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
技術領域：
本發明涉及一種三維場景下的多用戶多天線發送和多天線接收(多用戶ΜΜ0)系統的有限反饋方法。
背景技術：
MMO技術充分挖掘空間無線資源，可以有效提高系統的頻譜利用率和功率效率。如果多個并行數據流同時發送給共享相同時頻資源的多個UE終端，則稱為多用戶ΜΜ0，此時可以通過多用戶分集進一步提高系統性能，是LTE-A及后續研究的重點。多用戶MMO系統中限制系統性能提高的一個重要因素是多用戶干擾，若基站知道準確的信道狀態信息(CSI)，則可以通過一定的預處理過程(如預編碼、波束成形等)預先消除多用戶間的干擾。對于頻分雙工(FDD)系統，瞬時或短時的CSI只能通過UE反饋得到，但是由于實際系統中的反饋鏈路頻譜資源總是有限的，因此對有限反饋技術的研究變得尤為重要，特別是對碼書的設計和CSI反饋策略的研究。目前，對有限反饋技術的研究大多數是在二維平面內進行的，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進行波束賦形，同時可以在垂直維度進行波束賦形，此時，波束的指向性將更加明確，尋找相互干擾較小，基站可以同時調度的多個用戶的難度將降低，有利于進一步提高系統的頻譜利用率和吞吐量。由于針對二維場景的多用戶MMO設計的有限反饋技術在三維場景下不能提供最優的性能，因此針對三維場景的多用戶MMO系統設計新的有限反饋技術變得十分重要，特別是三維多用戶MMO碼書和CSI有限反饋策略的設計。
發明內容
發明目的:本發明針對基站采用UPA天線的三維多用戶MMO系統，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分別取自垂直DFT碼書和水平DFT碼書的碼字進行直積運算得到的，并根據各個碼字對應的基本波束成形方向圖從垂直和水平兩個方向進行碼書分組，基站根據用戶反饋的最優預編碼矩陣指示(PMI)、最優干擾群指示(Cl)和信道質量指示(CQI)進行用戶配對與調度。本發明充分利用了空間垂直維度，產生了在三維空間內具有明確指向性的波束，適用于三維多用戶MIMO場景，有利于提高系統的頻譜利用率和吞吐量性能。技術方案: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，同時調度兩個用戶，有限反饋采用的碼書是基于直積的三維多用戶MMO碼書，根據碼書中各碼字對應的基本波束成形方向圖對碼字從垂直和水平兩個方向進行分組，用戶在碼書分組基礎上計算最優預編碼矩陣指示(PMI)、最優干擾群指示(Cl)和信道質量指示(CQI)，并通過反饋信道反饋給基站，以完成用戶配對和調度，包括如下步驟:步驟一、利用垂直方向和水平方向兩個過采樣DFT碼書的直積設計三維多用戶MIMO碼書，并根據碼書中各個碼字對應的基本波束成形方向圖從垂直和水平兩個方向對碼書進行分組；步驟二、用戶根據碼書分組情況和信道估計結果計算最優預編碼矩陣指示(PMI)、最優干擾群指示(Cl)和信道質量指示(CQI)，并通過反饋信道反饋給基站；步驟三、基站根據用戶反饋量PM1、Cl和CQI完成用戶配對和調度，并根據被調度用戶的PMI確定預編碼矩陣。優選的，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分別取自垂直DFT碼書和水平DFT碼書的碼字進行直積運算得到的。若基站采用垂直方向和水平方向的陣元數分別為和的均勻平板天線陣列，則最終設計的碼書
權利要求
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，同時調度兩個用戶，有限反饋采用的碼書是基于直積的三維多用戶MMO碼書，根據碼書中各碼字對應的基本波束成形方向圖對碼書從垂直和水平兩個方向進行分組，用戶在碼書分組基礎上計算最優預編碼矩陣指示、最優干擾群指示和信道質量指示，并通過反饋信道反饋給基站，以完成用戶配對和調度，包括如下步驟: 步驟一、利用垂直方向和水平方向兩個過采樣DFT碼書的直積設計三維多用戶MMO碼書，并根據碼書中各個碼字對應的基本波束成形方向圖從垂直和水平兩個方向對碼書進行分組； 步驟二、用戶根據碼書分組情況和信道估計的結果計算最優預編碼矩陣指示、最優干擾群指示和信道質量指示，并通過反饋信道反饋給基站； 步驟三、基站根據用戶反饋量最優預編碼矩陣指示、最優干擾群指示和信道質量指示完成用戶配對和調度，并根據被調度用戶的PMI確定預編碼矩陣。
2.根據權利要求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分別取自垂直DFT碼書和水平DFT碼書的碼字進行直積運算得到的；若基站采用垂直方向和水平方向的陣元數分別為Mw和Mw的均勻平板天線陣列，則最終設計的碼書C = KA，…，可表示為:
3.根據權利要求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:根據基于直積的三維多用戶MIMO碼書中各個碼字對應的基本波束成形方向圖的分布情況，對碼書從垂直和水平兩個方向進行平均分組；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.根據權利要求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根據信道估計得到的瞬時信道矩陣h計算其最優預編碼矩陣指示PMIi,最優干擾群指示CIj,并保守估計信道質量指示CQIp
5.根據權利要求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，基站根據用戶反饋的CQI確定首選用戶，并根據PM1、CI確定首選用戶的配對用戶，最后根據調度用戶的PMI確定預編碼矩陣完成預編碼過程，進行數據傳輸。
全文摘要
本發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，同時調度兩個用戶，有限反饋采用的碼書是基于直積的三維多用戶MIMO碼書，根據碼書中各碼字對應的基本波束成形方向圖對碼書從垂直和水平兩個方向進行分組，用戶在碼書分組的基礎上計算最優預編碼矩陣指示、最優干擾群指示和信道質量指示，并通過反饋信道反饋給基站，以完成用戶配對和調度。本發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，可以有效提高系統的吞吐量和頻譜利用率。
文檔編號H04L1/06GK103152140SQ20131006949
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月5日 優先權日2013年3月5日
發明者金石, 謝一, 戴詠玉, 黃永明, 高西奇 申請人:東南大學