3d mimo信道下一種有限反饋開銷降低方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無線通信【技術領域】，具體公開了3D?MIMO信道下一種將多用戶有限反饋開銷降低方法。在多用戶3D?MIMO-OFDM有限反饋系統(tǒng)中，針對每一用戶，基于子載波間的頻率響應相關性，分別對3D?MIMO-OFDM垂直維度與水平維度各子載波進行分簇處理，利用垂直維度與水平維度前一子載波簇的最優(yōu)碼字構造當前子載波簇的新碼本，新碼本中的碼字索引按照與前一子載波簇最優(yōu)碼字的相關性降序編制，對垂直維度與水平維度最優(yōu)碼字索引采用可變長編碼并添加輔助比特位，使系統(tǒng)反饋開銷得到很大程度地降低。該方法不但可大幅度降低多用戶有限反饋系統(tǒng)中被調度用戶的反饋開銷，而且實現復雜度低。
【專利說明】3D MIMO信道下一種有限反饋開銷降低方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，具體涉及3D MIMO信道下一種將鄰域與分簇相結合的、基于碼本的多用戶有限反饋開銷降低方法。
【背景技術】
[0002]在LTE-Advanced系統(tǒng)中，基站端對發(fā)送信號進行預編碼可給系統(tǒng)帶來諸多有利之處，比如系統(tǒng)容量的提升，系統(tǒng)誤碼率的降低等。正是由于這些優(yōu)點，預編碼技術作為多用戶MIM0-0FDM系統(tǒng)的關鍵技術被廣泛研究。其中，基于碼本的多用戶有限反饋預編碼技術，由于其能夠有效地降低系統(tǒng)開銷，而逐漸成為預編碼技術研究的主要方向。但是，現有預編碼技術基于2維(2DimensiOn，2D)MM0模型，因此，僅能通過水平預編碼矩陣來實現波束在水平維度跟蹤目標用戶。在實際的無線環(huán)境中，不但存在電磁波的水平傳播，而且存在電磁波的垂直傳播，因此，現有的2D MMO信道模型并不完善。為此，學術界包括工業(yè)界大量開展了基于三維(3Dimension，3D)的MMO信道建模工作。3D MMO信道模型要求同時考慮空間電磁波的水平和垂直傳播，即要求同時考慮方位角和俯仰角，因此，信道模型更加準確?？紤]到3D MMO的潛在優(yōu)勢，為此，高通、阿朗、D0C0M0、諾西及沃達豐等公司成立了 ARTIST4G工作組,專門研究4G系統(tǒng)的先進無線接口技術(Advanced Radio InterfaceTechnologies for4G Systems, ARTIST4G),其中3D MIMO預編碼技術由于增加垂直維度信息后，使得波束指向性更加明確，波束的能量更加易于集中于目標用戶，從而可以有效地減小用戶(特別是小區(qū)邊緣用戶)間干擾，提高用戶吞吐量和數據傳輸速率，因此，3D MMO預編碼技術作為未來移動通信增強性關鍵技術，引起了業(yè)界的高度重視。
[0003]與現有有限反饋系統(tǒng)類似，基站端與用戶端分別存儲預先設計好的碼本。不同之處在于，3D MIMO有限反饋系統(tǒng)中，基站端和用戶端要分別存儲一垂直維碼本和一水平維碼本。用戶端綜合利用垂直維度與水平維度信道信息，根據選擇準則，分別從預存碼本中選出最優(yōu)的垂直維度與水平維度預編碼矩陣，并將對應索引號反饋回基站端，基站端根據索引號選擇對應的預編碼矩陣并進行擴展，從而形成最終3D預編碼矩陣，最后利用該矩陣對發(fā)送數據進行預編碼處理。
[0004]在多用戶系統(tǒng)中，由于用戶數和每用戶子載波數目都比較大，而基站端為了得到各用戶每個子載波的最優(yōu)預編碼矩陣，必須針對各用戶每個子載波采取類似的預編碼反饋處理機制，因此，系統(tǒng)反饋開銷十分巨大，而實際系統(tǒng)反饋鏈路帶寬又十分有限，特別是3DMIMO信道下，由于垂直維自由度的開發(fā)，給本來就緊張的反饋鏈路更是雪上加霜，因此，提出適宜于3D MMO信道的有限反饋開銷降低技術將是3D MMO技術能否有效商業(yè)化的關鍵之一，目前多用戶有限反饋開銷降低方法的研究主要集中在2D領域。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現有技術3D MMO信道下基站端為了得到各用戶每個子載波的最優(yōu)預編碼矩陣，必須針對各用戶每個子載波采取類似的預編碼反饋處理機制，系統(tǒng)反饋開銷十分巨大，反饋鏈路緊張的問題，本發(fā)明提出3D MMO信道下一種將鄰域與分簇相結合的、基于碼本的多用戶有限反饋開銷降低方法。
[0006]在多用戶3D MIM0-0FDM有限反饋系統(tǒng)中，基站端依據多用戶調度算法同時調度K個用戶，每個被調度用戶分別對垂直維度與水平維度子載波進行分簇處理，進而利用前一子載波簇的最優(yōu)碼字構造當前子載波簇的碼本空間，新碼本中的碼字索引按照與前一子載波簇的最優(yōu)碼字的相關性進行降序排列，分別得到每一用戶垂直維度與水平維度所有子載波簇在新碼本下的最優(yōu)碼字索引集合，進而對其進行可變長編碼并添加輔助比特位，從而降低系統(tǒng)反饋開銷。該方法包括以下步驟:
