專利名稱：矢量量化碼書生成方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統技術領域，涉及信道狀態信息的矢量量化所需的碼書生 成方法，根據本發明，可以生成可裁減、可擴展的通用矢量量化碼書，用來使下行用戶向基 站反饋信道狀態信息。
背景技術：
新一代移動通信系統(4G)需要提供很高的數據速率，在有限的頻率資源條件下， 應盡可能地提供高傳輸速率，這就需要考慮采用頻譜利用率高的技術。在理想情況下，采用 多輸入多輸出(MIM0)技術，信道容量可以隨著天線數目的增大而線性增大，理論已證明， 這項技術具有很高的頻譜利用率，是未來移動通信系統中最富競爭力的技術之一。在實際 系統中，為實現MIM0技術所能提供的高吞吐量，基站需要盡可能獲知足夠精確的下行用戶 的信道狀態信息(CSI)。通常，CSI是由下行用戶通過專門的反饋信道，以有限比特率的形 式反饋給基站的。這就涉及到下行用戶對CSI作量化的問題。將CSI分解為幅度部分和角 度部分，角度部分的量化誤差對基站作用戶調度、功率分配以致系統吞吐量的影響極其關 鍵。目前廣泛采用的技術是每個下行用戶對基站到該用戶的信道向量作矢量量化，然后將 量化后的碼字索引反饋給基站。針對矢量量化的碼書設計，傳統方法主要是基于Lloyd的 局部優化算法，設計碼書大小固定、適用于獨立復高斯信道分布的信道狀態信息碼書。例 如，June ChulRoh 等人在 IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY (2006 年 3 月，第 52 卷，1101 1112 頁)發表的"Transmit Beamforming inMultiple-Antenna Systems with Finite Rate Feedback :A VQ-BasedApproach”，提出了一種新的量化器設計準則和相關矢 量量化算法，以實現系統吞吐量的最大化。該設計準則以最優碼字與量化前的信道向量之 間的均方加權內積最大化為基礎，并且與信道容量直接相關。其中，求最優碼字與量化前的 信道向量之間的內積，是通過對矢量量化碼書將信道空間劃分的胞腔作近似，生成近似函 數來實現的。得到上述近似函數后，可以推出因對信道狀態信息進行量化后帶來的誤差，造 成的容量損失的下界以及比特差錯率，其中，量化后的碼字對信道容量的影響Q為
-2 a
卜-Ml2
i
a2Pr a =' '
l + a2Pr(1)
HW h
V =-
llhll 式中，< >表示求向量內積，h為信道向量，PT為基站的發送功率，信道狀態信息 對應的矢量量化碼書為，N是碼書中碼字的個數，并且有|肉卜1。由此， 可以設計新的量化準則所對應的矢量量化器為
8
(2)式中，Q( )表示將信道向量映射到矢量量化碼字的函數。經研究發現，CSI碼書設計的傳統方法的不足之處，主要有以下幾個方面今傳統的CSI矢量量化方法基于Lloyd算法，得到局部最優化的碼本，而矢量量化 的碼本設計是典型的非線性問題，因此用局部優化的方法很難得出全局最優解，這會增加 CSI量化的量化誤差，影響系統的吞吐量；令訓練向量序列由服從獨立復高斯分布的隨機數產生，使得訓練生成的碼書對于 服從復高斯分布的信道有良好的特性，但對其它統計分布的信道的量化性能并不理想；令碼書大小固定，若考慮到量化精度和系統吞吐量的原因，一味擴大碼書，將會對 下行用戶有限的存儲空間造成極大的壓力；令未考慮到隨著以后通信系統發展的需要，基站和下行用戶的天線數都會大大增 加，若僅僅直接作矢量量化，碼書設計與碼字搜索的復雜度都會有指數級增長，若通過將高 維的信道向量簡單地截短，使之成為一組短向量，則又重新回到了原來的標量量化，犧牲了 較多性能來換取復雜度的降低；今另外，鑒于無線通信系統的信道統計分布的固有特性和MIM0系統中基站作用戶 調度對所選用戶之間的正交性的要求，碼書結構還有優化和改進的余地。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種用于無線通信系統信道狀態信息的矢量量 化碼書生成方法今引入基于隨機松弛技術的全局優化方法，從而在每次迭代更新碼書時，產生隨 機擾動加在相應的碼字上，有效地防止碼書的更新過程局部收斂；今根據無線通信系統的信道統計分布的固有特性和MIM0系統中基站作用戶調度 對所選用戶之間的正交性的要求，合理優化碼書結構與碼字的各比特位；今為提高碼書在多種信道統計分布環境下的魯棒性，提出碼書擴展的方法，根據 具體情況靈活調整碼書的大小；令考慮到隨著以后通信系統發展的需要，基站和下行用戶的天線數都會大大增 加，為碼書生成預留接口，即使用于高維矢量量化時，也可以由較低的復雜度達到較高的量 化和系統性能。根據本發明，提出了一種矢量量化碼書生成方法，包括生成一組歸一化的隨機復 向量序列，采用各歸一化的隨機復向量的角度部分，構成訓練向量序列；根據訓練向量序 列，生成初始碼書；采用隨機松弛方法，對原碼書作隨機擾動，得到新碼書；保留原碼書和 新碼書中性能較好的碼書；如果所保留的碼書已滿足碼書生成的終止條件，則結束碼書生 成，得到碼書；否則，以所保留的碼書作為原碼書，返回隨機松弛更新步驟。優選地，所述隨機復向量序列生成步驟包括產生偶數個隨機數，以每兩個隨機數 構成一個復數的實部和虛部，由此組合成一組復向量序列；對各復向量進行歸一化處理，得 到一組歸一化的隨機復向量序列，其中所產生的隨機數的個數大于待生成的矢量量化碼書 的大小。
優選地，所產生的隨機數服從高斯分布或瑞利分布。優選地，所述隨機松弛更新步驟采用模擬退火方法，包括給定初始退火溫度T、 溫度降低因子、最大迭代次數和碼書更新接受閾值f，其中溫度降低因子和碼書更新接受閾 值f是小于1的正數；隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞 腔，得到新碼書；分別用原碼書和新碼書對訓練向量序列進行矢量量化；求出原碼書與新 碼書對應的量化誤差的差值Ad ；如果以下不等式成立，則以新碼書代替原碼書，exp ( A d/T) > f否則，保留原碼書；如果迭代次數已達到最大迭代次數，或者量化誤差的差值Ad 小于預定收斂閾值，則停止迭代，得到最終的量化碼書，否則，將退火溫度乘以溫度降低因 子后，返回訓練向量隨機選取步驟。優選地，所述隨機松弛更新步驟采用改進的模擬退火方法，包括給定初始退火溫 度T、溫度降低因子、最大迭代次數、碼書更新接受閾值f、和禁忌表Tabu及其長度，其中溫 度降低因子和碼書更新接受閾值f是小于1的正數，禁忌表Tabu初始為空；隨機選取一個 訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔，得到新碼書；遍歷禁忌表Tabu， 如果在禁忌表Tabu中不存在關于新碼書的記錄，則分別用原碼書和新碼書對訓練向量序 列進行矢量量化，繼續執行下一步；如果在禁忌表Tabu中已存在關于新碼書的記錄，則跳 過下一步；如果原碼書與新碼書對應的量化誤差的差值Ad小于預定負數閾值，則將新碼 書的訓練矢量和劃分的索引與誤差差值Ad寫入禁忌表Tabu中；否則，如果以下不等式成 立，則以新碼書代替原碼書，exp ( A d/T) > f否則，保留原碼書；如果禁忌表Tabu的長度已達到給定的長度，則從其中刪除誤 差差值Ad的絕對值最小的一項；如果迭代次數已達到最大迭代次數，或者量化誤差的差 值Ad小于預定收斂閾值，則停止迭代，得到最終的量化碼書，否則，將退火溫度乘以溫度 降低因子，返回訓練向量隨機選取步驟。優選地，所述隨機松弛更新步驟采用遺傳算法，包括隨機產生L個訓練向量劃 分，構成初始群體，其中L個劃分中的每個劃分作為初始群體中的一個個體；求每個個體所 對應的個體碼書；求每個個體碼書對訓練向量作矢量量化后的量化誤差，并對量化誤差取 倒數，作為每個個體的適應度；選出適應度最大的前若干個個體，將它們兩兩組合成L對個 體作為母本個體；對選出的L對母體中的每一對進行交叉操作在母體1中隨機選擇一個 胞腔i，找出胞腔i中量化誤差最大的訓練向量m，在母體2中找到訓練向量m所在的胞腔 k，找出胞腔k中量化誤差最大的訓練向量n，在母體1中找到訓練向量n所在的胞腔j，把 母體1中的訓練向量m從胞腔i移至胞腔j，由此得到母體1的一個子代個體；對所得到的 每個子代個體，按照預定的概率，進行變異操作隨機選取兩個胞腔，交換它們當中量化誤 差最大的訓練向量，求每個個體所對應的個體碼書；如果有某個個體碼書的量化誤差小于 給定的閾值，或是已經達到最大迭代次數，則停止迭代，將所有個體碼書中，量化誤差最小 的那個作為最終碼書，否則，返回量化誤差求取步驟。