结构）的预编码矩阵，每一种结构的预编码矩阵对应一个三次方量度

(Cubic Metric, CM)值，该 CM值可反映信号的变化幅度。例如，对于 Rank=3 的情况，可以有三种不同结构的预编码矩阵，分别是 CMP ( Cubic Metric Preserving, 三次方量度保留）方式的预编码矩阵（CMP预编码矩阵）和 CMF (Cubic Metric Friendly, 三次方量度友好）方式的预编码矩阵（CMF预编码矩阵），以及从豪斯霍尔德 (householder, HH)反射阵演变而来的预编码矩阵，该三种不同结构的预编码矩阵具有不同的 CM值。在现有技术中，一个码书中仅包含一种结构的预编码矩阵。

在移动通信***中，发射机发送的信号都需要进行功率放大，然后再将信号传送到天线并最终以电磁波的方式在空间传送。将功率放大的设备称为功率放大器（PA)，或者简称为功放。

关于功放的一个非常关键的指标是线性范围，也即当功放的输出信号在该线性范围内时，功放的输出信号和输入信号具有良好或者理想的线性关系；与此相反，当功放的输出信号超出该线性范围内时，功放的输出信号和输入信号的线性关系将会很难维持，从而出现输出信号的畸变。

一般来说，信号的幅度是随时间变化的（时变的），从而信号的功率也是随时间变化的（时变的）。举例来说，假设需要输出的某一个信号的平均功率为 23dBm，但是由于信号的时变性质，该信号的最大瞬时功率有可能是 26dBm, 最小瞬时功率有可能是 20dBm。假设该信号使用标称功率是 23dBm 的功率放大器进行信号输出，那么很显然在信号瞬时功率为 26dBm时，超出了功率放大器的线性范围，从而出现了非线性变化，引起了信号的畸变。因此，在实际的硬件***中，功率放大器有一个线性区间，为了满足输入信号和输出信号之间的线性关系，避免输出信号的失真，输出信号的功率应该限制在功率放大器的线性输出区间内。

对于这种情况，一个非常简单并且有效，且被工业界广泛使用的做法是的功率回退。比如对于上述信号，将输出功率减小 3dB，此时信号的平均功率是 20dBm，最大瞬时功率是 23dBm，最小瞬时功率是 17dBm。可以看到，最大瞬时功率 23dBm恰好是功率放大器的标称功率。因此，输出的信号和输入的信号就有良好的线性关系，输出信号没有发生畸变。

此外需要注意的是，虽然功率回退保证了输入信号和输出信号的线性关系，但是却使得输出信号的功率降低，从而使得接收信号的功率也降低，影响接收信号的质量。因此，实际***中应该合理的选择功率回退值，从而即能够保证信号不失真，又能够保证信号的强度。

在实际的工程中，不同的信号有不同的统计特性，从而也对应了不同的功率回退的数值。经过理论论证和工程实践，人们开始使用三次方度量（Cubic Metric, CM) 值表征功率回退值。

在移动通信***中，对于上行信号可以通过 CM值表征该信号随时间变化的程度， CM值越大，说明随时间的变化该信号的幅度变化越大，也即信号的瞬时功率变化越大； CM值越小，说明随时间的变化该信号的幅度变化越小，也即信号的瞬时功率变化越小。

在实际的无线通信***中，对于基站，其用于下行发射的发射机配备的功率放大器的线性范围较大，对信号的 CM值要求较低，也即能支持较大 CM 值的信号。然而对用户端，例如手机等，由于受到成本的限制，其用于上行发射的发射机配备的功率放大器的线性范围较小，因此对信号的 CM值要求也较高，也即仅仅支持较小 CM值的信号，对较大 CM值的信号支持不好。

现有已公开的预编码码书的设计大都是关于下行 MIMO预编码码书的设计，而如何针对上行信号对 CM值的要求来设计上行 MIMO预编码码书以及如何根据设计的码书来选择具有尽量好的性能的预编码矩阵，是有待解决的问题。发明内容

本发明的目的在于提供一种预编码矩阵码书生成方法、预编码矩阵的选择方法及装置，以提供具有多种预编码矩阵结构的码书，进而在预编码矩阵选择时可以针对当前用户台的发射功率选择合适的预编码矩阵，从而保证系统的性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于上行数据传输的预编码矩阵码书的生成方法，该方法包括如下歩骤：

从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一三次方量度 CM值；从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值; 基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书，使所述预编码矩阵码书至少包括第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合。