[0007]3D MMO信道下一種有限反饋開銷降低方法，在多用戶3D MMO-OFDM有限反饋系統(tǒng)中，基站端同時調度一個多用戶組中的全部K個用戶，每個被調度用戶分別對垂直維度與水平維度子載波進行分簇處理，利用前一子載波簇的最優(yōu)碼字構造當前子載波簇的碼本空間，當前子載波簇的碼本中的碼字索引按照與前一子載波簇的最優(yōu)碼字的相關性進行降序排列，從中分別選擇當前垂直維度和水平維度子載波簇的最優(yōu)碼字，完成垂直維度與水平維度所有子載波簇的最優(yōu)碼字選擇后，分別得到每一用戶垂直維度與水平維度子載波簇的最優(yōu)碼字索引集合；對集合中的索引號進行可變長編碼，同時分別對垂直維索引與水平維索引添加輔助比特位，得到新的索引集合；基站端對接收到的用戶的最優(yōu)碼字索引集合，按位逐級譯碼，得到與該用戶垂直維度與水平維度所有子載波簇相對應的碼字索引，得到與之對應的最優(yōu)預編碼矩陣，用該最優(yōu)預編碼矩陣對發(fā)射信號進行預編碼處理，以提高系統(tǒng)性能。
[0008]對垂直維度與水平維度子載波進行分簇處理具體包括:在含有L個碼字的初始碼本中選擇與垂直維度和水平維度第一個子載波簇相對應的最優(yōu)碼字<p,和心⑴，根據垂直維度最優(yōu)碼字的碼本C= (W1, w2，L，wJ構造垂直維度新碼本C' ={wv w2, L, wL, },根據水平維度最優(yōu)碼字的碼本構造水平維度新碼本=其中，C'、Ch'分別
由⑴、<,(1)的L,個相鄰碼字組成，并根據與(,(1)、<?(1)的距離降序排列編制索
弓丨，最終形成與垂直維度和水平維度所有子載波簇相對應的新碼本。選擇最優(yōu)碼字
和(I)具體包括:取每根接收天線對應的信道矩陣的第j列，構成垂直維信道矩陣Hv，SP
【權利要求】
1.3D MMO信道下一種有限反饋開銷降低方法，其特征在于，包括步驟:在多用戶3DMIM0-0FDM有限反饋系統(tǒng)中，基站端同時調度一個多用戶組中的全部K個用戶，每個被調度用戶分別對垂直維度與水平維度子載波進行分簇處理，利用前一子載波簇的最優(yōu)碼字構造當前子載波簇的碼本空間，當前子載波簇碼本中的碼字索引按照與前一子載波簇的最優(yōu)碼字的相關性進行降序排列，從中分別選擇當前垂直維度和水平維度子載波簇的最優(yōu)碼字，完成垂直維度與水平維度所有子載波簇的最優(yōu)碼字選擇后，分別得到每一用戶垂直維度與水平維度子載波簇的最優(yōu)碼字索引集合；對集合中的索引號進行可變長編碼，同時分別對垂直維度索引與水平維度索引添加輔助比特位，得到新的索引集合；基站端對接收到的用戶的最優(yōu)碼字索引集合，按位逐級譯碼，得到與該用戶垂直維度與水平維度所有子載波簇相對應的碼字索引，及其最優(yōu)預編碼矩陣，用該最優(yōu)預編碼矩陣對發(fā)射信號進行預編碼處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對垂直維度與水平維度子載波進行分簇處理具體包括:在含有L個碼字的初始碼本中選擇與垂直維度和水平維度第一個子載波簇相對應的最優(yōu)碼字<,f O)和>4 (1)，根據垂直維度最優(yōu)碼字的碼本C=Iw1, W2, L, wL}構造垂直維度新碼本C' = (W1, w2,L, wL, }，根據水平維度最優(yōu)碼字的碼本構造水平維度新碼本ch+={wh1,wh2,L,whl}其中，C'、ch'分別由V; (1)、4⑴的Li個相鄰碼字組成,并根據與ΚΛ1)、?4,(0的距離降序排列編制索引，最終形成與垂直維度和水平維度所有子載波簇相對應的新碼本。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多用戶組的組成具體為，各用戶端遍歷碼本中的每個矩陣，分別計算以每個向量作為其用戶的預編碼向量時對應的信噪比，各用戶將信噪比值最大時所對應的最優(yōu)預編碼向量索引反饋到基站端，基站端獲得所轄小區(qū)內所有用戶端上報的最優(yōu)預編碼向量和信道質量信息CQI，從多用戶中選擇最大CQI的用戶作為第一調度用戶，依據信噪比降序原則，從除第一調度用戶外的其他用戶中，選擇所采用最優(yōu)預編碼矢量互不相同而且與第一調度用戶的最優(yōu)預編碼矢量不同的其它K-1個終端用戶與之配對，從而組成一個多用戶組。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，選擇最優(yōu)碼字vycpt⑴和vkcpt⑴具體包括:取每根接收天線對應的信道矩陣的第j列，構成垂直維信道矩陣Hv，即
【文檔編號】H04B7/06GK103840870SQ201310752815
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2013年12月31日
【發(fā)明者】景小榮, 劉燕莉 申請人:重慶郵電大學