CN103188032A - 一种多用户下行预编码生成方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用户下行预编码生成方法、装置及系统，涉及MIMO系统，所述方法包括：基站BS获取移动终端UE的位置信息；所述BS根据所述UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角；所述BS根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵，然后利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射；其中，所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。本发明通过有限的反馈得到有效的信道信息从而得到精确的预编码向量。

Description

一种多用户下行预编码生成方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put，多入多出)系统，特别涉及一种多用户下行预编码的生成方法、装置及系统。

背景技术

目前，在地面蜂窝移动通信系统中，尤其是在以LTE(Long Term Evolution，长期演进)或LTE-A(Long Term Evolution-advanced，LTE的后续演进)为代表的第四代蜂窝移动通信系统中，为了得到更高的小区频谱效率，通常会使用MU-MIMO(Multi-User MIMO，多用户多入多出)技术。而多用户多入多出技术中的一个关键问题是如何通过有限的反馈机制来实现多用户间的预编码。地面移动通信系统由于通信时的遮挡多，无线信号经过多次反射、折射、绕射后产生的多径十分丰富，从而导致无线通信的信道表现出很强的频率时变的选择性的特点。在这种应用场景下，UE(User Equipment，移动终端)的较小范围的移动都会带来无线信道剧烈的变化。为了尽可能地使用空域资源，LTE/LTE-A系统中使用了各种复杂的信道信号反馈机制与方法，尽管如些，通过目前LTE/LTE-A中的现有技术反馈得到的信道质量与效果仍欠佳。

然而，存在强LOS(Line-of-sight，可视径)的通信场景-如地面基站与空中飞行的飞机终端之间通信的场景(简称地空通信场景)——与上述的地面移动通信系统有着很大的差别，其典型特征是：各终端相对于基站都是存在LOS径的，因此信道的频域特性相对比较平坦，终端的位置和运动轨迹信息更有参考意义。因此，如果把LTE/LTE-A系统直接用于存在强LOS径场景下，其现有的反馈方法与机制来实现预编码的方法必然不是最优、最有效的。如何利用存在强LOS通信场景下特有的特点，通过有限的反馈来得到有效的信道信息，从而得到精确的预编码向量，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多用户下行预编码生成方法、装置及系统，能更好地解决强LOS径场景下现有的反馈方法与机制实现预编码有效性不足的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多用户下行预编码生成方法，所述方法包括：

基站BS获取移动终端UE的位置信息；

所述BS根据所述UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角；

所述BS根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵，然后利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射；

其中，所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。

其中，所述方位角的计算公式是φ＝arg cos(d1/dz)，其中d1是UE与X轴垂线交点到原点的距离，所述dz是UE在XY平面投影到原点的距离；

其中，所述信道矩阵的计算公式是 $H=C\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\\ 1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right],$ 其中C是BS与UE之间信道的增益因子， $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]$ 是UE第二根接收天线相对于UE第一根接收天线间的相对相位差，φ₀₁是UE接收时UE第二根接收天线相对于第一根接收天线间的相位差，d是BS相邻两天线的间距，λ是无线射频信号的波长，φ是UE的方位角。

其中，根据所述信道矩阵得到预编码矩阵的步骤包括：

所述BS根据所述信道矩阵确定所述信道矩阵的信道关键向量；

所述BS计算所述信道关键向量的正交向量；

所述BS根据所述正交向量得到UE的预编码矩阵。

其中，根据所述信道矩阵确定的信道关键向量 $h=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right].$

根据本发明的另一方面，提供了一种多用户下行预编码生成装置，所述装置包括：

方位角计算模块，用于根据UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角；

预编码计算模块，用于根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵；

发射模块，用于利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射；

其中，所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。

其中，所述预编码计算模块计算信道矩阵的公式是 $H=C\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\\ 1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right],$ 其中C是BS与UE之间信道的增益因子， $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& r^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]$ 是UE第二根接收天线相对于UE第一根接收天线间的相对相位差，φ₀₁是UE第二根接收天线相对于第一根接收天线间的相位差，d是BS相邻两天线的间距，λ是无线射频信号的波长，φ是UE的方位角。

其中，所述预编码计算模块还用于根据所述信道矩阵确定所述信道矩阵的信道关键向量，计算所述信道关键向量的正交向量，并根据所计算出的正交向量得到UE的预编码矩阵。

其中，所述预编码计算模块根据所述信道矩阵确定的信道关键向量 $h=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right].$

