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一种获取信道状态信息的方法及相应的通信系统
    【技术领域】

    本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种双极化的八天线天线配置下码字获取方法及相应的通信系统。

    背景技术

    在长期演进系统(LTE：Long Term Evolution)中，其协议为Release 8版本，简称R8版本，反映下行物理信道状态的信息(CSI：Channel StateInformation)有三种形式：信道质量指示(CQI：Channels quality indication)、预编码矩阵指示(PMI：Pre-coding Matrix Indicator)、秩指示(RI：RankIndicator)。

    CQI为衡量下行信道质量好坏的一个指标。在36-213协议中CQI用0～15的整数值来表示，分别代表了不同的CQI等级，不同CQI对应着各自的调制方式和编码码率(MCS)，共分16种情况，可以采用4比特信息来表示。

    PMI是指仅在闭环空间复用这种发射模式下，终端(UE：UserEquipment)根据测得的信道质量告诉基站(eNB：eNode B)应使用什么样的预编码矩阵来给发给该UE的PDSCH(Physical Downlink SharedChannel，物理下行共享信道)信道进行预编码。PMI的反馈粒度可以是整个带宽反馈一个PMI，也可以根据subband(子带)来反馈PMI。

    RI用于描述空间独立信道的个数，对应信道响应矩阵的秩。在开环空间复用和闭环空间复用模式下，需要UE反馈RI信息，其他模式下不需要反馈RI信息。信道矩阵的秩和层数对应，因此UE向基站反馈RI信息即是反馈下行传输的层数。

    传输层是LTE和LTE-A中多天线“层”的概念，表示空间复用中有效独立信道的个数，在版本10中与天线端口一一对应，其中版本10中天线端口为逻辑端口，传输层的总数就是RI。另外，在IEEE802.16m中，层与“MIMO流”概念对应，具有相同的物理含义。

    LTE系统中，CQI、PMI、RI的反馈可以是周期性的反馈，也可以是非周期性的反馈。CQI和PMI可同时发送，或者CQI、PMI和RI同时发送。其中，对于周期性反馈而言，如果UE不需要发送数据，则周期反馈的CSI在物理上行控制信道(PUCCH：Physical Uplink Control Channel)上以格式2或2a或2b(PUCCH format2/2a/2b)传输，如果UE需要发送数据时，则CSI在物理上行共享信道(PUSCH：Physical Uplink Shared Channel)中传输；对于非周期性反馈而言，只在PUSCH上传输。

    信道相关信息，即信道相关矩阵的定义，在一定的时间周期和一定的带宽上，相关矩阵R按照如下形式测量：

     R=E(HijHHij)]]>

    其中H_ij表示第i个OFDM符号周期第j个子载波对应的相关信道矩阵，它的大小为Nt*Nr，其中，Nt是发送天线的个数，Nr是接收天线的个数。所述的带宽既可以是全带宽(wideband)，也可以是子带的(subband)。

    对于N_t＝2，即2天发送天线时候

     R=r11r12conj(r12)r22]]>

    对于N_t＝4，即4天发送天线时候

     R=r11r12r13r14conj(r12)r22r23r24conj(r13)conj(r23)r33r34conj(r14)conj(r24)conj(r34)r44]]>

    对于N_t＝8，即8天发送天线时候

     R=r11r12r13r14r15r16r17r18conj(r12)r22r23r24r25r26r27r28conj(r13)conj(r23)r33r34r35r36r37r38conj(r14)conj(r24)conj(r34)r44r45r46r47r48conj(r15)conj(r25)conj(r35)conj(r35)r55r56r57r58conj(r16)conj(r26)conj(r36)conj(r46)conj(r56)r66r67r68conj(r17)conj(r27)conj(r37)conj(r47)conj(r57)conj(r58)r77r78conj(r18)conj(r28)conj(r38)conj(r48)conj(r58)conj(r68)conj(r78)r88]]>

    Conj(.)表示复数共轭。可以看出信道相关矩阵对角线上的数为实数，非对角线的数为复数。因为相关矩阵R是共轭对称矩阵，因此只需要反馈R矩阵的上三角矩阵。

    现有技术中另外一种方法即用信道的相关矩阵信息对LTE码本进行旋转，即R8版本码本的数学变换：

     C=R12×CR8]]>

    其中C表示C_R8旋转后得到的码本，R＝H^HH，H为维度N_r×N_t的信道矩阵，N_r为接收天线数，N_t为发射天线数。

    由于信道相关矩阵信息中包含了特征矢量的分布信息。码本中的码字被旋转后也会针对特征矢量的分布概率在分布概率较大的区域重点量化，量化精度被进一步的提高。

    作为LTE的演进标准的高级长期演进系统(LTE-A：Long Term EvolutionAdvanced)需要支持更大的系统带宽(最高可达100MHz)，并且需要提高平均频谱效率和小区边缘用户的频谱效率，其协议为Release 10版本，简称R10版本，为此，LTE-A系统引入了很多新技术：(1)下行的高阶多输入多输出(MIMO：Multiple Input Multiple Output)，LTE系统下行最多支持4天线传输，而高阶MIMO的引入使得LTE-A系统下行最多支持8天线的传输，则信道状态矩阵的维数增加；(2)协作多点传输(CoMP：Coordinatedmultiple point transmission)，该技术就是利用多个小区发射天线的协作传输，那么UE可能需要反馈多个小区的信道状态信息。

