CN102571301A - 一种基于双码本的多用户自适应反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于，基站同时调度两个用户，先根据用户反馈的最优及最差长时预编码矩阵指示进行用户分组并配对，再进行用户调度，最后由用户反馈的短时预编码矩阵指示确定最终的预编码矩阵，包括如下步骤：步骤一、用户利用信道估计的结果获得信道统计信息，根据双码本结构，计算出最优及最差的长时预编码指示PMI1，并通过反馈信道传送至基站；步骤二、用户根据信道估计值以及当前选定的长时预编码矩阵，计算得到复合信道。本发明能够应用于多用户MIMO系统中，在确保系统吞吐量的前提下，有效降低反馈开销，提高传输的可靠性。

Description

一种基于双码本的多用户自适应反馈方法

技术领域

本发明涉及3GPP LTE-Advanced(第三代合作伙伴计划的长期演进后续)标准化进程领域，特别是涉及一种多用户多天线发送和多天线接收(MIMO)系统基于双码本的自适应反馈方案。

背景技术

多天线发送和多天线接收(MIMO)传输技术是提高频谱利用率和功率利用率的基本途径，近年来一直是移动通信领域研究开发的主流技术之一。而多用户MIMO(MU-MIMO)是一种空分多址(SDMA)的复用方式，利用多用户分集能够获得更大的容量，是大幅提高长期演进(LTE)系统下行频谱效率的一个重要手段。由于LTE版本8(Release8)主要是针对单用户MIMO(SU-MIMO)，其MU-MIMO存在很多问题，为进一步提高数据传输速率，LTE-Advanced定义新的传输模式，能够支持最多达8层的SU-MIMO以及SU-MIMO与MU-MIMO的动态切换，并进一步提出了适用于MU-MIMO的码本结构。

由于反馈量的局限性，码本和反馈策略的设计变得尤其重要。为了获得更有效的反馈机制，实现反馈开销和系统性能的更好折中，LTE-Advanced提出了双码本结构。首先从两个不同的码本中选择适当的预编码器W1和W2，再由两者决定最终的预编码器W。双码本结构的核心思想是充分挖掘MIMO信道的空间相关性在时间和频率上的慢变化特性，可用此空间相关结构来压缩信道，将其等效为一个低维信道；预编码矩阵W1根据信道长时统计信息获得，短时变化则由矩阵W2表示，将两者结合W1W2或W2W1，即得到最终每个子带对应的预编码矩阵W。

本发明针对此双码本结构，提出了一种基于分开选择双码本的多用户MIMO自适应反馈方案。其中，长时预编码矩阵利用长时信道状态统计信息，对信道相关矩阵进行解相关，基站根据各个用户反馈的最优及最差长时预编码矩阵指示，将所有用户进行分组配对；短时预编码利用短时信道状态信息，选定短时预编码矩阵并计算信道质量指示CQI，完成自适应反馈，基站根据短时反馈量调度用户，完成预编码过程。因此，基于分开选择双码本的多用户MIMO自适应反馈方案在充分利用双码本结构的优点的同时，能够有效地降低反馈开销，并保证系统的吞吐量，提高传输的可靠性。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于双码本的多用户自适应反馈方法，能够应用于多用户MIMO系统中，在确保系统吞吐量的前提下，有效降低反馈开销，提高传输的可靠性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种基于双码本的多用户自适应反馈方法，基站同时调度两个用户，先根据用户反馈的最优及最差长时预编码矩阵指示进行用户分组并配对，再进行用户调度，最后由用户反馈的短时预编码矩阵指示确定最终的预编码矩阵，包括如下步骤：

步骤一、用户利用信道估计的结果获得信道统计信息，根据双码本结构，计算出最优及最差的长时预编码指示PMI1，并通过反馈信道传送至基站；

步骤二、用户根据信道估计值以及当前选定的长时预编码矩阵，计算得到复合信道，并根据此信道计算出短时预编码指示PMI2和信道质量指示CQI参数，并通过反馈信道传送至基站；

