[发明专利]多用户多天线两阶段有限反馈方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线传输技术领域的方法，具体是一种多用户多天线两 阶段有限反馈方法。

背景技术

多天线(MIMO)系统通过发射端和接收端的多副天线，无线通信系统的信道容 量可以得到提高。MIMO广播信道中，基站通过多根天线给多个单天线用户同时 传送信息。多用户MIMO系统的传输性能与信道状态信息有关。当基站能够得到 完全信道信息时，在总功率一定时，系统总传输速率随着用户个数增加而增大， 达到多用户分集增益。然而，当基站没有信道状态信息时，系统性能和TDMA系 统相当。实际系统中每个用户反馈的信息有限，基站只能接收部分信道状态信息， 即有限反馈系统。多用户MIMO有限反馈方案以线性预编码为基础，相比非线性 预编码(例如最优的DPC技术)，线性预编码设计简单，传输性能损失小，在实 际系统种更易实现。

线性预编码方法分为正交随机波束成形(ORBF)和迫零波束成形(ZFBF)。 ORBF包含随机生成的预编码向量组并分别传送给SINR最大的用户。因此，每个 用户无需反馈自身信道信息，只要反馈信道质量信息(CQI)：最大的SINR和信 道方向信息(CDI)：对应最优的向量号。这种方案由于步骤简单，应用广泛。基 于ORBF技术的反馈方案有2种：(1)正交空分复用(OSDMA)：基站传给各用户 随机的一组预编码向量组，用户反馈最大的SINR和对应向量。理论证明系统能 够得到多用户分集。(2)选择性正交空分复用(OSDMA-S)：基站每次随机产生多 组预编码向量，用户反馈最大的信号干扰噪声比(SINR)和对应向量号，增加了 限反馈量但提升了传输性能。实际中，选择性正交空分复用，又称为PU2RC，已 经成为3GPP-LTE标准。当使用ZFBF，基站使用反馈的信道方向信息、信道质量 信息确定信道向量，被用于用户调度和设计迫零波束成形的预编码矩阵，以消除 用户间干扰。当存在完全信道状态信息，用户间干扰可以完全消除，同时其性能 接近最优方案。然而，为了使得系统吞吐量随着SNR增大持续上升，避免天花板 效益，反馈量必须与信号噪声比(SNR，单位dB)呈线性关系。基于ZFBF的反 馈方案有2种：(1)穷举法：每次选取与发射天线个数相同的用户组，通过计算 得到使用迫零波束成形技术所能达到的总传输速率，最后选取总传输速率最大的 用户组为最佳用户组。(2)迫零正交空分复用(ZF-OSDMA)：基站确定用户CSI后， 通过每次迭代选取与各选定用户相关系数和信道增益联合最优的用户，在每次迭 代中，首先从待选的用户组中筛除与已选定用户组相关系数大于门限值的用户， 再从中选取与已选定用户组正交分量最大的用户并求得预编码矩阵。这种方法考 虑到用户间相关性和多次迭代后得到最优用户组。使用正交随机波束成形(ORBF) 和迫零波束成形(ZFBF)用于提供CSIT信息的反馈资源在调度和预编码向量设 计中仅使用一次，虽然都能实现多用户分集，但是两者各有缺陷。

完整的有限反馈方案分为用户调度与预编码两部分。ORBF的预编码向量事 先确定，但是由于向量个数少，无法精确地用户调度；ZFBF的预编码向量是通 过计算得到，为了减少用户间干扰，每个用户都必须反馈更精确的信道方向信息， 增加了反馈量。因此，有必要寻找一种更高效的有限反馈方案。

经对现有技术的文献检索发现，Motorolar公司在3GPP TSG RAN WG1第49 次会议(2007年5月)提案R1-072175上发表的“E-UTRA Precoding Feedback Overhead”(E-UTRA预编码反馈机制)中，认为用于调度和预编码向量设计需要 的反馈资源量是不同的。调度阶段需要所有用户反馈信道信息，但是每个用户的 反馈量很少；相反，预编码阶段仅需要被调度的小部分用户反馈更加精确的信道 信息。所以，完全可以将反馈资源分成两个阶段分别利用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多用户多天线两阶段有限反 馈方法，通过两阶段有限反馈方法，使得第一阶段每个用户反馈粗量化的信道信 息帮助基站用户调度，第二阶段基站要求被调度的用户反馈细量化的信道信息来 得到预编码向量。本发明提升了传输速率且反馈量低易于实现。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤一：基站发送导频信号给用户端，用户端接收导频信号和信道状态信息；