[发明专利]面向大规模MIMOTDD系统的3D波束成形方法

摘要

本发明公开了一种低复杂度的面向大规模MIMO TDD系统的3D波束成形方法，3D波束成形是水平和垂直波束成形的直积，水平和垂直维度的波束成形均是双层预编码，由DFT预波束成形和SLNR预编码构成；根据信道稀疏性，DFT预波束成形将小区在垂直维度上分为数个环形区域，在水平维度上分为多个子扇区；根据统计的CSIT，采用分离的用户分组算法将用户分配到各组中。处于同一子扇区的非相邻组内的用户可以复用导频，处于同一环形区域的非相邻组内的用户也可以复用导频，SLNR预编码基于低阶的瞬时等效CSIT获得。本发明具有较低的计算复杂度，同时也降低了导频开销，降低的计算复杂度和导频开销取决于被分割的组数；在基站天线数很多时，本方法的和速率逼近不分组系统。

主权项

面向大规模MIMO TDD系统的3D波束成形方法，其特征在于：基于信道稀疏性进行大规模MIMO下的3D波束形成，包括如下步骤：步骤一、利用信道稀疏性，DFT预波束成形将小区在水平方向分割成G个子扇区、在垂直方向分割成L个环形区域，则各组的水平维度的DFT预波束成形为Bg,H＝FH[:,(g‑1)rH+(1:rH)],(g＝1,...,G)，其中为DFT矩阵，各组的垂直维度的DFT预波束成形为Bl,V＝FV[:,(l‑1)rV+(1:rV)],(l＝1,...,L)，其中为DFT矩阵，步骤二、采用分离的用户分组算法对用户进行三维分组，先把用户分到垂直维度的环形区域内，再将垂直维度的各环形区域内的用户分到相应的水平维度的子扇区内，用户的所在小组的代号由环形区域的代号和子扇区的代号共同构成；处于同一子扇区的非相邻组内的用户可以复用导频，处于同一环形区域的非相邻组内的用户也可以复用导频，基站获取CSIT；步骤三、在每组用户内，采用SLNR最大策略调度用户；步骤四、结合各组的DFT预波束成形，首先得到低阶的瞬时等效CSIT，再计算SLNR预编码，在计算SLNR预编码时综合考虑组内干扰和相邻组间干扰；步骤五、3D波束成形方案是水平和垂直波束成形的直积，水平和垂直维度的波束成形为双层预编码，由DFT预波束成形和SLNR预编码构成；所述基站位于小区的中心，服务多个用户，所述用户为单天线用户；基站的位置高于周围的建筑物高度，用户位于街道平面上；基站天线是N×M维的矩形阵列天线，每行配置M根天线单元，共有N行。