步骤三、基站根据各个用户反馈的最优及最差的长时预编码指示PMI1进行用户分组，进而根据用户所在组号配对；

步骤四、基站首选信道质量指示CQI最大的用户，再从其配对成功的组中选择干扰最小的用户，同时调度两者；

步骤五、基站利用从反馈信道获得的长时预编码指示PMI1与短时预编码指示PMI2确定预编码矩阵。

优选的，步骤一中，所述最优及最差的长时预编码指示PMI1通过如下步骤获得：

步骤11、用户k根据信道估计的结果

计算信道统计相关阵R_TX，k，其中，N_T、N_R分别表示发射天线数与接收天线数，m＝1，K M表示采样时刻，M为长时采样周期，k＝1，K K表示对应的用户；

步骤12、根据双码本的结构特点，计算相关阵的近似块矩阵：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}=\frac{1}{2}\underset{l=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{TX},k}^{\left(l\right)},$

其中，表示矩阵R_TX，k对角线上维数为(N_T/2)×(N_T/2)的第l个子块矩阵；N_T表示发射天线数；

步骤13、将得到的块矩阵

进行特征值分解，即获得降序排列的特征值以及对应的特征向量：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}={\mathrm{V\ΛV}}^H,$

其中，λ_i为降序排列的特征值，

v_i为特征值λ_i对应的特征向量，分别表示长时信道的不同方向，i＝1，K N_T/2；diag{a}表示以向量a为对角线元素的对角阵，(·)^H表示共轭转置；

步骤14、在特定的长时范围内，信道方向可视为不变的，根据长时信道的主方向来获得其最接近的波束：

$i=\arg \underset{i\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\max }\cos {\mathrm{\θ}}_i,$ $\cos {\mathrm{\θ}}_i=\frac{\left|v_1^H{b}_i\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_i\left|\right|},$

其中，b_i表示定义长时预编码W₁所用的32种波束，i＝1，K 32，v₁为长时信道的主方向；|·|表示标量求绝对值运算，||·||表示向量求模运算；

若b_i为两个相邻分组的交叠项，则进一步考虑v₂，在这两个相邻分组中寻找其最接近波束，直到选出唯一的分组号为止，即最优长时预编码矩阵指示，表示为PMI1_k；

同理，通过最差长时预编码矩阵来确定其最优同伴集合：

$j=\arg \underset{j\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\min }\cos {\mathrm{\θ}}_j,$ $\cos {\mathrm{\θ}}_j=\frac{\left|v_1^H{b}_j\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_j\left|\right|},$

由其对应的PMI1_n表示最优同伴集合；。

优选的，所述步骤二中，用户选定最优及最差长时预编码矩阵之后，根据信道估计值h_k，计算得到复合信道

$h_k^{\%H}=h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_k},$

其中，为用户k选定的最优长时预编码矩阵；

采用类似与单码本的方法选择短时预编码矩阵

为满足配对集合中所有用户对应的预编码阵，保守计算信道质量指示CQI：

${\mathrm{CQI}}_k=\underset{j\≠{\mathrm{PMI}2}_k}{\min }\left\{\frac{{\left|h_k^{\%H}{W}_{2,\mathrm{PMI}{2}_k}\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2+{\left|h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_n}{W}_{2,j}\right|}^2}\right\},$

其中，为高斯白噪声项的噪声方差；

分别为用户k选定的最优长时预编码矩阵和最优短时预编码矩阵；W_2，j表示短时预编码码本中的其它矩阵；h_k为信道估计值；

为复合信道。

优选的，步骤三中，基站将每个用户的最优长时预编码矩阵指示作为其所在组号，具有相同组号的用户分在一组，而每个用户的最差长时预编码指示则作为其配对组号，进行组间的配对。

