СПОСОБ И СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ И СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ КОДОВОЙ КНИГИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ
METHOD AND SYSTEM OF PRELIMINARY CODING AND METHOD TO BUILD CODE BOOK OF PRELIMINARY CODING

Область техники
Изобретение касается способа предварительного кодирования, а также системы и способа построения кодовой книги предварительного кодирования в системе со многими входами и многими выходами (Multiple-Input Multiple-Output, MIMO) в области связи и, более конкретно, способа предварительного кодирования, а также системы и способа построения кодовой книги предварительного кодирования, когда канальная матрица имеет низкий ранг в системе MIMO с восемью антеннами.
Уровень техники
В радиосвязи, если и передающий конец, и приемный конец линии связи используют множество антенн, может быть применен режим пространственного мультиплексирования, чтобы достичь более высокой скорости и, таким образом, улучшить скорость передачи информации. На приемном конце путем оценки канала, через который проходит переданный сигнал, может быть получена канальная матрица, поэтому, хотя каждая антенна передает различные данные, после прохождения через матрицу сигнала MIMO переданные данные каждой антенны могут быть декодированы на приемном конце.
По сравнению со способом непосредственного декодирования переданных данных для каждой антенны с использованием канальной матрицы, улучшенный способ требует применения технологии передачи с предварительным кодированием (preceding). На передающем конце определяется понятие "уровня", для одного и того же ресурса частоты-времени, при этом различные символы данных могут быть переданы в каждом уровне, и число уровней равно рангу канальной матрицы. Данные каждого уровня предварительно кодируют и отображают на антенну и затем передают к приемному концу через радиоканал. Если передающий конец в состоянии знать полную и точную информацию о состоянии канала (CSI, Channel State Information), можно выполнить сингулярное разложение (SVD, Singular Value Decomposition) на определенной канальной матрице. Затем матрица, состоящая из правых собственных векторов, выделенных из канальной матрицы, берется в качестве матрицы предварительного кодирования, чтобы предварительно кодировать данные каждого уровня.
Однако обычно только приемный конец может непосредственно и точно получить информацию CSI, а передающий конец получает CSI только путем возврата информации CSI передающему концу от приемного конца. В основных современных стандартах пропускная способность канала обратной связи, предоставляемая системой для передачи информации CSI, относительно ограничена, потому что объем информации обратной связи, необходимый для возврата передатчику всей информации о канале, огромен. Поэтому все основные способы обратной связи основаны на режиме кодовой книги, и контент обратной связи представляет собой количественные данные матрицы, состоящей из правых собственных векторов канала, и эти количественные данные представлены кодовыми словами в кодовой книге.
B
1
2
N
Основной принцип предварительного кодирования, основанного на обратной связи с использованием кодовой книги, состоит в том, что, если предельная пропускная способность канала обратной связи равна В (бит/с/Гц), то число доступных кодовых слов равно N=2. Все матрицы предварительного кодирования определяются количественно, чтобы построить кодовую книгу ℜ={F,F…F}. Передающий конец и приемный конец вместе хранят эту кодовую книгу. Для канальной матрицы Н, полученной при каждой оценке канала, приемный конец выбирает кодовое слово  (которое можно назвать оптимальным кодовым словом) из ℜ согласно предварительно установленным критериям, и возвращает порядковый номер i, соответствующий этому кодовому слову , на передающий конец. Передающий конец определяет кодовое слово  предварительного кодирования согласно его порядковому номеру i и предварительно кодирует передаваемый блок символов.
В общем, ℜ может быть далее разделена на кодовые книги, соответствующие множеству рангов, и каждый ранг соответствует множеству значений, количественно определяющих матрицу предварительного кодирования, состоящую из собственных правых векторов канала, с этим рангом. Так как число рангов канала и число ненулевых правых собственных векторов равны, в общем, когда ранг равен N, имеется N столбцов кодовых слов. Поэтому кодовая книга ℜ может быть разделена на множество кодовых подкниг согласно рангу, как показано в таблице 1:
Таблица 1
ℜ
Число уровней υ (ранг)
1
2
…
N
ℜ<sub>1</sub>
ℜ<sub>2</sub>
…
ℜ<sub>N</sub>
набор векторов кодовых слов, номер столбца которых равен 1
набор векторов кодовых слов, номер столбца которых равен 2
набор векторов кодовых слов, номер столбца которых равен 3
Из-за ограничения на объем служебных данных обратной связи, только обратная связь, основанная на кодовой книге, может использоваться для передачи данных предварительного кодирования.