此外，上述预编码矩阵码书的生成方法还可包括如下歩骤：从所述第二码书或预定的第三码书中选择出第三预定数目的第三结构预编码矩阵，组成第三结构预编码矩阵集合，其中所述第三结构预编码矩阵各具有第三 CM值。此时，所述基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书的歩骤包括：将所述第一结构预编码矩阵集合、第二结构预编码矩阵集合和第三结构预编码矩阵集合合并，生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书。

根据本发明的另一个方面，提供了一种无线通信***中预编码矩阵的选择方法，该方法包括如下歩骤：

确定歩骤，确定预编码矩阵码书中各预编码矩阵的三次方量度 CM值，其中所述预编码矩阵码书中包括多种结构的预编码矩阵，不同结构的预编码矩阵具有不同的 CM值；

第一选择歩骤，根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率、当前用户台的发射功率和各结构的预编码矩阵的 CM值从所述码书中选择候选的预编码矩阵；

第二选择歩骤，在候选的预编码矩阵中选择使得所述无线通信***吞吐量最大的预编码矩阵作为所述用户台使用的预编码矩阵。

根据本发明的另一个方面，提供了一种预编码矩阵码书的生成装置，该装置包括：

第一单元，用于从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一三次方量度 CM值；

第二单元，用于从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值；码书生成单元，用于基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书，使所述预编码矩阵码书至少包括第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合。

此外，所述预编码矩阵码书的生成装置还可包括：第三单元，用于从所述第二码书或预定的第三码书中选择出第三预定数目的第三结构预编码矩阵，组成第三结构预编码矩阵集合，其中所述第三结构预编码矩阵各具有第三 CM值。此时，所述码书生成单元还用于将所述第一结构预编码矩阵集合、第二结构预编码矩阵集合和第三结构预编码矩阵集合合并，生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书。

根据本方面的另一方面，提供了一种无线通信***中预编码矩阵的选择装置，该装置包括：

确定单元，用于确定预编码矩阵码书中各预编码矩阵的三次方量度 CM 值，其中所述预编码矩阵码书中包括多种结构的预编码矩阵，不同结构的预编码矩阵具有不同的 CM值；

第一选择单元，用于根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率、当前用户台的发射功率和各结构的预编码矩阵的三次方量度 CM值从所述码书中选择候选的预编码矩阵；

第二选择单元，用于在候选的预编码矩阵中选择使得所述无线通信*** 吞吐量最大的预编码矩阵作为所述用户台使用的预编码矩阵。

根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信***中的基站，该基站包括上述的预编码矩阵的选择装置。

本发明中可以生成具有多个预编码矩阵结构的码书，从而可以根据实际需要选择具有合适的 CM值的预编码矩阵，提供更好的***性能。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为现有三种码书采用不同信号调制方式时的 CM值的示图；图 2为本发明一实施例的预编码码书生成方法流程图；

图 3为本发明另一实施例的预编码码书生成方法流程图；

图 4为本发明实施例中预编码矩阵选择方法流程图；

图 5为本发明实施例中选择候选的预编码矩阵的一种实现方法流程图；图 6为本发明实施例中选择候选的预编码矩阵的另一种实现方法流程图; 图 7为本发明一实施例中预编码码书生成装置的结构框图；

图 8为本发明另一实施例中预编码码书生成装置的结构框图；

图 9为本发明一实施例中预编码矩阵选择装置的结构框图；

图 10为图 9中第一选择单元的一种结构框图；

图 11为图 9中第一选择单元的另一种结构框图。具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与***及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和 /或处理歩骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

本发明实施例中，将仅以 3GPP LTE-Advanced (LTE-A)***为例对上行 MIMO 预编码矩阵码书的生成方法以及对码书中预编码矩阵的选择方法进行说明，但本发明同样适用于其它应用 MIMO技术的无线通信***，如 LTE、 WiMAX, 4G无线通信***等等。

在 LTE- Advanced***中，上行信号采用 DFTS-OFDM信号，也即离散傅里叶变换正交频分复用信号。对于该信号的 CM值可以表示为：

公式（1 ) 为现有 CM值计算公式，该式中 ²G1。。称作信号的原始 CM值，不同的信号形式（如 QPSK信号， QAM16信号和 QAM64信号）具有不同的原始 CM值； 201^。^ Γζ ^)ϊ称作信号的参考 CM值，不同的信号形式具有不同的参考 CM值， K表示縮放因子。

1、,,八1

V (t):

