一种适用于3D-MIMO系统的协作多点传输方法

摘要

本发明公开了一种适用于3D-MIMO系统的协作多点传输方法，在最大限度利用三维信道空间资源的前提下，首先在垂直方向上进行了预编码设计，再获取等效水平信道后，利用基于最大化信泄噪比算法的协作多点处理技术，将小区间的干扰降至最低。所述方法具体包括步骤1)3D-MIMO系统中用户接收到的信号设计；2)三维信道在垂直方向上进行预编码；3)基于最大化SLNR算法选取水平方向预编码向量；4)获得基于3D-MIMO信道下的下行多点协作预编码矩阵；5)三维波束形成及信号发射。本发明既充分利用了空间资源，又进行了干扰避免，极大地提高了用户性能，有效降低了小区间的干扰。

主权项

一种适用于3D‑MIMO系统的协作多点传输方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)假设3D‑MIMO系统共有L个小区，每个小区有3个扇区，每个扇区拥有一个基站，每个小区有N个用户；假设基站端天线阵列列数为N_t，每一列天线上的阵元数为N_v，接收端天线数为N_r，则用户获得信道矩阵H的维度为N_r×(N_t×N_v)；在第i个小区扇区中，用户k接收到的信号y_k表示为：$y_k=H_{3\mathrm{Dk}}^{\left(i\right)}{w}^{\left(i\right)}{x}_k+\underset{l=1,l\ne i}{\overset{3L}{\Sigma }}{H}_{3\mathrm{Dk}}^{\left(l\right)}{w}^{\left(l\right)}{x}_l+n_k$上式中，为第i个小区扇区内的基站和用户k之间的三维信道矩阵，为其他小区扇区内的基站和用户k之间的三维信道矩阵，w^(l)(l＝1,2,…,3L)为第l个基站与其服务用户之间的预编码矩阵，x_l(l＝1,2,…,3L)为第l个基站所发送的信号，n_k为噪声；(2)用户k接收到信号y_k后，首先对进行信道估计，从而得到大小为N_r×(N_t×N_v)的信道矩阵，假设基站端第j根发射天线与接收天线间的子信道矩阵为子信道矩阵的大小为N_r×N_v，则将三维信道矩阵重写为：$H_{3\mathrm{Dk}}^{\left(i\right)}=[H_{1k}^{\left(i\right)},H_{2k}^{\left(i\right)},H_{3k}^{\left(i\right)},...,H_{N_{t}k}^{\left(i\right)}]$在三维信道矩阵的垂直方向上采用DFT码本进行反馈，反馈形式为：根据DFT码本，对每一个子信道矩阵进行最佳码字选择，选取DFT码本中的某一列v_j为最佳码字，当对所有子信道矩阵完成码字选择后，得到大小为(N_t×N_v)×N_t的预编码矩阵W_v：对于每一个用户k，其与基站之间三维信道矩阵经过垂直方向预编码后，变成了等效后的二维信道矩阵H_equal，其中，将H_equal视作等效水平信道，等效水平信道H_equal的大小为N_r×N_t；(3)接收端将垂直方向上的预编码矩阵W_v对应的索引反馈和等效后的二维信道矩阵H_equal传送至基站端，基站端根据索引反馈，在离线存储的DFT码本中选取预编码矩阵，从而获得其服务的每一个用户的等效水平信道，然后进行基于SLNR的协作多点传输，基于最大化SLNR算法选取水平方向预编码向量(4)在基站端将垂直方向上的预编码矩阵W_v和水平方向预编码矩阵进行结合，得到基于3D‑MIMO信道下的下行多点协作预编码矩阵$W_{\mathrm{CoMP}}^{3D}=W_v\times W_h^{\mathrm{CoMP}};$(5)基站根据获得的下行多点协作预编码矩阵对发送信号进行预编码处理，形成三维波束并将处理后的信号发射到接收端，接收端接收到信号后返回步骤(2)，若信号发送完毕，则通信完成。