При этом, когда ранг >1, все кодовые слова, которые должны быть сохранены, представляют в форме матрицы, и кодовая книга в протоколе LTE использует этот способ обратной связи для количественного определения кодовой книги; кодовая книга нисходящего канала с 4 передающими антеннами в LTE показана далее как таблица 2, и фактически кодовая книга предварительного кодирования и кодовая книга количественного определения информации о канале в LTE имеют одно и то же смысловое значение. Далее, для согласованности описания, вектор может также рассматриваться как одномерная матрица.
k
1
2
n
k
При этом , I - единичная матрица, и  обозначает вектор j-го столбца матрицы W.  обозначает матрицу, состоящую из j, j, …, j столбцов матрицы W.
С развитием техники связи возрастают требования к спектральной эффективности в усовершенствованном стандарте LTE (LTE-Advanced), поэтому число антенн увеличивается до 8, и требуется проектировать обратную связь с использованием кодовой книги для 8 передающих антенн, чтобы осуществить обратную передачу количественной информации о канале.
В стандарте LTE наименьший блок обратной связи с информацией о канале является поддиапазоном (subband), один поддиапазон состоит из нескольких блоков ресурсов (RB, Resource Blocks), каждый RB состоит из множества элементов ресурсов (RE, Resource Elements), при этом RE является наименьшей единицей ресурса частоты-времени в LTE, а в LTE-A продолжает использоваться способ представления ресурсов, используемый в LTE.
В практической системе чаще всего используется кодовая книга низкого ранга, поэтому проектирование кодовой книги ранга 1 и ранга 2 очень важно в проектировании кодовых книг. Для 4-х антенн (на передающей стороне, Тх) существует относительно развитый способ построения кодовой книги, в то время как для 8 антенн, из-за увеличения антенной размерности, сценарий основных приложений на передающем конце изменяется от антенны с единственной поляризацией до антенны с двойной поляризацией, поэтому для 8 антенн должны быть разработаны новые кодовые книги.
В эти кодовые книги ранга 1 и ранга 2 для 8 антенн обычно включают две части кодовых слов, одна часть для согласования с характеристиками релевантного канала и другая часть для согласования с характеристиками нерелевантного канала, и рассмотрение кодового слова для согласования с характеристиками релевантного канала является самым важным. Принимая во внимание модель канала, поляризацию антенны и т.д., кодовое слово может иметь минимальную ошибку количественного определения информации о канале. Тем временем другие кодовые слова только должны быть распределены настолько равномерно, насколько возможно, при этом другие кодовые слова могут быть даже отделены от кодовых слов, которые соответствуют релевантному каналу. Возможно сделать распределение кодовых слов даже с использованием максимального правила минимального хордового расстояния между кодовыми словами.
Например, первые 8 кодовых слов DFT из 16 кодовых слов ранга 1 в LTE разработаны для релевантного канала и очень хорошо подходят для релевантного канала антенны с единственной поляризацией, в то время как последние 8 кодовых слов добавляют на основе первых 8 кодовых слов, что гарантирует, что полученные 16 кодовых слов могут быть лучше распределены в 4-мерном пространстве мультиплексирования после увеличения количества кодовых слов до 16.
Конечно, так как кодовое слово для согласования с релевантным каналом может также использоваться для согласования с нерелевантным каналом, независимо от оптимальности рабочих параметров при нерелевантном канале, кодовая книга включает только кодовые слова для согласования с релевантным каналом. Например, в процессе обсуждения LTE, предложена техническая схема, в которой все 16 кодовых слов ранга 1 используют кодовые слова DFT, подходящие для релевантного канала антенны с единственной поляризацией, в качестве кодовой книги.
В общем, в кодовой книге ранга 1 или ранга 2 имеется К кодовых слов для согласования с релевантным каналом (т.е. подходящих для релевантного канала). Другие кодовые слова соответствуют нерелевантному каналу, и эта часть кодовых слов может быть 0.
В существующей технологии кодовых книг, когда число кодовых слов при ранге 1 или 2 равно 16, число кодовых слов для согласования с релевантным каналом равно 8 при ранге 1 или 2.
Определим следующие значения в Таблице 3:
Здесь ; ; ; .
В кодовой книге ранга 1 и ранга 2 кодовые слова для согласования с релевантным каналом показаны как Таблица 4:
При этом ; .
Однако после предварительного кодирования кодовой книги ранга 1 согласно известному уровню техники, для антенны с единственной поляризацией и антенны с двойной поляризацией, в релевантном канале не формируются равномерно распределенные лепестки диаграммы направленности в направлении сот (120° или 180°), и информация о направлении канала каждого UE в соте количественно определена неточно. Кроме того, у сформированной диаграммы направленности имеется относительно большой боковой лепесток, и мощность главного лепестка не концентрирована, что приводит к ухудшению рабочих параметров. При этом диаграмма направленности, полученная для случая антенны с единственной поляризацией, показана на фиг.1 (число кодовых слов для согласования с релевантным каналом, равно 8). В случае же антенны с двойной поляризацией и релевантного канала, при экспериментальном моделировании средняя степень количественного согласования меньше чем 0,5.
