CN107154815B - 一种多用户系统混合预编码方法 - Google Patents

一种多用户系统混合预编码方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107154815B
CN107154815B CN201710218122.1A CN201710218122A CN107154815B CN 107154815 B CN107154815 B CN 107154815B CN 201710218122 A CN201710218122 A CN 201710218122A CN 107154815 B CN107154815 B CN 107154815B
Authority
CN
China
Prior art keywords
user
base station
represent
users
precoding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710218122.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107154815A (zh
Inventor
何华
姜静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Xian University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Posts and Telecommunications filed Critical Xian University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201710218122.1A priority Critical patent/CN107154815B/zh
Publication of CN107154815A publication Critical patent/CN107154815A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107154815B publication Critical patent/CN107154815B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0452—Multi-user MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H04B7/046—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account
    • H04B7/0473—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account taking constraints in layer or codeword to antenna mapping into account
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明提供了一种多用户系统混合预编码方法，涉及通信技术领域，第一层预编码进行波束成形，将基站的发射波束尽量指向目标用户，提高系统的能量效率；第二层预编码用来进行多用户干扰抑制。因此本发明提出的混合预编码能同时解决系统中的两个传输问题。

Description

一种多用户系统混合预编码方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多用户系统混合预编码方法。
背景技术
在频谱资源极度匮乏的今天，通过不断增加各节点的天线规模来提高频谱利用率的大尺度MIMO技术无疑成为第五代移动通信的关键技术之一，并将对未来无线移动通信系统的发展产生深远的影响。Massive MIMO系统能够在不增加额外系统带宽的前提下，通过在基站发射端利用多天线技术实现无线传输。该系统一方面可通过空时编码方式获得空间分集增益，从而提高链路可靠性，为用户提供高质量的通信；另一方面可通过空间复用有效地将通信链路分解成许多拥有不同空间特性的并行子信道，充分利用空间自由度，获取足够的空间复用增益，从而成倍地提升系统容量。
由于大规模MIMO多用户系统拥有大量的天线和用户数目，多用户干扰的存在是不可避免且极为严重的。因此，大规模MIMO系统对干扰管理技术的需求也较传统MIMO系统更为强烈。此外，大量的天线和用户数目加上用户终端有限的处理能力，预编码技术成为了大规模MIMO系统主要的干扰管理技术。
现有的预编码技术常常都是单一预编码，即只能解决传输过程中的一个问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种多用户系统混合预编码方法，用以解决现有技术中存在的问题。
一种多用户系统混合预编码方法，包括：
第一层预编码，将基站的天线阵列进行空间复用，把第k根天线的发射波束调整到用户k的方向上；
具体地，第一层预编码按照以下公式(1)计算：
Figure BDA0001262889490000021
其中，多用户系统的基站侧具有Nt根天线，用户的数量为K个，K＝Nt，每个用户使用一根天线，
Figure BDA0001262889490000022
为下行信道H*的第k列向量，表示第k根天线发送到各用户的信道特性，αk为用户k与基站的方位角，该方位角根据公式(2)计算得到：
Figure BDA0001262889490000023
其中，(x,y)为基站的坐标，(xk,yk)为用户k的坐标；
在第一层预编码的基础上形成等价信道信息Heq：
Heq＝H*·B (3)
B＝(b1,b2,…,bk,…,bK) (4)
Figure BDA0001262889490000024
K个用户构成的集合中不包含用户k的其他用户信道信息为：
Figure BDA0001262889490000025
其中，
Figure BDA0001262889490000026
表示基站到用户k-1的信道特性；
对
Figure BDA0001262889490000027
进行奇异值分解：
Figure BDA0001262889490000028
其中，
Figure BDA0001262889490000031
表示
Figure BDA0001262889490000032
的左奇异矩阵，
Figure BDA0001262889490000033
表示
Figure BDA0001262889490000034
的非零特征值形成的对角阵，
Figure BDA0001262889490000035
表示
Figure BDA0001262889490000036
的非零特征值对应的特征向量，
Figure BDA0001262889490000037
表示
Figure BDA0001262889490000038
的零特征值对应的特征向量，有
Figure BDA0001262889490000039
假设每个用户承载单数据流，从
Figure BDA00012628894900000310
中随机取一个列向量
Figure BDA00012628894900000311