優選地，所述矢量量化碼書生成方法還包括確定矢量量化的維數，即基站的發射 天線數與一個下行用戶設備的接收天線數的乘積；確定碼字的比特數，即對碼書中所有碼 字的總數取以2為底的對數；確定作矢量量化的每維向量可分配到的比特數，即碼字的比特數除以矢量量化的維數后得到的商向靠近0的方向取整；如果每維向量可分配到的比特 數小于1，則將不同維的向量按預定規則進行組合，減少矢量量化的維數，直到每維向量可 分配到的比特數不小于1 ；如果每維向量可分配到的比特數大于2，則預留2位為符號位， 分別標示碼字向量的實部與虛部的正負，其余位為數據位；如果每維向量可分配到的比特 數等于2，則預留1位為符號位，標示碼字向量的實部與虛部的正負，其余1位為數據位； 如果每維向量可分配到的比特數等于1，則該位為符號位，標示碼字向量的實部與虛部的正 負，沒有數據位；將每一維碼字向量的符號位集中放到碼字比特的前部，將每一維碼字向量 的數據位集中放到碼字比特的后部，并且每一維碼字向量的符號位與數據位的先后順序一 致。優選地，所述矢量量化碼書生成方法還包括選取與所產生的隨機數所服從的統 計分布不同的統計分布特征；根據所選取的統計分布特征，在生成好的碼書的基礎上，通過 內插產生新碼字，新碼字向量的符號位與原碼書的碼字向量的符號位保持一致，新碼字向 量的擴充數據位附在原碼書的碼字向量的數據位之后；重復碼字內插操作多次，直至生成 所需數量的新碼字。優選地，所述矢量量化碼書生成方法還包括確定新碼字向量的數據位的比特數 原來碼書中的碼字總數加新產生的碼字總數取以2為底的對數向正無窮大的方向取整，再 減去原來碼書中的碼字向量的數據位的比特數；遍歷新產生的碼字向量，從原碼書中找到 與新產生的碼字向量的距離最小的三個碼字向量，按距離從小到大的順序，將原碼書中的 碼字向量所對應的數據位記錄在數組1中，數組1的下標是新產生的碼字向量的序號；新建 布爾型數組2和數組3，其各自的大小均為新碼字的個數，初始化為全非；遍歷數組1，從中 找到當前存放的距離值最小的元素，對該數組元素對應的新產生的碼字向量分配數據位比 特，其中，數據位比特的前半部分為該數組元素中的找到的最小距離值對應的原來碼書中 的碼字向量的數據位，后半部分為新碼字向量的擴充數據位，從00…01起排，查看數組2， 若直到11-11，該數組的元素值均為是，則將該新產生的碼字向量的序號對應的數組3中 的元素置為是，否則，分配新碼字向量的擴充數據位，并將數組2中對應的元素置為是；從 數組1中刪除該元素；重復上一步，直至數組1為空；如果數組3中的元素值為全非，則結束 操作；依次從數組3中取元素值為是的元素所對應的新生成的碼字，再從數組2中找到元素 值為非的元素，將其對應的比特位分配給該新生成的碼字，并對數組2中相應的元素值置 是；重復上一步，直至數組3中的元素已取遍。優選地，所述矢量量化碼書生成方法還包括確定未來通信系統所需的矢量量化 的總維數，即基站所有的發射天線數與一個下行用戶設備的接收天線數的乘積；比較未來 通信系統所需的矢量量化的總維數與原碼書的維數，確定新碼書中碼字向量的組合方式； 根據碼字向量的組合方式，執行第二次矢量量化，得到新碼書，排列碼字向量的比特位，完 成接口預留。本實施例提出的生成用于無線通信系統技術領域的信道狀態信息的矢量量化所 需的碼書的方法，有以下優點今引入基于隨機松弛技術的全局優化方法，從而在每次迭代更新碼書時，都通過 特定的途徑產生隨機擾動加在相應的碼字上，有效地防止碼書的更新過程局部收斂。今根據無線通信系統的信道統計分布的固有特性和MIM0系統中基站作用戶調度對所選用戶之間的正交性的要求，合理優化碼書結構與碼字的各比特位。本實施例提出的生成用于無線通信系統技術領域的信道狀態信息的可裁減、可擴 展的通用矢量量化碼書和用于將來的無線通信系統的接口碼書的方法，有以下優點今為提高碼書在多種信道統計分布環境下的魯棒性，提出碼書擴展的方法，根據 具體情況靈活調整碼書的大小。令考慮到隨著以后通信系統發展的需要，基站和下行用戶的天線數都會大大增 加，為碼書生成預留接口，即使用于高維矢量量化時，也可以由較低的復雜度達到較高的量 化和系統性能。
根據以下結合附圖對本發明非限制實施例的詳細描述，本發明的以上和其他目 的、特征和優點將變得更加清楚，其中圖1是示出了單小區MU-MIM0系統應用環境的示意圖；圖2是示出了多小區MU-MIM0系統應用環境的示意圖；圖3A是根據本發明的、用于對信道狀態信息進行矢量量化所需的碼書的碼書生 成方法的流程圖，其中采用了模擬退火算法作為隨機松弛方法；圖3B是根據本發明的、用于對信道狀態信息進行矢量量化所需的碼書的碼書生 成方法的流程圖，其中采用了遺傳算法作為隨機松弛方法；圖4是根據本發明的、用于信道狀態信息的可裁減、可擴展的通用矢量量化碼書 和用于將來的無線通信系統的接口碼書的碼書生成方法的流程圖；圖5是示出了在本發明中進行碼書擴展后的碼字向量的各比特位安排的示意圖；圖6是示出了在本發明中為將來系統預留接口后、二次量化得到的碼字向量的各 比特位安排的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下 述的實施例。技術方案概述本發明是通過以下技術方案實現的本發明引入全局優化的方法生成CSI矢量量化碼書，具體包括如下步驟生成一組隨機的復向量序列，對其作歸一化處理，保留角度部分的信息，作為生成 CSI矢量量化碼書用的訓練向量序列；在訓練向量序列的基礎上，得到初始碼書；采用隨機松弛的方法，對上一步操作之后的原碼書作隨機擾動，得到新碼書，比較 原碼書與新碼書的優劣，從而決定保留原碼書還是用新碼書來替代原碼書；若滿足碼書生成的終止條件(隨機擾動次數已達到預設值，或者新碼書相對于原 碼書的性能改善小于預設改善閾值)，則結束碼書生成，得到碼書；否則，返回上一步繼續 更新碼書。
所述生成隨機的復向量序列包括產生偶數個獨立的服從高斯分布的隨機數，將 它們組合成一組復數向量序列，即每兩個隨機數構成一個復數的實部和虛部；也包括產生 服從其它統計分布特性(例如，瑞利分布)的隨機數，而且隨機數之間可以有一定的相關 性。隨機數的個數應該遠大于待生成的矢量量化碼書的大小(通常，隨機數的個數應該至 少是矢量量化碼書的大小的20倍)。所述對生成的隨機復向量序列作歸一化處理包括將復向量序列中的每個復向量 分別除以各自的2-范數。所述得到初始碼書包括對由訓練向量序列張成的線性空間作隨機劃分，劃分的 數目與待生成的碼書大小一致，劃分之后的線性空間有若干胞腔，這些胞腔可以是交叉的。 每個胞腔對應一個碼書中的碼字，即用隸屬于該胞腔中的訓練向量的算術平均值作為碼 字，并且作歸一化處理，也可以用隸屬于該胞腔中的訓練向量的加權平均值作為碼字，權重 的選取與量化的要求和訓練向量在胞腔中的空間位置有關。在得到初始碼書之后，為加快后續操作，通常需對初始碼書作預處理，具體的方法 是通過Lloyd算法，隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞 腔，得到新碼書，分別用原碼書和新碼書對訓練向量序列進行矢量量化。若新碼書的量化誤 差較原來減小，則接受新碼書。由此，對初始碼書進行若干次優化。優化的次數不宜過多， 否則會令碼書陷入局部優化之中，對后續操作產生影響，增加后續全局優化時的計算量。上述量化誤差的衡量標準包括碼書中的碼字與訓練向量的歐式距離，考慮到碼 書中的碼字與訓練向量均經過歸一化處理，即均為單位向量，衡量標準也包括碼書中的碼 字與訓練向量的內積的相反數，以及碼書中的碼字與訓練向量的夾角的正弦值。所述隨機松弛的方法，具體在本發明中，包括模擬退火、遺傳算法、及其變體算法 等。其目的是對由訓練向量所生成線性空間的劃分附加隨機擾動，使碼書優化的過程有跳 出量化誤差局部極小的機會。上述模擬退火的方法可以包括如下步驟給定初始的退火溫度T，溫度降低因子(為小于1的正數)，最大迭代次數，碼書更 新接受閾值f(為小于1的正數)；隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔，得到新 碼書，分別用原碼書和新碼書對訓練向量序列進行矢量量化；求出原碼書與新碼書對應的量化誤差的差值Ad，若有式(3)成立，則接受更新， 用新碼書代替原碼書，否則，保留原碼書；exp (A d/T) > f(3)若迭代次數已達到最大迭代次數，或量化誤差的差值Ad足夠小(通常取10_2 10_0，則停止迭代，得到最終的量化碼書，否則，將退火溫度乘以溫度降低因子，返回訓練向 量隨機選取步驟，繼續迭代。上述模擬退火的方法為減少復雜度，通常需要引入禁忌表，改進之后的方法可以 包括如下步驟給定初始的退火溫度T，溫度降低因子(為小于1的正數)，最大迭代次數，碼書更 新接受閾值f (為小于1的正數)，禁忌表的長度，禁忌表Tabu初始為空；隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔，得到新碼書；產生一個隨機擾動后，遍歷Tabu，若在Tabu中沒有記錄，則分別用原碼書和新碼 書對訓練向量序列進行矢量量化，繼續執行下一步；如果Tabu中已存在該記錄，則跳過下
