专利名称：Mu-mimo系统中的发送方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及多用户-多输入多输出MU-MIMO系统中 的发送方法和设备。
背景技术：
在MU-MIMO广播下行链路中，来自其它用户的数据流的同信道干扰(CCI)是系统 容量的瓶颈。为了消除CCI，发射机需要进行预编码，以使得每个用户的数据流处于所有其 它用户信道的零空间中。通常，零化(nulling)过程需要发送机同时服务的所有用户的精 确的信道状态信息(CSI)。然而，在基站(BQ处获得这些CSI很不容易。在仅有有限的CSI 反馈的情况下，广播的总速率下降很多。通常，利用线性信号处理，同时发送的所有用户的 数据流的数目应该不大于发射天线的数目。如果有效用户的数目超出限制，则基站将选择 用户子集进行服务。用户的调度与物理层的预编码方案相关。除了不实用的DPC(脏纸编码)预编码方案之外，现有的最佳方案是迫零(ZF)预 编码和相应的基于估计的SINR(信号与干扰加噪声功率比)的连续用户调度方案。该方案 可参见3GPP LTE R1-062483。但是，由于仅在知道了最终所选的用户之后才能够精确地设 计出ZF预编码方案，所以该方案存在局限性。此外，在用户调度过程中，发送机一侧仅能够 使用估计的SINR，这也会导致性能下降。另一种简单的调度方案是一次仅选择一个用户进行服务(即单用户(SU)MIMO方 案)，从而避免了 CCI。然而，在这种方案下，发送机无法同时服务多个用户。而且，单用户 (SU) MIMO方案无法使用多用户分集技术，从总速率的角度看，这是不利的。采用多用户分集 技术，例如在某个时隙同时发送用户i的第一数据流和用户k的第二数据流，可以提高总数率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基站和其执行的发送方法，利用有限的用户设备的反 馈，进行多用户设备间的联合调度和预编码，简化了用户设备的SINR的估计，并提高了系 统的总速率。根据本发明的第一方案，提出了一种发送方法，包括步骤接收由K个用户设备 中的每一个反馈的优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，其中 1 < K ；根据所述优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，选择M个用 户设备并产生预编码矩阵，其中1 SMSK ；利用所产生的预编码矩阵对所选择的M个用户 设备的用户数据进行预编码；以及发送预编码后的用户数据。优选地，根据所述优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值， 选择M个用户设备并产生预编码矩阵的步骤包括针对每个用户设备，根据量化误差和信 道矩阵的最大奇异值来估计信号与干扰加噪声功率比SINR ；选择具有最大SINR的用户设 备，作为第一用户设备；根据第一用户设备的优选预编码向量索引所对应的优选预编码向量，产生酉矩阵，作为预编码矩阵；以及根据所产生的预编码矩阵来选择其它M-I个用户设 备。优选地，根据所产生的预编码矩阵来选择其它M-I个用户设备的步骤包括选择 信道与所产生的预编码矩阵中除所述第一用户设备的预编码向量之外的各个预编码向量 相匹配的其它M-I个用户设备。优选地，根据第一用户设备的优选预编码向量索引所对应的优选预编码向量，产 生酉矩阵作为预编码矩阵的步骤包括对所述优选预编码向量进行奇异值分解；将得到的 右酉矩阵作为预编码矩阵。优选地，所述方法用于多用户-多输入多输出MU-MIMO系统的基站中。优选地，基站和用户设备存储有相同的码本。根据本发明的第二方案，提出一种基站，包括接收单元，接收由K个用户设备 中的每一个反馈的优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，其中 1 ^ K ；调度单元，根据所述优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值， 选择M个用户设备并产生预编码矩阵，其中1彡M彡K ；预编码单元，利用调度单元所产生 的预编码矩阵对调度单元所选择的M个用户设备的用户数据进行预编码；以及发送单元， 发送预编码后的用户数据。优选地，调度单元通过以下步骤来选择M个用户设备并产生预编码矩阵针对 每个用户设备，根据量化误差和信道矩阵的最大奇异值来估计信号与干扰加噪声功率比 SINR ；选择具有最大SINR的用户设备，作为第一用户设备；根据第一用户设备的优选预编 码向量索引所对应的优选预编码向量，产生酉矩阵，作为预编码矩阵；以及根据所产生的预 编码矩阵来选择其它M-I个用户设备。优选地，调度单元根据所产生的预编码矩阵，选择信道与所产生的预编码矩阵中 除所述第一用户设备的预编码向量之外的各个预编码向量相匹配的其它M-I个用户设备。优选地，基站存储有与用户设备相同的码本。优选地，调度单元对第一用户设备的优选预编码向量索引所对应的优选预编码向 量进行奇异值分解，并将得到的右酉矩阵作为预编码矩阵。优选地，所述基站用于多用户-多输入多输出MU-MIMO系统。根据本发明的另一方案，提出了一种多用户-多输入多输出MU-MIMO系统，包括如 上所述的基站和多个用户设备。
结合附图，根据下面对本发明的非限制性实施例的详细描述，本发明的上述及其 他目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中图1示出了根据本发明实施例的MU-MIMO系统的示意图；图2示出了根据本发明实施例的MU-MIMO系统的结构示意图；图3示出了根据本发明实施例的MU-MIMO系统的下行链路上的发送方法的流程 图；图4是示出了采用根据本发明实施例的发送方法的多用户MU-MIMO系统和采用线 性匪SE接收机的单用户SU-MIMO的总速率的累积概率分布函数(CDF)的比较的仿真图；以及 图5是示出了根据本发明实施例的发送方法和具有等功率分配的迫零波束赋形 (ZFEP)方法的总速率CDF的比较的仿真图。
