專利名稱：一種結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動通信單小區(qū)多天線下行信道容量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及多天線下行信道中基站根據(jù)信道狀態(tài)信息進行調(diào)度和預(yù)處理的下行多用戶復(fù)用方法。
背景技術(shù)：
多用戶分集是目前移動通信單小區(qū)多天線下行信道容量技術(shù)領(lǐng)域廣泛研究的、提高無線系統(tǒng)頻譜效率的有效方法。
《國際電子與電氣工程師協(xié)會國際通信會議會刊》(IEEE Internet.Conf.Communication ICC’05，Rio de Janeiro，Brazil，July 9-18，2005，pp.542-546)介紹了一種在基站有多天線、用戶端有單天線的單小區(qū)多天線下行信道中基于迫零波束成型技術(shù)的下行多用戶復(fù)用方法，該方法使用準(zhǔn)正交用戶信道選擇方法來選擇用戶，當(dāng)系統(tǒng)中用戶數(shù)少的時候，不容易獲得多用戶分集，使所能達到的吞吐量受到很大的限制。
《國際電子與電氣工程師協(xié)會通信領(lǐng)域選刊》(IEEE JSAC Special Issue on 4GWireless Systems IEEE)介紹了一種在基站有多天線、用戶端有多天線的單小區(qū)下行信道中基于迫零波束成型技術(shù)利用用戶端的多天線來獲得天線選擇分集的下行多用戶復(fù)用方法，但該方法由于在用戶端需要裝配數(shù)目上等于接收天線數(shù)的昂貴的射頻器件，使用戶端的實現(xiàn)成本大大增加，而且基站所需的下行信道的信道狀態(tài)信息和用戶選擇算法的復(fù)雜度隨用戶端的接收天線數(shù)成倍增長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法，可在充分利用用戶端多個接收天線的天線選擇分集的同時降低用戶端所需要的射頻器件的數(shù)目，從而降低用戶端的實現(xiàn)成本，并降低基站所需要的信道狀態(tài)信息和用戶選擇算法的復(fù)雜度。
本發(fā)明結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法，基站裝配多根發(fā)送天線，用戶端裝配多根接收天線；在時分雙工系統(tǒng)中，基站根據(jù)上下行信道的互易性對上行信道進行信道估計獲得下行信道狀態(tài)信息；在頻分雙工系統(tǒng)中，用戶端把下行信道狀態(tài)信息通過反饋鏈路通知基站，基站從所有用戶端使用的接收天線集中選擇出進行數(shù)據(jù)發(fā)送的激活接收天線子集；基站將發(fā)送數(shù)據(jù)的信號矢量與迫零波束矩陣相乘，該迫零波束矩陣為從基站的發(fā)送天線到激活接收天線子集的信道子矩陣的偽逆；基站根據(jù)灌水法在發(fā)送數(shù)據(jù)之間分配發(fā)送功率；用戶端通過信道估計獲得完整的下行信道狀態(tài)信息；其特征在于用戶端裝配的射頻器件數(shù)少于接收天線數(shù)；用戶端對本用戶完整的下行信道狀態(tài)信息構(gòu)成的信道矩陣運行貪婪選擇的算法第一步先從信道矩陣中選擇具有最大二階范數(shù)的行，第二步將剩下的行投影到已經(jīng)選取的行組成的子空間的零空間上，第三步選擇投影具有最大二階范數(shù)的行，重復(fù)第二、三步操作直到該用戶選出與射頻器件數(shù)相等的接收天線子集；基站對由所有用戶端通過貪婪選擇的算法選擇出來的接收天線集合進行激活接收天線子集的選擇和迫零波束成型。
所述激活接收天線子集的選擇包括準(zhǔn)正交用戶信道選擇、隨機用戶信道選擇或以最大化吞吐率為目標(biāo)的最優(yōu)用戶信道選擇。
所述信道估計的方法包括利用導(dǎo)頻信號和接收信號反求信道的方法、利用部分導(dǎo)頻的半盲信道估計方法或不需要導(dǎo)頻的盲信道估計方法。
以下通過分析本發(fā)明方法所依據(jù)的原理，并與現(xiàn)有技術(shù)相比較來說明本發(fā)明的優(yōu)點。
