[發明專利]基于施密特正交化的雙碼本MU-MIMO預編碼方法

有效

• 申請號: 201210552039.5
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103036656A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 景小榮;胥媛;張祖凡;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/00;H04L1/16
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于通信領域，涉及一種LTE系統中基于碼本的預編碼方法。

背景技術

3GPP?LTE項目是近幾年3GPP啟動的最大的新技術研發項目，LTE具有頻譜使用靈活，可以與現有技術無縫互操作，以及網絡部署和管理成本低廉等優勢，它改進并增強了3G的空中接入技術，能夠帶來速率更高，技術更簡單的增強型移動寬帶體驗。

在LTE中采用MIMO-OFDM，其中OFDM技術能夠抵抗由無線信道多徑時延擴展產生的符號間干擾，同時可以使信道均衡從復雜的時域處理轉換到簡單的頻域處理。而MIMO技術通過多天線來提供空間分集和復用，能夠獲得比傳統SISO系統更高的信道容量、傳輸可靠性和頻譜效率。但MIMO系統中不可避免地存在多數據流或者多用戶間的干擾，需要通過復雜的檢測技術來恢復數據。然而，在LTE系統的下行傳輸中，由于受限于移動臺的尺寸，功耗等，各種復雜的檢測技術往往很難實用；另外，在多用戶MIMO系統中，由于各個用戶接收機只能進行分布式處理，因此接收端的聯合檢測算法不適用。與接收端的MIMO檢測算法不同，預編碼技術是發射機利用信道狀態信息（Channel?State?Information，CSI）調整發射策略，能有效地抑制MIMO信道中的多用戶干擾，顯著提高信道容量，并能大大簡化接收機處理復雜度，因而成為MIMO下行鏈路獲得復用增益和分集增益的關鍵。

臟紙編碼DPC(Dirty?Paper?Coding)證明，如果發送端能夠準確的獲知干擾信號，在發送端通過某種預編碼處理，可使得有干擾系統的信道容量與無干擾系統的信道容量相同。由于DPC理論很難應用到實際系統中，一些次優預編碼技術應運而生，一類是基于實時信道處理的預編碼技術，如信道反轉，信道塊對角化等，需要發送端獲知完全的信道狀態信息，然而，在LTE多用戶下行系統中，由于MIMO-OFDM技術的引入，發送端若想獲得完全的CSI，反饋量過大而無法實現，因此LTE系統采用另一類預編碼技術，即基于碼本的預編碼技術，在發送端和接收端都預先共存一個相同的碼本，移動臺根據具體的信道狀況從一個確定的碼字集合中選取使系統性能最優的一個碼字，再將該碼字在碼本集合中的索引反饋給發送端，此時，該碼字就代表了當前信道所處的區域空間，發送端對用戶數據預編碼后進行實時傳送。多用戶預編碼技術還存在用戶調度的問題，實現當前傳輸用戶與當前預編碼矩陣的匹配。現有的基于碼本的預編碼技術的碼本構造有基于傅里葉變換的酉矩陣碼本，根據格拉斯曼空間打包原理構成的格拉斯曼碼本，以及Householder碼本等。其中酉碼本實現簡單，但對信道空間的匹配程度較低，格拉斯曼碼本在CCI的抑制方面則有待于提高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于施密特正交化的雙碼本MU-MIMO預編碼方法，采用該方法能夠使得各用戶在和使用經典預編碼碼本的反饋量相同的情況下，碼本張成的空間更大，對信道矩陣的匹配程度更高，并且可以保證對多用戶共道干擾的有效抑制。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供一種基于施密特正交化的雙碼本MU-MIMO預編碼方法，涉及具體的碼本構造方法，移動臺對最優預編碼碼字的選擇，以及具體的用戶調度方法。

具體來說，本發明所述的基于施密特正交化的雙碼本MU-MIMO預編碼方法包括以下步驟：

步驟一：構造碼本；步驟二：計算待調度用戶的反饋信息；步驟三：基站根據收到的反饋信息進行用戶調度和預編碼。

進一步，步驟一中具體包括：

a.第I碼本由格拉斯曼子空間擴張生成的N個矢量構成，F₁=[v₁,v₂,…v_N]；

b.第Ⅱ碼本中的N個預編碼矩陣均在考慮矢量間弦距離的條件下，按照施密特正交化原理根據第一個碼本中的對應矢量生成，F₂=[w₁,w₂,…W_N]。

進一步，步驟二具體包括：

a.基站與移動臺共存的碼本為F₁=[v₁,v₂,…v_N]，其中||V_i||＝1，i＝1，2,L,N；F₂=[w₁,w₂,…w_N]，其中N＝2^B，B為移動臺反饋的比特數；