并且， rms\v\ v( 'v(

rms

Ν 其中是 ν(0的转置，是发射机发送的信号。

对于 4.51MHz的 LTE信号来说，公式（1) 可以进

CM 0.77 dB；

对于 3.84MHz 的 LTE信号来说，公式（1) 可以进

20log_w{rms[v_n ³ _o 1.52

CM dB

1.56

目前工程中常用信号的 CM值及其参数表如表 1所; 表 1.常用信号的 CM值及其参数表

因为不同的信号形式具有不同的 CM值，因此，在现有 LTE-A***多发多收多天线传输的 Rank-3码书中，不同结构的预编码矩阵对应的不同结构的码书，具有不同的 CM性质。比如目前存在以下三种预编码矩阵结构（也可以说三种码书结构）：

(1) CMP结构

该结构中，预编码矩阵 w表示如下：

1 0 0

X 0 0

w = n ^Λ1^Λ2

0 1 0

0 0 1 其中， Π是行置换矩阵 ,χΕ{+1, -1, +j, -j},^是功率归一化矩阵， Λ₂是功率分配矩阵。其中功率可以在各层中平均分配，比如（1: 1： 1)，表示为 CMP-LPB。也可以在各层中不平均分配，比如（2: 1： 1)，表示为 CMP-LPU。

(2) CMF结构

该结构中，预编码矩阵 w表示如下：

其中， Π是行置换矩阵 ,{_X,y,z}e {+1,-1, +j,-j}，是功率归一化矩阵， Λ₂ 是功率分配矩阵。其中功率可以在各层中平均分配，比如（1: 1： 1)，表示为 CMF-LPB。也可以在各层中不平均分配，比如（2: 1： 1)，表示为 CMF-LPU_C (3) 经过 householder (HH) 反射变换而来的预编码矩阵结构

该结构中，预编码矩阵 w的结构为：

1

Z,

W Λ,Λ，

其中， {x,y,z}e虚数，是功率归一化矩阵， Λ₂是功率分配矩阵。其中功率在各层中平均分配，比如（1: 1： 1)，并表示为 ΗΗ。

当然需要指出的是，现有技术中，不仅存在上面的预编码矩阵结构对应的码书结构，也可能存在其他的码书结构。但对于这些码书结构，一个码书中仅具有一种结构的预编码矩阵。

分析以上三种类型。当采用 CMP结构的预编码矩阵时，每一个发射天线仅仅发射一个层的数据；当采用 CMF结构的预编码矩阵时，每一个发射天线发射的信号是两个层的数据经过各自的权重相乘后叠加的数据；当采用 ΗΗ 反射阵结构的预编码矩阵时，每一个发射天线的信号是三个层的数据经过各自的权重相乘后叠加的数据。

需要注意的是，对于独立的随机信号，叠加在一起的信号越多，叠加后的信号的方差越大，也即叠加后的信号的变化程度越大，也就是说，叠加后的信号的 CM值越大。图 1 中给出了在使用不同的调制方式时，三种结构的预编码矩阵的 CM值。无线移动通信***的一个基本特性是，它是一个干扰受限的***，也就是说，无线移动通信***的总容量受限于***用户的干扰。以***的上行信号传输为例。基站接收到该基站服务的某一个移动台发送的上行信号的同时，也会接收到该基站周围的基站所服务的其他移动台发送的上行干扰信号。如果每个用户都以最大功率发送，那么基站在接收到有用信号的同时，收到的其他用户的干扰信号功率也会变大，最终恶化***的 SINR (信号干扰噪声比），从而影响***的吞吐量。

另外一点，在移动通信***中，用户的上行发射功率中有一部分是用来补偿路径损耗。离基站越远的用户路径损耗越大，离基站越小的用户路径损耗越小。因此离基站越远的用户需要发射较大的功率（但是最大不能超过 23dBm)，离基站越近的用户则需要发射较小的功率。

在 LTE-A 的标准中已经规定不管 LTE-A***的用户台的天线配置如何 (比如单天线， 2天线或者 4天线），其最大的信号发射功率为 23dBm。在实际***中，基站通过功率控制指令完全控制用户台的发射功率，用户台则通过上报功率剩余值（power headroom) 消息通知基站关于发射功率的信息。

假如将 CM值直接映射为功率回退值，那么根据图 1所示，

当使用 QPSK信号时， CMP码书的 CM值是 1.0dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-1.0=22.0dBm_;

当使用 QAM16信号时， CMP码书的 CM值是 1.8dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-1.8=21.2dBm_;

