[发明专利]基于两层预编码的FD-MIMO下行自适应传输方法

说明书

本发明公开了一种基于两层预编码的FD‑MIMO下行自适应传输方法，包括如下步骤：首先利用用户的统计信道信息进行用户调度；对调度出的用户，利用用户的统计信道信息进行用户分组；对分组后的用户进行两层预编码传输，外层预编码阵仅依赖于用户的统计信道信息，且同一组内用户采用相同的外层预编码阵，内层预编码阵依赖于各组内用户的等效信道信息。本发明能有效减小用户间干扰，并能够以较低的计算复杂度及信道信息反馈量获取较高的系统吞吐量，易于实现；通过设定用户分组的参数，可以灵活地调整基站进行下行传输所需的信道状态信息量，实现信道信息获取开销与系统性能之间的折衷。

技术领域

本发明涉及一种基于两层预编码下行全维度多输入多输出(Full-DimensionMultiple-Input Multiple-Output，FD-MIMO)系统的自适应传输技术,属于无线通信技术领域。

背景技术

随着人们对通信系统更高的频谱效率和能量效率的需求，在基站端部署大量天线的大规模MIMO无线传输技术得到了广泛的研究。然而，在实际应用中，由于基站物理空间的限制，在传统的均匀线性阵列中部署大规模天线很难实现。为了解决这一问题，近年来人们提出了在基站配置二维网格排列的天线阵列，称为FD-MIMO技术，它能够克服有限的空间对大规模MIMO无线通信系统的限制。在这种场景下，可以使用三维波束成形技术同时利用水平空间维度和垂直空间维度区分用户，使得空间资源被进一步挖掘。

当基站获得准确的瞬时信道状态信息(Channel State Information，CSI)时，采用简单的线性预编码就可以有效地增强系统性能。在时分双工系统中，由于上行信道和下行信道存在互易性，所以可以通过上行信道估计来得到相应的下行信道信息。然而，在频分双工系统中，由于基站通过上行链路反馈获取CSI，因此获取准确的瞬时CSI会产生大量的反馈开销。克服这一困难的有效方法是利用信道的统计CSI，如发送相关阵，均值信息等。相对于瞬时CSI，信道的统计CSI在较长时间内是近似不变的，其精确度相对较高，需要的反馈开销较小。然而，采用这种方法是以损失系统性能为代价换取信道反馈开销的降低。一种折衷的方案是采用两级预编码结构，外层预编码仅取决于用户的统计CSI，内层预编码取决于用户的低维数的等效瞬时CSI。因此，就需要将用户分为不同的用户组，外层的统计预编码用来消除用户组之间的干扰，内层的线性预编码用来消除用户组内部的干扰。

同时，由于系统中能够服务的用户数有限，根据系统的整体性能，确定合理的用户调度准则，对于提升系统性能有重要作用，是系统获得较高吞吐量所不可缺少的重要技术之一。综上所述，针对采用均匀平面天线阵的FD-MIMO下行传输系统，在进行用户调度的基础上，采用基于两层预编码的自适应传输是合适的选择。

发明内容

本发明的目的是为基于两层预编码的下行FD-MIMO传输系统提供一种自适应传输的方法，能够根据统计信道信息衡量用户的垂直方向主模式和水平方向主模式，使被服务用户的传输性能尽可能好；根据用户的统计信道信息进行调度，并根据用户间的相关距离实现一种低复杂度的用户分组，使同一用户组内用户的统计特征方向尽可能接近，不同用户组的用户的统计特征方向尽可能正交。通过对用户分组参数的设定，可以灵活地调整用户组数量的大小及每个用户组内用户数，实现信道信息反馈开销和系统性能之间的折衷。

为达到上述目的，发明采用的方法是：一种基于两层预编码下行FD-MIMO传输系统的自适应传输方法，该方法基于基站来实现，基站采用均匀平面天线阵，包括垂直方向M行天线阵列，水平方向每行N个阵元，每行及每列天线阵元均形成均匀线性天线阵，在水平和垂直方向上相邻天线阵元间距均为载波波长的一半。总用户数为U，每个用户配置单根接收天线，基站最多可服务K个用户；该方法具体包括以下步骤：

步骤一、基站利用已知的用户k,k＝1,2,…,U的统计信道信息进行用户调度；