[发明专利]基于3DMU‑MIMO预编码矩阵构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及基于3D MU-MIMO预编码矩阵构造方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)系统中，一个基站上通常设置有超过128根的基站天线。同时基站通过有线线缆分别与多个无线接入端口(Radio Access Port，RAP)连接，这些无线接入端口分布在该基站覆盖范围下的蜂窝小区的不同位置处，每个无线接入端口上都部署有多个射频天线。基站发射端在利用基站天线发射信号之前，需要对待发射的信号进行预编码。预编码技术是一种基站发射端利用信道状态信息对发射信号进行预处理，以提高系统容量或降低系统的误码率为目的的信号处理技术。

一般地,获取预编码是通过获取基站天线与多个无线接入端口之间的信道的信道信息矩阵；根据信道信息矩阵得到干扰信道矩阵；对干扰信道矩阵进行拓展，得到拓展干扰信道矩阵；对拓展干扰信道矩阵的共轭转置矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition， SVD)，得到第一层预编码矩阵；对第一层预编码矩阵左乘信道信息矩阵后得到的矩阵进行SVD 分解，得到第二层预编码矩阵；根据第一层预编码矩阵和第二层预编码矩阵计算得到预编码矩阵。

具体地，MIMO技术的实施将依赖于对于信道状态信息(CSI)的利用，为了通过在发送端进行预编码来提高系统传输性能，发送端需要获知信道状态信息(Channel Statement Information，CSI)，而信道状态信息CSI通常由接收端利用参考序列进行信道估计得到，这通常需要接收端信道状态信息CSI并将其反馈给发送端，用于在发送端计算合适的预编码或者波束成形参数。然而，CSI反馈信道的有限性决定了预编码码本的设计是必要的。为了减少反馈量，在关于高秩与低秩的情况提出了一种由两层组成的双码本W＝W₁*W₂的预编码方法， W₁与W₂分别是长期预编码矩阵(即，利用信道状态信息的长期统计计算的预编码矩阵)与短期预编码矩阵(即，利用信道状态信息的短期统计计算的预编码矩阵)。

尽管在现有技术中提出了基于双码本的预编码方案，比如现有的LTE R8系统是基于镜像变换Householder设计的4天线码本与LTE R10系统基于双码本设计的8天线码本，主要针对水平向天线设计，没有考虑垂直向天线的自由度，在空间资源的自由度并没有被充分利用，尤其是在垂直域的空间资源没有被充分利用，因而在多个用户分布于同一建筑物的不同楼层的情况下，这些方案难以支持多用户传输，直接用于AAS基站天线部署时，系统性能将严重下降。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出基于3D MU-MIMO预编码矩阵构造方法，应用于4G LTE、 LTE-A及5G IMT-2020移动通信系统eMBB中，利用包括支持垂直方向与水平方向量化的预编码矩阵，可以充分利用有源天线系统垂直方向的自由度，从而提高CSI反馈的精度和系统吞吐量。

本发明提出了一种基于3D MU-MIMO预编码矩阵构造方法，其特征在于，包括：

构造预编码矩阵W为表示宽带或长期信道特性的第一码本矩阵W₁与用于所述第一码本矩阵W₁带宽选择的第二码本矩阵W₃、表示窄带或短期信道特性的第二码本矩阵W₂乘积，即：

W＝W₃*W₁*W₂

所述第一码本矩阵为：

其中，Λ、R_CLA,H、R_CLA,V、RUL_A,H、R_ULA,V是对角矩阵，矩阵D_CLA,H、D_CLA,V、D_ULA,H、D_ULA,V的各列为离散傅里叶变换DFT向量。

优选地，所述预编码矩阵W采用发射相关阵的特征矢量或正交随机码本作为码本。

优选地，当所述3D MU-MIMO系统的发送天线为四天线且仅传输一个码字时，所述信道独立预编码传输为一层传输，或者为一个码字使用两层进行重传传输。

优选地，当所述3D MU-MIMO系统的发送天线为为八天线且仅传输一个码字时，所述信道独立预编码传输为一层传输，或者为两个码字使用四层或八层传输。