    8天线或者更多天线时，主要应用形式为双极化天线，采用双极化天线有利于减少天线之间间距，有利于天线的布局。

    在发送端(eNB)使用多根天线，可以采取空间复用的方式来提高传输速率，即在发送端相同的时频资源上的不同天线位置发射不同的数据，在接收端(UE)也使用多根天线，可以在单用户的情况下将所有天线的资源都分配给同一用户，这种传输形式叫做单用户MIMO(SU-MIMO)，另外亦可在多用户的情况下将不同天线空间的资源分配给不同用户，这种传输形式叫做多用户MIMO(MU-MIMO)。在单一的传输模式下，eNB根据上报的信道状态信息可以动态地选择下行的SU-MIMO的传输或者MU-MIMO的传输，称之为SU/MU MIMO动态切换。

    下面描述一下单用户MIMO和多用户MIMO动态切换传输模式的一般处理过程：

    首先，发送端向用户终端发送导频，用于用户终端测试下行信道状态，用户终端根据接收到的导频信息估计下行信道，用户终端确定反馈信道状态信息的格式，并上报信道状态信息，然后由eNB根据上报的信道状态信息，动态地选择下行的SU-MIMO的传输或者MU-MIMO的传输方式，并且按照选择的传输方式进行通信。

    对于LTE-A系统或其他采用双极化天线配置的系统，双极化的八天线或更多的天线将成为主要的天线配置。在这种条件，需要使用一种低开销、高性能的码本，用于信道状态信息的反馈，提高系统的性能。

    【发明内容】

    本发明要解决的技术问题是提供一种双极化的八天线或者更多天线配置下获取信道状态信息的方法，能够保证足够低的反馈开销和系统的性能。

    为解决上述技术问题，本发明提供了一种获取信道状态信息的方法，应用于基站采用双极化天线配置且发射天线端口数大于等于8的系统，包括：

    用户设备将下行传输的总层数信息和一个或两个二级码字的索引信息上报给基站；

    所述基站收到所述用户设备发送的索引信息和总层数信息后，根据所述索引信息和总层数信息获得对应的二级码字；

    所述基站根据所述二级码字构造出用于指示当前信道状态的矩阵码字。

    进一步地，

    所述用户设备是将总层数信息和一个二级码字的索引信息上报给基站，所述基站根据所述索引信息和总层数信息获得该二级码字后，在总层数v＝2时，按以下方式构造出该矩阵码字，记为C_II(N_t，v，i，j)：

     CII(Nt,v,i,j)=u(i,j)u(i,j)-u(i,j)u(i,j)]]>

    其中，N_t为大于等于8的正整数，表示基站的发射天线端口数；u(i，j)表示获得的该二级码字，i，j为大于等于0的整数，表示该二级码字的索引信息。

    进一步地，

    所述用户设备是将总层数信息和一个二级码字的索引信息上报给基站，所述基站根据所述索引信息和总层数信息获得该二级码字后，在总层数v＝2时，按以下方式构造出该矩阵码字，记为C_II(N_t，v，i，j)：

     CII(Nt,v,i,j)=u(i,j)00u(i,j)]]>

    其中，N_t为大于等于8的正整数，表示基站的发射天线端口数；u(i，j)表示获得的该二级码字，i，j为大于等于0的整数，表示该二级码字的索引信息。

    进一步地，

    所述用户设备是将总层数信息和两个二级码字的索引信息上报给基站，基站根据所述索引信息和总层数信息获得该两个二级码字后，在总层数v＝2时，按下式构造出指示当前信道状态的矩阵码字C_II(N_t，v，i，j，j′)：

     CII(Nt,v,i,j,j′)=u1(i,j)u2(i,j′)-u1(i,j)u2(i,j′)]]>

    其中，N_t为大于等于8的正整数，表示基站的发射天线端口数；u₁(i，j)表示获得的一个二级码字，i，j为该二级码字u₁(i，j)的索引；u₂(i，j′)表示获得的另一个二级码字，i，j’为该二级码字u₂(i，j′)的索引，i，j.j’为大于等于0的整数。

    进一步地，

    所述用户设备是将总层数信息和两个二级码字的索引信息上报给基站，基站根据所述索引信息和总层数信息获得该两个二级码字后，在总层数v＝2时，按下式构造出指示当前信道状态的矩阵码字C_II(N_t，v，i，j，j′)：

     CII(Nt,v,i,j,j′)=u1(i,j)00u2(i,j′)]]>

    其中，N_t为大于等于8的正整数，表示基站的发射天线端口数；u₁(i，j)表示获得的一个二级码字，i，j为该二级码字u₁(i，j)的索引；u₂(i，j′)表示获得的另一个二级码字，i，j’为该二级码字u₂(i，j′)的索引，i，j.j’为大于等于0的整数。

