[发明专利]一种适用于3DMIMO系统的基于双码本的预编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预编码方法，具体涉及一种适用于3D MIMO系统的基于双码本的预编码方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

传统的预编码技术只是对水平方向上进行波束调整。随着终端数目的增多，用户数据业务的扩张，需求服务的用户也逐渐增多，因此用户间的干扰越来越严重，尤其是处于小区边缘的用户。同样，随着城市的发展和建筑物的密集，楼层越来越高，传统的二维预编码技术的缺点被放大，无法满足上述不断变化着的技术。

3D MIMO(Three dimension multiuple-input multiple-output，三维多输入多输出)系统及其相关技术是近年来通信行业所密切关注和研究的方向之一。3D MIMO系统可以利用空间的富余，为发送信号带来垂直方向上自由度，可以减少用户间的干扰，提升系统容量，改善小区边缘用户的信号质量。在目前MIMO系统里的预编码技术已经相对成熟，然而，并没有为3D MIMO系统中的空间天线阵列而设计的3D预编码码本。因此，研究针对3D MIMO系统的特性而设计的预编码码本很有必要。

目前，已经有一部分学者针对该问题提出了一些解决方案，例如：

文献1《Exploring the Vertical Dimension of Dynamic Beam Steering》采用固定下倾角方案。固定下倾角主要是通过对某特定大小通信系统(如小区数、用户数、小区半径已实现固定)，使用一组(组中固定下倾角的数量大于等于2)不同的固定下倾角来调试，得出经验性结论。设定一个near DT和far DT来对固定的通信系统进行调试，具有较多的缺陷和不足：不能动态的对准用户，不能使SNR及干扰最优。

文献2《TRANSPARENT USER-SPECIFIC 3D MIMO IN FDD USING BEAMSPACE METHODS》在不改变基站天线的阵因子，并且对用户终端不做任何改变的情况下，对基站天线阵元进行独立和自适应的调整，垂直维度实现主瓣方向的灵活调整。预编码反馈方式还是采用传统的2D MIMO方式来进行的。

文献3《DYNAMIC BEAMFORMING FOR THREE DIMENSIONAL MIMO TECHNIQUE IN LTE-ADVANCED NETWORKS》偏向于对信道进行划分，将信号划分为水平信道和垂直信道后做两次预编码。但是没有考虑反馈。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于3D MIMO系统的、能够极大的提高用户的信号性能、有效降低3D MIMO系统的误比特率的、基于双码本的预编码方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种适用于3D MIMO系统的基于双码本的预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)假设基站端天线阵列行数为N_t，每一根天线上的阵元数为N_v，接收端天线数为N_r，则获得信道矩阵H的维度：N_r×(N_t×N_v)，前述基站端采用平面阵列结构，天线阵子在水平和垂直方向上的距离能够调整；

(2)接收端接收到信号后，对信道矩阵H进行估计，从而得到大小为N_r×(N_t×N_v)的信道矩阵，假设基站端第i根发射天线与接收天线间子信道矩阵为H_i，子信道矩阵H_i的大小为N_r×N_v，则将信道矩阵H重写为：

(3)在垂直方向上，信道采用空间相关性较大的DFT码本，前述DFT码本的形式如下：

其中，N表示DFT码本的列数，前述DFT码本的大小为(log₂ N)bits；

根据DFT码本对每个子信道矩阵H_i进行最佳码字选择，选取DFT码本中的某一列v_i为最佳码字，当对所有子信道矩阵完成码字选择后，得到预编码矩阵W_v：

前述预编码矩阵W_v在垂直方向上的大小为(N_t×N_v)×N_t；