本發(fā)明適用的單小區(qū)系統(tǒng)中包括一個基站和K個用戶(編號為U_1，...，U_K)，基站裝配有M個發(fā)射天線，調(diào)度M個獨立的數(shù)據(jù)進行發(fā)送，每個用戶裝配有N個接收天線，L個射頻器件，且K＞M，1≤L＜N，用戶k的接收信號可以描述為Yk＝HkSP1/2X+Wk(F1)其中，Yk為L×1的用戶U_k接收天線子集上的接收信號矢量，Hk為用戶U_k接收天線子集所對應(yīng)的L×M的信道矩陣，S為M×M的預(yù)處理矩陣，P為M×M的對角陣，表示在各個數(shù)據(jù)子流上的發(fā)送功率分配，X為M×1的用戶數(shù)據(jù)，Wk為L×1的用戶接收的加性高斯白噪聲矢量。在迫零波束成型中，預(yù)處理矩陣S為所選擇接收天線集合∏＝{π1...πM}的信道矩陣H∏的偽逆 基站的多用戶選擇和迫零波束成型都需要下行信道的信道狀態(tài)信息Hk，k＝1，...，K。下行信道的信道狀態(tài)信息的獲取在時分雙工和頻分雙工系統(tǒng)中有不同的途徑。在時分雙工系統(tǒng)中，基站通過對上行信道的信道狀態(tài)信息H~k,k=1,...,]]>K進行估計，然后利用上下行信道的互易性，獲得下行的信道狀態(tài)信息Hk=(H~k)H,k=1,...,K.]]>在頻分雙工系統(tǒng)中，每個用戶都估計出本用戶的下行信道狀態(tài)信息Hk，k＝1，...，K，然后通過上行反饋信道通知基站。
用戶U_k先對下行信道的狀態(tài)信息進行估計，獲得從基站發(fā)送天線到本用戶所有接收天線的大小為N×M的信道增益矩陣Hk，然后用戶端對本用戶的信道矩陣Hk運行貪婪選擇的算法，從所有N根接收天線中選擇L根接收天線，這L根接收天線的信道構(gòu)成基站所需的信道狀態(tài)信息Hk。接收天線選擇的貪婪算法描述如下令Hk(l)，l＝1，...，N表示用戶U_k的信道增益矩陣Hk第l行矢量；第一步，Hk＝Hk(rl)，其中r1=argmax1≤l≤N||H‾kl||2;]]>
第二步，對l＝1，...，L-1，重復(fù)一下步驟，步驟1，計算Hk的零空間null(Hk)；步驟2，將Hk中所有未處理的行矢量投影到Hk的零空間null(Hk)上；步驟3，尋找投影后具有最大二階范數(shù)的行Hk(rl)；步驟4，更新H‾k:=H‾kTH‾k(rl)TT;]]>第三步，Hk＝Hk。
用戶端在完成天線選擇后，得到包含L根接收天線的接收天線子集，然后就通過射頻切換器將L個射頻器件連接到所選擇的L根接收天線上，進入數(shù)據(jù)接收階段。
基站獲得下行信道的信道狀態(tài)信息后，將所有用戶選擇出來的接收天線子集的信道矩陣構(gòu)成一個KL×M的組合信道矩陣H=H1T...HKTT,]]>然后將所有用戶選擇出來的接收天線進行編號1，...，LK，它們構(gòu)成基站進行系統(tǒng)中接收天線選擇的初始備選集Γ＝{1，...，LK}，它們對應(yīng)著組合信道矩陣H的行。
當(dāng)基站使用準(zhǔn)正交用戶信道選擇方法時，基站按照以下步驟進行系統(tǒng)中激活接收天線子集的選擇第一步，激活接收天線子集初始化為空集，即∏＝，輔助變量i初始化為i＝1。
第二步，計算備選集中所有接收天線的信道增益，從中選出信道增益最大的接收天線，并將該接收天線的編號放入激活接收天線子集∏＝{π1}，接收天線備選集更新為Γ:＝Γ-∏，輔助變量i:＝i+1，輔助的1×M矢量g~1=Hπ1.]]>第三步，對每一個接收天線k∈Γ，計算gk=Hk-HkΣj=1i-1g~j*g~j||g~j||2]]>第四步，根據(jù)以下方法選擇激活接收天線子集的第i個元素πi=argmaxk∈Γ||gk||2,]]>激活接收天線子集更新為∏:＝∏∪{πi}，接收天線備選集更新為Γ:＝Γ-∏，輔助變量i:＝i+1，輔助的1×M矢量更新為g~i=gπi]]>如果i＜M，更新i:＝i+1，轉(zhuǎn)到第五步；
如果i＝M，結(jié)束，完成激活接收天線子集的選擇。
第五步，按如下規(guī)則更新接收天線備選集ΓΓ:=(k∈Γ,|g~iHk|||g~i||||Hk||<α),]]>其中α為根據(jù)基站發(fā)射天線數(shù)、用戶的接收天線數(shù)、射頻器件數(shù)、系統(tǒng)中用戶數(shù)和接收平均信噪比以最大化吞吐率為目標(biāo)通過計算機仿真遍歷得到的一個系統(tǒng)參數(shù)。
然后轉(zhuǎn)到第三步。
當(dāng)基站使用隨機用戶信道選擇方法時，基站從接收天線選擇的初始備選集Γ＝{1，...，LK}隨機選擇出M個接收天線，所選的M個接收天線即構(gòu)成激活接收天線子集∏。
