[发明专利]3DMIMO系统中基于统计信息的双维度联合SDMA方法

权利要求书

1.3D MIMO系统中基于统计信息的双维度联合SDMA方法，其特征在于，基站采用均匀矩形有源阵列天线，假设阵元排列为M行N列，则基站天线总数目为N_T＝M×N，且每个阵元的权值可动态调整，该方法包括以下步骤：

(1)信道估计及计算相关矩阵：

用户通过信道估计得到下行的三维信道矩阵，用户k的信道矩阵表示为：

H_k＝[h₁,h₂,...,h_M×N]∈C^1×(M×N)

其中，h_l为基站的第l根天线与用户天线之间的信道响应，l＝1,2,...,M×N，按照先行后列的顺序对天线阵列进行编号；

每个用户按照下式计算其所对应的基站端的发送相关矩阵：

$R_T^{\left(k\right)}=E\left\{H_k^H{H}_k\right\}$

其中，表示对矩阵H_k进行共轭转置，表示计算矩阵的期望；

(2)构造分簇基矩阵：

假定分簇总数目为V＝V_az×V_el，最终得到的分簇基矩阵为：

[U₁,…,U_V]，

其中，V_az为水平基数目，V_el为垂直基数目；

(3)用户分簇：

假如下式成立，那么将用户k分在v簇中：

$v=\underset{v^{\′}=0,1,...,V-1}{\mathrm{argmin}}\underset{i\≠j}{\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}}|{\left(U_{v^{\′}}^H{R}_T^{\left(k\right)}{U}_{v^{\′}}\right)}_{i,j}{|}^2$

其中，表示矩阵第i行第j列的元素，i＝1,…,N_T，j＝1,…,N_T；

v簇中的用户个数为N_v，对应的用户索引集合为R_v；

(4)用户特征方向选取：

计算v簇中的用户k的发送特征值：

${\mathrm{\ρ}}_{k,v}=diag\left(U_v^H{R}_T^{\left(k\right)}{U}_v\right)$

假如(ρ_k,v)_i≥α，则选择方向i为用户的特征方向，并将i存储在集合I_k中；

假如(ρ_k,v)_i<α，则将方向i留给其他用户使用；

其中，α为门限值；

(5)用户分组：

根据步骤(4)中的用户特征方向选取结果，对同簇的用户按照以下思想进行分组：

特征方向数目最多的用户优先成组，然后再将与该组已有用户特征方向正交的用户加入组中，更新分组；

循环以上过程，直到所有用户完成分组；

(6)下行数据发送：

基站端对不同的分组以不同时频资源块加以区分，组内采用SDMA，下行数据发送时，v簇的l组中的用户k的接收信号为：

$y_k=H_k\underset{j\&Element;g_{v,l}}{\&Sigma;}{F}_v^{\left(I_j\right)}{s}_j+n_k$

其中，H_k和n_k分别为用户k的信道矩阵和接收端噪声，

s_j是用户j的发送符号向量，||s_j||＝|I_j|，

g_v,l表示v簇的l组中的用户集合，

I_j为用户j所选的特征方向的集合，

是v簇中的用户j的预编码矩阵，

||x||表示取矢量x的模值，

|X|表示取集合X的元素总数。