CN114337742B - 一种基于fd-mimo的多流码本设计方法 - Google Patents

一种基于fd-mimo的多流码本设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于FD‑MIMO的多流码本设计方法，涉及无线通信技术领域，包括以下具体步骤：S1：通过用户分布特性设计单流的FD‑MIMO码本；S2：通过拓展所述的单流的FD‑MIMO码本的码字，构成多流的FD‑MIMO码本；S3：从所述的多流的FD‑MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；S5：设计自适应流数传输的方案。本发明解决现有技术中存在多流传输码本设计复杂度过高，对硬件设备的计算要求过高，不适于实际系统运用等问题，且具有简单易用、高量化精度、且适用于多流传输的码本的特点。

Description

一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体的，涉及一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法。
背景技术
随着第五代(5G)移动通信的飞速发展，基站端天线数量大幅度增加。为了部署便利，同时提高传输的空间自由度，在基站端部署均匀平面阵列的天线，这种系统称为全维度多输入多输出(full–dimension,multiple input multiple output，FD-MIMO)系统。由于信道规模随着天线数量增加而增大，基站端获取信道信息时，比传统MIMO系统消耗更多资源。目前，基于基站与用户共有的码本，进行有一定量化误差的反馈，这是FD-MIMO中比较常用的信道反馈方式。然而，信道反馈的效率很大程度依赖于码本的设计。FD-MIMO系统一般采用Kronecker积码本，即分别设计水平和垂直维度的码本，然后进行Kronecker积运算生成三维码本，这种码本能充分考虑传输信道的三维特性。然而，现存的大部分码本只支持单流传输系统，随着移动终端天线的增加，设计适合多流传输的高效率码本是有必要的。
高效率的码本能以较低的反馈比特，实现量化精度较高的信道反馈，对后续预编码矩阵的设计有积极的意义。目前较多文献设计了FD-MIMO系统的码本，但大部分都是基于Rayleigh信道，甚少考虑Rician信道。另外，在考虑Rician信道的码本中，为了使得码本更接近实际传输信道，文献设计了基于机器学习的多流码本，文献利用深度学习聚类方法训练传播特性并依此设计码本，但是这些基于机器学习或者聚类的方法对设备的计算能力要求较高，难以部署到实际工程中。而且，当传输流数发生改变时，这些文献提出的方法需要重新学习进而生成新的码本，需要耗费一定的资源。
在现有技术中，为了提高码本的量化精度，选择了较高计算复杂度的优化方式，对设备的硬件要求较高。另外，由于这些码本的生成复杂度高，无法很好地支持自适应传输流数的情况。再者，据我们所知，尚未有文献研究过基于单流码本、结合polarcap码本拓展为多流码本，因此如何发明一种多流码本设计方法，能够解决现有技术中多流传输码本设计复杂度过高，对硬件设备的计算要求过高，不适于实际系统运用等问题，是本技术领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在多流传输码本设计复杂度过高，对硬件设备的计算要求过高，不适于实际系统运用等问题，提供了一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其具有简单易用、高量化精度、且适用于多流传输的码本的特点。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，包括以下具体步骤：
S1：通过用户分布特性设计单流的FD-MIMO码本；
S2：通过拓展所述的单流的FD-MIMO码本的码字，构成多流的FD-MIMO码本；
S3：从所述的多流的FD-MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；
S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；
S5：设计自适应流数传输的方案。
步骤S1，单流的FD-MIMO码本由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到。
步骤S2构建多流的FD-MIMO码本，具体为：通过步骤S1的单流的FD-MIMO码本的码字，作为polarcap码本的基础码字，生成多个polarcap码本矩阵，由多个polarcap码本矩阵构成多流的FD-MIMO码本。
步骤S3，选择与信道相关性最大的码字，具体步骤为：
S301.对用户的信道进行SVD分解，得到奇异矩阵；
S302.通过得到的奇异矩阵，从码本中选择相关性最大的码字；
