大规模mimo下行链路自适应传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种大规模MIM0链路自适应传输方法，尤其设及一种多用户同时传 输的大规模MIM0下行链路自适应传输方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的迅猛发展，5G移动通信系统对传输速率的需求远高于4G移 动通信系统，传统的MIM0技术已经无法满足5G移动通信系统对频谱效率和功率效率的要 求。利用大规模阵列天线的多用户MIM0无线传输技术，即大规模MIM0无线传输技术，通过 在基站处设置大规模阵列天线，提供更多的空间资源用来同时服务多个用户，进一步挖掘 利用空间无线资源。大规模MIM0无线传输系统通过传输分集和空分复用，大幅提高无线数 据传输的速率和可靠性，在频谱资源日趋紧张的情况下，大幅度地提高无线通信系统的传 输速率和可靠性，是5G移动通信的关键技术之一。大规模MIM0无线传输信道呈现出较强 的空间相关性，通过对其空间信道矩阵进行DFT变换，可W得到波束域信道模型。大规模 MIM0波束域信道特性表明，对于单个用户，基站端的信道增益集中在少量波束上面，不同波 束对应于用户信号的到达角度。
[0003] 由于频率选择性衰落、阴影衰落和路径损耗W及用户之间的干扰的影响，大规模 MIM0无线传输系统的瞬时信道状态信息同呈现快速并且显著的波动。因此，在大规模MIM0 无线传输系统中，采用链路自适应传输技术W自适应于瞬时信道状态的变化。链路自适应 传输的基本原理是系统根据当前的信道状态自适应地调整传输的参数配置，克服当前信道 变化对通信质量带来的影响。链路自适应技术主要包含两方面的内容：一是信道信息的 获取，准确有效的获取反应当前信道质量的参数，并研究采用何种信道指示参数能够最为 有效且准确地反映信道的状态；二是根据信道当前的状态信息自适应的调整传输参数，可 调整的传输参数包括调制方式、编码方式、冗余信息、发射功率W及时频资源等，在大规模 MIM0无线传输系统中，传输层的个数W及预编码矩阵也在可调整的参数范围内。
[0004] 在传统的链路自适应方案中，系统采用闭环传输模式，用户端向基站反馈秩指示 巧I，RankIndication)、预编码矩阵指不（PMI，PrecodingMatrixIndication)和信道质 量指示（CQI，化annelQualitWndication)等参数，基站根据反馈信息对传输层数、预编 码矩阵W及调制编码方式进行自适应的调整。通常情况下，用户端首先W最小均方误差 和速率最大化为准则，确定最优的PMI和RI，然后在获得等效信噪比的基础上，W误码字率 (CWER，CodeWordErrorRate)不超过给定值的同时最大化系统吞吐量为目标，选择最优 的CQI。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对多用户大规模MIM0无线传输线系统，提出一种下行链路自 适应传输方法。该方法利用大规模MIM0波束域信道特征，在基站端W最大化系统和速率为 准则，进行传输层数的选择，确定每个用户的RI和PMI，在此基础上，用户端WCW邸不超过 给定值的同时最大化系统吞吐量为目标，选择CQI并反馈给基站，实现自适应调制与编码。 该方法有效提高了大规模MIMO无线传输的可靠性，并获得了良好的频谱效率。
[0006] 本发明提供一种大规模MIMO链路自适应传输方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一、利用大规模MIMO无线传输系统信道所呈现的较强的空间相关性，对其空 间信道矩阵进行DFT变换，将其变换到波束域；
[000引步骤二、在波束域信道模型的基础上，计算多用户大规模MIMO系统和速率，W最 大化系统和速率为准则，调度出能够占用相同时频资源进行通信的多个用户，并为每个用 户选择最优的传输波束，实现多用户链路自适应传输；
[0009] 步骤=、根据每个用户的最优传输波束集合，确定各个用户的秩指示和最优预编 码矩阵，每个用户对应的最优传输波束集合中的波束数量就是该用户的秩指示，根据其最 优波束集合中的波束索引选取DFT矩阵中的相应列组成的矩阵就是该用户的最优预编码 矩阵；
[0010] 步骤四、在多用户同时传输的场景下，考虑用户间干扰，对同时通信的各个用户分 别计算其各传输层各资源粒子上的MMSE均衡后验信干噪比；
[0011] 步骤五、计算各用户的等效信干噪比，并利用等效信干噪比，在控制误码字率的前 提下，选择使系统吞吐量最大的信道质量指示作为反馈参数。
[0012] 所述大规模MIMO无线传输系统是指在基站端配置大规模阵列天线，并且同时服 务多个用户的无线传输系统。大规模MIMO无线传输系统的信道的空间特征是指其空间信 道呈现较强的相关性，可W通过对其信道矩阵进行DFT变换，将其变换到波束域。当基站侧 配置大规模阵列天线时，DFT矩阵近似为基站侧相关阵的特征矩阵。
[0013] 所述同时通信的用户的选择，W及每个用户的秩指示和预编码矩阵的选择，都是 在基站端利用信道状态信息完成的，不需要占用反馈信道资源。各用户的秩指示和最优预 编码矩阵的选择是基于用户调度实现的。经过用户调度，确定每个用户的最优传输波束集 合，各个用户的最优传输波束集合中的波束数量就是该用户的传输层数，即该用户对应的 秩指示RI。各用户的最优传输波束集合中包含其占用的波束的索引，用户的波束索引值就 是该用户的预编码矩阵指示PMI，根据波束索引值从一个NtXNt维的DFT矩阵中选取相应 的列组成一个矩阵（Nt为基站端的发射天线数），该个由DFT矩阵中的列向量组成的矩阵就 是该用户的预编码矩阵。
[0014] 所述各用户端匪SE后验信干噪比的计算是针对多用户同时传输的场景进行的， 计算过程中不仅考虑了加性高斯白噪声，还考虑了用户间干扰的影响。
[0015]本发明提供的大规模MIMO无线传输方法具有如下优点：
[0016] 与现有技术相比，本发明提供的大规模MIMO链路自适应