[发明专利]大规模MIMOFDD系统中基于信漏噪比的两阶段预编码方法

权利要求书

1.一种大规模MIMO FDD系统中基于信漏噪比的两阶段预编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基站获取小区内所有用户的统计CSI，并根据用户的统计CSI将小区内的用户分为G组，求出每组用户的统计CSI的平均值；

(2)利用每组用户的统计CSI的平均值，根据每组用户的信漏噪比设计第一阶段预编码矩阵W＝[W₁ … W_G]，用于消除组间干扰；

其中，第g组用户的信漏噪比SLNR_g的期望值Tr{·}表示求矩阵的迹，W_g为第g组用户的第一阶段预编码矩阵，上标H表示求共轭转置操作，R_g为第g组用户的统计CSI的平均值，ω为噪声权重，表示噪声对各组用户功率泄露的影响，I_M为M×M维的单位矩阵，M为基站的天线数，g＝1,...,G，W_g的设计应使得E{SLNR_g}最大；

其中，在步骤(2)中，通过如下方法得到第g组用户的第一阶段预编码矩阵W_g：

(A1)对矩阵进行Cholesky分解，得到矩阵C，矩阵C满足

(A2)令矩阵E＝C^-1，计算E^HR_gE，并对其进行特征值分解，得到E^HR_gE＝F^HΛF，其中，Λ是一个对角矩阵，对角元素为矩阵E^HR_gE的特征值，并按降序排列，矩阵F的列向量是矩阵E^HR_gE的特征值对应的特征向量；

(A3)计算T＝EF，进而得到第g组用户的第一阶段预编码矩阵I_m'为m′×m′维的单位矩阵，m'为第g组用户所分配的等效天线数；

(3)基站向所有用户发送下行导频，并将第一阶段预编码矩阵W发送至各组用户，用户根据接收到的导频信号估计出各自的CSI，得到所有用户的下行CSI矩阵结合第一阶段预编码矩阵W，得到等效CSI矩阵H＝HW，向基站反馈等效CSI矩阵H，其中，H_g为第g组用户的下行CSI矩阵，g＝1,...,G；

(4)基站根据等效CSI矩阵H，设计第二阶段预编码矩阵P，用于消除组内用户的干扰；

(5)由第一阶段预编码矩阵W和第二阶段预编码矩阵P得到预编码矩阵V＝WP，基站利用预编码矩阵V向用户发送数据；

其中，通过如下方法得到局部最优的噪声权重ω：

(B1)在第一个相干时间内，初始化ω＝ω₁，执行所述步骤(2)～(6)，得到系统的总速率R＝R₁；

(B2)在下一个相干时间内，令ω＝ω₂，执行所述步骤(2)～(6)，得到系统的总速率R＝R₂；

(B3)在下一个相干时间内，更新ω＝ω₃＝(ω₁+ω₂)/2，执行所述步骤(2)～(6)，得到系统的总速率R＝R₃；

(B4)若|R₃-R₂|＞ε,|R₃-R₁|＞ε，且R₁＜R₂＜R₃，则令ω₁＝ω₃，R₁＝R₃，返回步骤(B3)；若|R₃-R₂|＞ε,|R₃-R₁|＞ε，且R₂＜R₁＜R₃，则令ω₂＝ω₃，R₂＝R₃，返回步骤(B3)；若|R₃-R₂|＜ε或|R₃-R₁|＜ε，则确定ω＝ω₃为噪声权重的局部最优解，过程结束；

其中，用户的统计CSI在相干时间内视为不变，ε是设定的阈值，步骤(B1)和(B2)中ω₁和ω₂为给定值，其取值应当使得噪声权重的局部最优解在(ω₁,ω₂)内。