Когда ранг равен 2, учитывая сложность реализации и проблему хранения данных в пользовательском оборудовании (UE), система может выбрать для использования только одну кодовую книгу, но у кодовой книги 1 относительно лучшие параметры в случае антенны с единственной поляризацией, в то время как она имеет низкие параметры в случае антенны с двойной поляризацией; тогда как кодовая книга 2 ранга 2 имеет хорошие рабочие параметры в случае антенны с двойной поляризацией и имеет низкие рабочие параметры в случае антенны с единственной поляризацией.
Сущность изобретения
Техническая проблема, решаемая данным изобретением, состоит в том, чтобы создать способ предварительного кодирования и систему, которая применима к предварительному кодированию, когда канальная матрица имеет низкий ранг в системе MIMO с 8 антеннами, так, чтобы улучшить рабочие параметры предварительного кодирования.
Чтобы решить вышеупомянутую проблему, данное изобретение предлагает способ предварительного кодирования, применяемый в системе со многими входами и многими выходами (MIMO) с восемью антеннами и включающий:
совместное хранение передающим концом и приемным концом информации кодовой книги предварительного кодирования, выбор приемным концом кодового слова из кодовой книги предварительного кодирования согласно оцененной канальной матрице и передачу порядкового номера кодового слова передающему концу, определение передающим концом кодового слова согласно порядковому номеру и предварительное кодирование, с использованием этого кодового слова, блока символов, отправляемого приемному концу; при этом по меньшей мере восемь векторов кодовых слов или векторов столбцов по меньшей мере в восьми матрицах кодовых слов в кодовой книге предварительного кодирования получают на основе 8-мерных векторов, выбранных из следующего набора 8-мерных векторов:
Ранг канальной матрицы равен 1, и кодовое слово кодовой книги предварительного кодирования является 8-мерным вектором кодового слова, при этом по меньшей мере часть векторов кодовых слов получают на основе 8-мерных векторов, выбранных из упомянутого набора 8-мерных векторов; или
ранг канальной матрицы равен 2, кодовое слово кодовой книги предварительного кодирования является матрицей кодового слова с двумя столбцами, и в кодовой книге предварительного кодирования 8-мерные векторы первого столбца по меньшей мере части матриц кодовых слов получают на основе 8-мерных векторов, выбранных из упомянутого набора 8-мерных векторов; и 8-мерные векторы второго столбца по меньшей мере части матриц кодовых слов получают на основе 8-мерных векторов, выбранных из множества, состоящего из , где i=1~8, m, n∈{1, -1, j, -j, q1, q2, q3, q0}; и первый столбец и второй столбец каждой матрицы кодового слова являются ортогональными.
8-мерные векторы, выбранные из набора 8-мерных векторов, являются следующими восемью 8-мерными векторами:
, , ,
, , ,
или
, , , ,
, , , ,
i
i
при этом в восьми 8-мерных векторах значение n является одинаковым в 8-мерных векторах с одинаковым u, и значение n является одинаковым или различным в 8-мерных векторах с различным u.
8-мерные векторы, выбранные из набора 8-мерных векторов, являются следующими шестнадцатью 8-мерными векторами:
В кодовой книге предварительного кодирования каждый вектор кодового слова, используемый для согласования с релевантным каналом, или 8-мерный вектор первого столбца каждой матрицы кодового слова, используемой для согласования с релевантным каналом, получают на основе 8-мерных векторов, выбранных из упомянутого набора 8-мерных векторов.
Когда получение векторов кодовых слов или первого столбца матриц кодовых слов кодовой книги предварительного кодирования основано на 8-мерных векторах, выбранных из набора 8-мерных векторов, выбранные 8-мерные векторы используют непосредственно в качестве векторов кодовых слов или первого столбца матриц кодовых слов кодовой книги предварительного кодирования; или
когда получение векторов кодовых слов или первого столбца матриц кодовых слов кодовой книги предварительного кодирования основано на 8-мерных векторах, выбранных из набора 8-мерных векторов, 8-мерные векторы, полученные путем умножения всех выбранных 8-мерных векторов на постоянную и/или путем одинаковой перестановки строк всех выбранных 8-мерных векторов, используют в качестве векторов кодовых слов или первого столбца матриц кодовых слов кодовой книги предварительного кодирования.