优选的，所述步骤四中，基站首选信道质量指示CQI最大的用户，进而从其成功配对的组中选择干扰最小的用户，完成两个用户的同时调度。

优选的，所述步骤五中，基站根据从反馈信道获得的最优长时预编码矩阵指示和短时预编码指示选择双码本中对应的预编码矩阵，将两者进行级联，完成最终的预编码过程。

有益效果：本发明实施例提供的基于双码本的多用户自适应反馈方法，具有如下优点：

1、本方法基于LTE-A双码本，适用于多用户MIMO系统中的自适应传输问题；

2、本方法复杂度低，能够充分利用长时反馈量进行用户分组配对，降低系统反馈开销；

3、本方法能够充分利用信道状态信息，自适应地进行预编码处理，降低用户间干扰，保证系统的吞吐量性能，提高传输的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于双码本的MU-MIMO(多用户MIMO)系统自适应传输示意图。

图2为本发明实施例提供的一种基于双码本的MU-MIMO系统自适应反馈方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行说明。

本发明提供的基于双码本的多用户自适应反馈方法，基站同时调度两个用户，先根据用户反馈的最优及最差长时预编码矩阵指示进行用户分组并配对，再进行用户调度，最后由用户反馈的短时预编码矩阵指示确定最终的预编码矩阵，包括如下步骤：

步骤一、用户利用信道估计的结果获得信道统计信息，根据双码本结构，计算出最优及最差的长时预编码指示PMI1，并通过反馈信道传送至基站；

步骤二、用户根据信道估计值以及当前选定的长时预编码矩阵，计算得到复合信道，并根据此信道计算出短时预编码指示PMI2和信道质量指示CQI参数，并通过反馈信道传送至基站；

步骤三、基站根据各个用户反馈的最优及最差的长时预编码指示PMI1进行用户分组，进而根据用户所在组号配对；

步骤四、基站首选信道质量指示CQI最大的用户，再从其配对成功的组中选择干扰最小的用户，同时调度两者；

步骤五、基站利用从反馈信道获得的长时预编码指示PMI1与短时预编码指示PMI2确定预编码矩阵。

步骤一中，所述最优及最差的长时预编码指示PMI1通过如下步骤获得：

步骤11、用户k根据信道估计的结果计算信道统计相关阵R_TX，k，其中，N_T、N_R分别表示发射天线数与接收天线数，m＝1，K M表示采样时刻，M为长时采样周期，k＝1，K K表示对应的用户；

步骤12、根据双码本的结构特点，计算相关阵的近似块矩阵：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}=\frac{1}{2}\underset{l=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{TX},k}^{\left(l\right)},$

其中，

表示矩阵R_TX，k对角线上维数为(N_T/2)×(N_T/2)的第l个子块矩阵；N_T表示发射天线数；

步骤13、将得到的块矩阵

进行特征值分解，即获得降序排列的特征值以及对应的特征向量：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}={\mathrm{V\ΛV}}^H,$

其中，

λ_i为降序排列的特征值，

v_i为特征值λ_i对应的特征向量，分别表示长时信道的不同方向，i＝1，K N_T/2；diag{a}表示以向量a为对角线元素的对角阵，(·)^H表示共轭转置；

步骤14、在特定的长时范围内，信道方向可视为不变的，根据长时信道的主方向来获得其最接近的波束：

$i=\arg \underset{i\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\max }\cos {\mathrm{\θ}}_i,{\cos \mathrm{\θ}}_i=\frac{\left|v_1^H{b}_i\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_i\left|\right|},$

其中，b_i表示定义长时预编码W₁所用的32种波束，i＝1，K 32，v₁为长时信道的主方向；|·|表示标量求绝对值运算，||·||表示向量求模运算；

若b_i为两个相邻分组的交叠项，则进一步考虑v₂，在这两个相邻分组中寻找其最接近波束，直到选出唯一的分组号为止，即最优长时预编码矩阵指示，表示为PMI1_k；

同理，通过最差长时预编码矩阵来确定其最优同伴集合：

$j=\arg \underset{j\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\min }\cos {\mathrm{\θ}}_j,$ $\cos {\mathrm{\θ}}_j=\frac{\left|v_1^H{b}_j\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_j\left|\right|},$

