[发明专利]基于施密特正交化的双码本MU-MIMO预编码方法

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种LTE系统中基于码本的预编码方法。

背景技术

3GPP LTE项目是近几年3GPP启动的最大的新技术研发项目，LTE具有频谱使用灵活，可以与现有技术无缝互操作，以及网络部署和管理成本低廉等优势，它改进并增强了3G的空中接入技术，能够带来速率更高，技术更简单的增强型移动宽带体验。

在LTE中采用MIMO-OFDM，其中OFDM技术能够抵抗由无线信道多径时延扩展产生的符号间干扰，同时可以使信道均衡从复杂的时域处理转换到简单的频域处理。而MIMO技术通过多天线来提供空间分集和复用，能够获得比传统SISO系统更高的信道容量、传输可靠性和频谱效率。但MIMO系统中不可避免地存在多数据流或者多用户间的干扰，需要通过复杂的检测技术来恢复数据。然而，在LTE系统的下行传输中，由于受限于移动台的尺寸，功耗等，各种复杂的检测技术往往很难实用；另外，在多用户MIMO系统中，由于各个用户接收机只能进行分布式处理，因此接收端的联合检测算法不适用。与接收端的MIMO检测算法不同，预编码技术是发射机利用信道状态信息（Channel State Information，CSI）调整发射策略，能有效地抑制MIMO信道中的多用户干扰，显著提高信道容量，并能大大简化接收机处理复杂度，因而成为MIMO下行链路获得复用增益和分集增益的关键。

脏纸编码DPC(Dirty Paper Coding)证明，如果发送端能够准确的获知干扰信号，在发送端通过某种预编码处理，可使得有干扰系统的信道容量与无干扰系统的信道容量相同。由于DPC理论很难应用到实际系统中，一些次优预编码技术应运而生，一类是基于实时信道处理的预编码技术，如信道反转，信道块对角化等，需要发送端获知完全的信道状态信息，然而，在LTE多用户下行系统中，由于MIMO-OFDM技术的引入，发送端若想获得完全的CSI，反馈量过大而无法实现，因此LTE系统采用另一类预编码技术，即基于码本的预编码技术，在发送端和接收端都预先共存一个相同的码本，移动台根据具体的信道状况从一个确定的码字集合中选取使系统性能最优的一个码字，再将该码字在码本集合中的索引反馈给发送端，此时，该码字就代表了当前信道所处的区域空间，发送端对用户数据预编码后进行实时传送。多用户预编码技术还存在用户调度的问题，实现当前传输用户与当前预编码矩阵的匹配。现有的基于码本的预编码技术的码本构造有基于傅里叶变换的酉矩阵码本，根据格拉斯曼空间打包原理构成的格拉斯曼码本，以及Householder码本等。其中酉码本实现简单，但对信道空间的匹配程度较低，格拉斯曼码本在CCI的抑制方面则有待于提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于施密特正交化的双码本MU-MIMO预编码方法，采用该方法能够使得各用户在和使用经典预编码码本的反馈量相同的情况下，码本张成的空间更大，对信道矩阵的匹配程度更高，并且可以保证对多用户共道干扰的有效抑制。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种基于施密特正交化的双码本MU-MIMO预编码方法，涉及具体的码本构造方法，移动台对最优预编码码字的选择，以及具体的用户调度方法。

具体来说，本发明所述的基于施密特正交化的双码本MU-MIMO预编码方法包括以下步骤：

步骤一：构造码本；步骤二：计算待调度用户的反馈信息；步骤三：基站根据收到的反馈信息进行用户调度和预编码。

进一步，步骤一中具体包括：

a.第I码本由格拉斯曼子空间扩张生成的N个矢量构成，F₁=[v₁,v₂,…v_N]；

b.第Ⅱ码本中的N个预编码矩阵均在考虑矢量间弦距离的条件下，按照施密特正交化原理根据第一个码本中的对应矢量生成，F₂=[w₁,w₂,…W_N]。

进一步，步骤二具体包括：

a.基站与移动台共存的码本为F₁=[v₁,v₂,…v_N]，其中||V_i||＝1，i＝1，2,L,N；F₂=[w₁,w₂,…w_N]，其中N＝2^B，B为移动台反馈的比特数；