Способ также включает следующее:
когда передающий конец использует антенну с единственной поляризацией, и независимо от того, выполняется ли перестановка строк, передающий конец отображает каждую строку кодового слова на каждую антенну, отображая строки, в которых располагаются 1-й, 5-й, 2-й, 6-й, 3-й, 7-й, 4-й и 8-й элементы выбранного 8-мерного вектора в кодовом слове, последовательно на каждую антенну, расположенную последовательно, начиная от наиболее удаленной антенны; или
когда передающий конец использует антенну с двойной поляризацией, и независимо от того, выполняется ли перестановка строк, передающий конец отображает каждую строку кодового слова на каждую антенну, отображая строки, в которых располагаются 1-й - 4-й элементы выбранного 8-мерного вектора в кодовом слове последовательно на 4 антенны, расположенные последовательно, начиная от наиболее удаленной антенны, в первом направлении поляризации, и отображая строки, в которых располагаются 5-й - 8-й элементы выбранного 8-мерного вектора в кодовом слове, последовательно на 4 антенны, расположенные последовательно, начиная от наиболее удаленной антенны, во втором направлении поляризации, при этом наиболее удаленные антенны в двух направлениях поляризации являются смежными.
1
1
1
Когда ранг канальной матрицы равен 1, в кодовой книге предварительного кодирования имеется K векторов кодовых слов, которые получены на основе K 8-мерных векторов, выбранных из набора 8-мерных векторов, где K=8, 16, 32 или 64; или
2
2
2
когда ранг канальной матрицы равен 2, в кодовой книге предварительного кодирования имеется K 8-мерных векторов первых столбцов матриц кодовых слов, которые получены на основе K 8-мерных векторов, выбранных из набора 8-мерных векторов, где K=8, 16, 32 или 64.
1
2
3
4
5
6
7
8
Информацией кодовой книги предварительного кодирования, хранимой совместно передающим концом и приемным концом, являются данные части или всех 4-мерных векторов, которые используют, чтобы вычислить выбранные 8-мерные векторы, в u, u, u, u, u, u, u, u, s, m, n, и алгоритм вычисления кодового слова в кодовой книге предварительного кодирования согласно этим 4-мерным векторам.
Кодовую книгу предварительного кодирования делят на множество кодовых книг, которые предназначены для хранения на передающем конце и приемном конце, и информация об индексе, соответствующая кодовым словам в множестве кодовых книг, возвращается по каналу обратной связи, при этом контент, указанный информацией об индексе, соответствующей кодовым словам в множестве кодовых книг, образует кодовую книгу предварительного кодирования посредством функции, которая согласована передающим концом и приемным концом.
Чтобы решить вышеупомянутую проблему, данное изобретение также предлагает систему со многими входами и многими выходами (MIMO) с восемью антеннами, включающую передающий конец и приемный конец, при этом
передающий конец конфигурирован для: хранения информации кодовой книги предварительного кодирования, которая включает кодовое слово, полученное с использованием описанного выше способа, определение кодового слова согласно порядковому номеру кодового слова, возвращенному приемным концом по каналу обратной связи, и предварительное кодирование, с использованием этого кодового слова, блока символов, отправляемого приемному концу;
приемный конец конфигурирован для: хранения кодовой книги предварительного кодирования, выбора кодового слова из кодовой книги предварительного кодирования согласно оцененной канальной матрице и возврата порядкового номера кодового слова по каналу обратной связи передающему концу.
Чтобы решить вышеупомянутую проблему, данное изобретение также предлагает способ построения кодового слова в кодовой книге предварительного кодирования, применимый в системе со многими входами и многими выходами (МIМО) с восемью антеннами, включающий:
1
8
задание восьми 4-мерных векторов u~u и одного 4-мерного вектора s, при этом:
и,
согласно рангу канальной матрицы, построение кодового слова в кодовой книге предварительного кодирования с использованием одного из следующих способов:
когда ранг канальной матрицы равен 1, с использованием способа по любому из п.п.1, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, выбирая множество 8-мерных векторов из упомянутого набора 8-мерных векторов и получая вектор кодового слова для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования, основанной на выбранных 8-мерных векторах;
когда ранг равен 2, и кодовое слово для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования является матрицей кодового слова с двумя столбцами, согласно способу по любому из п.п.2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, получая 8-мерные векторы первого столбца матрицы кодового слова на основе 8-мерных векторов, выбранных из набора 8-мерных векторов, и получая 8-мерные векторы второго столбца матрицы кодового слова на основе 8-мерных векторов, выбранных из набора, состоящего из , где i=1~8, m, n∈{1, -1, j, -j, q1, q2, q3, q0}, и первый столбец и второй столбец каждой матрицы кодового слова являются ортогональными.