根据本发明的另一方面，提供了一种多用户下行预编码生成系统，所述系统包括：

第6至9任一项所述的预编码生成装置以及UE，其中，UE用于将其位置信息发送给所属预编码生成装置。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：通过有限的反馈得到有效的信道信息，从而得到精确的预编码向量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多用户下行预编码生成方法的原理图；

图2是本发明实施例提供的一种多用户下行预编码生成方法的流程图；

图2a是本发明实施例提供的UE信号到达地面基站多天线处的信号方向示意图；

图2b是本发明实施例提供的辅助计算方位角的几何示意图；

图2c是本发明实施例提供的THP DPC的通用模型示意图；

图3是本发明实施例提供的一种多用户下行预编码生成系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的一种多用户下行预编码生成方法的原理图，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101，基站BS获取移动终端UE的位置信息。

步骤S102，所述BS根据所述UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角。

所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。

步骤S103，所述BS根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵，然后利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射。

图2是本发明实施例提供的一种多用户下行预编码生成方法的流程图，如图2所示，所述方法包括：

步骤S201，获取UE的位置信息。

将飞机与基站的位置放在相同的三维坐标系统(以下简称基础坐标系)中，以水平正东为y’轴、正南为x’轴、垂直水平面向空中为z’轴的方向建立基础坐标系统：假设飞机的位置为P(x₁，y₁，z₁)，基站天线处的座标为O(x₀，y₀，z₀)。

获取UE的位置信息的方法可以有很多种，如果使用GPS获得UE的位置信息，GPS一秒钟发送一次位置信息，由运动带来的位置偏差为300米以内；而在开阔的空中，GPS同步精度通常在10米之内，因此可以不考虑做修正运动带来的位置偏差。当然，也可以根据前面的GPS位置信息计算出移动方向和移动速度，从而修正1秒之内的移动位置。

步骤S202，将位置信息上报给BS。

获取UE的位置信息后，将UE的位置信息发送给该UE所属的BS。

步骤S203，BS计算UE的方位角。

图2a是本发明实施例提供的UE信号到达地面基站多天线处的信号方向示意图，如图2a所示，建立新的坐标系，以BS天线轴向为Z轴，以与Z轴垂直的平面为XY面，以BS各天线排列的方向为X轴。原点O是多个天线中位于中间位置的天线所在的位置，P点是安装有UE的飞机的位置，φ是UE的方位角，即UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的锐角，θ是UE的俯仰角。垂直于X轴的竖线表示BS的多个天线，d是相邻两天线之间的间距。PO箭头所指即为波的方向，第M个天线与第1根天线之间的光程差为：(M-1)·d·cos(φ)，则对应的相位差为：

其中，λ是无线射频信号的波长，φ是UE的方位角。

图2b是本发明实施例提供的辅助计算方位角的几何示意图，图2b和图2a所示内容基本相同，只是为了更直观的表达方位角的计算过程，而在图2a的基础上增加了几何辅助线，如图2b所示，O’是位于中间位置的天线的顶端，dx是P点到X轴的最小距离，d1是UE与X轴垂线交点到原点的距离，所述dz是UE在XY平面投影到原点的距离。由图2b可见，在新的坐标系中，方位角φ的值计算方式如下：φ＝argcos(d1/dz)，因此，只需计算出d1和dz，便可得到方位角φ。

根据直线的对称式方程公式构建新坐标系中的X轴在基础坐标系中的直线方程。直线的对称式方程公式是

其中(x2，y2，z2)是直线上已知的一点，{l2，m2，n2}是该直线的方向向量。由于基站多根天线排列位置已知，假设相邻O(x₀，y₀，z₀)的天线在基础坐标系中的坐标是O1(x₁₀，y₁₀，z₁₀)，则X轴在基础坐标系中的方向向量是{x₁₀-x₀，y₁₀-y₀，z₁₀-z₀}。将X轴的方向向量及已知点O(x₀，y₀，z₀)代入直线的对称式方程公式中，便可得到新坐标系中的X轴在基础坐标系中的直线方程。

同理，由于天线的方向已知，假设O’点的坐标在基础坐标系中是O′(x₁₁，y₁₁，z₁₁)，则图2b中Z轴在基础坐标系中的方向向量是{x₁₁-x₀，y₁₁-y₀，z₁₁-z₀}，将Z轴的方向向量{x₁₁-x₀，y₁₁-y₀，z₁₁-z₀}和Z轴上的已知点O(x₀，y₀，z₀)代入直线的对称式方程公式中，便可得到图2b中的Z轴在基础坐标系中的直线方程。