由其对应的PMI1_n表示最优同伴集合；。

所述步骤二中，用户选定最优及最差长时预编码矩阵之后，根据信道估计值h_k，计算得到复合信道

$h_k^{\%H}=h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_k},$

其中，为用户k选定的最优长时预编码矩阵；

采用类似与单码本的方法选择短时预编码矩阵

为满足配对集合中所有用户对应的预编码阵，保守计算信道质量指示CQI：

${\mathrm{CQI}}_k=\underset{j\≠{\mathrm{PMI}2}_k}{\min }\left\{\frac{{\left|h_k^{\%H}{W}_{2,\mathrm{PMI}{2}_k}\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2+{\left|h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_n}{W}_{2,j}\right|}^2}\right\},$

其中，

为高斯白噪声项的噪声方差；

分别为用户k选定的最优长时预编码矩阵和最优短时预编码矩阵；W_2，j表示短时预编码码本中的其它矩阵；h_k为信道估计值；

为复合信道。

步骤三中，基站将每个用户的最优长时预编码矩阵指示作为其所在组号，具有相同组号的用户分在一组，而每个用户的最差长时预编码指示则作为其配对组号，进行组间的配对。

所述步骤四中，基站首选信道质量指示CQI最大的用户，进而从其成功配对的组中选择干扰最小的用户，完成两个用户的同时调度。

所述步骤五中，基站根据从反馈信道获得的最优长时预编码矩阵指示和短时预编码指示选择双码本中对应的预编码矩阵，将两者进行级联，完成最终的预编码过程。

本发明实施例提供了一种基于双码本的多用户自适应反馈方法，基站同时调度两个用户，先根据用户反馈的最优及最差长时预编码矩阵指示进行用户分组并配对，再进行用户调度，最后由用户反馈的短时预编码矩阵指示确定最终的预编码矩阵，包括如下步骤：

步骤一、用户利用信道估计的结果获得信道统计信息，根据双码本结构，计算出最优及最差的长时预编码指示PMI1，并通过反馈信道传送至基站；

步骤二、用户根据信道估计值以及当前选定的长时预编码矩阵，计算得到复合信道，并根据此信道计算出短时预编码指示PMI2和信道质量指示CQI参数，并通过反馈信道传送至基站；

步骤三、基站根据各个用户反馈的最优及最差PMI1进行用户分组，进而根据用户所在组号配对；

步骤四、基站首选CQI最大的用户，再从其配对成功的组中选择干扰最小的用户，同时调度两者；

步骤五、基站利用从反馈信道获得的长时预编码指示PMI1与短时预编码指示PMI2确定预编码矩阵。

上述的方法，其中，所述步骤一中，所述最优及最差的长时预编码指示PMI1通过如下步骤获得：

步骤1)、用户k根据信道估计的结果

计算信道统计相关阵R_TX，k，其中，N_T、N_R分别表示发射天线数与接收天线数，m＝1，K M表示采样时刻，M为长时采样周期，k＝1，K K表示对应的用户。

步骤2)、根据双码本的结构特点，计算相关矩的近似块矩阵：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}=\frac{1}{2}\underset{l=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{TX},k}^{\left(l\right)},$

其中，

表示矩阵R_TX，k对角线上维数为(N_T/2)×(N_T/2)的第l个子块矩阵。

步骤3)、将得到的块矩阵

进行特征值分解，即可获得降序排列的特征值以及对应的特征向量：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}={\mathrm{V\ΛV}}^H,$

其中，

λ_i为降序排列的特征值，

v_i为特征值λ_i对应的特征向量，分别表示长时信道的不同方向，i＝1，K N_T/2；diag{a}表示以向量a为对角线元素的对角阵，(·)^H表示共轭转置。

步骤4)、在特定的长时范围内，信道方向可视为不变的，根据长时信道的主方向来获得其最接近的波束：

$i=\arg \underset{i\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\max }\cos {\mathrm{\θ}}_i,$ $\cos {\mathrm{\θ}}_i=\frac{\left|v_1^H{b}_i\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_i\left|\right|},$