当使用 QAM64信号时， CMP码书的 CM值是 1.9dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-1.9=21. ldBm;

当使用 QPSK信号时， CMF码书的 CM值是 1.8dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-1.8=21.2dBm_;

当使用 QAM16信号时， CMF码书的 CM值是 2.3dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-2.3=20.7dBm_;

当使用 QAM64信号时， CMF码书的 CM值是 2.4dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-2.4=20.6dBm_;

当使用 QPSK信号时， HH码书的 CM值是 2.6dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-2.6=20.4dBm_; 当使用 QAM16信号时， HH码书的 CM值是 2.8dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-2.8=20.2dBm_;

当使用 QAM64信号时， HH码书的 CM值是 2.9dB，这种情况下，发射信号的输出功率应该小于或等于 23-2.9=20. ldBm。

在分别使用 QPSK、 QAM16、 QAM64调制方式时，发射功率与可使用的预编码结构关系分别如表 2-表 4所示。表 2: QPSK调制方式时，发射功率与可使用的预编码结构关系

表 3: QAM16调制方式时，发射功率与可使用的预编码结构关系

表 4: QAM64调制方式时，发射功率与可使用的预编码结构关系

从上面可以看到， CMP结构的预编码矩阵的 CM值最小，从而适用范围，但是在实际应用中其性能最差（吞吐量最小）； HH结构的预编码矩阵 CM值最大，从而适用的范围也最小，但是实际应用中其性能最好（吞吐量最大）； CMF结构的 CM值介于上述两者之间，从而适用范围也介于上述两者之间，并且性能也介于上述两者之间。

很显然，在这种情况下单纯使用某一个特定结构的预编码矩阵码书不恰当的，因此本发明针对该问题而提出多种预编码矩阵结构混合的预编码矩阵码书。

图 2为本发明实施例中用于上行 MIMO的预编码矩阵码书的生成方法流程图。如图 2所示，该方法包括如下歩骤：

歩骤 200，从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一 CM值。

例如， Rank=3时，可从 HH结构码书中选择出 12个 HH结构的预编码矩阵组成 HH结构预编码矩阵集合。在此，数字 12仅为举例，也可以设置为其它值。

歩骤 220，从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值。

例如，可从 CMP码书中选择出 8个 CMP结构的预编码矩阵组成 CMP 结构预编码矩阵集合。在此，数字 8仅为举例，也可以根据第一预定数目的变化而设置为其它值。

歩骤 240，基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书，使所述预编码矩阵码书至少包括第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合。

通过以上歩骤，可以生成至少包含两种预编码矩阵结构的预编码矩阵码书。本发明实施例中，为了方便描述，将具有两种或更多种预编码矩阵结构的预编码矩阵码书称为混合结构码书。

此处将 3作为秩数的示例，将 HH结构预编码矩阵作为第一结构预编码矩阵的示例，将 CMP预编码矩阵作为第二结构预编码矩阵的示例，但这只是示例性的，不是对本发明实施方式的限制。并且，以上的第一预定数目和第二预定数目的值可以根据经验确定。另外，虽然在以上的描述中，各歩骤是顺序描述的，但应该清楚，以上的各歩骤的顺序不是固定的，有些歩骤的先后顺序可以调整并且有些歩骤可以并行进行。例如 S200和 S220可以并行进行，也可以使歩骤 S220可以在歩骤 S200之前进行。

具体地，在生成包含三种预编码矩阵结构的预编码矩阵码书时，如图 3 所示，该方法可包括如下歩骤：

歩骤 300，从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一 CM值。

例如， Rank=3时，可从 HH结构码书中选择出 10个 HH结构的预编码矩阵组成 HH结构预编码矩阵集合。在此，数字 10仅为举例，也可以设置为其它值。

歩骤 320，从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值。

例如，可从 CMF码书中选择出 4个 CMP结构的预编码矩阵组成 CMF 结构预编码矩阵集合。在此，数字 4仅为举例，也可以设置为其它值。

歩骤 340，从上述第二码书或预定的第三码书中选择出第三预定数目的第三结构预编码矩阵，组成第三结构预编码矩阵集合，其中所述第三结构预编码矩阵各具有第三 CM值。

例如，可从 CMP码书中选择出 6个 CMP结构的预编码矩阵组成 CMP 结构预编码矩阵集合。在此，数字 6仅为举例，也可以根据第一预定数目和 / 或第二预定数目的变化而设置为其它值。