一步；若Ad小于預定負數閾值，則將訓練矢量和劃分的索引與誤差差值寫入Tabu ；否 則，按式(3)處理。若禁忌表已滿，則從其中刪除誤差差值的絕對值最小的那一項；若迭代次數已達到最大迭代次數，或量化誤差的差值Ad足夠小(通常取10_2 10_0，則停止迭代，得到最終的量化碼書，否則，將退火溫度乘以溫度降低因子，返回訓練向 量隨機選取步驟，繼續迭代。上述遺傳算法的方法可以包括如下步驟隨機產生L個訓練向量劃分構成初始群體，其中L個劃分中的每個劃分作為群體 中的一個個體；求每個個體所對應的個體碼書；求每個個體碼書對訓練向量作矢量量化后的量化誤差，并對量化誤差取倒數，作 為每個個體的適應度；選出適應度最大的前若干個個體，將它們兩兩組合成L對個體作為母本個體；對選出的L對母體中的每一對進行交叉操作在母體1中隨機選擇一個胞腔i，找 到其中量化誤差最大的訓練向量m，在母體2中找到該訓練向量所在的胞腔k，找到其中量 化誤差最大的訓練向量n，在母體1中找到n所在的胞腔j，把母體1中的訓練向量m從胞 腔i移至胞腔j，由此得到的母體1即為一個子代個體；對上一步中得到的每個子代個體，按照預定的概率，進行變異操作隨機選取兩個 胞腔，交換它們當中量化誤差最大的訓練向量，求每個個體所對應的個體碼書；若有某個個體碼書的量化誤差小于給定的閾值或是上述迭代已經達到一定的次 數，則停止迭代，將所有個體碼書中，量化誤差最小的那個作為最終碼書，否則，返回量化誤 差求取步驟，繼續迭代。在上述全局優化的CSI矢量量化碼書生成方法的基礎上，本發明還根據無線通信 系統的信道統計分布的固有特性，和MIM0系統中基站作用戶調度對所選用戶之間的正交 性的要求，優化碼書結構與碼字的比特位，包括如下步驟確定矢量量化的維數，即基站的發送天線數與一個下行用戶的接收天線數的乘 積；確定碼字的比特數，即對碼書中所有碼字的總數取以2為底的對數；確定作矢量量化的每維向量可以分配到的比特數，即碼字的比特數除以矢量量化 的維數后得到的商；若每維向量可以分配到的比特數小于1，則說明碼字的比特數過小，即碼書中的碼 字總數過少，此時應將不同維的向量按預定規則進行組合，減少矢量量化的維數，直到每維 向量可以分配到的比特數大于1，進行下一步；若每維向量可以分配到的比特數大于2，則預留2位為符號位，分別標示碼字向量 的實部與虛部的正負，正用比特0，負用比特1，其余位為數據位，若每維向量可以分配到的 比特數等于2，則預留1位為符號位，標示碼字向量的實部與虛部的正負，其余1位為數據
14位，若每維向量可以分配到的比特數等于1，則該位為符號位，標示碼字向量的實部與虛部 的正負，沒有數據位；將每一維碼字向量的符號位集中放到碼字比特的前部，將每一維碼字向量的數據 位集中放到碼字比特的后部，并且每一維碼字向量的符號位與數據位的先后順序一致。所述每維向量可以分配到的比特數，若出現分數值的情況，則向靠近0的方向取 整(下取整)。此時，會出現多余的碼字比特，將其全部置0，表示碼字比特的終止。所述每維向量可以分配到的比特數小于1時，減少矢量量化的維數，具體方法可 以包括如下步驟先將下行用戶的接收天線兩兩組合，即每兩根接收天線視為一根自由接 收天線，則對應的向量由原來的2維降為1維，矢量量化的維數縮小到原來的一半，每維向 量可以分配到的比特數擴大為原來的2倍；若執行上述操作一次后，每維向量可以分配到 的比特數仍然小于1，再按照上述方法繼續組合下行用戶的接收天線，即將兩組用戶天線組 合為一組，視為一根自由接收天線；若直至下行用戶的自由接收天線的數目為1時，每維向 量可以分配到的比特數仍然小于1，再將基站的發送天線按上述方法兩兩組合，直至每維向 量可以分配到的比特數等于1。所述每維向量可以分配到的比特數等于2或1時，用1位比特表示符號位，其方法 包括碼字向量的實部與虛部同號用比特0，異號用比特1 ；也包括碼字向量的實部與虛部全 為負時用比特0，其它情況下用比特1。所述碼字向量的符號位均用來標示碼字向量的實部與虛部為正值或負值，不包含 碼字向量的實部或虛部出現0的情況，若有這種情況發生，應該對該碼字的數據位作調整， 使之在滿足2-范數為1的前提下，出現0的部分為一個較小的正數(例如，10_3或更小)。所述優化碼書結構與碼字的比特位的方法，應用于全局優化的方法生成CSI矢量 量化碼書，包括如下步驟若每維向量可以分配到的比特數等于1，依次用00…0 11…1(長度為碼字的比 特數)表示各碼字，結束碼書生成；若每維向量可以分配到的比特數等于2，依次用0和1填 充碼字向量的符號位；若每維向量可以分配到的比特數大于2，依次用00 11填充碼字向 量的符號位；生成一組隨機的復向量序列，對其作歸一化處理，并取絕對值，保留角度部分的信 息，作為生成CSI矢量量化碼書用的訓練向量序列；在訓練向量序列的基礎上，得到初始無符號碼書，初始無符號碼書的個數為2的 碼字向量的數據位次冪，作為碼字向量的數據位；采用隨機松弛的方法，對上一步操作之后的原無符號碼書作隨機擾動，得到新無 符號碼書，比較原無符號碼書與新無符號碼書的優劣，從而決定保留原無符號碼書還是用 新無符號碼書來替代原無符號碼書；若滿足無符號碼書生成的終止條件，則結束無符號碼書生成，將符號位與數據位 組合得到碼書；否則，返回隨機松弛步驟繼續更新無符號碼書。本發明的碼書擴展方法包括如下步驟按照本發明的全局優化生成CSI矢量量化碼書，結合優化碼書結構與碼字的比特 位的方法，生成CSI矢量量化碼書；選取一種與在本發明中引入全局優化的方法生成CSI矢量量化碼書的部分中，訓練向量序列用到的統計分布，不同的統計分布特征；根據上一步中選取的統計分布特征，在生成好的碼書的基礎上，通過內插產生新 碼字，新碼字向量的符號位須與原來碼書的碼字向量的符號位保持一致，新碼字向量的擴 充數據位附在原來碼書的碼字向量的數據位之后；重復碼字內插操作多次，直至生成足夠數量的新碼字。所述選取不同的統計分布特征，主要指無線通信環境中常見的統計分布，并且要 求該統計分布的數學表達式關于原點具有對稱性，以便在后續操作中優化碼書結構與碼字 的比特位。在本發明中，為生成對服從多種統計分布的信道有良好適應性的碼書，選取獨立 均勻分布，這是因為均勻分布代表了最大的不確定性，服從均勻分布的信道條件對于基站 有最大的熵；另外，均勻分布的復變量的角度部分服從區間W，2ji)的均勻分布，因此，復 變量服從均勻分布就等價于復變量的角度部分服從均勻分布。所述通過內插產生新碼字的方法包括根據選取的統計分布特征，確定新碼字與 已有碼字之間的數學關系式，從而通過已有碼字推衍出新碼字。以均勻分布的統計分布特 征為例，則內插新碼字的具體方法包括如下步驟設定距離閾值，用來確定已生成的CSI矢量量化碼書中兩個碼字在信道向量所張 成的線性空間中的位置關系，即判決它們在空間上是否是鄰近關系；依次從已生成的碼書中取出一個碼字，從碼書中剩下的碼字里，找到與之前取出 的碼字的距離，在滿足小于上一步中設定的距離閾值的前提下，最大的一個或幾個碼字；若 能找到這樣的碼字，則生成新碼字，新碼字向量等于取出的碼字向量與找到的碼字向量的 數學平均；若找不到這樣的碼字，則繼續從已生成的碼書中取出下一個碼字；若已生成的碼書中所有的碼字均已取遍或是找到，則進行下一步，否則，返回上一
止
少；應用全局優化隨機松弛方法，保持碼書中原來的碼字不變，對新碼字產生隨機擾 動，優化新碼字。上述碼書中的碼字指不考慮符號影響的碼字，即碼字向量的實部和虛部已經做過 取絕對值運算，對應于碼字向量的數據位。由此，通過內插所產生的新碼字也只有數據位， 而其符號位與原碼字一致，所以通過內插產生的新碼字的個數，應該等于所要求的新碼字 的個數除以2(若每維向量可以分配到的比特數等于1)或者等于所要求的新碼字的個數除 以4(若每維向量可以分配到的比特數等于2)。上述兩個碼字之間的距離是對兩個碼字向量作差后得到的向量求2-范數。距離閾值的設定方法可以包括從碼書中隨機取多個(大于等于10個)碼字， 分別統計它們兩兩之間的距離，并對該距離按從小到大的順序排序，找到排序后位于前 30% 40%處的距離值，作為距離閾值。確定所述新碼字向量的數據位的操作包括如下步驟確定新碼字向量的數據位的比特數，即原來碼書中的碼字總數加新產生的碼字總 數取以2為底的對數，再減去原來碼書中的碼字向量的數據位的比特數，若得到的新碼字 向量的數據位的比特數不是整數，則應該將該比特數向靠近正無窮的方向近似取整(上取 整)；遍歷新產生的碼字向量，從原來碼書中找到與新產生的碼字向量的距離最小的三個碼字向量，按距離從小到大的順序，將原來碼書中的碼字向量所對應的數據位記錄在數 組1中，數組1的下標是新產生的碼字向量的序號；新建布爾型數組2和數組3，其大小為新碼字的個數，初始化為全非；遍歷數組1，從其中找到當前存放的距離值最小的元素，對該數組元素對應的新產 生的碼字向量分配數據位比特，其中，數據位比特的前半部分為該數組元素中的找到的最 小距離值對應的原來碼書中的碼字向量的數據位，后半部分為新碼字向量的擴充數據位， 從00…01起安排，查看數組2，若直到11，該數組的元素值均為是，則將該新產生的碼 字向量的序號對應的數組3中的元素置為是，否則，分配新碼字向量的擴充數據位，并將數 組2中對應的元素置為是；刪除數組1中的該元素；重復上一步，直至數組1為空；若數組3中的元素值為全非，則結束操作，否則進行下一步；依次從數組3中取元素值為是的元素所對應的新生成的碼字，再從數組2中找到 元素值為非的元素，將其對應的比特位分配給該新生成的碼字，并對數組2中相應的元素 值置是；重復上一步，直至數組3中的元素已取遍。本發明考慮到隨著以后通信系統發展的需要，基站和下行用戶的天線數都會大大 增加，為碼書生成預留接口，包括如下步驟生成基站和下行用戶的天線數未增加時，原始的CSI矢量量化碼書；確定以后通信系統所需的矢量量化的總維數，即基站所有的發送天線數與一個下 行用戶的接收天線數的乘積；比較以后通信系統所需的矢量量化的總維數與原始碼書的維數，確定新碼書中碼 字向量的組合情況；根據碼字向量的組合情況，作第二次矢量量化，得到新碼書，安排碼字向量的比特 位，預留接口。所述生成原始的CSI矢量量化碼書，碼書大小應該取得略小，即原始碼書的大小 不超過未來接口碼書的大小，從而要求碼字向量的比特數應該取得略小。基站所有的發送天線數包括未來無線通信系統中，應用網絡MIM0時，多小區合作 的情形；以三個小區合作為例，假設每個基站擁有相同的發送天線數，此時，基站所有的發 送天線數等于每個基站的發送天線數的3倍。確定新碼書中碼字向量的組合的操作可以包括如下步驟確定分組數，為(以后通信系統所需的矢量量化的總維數)+ (原始碼書的維數減 1)所得到的商向正無窮的方向近似取整(上取整)，即 分組；將信道向量的所有元素按不同的基站、不同的下行用戶接收天線的順序排 列，每一組信道向量的元素的個數等于原始碼書的維數，相鄰兩組信道向量的首尾元素是 重疊的，即前一組的最后一個元素也是后一組的第一個元素。