S303.通过基站获取多个用户的第一次反馈信息，并整理成为公用预编码矩阵，所述的第一次反馈信息包括码字对应的索引。
步骤S4中进一步设计预编码算法，具体步骤为：
S401.结合所述的公用预编码矩阵，得到用户的第二次反馈信息；
S402.根据所述用户的第二次反馈信息，设计针对各个用户的用户预编码矩阵。
步骤S401，具体步骤为：
St101.基站发送结合S303所得到的公用预编码矩阵的信号至用户端；
St102.基于公用预编码矩阵，计算每个用户第二次反馈信息；
St103.基站获取用户的第二次反馈信息。
步骤S402，具体步骤为：
St201.根据所述的第二次反馈信息，通过迫零预编码算法，得到各个用户的预编码；
St202.根据各个用户的预编码，整理得到各个用户的用户预编码矩阵。
步骤S5，设计自适应流数传输的方案，其具体步骤为：
S501.通过相关的阈值函数，依据传输环境选择合适的传输流数；
S502.设计自适应传输流数的判断准则；
S503.根据设计好的传输流数判断准则，依次通过步骤S1、S2、S3、S4，
得到自适应流数传输的方案。
步骤S501中相关的阈值函数，具体为：
其中，f(ρ,K)表示与信道信噪比ρ和信道Rician参数K相关的函数。
步骤S502中设计传输流数的判断准则，具体步骤为：将各个用户的信道矩阵的奇异值，按降序排列：NR为用户的天线数；若前dm个奇异值之和占所有奇异值之和的百分比超过阈值，即自适应调整传输流数：
其中，Hm为信道矩阵，选定传输流数为dm；
以此实现自适应流数传输的选择。
本发明的有益效果如下：
本实施例的多流码本设计方法中，首先，考虑Rician信道下用户分布特性，设计了单流码本。然后，拓展为一种多流码本，有效提高了无线通信中的信道量化精度，且进一步提出的两层预编码算法实现了高吞吐量的传输。最后，设计了自适应传输流数算法，实现了吞吐量最大的传输流数选择，有效避免了由于传输环境的影响，选择过多传输流数从而导致吞吐量低，或过少传输流数从而导致资源利用率不高的问题。
附图说明
图1为本设计方法的流程示意图。
图2为传输流数与平均量化误差性能图。
图3为不同信噪比与系统和速率性能图。
图4为不同信噪比与系统和速率(自适应算法)性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
本实施例中，基站部署大规模天线，且呈均匀平面阵列分布，同时服务多个多天线用户。单个用户接收到的信号模型建立如下：
其中，ym和nm分别表示用户m的接收信号和加性高斯白噪声向量，Hm和Wm分别表示信道矩阵和预编码矩阵，预编码矩阵为基站端依据信道信息设计的用于波束赋形的矩阵。用户端借助基站与用户端共同的离线码本，从码本中选取与当前信道最接近的码字，然后将码字对应的索引反馈到基站端。基站依据索引从码本中选取对应码字，作为量化信道信息，然后设计提升传输效率的预编码矩阵。其中，信道的量化精度取决于码本的量化性能。
如图1所示，一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，包括以下具体步骤：
S1：通过用户分布特性设计单流的FD-MIMO码本；
S2：通过拓展所述的单流的FD-MIMO码本的码字，构成多流的FD-MIMO码本；
S3：从所述的多流的FD-MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；
S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；
S5：设计自适应流数传输的方案。
实施例2
本实施例中，基站部署大规模天线，且呈均匀平面阵列分布，同时服务多个多天线用户。单个用户接收到的信号模型建立如下：
其中，ym和nm分别表示用户m的接收信号和加性高斯白噪声向量，Hm和Wm分别表示信道矩阵和预编码矩阵，预编码矩阵为基站端依据信道信息设计的用于波束赋形的矩阵。用户端借助基站与用户端共同的离线码本，从码本中选取与当前信道最接近的码字，然后将码字对应的索引反馈到基站端。基站依据索引从码本中选取对应码字，作为量化信道信息，然后设计提升传输效率的预编码矩阵。其中，信道的量化精度取决于码本的量化性能。
如图1所示，一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，包括以下具体步骤：
S1：通过用户分布特性设计单流的FD-MIMO码本；
S2：通过拓展所述的单流的FD-MIMO码本的码字，构成多流的FD-MIMO码本；
S3：从所述的多流的FD-MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；
S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；
S5：设计自适应流数传输的方案。
步骤S1，单流的FD-MIMO码本由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到。