其中，b_i表示定义长时预编码W₁所用的32种波束，i＝1，K 32，v₁为长时信道的主方向；|·|表示标量求绝对值运算，||·||表示向量求模运算。此处需注意的是，若b_i为两个相邻分组的交叠项，则进一步考虑v₂，在这两个相邻分组中寻找其最接近波束，直到选出唯一的分组号为止，即最优长时预编码矩阵指示，表示为PMI1_k。

同理，可由最差长时预编码矩阵来确定其最优同伴集合：

$j=\arg \underset{j\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\min }\cos {\mathrm{\θ}}_j,$ $\cos {\mathrm{\θ}}_j=\frac{\left|v_1^H{b}_j\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_j\left|\right|},$

可由其对应的PMI1_n表示最优同伴集合。

上述的方法，其中，所述步骤二中，用户选定最优及最差长时预编码矩阵之后，根据信道估计值h_k，计算得到复合信道

$h_k^{\%H}=h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_k},$

其中，

为用户k选定的最优长时预编码矩阵。采用类似与单码本的方法选择短时预编码矩阵为满足配对集合中所有用户对应的预编码阵，保守计算信道质量指示CQI：

${\mathrm{CQI}}_k=\underset{j\≠{\mathrm{PMI}2}_k}{\min }\left\{\frac{{\left|h_k^{\%H}{W}_{2,\mathrm{PMI}{2}_k}\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2+{\left|h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_n}{W}_{2,j}\right|}^2}\right\},$

其中，为高斯白噪声项的噪声方差；

分别为用户k选定的最优长时预编码矩阵和最优短时预编码矩阵；W_2，j表示短时预编码码本中的其它矩阵；h_k为信道估计值；

为复合信道。

上述的方法，其中，所述步骤三中，基站将每个用户的最优长时预编码矩阵指示作为其所在组号，具有相同组号的用户分在一组，而每个用户的最差长时预编码指示则作为其配对组号，进行组间的配对。

上述的方法，其中，所述步骤四中，基站首选信道质量指示CQI最大的用户，进而从其成功配对的组中选择干扰最小的用户，完成两个用户的同时调度。

上述的方法，其中，所述步骤五中，基站根据从反馈信道获得的最优长时预编码矩阵指示和短时预编码指示选择双码本中对应的预编码矩阵，将两者进行级联，完成最终的预编码过程。

本发明实施例提供的基于双码本的多用户自适应反馈方法，能够充分利用长时反馈量进行用户分组配对，降低系统反馈开销；且充分利用信道状态信息，降低用户间干扰，保证系统的吞吐量性能，提高传输的可靠性。本例的多用户自适应传输结构如图1所示，假设一共K个用户，每个用户传输一个数据流，基站可以同时调度两个用户k、n。假设基站有N_T个发送天线，用户有N_R个接收天线。

如图2所示，本发明实施例提供的一种基于双码本的MU-MIMO系统自适应反馈方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤201：每个用户根据信道估计值计算最优及最差的长时预编码矩阵指示PMI1，并将其通过反馈信道传送给基站。用户k的信道发送相关阵为：

$R_{\mathrm{TX},k}=\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left(h_k^{\left(m\right)}\right)}^H{h}_k^{\left(m\right)},$

其中，

表示信道矩阵，m＝1，K M表示采样时刻，M为长时采样周期，k＝1，K K表示对应的用户；(·)^H表示共轭转置。根据双码本的结构特点，将其近似块对角化，令其对角线上的块矩阵为：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}=\frac{1}{2}\underset{l=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{TX},k}^{\left(l\right)},$