根據碼字向量的組合情況，作第二次矢量量化，可以包括如下步驟對原始碼書作碼書擴展，碼字向量的擴展部分的比特數取2的倍數，且不應大于 原始碼字中每維向量的數據位的比特數的2倍；分別從碼字向量的第一維和最后一維的數據位中減少若干比特位，減少的位數等 于碼字向量的擴展部分的比特數除以2 ；合并碼字向量的第一維和最后一維在上一步中減少的比特位對應的碼字，具體方 法是找到所有碼字向量的第一維和最后一維減少的比特位對應的碼字，將它們按距離鄰近 的關系進行合并，由此，從碼書中刪減部分碼字，直至碼書中的碼字數與原始碼書的碼字數 一致；由此得到的碼書為接口碼書，接口碼書的大小等于原始碼書的大小；根據碼字向量的組合情況得到的組合數，對組合數個接口碼書進行第二次矢量量 化，具體方法是先生成對應的二次量化用的碼書，然后對組合數個碼字向量的不同組合情 況分配二次量化用的碼書中的碼字。生成二次量化用的碼書具體包括為每一組信道向量(即劃分在同一組的信道向 量)分配相同的比特數，也包括為每一組信道向量(即劃分在同一組的信道向量)分配不 同的比特數，其中為第一組信道向量分配最少的比特數，為其它組信道向量分配的比特數 依次遞增；二次矢量量化的對象是接口碼書中的碼字，目的是通過作兩次矢量量化，降低原 來通過一次矢量量化直接對高維信道向量作量化時的維度，即下行用戶可以快速地將各組 信道向量組合成整體，基站可以快速地解開這種組合。因此，二次量化碼書的碼字向量，其 比特位沒有符號位，只有數據位。數據位安排的原則是，高位在后，低位在后，統計接口碼 書中各碼字在某種常見的無線通信系統的信道統計分布中(例如，復高斯分布)，出現的 頻度，據此，對二次碼書中的碼字作哈夫曼編碼，從而在統計意義上，減少冗余，提高編碼效 率。詳細實施例本實施例提供了一種用于對信道狀態信息進行矢量量化所需的碼書的碼書生成 方法，該方法通過隨機松弛技術，對CSI矢量量化碼書作全局優化，合理分配碼字向量的各 比特位，并生成可裁減、可擴展的通用矢量量化碼書，此外，為將來的無線通信系統生成了 接口碼書。本實施例的應用環境1參照圖1，為單小區的多用戶-多輸入多輸出(MU-MIM0)系 統。基站有4根獨立的發送天線，用于向下行用戶轉發來自對應的上行用戶的數據。每個 下行用戶均只有1根接收天線。基站通過下行鏈路向下行用戶發送數據，下行用戶通過專 門的反饋鏈路向基站發送量化后的CSI碼字向量的比特位(即碼字索引)。假設下行用戶 可以通過信道檢測與估計的方法，精確地得到CSI。對下行信道的統計分布特性不作特殊要 求。本實施例的應用環境2參照圖2，為多小區的多用戶-多輸入多輸出(MU-MIM0)系 統，3個小區聯合調度下行用戶。每個基站有8根獨立的發送天線，用于向下行用戶轉發來 自對應的上行用戶的數據。每個下行用戶均有2根獨立的接收天線。基站通過下行鏈路向 該基站選中的下行用戶發送數據，下行用戶通過專門的反饋鏈路向3個基站發送量化后的 CSI碼字向量的比特位(即碼字索引)。假設下行用戶可以通過信道檢測與估計的方法，精 確地得到CSI。對下行信道的統計分布特性不作特殊要求。
圖3A是根據本發明的、用于對信道狀態信息進行矢量量化所需的碼書的碼書生 成方法的流程圖，其中采用了模擬退火算法作為隨機松弛方法。參照圖3A，本實施例針對應用環境1，生成用于對無線通信系統技術領域的信道 狀態信息進行矢量量化所需的碼書。步驟la，生成一組隨機的復向量序列，對其作歸一化處理，保留角度部分的信息， 并取絕對值，作為生成CSI矢量量化碼書用的訓練向量序列。在本實施例中，產生1000個獨立服從高斯分布的隨機數，將它們組合成一組復數 向量序列，即每兩個隨機數構成一個復數的實部和虛部，并將復向量序列中的每個復向量 分別除以各自的2-范數。步驟lb，在訓練向量序列的基礎上，得到初始無符號碼書，初始無符號碼書的個數 為2的碼字向量的數據位次冪，作為碼字向量的數據位。本實施例中，碼書中碼字的個數取為256，因此每個碼字向量的比特位數是8 ；矢 量量化的維數，等于基站的發送天線數與一個下行用戶的接收天線數的乘積，即4。因此，作 矢量量化的每維向量可以分配到的比特數，即碼字的比特數除以矢量量化的維數后得到的 商，為2。每維向量可以分配到的比特數等于2，預留1位為符號位，標示碼字向量的實部與 虛部的正負，其余1位為數據位；一共有4維向量，所以碼字向量的數據位總共有4位，初始 無符號碼書的個數為2的4次冪，即16。本實施例中，對由訓練向量序列張成的線性空間作隨機劃分，劃分的數目與待生 成的無符號碼書大小一致，為16，劃分之后的線性空間有若干胞腔，這些胞腔可以是交叉 的。每個胞腔對應一個碼書中的碼字，即用隸屬于該胞腔中的訓練向量的算術平均值作為 碼字，并且對碼字作歸一化處理。本實施例中，在得到初始無符號碼書之后，為加快后續操作，通常需對初始無符號 碼書作預處理，具體的方法是通過Lloyd算法，隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔 移至隨機選定的另一個胞腔，得到新碼書，分別用原碼書和新碼書對訓練向量序列進行矢 量量化。量化誤差的衡量標準為所有碼字中、與訓練向量有最大內積的碼字所對應的內積 的相反數。若新碼書的量化誤差較原來減小，則接受新碼書。由此，對初始碼書進行適當次 數的優化(例如，5次優化)。步驟lc，給定初始的退火溫度T，溫度降低因子(為小于1的正數)，最大迭代次 數，碼書更新接受閾值f(為小于1的正數)，禁忌表的長度，禁忌表Tabu初始為空。本實施例中，T取80，溫度降低因子取0. 25，最大迭代次數取200，f取0. 5，禁忌表 的長度取4，禁忌表是一個結構體數組，每個結構體有4個元素，分別是訓練向量編號，該訓 練向量對應的原來的胞腔和新胞腔，原碼書與新碼書對應的量化誤差的差值。步驟ld，隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔， 作出隨機擾動，遍歷Tabu，若在Tabu中沒有該隨機擾動記錄，則得到新碼書，分別用原碼書 和新碼書對訓練向量序列進行矢量量化。步驟le，求出原碼書與新碼書對應的量化誤差的差值Ad，若Ad小于預定負數閾 值，則將訓練矢量和劃分的索引與誤差差值寫入Tabu ；若Ad大于等于所述預定負數閾值， 若有式(3)成立，則接受更新，用新碼書代替原碼書，否則，保留原碼書；若禁忌表已滿，則 從其中刪除誤差差值的絕對值最小的一項。
本實施例中，上述預定負數閾值取-1. 0。步驟If，判斷是否滿足無符號碼書生成的終止條件，若迭代次數已達到最大迭代 次數，或量化誤差的差值Ad足夠小(通常取10_2 1CT1)(即，滿足無符號碼書生成的終止 條件)，則停止迭代，否則，將退火溫度乘以溫度降低因子，返回步驟ld，繼續迭代。本實施例中，量化誤差的差值Ad小于0.05時，則可以停止迭代。本實施例中，由上述參數的選取可知，執行完步驟If后(步驟If 是)，滿足無符 號碼書生成的終止條件(隨機擾動次數已達到預設值(最大迭代次數)，或者新碼書相對于 原碼書的性能改善(Ad)小于預設改善閾值(0.05))，可以直接進行下一步。由此，可以得 到的一個無符號碼書的示例如表1所示。
步驟lh，組合碼字向量的符號位與對應的無符號碼書中的碼字的數據位，結束碼 書生成。圖3B是根據本發明的、用于對信道狀態信息進行矢量量化所需的碼書的碼書生 成方法的流程圖，其中采用了遺傳算法作為隨機松弛方法。參考圖3B，本實施例針對應用環境1，生成用于對無線通信系統技術領域的信道 狀態信息進行矢量量化所需的碼書。