Способ построения кодовой книги предварительного кодирования в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения обеспечивает кодовые слова для согласования с релевантным каналом в кодовой книге, когда ранг равен 1 и ранг равен 2; с этими кодовыми словами, в случае антенны с единственной поляризацией и антенны с двойной поляризацией, когда ранг равен 1, после предварительного кодирования формируется лучшая диаграмма направленности, и ошибка количественного определения является небольшой; на этой основе одновременно обеспечиваются характеристики вложенности кодовых книг и обеспечивается кодовая книга ранга 2, которая также адаптируема для сценариев как антенны с единственной поляризацией, так и антенны с двойной поляризацией и имеет превосходные рабочие параметры.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 является диаграммой направленности антенны (включающей 8 кодовых слов) с единственной поляризацией, когда ранг равен 1, согласно известному уровню техники;
фиг.2а является схемой модели антенны в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения;
фиг.2b является схемой другой модели антенны в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения;
фиг.3 является схемой алгоритма способа построения кодовых слов для согласования с релевантным каналом в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения;
фиг.4 является диаграммой направленности антенны с единственной поляризацией в примере, когда K=8, в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения;
фиг, 5 является диаграммой направленности антенны с единственной поляризацией в примере, когда K=16, в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения; и
фиг.6 является диаграммой направленности антенны с единственной поляризацией в другом примере, когда K=16, в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения
Далее изобретение будет подробно проиллюстрировано в комбинации с сопровождающими чертежами и определенными вариантами осуществления.
Система со многими входами и многими выходами (MIMO) с 8 антеннами включает передающий конец и приемный конец; передающий конец и приемный конец вместе хранят информацию кодовой книги предварительного кодирования, после того, как приемный конец выбирает кодовое слово из кодовой книги предварительного кодирования согласно канальной матрице, полученной путем оценки канала, приемный конец возвращает порядковый номер кодового слова передающему концу, и передающий конец предварительно кодирует блок символов, отправляемый приемному концу, согласно кодовому слову, определенному по его порядковому номеру.
В этом примере осуществления, когда ранг равен 1, кодовые слова для согласования с релевантным каналом в информации кодовой книги предварительного кодирования, хранимой вместе передающим концом и приемным концом, должны быть выбраны из набора U векторов, показанного в таблице 5, и этот набор U является набором, состоящим из всех полученных векторов, соответствующих случаям n=1, 2, 3, 4:
1
8
При этом u~u - это восемь векторов, показанных в Таблице 6:
Таблица 6
<img file="00000038.tif" he="6" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000039.tif" he="5" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000040.tif" he="6" wi="36" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000041.tif" he="5" wi="38" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000042.tif" he="6" wi="36" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000043.tif" he="5" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000044.tif" he="6" wi="37" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000045.tif" he="6" wi="40" img-content="undefined" img-format="tif" />
При этом ; ; ; .
В этом примере осуществления
.
i
4-мерный вектор u можно выразить как: , i=1, 2…, 8, и, согласно правилам векторных операций:
Полагаем, что в кодовой книге предварительного кодирования число кодовых слов для согласования с релевантным каналом равно К, и К меньше или равно числу кодовых слов в кодовой книге, которое обычно равно 8, 16, 32, 64 и так далее.
В одном примере, для K=8, кодовые слова для согласования с релевантным каналом, содержащиеся в кодовой книге, показаны как таблица 7:
Таблица 7
<img file="00000049.tif" he="7" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000050.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000051.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000052.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000053.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000054.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000055.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000056.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
При этом, когда n=1 или 2 или 3 или 4, соответственно получаются четыре вида кодовых книг.
1
2
3
4
Может быть также смешанный случай, то есть, соответствующий различным векторам направления (u, u, u, u - это 4 вектора направления), значение n является различным, и таким образом большее число различных кодовых книг может быть получено путем объединения. Пример дается как таблица 8.
Таблица 8
<img file="00000057.tif" he="7" wi="29" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000058.tif" he="7" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000059.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000060.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000061.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000062.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000063.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000064.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
Или, кодовые слова для согласования с релевантным каналом, содержащиеся в кодовой книге, показаны как таблица 9:
Таблица 9
<img file="00000065.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000066.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000067.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000068.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000069.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000070.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000071.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000072.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
Когда n=1 или 2 или 3 или 4, получаются соответственно еще четыре вида кодовых книг.
Точно так же, может быть также смешанный случай, в котором, в соответствии с различными векторами направления, значения n различаются, таким образом дополнительные кодовые книги могут быть получены путем объединения. Пример показан как таблица 10:
Таблица 10
<img file="00000073.tif" he="7" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000074.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000075.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000076.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000077.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000078.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000079.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000080.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
Фиг.4 является диаграммой направленности антенны с единственной поляризацией, полученной с вышеупомянутыми кодовыми словами в случае антенны с единственной поляризацией и релевантного канала, и на фиг.4 можно заметить, что формируется высоконаправленный лепесток диаграммы направленности.