如果上述第二码书已经是具有两种结构的码书，如包括 CMP结构和 CMF 结构，则本歩骤 340中，也可以从该第二码书选择出 6个 CMP结构的预编码矩阵组成 CMP结构预编码矩阵集合。在此，数字 6仅为举例，也可以根据第一预定数目和 /或第二预定数目的变化而设置为其它值。

歩骤 360，将所述第一结构预编码矩阵集合、第二结构预编码矩阵集合和第三结构预编码矩阵集合合并，生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书。

例如，将上述 10个 HH结构的预编码矩阵的集合、 4个 CMP结构的预编码矩阵的集合以及 6个 CMP结构的预编码矩阵的集合合并，便可生成三种结构的预编码矩阵码书。

利用本发明的方法，同样可以容易地生成包含 4种或更多种预编码矩阵的码书。

如下为利用本发明的码书生成方法生成的 Rank=3 时混合结构码书的具体实例。

1.包括 CMF-LPB功率平均分配的 CMF)结构的预编码矩阵和 CMP-LPU (功率不平均分配的 CMP) 结构的预编码矩阵的码书，如表 5:

2. 包括 CMP-LPB (；功率平均分配的 CMP)结构的预编码矩阵和 CMP-LPU (功率不平均分配的 CMP) 结构的预编码矩阵的码书，如表 6。

3. 包括 ΗΗ (householder反射阵）结构的预编码矩阵、 CMF-LPB(功率平均分配的 CMF)结构的预编码矩阵和 CMP-LPU (功率不平均分配的 CMP)结构的预编码矩阵的码书，如表 7。

表 7.

4. 包括 HH (householder反射阵）结构、 CMP-LPB(功率平均分配的 CMP) 结构和 CMP-LPU (功率不平均分配的 CMP) 结构的预编码矩阵的码书，如表 8;

表 8.

~~■ HH结构预编码矩阵数目 =12, CMP-LPB结构预编码矩阵数目 = 2, CMP-LPU结构预编码矩阵数目 =6

■ CMF功率分配矩阵

5. 包括 HH (householder反射阵）结构、 CMP-LPU (功率不平均分配的 CMP) 结构的预编码矩阵的码书，如表 9;

表 9.

表 5—表 9给出的预编码矩阵码书仅为示例，并不限于以上几种形式，比如，也可以根据本发明的方法生成包括 CMF-LPB (功率平均分配的 CMF)结构和 CMP-LPB (功率平均分配的 CMP)结构的预编码矩阵的码书；或者生成包括 HH (householder反射阵）结构和 CMP-LPB (功率平均分配的 CMP)结构的预编码矩阵的码书等。

利用混合结构的预编码码书，就可以根据用户台的发射功率 Ρ_τχ选择合适的 CM值对应的预编码矩阵，从而可以提高***的性能，例如获得尽量大的吞吐量。

下面将基于混合结构的预编码矩阵码书，对本发明的预编码矩阵的选择方法进行详细的说明。

图 4为本发明实施例中预编码矩阵的选择方法的流程示意图。如图 4所示，该方法包括：

歩骤 S410,确定混合结构的预编码矩阵码书中各结构的预编码矩阵的 CM 值。

所述混合结构的预编码矩阵码书中可包含有 N种结构的预编码矩阵，如第一结构预编码矩阵，第二结构预编码矩阵， ......，第 N结构预编码矩阵，其中 N≥2，每一种结构的预编码矩阵对应各自的 CM值。

也可以说，在该混合结构的预编码矩阵码书中，可以根据 CM值的不同将该预编码矩阵码书中的各元素（即各预编码矩阵）分为 N (N>2 )组，在每一组中的各预编码矩阵具有相同的 CM值。

本歩骤中，确定预编码矩阵码书中各结构的预编码矩阵的 CM值的方式例如包括如下几种：

( 1 )直接根据 CM值的计算公式（例如前面的公式（1 ) )计算各结构的预编码矩阵的 CM值。

( 2 )预先建立多种预编码矩阵结构和 CM值的映射表，然后根据预先建立的映射表查找所述混合结构的预编码矩阵码书中各预编码矩阵结构对应的 CM值。

在预先建立多种预编码矩阵结构和 CM值的映射表时，对于现有的预编码矩阵结构，其对应的 CM值是已知的，对于新的预编码矩阵结构，可通过计算获得对应的 CM值。

举例来说，对于两种结构混合的码书，可将码书中各结构对应的预编码矩阵组合，分为第一结构预编码矩阵和第二结构预编码矩阵，并根据公式（1 ) 计算各自的 CM值，假设其依次增大，并表示为 CM CM₂。对于三种结构混合的码书，可将码书中各结构对应的预编码矩阵组合，分为第一结构预编码矩阵，第二结构预编码矩阵和第三结构预编码矩阵，并根据公式（1 ) 计算各自的 CM值，假设其依次增大，并表示为 CM CM₂， CM₃。