當(dāng)基站使用以最大化吞吐率為目標(biāo)的最優(yōu)用戶信道選擇方法，基站要對所有從接收天線選擇的初始備選集Γ＝{1，...，LK}選擇出M個接收天線的選擇方法進行遍歷，然后計算每一種選擇方法達到的吞吐率，并選擇能夠達到最大吞吐率的M個接收天線構(gòu)成激活接收天線子集∏。
在基站完成激活接收天線子集∏的選擇后，在所有用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)中選擇對應(yīng)的被選擇用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)，組成發(fā)送數(shù)據(jù)矢量X，并按照如下兩個步驟進行迫零波束成型、發(fā)送功率分配和數(shù)據(jù)發(fā)送。
第一步，將激活接收天線子集∏中的M個接收天線的信道向量組成信道矩陣HΠ=Hπ1T...HπMTT,]]>計算激活接收天線子集∏中的M個接收天線的在迫零波束成型中的增益放大矩陣GΠ=(HΠHΠH)-1,]]>其對角線元素bj＝G∏(j，j)(j＝1，...，M)是每個接收天線由于迫零波束成型產(chǎn)生的功率放大系數(shù)，為了滿足基站總發(fā)射功率P的約束條件，根據(jù)b1，...，bM和總發(fā)射功率P用灌水的方法可以確定M個接收天線的發(fā)送功率分配P＝diag{p1，...，pM}Pi=(μ/bi-1)+Σi∈Π(μ-bi)+=P'i=1,...,M,]]>其中μ是功率灌水的水平，(z)+＝max(z，0)。
迫零波束成型的下行多用戶系統(tǒng)能夠達到的吞吐量可以表示為R=Σi=1Mlog2(1+Piσn2)bits/channel use]]>
其中σn2為白噪聲功率，而 表示發(fā)送信號矢量上每個信號子流的數(shù)據(jù)速率。
第二步，根據(jù)公式F2得到迫零波束成矩陣S。
第三步，基站將發(fā)送信號矢量X送入迫零波束成型模塊，將X左乘破束成型矩陣S和功率分配矩陣P的開方P1/2，得到迫零波束成型模塊的輸出數(shù)據(jù)，然后通過M個發(fā)射天線發(fā)送出去。
對于有接收天線屬于激活接收天線集合中的用戶端，該用戶在被選擇的接收天線上的接收信號為yi=Pixi+wi,i∈Π]]>將接收信號輸入到數(shù)據(jù)解調(diào)模塊對接收信號進行解調(diào)，即可以獲得發(fā)送的數(shù)據(jù)信息xi。
與現(xiàn)有在用戶端裝配單天線的迫零波束成型技術(shù)的下行多用戶復(fù)用方法相比，本發(fā)明利用了用戶端多根接收天線的天線選擇分集，在系統(tǒng)中用戶數(shù)比較少的時候，獲得了更大的吞吐率。
與現(xiàn)有在用戶端裝配多天線并使用跟接收天線數(shù)一樣多的射頻器件的下行多用戶復(fù)用方法相比，本發(fā)明在利用了用戶端多根接收天線的天線選擇分集的同時，可以大大節(jié)省用戶端的射頻器件數(shù)，從需要KN個射頻器件減少到KL個射頻器件，從而降低用戶端的實現(xiàn)成本，同時基站所需要的信道狀態(tài)信息由一個KN×M的信道矩陣變?yōu)镵L×M的信道矩陣，而進行激活接收天線集合的選擇算法的復(fù)雜度也由KN次處理降低為KL次處理。


圖1是本發(fā)明結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的系統(tǒng)原理示意圖。
圖2是結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型用戶端單天線迫零波束成型和用戶端多天線但是不采用接收天線選擇的迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率曲線。
具體實施例方式以下結(jié)合

本方法的實施例。
實施例1本實施例應(yīng)用在一個包括一個基站和K個用戶的單小區(qū)系統(tǒng)中，以基站裝配8根發(fā)射天線、用戶端裝配4根接收天線、用戶端使用1、2或者3套射頻器件、基站使用的激活接收天線子集的選擇方法為準(zhǔn)正交用戶信道選擇方法的多天線下行信道為例，說明結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的實施。下面為了描述的方便，用M表示基站的發(fā)射天線數(shù)，用N表示用戶端的接收天線數(shù)，用L表示用戶端的射頻器件數(shù)，即在本實施例中，取M＝8，N＝4，L＝1，2，3。