В другом примере, когда K=16, кодовая книга включает 16 кодовых слов для согласования с релевантным каналом, и эти 16 кодовых слов показаны как таблица 11:
Фиг.5 является диаграммой направленности антенны с единственной поляризацией, полученной с вышеупомянутыми кодовыми словами в случае антенны с единственной поляризацией и релевантного канала, и на фиг.5 можно заметить, что формируется высоконаправленный лепесток диаграммы направленности.
Или, когда K=16, эти 16 кодовых слов для согласования с релевантным каналом, содержащиеся в кодовой книге, показаны как таблица 16:
Таблица 16
<img file="00000083.tif" he="7" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000084.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000085.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000086.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000087.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000088.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000089.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000090.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000091.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000092.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000093.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000094.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000095.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000096.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000097.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000098.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
или показаны как таблица 17:
Таблица 17
<img file="00000099.tif" he="7" wi="29" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000100.tif" he="7" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000101.tif" he="7" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000102.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000103.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000104.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000105.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000106.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000091.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000107.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000093.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000094.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000108.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000109.tif" he="7" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000110.tif" he="7" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000111.tif" he="7" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
Фиг.6 является диаграммой направленности антенны с единственной поляризацией, полученной с вышеупомянутыми кодовыми словами в случае антенны с единственной поляризацией и релевантного канала, и на фиг.6 можно заметить, что формируется высоконаправленный лепесток диаграммы направленности.
В другом примере, когда K=32, кодовые слова для согласования с релевантным каналом, содержащиеся в кодовой книге, показаны как таблица 18:
Данные передачи предварительно кодируют с помощью этих векторов в релевантном канале, что не только позволяет сформировать высоконаправленный луч в случае антенны с единственной поляризацией, но также, в случае антенны с двойной поляризацией, может сформировать высоконаправленный луч со сконцентрированной мощностью и небольшими боковыми лепестками в каждом направлении поляризации. Согласно результату экспериментального моделирования для вычисления количественной степени согласования в поле, с использованием вышеупомянутых кодовых слов согласно данному изобретению в случае антенны с двойной поляризацией, сильного релевантного канала и ранга, равного 1, средняя количественная степень согласования составляет более чем 0,6, до 0,9, и рабочие параметры предварительного кодирования являются хорошими.
В другом примере осуществления, когда ранг равен 2, кодовые слова для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования, принятой в этом варианте осуществления, являются матрицами кодовых слов с двумя столбцами, где первый столбец выбирается из набора U, а второй столбец выбирается из набора, состоящего из , где i=1~8, m, n∈{1, -1, j, -j, q1, q2, q3, q0}. Кроме того, когда ранг равен 2, первый столбец и второй столбец матрицы кодовых слов являются ортогональными.
Для кодовых слов, описанных выше в каждом примере осуществления, они могут быть умножены на постоянную для расширения, в то время как на рабочие параметры это не влияет. Диапазон значений абсолютного значения этой постоянной находится в пределах (0 1), например, это может быть символ 8PSK или также может быть , ,  и так далее. Для кодовых слов ранга 2 каждый столбец может быть умножен на одинаковые или различные константы для расширения, при этом конкретное значение постоянной касается мощности. Все преобразования находятся в объеме данного изобретения.
Фиг.2а иллюстрирует отношение отображения между кодовыми словами и антеннами, представленное выше в примере осуществления, когда передающий конец использует антенну с двойной поляризацией, и число около каждой антенны указывает номер строки кодовых слов, которые отображаются на антенну. Как показано на фиг.2а, 1-4 строки кодовых слов (то есть, 1-4 элементы выбранного 8-мерного вектора) последовательно отображаются на 4 антенны, расположенные последовательно от наиболее удаленной антенны в первом направлении поляризации; и 5-8 строки кодовых слов (то есть, 5-8 элементы выбранного 8-мерного вектора) последовательно отображаются на 4 антенны, расположенные последовательно от наиболее удаленной антенны во втором направлении поляризации, при этом наиболее удаленные антенны в двух направлениях поляризации являются смежными. На чертеже антенны в каждом направлении поляризации располагаются с равным интервалом.
В других вариантах осуществления кодовые слова в кодовой книге предварительного кодирования могут также быть получены путем перестановки строк выбранных 8-мерных векторов, если обеспечивается, что строки, в которых располагаются 1-4 элементы выбранного 8-мерного вектора, последовательно отображаются на 4 антенны, расположенные последовательно от наиболее удаленной антенны в первом направлении поляризации, и строки, в которых располагаются 5-8 элементы выбранного 8-мерного вектора, последовательно отображаются на 4 антенны, расположенные последовательно от наиболее удаленной антенны во втором направлении поляризации. На рабочие параметры предварительного кодирования это не влияет.