    进一步地，

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为一个二级码字的索引，包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，i，j为大于等于0的整数；

    所述基站根据索引i、j及δ，从预设的第二级码本中查找到该二级码字，其中，δ＝v/2。

    进一步地，

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为一个二级码字的索引，包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，该二级码字是由一个一级码字扩展得到的，该索引i还是该一级码字的索引，i，j为大于等于0的整数；

    所述基站根据索引i及δ，从预设的第一级码本中查找到该一级码字，然后根据该一级码字和索引j进行扩展运算得到该二级码字，其中，δ＝v/2。

    进一步地，

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为两个二级码字的索引，包括第一个二级码字的一级索引i和二级索引j，以及第二个二级码字的一级索引i和二级索引j’，i，j和j’为大于等于0的整数；

    所述基站根据索引i、j和δ，从预设的第二级码本中查找到该第一个二级码字，根据索引i、j’及δ，从该第二级码本中查找到该第二个二级码字，其中，δ＝v/2。

    进一步地，

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为两个二级码字的索引，包括第一个二级码字的一级索引i和二级索引j，以及第二个二级码字的一级索引i和二级索引j’，该两个二级码字由同一个一级码字扩展得到，该索引i还是该一级码字的索引，i，j和j’为大于等于0的整数；

    所述基站根据索引i及δ，从预设的第一级码本中查找到该一级码字，然后根据该一级码字和索引j进行扩展运算得到该第一个二级码字，根据该一级码字和索引j’进行扩展运算得到该第二个二级码字，其中δ＝v/2。

    进一步地，

    该方法用于基站和用户设备间采用多用户多输入多输出(MIMO)传输模式，或单用户MIMO和多用户MIMO动态切换传输模式。

    进一步地，

    所述一个或两个二级码字是所述用户设备根据两个极化方向的下行信道状态匹配得到的一个或两个二级码字。

    相应地，本发明提供的通信系统包括用户设备及采用双极化天线配置且发射天线端口数大于等于8的基站，其中：

    所述用户设备用于将下行传输的总层数信息和一个或二个二级码字的索引信息上报给基站；

    所述基站用于在收到所述用户设备发送的索引信息和总层数信息后，根据所述索引信息和总层数信息获得对应的二级码字，并根据所述二级码字构造出用于指示当前信道状态的矩阵码字。

    进一步地，

    所述用户设备是将总层数信息和一个二级码字的索引信息上报给基站；

    所述基站根据所述索引信息和总层数信息获得该二级码字后，在总层数v＝2时，按下式构造出该矩阵码字，记为C_II(N_t，v，i，j)：

     CII(Nt,v,i,j)=u(i,j)u(i,j)-u(i,j)u(i,j)]]>

    或者

     CII(Nt,v,i,j)=u(i,j)00u(i,j)]]>

    其中，N_t为大于等于8的正整数，表示基站的发射天线端口数；u(i，j)表示获得的该二级码字，i，j为大于等于0的整数，表示该二级码字的索引信息。

    进一步地，

    所述用户设备是将总层数信息和两个二级码字的索引信息上报给基站；

    所述基站根据所述索引信息和总层数信息获得该两个二级码字后，在总层数v＝2时，按下式构造出指示当前信道状态的矩阵码字C_II(N_t，v，i，j，j′)：

     CII(Nt,v,i,j,j′)=u1(i,j)u2(i,j′)-u1(i,j)u2(i,j′)]]>

    或者

     CII(Nt,v,i,j,j′)=u1(i,j)00u2(i,j′)]]>

    其中，N_t为大于等于8的正整数，表示基站的发射天线端口数；u₁(i，j)表示获得的一个二级码字，i，j为该二级码字u₁(i，j)的索引；u₂(i，j′)表示获得的另一个二级码字，i，j’为该二级码字u₂(i，j′)的索引，i，j.j’为大于等于0的整数。

    进一步地，

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为一个二级码字的索引，包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，i，j为大于等于0的整数；所述基站根据索引i、j及δ，从预设的第二级码本中查找到该二级码字，其中，δ＝v/2；或者

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为一个二级码字的索引，包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，该二级码字是由一个一级码字扩展得到的，该索引i还是该一级码字的索引，i，j为大于等于0的整数；所述基站根据索引i及δ，从预设的第一级码本中查找到该一级码字，然后根据该一级码字和索引j进行扩展运算得到该二级码字，其中，δ＝v/2。

    进一步地，

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为两个二级码字的索引，包括第一个二级码字的一级索引i和二级索引j，以及第二个二级码字的一级索引i和二级索引j’，i，j和j’为大于等于0的整数；所述基站根据索引i、j和δ，从预设的第二级码本中查找到该第一个二级码字，根据索引i、j’及δ，从该第二级码本中查找到该第二个二级码字，其中，δ＝v/2；或者