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步驟11a，生成一組隨機的復向量序列，對其作歸一化處理，保留角度部分的信息， 并取絕對值，作為生成CSI矢量量化碼書用的訓練向量序列。在本實施例中，產生1000個獨立服從高斯分布的隨機數，將它們組合成一組復數 向量序列，即每兩個隨機數構成一個復數的實部和虛部，并將復向量序列中的每個復向量 分別除以各自的2-范數。步驟11b，在訓練向量序列的基礎上，得到初始無符號碼書，初始無符號碼書的個 數為2的碼字向量的數據位次冪，作為碼字向量的數據位。本實施例中，碼書中碼字的個數取為256，因此每個碼字向量的比特位數是8 ；矢 量量化的維數，等于基站的發送天線數與一個下行用戶的接收天線數的乘積，即4。因此，作 矢量量化的每維向量可以分配到的比特數，即碼字的比特數除以矢量量化的維數后得到的 商，為2。每維向量可以分配到的比特數等于2，預留1位為符號位，標示碼字向量的實部與 虛部的正負，其余1位為數據位；一共有4維向量，所以碼字向量的數據位總共有4位，初始 無符號碼書的個數為2的4次冪，即16。本實施例中，對由訓練向量序列張成的線性空間作隨機劃分，劃分的數目與待生 成的無符號碼書大小一致，為16，劃分之后的線性空間有若干胞腔，這些胞腔可以是交叉 的。每個胞腔對應一個碼書中的碼字，即用隸屬于該胞腔中的訓練向量的算術平均值作為 碼字，并且對碼字作歸一化處理。本實施例中，在得到初始無符號碼書之后，為加快后續操作，通常需對初始無符號 碼書作預處理，具體的方法是通過Lloyd算法，隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔 移至隨機選定的另一個胞腔，得到新碼書，分別用原碼書和新碼書對訓練向量序列進行矢 量量化。量化誤差的衡量標準為所有碼字中、與訓練向量有最大內積的碼字所對應的內積 的相反數。若新碼書的量化誤差較原來減小，則接受新碼書。由此，對初始碼書進行適當次 數的優化(例如，5次優化)。步驟11c，給定L個訓練向量劃分構成初始群體，其中L個劃分中的每個劃分作為 群體中的一個個體。本實施例中，L取10。步驟lld，求每個個體所對應的個體碼書；求每個個體碼書對訓練向量作矢量量 化后的量化誤差，并對量化誤差取倒數，作為每個個體的適應度。本實施例中，個體碼書是在步驟lib產生的初始無符號碼書的基礎上，通過對隨 機選取的碼字所在的訓練矢量胞腔進行隨機地重新劃分，而得到的。步驟lie，選出適應度最大的t個體，將它們兩兩組合成L對個體作為母本個體； 對選出的L對母體中的每一對進行交叉操作在母體1中隨機選擇一個胞腔i，找到其中量 化誤差最大的訓練向量m，在母體2中找到該訓練向量所在的胞腔k，找到其中量化誤差最 大的訓練向量n，在母體1中找到n所在的胞腔j，把母體1中的訓練向量m從胞腔i移至 胞腔j，由此得到的母體1即為一個子代個體；對上一步中得到的每個子代個體，按照預定 的概率，進行變異操作隨機選取兩個胞腔，交換它們當中量化誤差最大的訓練向量，求每 個個體所對應的個體碼書，找到量化誤差最小的個體碼書。本實施例中，選出適應度最大的個體的數目t應該滿足的條件是C,22L。步驟llf，求出本次迭代時量化誤差最小的個體碼書(新碼書)與上次迭代時量化誤差最小的個體碼書(原碼書)對應的量化誤差的差值Ad。步驟llg，判斷是否滿足無符號碼書生成的終止條件，若迭代次數已達到最大迭代 次數，或量化誤差的差值Ad足夠小(通常取10_2 1CT1)(即，滿足無符號碼書生成的終止 條件)，則停止迭代，否則，返回步驟lie，繼續進行遺傳迭代。本實施例中，由上述參數的選取可知，執行完步驟llg后(步驟llg 是)，滿足無 符號碼書生成的終止條件(隨機擾動次數已達到預設值(最大迭代次數)，或者新碼書相 對于原碼書的性能改善(Ad)小于預設改善閾值(例如0.05))，可以直接進行下一步。由 此，可以得到的一個無符號碼書的示例如表1所示。步驟llh，組合碼字向量的符號位與對應的無符號碼書中的碼字的數據位，結束碼 書生成。圖4是根據本發明的、用于信道狀態信息的可裁減、可擴展的通用矢量量化碼書 和用于將來的無線通信系統的接口碼書的碼書生成方法的流程圖。參照圖4，本實施例針對應用環境2，生成用于無線通信系統技術領域的信道狀態 信息的可裁減、可擴展的通用矢量量化碼書和用于將來的無線通信系統的接口碼書，具體 方法為步驟2a，基于全局優化的方法，結合優化碼書結構與碼字的比特位的方法，生成 CSI矢量量化碼書；選取一種與訓練向量序列用到的統計分布不同的統計分布特征；設定 兩個碼字的距離閾值，碼字的距離即兩個碼字向量作差后得到的向量求2-范數。本實施例中，在應用于將來的通信系統之前，假設有4根發送天線，每個下行用戶 有2根接收天線，單小區模式。基站碼書中碼字的個數取為256，因此每個碼字向量的比特 位數是8 ；矢量量化的維數，等于基站的發送天線數與一個下行用戶的接收天線數的乘積， 即8。因此，作矢量量化的每維向量可以分配到的比特數，即碼字的比特數除以矢量量化的 維數后得到的商，為1。考慮到步驟2b及后續操作的需要，將下行用戶的接收天線兩兩組 合，則對應的向量由原來的2維降為1維，矢量量化的維數縮小到原來的一半，每維向量可 以分配到的比特數擴大為原來的2倍。每維向量可以分配到的比特數等于2，預留1位為符 號位，標示碼字向量的實部與虛部的正負，其余1位為數據位；一共有4維向量，所以碼字向 量的數據位總共有4位，初始無符號碼書的個數為2的4次冪，即16。本實施例中，采用基于隨機松弛的模擬退火碼書生成方法(圖3，步驟la lh)， 并引入禁忌表。結合優化碼書結構與碼字的比特位的方法，將碼字向量分成比特位與數據 位兩部分。訓練向量的統計分布特征為復高斯分布，選取的不同的統計分布特征為復數域 的均勻分布。兩個碼字的距離閾值取0.4。步驟2b，依次從已生成的碼書中取出一個碼字，從碼書中剩下的碼字里，找到與之 前取出的碼字的距離，在滿足小于步驟2a中設定的距離閾值的前提下，最大的一個或幾個 碼字；若能找到這樣的碼字，則生成新碼字，新碼字向量等于取出的碼字向量與找到的碼字 向量的數學平均；若找不到這樣的碼字，則繼續從已生成的碼書中取出下一個碼字。步驟2c，若已生成的碼書中所有的碼字均已取遍或是找到，則進行步驟2d，否則， 返回步驟2b。步驟2d，判斷是否已生成足夠數量的新碼字，如尚未生成足夠數量的新碼字，則在 步驟2dl，增大碼字的距離閾值，重復步驟2b的操作若干次，直至生成足夠數量的新碼字。
23
本實施例中，將碼字向量擴展2位，因此，新碼書的碼字向量共有10位比特位，碼 字總數為2的10次冪，即1024，新碼字的數量為1024-256 = 768。步驟2e，應用全局優化的方法，保持碼書中原來的碼字不變，對新碼字產生隨機擾 動，優化步驟2b中生成的新碼字。本實施例中，上述碼書中的碼字，指不考慮符號影響的碼字，即碼字向量的實部和 虛部已經做過取絕對值運算，對應于碼字向量的數據位。由此，通過內插所產生的新碼字也 只有數據位，而其符號位與原碼字一致，所以，通過內插產生的新碼字的個數，應該等于所 要求的新碼字的個數除以4(若每維向量可以分配到的比特數等于1)或者等于所要求的新 碼字的個數除以16(若每維向量可以分配到的比特數等于2)。本實施例中，通過內插產生 的新碼字的個數，等于48。由此，得到的擴展碼書的碼字向量的各比特位的安排如圖5所示。步驟2f，遍歷新產生的碼字向量，從原來碼書中找到與新產生的碼字向量的距離 最小的三個碼字向量，按距離從小到大的順序，將原來碼書中的碼字向量所對應的數據位 記錄在數組1中，數組1的下標是新產生的碼字向量的序號。步驟2g，新建布爾型數組2和數組3，其大小為新碼字的個數，初始化為全非；其 中，數組2表示對應的新碼字索引是否已分配，數組3表示對應的新碼字是否未分配索引。步驟2h，遍歷數組1，從其中找到當前存放的距離值最小的元素，對該數組元素對 應的新產生的碼字向量分配數據位比特，其中，數據位比特的前半部分為該數組元素中的 找到的最小距離值對應的原來碼書中的碼字向量的數據位，后半部分為新碼字向量的擴充 數據位，從00…01起安排，查看數組2，若直到11…11，該數組的元素值均為是，則將該新產 生的碼字向量的序號對應的數組3中的元素置為是，否則，分配新碼字向量的擴充數據位， 并將數組2中對應的元素置為是；刪除數組1中的該元素。步驟2i，重復步驟2h，直至數組1為空。步驟2j，若數組3中的元素值為全非，則執行步驟2m，否則執行步驟2k。步驟2k，依次從數組3中取元素值為是的元素所對應的新生成的碼字，再從數組 2中找到元素值為非的元素，將其對應的比特位分配給該新生成的碼字，并對數組2中相應 的元素值置是；步驟21，重復步驟2k，直至數組3中的元素已取遍。由此，得到基站和下行用戶的 天線數未增加時，對應的擴展后的原始CSI矢量量化碼書。由此，可以得到的一個無符號碼書擴展后對應的擴展部分的示例如表2所示。表2:擴展碼書(續下頁)
碼字
0 . 858154 + jO. 0.812963+jO. 1.177704+jl. 1.088137+j0.
5822540.810672+jl.301169
6931550.725736+j0.711659
0415040.727342+j0.422297
6547791.268456+j0.642512
1.323060+j0.781897 1.332655+jl.468185 0.571757+j0.646815 0.644155+j0.744236
