协作多点系统中的多用户预编码方法

摘要

本发明公开了一种协作多点系统中的多用户预编码方法，主要解决现有技术平均反馈开销和平均回传开销较大的问题。其实现步骤为：利用随机矢量量化生成码本并预存在用户端和基站端；用户通过信道估计得到其下行信道矢量并计算出单链路信道方向；用户根据最小距离准则选择该单链路信道方向的码字序号及对应的信道质量指示；用户将信道质量指示与预设门限值比较，得到其下行反馈索引矢量；基站根据该反馈索引矢量对用户进行分组调度，得到最终的待服务用户集合；基站重构出该用户集合的下行信道矩阵以实现发射端的迫零预编码。本发明将选择性有限反馈和分组调度相结合，大大降低了系统的平均反馈开销和平均回传开销，可用于开销较小的协作多点系统。

主权项

1.一种协作多点系统中的多用户预编码方法，包括如下步骤：(1)利用随机矢量量化生成码本Ω＝{w₁，...w_p，...,w_N}，并预存在用户端和基站端，其中w_p为码本Ω的第p个码字，p＝1,...,N，N=16为码本大小；(2)用户i对所有基站到它的下行链路进行信道估计，得到它的下行信道矢量：h_i＝[h_i1^T，...，h_ij^T，...，h_iB^T]^T，其中h_ij为基站j到用户i的单链路信道矢量，i＝1,...,U，j＝1,...,B，U为用户数，B为基站数，(·)^T为转置运算；(3)用户i根据单链路信道矢量h_ij计算出对应的单链路信道方向：其中，‖h_ij‖₂为基站j到用户i的单链路信道增益，‖·‖₂为模2范数运算；(4)用户i根据最小距离准则，选择内积最大的序号作为单链路信道方向的码字序号：${\mathrm{index}}_{\mathrm{ij}}=\underset{p=1,...,N}{\arg }\max \left|{{\tilde{h}}_{\mathrm{ij}}}^H{w}_p\right|,$此时该序号对应的码字为$c_{\mathrm{ij}}=w_p{|}_{{p=\mathrm{index}}_{\mathrm{ij}}},$其中为最大值运算；(5)用户i根据单链路信道增益‖h_ij‖₂、单链路信道方向和码字c_ij，计算出对应的信道质量指示：${\gamma }_{\mathrm{ij}}=\frac{\rho {{\left|\right|h_{\mathrm{ij}}\left|\right|}_2}^2\upsilon }{1+\rho {{\left|\right|h_{\mathrm{ij}}\left|\right|}_2}^2(1-\upsilon )},$其中，ρ为信噪比，为量化误差因子，(·)^H为共轭转置运算；(6)用户i将信道质量指示γ_ij与预设门限值γ_th比较，得到其下行反馈索引矢量v_i＝[v_i1^T，...，v_ij^T，...，v_iB^T]^T，其中v_ij为基站j到用户i的单链路反馈索引矢量；(7)基站根据接收到的下行反馈索引矢量v_i，将满足条件v_i=d_k的所有用户划分到第k个子组E_k内，得到第k个子组E_k所含的用户集合：$U^{\left(k\right)}=\{{u_1}^{\left(k\right)},...,{u_m}^{\left(k\right)},...,{u_{U_k}}^{\left(k\right)}\},$其中，用户集合U^(k)的第m个元素u_m^(k)满足条件：k＝1,...,2^B，m=1，...,U_k，d_k为第k个子组E_k的索引矢量，U_k为第k个子组E_k所含用户的个数；(8)基站先剔除掉第1个子组E₁内的用户U⁽¹⁾，再根据索引矢量产生正交集G={g₁，...,g_q，...,g_C}，然后再从正交集G中随机选择第q个元素g_q作为待调度子组集，其中q=1,..,C，C为正交集G所含元素的个数，为第k_s个子组，k_s∈{2,...,2^B}，s＝1,...,Q，Q为第q个元素g_q所含子组的个数；(9)基站计算出第k_s个子组允许调度的最大用户数并对第k_s个子组所含的用户集合进行分组调度，从而得到最终的待服务用户集合其中M为基站的发射天线数，D为第k_s个子组的索引矢量所含非零值的个数，为第k_s个子组所含用户的个数，(10)基站先利用预存的码本Ω＝{w₁，...w_p，...,w_N}和接收到的码字序号index_ij恢复出单链路信道方向：再根据该单链路信道方向和用户集合重构出下行信道矩阵得到最终的预编码矩阵T′，其中为基站j到用户i的单链路信道方向，$i=1,...,U_1\in {\bar{U}}^{\left(k_s\right)}.$