[發明專利]一種基于Khatri?Rao積3DMU?MIMO的預編碼方法

有效

• 申請號: 201410080686.X
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103825678B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 景小榮;吳學文;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/06
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及移動通信長期演進（LTE-Advanced)技術領域。?

背景技術

隨著多天線技術研究的深入，MIMO技術已從點對點的單用戶系統擴展到了點對多點的多用戶MIMO系統。在實際工作環境，MIMO技術的優勢極大地依賴于MIMO信道模型。傳統的MIMO系統僅僅利用了水平維的信道信息，這并不能滿足用戶對更高的數據傳輸速率和更高的頻譜效率的要求，因此需要新的天線設計來開發和利用垂直維的信道，即3D?MU-MIMO（3-DimensionMulti-User?Multiple?Input?Multiple?Output，）MIMO三維多用戶多輸入多輸出)。引入3D?MIMO技術后，由于增加了一個新的自由度（垂直維），使其可以更加靈活地進行干擾協調和干擾抑制，從而使得整個系統的誤碼率性能得到更為明顯地提升。?

在下行MU-MIMO系統中，多個用戶共享同一時頻資源，必然會導致CCI的存在，同時，各終端用戶之間通常無法相互協作進行通信，因此，針對MU-MIMO系統在基站端對各用戶信號進行預處理就顯得至關重要，其中多用戶預編碼技術就是最為有效的一種預處理技術。目前已有的各種預編碼技術中，一類為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，然而發送端需要獲知完全的信道狀態信息，顯然，在實際系統由于反饋量太大這類預編碼技術很難實現；另外一類為基于碼本的預編碼技術，由于該類技術反饋?量有限，因此逐漸發展成為預編碼技術的主流。?

在3D?MIMO系統中，基于碼本的預編碼技術，即3D預編碼技術，目前仍處于研究階段。3D預編碼技術不僅要考慮水平維度信道信息，而且也要考慮垂直維信道信息。由于增加了一個新的自由度（垂直維），3D預編碼技術可以更加靈活地實現多用戶間的干擾協調，從而使得整個系統的誤碼率和頻譜效率得到明顯地提升。在3GPP項目組第34會議上，西電提出了一種基于點乘的3D預編碼方案，與傳統的2D預編碼方案相比，該方案在一定程度上可以提升強相關環境下的系統性能，但對多用戶共信道干擾CCI（Coherent?ChannelInterference）的抑制能力有限。本發明提出的基于Khatri-Rao積的3D?MIMO預編碼方法，不但使得預編碼碼本與當前信道空間更加匹配，而且可有效地抑制多用戶CCI，因而，該發明為下行3D?MU-MIMO預編碼提供了一種簡單而高效的實現方案。?

發明內容

本發明針對現有技術對多用戶CCI的抑制能力有限，提供一種適用于3DMU-MIMO系統的預編碼方法。根據DFT酉變換，生成水平維和垂直維碼本，將其共存于基站端和用戶端，各用戶分別根據其對應的水平維和垂直維信道狀態信息CSI(Channel?State?Information)，選擇使各用戶獲得最大信道增益的預編碼碼字，然后將最優碼字對應的索引分別反饋給基站端，基站端根據接收到的反饋信息恢復出對應的水平維和垂直維的預編碼碼字，進而基于Khatri-Rao積構造3D預編碼矩陣，以實現對各用戶發送數據進行預編碼處理。?

一種基于Khatri-Rao積的3D?MU-MIMO的預編碼方法，包括步驟：基站端采用M×N維均勻面陣，每一根發射天線都能夠同時處理水平維度與垂直維度信?息，接收端有K個用戶，每個用戶接收天線數為N_r，其中M表示均勻面陣的行數，N表示均勻面陣的列數；由離散傅里葉變換DFT（Discrete?Fourier?

Transformation）產生包含多個矢量的水平維碼本W_H={v₁,v₂...v₂^B}和垂直維碼本W_V={v₁,v₂...v₂^B}，其中B表示該系統水平維和垂直維反饋的比特數，并將其作為基站端和用戶端預存的固定碼本；用戶端根據3D?MIMO信道矩陣建立該用戶水平維和垂直維預編碼選擇矩陣，獲取使得該用戶終端獲得最大信道增益的水平維碼字W_h^opt和垂直維碼字W_v^opt，并將該碼字在碼本中對應的索引號反饋回基站端；基站端根據接收到的反饋信息恢復出與之對應的水平維和垂直維最優碼字，根據Khatri-Rao積構造3D預編碼矩陣，對各用戶數據進行3D預編碼處理，將預編碼處理后的數據從基站天線發射出去。?