1.140184+jl. 1.578391+jl. 0.927024+j0. 0.709606+j0.
002497 014785 603753 825569
對應原碼書最 小距離序號
12 5 8
數據位(4) + 擴展位(2)
0011 (01)
1011(01)
0100(01)
0111(01)
0.548672+jl.386013 0.542750+jl.033779 0.669757+jl.016232 0.570680+j0.918307 1.126172+jl.296315 0.437994+j0.523713 0 . 623481 + jO.432817
0.582185+j0. 0.634638+j0. 0.992632+j0. 0 .772446 +jO. 1.312449+jO. 1.276048+j0, 0.699535+jl,
9430680.475385+j0.569031
5091030.577121+j0.641268
7942730.440050+j0.450525
4414640.465065+jl.091222
5798000.595821+j0.481285
6641710.488597+j0.574134
2543570.583702+j0.619190
0.812482+j0.
0.918713+jl.
1.445471+jO.
0.841180+j0.
0.707965+j0,
0.593814+j0
0 . 606899 +jO
566111 048254 584682 484857 775983 771576 748470
6
13 6
15 6 7 9
0101(10) 1100(01) 0101(11) 1110(01) 0110 (00) 0110(01) 1000(01)
IND
cn
1.510438+j0. 1.116950+j0. 1.243957+j0, 1.700372+j0, 0.527561+j0,
602340 618257 600710 880792 910439
0.731286+jO. 0.475555+j0. Q.833549+jO, 1.153366+jO. 0.734934+j0.
5436170.625422+j0.740103
5620660.726098+j0.736429
8472360.589027+j0.545687
6327630.744799+j0.576446
4439560.416200+j0.476713
0.677124+jl. 0 .753671 +jl. 1.280429+j0. 0.542923+j0. 0.811231+j0.
323383 047446 583873 775174 549760
10 5
14
5
6
1001 (01) 0100 (10) 1101(01) 0100(11) 0101(01)
〔019s
cz 101854223 A
18/23 X 步驟2m，確定以后通信系統所需的矢量量化的總維數，即基站所有的發送天線數 與一個下行用戶的接收天線數的乘積；比較以后通信系統所需的矢量量化的總維數與原始碼書的維數，確定分組數，為以后通信系統所需的矢量量化的總維數除以原始碼書的維數 減1后，得到的商向正無窮的方向近似取整；將信道向量的所有元素按不同的基站、不同的 下行用戶接收天線的順序排列，每一組信道向量的元素的個數等于原始碼書的維數，相鄰 兩組信道向量的首尾元素是重疊的，即前一組的最后一個元素也是后一組的第一個元素。本實施例中，多小區的多用戶-多輸入多輸出(MU-MIM0)系統，3個小區聯合調度 下行用戶。每個基站有8根獨立的發送天線，用于向下行用戶轉發來自對應的上行用戶的 數據。每個下行用戶均有2根獨立的接收天線。因此將來通信系統所需的矢量量化的總維 數等于3X8X2 = 48。步驟2n，分別從碼字向量的第一維和最后一維的數據位中減少若干比特位，減少 的位數等于碼字向量的擴展部分的比特數除以2。本實施例中，減少的位數等于碼字向量的擴展部分的比特數除以2，為1。因為每 維向量可以分配到的數據位僅有1位，減少的位數等于1。即，碼字向量的第一維和最后一 維只有符號位，刪除數據位。步驟20，合并碼字向量的第一維和最后一維在上一步中減少的比特位對應的碼 字，具體方法是找到所有碼字向量的第一維和最后一維減少的比特位對應的碼字，將它們 按距離鄰近的關系進行合并，由此，從碼書中刪減部分碼字，直至碼書中的碼字數與上一步 中減少比特位數后一致；由此得到的碼書為接口碼書，接口碼書的大小等于擴展前的原始 碼書的大小。本實施例中，第一維和第四維壓縮后只有符號位，因此可以忽略它們的數據位所 代表的部分，從而大大降低了復雜度。并且將第二維和第三維組成的碼字向量按照距離相 近的原理，每四個為一組重新生成一個碼字。因為第1、4維壓縮后只有符號位，因此忽略它 們的數據位所代表的部分(即XXXXXXX)，同時大大降低了量化時的復雜度。步驟2p，根據碼字向量的組合情況得到的組合數，對組合數個接口碼書進行第二 次矢量量化，具體方法是先生成對應的二次量化用的碼書，然后對組合數個碼字向量的不 同組合情況分配二次量化用的碼書中的碼字。本實施例中，上述生成二次量化用的碼書，采用非均勻的量化方式，其方法為每一 組信道向量(即劃分在同一組的信道向量)分配不同的比特數，其中為第一組信道向量分 配最少的比特數，為其它組信道向量分配的比特數依次遞增；二次矢量量化的對象是接口 碼書中的碼字，目的是通過作兩次矢量量化，降低原來通過一次矢量量化直接對高維信道 向量作量化時的維度，即下行用戶可以快速地將各組信道向量組合成整體，基站可以快速 地解開這種組合。因此，二次量化碼書的碼字向量，其比特位沒有符號位，只有數據位。數 據位安排的原則是，高位在前，低位在后，統計接口碼書中各碼字在某種常見的無線通信系 統的信道統計分布中(例如，復高斯分布)，出現的頻度，據此，對二次碼書中的碼字作哈夫 曼編碼，從而在統計意義上，減少冗余，提高編碼效率。本實施例中，由于采用非均勻的二次量化方式，每一組信道向量(即劃分在同一 組的信道向量)分配的比特數不同。為了對每一組信道向量公平量化，采用時間片輪轉的 方法，即每次下行用戶在作二次量化之前，將每一組信道向量下移，而將最后一組信道向量 移至第一組。基站在解碼時，同樣按照此輪轉方法，將解開的信道向量組合對應起來。本實施例中，接口碼書的各碼字對應的索引分別為0 15，由4維向量生成48維
步驟2q，在二次量化得到的碼字向量的結尾，附加二次量化結束碼和同步碼。本實施例中，附加二次量化結束碼的目的是使基站能夠正確地區分接收到的反饋
29
向量，共需組合10次，假設用二次量化的碼字長30位，則分配前5組各2位，后5組各占4 位，即對于前5組每組原碼字比特符號為+數據位長8位，現壓縮為2位；對于后5組 每組原碼字比特符號為+數據位長8位，現壓縮為4位。由此得到的一個擴展碼書對應的 接口碼書的示例如表3所示。
ITIT TI0I HTT0 TT00 0TTT 0T0I 0110 0100 T0TT T00T T0T0 T000
00HH
000T
00H0 0000
XXXXXXX XXXXXXX XXJtXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX X3CXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX 3CXXXXXX
z-wlrlHzo IP+I>wlnTINo . T
Ir-山 ozro_Tf + TZ.voOZE,T WW w 寸olvo, lf +6u>vo寸avVD, I CNu>0 T su}, T-I-1+swo Iln泊 T crlwlntrlTO H V^^^WHO . H
寸二CNootN-IT寸二 S8「T
z.[vlnlno(Tl rH,I-l+>tNlnlrlo(Tl. H
T-r-l+ICNLTICNT寸
T-r1+z.roILrlsCN,T Tf + Iror-8寸S.I I+eTlor-ofT If + oo^lrlzro,T 0f+CNln￡:evoLrl,0
o-r-t+寸r~0Eoolrl. 0
TP + Ia*o 寸寸"TI
OP+CN寸寸寸 oal, 0
TcntSCNT^ r-roIlr)tNtN Irnz.8 寸 S ETvot--o[--
00 寸InZE cnlt)￡EU>S
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roooCNTt--CNJ, T-r1+ro8 S T I
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？ 910T olo-T P+ro9 WT0lo,l-l
ro 邙Inocs守，T f + 8 寸IrloCN寸，T
守TLrl9I￡-Tf +寸 Tg^Te.T ilx>^u}z.z.-I-l—l+l>lo^ I>r--,T
山wlnI寸寸，TP+U>溈ST寸寸，T
SCT1Z.CT1卬 8 , I- -l+(Ncrlc--CT*c71oo, I