圖1給出了本發(fā)明結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的實現(xiàn)系統(tǒng)框圖
在基站，下行信道狀態(tài)信息獲取模塊3在時分雙工和頻分雙工系統(tǒng)中通過如下的途徑獲得下行信道狀態(tài)信息Hk，k＝1，...，K在時分雙工系統(tǒng)中，下行信道狀態(tài)信息獲取模塊3對上行信道的信道狀態(tài)信息H~k,k=1,...,K]]>進行估計，然后利用上下行信道的互易性，獲得下行的信道狀態(tài)信息Hk=(H~k)H,k=1,...,K;]]>在頻分雙工系統(tǒng)中，每個用戶將本用戶的下行信道狀態(tài)信息Hk，k＝1，...，K通過上行反饋信道通知基站。用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)1通過激活接收天線選擇模塊2后形成M×1的發(fā)送數(shù)據(jù)矢量X，并送入迫零波束成型模塊4，迫零波束成型模塊4對發(fā)送數(shù)據(jù)矢量X左乘迫零波束成型矩陣，并按照灌水法進行發(fā)送功率分配，最后通過發(fā)射天線5將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
在用戶端，接收天線選擇模塊7對從接收天線6接收下來的信號通過信道估計獲得下行信道的信道狀態(tài)信息，即4×8的信道增益矩陣Hk，然后對本用戶的信道矩陣Hk運行貪婪選擇的算法，從所有N根接收天線中選擇L根接收天線，這L根接收天線的信道構(gòu)成基站所需的信道狀態(tài)信息Hk。接收天線選擇模塊7在完成接收天線選擇后，就通過射頻切換器將L套射頻器件8連接到所選擇的L根接收天線上，進入數(shù)據(jù)接收階段。在數(shù)據(jù)接收階段，用戶端將接收信號輸入到數(shù)據(jù)解調(diào)模塊9對接收信號進行解調(diào)，即可以獲得發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。
基站獲得下行信道的信道狀態(tài)信息后，將所有用戶選擇出來的接收天線子集的信道矩陣構(gòu)成一個KL×8的組合信道矩陣H=H1T...HKTT,]]>然后在激活接收天線選擇模塊2按照以下步驟進行系統(tǒng)中激活接收天線子集的選擇第一步，將所有用戶選擇出來的接收天線進行編號1，...，LK，它們構(gòu)成基站進行系統(tǒng)中接收天線選擇的初始備選集Γ＝{1，...，LK}，它們對應(yīng)著組合信道矩陣H的行，激活接收天線子集初始化為空集，即∏＝，輔助變量i初始化為i＝1。
第二步，計算備選集中所有接收天線的信道增益，從中選出信道增益最大的接收天線，并將該接收天線的編號放入激活接收天線子集∏＝{π1}，接收天線備選集更新為Γ:＝Γ-S，輔助變量i:＝i+1，輔助的1×8矢量g~1=Hπ1.]]>第三步，對每一個接收天線k∈Γ，計算gk=Hk-HkΣj=1i-1g~j*g~j||g~j||2]]>第四步，根據(jù)以下方法選擇激活接收天線子集的第i個元素
πi=argmaxk∈Γ||gk||2,]]>激活接收天線子集更新為∏:＝∏∪{πi}，接收天線備選集更新為Γ:＝Γ-S，輔助變量i:＝i+1，輔助的1×8矢量更新為g~i=gπi]]>如果i＜8，更新i:＝i+1，轉(zhuǎn)到第五步；如果i＝8，結(jié)束，完成激活接收天線子集的選擇。
第五步，按如下規(guī)則更新接收天線備選集ΓΓ:=(k∈Γ,|g~iHk|||g~i||||Hk||<α),]]>其中α為根據(jù)基站發(fā)射天線數(shù)、用戶的接收天線數(shù)、射頻器件數(shù)、系統(tǒng)中用戶數(shù)和接收平均信噪比以最大化吞吐率為目標(biāo)通過計算機仿真遍歷得到的一個系統(tǒng)參數(shù)。
然后轉(zhuǎn)到第三步。
在激活接收天線選擇模塊2完成激活接收天線子集∏的選擇后，在所有用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)1中選擇對應(yīng)的被選擇用戶的發(fā)送數(shù)據(jù)組成8×1的發(fā)送數(shù)據(jù)矢量X，并送入迫零波束成型模塊4按照如下兩個步驟進行迫零波束成型、發(fā)送功率分配和數(shù)據(jù)發(fā)送。