其中，

表示矩阵R_TX，k对角线上维数为(N_T/2)×(N_T/2)的第l个子块矩阵。将得到的块矩阵进行特征值分解，即可获得降序排列的特征值以及对应的特征向量：

${\stackrel{\‾}{R}}_{\mathrm{TX},k}={\mathrm{V\ΛV}}^H,$

其中，

λ_i为降序排列的特征值，

v_i为对应的特征向量，分别表示长时信道的不同方向，i＝1，K N_T/2；diag{a}表示以向量a为对角线元素的对角阵。由于在特定的长时范围内，信道方向可视为不变的，所以可根据长时信道的主方向来获得其最接近的波束：

$i=\arg \underset{i\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\max }\cos {\mathrm{\θ}}_i,$

$\cos {\mathrm{\θ}}_i=\frac{\left|v_1^H{b}_i\right|}{\left|\right|v_1\left|\right|\left|\right|b_i\left|\right|},$

其中，b_i表示定义长时预编码W₁所用的32种波束，i＝1，K 32，v₁为长时信道的主方向；|·|表示标量求绝对值运算，||·||表示向量求模运算。此处需注意的是，若b_i为两个相邻分组的交叠项，则进一步考虑v₂，在这两个相邻分组中寻找其最接近波束，直到选出唯一的分组号为止，即最优长时预编码矩阵指示，表示为PMI1_k。

同理，可由最差长时预编码矩阵来确定其最优同伴集合：

$j=\arg \underset{j\∈\left[\begin{array}{cccc}1,& 2,& K& 32\end{array}\right]}{\min }\cos {\mathrm{\θ}}_j,$

其中cosθ_i的定义同上，可由其对应的PMI1_n表示最优同伴集合。

步骤202：每个用户根据步骤201得到的计算结果及信道状态信息，选择最优的短时预编码矩阵指示PMI2并计算信道质量指示CQI，并将其通过反馈信道传送给基站。在选定了PMI1之后，为简化过程，仅考虑简单的PMI2选择与CQI计算，通过最大化接收信号功率得：

${\mathrm{PMI}2}_k=\arg \underset{i\∈\left[\begin{array}{ccc}0,& K& 15\end{array}\right]}{\max }\left\{{\left|h_k^{\%H}{W}_2^{\left(i\right)}\right|}^2\right\},$

其中，

为包含长时预编码的复合信道，

为短时预编码矩阵，i＝0，1，K，15，即：

$h_k^{\%H}=h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_k},$

其中，为用户k选定的最优长时预编码矩阵。为满足配对集合中所有用户对应的预编码阵，此处保守计算信道质量指示CQI：

${\mathrm{CQI}}_k=\underset{j\≠{\mathrm{PMI}2}_k}{\min }\left\{\frac{{\left|h_k^{\%H}{W}_{2,\mathrm{PMI}{2}_k}\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2+{\left|h_k^H{W}_{1,\mathrm{PMI}{1}_n}{W}_{2,j}\right|}^2}\right\},$

其中，为高斯白噪声项的噪声方差；

分别为用户k选定的最优长时预编码矩阵和最优短时预编码矩阵；W_2，j表示短时预编码码本中的其它矩阵；h_k为信道估计值；

为复合信道。

步骤203：基站根据接收到的每个用户长时反馈量PMI1，首先进行用户分组，并进行组间配对。基站首先将最优长时预编码矩阵指示PMI1相同的用户分为一组，然后将反馈量为(PMI1_k，PMI1_n)的用户与(PMI1_n，PMI1_k)对应的用户进行长时配对，供基站调度。

步骤204：基站根据每个用户反馈的信道质量指示CQI选择调度用户。首先根据CQI最大准则，确定首选用户；之后，在与首选用户成功配对的集合中选择CQI最大的用户作为其干扰用户，进而降低用户间干扰，完成用户调度。

步骤205：基站由用户反馈的PMI1、PMI2确定用户的长时、短时预编码矩阵，被调度用户的待发送数据经过短时、长时预编码处理之后，通过空分复用，从基站端的多个天线发射，经过MIMO信道，由用户端的多个天线接收，从而完成整个多用户MIMO自适应传输过程，保证了传输的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于，基站同时调度两个用户，先根据用户反馈的最优及最差长时预编码矩阵指示进行用户分组并配对，再进行用户调度，最后由用户反馈的短时预编码矩阵指示确定最终的预编码矩阵，包括如下步骤：

