一种基于3d-mimo码本设计的多用户调度传输方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于3D-MIMO码本设计的多用户调度传输方法，包括：基站天线采用均匀平板阵列，并采用面向3D-MIMO的直积码本，所述直积码本中水平码本选用DFT码本，垂直码本通过空间分割获取；根据直积码本中各个码字对应的基本波束方向图进行码本分组，用户根据码本分组情况和信道估计结果，计算有限反馈量，并通过反馈信道反馈给基站；基站根据用户的有限反馈量完成用户配对和调度，进行多用户传输。本发明相对于二维码本和传统的三维DFT直积码本以及他们对应的多用户传输方法，提高了系统频谱利用率和吞吐量性能。
【专利说明】—种基于3D-MI MO码本设计的多用户调度传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及一种面向3D-MM0的码本设计方法以及有限反馈多用户调度传输方法。
【背景技术】
[0002]多用户MMO技术充分利用多天线提供的空间自由度，通过时频资源复用方式有效提高系统的平均吞吐量。如图1 (a)所示，当基站采用均匀线性阵列ULA结构时，波束的下倾角固定，只能在水平的二维平面内进行波束赋型；如图2(a)所示，它能够区分不同水平角度的用户，但是不能区分同一水平角度，不同距离的两个用户。如图1(b)所示，当基站采用均匀平板阵列UPA，则充分开发了垂直域的自由度，不仅可以在水平的二维平面内进行波束赋型，而且可以在垂直维度进行波束赋型，使得波束的指向性更加明确；如图2(b)所示，它能够区分同一水平角度，距离较远的两个用户。
[0003]目前相关文献中提出的3D-MM0码本是一种基于直积的DFT码本，其水平码字与垂直码字均为DFT码字，最终码字为水平码字与垂直码字的直积。DFT波束具有较为明显的方向性，其波束指向在圆周上的分布比较均匀，适合水平方向波束成型。然而，垂直方向波束的角度可调范围较小，另外分布也不均匀。所以，DFT码本不适合垂直方向的波束成型。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于3D-MM0码本设计的多用户调度传输方法，基于空间分割的思想提出两种新的垂直码本设计方案并提出了合适的多用户有限反馈方案，充分利用空间垂直维度，对空间进行了更加合理有效的分害I]，相对于二维码本以及传统的三维DFT直积码本，提高了系统频谱利用率和吞吐量性能。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种基于3D-MM0码本设计的多用户调度传输方法，包括如下步骤:
[0007](I)基站天线采用均匀平板阵列，并采用面向3D-MIM0的直积码本，所述直积码本中水平码本选用DFT码本，垂直码本通过空间分割获取；
[0008](2)根据直积码本中各个码字对应的基本波束方向图进行码本分组，用户根据码本分组情况和信道估计结果，计算有限反馈量，并通过反馈信道反馈给基站；
[0009](3)基站根据用户的有限反馈量完成用户配对和调度，进行多用户传输。
[0010]更进一步的，步骤(1)中基站采用垂直方向和水平方向的阵元数分别为Ntv和Nth的均匀平板阵列结构，设垂直码本包括Nv个垂直码字，NV个垂直码字将小区划分为Nv个等距离的环形，每一个垂直码字的波束均指向一个环形中心位置；
[0011]则对于第m个垂直码字，第m个环形中心相对于基站天线的下倾角为:
【权利要求】
1.一种基于3D-MIM0码本设计的多用户调度传输方法，其特征在于包括如下步骤: (1)基站天线采用均匀平板阵列，并采用面向3D-MIM0的直积码本,所述直积码本中水平码本选用DFT码本，垂直码本通过空间分割获取； (2)根据直积码本中各个码字对应的基本波束方向图进行码本分组，用户根据码本分组情况和信道估计结果，计算有限反馈量，并通过反馈信道反馈给基站； (3)基站根据用户的有限反馈量完成用户配对和调度，进行多用户传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D-MIM0码本设计的多用户调度传输方法，其特征在于:所述步骤(1)中基站采用垂直方向和水平方向的阵元数分别为Ntv和Nth的均匀平板阵列结构，设垂直码本包括Nv个垂直码字，Nv个垂直码字将小区划分为Nv个等距离的环形，每一个垂直码字的波束均指向一个环形中心位置； 则对于第m个垂直码字，第m个环形中心相对于基站天线的下倾角为:
3.根据权利要求1所述的一种基于3D-MIM0码本设计的多用户调度传输方法，其特征在于:所述步骤(1)中基站采用垂直方向和水平方向的阵元数分别为Ntv和Nth的均匀平板阵列结构，设垂直码本包括Nv个垂直码字，Nv个垂直码字将小区划分为Nv个等距离的环形，每一个垂直码字的波束均指向一个环形中心位置；对于第m个垂直码字，计算第m个环形中心与第I个天线阵元的距离
4.根据权利要求1所述的一种基于3D-MIM0码本设计的多用户调度传输方法，其特征在于:所述步骤(2)码本分组的基本原则是组间码字在相应误差范围内垂直，组内码字在相应误差范围内平行；设水平方向码字分为Mv组，垂直方向码字分为Mh组，则码字共分为MvXMh组，Ck表示第k组码字，则用户i需要反馈的信息量有: PMI1:用户i最优码字对应的索引； CIj:用户i最优的干扰用户码字所在的码书分组的索引； CQI1:用户i的信道质量指示；其中，PMIi是根据最大接收功率准则确定
5.根据权利要求1所述的一种基于3D-MIM0码本设计的多用户调度传输方法，其特征在于:设用户i的最优群和最优干扰群指示对为(CIi, Cip，则配对用户为:(CIi, Cip与(CIj, CIi)，所述步骤(3)基站根据用户的有限反馈量完成用户配对和调度包括如下步骤: Stepl:进行用户配对； Step2:确定一个首选用户，即CQIi最大的用户； Step3:搜索首选用户的配对用户； Step4:如果配对成功，则在其配对用户中选择CQIi最大的用户一起传输，如果配对不成功，则任意选择一个用户和首选用户一起传输。
6.根据权利要求1所述的一种基于3D-MIM0码本设计的多用户调度传输方法，其特征在于:设用户i的最优群和最优干扰群指示对为(CIi, Cip，则配对用户为:(CIi, Cip与(CIj, CIi)，所述步骤(3)基站根据用户的有限反馈量完成用户配对和调度包括如下步骤: Stepl:进行用户配对；Step2:若有配对成功的用户对，则利用比例公平调度PF的方法每次调用一对配对用户；若没有配对成功，则首选用户选择CQIi最大的用户，然后任意选择一个其他用户一起传输 。
【文档编号】H04L1/06GK103780347SQ201410030880
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】黄永明, 张帆, 何世文, 范立行, 金石, 杨绿溪 申请人:东南大学