歩骤 S420,根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率 PMAX、当前用户台的发射功率 Ρ_ΤΧ和所述各结构的预编码矩阵的 CM值从所述码书中选择候选的预编码矩阵。

歩骤 S430, 在候选的预编码矩阵中选择使得所述无线通信***吞吐量最大的预编码矩阵为所述用户台使用的预编码矩阵。

即在候选结构的预编码矩阵集合里，根据最大吞吐量原则选择预编码矩阵。

在该实施方式中，是以***的吞吐量作为性能参数的示例。本领域技术人员应当清楚，根据需要，可以采用其它合适的性能参数，比如***的互信息等。上述歩骤 S420中，可包括多种实现方式，例如，对于其中一种方式，如图 5所示，可进一歩包括如下歩骤：

歩骤 501，根据无线通信***中上行信号发射允许的最大功率 PMAX和当前用户台的发射功率 Ρ_ΤΧ确定当前用户台允许承受的最大 CM值 CM_MAX。

例如， CMMAX可表示为：

CM AX⁼PMAX^_PTX；

歩骤 502，从所述码书中选择 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM 值 CMMAX的全部或部分预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

例如，对于两种结构混合的码书，可根据表 10进行候选的预编码矩阵的选择。

表 10.

由于假定 CM^CM^则如表 10所示，如果 CM， CM₂都小于或等于 CM_MAX (即

则第一结构的预编码矩阵和第二结构的预编码矩阵都为候选的预编码矩阵；如果仅 CM小于或等于 CMMAX (即

, 则仅 CM对应的第一结构的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

此外还存在这样的情况，如果不存在 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM值的预编码矩阵时，则从所述码书中选择 CM值最小的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。例如，如果 CM， CM₂都大于 CMMAX(即 CMMAX CMJ )，则仅选择 CM对应的第一结构的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

对于三种结构混合的码书，可根据表 11进行候选的预编码矩阵的选择。表 11.

在本发明实施例中，既可以从码书中选择小于或等于允许承受的最大 CM 值 CMMAX的 CM值对应的全部预编码矩阵为候选的预编码矩阵，也可以从码书中选择小于或等于允许承受的最大 CM值 CMMAX的 CM值中部分 CM值对应的部分预编码矩阵为候选的预编码矩阵，例如可选择小于或等于允许承受的最大 CM值 CMMAX的 CM值中一个或更多个 CM值对应的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。作为一个例子，参照表 11，如果 CM CM₂都小于或等于 CMMAX (即 CM^CMMAX),则可仅选择 CM₂对应的第二结构的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

歩骤 S420的另一种实现方式如图 6所示，包括如下歩骤：

歩骤 S601 ,根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率 PMAX 和确定的各结构的预编码矩阵的 CM值确定各结构的预编码矩阵对应的功率门限值。

设定各结构的预编码矩阵的 CM值表示为 CM i=l,2, ......， N。则各结构的预编码矩阵对应的功率门限值可表示为：例如，对于两种结构混合的码书，各结构的预编码矩阵对应的功率门限值可分别表示为：

P₂= PMAX -CM₂; 对于三种结构混合的码书，各结构的预编码矩阵对应的功率门限值可分别表示为：

P_MAX -CM₂， P₃= PMAX -CM₃。其中， PMAX根据不同的***有不同的要求，在 LTE-A***里， P_MAX=23dBm。

歩骤 S602, 从所述码书中选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的全部或部分预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

例如，对于两种结构混合的码书，可根据表 12进行候选的预编码矩阵的选择。

表 12.

本发明实施例中，由于已经假定

则 Pi>P₂。表 12所示，如果 P P₂都大于或等于 Ρ_ΤΧ (即 P_TX≤P₂)，则第一结构的预编码矩阵和第二结构的预编码矩阵都为候选的预编码矩阵；如果仅 Pi大于或等于 Ρ_τχ (即 Ρ₂<Ρτχ<Ρι ) , 则仅 Pi对应的第一结构的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

此外，还存在这样的情况，如果所述码书中不存在大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的预编码矩阵，则从所述码书中选择 CM值最小的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。例如，如果 Pi , P₂都小于 Ρ_τχ (即 Ρ!<Ρτχ) , 则仅选择 CMi对应的第一结构的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

对于三种结构混合的码书，可根据表 13进行候选的预编码矩阵的选择。表 13.