    所述用户设备上报基站的总层数信息为下行信道的总层数v，v为正整数，上报基站的所述索引信息为两个二级码字的索引，包括第一个二级码字的一级索引i和二级索引j，以及第二个二级码字的一级索引i和二级索引j’，该两个二级码字由同一个一级码字扩展得到，该索引i还是该一级码字的索引，i，j和j’为大于等于0的整数；所述基站根据索引i及δ，从预设的第一级码本中查找到该一级码字，然后根据该一级码字和索引j进行扩展运算得到该第一个二级码字，根据该一级码字和索引j’进行扩展运算得到该第二个二级码字，其中δ＝v/2。

    本发明所述方法，对于LTE-A等采用双极化天线配置且天线数大于等于8的系统，通过反馈与当前信道状态匹配的一个或两个二级码字的索引信息，保证了信道状态信息反馈的精度，同时由于反馈的是单极化信道下码本的码字索引，用一个或两个码字来构造双极化信道下的矩阵码字，也不是直接反馈双极化信道下的矩阵码字的索引，解决了反馈开销过大的问题。可以应用于SU/MU动态切换传输方式、MU-MIMO传输方式等传输方式下的信道状态信息的获取。

    【附图说明】

    图1是实施例一方法的流程图；

    图2是实施例二方法的流程图；

    图3是实施例三方法的流程图；

    图4是实施例四方法的流程图；

    图5是实施例五方法的流程图。

    图6是实施例六方法的流程图。

    【具体实施方式】

    为了获得更高的峰值频谱效率，LTE-A系统中，下行需要支持8发射天线，双极化天线配置将成为主要方式。一方面，信道信息的反馈控制信令需要保持足够小的开销，所以需要考虑双极化天线的码本的形式；另一方面，信道信息的反馈信道状态信息需要考虑反馈精度，从而对MU-MIMO和COMP的更好的支持，保证新技术具有可以接受的性能，所以需要考虑多级码本结构。本发明综合两个方面，提出一种解决方案。

    在单极化信道条件下，UE将测量得到的信道状态匹配到的码字的索引上报到基站，该码字可以是一个两级码本组的第二级码本中的码字，称为二级码字，该码字具有一级索引和二级索引。通常地，该两级码本组的第二级码本中的多个码字是根据第一级码本中的某个码字(称为一级码字)进行扩展运算得到的，该二级码字的一级索引同时是该第一级码本中该一级码字的索引。因此，在双极化信道条件下，可以通过反馈与当前信道状态匹配的一个(强相关信道条件下)或两个二级码字(弱相关信道条件下)的索引信息，保证了信道状态信息反馈的精度，同时由于反馈的是单极化信道下码本的码字索引，用一个或两个码字来构造双极化信道下的矩阵码字，反馈开销很小。

    实施例一

    本实施例针对采用双极化天线配置的八天线的系统，提出了一种基站获取信道状态信息的方法，如图1所示，该方法包括：

    步骤11，用户设备(UE)将一个二级码字的索引信息和总层数信息v上报给基站(在LTE-A中称为eNB)，该索引信息包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，i，j为大于等于0的整数；

    上述一级索引i同时也是一个第一级码本中一级码字的索引，该二级码字可以由该一级码字进行扩展运算得到。在强相关信道条件下，可以用该一个二级码字来指示两个极化方向上的信道状态。

    步骤12，所述基站根据收到的索引信息i，j和总层数信息v，从预设的两级码本组的第二级码本中查找到该二级码字。

    该两级码本组包括一第一级码本和一第二级码本，i为第一级码本中一级码字的索引，同时也是第二级码本中二级码字的第一索引，j为第二级码本中码字的第二索引。基站和终端使用的码本和码字是事先约定好的。

    具体地，基站根据i、j和v，通过查表的方式从预设的第二级码本中确定一个码字CMat_ij^δ，CMat_ij^δ是一个大小为N_t×δ的复数矩阵，其中，N_t为正整数，表示基站的发射天线端口数；δ＝v/2，也是第一级和第二级码本中码字的索引；NB₁，NB₂为大于1的整数，NB₁是用二进制序列表示一级码字的索引需要的比特数，NB₂是用二进制序列表示二级码字的索引需要的比特数，NB₁+NB₂是用二进制序列表示一级码字和二级码字的索引需要的比特数，NB₁，NB₂可以结合精度需要和码本大小进行设置。可以看出，本实施例需要的反馈开销与单极化条件相仿。

    以i、j和δ作为索引的第二级码本的示例如表1所示：

    表1

    

    表中，δ＝1时，CMat_ij^δ大小为(Nt/2)×1。N_t＝8时，CMat_ij^δ为4×1的复数向量，N_t也可以取其他值，如N_t＝16，此时CMat_ij^δ为8×1的复数向量。另上表中第二级码本中的码字，对于某些i，j取值，CMat_ij^δ可以是缺省的，即可能不使用。

    本实施例中，基站还可以根据i和v，通过查表的方式从预设的该两级码本组的第一级码本中查找到一个码字C_I(N_t，v，i)，C_I(N_t，v，i)是第一级码本中δ＝v/2时对应的第i个码字，C_I(N_t，v，i)也是大小为N_t×δ的复数矩阵。第一级码本是已知的，例如可以在协议中给出的码本，具有如下形式：

