[发明专利]无线多用户多输入多输出系统中的用户选择和预编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的方法，具体是一种无线多用户多输入多输出系统中的用户选择和预编码方法。 

背景技术

传统的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术，是通过利用基站和用户端的多天线结构，实现分集和空分复用，从而增加系统吞吐量的一种技术。在多输入多输出技术的基础上，人们又提出了多用户多输入多输出(Multiple Users Multiple Input Multiple Output，MU-MIMO)技术。多用户多输入多输出技术与传统的多输入多输出技术的不同在于，采用多用户多输入多输出技术的基站在同一时刻内，可以为多个用户传输数据。这一改进使得多用户多输入多输出系统的空间复用率更好，大大提高了系统的总容量。但是多用户多输入多输出系统带来的缺点是同时传输的用户间存在干扰。因此，必须针对多用户多输入多输出系统的特点，设计相应的预处理方法，以消除用户间干扰，并达到最优的吞吐量。多用户多输入多输出系统中的预处理方法主要包括：基站端的用户选择操作和基站端的预编码操作。 

经对现有文献检索发现，Taesang Yoo等在《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》(美国电气与电子工程师协会通信期刊，2007年9月第七卷第1478至第1491页)上，发表了“Multi-Antenna Downlink Channels with Limited Feedback and User Selection”(“采用有限反馈和用户选择的多天线下行信道研究”)，该文提出了，在多天线多输入多输出系统中的，采用信道质量指示(CQI)和信道方向信息(CDI)的有限反馈方法，以及半正交用户选择方法(Semi-orthogonal User Selection，SUS)，可以得到较优的系统吞吐量。其方法是，首先，在所有用户中选择信道质量指示最大的用户，作为第一个调度用户；其次，找出与第一个用户的相关性小于一定阈值的其它用户，并选择其中信道质量指示最大的用户作为第二个调度用户；其次，找出与第一个用户的相关性小于一定阈值的其它用户，并选择其中信道质量指示最大的用户作为第二个调度用户；然后，以此类推，调度用户数等于天线数，或者半正交用户集为空集；最后，对所选择的用户进行迫零预编码(Zero-Forcing Precoding)，并传输数据。其不足之处在于，半正交用户选择方法并不能得到最优的调度用户集合；采用文中的随机预编码矩阵也不能获得最优的系统吞吐量。 

又经检索发现，Kaibin Huang等在《IEEE Transaction on Vehicular Technology》(美国 电气与电子工程师协会车载技术学报，2009年1月第58卷第152页至第163页)上，发表了“Performance of Orthogonal Beamforming for SDMA With Limited Feedback”(“采用有限反馈的空分复用系统中正交波束赋型的性能研究”)，该文提出了采用基于正交组的用户选择方法(Orthogonal User Selection，OUS)和每用户酉矩阵速率控制的预编码方法(Per-user UnitaryRate Control，PU²RC)，能够获得比迫零波束成形更高的系统吞吐量。其方法是，首先，将用户按照其反馈的信道方向信息分组；其次，在每一组中选择信道质量指示最大的用户，作为本组的预调度用户并排除本组其它用户；然后，计算预调度用户中所有正交组合的和速率，并取和速率最大的一组作为调度用户组；最后，对调度用户进行每用户酉矩阵速率控制预编码，并发送数据。其不足之处在于，每用户酉矩阵速率控制的预编码方法要求用户间信道完全正交，限制了该方法在现实系统中的使用；完全正交的用户选择方法相对于半正交的用户选择方法，吞吐量上有损失；文中给出的方案没有考虑预编码码本的设计。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种无线多用户多输入多输出系统中的用户选择和预编码方法，采用了基于离散傅里叶变换矩阵的码本，实现了多用户多输入多输出系统中基站端的用户选择操作和预编码处理，具有支持多用户传输，系统吞吐量高，用户间干扰小，码本存储方便的特点。