则第二层预编码矩阵为：
Figure BDA00012628894900000312
此时，Heq·W为对角阵，且满足Hi·Wk＝0，当i≠k时，因而消除了多用户之间的干扰。
本发明提供的一种多用户系统混合预编码方法，第一层预编码进行波束成形，将基站的发射波束尽量指向目标用户，提高系统的能量效率；第二层预编码用来进行多用户干扰抑制。因此本发明提出的混合预编码能同时解决系统中的两个传输问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为使用本发明实施例提供的一种多用户系统混合预编码方法的多用户系统结构图；
图2为基站与用户之间的相对位置示意图；
图3为本发明实施例提供的一种多用户系统混合预编码方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明公开了一种多用户系统混合预编码方法，该方法包括：
步骤100，第一层预编码，将基站的天线阵列进行空间复用，把第k根天线的发射波束调整到用户k的方向上；
具体地，第一层预编码按照以下公式(1)计算：
Figure BDA0001262889490000041
其中，多用户系统的基站侧具有Nt根天线，用户的数量为K个，K＝Nt，每个用户使用一根天线，如图1所示，
Figure BDA0001262889490000042
为下行信道H*的第k列向量，表示第k根天线发送到各用户的信道特性，αk为用户k与基站的方位角，该方位角根据公式(2)计算得到：
Figure BDA0001262889490000043
其中，(x,y)为基站的坐标，(xk,yk)为用户k的坐标，如图2所示；
步骤110，在第一层预编码的基础上形成等价信道信息Heq：
Heq＝H*·B (3)
B＝(b1,b2,…,bk,…,bK) (4)
Figure BDA0001262889490000044
K个用户构成的集合中不包含用户k的其他用户信道信息为：
Figure BDA0001262889490000051
其中，
Figure BDA0001262889490000052
表示基站到用户k-1的信道特性；
对
Figure BDA0001262889490000053
进行奇异值分解：
Figure BDA0001262889490000054
其中，
Figure BDA0001262889490000055
表示
Figure BDA0001262889490000056
的左奇异矩阵，
Figure BDA0001262889490000057
表示
Figure BDA0001262889490000058
的非零特征值形成的对角阵，
Figure BDA0001262889490000059
表示
Figure BDA00012628894900000510
的非零特征值对应的特征向量，
Figure BDA00012628894900000511
表示
Figure BDA00012628894900000512
的零特征值对应的特征向量，有
Figure BDA00012628894900000513
假设每个用户承载单数据流，从
Figure BDA00012628894900000514
中随机取一个列向量
Figure BDA00012628894900000515
则第二层预编码矩阵为：
Figure BDA00012628894900000516
此时，Heq·W为对角阵，且满足Hi·Wk＝0，当i≠k时，因而消除了多用户之间的干扰。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种多用户系统混合预编码方法，其特征在于，包括：
第一层预编码，将基站的天线阵列进行空间复用，把第k根天线的发射波束调整到用户k的方向上；
具体地，第一层预编码按照以下公式(1)计算：
Figure FDA0002468838350000011
其中，多用户系统的基站侧具有Nt根天线，用户的数量为K个，K＝Nt，每个用户使用一根天线，
Figure FDA0002468838350000012
为下行信道H*的第k列向量，表示第k根天线发送到各用户的信道特性，αk为用户k与基站的方位角，该方位角根据公式(2)计算得到：
Figure FDA0002468838350000013
其中，(x,y)为基站的坐标，(xk,yk)为用户k的坐标；
在第一层预编码的基础上形成等价信道信息Heq：
Heq＝H*·B (3)
B＝(b1,b2,…,bk,…,bK) (4)
Figure FDA0002468838350000014
K个用户构成的集合中不包含用户k的其他用户信道信息为：
Figure FDA0002468838350000015
其中，
Figure FDA0002468838350000021
表示基站到用户k-1的信道特性；
对
Figure FDA0002468838350000022
进行奇异值分解：
Figure FDA0002468838350000023
其中，
Figure FDA0002468838350000024
表示
Figure FDA0002468838350000025
的左奇异矩阵，
Figure FDA0002468838350000026
表示
Figure FDA0002468838350000027
的非零特征值形成的对角阵，
Figure FDA0002468838350000028
表示
Figure FDA0002468838350000029
的非零特征值对应的特征向量，
Figure FDA00024688383500000210
表示
Figure FDA00024688383500000211
的零特征值对应的特征向量，有
Figure FDA00024688383500000212
假设每个用户承载单数据流，从
Figure FDA00024688383500000213
中随机取一个列向量
Figure FDA00024688383500000214
则第二层预编码矩阵为：
Figure FDA00024688383500000215
此时，Heq·W为对角阵，且满足Hi·Wk＝0，当i≠k时，因而消除了多用户之间的干扰。
CN201710218122.1A 2017-04-05 2017-04-05 一种多用户系统混合预编码方法 Expired - Fee Related CN107154815B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710218122.1A CN107154815B (zh) 2017-04-05 2017-04-05 一种多用户系统混合预编码方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710218122.1A CN107154815B (zh) 2017-04-05 2017-04-05 一种多用户系统混合预编码方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107154815A CN107154815A (zh) 2017-09-12
CN107154815B true CN107154815B (zh) 2020-07-03