Например, предположим, что вектор кодового слова, построенный в вышеупомянутом примере осуществления, равен:
В другом примере осуществления, после переупорядочения вышеупомянутого вектора кодового слова, предполагается, что полученный вектор кодового слова:
где k=0, 1, …, K, и K - число кодовых слов для согласования с релевантным каналом.
k
При этом должно быть скорректировано отношение отображения между каждой строкой в кодовом слове и антенной, и скорректированное отношение отображения показано как фиг.2b, где 4 антенны, расположенные с равным интервалом в первом направлении поляризации, последовательно отображаются на 1, 3, 5, 7 строки нового кодового слова, и 4 антенны, расположенные с равным интервалом во втором направлении поляризации, последовательно отображаются на 2, 4, 6, 8 строки кодового слова. Однако отношение отображения между строкой, в которой располагается каждый элемент выбранного 8-мерного вектора, и антенной в пространстве, не изменяется. Например, и на фиг.2а, и на фиг.2b, строка, где располагается u(2), соответствует 2-й антенне, начиная с левой стороны в первом направлении поляризации.
Точно также, в случае, когда передающий конец использует антенну с единственной поляризацией, независимо от того, выполняется ли перестановка строк, когда передающий конец отображает каждую строку кодового слова на каждую антенну, передающий конец нуждается только в последовательном отображении строк, в которых располагаются 1, 5, 2, 6, 3, 7, 4 и 8 элементы выбранного 8-мерного вектора в кодовой книге, на антенны, расположенные последовательно, начиная от наиболее удаленной антенны.
Нужно подчеркнуть, что независимо от использования антенны с единственной поляризацией или антенны с двойной поляризацией, во всех кодовых словах, выбранных из набора векторов множества, следует выполнить перестановку строк таким же образом.
Соответственно, способ построения кодовых слов для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования показан как фиг.3, и этот способ включает следующие шаги:
1
8
шаг 110, сначала задают восемь 4-мерных векторов u~u и один 4-мерный вектор s, включая:
, , ,
, , ,
при этом ; ; ;
Шаг 120, затем создают один набор 8-мерных векторов, включающий множество 8-мерных векторов, n=1, 2, 3, 4, включая:
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
Шаг 130, когда ранг равен 1, выбирают K 8-мерных векторов из набора 8-мерных векторов и на основе K 8-мерных векторов получают К кодовых слов для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования.
Способ выбора K 8-мерных векторов из набора 8-мерных векторов и получения кодовых слов для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования на основании K 8-мерных векторов, подробно описан выше и здесь не повторяется.
Когда ранг равен 2, кодовые слова для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования являются матрицами кодовых слов с двумя столбцами, и тем же самым способом, как описано выше, на основании 8-мерных векторов, выбранных из набора 8-мерных векторов, получают первый столбец 8-мерных векторов матрицы кодового слова для согласования с релевантным каналом, и на основании K 8-мерных векторов, выбранных из множества, состоящего из , получают второй столбец 8-мерных векторов матрицы из К кодовых слов, где i=1~8, m, n∈{1, -1, j, -j, q1, q2, q3, q0], при этом первый столбец и второй столбец каждой матрицы кодового слова являются ортогональными.
Нужно отметить, что, хотя 8-мерные векторы, предоставленные в данном примере осуществления, используются, чтобы получить векторы кодовых слов или матрицы кодовых слов для согласования с релевантным каналом в кодовой книге предварительного кодирования, эти кодовые слова не должны пониматься как кодовые слова, предназначенные только для согласования с релевантным каналом, и векторы кодовых слов или матрицы кодовых слов для согласования с нерелевантным каналом могут также использовать эти кодовые слова.
1
2
3
4
5
6
7
8
В вышеупомянутых вариантах осуществления кодовые слова для согласования с релевантным каналом, принятые в кодовой книге ранга 1 и ранга 2, могут быть вычислены и получены на основании некоторых существующих 4-мерных векторов, и их формирование является удобным. Поэтому в вышеупомянутых вариантах осуществления данного изобретения, информацией кодовой книги предварительного кодирования, хранимой вместе передающим концом и приемным концом, могут быть окончательные кодовые слова или часть или все данные 4-мерных векторов, используемых для вычисления выбранных 8-мерных векторов в u, u, u, u, u, u, u, u, s, m, n, а также алгоритм вычисления кодовых слов в кодовой книге предварительного кодирования согласно этим 4-мерным векторам. При этом, так как не требуется хранить много кодовых книг, может быть сэкономлено место в памяти, и это очень важно для коммерциализации дорогих устройств, таких как терминалы, для хранения ресурсов.