     CI(Nt,v=2,i)=w(i)w(i)-w(i)w(i)]]>

     i=0,1,...,2NB1-1]]>

    其中，w(i)为(N_t/2)×1复数矩阵。

    本实施例第二级码本中δ＝1的码字可以是基于第一级码本中δ＝1的码字和一已知码本，进行实施例三中的旋转运算或压缩和旋转运算得到的；也可以是基于第一级码本中δ＝1的码字，进行实施例四中的相位调整运算得到的；也可以采用实施例五中的方式，即基于第一级码本中δ＝1的部分码字(如适合于相关信道的部分码字)和一已知码本，进行旋转运算或压缩和旋转运算得到该第二级码本中δ＝1的部分码字，基于第一级码本中δ＝1的其余码字(如适合于非相关信道的部分码字)，进行相位调整运算得到该第二级码本中δ＝1的其余码字。具体的运算方式将在下面的各个实施例中详细描述。第二级码本中的某些码字可以是缺省的。

    第二级码本中的码字CMat_ij^δ可以量化一个极化方向上的信道状态的，系统采用双极化天线配置时，为了反映双极化天线配置的信道状态，基站可以利用该码字进一步构造出一矩阵码字。在发射天线端口数为N_t，总层数v＝2时，基站可通过下式构造出用于指示当前信道状态(双极化信道)的该矩阵码字：

     CII(Nt=8,v=2,i,j)=u(i,j)u(i,j)-u(i,j)u(i,j)---(1)]]>

    或者

     CII(Nt=8,v=2,i,j)=u(i,j)00u(i,j)---(2)]]>

    两式中：

     u(i,j)=CMatijδ=1,]]>i=0,1,...,2NB1-1,]]>j=0,1,...,2NB2-1]]>

    根据双极化信道的模型进行仿真和验证的结果，式(1)较佳应用于双极化天线的角度为45度的情况，式(2)较佳应用于双极化天线的角度为0度的情况，该角度指双极化天线某一个极化方向与水平方向的夹角。

    本实施例也适用于采用双极化天线配置，具有更多天线如16天线的系统，同样可以采用上述8天线时查找码字的方法和用该码字构造出适于双极化天线配置的矩阵码字的方法。

    实施例二

    本实施例针对采用双极化天线配置的八天线的系统，提出了一种基站获取信道状态信息的方法，如图2所示，该方法包括：

    步骤21，UE将两个二级码字的索引信息和总层数信息v上报给基站，所述索引信息包括一个二级码字的一级索引i和二级索引j，以及另一个二级码字的索引i和j’；

    上述一级索引i同时也是一个第一级码本中一级码字的索引，该两个二级码字都是由该一级码字进行扩展运算得到，可以在弱相关信道条件下，分别指示两个极化方向上的信道状态。

    步骤22，所述基站根据收到的i，j和v，以及i，j’和v从预设的该两级码本组的第二级码本中各查找到一个二级码字。

    该两级码本组包括一第一级码本和一第二级码本，i为第一级码本中一级码字的索引，同时也是第二级码本中该两个二级码字的第一索引，j为第二级码本中一个二级码字的第二索引，j’为第二级码本中另一个二级码字的第二索引。基站和终端使用的码本和码字是事先约定好的。

    具体地，基站根据i，j’，v从第二级码本中查找一个码字CMat_ij′^δ与根据i，j，v从第二级码本中查找一个码字CMat_ij^δ的方法是相同的，只是因为j’的取值和j不同，查找到的码字不同，根据i，j，v从第二级码本中查找一个码字的方法与实施例一相同，CMat_ij^δ＝1和CMat_ij′^δ均表示一个复数矩阵，大小为(N_t/2)×1，δ＝υ/2。本实施例中，基站还可以根据i和v，通过查表的方式从预设的该两级码本组的第一级码本中查找到一个码字C_I(N_t，v，i)，同实施例一。

    基站查找到两个码字CMat_ij^δ和CMat_ij′^δ后，在发射天线端口数为N_t，总层数v＝2时，可以通过下式之一构造出用于指示当前信道状态(双极化信道)的一矩阵码字：

     CII(Nt,v,i,j,j′)=u1(i,j)u2(i,j′)-u1(i,j)u2(i,j′)---(3)]]>

    或者

     CII(Nt,v,i,j,j′)=u1(i,j)00u2(i,j′)---(4)]]>

    两式中，

     u1(i,j)=CMatijδ=1,]]>u2(i,j′)=CMatij′δ=1.]]>

     i=0,1,...,2NB1-1,]]>j=0,1,...,2NB2-1,]]>j′=0,1,...,2NB2-1]]>

    根据双极化信道的模型进行仿真和验证的结果，式(3)较佳应用于双极化天线的角度为45度的情况，第二种方式较佳应用于双极化天线的角度为0度的情况，该角度指双极化天线某一个极化方向与水平方向的夹角。

    本实施例也适用于采用双极化天线配置，具有更多天线如16天线的系统，同样可以采用上述8天线时查找两个码字的方法和用该两个码字构造出适于双极化天线配置的矩阵码字的方法。