Family

ID=59794149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710218122.1A Expired - Fee Related CN107154815B (zh) 2017-04-05 2017-04-05 一种多用户系统混合预编码方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107154815B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111010220B (zh) * 2019-11-14 2020-12-22 北京科技大学 基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及系统
CN112054827B (zh) * 2020-09-14 2022-02-01 长沙理工大学 一种基于信道等效的联合混合预编码方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104113396A (zh) * 2013-04-17 2014-10-22 上海贝尔股份有限公司 大规模天线系统中的信道检测方法和装置
CN106230493A (zh) * 2016-09-30 2016-12-14 清华大学深圳研究生院 一种多用户mimo上行链路天线选择和用户调度方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101356521B1 (ko) * 2011-01-19 2014-01-29 엘지전자 주식회사 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 사운딩 참조 신호 송신 방법 및 이를 위한 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104113396A (zh) * 2013-04-17 2014-10-22 上海贝尔股份有限公司 大规模天线系统中的信道检测方法和装置
CN106230493A (zh) * 2016-09-30 2016-12-14 清华大学深圳研究生院 一种多用户mimo上行链路天线选择和用户调度方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107154815A (zh) 2017-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kimy et al. Non-orthogonal multiple access in a downlink multiuser beamforming system
Li et al. Massive MIMO with multi-antenna users: When are additional user antennas beneficial?
US9160432B2 (en) Cognitive radio base station and communication method thereof in multi-user multiple-input multiple output cognitive radio network system
CN106060950B (zh) 一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法
CN111698045B (zh) 一种基于非正交多址接入的毫米波通信系统中能效功率分配方法
CN104052535A (zh) 基于空分多址与干扰抑制的毫米波大规模mimo系统多用户传输方法
CN107332596B (zh) 一种基于迫零的毫米波通信系统混合预编码方法
Khodier et al. Beamforming and power control for interference reduction in wireless communications using particle swarm optimization
WO2015112883A1 (en) System and method for early termination in iterative null-space directed singular value decomposition for mimo
CN107154815B (zh) 一种多用户系统混合预编码方法
Parihar et al. Energy and spectral efficiency of very large multiuser MIMO systems
Nguyen et al. Cell coverage extension with orthogonal random precoding for massive MIMO systems
CN106452662A (zh) 一种预编码方法及装置
CN101394257B (zh) 多用户多输入多输出预编码的天线选择方法及其装置
CN107659348B (zh) 一种基于slnr和thp混合自适应预编码设计方法
CN104022809B (zh) 一种mu‑mimo波束赋形发端干扰抑制方法及装置
Lee et al. A per-user successive MMSE precoding technique in multiuser MIMO systems
Kang et al. Dimension-optimized two-stage precoder design for massive MIMO systems with limited feedback
CN102223168B (zh) 基于阵列天线和mimo联合传输波束成形方法
CN103326766B (zh) 一种双流波束赋形方法及装置
KR102118389B1 (ko) 기지국장치 및 기지국장치의 동작 방법
Chen et al. Hybrid beamforming and data stream allocation algorithms for power minimization in multi-user massive MIMO-OFDM systems
CN108880643B (zh) 基于斜投影的大规模mimo-noma下行干扰消除方法
US11108458B2 (en) Method and apparatus for combining plurality of radio signals
Ganesan et al. Joint energy‐efficient user scheduling and power allocation scheme for a millimeter‐wave‐NOMA system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200703

Termination date: 20210405

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee