[发明专利]一种多输入多输出(MIMO)传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及到多输入多输出无线通信系统中传输和用户调度技术，特别是涉及一种结合随机波束成形与迫零波束成形的MIMO传输技术和调度方法。

背景技术

随着移动通信用户数量的急剧增加和无线宽带业务(如多媒体业务)的迅速兴起，人们期望未来移动通信系统能提供更高的数据传输率(100Mbps以上)、更高的频谱效率(10bps/Hz以上)。

多输入多数出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)是一种在发射端和接收端同时使用多根天线的技术。MIMO是提高频谱效率的一种有效手段，它能够在不增加发射功率的前提下，成倍的提高系统的频谱效率。

波束成形是一类典型的MIMO技术，其基本思想是在每根发射天线上乘上一个复数来构建一个波束方向。因此对N根发射天线则需乘上一个N维的复向量，通常把这个N维的复向量称为波束成形矢量或一个波束。对于多发射天线系统可以构建多个波束并行地发射数据。

随机波束成形和迫零波束成形是两大类波束成形技术。

随机波束成形是在发射端随机地构建N个波束(N通常为发射端天线数)同时进行数据发射。然后，接收端计算在每个波束上的信干噪比并反馈最大信干噪比以及对应的波束索引值给发射端。最后，发射端在每个波束上选择信干噪比最大的用户进行发射。

随机波束成形的优点在于反馈开销小、实施复杂度低，且在用户数足够大的情况下能获得较高系统容量，但是在实际用户数情况下随机波束成形的系统容量较低，远没有达到多用户MIMO系统的容量。

迫零波束成形是假设发射端已知所有用户的信道状态信息，然后通过调度算法选择相应的用户并对这些用户的信道矩阵求逆来获得波束成形矢量的一种技术。由于各波束成形矢量是通过对用户信道求逆获得，因此它能消除用户信道间干扰，从而获得很高的系统容量。

迫零波束成形系统高容量的获得是以巨大的反馈开销为代价。迫零波束成形中每个接收端需要反馈其信道状态信息，且由于要对用户信道求逆，信道状态信息的反馈精度也要足够高。因此反馈开销大和反馈精度要求高是迫零波束成形的主要缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MIMO传输方法，该方法减小了反馈开销，并提高了系统容量。

本发明的另一目的在于提供一种MIMO系统，该系统减小了反馈开销，并提高了系统容量。

本发明的技术方案为：

一种多输入多输出(MIMO)传输方法，包括以下步骤：

(1)发射端构造随机波束并用以向各接收端发射信道估计信号；

(2)各接收端接收信道估计信号，进行信道估计；

(3)各接收端生成随机波束成形反馈信息，将其发送给发射端；

(4)发射端接收随机波束成形反馈信息；

(5)发射端根据随机波束成形反馈信息进行用户预选，生成备选调度用户集，将其发送给各接收端；

(6)各接收端接收备选调度用户集；

(7)各接收端根据备选调度用户集进行反馈判断，若允许反馈，进入步骤(8)，否则，进入步骤(12)；

(8)允许反馈的接收端生成迫零波束成形反馈信息，将其发送给发射端；

(9)发射端接收迫零波束成形反馈信息，转换为调度信息；

(10)发射端根据调度信息进行用户调度，得到调度用户；

(11)发射端构造迫零波束并用以向调度用户发射用户数据；

(12)结束。

所述随机波束成形反馈信息为接收端在随机波束上的最大信干噪比及其对应的波束索引值。

所述迫零波束成形反馈信息为归一化信道量化索引值和信道幅度或者归一化信道量化索引值和信干噪比。

所述步骤(5)具体为：设置备选调度用户集为空集，将同一波束索引值对应的信干噪比按照由大到小排序，选择前L个最大信干噪比对应的用户加入备选调度用户集；若同一波束索引值对应的信干噪比个数小于L，则将其对应的用户全部加入备选调度用户集。

所述步骤(7)具体为：接收端判断备选调度用户集是否包含该接收端本身，若包含，则允许反馈，进入步骤(8)，否则，不反馈，进入步骤(12)。

所述步骤(10)具体为：

(10.1)令调度列表为空集，调度用户集合等于备选调度用户集；

(10.2)分别计算调度调度用户集合中每个用户时获得的系统容量，选择最大系统容量对应的用户加入到调度列表中，并在调度用户集合中删除该用户；