    以下实施例三至五中，基站是根据索引i和v先查找到一个一级码字，然后再根据索引j对该一级码字进行扩展运算，得到该第二码字的。用于对一级码字进行扩展运算得到第二码字的方法有很多，以下实施例只是分别给出了扩展运算的一种方式，并不是用于限制本发明。

    实施例三

    本实施例针对采用双极化天线配置的8天线的系统，提出了一种基站获取信道状态信息的方法，如图3所示，该方法包括：

    步骤31，用户设备(UE)将一个二级码字的索引信息和总层数信息v上报给基站(在LTE-A中称为eNB)，该索引信息包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，i，j为大于等于0的整数；

    上述一级索引i同时也是一个第一级码本中一级码字的索引，该二级码字可以由该一级码字进行扩展运算得到。

    步骤32，基站根据收到的i和v从预设的第一级码本中查找到一个一级码字，记为第一码字，根据j和v从一预设的已知码本中查找到一第三码字，用该第一码字对应的旋转矩阵对该第三码字或者对该第三码字压缩后得到的一第四码字进行旋转，得到一个二级码字，记为第二码字。

    需要说明的是，通过上述旋转运算或压缩和旋转运算，对第一级码本的码字进行了进一步的量化。在j取不同的值时，按本实施例计算出第一级码本中每个第一码字对应的第二码字，就可以组成该第一级码本对应的第二级码本。本实施例采用运算的方式可以节约用于保存第二级码本的存储资源。

    在一个示例中，上述预设的已知码本(记为码本C)可以是该第一级码本(记为码本A)，也可以是协议给定的其它码本。根据j和v从码本C查找到的第三码字记为CWC(j)，CWC(j)是码本C中δ＝v/2时对应的NB_C个码字中的第j个码字，本实施例中v＝2。先对CWC(j)进行的压缩得到第四码字(记为CWB(j))的运算通过以下公式描述：

    CWB(j)＝MatCmprs(j)·CWC(j)   (5)

    其中，NB_C为大于1的正整数，可以根据精度设置；压缩矩阵MatCmprs(i)是一个对角阵，大小为N_t×N_t，N_t为正整数，表示基站的发射天线端口数。

    其中：

    

    α是一个常数，表示压缩率，即一个码本空间的压缩程度，是一个正实数，0≤α≤1；β表示码字CWC(j)的第一个元素的绝对值。需要说明的是，压缩矩阵MatCmprs(i)并不局限于上述给出的具体形式，也可以采用其他形式的矩阵。

    进一步地，对第四码字CWB(j)进行旋转得到第二码字(记为CMat_ij^δ＝1)，该旋转运算通过以下公式描述：

     CMatijδ=1=MatRot(i)·CWB(j)---(6)]]>

    其中，NB₁和NB_C为大于1的整数，NB₁表示第一级码本中码字的数目，NB_C表示码本C中码字的数目；旋转矩阵MatRot(i)是CW1(i)的一个函数，例如：MatRot(i)可以是根据CW1(i)得到的酉矩阵[CW1(i) Q_CW1(i)^⊥]或者酉矩阵[conj(CW1(i)) O_CW1(i)^⊥]，conj(CW1(i))表示对CW1(i)取共轭，O_CW1(i)^⊥表示与CW1(i)正交的N_T-1个列矢量，N_T为正整数，表示基站的发射天线端口数。

    δ＝1时，CW1(i)为一列，MatRot(i)＝HH(η-CW1(i))。HH表示Household变换，为[1 0 0 0]^T。旋转运算可以将一码本B中的码字旋转到码本A中码字的周围，对其反映的信道状态进一步进行量化。需要说明的是，旋转矩阵MatRot(i)并不局限于上述给出的具体形式，也可以采用其他根据CW1(i)变换得到的矩阵。

    对i，j，δ＝1的每一种取值组合，根据对应的CWC(j)和CW1(i)实施上述压缩和旋转运算，都可以得到一个CMat_ij^δ＝1，CMat_ij^δ＝1大小为这些CMat_ij^δ＝1就可以组成该第一级码本对应的第二级码本中δ＝1的码字。

    在另一个示例中，对码本C中每一个码字进行上述压缩运算，得到的码字组成的码本记为码本B，码本B作为上述预设的已知码本在基站中保存，这样得到与上述示例的一个变例，即基站根据j和v从码本B中查找到的第三码字为码本B中δ＝1的码字CWB(j)，之后，只需要对该第三码字CWB(j)进行旋转运算就可以得到第二码字CMat_ij^δ＝1了，不需要再进行压缩运算。同样地，在该示例中，对i，j，δ＝1的每一种取值组合，根据对应的CWB(j)和CW1(i)实施上述旋转运算，都可以得到一个CMat_ij^δ＝1，这些CMat_ij^δ＝1就可以组成该第一级码本对应的第二级码本中δ＝1的码字。

    本实施例中，基站可以利用得到的第二码字进一步构造出一矩阵码字。在发射天线端口数为N_t，总层数v＝2时，基站构造该矩阵码字的方式与实施例一相同，这里不再赘述。

    本实施例也适用于采用双极化天线配置，具有更多天线如16天线的系统，同样可以采用上述8天线时通过查找和计算得到第二码字以及用该码字构造出适于双极化天线配置的矩阵码字的方法。

