專利名稱：一種基于直積碼書的三維多用戶mimo有限反饋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維場景下的多用戶多天線發(fā)送和多天線接收(多用戶ΜΜ0)系統(tǒng)的有限反饋方法。
背景技術(shù)：
MMO技術(shù)充分挖掘空間無線資源，可以有效提高系統(tǒng)的頻譜利用率和功率效率。如果多個(gè)并行數(shù)據(jù)流同時(shí)發(fā)送給共享相同時(shí)頻資源的多個(gè)UE終端，則稱為多用戶ΜΜ0，此時(shí)可以通過多用戶分集進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，是LTE-A及后續(xù)研究的重點(diǎn)。多用戶MMO系統(tǒng)中限制系統(tǒng)性能提高的一個(gè)重要因素是多用戶干擾，若基站知道準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息(CSI)，則可以通過一定的預(yù)處理過程(如預(yù)編碼、波束成形等)預(yù)先消除多用戶間的干擾。對(duì)于頻分雙工(FDD)系統(tǒng)，瞬時(shí)或短時(shí)的CSI只能通過UE反饋得到，但是由于實(shí)際系統(tǒng)中的反饋鏈路頻譜資源總是有限的，因此對(duì)有限反饋技術(shù)的研究變得尤為重要，特別是對(duì)碼書的設(shè)計(jì)和CSI反饋策略的研究。目前，對(duì)有限反饋技術(shù)的研究大多數(shù)是在二維平面內(nèi)進(jìn)行的，如果基站采用均勻平板天線陣列(UPA)，則不僅可以在水平的二維平面內(nèi)進(jìn)行波束賦形，同時(shí)可以在垂直維度進(jìn)行波束賦形，此時(shí)，波束的指向性將更加明確，尋找相互干擾較小，基站可以同時(shí)調(diào)度的多個(gè)用戶的難度將降低，有利于進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜利用率和吞吐量。由于針對(duì)二維場景的多用戶MMO設(shè)計(jì)的有限反饋技術(shù)在三維場景下不能提供最優(yōu)的性能，因此針對(duì)三維場景的多用戶MMO系統(tǒng)設(shè)計(jì)新的有限反饋技術(shù)變得十分重要，特別是三維多用戶MMO碼書和CSI有限反饋策略的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明針對(duì)基站采用UPA天線的三維多用戶MMO系統(tǒng)，提出了一種基于直積碼書的有限反饋方法，其中，三維多用戶MIMO碼書中的碼字是通過將兩個(gè)分別取自垂直DFT碼書和水平DFT碼書的碼字進(jìn)行直積運(yùn)算得到的，并根據(jù)各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖從垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行碼書分組，基站根據(jù)用戶反饋的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示(PMI)、最優(yōu)干擾群指示(Cl)和信道質(zhì)量指示(CQI)進(jìn)行用戶配對(duì)與調(diào)度。本發(fā)明充分利用了空間垂直維度，產(chǎn)生了在三維空間內(nèi)具有明確指向性的波束，適用于三維多用戶MIMO場景，有利于提高系統(tǒng)的頻譜利用率和吞吐量性能。技術(shù)方案:一種基于直積碼書的三維多用戶MMO有限反饋方法，基站采用均勻平板天線陣列，同時(shí)調(diào)度兩個(gè)用戶，有限反饋采用的碼書是基于直積的三維多用戶MMO碼書，根據(jù)碼書中各碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖對(duì)碼字從垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行分組，用戶在碼書分組基礎(chǔ)上計(jì)算最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示(PMI)、最優(yōu)干擾群指示(Cl)和信道質(zhì)量指示(CQI)，并通過反饋信道反饋給基站，以完成用戶配對(duì)和調(diào)度，包括如下步驟:步驟一、利用垂直方向和水平方向兩個(gè)過采樣DFT碼書的直積設(shè)計(jì)三維多用戶MIMO碼書，并根據(jù)碼書中各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖從垂直和水平兩個(gè)方向?qū)Υa書進(jìn)行分組；步驟二、用戶根據(jù)碼書分組情況和信道估計(jì)結(jié)果計(jì)算最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示(PMI)、最優(yōu)干擾群指示(Cl)和信道質(zhì)量指示(CQI)，并通過反饋信道反饋給基站；步驟三、基站根據(jù)用戶反饋量PM1、Cl和CQI完成用戶配對(duì)和調(diào)度，并根據(jù)被調(diào)度用戶的PMI確定預(yù)編碼矩陣。優(yōu)選的，步驟一中，基于直積的三維多用戶MMO碼書中的碼字是通過將兩個(gè)分別取自垂直DFT碼書和水平DFT碼書的碼字進(jìn)行直積運(yùn)算得到的。若基站采用垂直方向和水平方向的陣元數(shù)分別為和的均勻平板天線陣列，則最終設(shè)計(jì)的碼書