第一步，將激活接收天線子集∏中的8個接收天線的信道向量組成信道矩陣HΠ=Hπ1T...Hπ8TT,]]>計算激活接收天線子集∏中的8個接收天線的在迫零波束成型中的增益放大矩陣GΠ=(HΠHΠH)-1,]]>其對角線元素bj＝G∏(j，j)(j＝1，...，8)是每個接收天線由于迫零波束成型產(chǎn)生的功率放大系數(shù)，為了滿足基站總發(fā)射功率P的約束條件，根據(jù)b1，...，b8和總發(fā)射功率P用灌水的方法可以確定8個接收天線的發(fā)送功率分配P＝diag{p1，...，p8}Pi=(μ/bi-1)+Σi∈Π(μ-bi)+=P'i=1,...,8,]]>其中μ是功率灌水的水平，(z)+＝max(z，0)。
迫零波束成型的下行多用戶系統(tǒng)能夠達到的吞吐量可以表示為R=Σi=18log2(1+Piσn2)bits/s/Hz]]>
其中σn2為白噪聲功率，而 表示發(fā)送信號矢量上每個信號子流的數(shù)據(jù)速率。
第二步，根據(jù)公式F2得到迫零波束成矩陣S。
第三步，基站將發(fā)送信號矢量X送入迫零波束成型模塊，將X左乘破束成型矩陣S和功率分配矩陣P的開方P1/2，得到迫零波束成型模塊的輸出數(shù)據(jù)，然后通過8個發(fā)射天線5發(fā)送出去。
對于有接收天線屬于激活接收天線集合中的用戶端，該用戶在被選擇的接收天線6上的接收信號為yi=Pixi+wi,i∈Π]]>將接收信號輸入到數(shù)據(jù)解調(diào)模塊9對接收信號進行解調(diào)，即可以獲得發(fā)送的數(shù)據(jù)信息xi。
圖2給出的本實施例的吞吐率曲線，是在下行信道Hk，k=1，...，K為瑞麗不相關(guān)信道下，基站使用的激活接收天線子集的選擇方法為準(zhǔn)正交用戶信道選擇方法，假設(shè)用戶為獨立同分布的系統(tǒng)中，白噪聲功率σn2=1,]]>基站發(fā)送總功率P＝10dB時，結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型、用戶端單天線迫零波束成型和用戶端多天線但是不采用接收天線選擇的迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率曲線。圖中橫坐標(biāo)為用戶數(shù)，用戶數(shù)從10到1000以對數(shù)規(guī)律遞增，縱坐標(biāo)為用比特每秒每赫茲表示的系統(tǒng)吞吐率。曲線A給出了用戶端單天線迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率；曲線B給出了用戶端裝配N＝4根接收天線，使用L＝1套射頻器件結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率；曲線C給出了用戶端裝配N＝4根接收天線，使用L＝2套射頻器件結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率；曲線D給出了用戶端裝配N＝4根接收天線，使用L＝3套射頻器件結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率；曲線D給出了用戶端裝配N＝4根接收天線和L＝4套射頻器件的不采用接收天線選擇的迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率。由圖2可見，在用戶數(shù)從10到1000的情況下，結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率比用戶端單天線迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率要高，而且在用戶數(shù)少的時候，這種提高十分明顯。在用戶數(shù)為10，在用戶端采用N＝4根接收天線，采用L＝1，2，3套射頻器件的結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率比用戶端單天線迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率分別提高10％，17％和20％。同時，由圖2可以看到，在用戶數(shù)在10到100之間的時候，用戶端裝配L＝2，3套射頻器件的結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率與用戶端裝配L＝4套射頻器件的不采用接收天線選擇的迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法的吞吐率之間的差別小于5％，當(dāng)用戶數(shù)在100到1000之間的時候，它們幾乎一樣。