步骤一、用户利用信道估计的结果获得信道统计信息，根据双码本结构，计算出最优及最差的长时预编码指示PMI1，并通过反馈信道传送至基站；

步骤二、用户根据信道估计值以及当前选定的长时预编码矩阵，计算得到复合信道，并根据此信道计算出短时预编码指示PMI2和信道质量指示CQI参数，并通过反馈信道传送至基站；

步骤三、基站根据各个用户反馈的最优及最差的长时预编码指示PMI1进行用户分组，进而根据用户所在组号配对；

步骤四、基站首选信道质量指示CQI最大的用户，再从其配对成功的组中选择干扰最小的用户，同时调度两者；

步骤五、基站利用从反馈信道获得的长时预编码指示PMI1与短时预编码指示PMI2确定预编码矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于：步骤一中，所述最优及最差的长时预编码指示PMI1通过如下步骤获得：

步骤11、用户k根据信道估计的结果 

计算信道统计相关阵R_TX，k，其中，N_T、N_R分别表示发射天线数与接收天线数，m＝1，K M表示采样时刻，M为长时采样周期，k＝1，K K表示对应的用户；

步骤12、根据双码本的结构特点，计算相关阵的近似块矩阵：

其中， 表示矩阵R_TX，k对角线上维数为(N_T/2)×(N_T/2)的第l个子块矩阵；N_T表示发射天线数；

步骤13、将得到的块矩阵 

进行特征值分解，即获得降序排列的特征值以及对应的特征向量：

其中， λ_i为降序排列的特征值， 

v_i为特征值λ_i对应的特征向量，分别表示长时信道的不同方向，i＝1，K N_T/2；diag{a}表示以向量a为对角线元素的对角阵，(·)^H表示共轭转置；

步骤14、在特定的长时范围内，信道方向可视为不变的，根据长时信道的主方向来获得其最接近的波束：

其中，b_i表示定义长时预编码W₁所用的32种波束，i＝1，K 32，v₁为长时信道的主方向；|·|表示标量求绝对值运算，||·||表示向量求模运算；

若b_i为两个相邻分组的交叠项，则进一步考虑v₂，在这两个相邻分组中寻找其最接近波束，直到选出唯一的分组号为止，即最优长时预编码矩阵指示，表示为PMI1_k；

同理，通过最差长时预编码矩阵来确定其最优同伴集合：

由其对应的PMI1_n表示最优同伴集合。

3.根据权利要求1所述的基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于，所述步骤二中，用户选定最优及最差长时预编码矩阵之后，根据信道估计值h_k，计算得到复合信道 

其中， 

为用户k选定的最优长时预编码矩阵；

采用类似于单码本的方法选择短时预编码矩阵 

为满足配对集合中所有用户对应的预编码阵，保守计算信道质量指示CQI：

其中， 

为高斯白噪声项的噪声方差； 分别为用户k选定的最优长时预编码矩阵和最优短时预编码矩阵；W_2，j表示短时预编码码本中的其它矩阵；h_k为信道估计值； 

为复合信道。

4.根据权利要求1所述的基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于，步骤三中， 基站将每个用户的最优长时预编码矩阵指示作为其所在组号，具有相同组号的用户分在一组，而每个用户的最差长时预编码指示则作为其配对组号，进行组间的配对。

5.根据权利要求1所述的基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于，所述步骤四中，基站首选信道质量指示CQI最大的用户，进而从其成功配对的组中选择干扰最小的用户，完成两个用户的同时调度。

6.根据权利要求1所述的基于双码本的多用户自适应反馈方法，其特征在于，所述步骤五中，基站根据从反馈信道获得的最优长时预编码矩阵指示和短时预编码指示选择双码本中对应的预编码矩阵，将两者进行级联，完成最终的预编码过程。 

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