權(quán)利要求
1.一種基于直積碼書的三維多用戶MMO有限反饋方法，其特征在于，基站采用均勻平板天線陣列，同時(shí)調(diào)度兩個(gè)用戶，有限反饋采用的碼書是基于直積的三維多用戶MMO碼書，根據(jù)碼書中各碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖對(duì)碼書從垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行分組，用戶在碼書分組基礎(chǔ)上計(jì)算最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示、最優(yōu)干擾群指示和信道質(zhì)量指示，并通過反饋信道反饋給基站，以完成用戶配對(duì)和調(diào)度，包括如下步驟: 步驟一、利用垂直方向和水平方向兩個(gè)過采樣DFT碼書的直積設(shè)計(jì)三維多用戶MMO碼書，并根據(jù)碼書中各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖從垂直和水平兩個(gè)方向?qū)Υa書進(jìn)行分組； 步驟二、用戶根據(jù)碼書分組情況和信道估計(jì)的結(jié)果計(jì)算最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示、最優(yōu)干擾群指示和信道質(zhì)量指示，并通過反饋信道反饋給基站； 步驟三、基站根據(jù)用戶反饋量最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示、最優(yōu)干擾群指示和信道質(zhì)量指示完成用戶配對(duì)和調(diào)度，并根據(jù)被調(diào)度用戶的PMI確定預(yù)編碼矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直積碼書的三維多用戶MIMO有限反饋方法，其特征在于:步驟一中，基于直積的三維多用戶MMO碼書中的碼字是通過將兩個(gè)分別取自垂直DFT碼書和水平DFT碼書的碼字進(jìn)行直積運(yùn)算得到的；若基站采用垂直方向和水平方向的陣元數(shù)分別為Mw和Mw的均勻平板天線陣列，則最終設(shè)計(jì)的碼書C = KA，…，可表示為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直積碼書的三維多用戶MIMO有限反饋方法，其特征在于:步驟一中，基于直積的三維多用戶MMO碼書的分組方法如下:根據(jù)基于直積的三維多用戶MIMO碼書中各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖的分布情況，對(duì)碼書從垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行平均分組；若將總的碼書分為MhXMJi，水平方向分成Mh組，垂直方向分成^組，則碼書分組情況可表示為: C(；}=(cf0 I P = 0,1,...,Mv-1、M；,p M；p M；,p M； J
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直積碼書的三維多用戶MMO有限反饋方法，其特征在于，所述步驟二中，用戶i根據(jù)信道估計(jì)得到的瞬時(shí)信道矩陣h計(jì)算其最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示PMIi,最優(yōu)干擾群指示CIj,并保守估計(jì)信道質(zhì)量指示CQIp
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直積碼書的三維多用戶MMO有限反饋方法，其特征在于，所述步驟三中，基站根據(jù)用戶反饋的CQI確定首選用戶，并根據(jù)PM1、CI確定首選用戶的配對(duì)用戶，最后根據(jù)調(diào)度用戶的PMI確定預(yù)編碼矩陣完成預(yù)編碼過程，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于直積碼書的三維多用戶MIMO有限反饋方法，基站采用均勻平板天線陣列，同時(shí)調(diào)度兩個(gè)用戶，有限反饋采用的碼書是基于直積的三維多用戶MIMO碼書，根據(jù)碼書中各碼字對(duì)應(yīng)的基本波束成形方向圖對(duì)碼書從垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行分組，用戶在碼書分組的基礎(chǔ)上計(jì)算最優(yōu)預(yù)編碼矩陣指示、最優(yōu)干擾群指示和信道質(zhì)量指示，并通過反饋信道反饋給基站，以完成用戶配對(duì)和調(diào)度。本發(fā)明可以充分利用三維空間的垂直維度，適用于多用戶MIMO系統(tǒng)，可以有效提高系統(tǒng)的吞吐量和頻譜利用率。
文檔編號(hào)H04L1/06GK103152140SQ20131006949
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者金石, 謝一, 戴詠玉, 黃永明, 高西奇 申請(qǐng)人:東南大學(xué)