[发明专利]基于空分多址与干扰抑制的毫米波大规模MIMO系统多用户传输方法

权利要求书

1.一种基于空分多址与干扰抑制的毫米波大规模MIMO系统多用户传输方法，其特征在于：在基站配置毫米波大规模均匀平板天线阵列，若干单天线用户在同一时频资源上接受基站服务，根据用户所选的波束簇信息，用户全集被划分为无干扰用户集合和干扰用户集合两个子集，对无干扰用户集合采用基于双层预编码的空分多址传输方法，对干扰用户集合采用基于干扰抑制的传输方法，利用波束域信道特性，基站仅在每个用户信道能量集中的少量波束上发送正交导频序列，用户估计出低维的等效波束域信道矢量，并根据本身所属集合的不同，分别计算相应的反馈信息并反馈至基站，最后基站根据反馈结果进行预编码矢量的设计与数据传输；所述干扰抑制具体为迫零预编码方法；具体包括如下步骤：

(1)基站根据上行信道探测过程得到每个用户的波束域统计信道信息，进而确定信道主瓣所占据的波束簇，并根据波束簇之间的关系对用户进行分类，形成无干扰用户集合与干扰用户集合；用户被归入无干扰用户集合的条件为：该用户选择的波束簇与其他任何用户所选择的波束簇的交集均为空；用户被归入干扰用户集合的条件为：该用户选择的波束簇与某一用户所选择的波束簇的交集非空；

(2)基站在每个用户所确定的波束簇上发送下行用户专用导频，用户根据接收到的导频信息完成波束域信道估计，无干扰用户集合中的用户还需根据信道估计结果计算出第二层预编码矢量编号；

(3)无干扰用户集合中的用户将各自所对应的第二层预编码矢量编号反馈回基站，干扰用户集合中的用户将估计出的等效波束域信道矢量完全反馈至基站；

(4)基站根据接收到的反馈信息对两个子集中的用户分别设计预编码矢量，进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于空分多址与干扰抑制的毫米波大规模MIMO系统多用户传输方法，其特征在于：对无干扰用户集合采用基于双层预编码的空分多址传输方法，这里所说空分多址是指无干扰用户集合中的每个用户均在其所选波束簇上直接进行数据传输，无需再对用户进行调度；由于无干扰用户集合中用户的波束域信道之间相互正交，则可用波束之间的正交性来代表空间的正交性，使不同用户占用互不相交波束簇进行数据传输，相当于将多用户传输过程划分成多个并行的单用户传输过程。

3.根据权利要求2所述的基于空分多址与干扰抑制的毫米波大规模MIMO系统多用户传输方法，其特征在于：对无干扰用户集合采用基于双层预编码的空分多址传输方法，这里所说的双层预编码写成w_SDMA＝W₁w₂的形式，即完整的预编码矢量w_SDMA是由一个预编码矩阵W₁和一个预编码矢量w₂相乘得到，第一层预编码W₁用于将发射信号对准步骤(1)中所选择的信道能量集中分布的波束簇方向上，第二层预编码w₂用于多波束的凝聚，使能量集中在最强波束上，是针对低维等效波束域信道的预编码，并需要对其建立码本；以h代表1×N_t维物理信道，代表1×N_b维等效波束域信道，这里，N_t为基站天线数，N_b为每个用户所选波束的数量，为波束变换矩阵，为波束选择矩阵，则U·B即为第一层预编码矩阵W₁，根据元素之间的相位特性建立w₂码本，使之起到相位补偿的作用，该码本中任一码字可表示为：

$w_2^{\left(k\right)}={\[1,e^{{\mathrm{j\φ}}_{k,1}},e^{{\mathrm{j\φ}}_{k,2}},\mathrm{...},e^{{\mathrm{j\φ}}_{k,N_b-1}}\]}^H,k=1,2,...,2^{N_b-1}$

这里，φ_k,i,i＝1,...,N_b-1为中第i+1号元素与第1号元素的相位差，由于该相位差可根据波束编号对应关系进行预测，则w₂共有种取值集合，即码本中码字总数为k为码字对应编号。