    需要指出，本实施例给出了通过对一个已知码本进行先压缩后旋转(或旋转)的方式得到第二码字的方法，但本发明还可以对一个已知码本进行先旋转后压缩的方式得到上述第二码字。

    实施例四

    本实施例针对采用双极化天线配置的8天线的系统，提出了一种基站获取信道状态信息的方法，如图4所示，该方法包括：

    步骤41，用户设备(UE)将一个二级码字的索引信息和总层数信息v上报给基站(在LTE-A中称为eNB)，该索引信息包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，i，j为大于等于0的整数；

    上述一级索引i同时也是一个第一级码本中一级码字的索引，该二级码字可以由该一级码字进行扩展运算得到。

    步骤42，基站根据收到的i和v从预设的第一级码本中查找到一个一级码字，记为第一码字，将j的值代入以j为参数的一相位调整矩阵后，将该相位调整矩阵与该第一码字相乘，得到一个二级码字，称为第二码字。

    在j取不同的值时，按本实施例的相位调整运算方法计算出第一级码本中每个第一码字对应的第二码字，也可以组成该第一级码本对应的第二级码本，采用计算的方式可以节约用于保存第二级码本的存储资源。

    将根据i和v从第一级码本中查找到的第一码字记为CW1(i)，该码字的另一索引δ＝v/2，本实施例中v＝2。对第一码字CW1(i)的各个元素进行相位调整得到第二码字(记为CMat_ij^δ＝1)，该相位调整运算通过以下公式描述：

     CMatijδ=1=MatPhsAdj(j)·CW1(i)---(7)]]>

    其中，NB₁，NB₂为大于1的整数，NB₁表示第一级码本中δ相同的码字的数目，NB₂可以结合精度需要和码本大小进行设置。

    相位调整矩阵MatPhsAdj(j)为对角阵：

    

    其中，是分别对应于CW1(i)的第1到N_t个元素的调整相位，在[0，2π]或[-π，+π]取值。例如，可以取γ_kj＝(k+1)·θ_j，其中k＝0，1，…，N_T，θ_j是一个相位取值，可以在0到π/2之间或者-π/4到+π/4之间取值，NB₂是大于1的正整数。相位调整运算可以对第一级码本中的码字反映的信道状态进一步进行量化。需要说明的是，相位调整矩阵MatPhsAdj(j)并不局限于上述给出的具体形式，也可以采用其他以j为参数的矩阵。

    对i，j，δ＝1的每一种取值组合，根据对应的CW1(i)实施上述相位调整运算，都可以得到一个CMat_ij^δ＝1，CMat_ij^δ＝1大小为这些CMat_ij^δ＝1就可以组成该第一级码本对应的第二级码本中δ＝1的码字。

    本实施例中，基站可以利用得到的第二码字进一步构造出一矩阵码字。在发射天线端口数为N_T，总层数v＝2时，基站构造该矩阵码字的方式与实施例一相同，这里不再赘述。

    本实施例也适用于采用双极化天线配置，具有更多天线如16天线的系统，同样可以采用上述8天线时通过查找和计算得到第二码字以及用该码字构造出适于双极化天线配置的矩阵码字的方法。

    实施例五

    本实施例针对采用双极化天线配置的8天线的系统，提出了一种基站获取信道状态信息的方法，如图5所示，该方法包括：

    步骤51，用户设备(UE)将一个二级码字的索引信息和总层数信息v上报给基站(在LTE-A中称为eNB)，该索引信息包括该二级码字的一级索引i和二级索引j，i，j为大于等于0的整数；

    上述一级索引i同时也是一个第一级码本中一级码字的索引，该二级码字可以由该一级码字进行扩展运算得到。

    步骤52，基站根据收到的i和v从预设的第一级码本中查找到一个一级码字，记为第一码字，根据该i的值选择以下两种运算方式中的一种得到一个二级码字，记为第二码字：

    第一种，根据j和v从一预设的已知码本中查找到一第三码字，用该第一码字对应的旋转矩阵对该第三码字或者对该第三码字压缩后得到的一第四码字进行旋转，得到该第二码字。

    该运算方式的具体算法已在实施例三中详细说明，这里不再重复。针对该运算方式对应的每一个i值，取不同的j值做上述旋转运算或压缩和旋转运算，就可以得到该第一级码本对应的第二级码本中δ＝1的部分码字。其中的部分码字可以是缺省的。

    第二种，将j的值代入以j为参数的一预设的相位调整矩阵后，将该相位调整矩阵与该第一码字相乘，得到该第二码字。

    该运算方式的具体算法已在实施例四中详细说明，这里不再重复。针对该运算方式对应的每一个i值，取不同的j值做上述旋转运算或压缩和旋转运算，就可以得到该第一级码本对应的第二级码本中δ＝1的另一部分码字。其中的部分码字可以是缺省的。i值与运算方式的对应关系由UE和基站约定即可。一种方式是约定适合于相关信道的部分码字用相位调整运算来扩展，适合于非相关信道的码字用旋转和压缩运算来扩展，适合与哪种信道可以依据仿真的结果来确定。