根据最小距离公式计算dz。由附图2b可见，dz是P点到Z轴的最小距离。P点(x₁，y₁，z₁)与直线的对称式方程

间的最小距离计算公式： $D=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2+{(z_1-z_2)}^2-\frac{{[l_2(x_1-x_2)+m_2(y_1-y_2)+n_2(z_1-z_2)]}^2}{l_2^2+m_2^2+n_2^2}},$ 由于Z轴的直线对称式方程已经确定，因此，将确定的Z轴的向量和已知点O(x₀，y₀，z₀)代入最小距离公式中便可计算出dz。

同理，根据最小距离公式计算dl。

其中，OP的距离可通过P(x₁，y₁，z₁)和O(x₀，y₀，z₀)计算出来 $\mathrm{OP}=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2+{(z_1-z_0)}^2},$ dx是P点到X轴的最小距离。将得到的X轴在基础坐标系中的方向向量以及已知点O(x₀，y₀，z₀)代入到最小距离公式，便可计算出dx，从而进一步计算出dl。

步骤S204，BS得到UE的信道矩阵及关键信道向量。

以BS有4个发射天线，UE有2个接收天线为例的时域信道相位的矩阵来描述BS与UE之间的下行(BS到UE)通信信道，信道矩阵如下：

$H=C\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\\ 1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right]$

其中， $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]$ 是UE第二根接收天线相对于UE第一根接收天线间的相对相位差，φ₀₁为UE接收时UE第二根天线相对于第一根天线间的相位差，C为信道的增益因子，d为基站多天线之间的间距，φ为由UE的位置、基站的位置以及天线的方向信息得到的附图2b中所示的角度。UE的第一根天线可以定义为UE上的任意一根接收天线，与其相邻的天线定义为第二根天线。上述信道矩阵H中关键的是角度φ，其在步骤S203中已计算出来。λ是无线射频信号的波长，在通信频率确定后就相应的确定了。由信道矩阵H可见，信道矩阵中的关键部分是关键信道向量： $h=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right].$

以上计算假设的前提是：波是以近似平行的方向到达BS接收天线阵列的。事实上，在地空通信场景下，飞机与地面站的距离最少有1km左右，远则达100-400km，这个值相对于天线间的间距而言，已经可以认为是无限远了。

步骤S205，BS计算关键信道向量的正交向量得到预编码向量。

假设下行做两用户的MU-MIMO，针对下行两用户的发送方式为： $\left\{\begin{array}{c}r1=H1\·P1\·x1+H1\·P2\·x2+n1\\ r2=H2\·P1\·x1+H2\·P2\·x2+n2\end{array}\right.,$ 其中，P1和P2是预编码向量，H1和H2是信道矩阵，x1和x2是基站下行方向分别发给第1个和第2个用户的数据，n1和n2是UE1和UE2接收到的噪声向量，r1和r2是UE1和UE2接收到的信号。

预编码分为线性预编码和非线性预编码。

在线性正交准则约束下的预编码方案中，预编码向量P1，P2即需要保证：

$\left\{\begin{array}{c}H1\·P2=0\\ H2\·P1=0\end{array}\right..$

典型的非线性预编码的方法为DPC(Dirty Paper Coding，脏纸编码)THP(Tomlinson-Harashima precoding，汤姆林森-哈拉希玛预编码)，对应到MIMO系统，就是在发射机侧将发射信号与干扰信号在发射之前相减并取模，然后再经过信道发送出去，一种THP DPC的通用模型如附图2c所示，其中B为由信道矩阵H得到的三角矩阵，即等价于计算基站与终端间信道向量h的正交向量。

计算h正交向量的方法有很多种，比如SVD(singular value decomposition，矩阵分解)分解法和正交点乘法，正交向量的计算是现有技术，此处不再赘述。