具体实施例方式下面，根据附图描述本发明。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而 不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明的示例。省略了常规结构或构造，以免导 致对本发明的理解不清楚。在下面的说明中，使用(.)τ、(.)*、II. Il和[.]i分别表示矩阵的转置、共轭、 F(Frobenius)范数和第i列。系统模型下面以MU-MIMO系统的下行链路为例进行说明。图1示出了根据本发明实施例的MU-MIMO系统的示意图。该MU-MIM0系统中，基 站具有M根发射天线，存在K个用户，每个用户具有N根天线。仅考虑每个用户有一个数据 流的情况。如果K > M，则在一个时隙中基站仅能够服务K个用户中的M个用户。用户k接收到的信号表示为
权利要求
1 一种发送方法，包括步骤接收由K个用户设备中的每一个反馈的优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩 阵的最大奇异值，其中1SK:根据所述优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，选择M个用 户设备并产生预编码矩阵，其中1 < M < K；利用所产生的预编码矩阵对所选择的M个用户设备的用户数据进行预编码；以及 发送预编码后的用户数据。
2.根据权利要求1所述的发送方法，其中根据所述优选预编码向量索引和量化误差、 以及信道矩阵的最大奇异值，选择M个用户设备并产生预编码矩阵的步骤包括针对每个用户设备，根据量化误差和信道矩阵的最大奇异值来估计信号与干扰加噪声 功率比SINR ；选择具有最大SINR的用户设备，作为第一用户设备；根据第一用户设备的优选预编码向量索引所对应的优选预编码向量，产生酉矩阵，作 为预编码矩阵；以及根据所产生的预编码矩阵来选择其它M-I个用户设备。
3.根据权利要求2所述的发送方法，其中，根据所产生的预编码矩阵来选择其它M-I个 用户设备的步骤包括选择信道与所产生的预编码矩阵中除所述第一用户设备的预编码向量之外的各个预 编码向量相匹配的其它M-I个用户设备。
4.根据权利要求2所述的发送方法，其中，根据第一用户设备的优选预编码向量索引 所对应的优选预编码向量，产生酉矩阵作为预编码矩阵的步骤包括对所述优选预编码向量进行奇异值分解； 将得到的右酉矩阵作为预编码矩阵。
5.根据权利要求1所述的发送方法，其中，所述发送方法用于多用户-多输入多输出 MU-MIMO系统的基站中。
6.根据权利要求5所述的发送方法，其中，基站和用户设备存储有相同的码本。
7.一种基站，包括接收单元，接收由K个用户设备中的每一个反馈的优选预编码向量索引和量化误差、 以及信道矩阵的最大奇异值，其中KK;调度单元，根据所述优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，选 择M个用户设备并产生预编码矩阵，其中1预编码单元，利用调度单元所产生的预编码矩阵对调度单元所选择的M个用户设备的 用户数据进行预编码；以及发送单元，发送预编码后的用户数据。
8.根据权利要求7所述的基站，其中，调度单元通过以下步骤来选择M个用户设备并产 生预编码矩阵针对每个用户设备，根据量化误差和信道矩阵的最大奇异值来估计信号与干扰加噪声 功率比SINR ；选择具有最大SINR的用户设备，作为第一用户设备；根据第一用户设备的优选预编码向量索引所对应的优选预编码向量，产生酉矩阵，作 为预编码矩阵；以及根据所产生的预编码矩阵来选择其它M-I个用户设备。
9.根据权利要求8所述的基站，其中，调度单元根据所产生的预编码矩阵，选择信道与 所产生的预编码矩阵中除所述第一用户设备的预编码向量之外的各个预编码向量相匹配 的其它M-I个用户设备。
10.根据权利要求7所述的基站，其中，基站存储有与用户设备相同的码本。
11.根据权利要求8所述的基站，其中，调度单元对第一用户设备的优选预编码向量索 引所对应的优选预编码向量进行奇异值分解，并将得到的右酉矩阵作为预编码矩阵。
12.根据权利要求7所述的基站，其中，所述基站用于多用户-多输入多输出MU-MIMO 系统。
13.一种多用户-多输入多输出MU-MIMO系统，包括如权利要求7-12之一所述的基站 和多个用户设备。
全文摘要
本发明提出了一种发送方法，包括步骤接收由K个用户设备中的每一个反馈的优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，其中1≤K；根据所述优选预编码向量索引和量化误差、以及信道矩阵的最大奇异值，选择M个用户设备并产生预编码矩阵，其中1≤M≤K；利用所产生的预编码矩阵对所选择的M个用户设备的用户数据进行预编码；以及发送预编码后的用户数据。还提出了实施该发送方法的基站、以及包括这种基站和用户设备的MU-MIMO系统。根据本发明的发送方法利用有限的用户设备的反馈，进行多用户设备间的联合调度和预编码，简化了用户设备的SINR的估计，并提高了系统的总速率。
文档编号H04L1/06GK102104450SQ20091020099
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者夏欣, 方舒, 曹耀东, 李少谦, 王莹, 赵昆 申请人:上海贝尔股份有限公司