    下面给出一个应用示例。

    第一级码本是Rel-8码本，第二级码本中的码字是通过对第一级码本中的码字进行运算后扩展得到的。两种不同形式的扩展用于提高不同类型信道的反馈精度。

    对于R8码本的前8个码字是DFT码字，它们适合于相关信道。因此在i＝0，1，2，...，7时，进行以下的相位调整运算：

     CW2(i,j)=10000exp((-1)1/2π(2j-5)32)0000exp((-1)1/22π(2j-5)32)0000exp((-1)1/23π(2j-5)32)CW1(i)]]>

    其中j＝0，1，2，3，对i在0～7的每一个取值运算后，就基于Rel-8码本δ＝1的前8个码字扩展得到了第二级码本中δ＝1的部分码字。

    对于Rel-8码本δ＝1的后8个码字，它们适合于非相关信道。因此在i＝8，9，...，15时，通过以下的压缩和旋转运算得到第二码字：

     CW2(i,j)=MatRot(j)1-α2(1-β2)/β0000α0000α0000α·CW1(i)]]>

    其中，j＝0，1，2，3，对于UMi信道，α＝0.5，对于3GPP Case1信道，α＝0.2。对i在8～15的每一个取值运算后，就基于Rel-8码本δ＝1的后8个码字扩展得到了第二级码本中δ＝1的其余部分码字。

    本实施例中，基站可以利用得到的第二码字进一步构造出一矩阵码字。在发射天线端口数为N_T，总层数v＝2时，基站构造该矩阵码字的方式与实施例一相同，这里不再赘述。

    本实施例也适用于采用双极化天线配置，具有更多天线如16天线的系统，同样可以采用上述8天线时通过查找和计算得到第二码字以及用该码字构造出适于双极化天线配置的矩阵码字的方法。

    实施例六

    本实施例针对采用双极化天线配置的8天线的系统，提出了一种基站获取信道状态信息的方法，如图6所示，该方法包括：

    步骤61，UE将两个二级码字的索引信息和总层数信息v上报给基站，所述索引信息包括一个二级码字的一级索引i和二级索引j，以及另一个二级码字的索引i和j’；

    上述一级索引i同时也是一个第一级码本中一级码字的索引，该两个二级码字都是由该一级码字进行扩展运算得到，当然可以是将运算结果保存为二级码字，UE并不需要进行该运算，其他实施例同。

    步骤62，基站根据收到的i和v从预设的该第一级码本中查找到一个一级码字，记为第一码字，基于该第一码字和j运算得到一第二码字，基于该第一码字和j’运算得到另一第二码字，两个第二码字均为二级码字。

    基站可以采用实施例三或实施例四或实施例五中的方法，基于该第一码字和j运算得到一第二码字，采用相同的方法基于该第一码字和j’运算得到另一第二码字，只是j和j’的取值不同，运算得到的第二码字不同。

    本实施例中，基站可以利用得到的两个第二码字进一步构造出一矩阵码字。在发射天线端口数为N_T，总层数v＝2时，基站构造该矩阵码字的方式与实施例二相同，这里不再赘述。

    本实施例也适用于采用双极化天线配置，具有更多天线如16天线的系统，同样可以采用上述8天线时通过查找和计算得到第二码字以及用该码字构造出适于双极化天线配置的矩阵码字的方法。

    实施例七

    为了说明本发明的应用场景，下面描述一下单用户MIMO和多用户MIMO动态切换传输模式的一般处理过程，如图1所示，包括：

    步骤一，eNB向用户终端UE发送下行信道信息导频参考信息，用于用户终端测试下行信道状态；

    步骤二，UE根据接收到的导频信息进行下行信道估计；

    步骤三，UE确定反馈信道状态信息的格式，包括码字的索引信息和总层数信息；

    UE可以遍历预设的码本中的二级码字(也可以采用运算的方式生成第二级码本的码字)，与测量得到的下行信道信息比较，选择最接近二级码字，并该二级码字的索引作为PMI反馈给eNB。对一级码字也可以同样做此处理。

    二级码字的索引信息可以包括i，j，i，j的含义同实施例一或实施例三(实施例四或实施例五中j的含义同实施例三)；或者，该二级码字的索引信息可以包括i，j，j’，i，j，j’的含义同实施例二或实施例六。

    步骤四，UE将包含索引信息和总层数信息的信道状态信息上报给eNB，信道状态信息还可以包含CQI信息等；

    步骤五，eNB根据上报的信道状态信息，获得指示当前信道状态的矩阵码字，eNB参考获得的码字对UE进行调度，选择下行传输方式与UE进行通信。

    基站可以采用实施例一至六的方法来确定上述矩阵码字。

    下行传输方式包括以下一种：SU-MIMO传输模式、MU-MIMO传输模式和SU/MU动态切换传输模式等，在采用与MU-MIMO相关的传输方式下，基站都可以采用上述实施例的来获取信道状态信息。

    采用本发明所述方法能够实现为MU-MIMO系统提供具有足够精度的信道状态信息。

    需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。