本發(fā)明提出的結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法與現(xiàn)有在用戶端裝配單天線的迫零波束成型技術(shù)的下行多用戶復(fù)用方法相比，由于本發(fā)明利用了用戶端多根接收天線的天線選擇分集，在系統(tǒng)中用戶數(shù)比較少的時候，可以獲得更大的吞吐率；與現(xiàn)有在用戶端裝配多天線并使用跟接收天線數(shù)一樣多的射頻器件的下行多用戶復(fù)用方法相比，本發(fā)明在利用了用戶端多根接收天線的天線選擇分集的同時，可以大大節(jié)省用戶端的射頻器件數(shù)，從需要KN個射頻器件減少到KL個射頻器件，從而降低了用戶端的實現(xiàn)成本，同時基站所需要的信道狀態(tài)信息由一個KN×M的信道矩陣變?yōu)镵L×M的信道矩陣，而進行激活接收天線集合的選擇算法的復(fù)雜度也由KN次處理降低為KL次處理。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法，基站裝配多根發(fā)送天線，用戶端裝配多根接收天線；在時分雙工系統(tǒng)中，基站根據(jù)上下行信道的互易性對上行信道進行信道估計獲得下行信道狀態(tài)信息；在頻分雙工系統(tǒng)中，用戶端把下行信道狀態(tài)信息通過反饋鏈路通知基站，基站從所有用戶端使用的接收天線集中選擇出進行數(shù)據(jù)發(fā)送的激活接收天線子集；基站將發(fā)送數(shù)據(jù)的信號矢量與迫零波束矩陣相乘，該迫零波束矩陣為從基站的發(fā)送天線到激活接收天線子集的信道子矩陣的偽逆；基站根據(jù)灌水法在發(fā)送數(shù)據(jù)之間分配發(fā)送功率；用戶端通過信道估計獲得完整的下行信道狀態(tài)信息；其特征在于用戶端裝配的射頻器件數(shù)少于接收天線數(shù)；用戶端對本用戶完整的下行信道狀態(tài)信息構(gòu)成的信道矩陣運行貪婪選擇的算法第一步先從信道矩陣中選擇具有最大二階范數(shù)的行，第二步將剩下的行投影到已經(jīng)選取的行組成的子空間的零空間上，第三步選擇投影具有最大二階范數(shù)的行，重復(fù)第二、三步操作直到該用戶選出與射頻器件數(shù)相等的接收天線子集；基站對由所有用戶端通過貪婪選擇的算法選擇出來的接收天線集合進行激活接收天線子集的選擇和迫零波束成型。
2.如權(quán)利要求1所述結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法，特征在于所述激活接收天線子集的選擇包括準(zhǔn)正交用戶信道選擇、隨機用戶信道選擇或以最大化吞吐率為目標(biāo)的最優(yōu)用戶信道選擇。
3.如權(quán)利要求1所述結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法，特征在于所述信道估計的方法包括利用導(dǎo)頻信號和接收信號反求信道的方法、利用部分導(dǎo)頻的半盲信道估計方法或不需要導(dǎo)頻的盲信道估計方法。
全文摘要
本發(fā)明結(jié)合接收天線選擇和迫零波束成型的下行多用戶復(fù)用方法，特征是用戶端裝配的射頻器件數(shù)少于接收天線數(shù)；用戶端對本用戶的信道矩陣運行貪婪選擇的算法，先從信道矩陣中選擇具有最大二階范數(shù)的行，再從將剩下的行投影到已經(jīng)選取的行組成的子空間的零空間上，然后選擇投影具有最大二階范數(shù)的行，重復(fù)第二、三步操作直到該用戶選出與射頻器件數(shù)相等的接收天線子集；基站對所有用戶的接收天線子集的信道狀態(tài)信息進行激活接收天線子集的選擇和迫零波束成型。本發(fā)明可在充分利用用戶端多個接收天線的天線選擇分集的同時降低所需要的射頻器件的數(shù)目，從而降低實現(xiàn)成本，并降低基站所需要的信道狀態(tài)信息和用戶選擇算法的復(fù)雜度。
文檔編號H04B7/04GK101047414SQ200610039439
公開日2007年10月3日 申請日期2006年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月1日
發(fā)明者邱玲, 黃森華, 劉宇鵬 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)