寸 ￡寸wu>-TIf + 1E-ro^ >voI,T
Hssoo . Sf+ IS8lr)00 . S
寸 8io￡:WI-r-t+寸 8iorolo,T 嘰CT\I 8cr\<N, T-I-l+lna\I sals, T 仂捫 S i eCNI, IP +wlnCNieCN, T e 6 0 寸roz.. o-rn+row 0 寸 0 的 m 們U3CT1S o-r-l+srolrlu}CTlLn, 0
iosr-crlf of + z-osr-crli. 0
XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XX3CXXXX 3CXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX
( 頡fLI掃瞇J)量化碼字是原始量化碼字還是接口碼書經過二次量化后的將來碼字。由于采用時間片輪轉 的方法，附加同步碼的目的是使下行用戶在作二次量化與基站解碼時，移動每一組信道向 量達到同步，基站能夠將解開的信道向量組合正確地對應起來。本實施例中，最后附結束碼1與循環碼0/1，循環碼0表示分配前5組各2位，后5 組各占4位，1表示交換前5組與后5組的次序。由此，得到的為將來系統預留接口后，二次 量化得到的碼字向量的各比特位安排。如圖6所示。此外，應當注意的是，在以上的描述中，僅以示例的方式，示出了本發明的技術方 案，但并不意味著本發明局限于上述步驟。在可能的情形下，可以根據需要對步驟進行調整 和取舍。因此，某些步驟并非實施本發明的總體發明思想所必需的元素，本發明所必需的 技術特征僅受限于能夠實現本發明的總體發明思想的最低要求，而不受以上具體實例的限 制。以上實施例只是用于示例目的，并不傾向于限制本發明。本領域普通技術人員應 該理解的是，在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，可以存在對該實施例的各種修改和 代替，并且這些修改和代替落在所附權利要求所限定的范圍中。
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權利要求
一種矢量量化碼書生成方法，包括生成一組歸一化的隨機復向量序列，采用各歸一化的隨機復向量的角度部分，構成訓練向量序列；根據訓練向量序列，生成初始碼書；采用隨機松弛方法，對原碼書作隨機擾動，得到新碼書；保留原碼書和新碼書中性能較好的碼書；如果所保留的碼書已滿足碼書生成的終止條件，則結束碼書生成，得到碼書；否則，以所保留的碼書作為原碼書，返回隨機松弛更新步驟。
2.根據權利要求1所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述隨機復向量序列生 成步驟包括產生偶數個隨機數，以每兩個隨機數構成一個復數的實部和虛部，由此組合成一組復 向量序列；對各復向量進行歸一化處理，得到一組歸一化的隨機復向量序列，其中所產生的隨機 數的個數大于待生成的矢量量化碼書的大小。
3.根據權利要求2所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所產生的隨機數服從高 斯分布或瑞利分布。
4.根據權利要求2所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述歸一化處理包括 將每個復向量分別除以各自的2-范數。
5.根據權利要求1所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述初始碼書生成步驟 包括將由訓練向量序列張成的線性空間作隨機劃分為多個胞腔，劃分得到的胞腔的數目與 待生成的碼書大小一致，每個胞腔對應碼書中的一個碼字；用隸屬于每個胞腔的訓練向量的算術平均值或加權平均值作為碼字，并對所生成的碼 字進行歸一化處理，得到初始碼書。
6.根據權利要求5所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述多個胞腔彼此交叉 或不交叉。
7.根據權利要求5所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于用于計算加權平均值的權重取決于量化的要求和訓練向量在胞腔中的空間位置。
8.根據權利要求1所述的矢量量化碼書生成方法，在所述初始碼書生成步驟之后，還 包括采用已知的Lloyd算法，對初始碼書進行預處理隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔，得到新初始 碼書；分別用原初始碼書和新初始碼書對訓練向量序列進行矢量量化； 如果新初始碼書的量化誤差小于原初始碼書，則接受新初始碼書。
9.根據權利要求1所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于 所述隨機松弛更新步驟采用模擬退火方法，包括給定初始退火溫度T、溫度降低因子、最大迭代次數和碼書更新接受閾值f，其中溫度 降低因子和碼書更新接受閾值f是小于1的正數；隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔，得到新碼書；分別用原碼書和新碼書對訓練向量序列進行矢量量化； 求出原碼書與新碼書對應的量化誤差的差值Ad; 如果以下不等式成立，則以新碼書代替原碼書， exp ( A d/T) > f 否則，保留原碼書；如果迭代次數已達到最大迭代次數，或者量化誤差的差值A d小于預定收斂閾值，則 停止迭代，得到最終的量化碼書，否則，將退火溫度乘以溫度降低因子后，返回訓練向量隨 機選取步驟。
10.根據權利要求1所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于 所述隨機松弛更新步驟采用改進的模擬退火方法，包括給定初始退火溫度T、溫度降低因子、最大迭代次數、碼書更新接受閾值f、和禁忌表 Tabu及其長度，其中溫度降低因子和碼書更新接受閾值f是小于1的正數，禁忌表Tabu初 始為空；隨機選取一個訓練向量，將其從原來的胞腔移至隨機選定的另一個胞腔，得到新碼書；遍歷禁忌表Tabu，如果在禁忌表Tabu中不存在關于新碼書的記錄，則分別用原碼書和 新碼書對訓練向量序列進行矢量量化，繼續執行下一步；如果在禁忌表Tabu中已存在關于 新碼書的記錄，則跳過下一步；如果原碼書與新碼書對應的量化誤差的差值Ad小于預定負數閾值，則將新碼書的訓 練矢量和劃分的索引與誤差差值Ad寫入禁忌表Tabu中；否則，如果以下不等式成立，則以 新碼書代替原碼書， exp ( A d/T) > f否則，保留原碼書；如果禁忌表Tabu的長度已達到給定的長度，則從其中刪除誤差差 值Ad的絕對值最小的一項；如果迭代次數已達到最大迭代次數，或者量化誤差的差值A d小于預定收斂閾值，則 停止迭代，得到最終的量化碼書，否則，將退火溫度乘以溫度降低因子，返回訓練向量隨機 選取步驟。
11.根據權利要求1所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述隨機松弛更新步 驟采用遺傳算法，包括隨機產生L個訓練向量劃分，構成初始群體，其中L個劃分中的每個劃分作為初始群體 中的一個個體；求每個個體所對應的個體碼書；求每個個體碼書對訓練向量作矢量量化后的量化誤差，并對量化誤差取倒數，作為每 個個體的適應度；選出適應度最大的前若干個個體，將它們兩兩組合成L對個體作為母本個體； 對選出的L對母體中的每一對進行交叉操作在母體1中隨機選擇一個胞腔i，找出胞腔i中量化誤差最大的訓練向量m，在母體2中找到訓練向量m所在的胞腔k，找出胞腔k中量化誤差最大的訓練向量n，在母體1中找 到訓練向量n所在的胞腔j，把母體1中的訓練向量m從胞腔i移至胞腔j，由此得到母體 1的一個子代個體；對所得到的每個子代個體，按照預定的概率，進行變異操作隨機選取兩個胞腔，交換它們當中量化誤差最大的訓練向量，求每個個體所對應的個 體碼書；如果有某個個體碼書的量化誤差小于給定的閾值，或是已經達到最大迭代次數，則停 止迭代，將所有個體碼書中，量化誤差最小的那個作為最終碼書，否則，返回量化誤差求取步驟。
12.根據權利要求1 11之一所述的矢量量化碼書生成方法，還包括確定矢量量化的維數，即基站的發射天線數與一個下行用戶設備的接收天線數的乘積；確定碼字的比特數，即對碼書中所有碼字的總數取以2為底的對數； 確定作矢量量化的每維向量可分配到的比特數，即碼字的比特數除以矢量量化的維數 后得到的商向靠近0的方向取整；如果每維向量可分配到的比特數小于1，則將不同維的向量按預定規則進行組合，減少 矢量量化的維數，直到每維向量可分配到的比特數不小于1 ；如果每維向量可分配到的比特數大于2，則預留2位為符號位，分別標示碼字向量的實 部與虛部的正負，其余位為數據位；如果每維向量可分配到的比特數等于2，則預留1位為符號位，標示碼字向量的實部與 虛部的正負，其余1位為數據位；如果每維向量可分配到的比特數等于1，則該位為符號位，標示碼字向量的實部與虛部 的正負，沒有數據位；將每一維碼字向量的符號位集中放到碼字比特的前部，將每一維碼字向量的數據位集 中放到碼字比特的后部，并且每一維碼字向量的符號位與數據位的先后順序一致。