上述可知，根据当前用户台的发射功率 Ρ_τχ，比较计算所得的功率门限值，可根据表 12或表 13可获得候选预编码矩阵结构。

在本发明实施例中，既可以从码书中选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的全部预编码矩阵为候选的预编码矩阵，也可以从码书中选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的部分预编码矩阵为候选的预编码矩阵，例如可选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值中一个或更多个门限值对应的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。作为一个例子，参照表 13，如果 Ρ₂都大于或等于 Ρ_τχ (即 Ρ_ΤΧ≤Ρ₂)，则可仅选择 Ρ₂对应的第二结构的预编码矩阵为候选的预编码矩阵。

以上仅列举了如图 5、图 6所示的实现歩骤 S420的两种方式，但本发明并不限于此，根据本发明的精神，本领域技术人员完全可以容易想到其它实现歩骤 S420的方式，但同样应涵盖在本发明的范围内。

下面结合附图来表述本发明实施例中的预编码码书生成装置及预编码矩阵选择装置。

图 7为本发明实施理中上行 ΜΙΜΟ预编码码书的生成装置的结构框图。如图 7所示，该装置包括：

第一单元 710，用于从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一 CM值。

第二单元 720，用于从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值。

码书生成单元 740，用于基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书，使所述预编码矩阵码书至少包括第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合。在本发明另一实施例中，如图 8所示，该预编码码书生成装置还可包括：第三单元 730，用于从所述第二码书或预定的第三码书中选择出第三预定数目的第三结构预编码矩阵，组成第三结构预编码矩阵集合，其中所述第三结构预编码矩阵各具有第三 CM值。

此时所述码书生成单元 740用于将所述第一结构预编码矩阵集合、第二结构预编码矩阵集合和第三结构预编码矩阵集合合并，生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书。

本发明的如上码书生成装置可通过在相应的机器（如计算机）硬件上运行机器可读程序代码来实现。

本发明的如上码书生成装置生成的混合结构的预编码矩阵码书可以通过设置单元设置在用户台和基站中，以供用户台和基站使用。

图 9所示为本发明实施例的预编码选择装置的结构框图。如图 9所示，该预编码选择装置包括：

确定单元 810，用于确定预编码矩阵码书中各预编码矩阵的三次方量度 CM值，其中所述预编码矩阵码书中包括多种结构的预编码矩阵，不同结构的预编码矩阵具有不同的 CM值。

第一选择单元 820，用于根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率、当前用户台的发射功率和各结构的预编码矩阵的三次方量度 CM值从所述码书中选择候选的预编码矩阵。第二选择单元 830，用于在候选的预编码矩阵中选择使得所述无线通信系统吞吐量最大的预编码矩阵作为所述用户台使用的预编码矩阵。

其中，在本发明一个实施方式中，如图 10所示，所述第一选择单元 820 还可包括：

最大 CM值确定单元 821，用于根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率和当前用户台的发射功率确定当前用户台允许承受的最大 CM 值；

预编码矩阵选择单元 822，用于从所述码书中选择 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM值的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

在另一实施方式中，如图 11所示，所述第一选择单元 820还包括：功率门限值确定单元 823，用于根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率和确定的各结构的预编码矩阵的三次方量度 CM值确定各结构的预编码矩阵对应的功率门限值；

预编码矩阵选择单元 824，用于从所述码书中选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

本发明的如上预编码矩阵选择装置可通过在相应的机器（如计算机）硬件上运行机器可读程序代码来实现。

上述预编码矩阵选择装置可以设置在无线通信***的基站中。

通过如上预编码矩阵选择装置可以根据用户台的发射功率 Ρ_τχ选择合适的 CM值对应的预编码矩阵，从而可以提高***的性能，例如获得尽量大的吞吐量。

上面对本发明的方法和装置进行了描述，在此需要说明的是，根据本发明的方法的各个操作过程也可以以存储在各种机器可读的存储介质中的计算机可执行程序的方式实现。

而且，本发明的目的也可以通过下述方式实现：将存储有上述可执行程序代码的存储介质直接或者间接地提供给***或设备，并且该***或设备中的计算机或者中央处理单元（CPU) 读出并执行上述程序代码。此时，只要该***或者设备具有执行程序的功能，则本发明的实施方式不局限于程序，并且该程序也可以是任意的形式，例如，目标程序、解释器执行的程序或者提供给操作***的脚本程序等。上述这些机器可读存储介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质等。

