ＬＴＥ下行链路系统发射机系统框图如图
当发射天线数为４时，巩采用表１中Ｈｏｕｓｅ－
ｈｏｌｄｅｒ码本得到预编码矩阵，即
１所示．在发送端，输入端信息流分别经过信道编码、交织和调制后进行层映射，所得的多层的数据流通过预编码和子载波映射，然后对每层输出信号分别经过正交频分复用（ＯＦＤＭ）处理，即子载波映射、
表１
３ＧＰＰ
Ｗ．＝Ｉ－警
式中叫引表示从％选取集合｛ｓ｝中的列得到的矩阵．
ＬＴＥ中发射天线数为４的预编码码本‘５】
２码本选择
２．１码本选择准则
接收端获取信道信息后，从码本中选取最优的
萎萎器量笑篓墨茎薹盖蓦篓雾黧墨淼
择方案．
步骤１计算第ｉ层比特流、第Ｊ｝个子载波上分
LTE
第１期林雪红等：３ＧＰＰＬＴＥ系统的预编码码本选择方案
层空时码（ＶＢＬＡＳＴ）检测后的信干噪比（ＳＩＮＲ）
ＳＩＮＲＩ．１．
假设接收端采用最小均方误差（ＭＭＳＥ）检测，则
刚Ｒ¨：－—坐生Ｌ一乏互，．，慨～。ＩＩ２圳酬Ｉ
２Ⅳｏ（２）
式中，Ｐ为发射总功率；肘为层数；＾，为第后个子载波等效信道矩阵ＩＩ￡＝ＨＷ。的第ｉ列；Ｎｏ为加性高斯白噪声（ＡＷＧＮ）的单边功率谱密度；民．；为第再个子载波ＶＢＬＡＳＴ检测矩阵Ｇ的第ｉ行，且
Ｇｎ：（ｗ：：１日ｎ日巩＋警）－。ｗ：日Ｈ
（３）
步骤２计算第ｉ层比特流的等效信干噪比．在ＬＴＥ系统中，每层的比特流通过相同的编码调制后被分配到ＯＦＤＭ的不同子载波传输，因此可以通过指数有效ＳＩＮＲ映射（ＥＥＳＭ）计算第ｉ层比特流的等效信干噪比。列为
．１‘监．
ｓＩＮＲｅｎ一／３１ｎ（去荟ｅ９）
（４）
式中，Ｋ是第ｉ层比特流映射的子载波数目；口是尺度因子，与载波所使用的调制编码方式（ＭＣＳ）
有关．
步骤３根据等效信干噪比选择ＭＣＳ模式．
给定ＡＷＧＮ信道下不同ＭＣＳ的性能，在满足系统错误率的范围内查找式（４）等效信干噪比所对应的ＭＣＳ，并计算吞吐量．
对每个码本分别进行上述操作，比较各码本的吞吐量，将吞吐量最大的码本标号和相应的ＭＣＳ信息反馈给发射端．２．２新的码本选择方案
从上述预编码码本选择过程可以看出，计算复杂度主要体现在式（３）和式（４）．为降低预编码选择复杂度，本文采用减少码本数量的码本选择方法．
若预编码矩阵满足
Ｗ；＝Ｐ％
（５）
式中尸的每行和每列都恰好只有１个元素为｛１，一Ｉ，ｉ，一ｉ｝，其余元素全为０。由式（２）一（４）可知，
眠和啊的等效信干噪比相等，因此采用暇和彤
系统的吞吐量相同．
将３ＧＰＰＬＴＥ中的１６个Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ矩阵分成
｛巩，毗，眠，Ｗ。。｝、｛Ｗ。，Ｗ，，％，Ｗ。。｝、｛ｗ４，ｗ６｝、
｛吧，％｝和｛ＷＩ：，Ｗ。３，彬…Ｗｌ，｝５组，每组Ｈｏｕｓｅ－
ｈｏｌｄｅｒ矩阵满足式（５），则在预编码矩阵选择时，仅对每组中的任意一个矩阵计算等效信干噪比即可减
少计算复杂度．不失一般性，本文选择眠、ｗｌ、眠、眠、Ｗ。：，称为基础矩阵．将３ＧＰＰＬＴＥ中的“个预
编码矩阵等效为基础矩阵不同列的组合．等效码本如表２所示．表中的数字指码本对应该组基础矩阵的列序号．
表２等效码本
基于上述等效预编码码本，提出了新的码本选
择方案，步骤如下．
步骤１确定必选的一层．按照式（２）一（４）分别计算每个层数为１的预编码矩阵的等效信干噪比，在每个基础矩阵中，比较等效信干噪比的大小，选择最大的等效信干噪比作为必选层，并确定调制编码方式．
步骤２根据已选的层，按照树形结构搜索，确定能达到最大吞吐量的预编码矩阵．
根据等效后的预编码矩阵得出５个基础矩阵的
树形结构．以图２所示的眠的树形结构为例，图中
数字为从Ｗ。选取集合｛ｓ｝中的列所得到的矩阵．
图２ｗｏ＇¨层数选择的树形结构
不妨假设在步骤１第１组基础矩阵中，州１Ｉ的
ＳＩＮＲ最大，则确定第１层为必选层，此时以峨１｝作
为树根进行层数搜索．
在２层预编码的选择中，比较矾１Ｉ、州１引和
州２１Ｉ的吞吐量，若酬“‘的吞吐量最大，增加层数
LTE
北京邮电大学学报
第３３卷
进一步比较，并以叫“。为节点比较州１４。、矾Ⅲ’和州圳。的吞吐量．若州１圳（ｗ０＇３４１‘）吞吐量最大，则计算层数为４的码本眠的吞吐量，并比较州１２４‘
（咧３４１‘）和眠吞吐量．在搜索过程中，若增加层数
后不能提高吞吐量，则停止后续的层数选择过程．
其他４组的基础矩阵码本搜索方法相同．步骤３比较５组预编码的吞吐量，将吞吐量
最大的预编码矩阵的序号和编码调制模式反馈给发
送端．
在最优算法中，需要搜索６４个预编码码本，计算４８次矩阵的逆运算（层数为１时，式（３）的运算仅为倒数运算）；而本文方案只要搜索３８个预编码码本、计算２２次矩阵的逆运算，计算复杂度减少
约５５％．
３
性能仿真
为比较本文方案与最优预编码码本选择方案的
性能，在３ＧＰＰＬＴＥ系统下行链路仿真平台中进行仿真验证．仿真参数如下：信道模型为ＳＣＭ．ＭｏｄｅｌＣ，载频为２ＧＨｚ，信道带宽为５ＭＨｚ，Ｔｕｒｂｏ码，调制方式为正交相移键控（ＱＰＳＫ）和１６正交幅度调制（１６ＱＡＭ），４发４收，用户的移动速度为３ｋｍ／ｈ，每个用户分配３ＲＢ（３６个子载波），仿真结果如图３所示．
图３２种预编码选择方案性能比较
从图３可以看出，本文方案在性能上非常接近最优预编码码本选择方案，仅在信噪比（ＳＮＲ）为
１６—３２
ｄＢ区间内稍逊于最优预编码码本选择方
案．这主要是因为该ＳＮＲ区间内，信道条件大多支持层数为３的情况，而在层数为３时，由于基础预编
码矩阵眠和ｗ５不能达到最优点，故性能有所下
降．如在某次选择中１２４是最佳的，但在选择过程中，层数为Ｉ时，膨为３的吞吐量大于膨为Ｉ的吞
吐量，下面的层搜索就偏离了最佳的层（Ｍ＝１２４）．４