13.根據權利要求12所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于將不同維的向量按預 定規則進行組合包括先將下行用戶設備的接收天線兩兩組合，則對應的向量由原來的2維降為1維，矢量量 化的維數縮小到原來的一半，每維向量可分配到的比特數擴大為原來的2倍；如果每維向量可分配到的比特數仍然小于1，再將下行用戶設備的組合后的接收天線 兩兩組合；如果直至下行用戶設備的組合后的接收天線的數目為1時，每維向量可分配到的比特 數仍然小于1，再將基站的發送天線按上述規則兩兩組合，直至每維向量可分配到的比特數 不小于1。
14.根據權利要求12所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于在每維向量可分配到的比特數等于2或1時，作為符號位的1位表示碼字向量的實部 與虛部是否同號、是否同為正、或者是否同為負。
15.根據權利要求12所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于在碼字向量的實部或虛部出現0的情況下，在滿足2-范數為1的前提下，將0值的實部或虛部調整為不大于10_3的正數。
16.根據權利要求12所述的矢量量化碼書生成方法，還包括如果每維向量可分配到的比特數等于1，依次用長度等于碼字的比特數的00…0至 11…1表示各碼字，結束碼書生成；如果每維向量可分配到的比特數等于2，依次用0和1填充碼字向量的符號位； 如果每維向量可分配到的比特數大于2，依次用00至11填充碼字向量的符號位， 其中在對所生成的各歸一化的隨機復向量取絕對值之后，再執行矢量量化碼書生成，得到 無符號碼書，作為碼字向量的數據位；以及 將符號位與數據位組合成完整的碼書。
17.根據權利要求3所述的矢量量化碼書生成方法，還包括選取與所產生的隨機數所服從的統計分布不同的統計分布特征； 根據所選取的統計分布特征，在生成好的碼書的基礎上，通過內插產生新碼字，新碼字 向量的符號位與原碼書的碼字向量的符號位保持一致，新碼字向量的擴充數據位附在原碼 書的碼字向量的數據位之后；重復碼字內插操作多次，直至生成所需數量的新碼字。
18.根據權利要求17所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述與所產生的隨機數所服從的統計分布不同的統計分布特征是無線通信環境中、數 學表達式關于原點具有對稱性的統計分布特征。
19.根據權利要求18所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述與所產生的隨機數所服從的統計分布不同的統計分布特征是獨立均勻分布。
20.根據權利要求19所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于碼字內插步驟包括 針對已生成的矢量量化碼書的無符號碼書部分，取出一個碼字，從與所取出的碼字的距離小于距離閾值的碼字中，找出與所取出的碼 字的距離最大的一個或多個碼字，所述距離閾值用于確定已生成的矢量量化碼書中的兩個 碼字在信道向量所張成的線性空間中的位置關系；如果能夠找出符合上述條件的碼字，則生成新碼字，新碼字向量等于所取出的碼字向 量與所找出的碼字向量的數學平均；如果找不到符合上述條件的碼字，則從已生成的碼書中選取下一個碼字，重復以上操作；在所有的碼字已被取遍或是被找到后，采用隨機松弛方法，保持碼書中原有的碼字不 變，對新碼字產生隨機擾動，優化新碼字。
21.根據權利要求20所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于兩個碼字之間的距離 是對兩個碼字向量作差后得到的向量的2-范數。
22.根據權利要求20所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于所述距離閾值按照如 下規則設定從已生成的矢量量化碼書的無符號碼書部分中隨機取多個碼字，分別統計它們兩兩之 間的距離，并對所得到的距離按從小到大的順序進行排序，選取排序后位于前30% 40% 處的距離值，作為所述距離閾值。
23.根據權利要求1或17所述的矢量量化碼書生成方法，還包括確定新碼字向量的 數據位的比特數原來碼書中的碼字總數加新產生的碼字總數取以2為底的對數向正無窮 大的方向取整，再減去原來碼書中的碼字向量的數據位的比特數；遍歷新產生的碼字向量，從原碼書中找到與新產生的碼字向量的距離最小的三個碼字 向量，按距離從小到大的順序，將原碼書中的碼字向量所對應的數據位記錄在數組1中，數 組1的下標是新產生的碼字向量的序號；新建布爾型數組2和數組3，其各自的大小均為新碼字的個數，初始化為全非； 遍歷數組1，從中找到當前存放的距離值最小的元素，對該數組元素對應的新產生的碼 字向量分配數據位比特，其中，數據位比特的前半部分為該數組元素中的找到的最小距離 值對應的原來碼書中的碼字向量的數據位，后半部分為新碼字向量的擴充數據位，從⑷… 01起排，查看數組2，若直到11，該數組的元素值均為是，則將該新產生的碼字向量的 序號對應的數組3中的元素置為是，否則，分配新碼字向量的擴充數據位，并將數組2中對 應的元素置為是；從數組1中刪除該元素； 重復上一步，直至數組1為空； 如果數組3中的元素值為全非，則結束操作；依次從數組3中取元素值為是的元素所對應的新生成的碼字，再從數組2中找到元素 值為非的元素，將其對應的比特位分配給該新生成的碼字，并對數組2中相應的元素值置 是；重復上一步，直至數組3中的元素已取遍。
24.根據權利要求1或17所述的矢量量化碼書生成方法，還包括確定未來通信系統所需的矢量量化的總維數，即基站所有的發射天線數與一個下行用 戶設備的接收天線數的乘積；比較未來通信系統所需的矢量量化的總維數與原碼書的維數，確定新碼書中碼字向量 的組合方式；根據碼字向量的組合方式，執行第二次矢量量化，得到新碼書，排列碼字向量的比特 位，完成接口預留。
25.根據權利要求24所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于 新碼書中碼字向量的組合方式的確定包括確定分組數等于未來通信系統所需的矢量量化的總維數+原碼書的維數減1所得到 的商向正無窮大的方向取整，即未來通信系統所需的矢量量化的總維數原碼書的維數-1；將信道向量的所有元素按不同的基站、不同的下行用戶設備接收天線的順序排列，每 一組信道向量的元素的個數等于原始碼書的維數，相鄰兩組信道向量的首尾元素是重疊 的，即前一組的最后一個元素也是后一組的第一個元素。
26.根據權利要求24所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于 所述第二次矢量量化步驟包括對原碼書作碼書擴展，碼字向量的擴展部分的比特數取2的倍數，且不大于原碼字中 每維向量的數據位的比特數的2倍；分別從碼字向量的第一維和最后一維的數據位中減少多個比特位，減少的位數等于碼 字向量的擴展部分的比特數除以2 ；找出所有碼字向量的第一維和最后一維減少的比特位對應的碼字，按距離鄰近的關系 進行合并，由此，從碼書中刪減部分碼字，直至碼書中的碼字數與原始碼書的碼字數一致； 由此得到的碼書為接口碼書，接口碼書的大小等于原始碼書的大小；根據碼字向量的組合情況得到的組合數，對組合數個接口碼書進行第二次矢量量化。
27.根據權利要求26所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于為每一組信道向量， 即劃分在同一組的信道向量，分配相同的比特數。
28.根據權利要求26所述的矢量量化碼書生成方法，其特征在于為每一組信道向量， 即劃分在同一組的信道向量，分配不同的比特數，其中為第一組信道向量分配最少的比特 數，為其它組信道向量分配的比特數依次遞增。
全文摘要
本發明提出了一種矢量量化碼書生成方法，引入基于隨機松弛技術的全局優化方法，在每次迭代更新碼書時，產生隨機擾動，加在相應的碼字上，有效地防止碼書更新過程的局部收斂。本發明還根據無線通信系統的信道統計分布的固有特性和MIMO系統中基站作用戶調度對所選用戶之間的正交性的要求，合理優化碼書結構與碼字的各比特位。此外，為了提高碼書在多種信道統計分布環境下的魯棒性，本發明還引入了碼書擴展的方法，根據具體情況靈活調整碼書的大小。考慮到隨著以后通信系統發展的需要，基站和下行用戶設備的天線數都會大大增加，本發明可以為未來的碼書生成預留接口，即使用于高維矢量量化時，也可以較低的復雜度實現較高的量化和系統性能。
文檔編號H03M13/39GK101854223SQ20091013171
公開日2010年10月6日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者劉市, 張宇, 楊大毛, 羅漢文, 郭佳, 黃磊 申請人:上海交通大學;夏普株式會社