В вышеупомянутых вариантах осуществления кодовые слова для согласования с релевантным каналом, используемые в кодовой книге ранга 1 и ранга 2, могут быть применены для предварительного кодирования, чтобы сформировать хороший лепесток диаграммы направленности в случае антенны с единственной поляризацией и антенны с двойной поляризацией, когда ранг равен 1, и количественная ошибка является небольшой. На этой основе одновременно обеспечиваются характеристики вложенности кодовых книг, и это может быть адаптировано к сценариям антенны с единственной поляризацией и антенны с двойной поляризацией, когда ранг равен 2, таким образом обеспечиваются превосходные рабочие параметры.
Эквивалентное преобразование вышеупомянутых вариантов может быть следующим:
информация вышеупомянутой кодовой книги предварительного кодирования может быть разделена для хранения, например:
1
2
3
4
5
6
7
8
информацией кодовой книги предварительного кодирования, совместно хранимой передающим концом и приемным концом, являются данные части или все данные 4-мерных векторов, используемых для вычисления выбранных 8-мерных векторов в u, u, u, u, u, u, u, u, s, m, n, а также алгоритм вычисления кодовых слов в кодовой книге предварительного кодирования согласно этим 4-мерным векторам.
Для способа с обратной связью очень легко определить кодовое слово W, которое должно быть возвращено по каналу обратной связи, имея структуру  или , и кодовое слово может также быть разделено, чтобы передать его по каналу обратной связи;
индекс, соответствующий W, возвращают по каналу обратной связи, и эквивалентная альтернатива может быть следующей:
возвращение по каналу обратной связи одного индекса и определение соответствующего W1 из кодовой книги С1, и возвращение по каналу обратной связи другого индекса и определение соответствующего W2 из кодовой книги С2, W=f(Wl,W2), где f является функцией, например:
1
требуется возвратить по каналу обратной связи , и фактически возвращенное значение W является W1=u или , , и передающий конец и приемный конец договариваются о функциональной зависимости f;
или может быть следующей:
возвращение по каналу обратной связи одного индекса и определение соответствующего W1 из кодовой книги С1, и фиксация значения W2, W=f(W1, W2), где f является функцией, например:
1
значение W, которое должно быть возвращено по каналу обратной связи, представляет собой , и фактически возвращенное значение W представляет собой W1=u или  и фиксированное ;
передающий конец и приемный конец могут договориться о функциональной зависимости f.
Область применения вышеупомянутых вариантов обусловлена тем, что в стандарте LTE наименьший модуль обратной связи с информацией о канале является поддиапазоном, один поддиапазон состоит из множества блоков ресурсов (RB), каждый RB состоит из множества элементов ресурсов (RE), и RE является наименьшей единицей частоты-времени в LTE; а в LTE-А этот способ представления ресурсов, принятый в LTE, продолжает использоваться.
Вышеописанная кодовая книга может быть применена к обратной связи для передачи информации широкополосного канала, и может также быть применена к обратной связи для передачи информации канала поддиапазона. На основе вышеупомянутой обратной связи, информация обратной связи других кодовых книг может быть дополнительно улучшена, чтобы улучшить точность, например для дифференциальной кодовой книги.
Специалистам понятно, что все или часть шагов в вышеупомянутом способе могут быть реализованы программами, управляющими соответствующим аппаратным обеспечением, и программы могут быть сохранены на машиночитаемом носителе, таком как постоянная память, магнитный диск или оптический диск и так далее. Опционально, все или часть шагов вышеупомянутых вариантов осуществления могут быть реализованы с помощью одной или более интегральных схем. Соответственно, каждый модуль/блок в вышеупомянутых вариантах осуществления может быть реализован или в форме аппаратных средств или в форме функционального модуля программного обеспечения. Данное изобретение не ограничивается никакой определенной формой комбинации аппаратного и программного обеспечения.
Промышленная применимость
Способ построения кодовой книги предварительного кодирования в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения обеспечивает кодовые слова в кодовой книге для согласования с релевантным каналом, когда ранг равен 1 и ранг равен 2; с этими кодовыми словами, в случае антенны с единственной поляризацией и антенны с двойной поляризацией, когда ранг равен 1, после предварительного кодирования формируется лучшая диаграмма направленности, и ошибка количественного определения является небольшой; на этой основе, одновременно обеспечиваются характеристики вложенности кодовых книг, обеспечивается кодовая книга ранга 2, которая также адаптируема для сценариев как антенны с единственной поляризацией, так и антенны с двойной поляризацией и имеет превосходные рабочие параметры.