步骤S205，将正交向量分配给下行MU-MIMO用户做预编码向量。

本方法还可以用于特定的移动通信系统。当用于非码本的系统，如LTE TDD(Long Term Evolution Time Division Duplexing，长期演进时分双工)系统中时，其使用方法与上所述方法完全相同。当用于码本的系统，如LTE FDD(LongTerm Evolution Frequency Division Duplexing，长期演进频分双工)系统中时，则需要将计算得到的码本与系统所定义的所有码本与按上述方法计算得到的预编码向量分别求内积，选内积值最大的一个为实际使用的预编码向量。用内积选预编码向量的方法为，假设系统共定义了N个码本Ci，则做如下计算：

i＝1，2，…，N，得到的Ci即为所需的码本，P为下行基站发射时采用的码本。

图3是本发明实施例提供的一种多用户下行预编码生成系统的结构示意图，如图3所示，所述系统包括预编码生成装置和UE。

UE用于将其位置信息发送给所属预编码生成装置。

预编码生成装置用于生成预编码以供Mu-MIMO的下行多用户发射。预编码生成装置包括方位角计算模块、预编码计算模块、发射模块。其中，方位角计算模块，用于根据UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角；预编码计算模块，用于根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵；发射模块，用于利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射；其中，所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。

预编码计算模块具体计算过程如下：预编码计算模块计算信道矩阵的公式是 $H=C\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\\ 1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right],$ 其中C是BS与UE之间信道的增益因子，d是BS相邻两天线的间距，λ是无线射频信号的波长，φ是UE的方位角， $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]$ 是UE第二根接收天线相对于UE第一根接收天线间的相对相位差，φ₀₁是UE接收时UE第二根天线相对于第一根天线间的相位差。预编码计算模块根据信道矩阵确定确定信道关键向量 $h=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right],$ 然后根据关键信道向量计算其正交向量进而得到预编码向量。

综上所述，本发明通过UE的位置和运动轨迹计算出UE的方位角进而得到预编码向量，解决了预编码向量不精确的问题，具有通过有限的反馈得到有效的信道信息从而得到精确的预编码向量的有益效果。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多用户下行预编码生成方法，其特征在于，所述方法包括：

基站BS获取移动终端UE的位置信息；

所述BS根据所述UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角；

所述BS根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵，然后利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射；

其中，所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方位角的计算公式是φ＝arg cos(d1/dz)，其中d1是UE与X轴垂线交点到原点的距离，所述dz是UE在XY平面投影到原点的距离；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道矩阵的计算公式是 $H=C\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\\ 1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right],$ 其中C是BS与UE之间信道的增益因子， $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]$ 是UE第二根接收天线相对于UE第一根接收天线间的相对相位差，φ₀₁是UE第二根接收天线相对于第一根接收天线间的相位差，d是BS相邻两天线的间距，λ是无线射频信号的波长，φ是UE的方位角。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述信道矩阵得到预编码矩阵的步骤包括：

所述BS根据所述信道矩阵确定所述信道矩阵的信道关键向量；

所述BS计算所述信道关键向量的正交向量；

所述BS根据所述正交向量得到UE的预编码矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述信道矩阵确定的信道关键向量 $h=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right].$

6.一种多用户下行预编码生成装置，其特征在于，所述装置包括：

方位角计算模块，用于根据UE位置信息及基站自身位置信息以及BS的天线方向信息计算出所述UE的方位角；

预编码计算模块，用于根据所述方位角计算出信道矩阵，并根据所述信道矩阵得到预编码矩阵；

发射模块，用于利用所述预编码矩阵进行多用户多入多出MU-MIMO的下行多用户发射；

其中，所述方位角是在以BS天线轴向为Z轴的三维坐标系中所述UE到原点的直线在XY面的投影线与所述X轴之间的夹角，在所述三维坐标系中，与Z轴垂直的平面为XY面，其X轴位于BS天线排列方向的位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预编码计算模块计算信道矩阵的公式是 $H=C\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\\ 1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right],$ 其中C是BS与UE之间信道的增益因子， $\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{j2{\mathrm{\π\φ}}_{01}}\end{array}\right]$ 是UE第二根接收天线相对于UE第一根接收天线间的相对相位差，φ₀₁是UE第二根接收天线相对于第一根接收天线间的相位差，d是BS相邻两天线的间距，λ是无线射频信号的波长，φ是UE的方位角。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预编码计算模块还用于根据所述信道矩阵确定所述信道矩阵的信道关键向量，计算所述信道关键向量的正交向量，并根据所计算出的正交向量得到UE的预编码矩阵。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预编码计算模块根据所述信道矩阵确定的信道关键向量 $h=\left[\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}2d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}& e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}3d\cos \left(\mathrm{\φ}\right)}\end{array}\right].$

10.一种用户下行预编码生成系统，其特征在于，所述系统包括：

权利要求6-9任一项所述的预编码生成装置以及UE，其中，UE用于将其位置信息发送给所属预编码生成装置。

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