一种多用户系统混合预编码方法与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多用户系统混合预编码方法。

背景技术：

在频谱资源极度匮乏的今天，通过不断增加各节点的天线规模来提高频谱利用率的大尺度mimo技术无疑成为第五代移动通信的关键技术之一，并将对未来无线移动通信系统的发展产生深远的影响。massivemimo系统能够在不增加额外系统带宽的前提下，通过在基站发射端利用多天线技术实现无线传输。该系统一方面可通过空时编码方式获得空间分集增益，从而提高链路可靠性，为用户提供高质量的通信；另一方面可通过空间复用有效地将通信链路分解成许多拥有不同空间特性的并行子信道，充分利用空间自由度，获取足够的空间复用增益，从而成倍地提升系统容量。

由于大规模mimo多用户系统拥有大量的天线和用户数目，多用户干扰的存在是不可避免且极为严重的。因此，大规模mimo系统对干扰管理技术的需求也较传统mimo系统更为强烈。此外，大量的天线和用户数目加上用户终端有限的处理能力，预编码技术成为了大规模mimo系统主要的干扰管理技术。

现有的预编码技术常常都是单一预编码，即只能解决传输过程中的一个问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种多用户系统混合预编码方法，用以解决现有技术中存在的问题。

一种多用户系统混合预编码方法，包括：

第一层预编码，将基站的天线阵列进行空间复用，把第k根天线的发射波束调整到用户k的方向上；

具体地，第一层预编码按照以下公式(1)计算：

其中，多用户系统的基站侧具有nt根天线，用户的数量为k个，k＝nt，每个用户使用一根天线，为下行信道h^*的第k列向量，表示第k根天线发送到各用户的信道特性，αk为用户k与基站的方位角，该方位角根据公式(2)计算得到：

其中，(x,y)为基站的坐标，(xk,yk)为用户k的坐标；

在第一层预编码的基础上形成等价信道信息heq：

heq＝h^*·b(3)

b＝(b1,b2,…,bk,…,bk)(4)

k个用户构成的集合中不包含用户k的其他用户信道信息为：

其中，表示基站到用户k-1的信道特性；

对进行奇异值分解：

其中，表示的左奇异矩阵，表示的非零特征值形成的对角阵，表示的非零特征值对应的特征向量，表示的零特征值对应的特征向量，有

假设每个用户承载单数据流，从中随机取一个列向量则第二层预编码矩阵为：

此时，heq·w为对角阵，且满足hi·wk＝0，当i≠k时，因而消除了多用户之间的干扰。

本发明提供的一种多用户系统混合预编码方法，第一层预编码进行波束成形，将基站的发射波束尽量指向目标用户，提高系统的能量效率；第二层预编码用来进行多用户干扰抑制。因此本发明提出的混合预编码能同时解决系统中的两个传输问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为使用本发明实施例提供的一种多用户系统混合预编码方法的多用户系统结构图；

图2为基站与用户之间的相对位置示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多用户系统混合预编码方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明公开了一种多用户系统混合预编码方法，该方法包括：

步骤100，第一层预编码，将基站的天线阵列进行空间复用，把第k根天线的发射波束调整到用户k的方向上；

具体地，第一层预编码按照以下公式(1)计算：

其中，多用户系统的基站侧具有nt根天线，用户的数量为k个，k＝nt，每个用户使用一根天线，如图1所示，为下行信道h^*的第k列向量，表示第k根天线发送到各用户的信道特性，αk为用户k与基站的方位角，该方位角根据公式(2)计算得到：

其中，(x,y)为基站的坐标，(xk,yk)为用户k的坐标，如图2所示；

步骤110，在第一层预编码的基础上形成等价信道信息heq：

heq＝h^*·b(3)

b＝(b1,b2,…,bk,…,bk)(4)

k个用户构成的集合中不包含用户k的其他用户信道信息为：

其中，表示基站到用户k-1的信道特性；

对进行奇异值分解：

其中，表示的左奇异矩阵，表示的非零特征值形成的对角阵，表示的非零特征值对应的特征向量，表示的零特征值对应的特征向量，有

假设每个用户承载单数据流，从中随机取一个列向量则第二层预编码矩阵为：

此时，heq·w为对角阵，且满足hi·wk＝0，当i≠k时，因而消除了多用户之间的干扰。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。