[发明专利]一种宽带随机波束的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术，更具体地说，本发明涉及一种宽带随机波束的形成方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)系统可以极大地提高系统容量，成为现在研究的热点。众所周知，当收发端的信道状态信息(channel state information，CSI)理想可知时，可以采用多种技术达到容量限。不过，由于CSI的反馈开销非常大，因此其不具有实用性。这些技术都是点对点的通信链路，与此相对，最近的研究热点集中在多天线在多用户网络环境中的应用，特别是对广播信道和多址情况的研究。

MIMO广播的容量域可以由污纸预编码(DPC)到达，但是DPC需要知道CSI，并且其复杂性严重限制了它的实际应用。如果采用随机波束形成，用户只需反馈信号干扰噪声比(SINR)，因此可以极大地降低反馈量，对CSI的需要也低得多。当用户数很大时，随机波束形成的容量可以趋近于具有理想CSI的发射方案的容量。

目前，现有技术中有一种基于记忆的随机波束形成方法(memory-basedopportunistic beamforming，MOB)。在慢变信道的环境中，该方法可以在用户数较少的情况下就趋近于容量限。然而，由于这种基于记忆的随机波束形成方法的基本假设是频率平坦衰落信道，因此它仅针对单载波窄带系统。由于多径宽带信道存在有频率选择性衰落，因此现有技术中的这种随机波束形成方法并不适用于宽带系统。

另外，现有技术中还有一种采用多波束、每次服务多个用户随机波束形成的技术，并且这种技术能够扩展到宽带情况。然而，这种技术在用户数很大时才能趋近于最优容量限，而当用户数较少时，系统的速度和容量同理想情况下仍有很大的差距。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种宽带随机波束的形成方法，以在用户数较少的情况下接近容量限。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种宽带随机波束的形成方法，该方法包括以下步骤：

A、产生具有N个酉阵的集合Q，并根据用户对子载波的信号干扰噪声比(SINR)的反馈，确定所述集合Q中每个酉阵的累加速率和，其中N为至少为1的自然数；

B、确定所述集合Q中具有最大累加速率和的酉阵Q_i^*，并且确定一个随机产生的新酉阵Q_rand的累加速率和；

C、将Q_i^*的累加速率和与所述随机产生的新酉阵Q_rand的累加速率和进行比较，选择其中较大者作为波束形成矩阵，并利用所述波束形成矩阵形成波束。

该方法进一步包括：在步骤C中，如果所述随机产生的新酉阵Q_rand的累加速率和大于集合Q中具有最小累加速率和的酉阵Q_i，min，则在所述集合Q中用Q_rand替代Q_i，min。

所述集合Q中的每个酉阵，由随机选择N_t个已知的用户方向向量而组合形成，其中N_t为发射天线数。

所述随机产生的新酉阵，由随机选择N_t个已知的用户方向向量而组合形成，其中N_t为发射天线数。

步骤A所述反馈子载波的SINR具体包括：

A11、对子载波进行分簇；

A12、用户反馈每簇内中央子载波的SINR。

集合Q中的所有酉阵都满足等方分布，并且所述随机产生的新酉阵也满足等方分布。

该方法进一步预先设定子载波的SINR门限值，步骤A所述反馈子载波的SINR包括：用户反馈大于所述SINR门限值的SINR。

该方法进一步包括预先设定子载波的SINR门限值的步骤，

步骤A12所述用户反馈每簇内中央子载波的SINR为：用户反馈每簇内大于所述SINR门限值的中央子载波SINR。

优选地，所述N的取值范围为2≤N≤10。

更加优选地，所述N的取值范围为2≤N≤5。