另外，计算机通过连接到因特网上的相应网站，并且将依据本发明的计算机程序代码下载和安装到计算机中，然后执行该程序，也可以实现本发明。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、 "包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims

权利要求

1、一种用于上行数据传输的预编码矩阵码书的生成方法，其特征在于，该方法包括：

从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一三次方量度 CM值；

从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值; 基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书，使所述预编码矩阵码书至少包括第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于：

该方法还包括：从所述第二码书或预定的第三码书中选择出第三预定数目的第三结构预编码矩阵，组成第三结构预编码矩阵集合，其中所述第三结构预编码矩阵各具有第三 CM值；

所述基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书的歩骤包括：将所述第一结构预编码矩阵集合、第二结构预编码矩阵集合和第三结构预编码矩阵集合合并，生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书。

3、一种无线通信***中预编码矩阵的选择方法，其特征在于，该方法包括：

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述第一选择歩骤包括：根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率和当前用户台的发射功率确定当前用户台允许承受的最大 CM值；

从所述码书中选择 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM值的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

5、根据权利要求 4所述的方法，其特征在于：

在所述码书中不存在 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM值的预编码矩阵时，从所述码书中选择 CM值最小的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

6、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述第一选择歩骤包括：根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率和确定的各结构的预编码矩阵的三次方量度 CM值确定各结构的预编码矩阵对应的功率门限值；

从所述码书中选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

7、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于：

在所述码书中不存在大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的预编码矩阵时，从所述码书中选择 CM值最小的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

8、一种用于上行数据传输的预编码矩阵码书的生成装置，该装置包括：第一单元，用于从预定的第一码书中选择出第一预定数目的第一结构预编码矩阵，组成第一结构预编码矩阵集合，其中所述第一结构预编码矩阵各具有第一三次方量度 CM值；

第二单元，用于从预定的第二码书中选择出第二预定数目的第二结构预编码矩阵，组成第二结构预编码矩阵集合，其中所述第二结构预编码矩阵各具有第二 CM值；

码书生成单元，用于基于所述第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书，使所述预编码矩阵码书至少包括第一结构预编码矩阵集合和所述第二结构预编码矩阵集合。

9、根据权利要求 8所述的装置，其特征在于：

所述装置还包括：第三单元，用于从所述第二码书或预定的第三码书中选择出第三预定数目的第三结构预编码矩阵，组成第三结构预编码矩阵集合，其中所述第三结构预编码矩阵各具有第三 CM值；

所述码书生成单元还用于将所述第一结构预编码矩阵集合、第二结构预编码矩阵集合和第三结构预编码矩阵集合合并，生成用于上行数据传输的预编码矩阵码书。

10、一种无线通信***中预编码矩阵的选择装置，其特征在于，该装置包括：

11、根据权利要求 10所述的装置，其特征在于，所述第一选择单元包括：最大 CM值确定单元，用于根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率和当前用户台的发射功率确定当前用户台允许承受的最大 CM值；预编码矩阵选择单元，用于从所述码书中选择 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM值的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

12、根据权利要求 11所述的装置，其特征在于：

所述预编码矩阵选择单元还用于在所述码书中不存在 CM值小于或等于所述允许承受的最大 CM值的预编码矩阵时，从所述码书中选择 CM值最小的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

13、根据权利要求 10所述的装置，其特征在于，所述第一选择单元包括：功率门限值确定单元，用于根据所述无线通信***中上行信号发射允许的最大功率和确定的各结构的预编码矩阵的三次方量度 CM值确定各结构的预编码矩阵对应的功率门限值；

预编码矩阵选择单元，用于从所述码书中选择大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

14、根据权利要求 13所述的装置，其特征在于：

所述预编码矩阵选择单元还用于在所述码书中不存在大于或等于当前用户台的发射功率的功率门限值对应的预编码矩阵时，从所述码书中选择 CM 值最小的预编码矩阵作为候选的预编码矩阵。

15、一种基站，其特征在于，该基站包括如权利要求 8-10中任意一项所述的预编码矩阵的选择装置。

16、一种机器可读程序代码的存储介质，其特征在于，该存储介质用于存储执行权利要求 1-7中的任意一种方法的机器可读程序代码。

17、一种无线通信终端，其特征在于，该终端包括：

设置单元，其设置有利用权利要求 1或 2的方法生成的预编码矩阵码书。