所述步骤S1的具体实现为：设计FD-MIMO系统的单流传输码本，分别设计水平码本和垂直码本。首先，水平码本选择DFT码本，其码字设计为：
其中，NH为基站端水平阵列的天线数，此处作为水平码字的长度；O1表示水平码本的过采样率，则水平码本尺寸大小为O1NH。
进一步地，基于传输范围等面积划分的原则设计垂直码本。将小区覆盖范围划分为若干个面积相等的同心圆环，考虑到小区为等六边形结构，则以中心到边界的最大距离r作为半径，将六边形补充为圆形，每个同心圆环的面积为：
其中，r0表示距基站最近的用户与基站的距离，得到O2NV个面积相等的圆环，对应生成O2NV个垂直码字，NV为基站端垂直阵列的天线数，此处作为垂直码字的长度，O2表示垂直码本的过采样率，单个垂直码字表示为：
其中，θl表示第l个码字对应的下倾角：
dl表示第l个圆环中心点到基站的水平距离，hBS表示基站的高度。
单流码本的码字由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到：
码本尺寸为O1NHO2NV。
实施例3
本实施例中，基站部署大规模天线，且呈均匀平面阵列分布，同时服务多个多天线用户。单个用户接收到的信号模型建立如下：
其中，ym和nm分别表示用户m的接收信号和加性高斯白噪声向量，Hm和Wm分别表示信道矩阵和预编码矩阵，预编码矩阵为基站端依据信道信息设计的用于波束赋形的矩阵。用户端借助基站与用户端共同的离线码本，从码本中选取与当前信道最接近的码字，然后将码字对应的索引反馈到基站端。基站依据索引从码本中选取对应码字，作为量化信道信息，然后设计提升传输效率的预编码矩阵。其中，信道的量化精度取决于码本的量化性能。
如图1所示，一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，包括以下具体步骤：
S1：通过用户分布特性设计单流的FD-MIMO码本；
S2：通过拓展所述的单流的FD-MIMO码本的码字，构成多流的FD-MIMO码本；
S3：从所述的多流的FD-MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；
S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；
S5：设计自适应流数传输的方案。
步骤S1，单流的FD-MIMO码本由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到。
所述步骤S1的具体实现为：设计FD-MIMO系统的单流传输码本，分别设计水平码本和垂直码本。首先，水平码本选择DFT码本，其码字设计为：
其中，NH为基站端水平阵列的天线数，此处作为水平码字的长度；O1表示水平码本的过采样率，则水平码本尺寸大小为O1NH。
进一步地，基于传输范围等面积划分的原则设计垂直码本。将小区覆盖范围划分为若干个面积相等的同心圆环，考虑到小区为等六边形结构，则以中心到边界的最大距离r作为半径，将六边形补充为圆形，每个同心圆环的面积为：
其中，r0表示距基站最近的用户与基站的距离，得到O2NV个面积相等的圆环，对应生成O2NV个垂直码字，NV为基站端垂直阵列的天线数，此处作为垂直码字的长度，O2表示垂直码本的过采样率，单个垂直码字表示为：
其中，θl表示第l个码字对应的下倾角：
dl表示第l个圆环中心点到基站的水平距离，hBS表示基站的高度。
单流码本的码字由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到：
码本尺寸为O1NHO2NV。
步骤S2构建多流的FD-MIMO码本，具体为：通过步骤S1的单流的FD-MIMO码本的码字，作为polarcap码本的基础码字，生成O1NHO2NV个polarcap码本矩阵，这O1NHO2NV个polarcap矩阵构成多流码本Ccap：
其中，多流码本的一个码字表示为：
其中，δ表示polarcap码本的半径，Ns表示传输流数，表示以码字cn为第一列生成的酉阵，/>为一个DFT矩阵，保证polarcap码本内部向量相关性为零。因此，适应FD-MIMO的多流码本Ccap，为O1NHO2NV个polarcap码本构成。
步骤S3，选择与信道相关性最大的码字，具体步骤为：
S301.对用户的信道进行SVD分解，
S302.通过得到的奇异矩阵，从码本中选择相关性最大的码字，
S303.通过基站获取多个用户的第一次反馈信息，并整理成为公用预编码矩阵，所述的第一次反馈信息包括码字对应的索引，
WO＝[WO,1,WO,2,…,WO,M]。
步骤S4中进一步设计预编码算法，具体步骤为：
S401.结合所述的公用预编码矩阵，得到用户的第二次反馈信息；
S402.根据所述用户的第二次反馈信息，设计针对各个用户的用户预编码矩阵。
步骤S401，具体步骤为：
St101.基站发送结合S303所得到的公用预编码矩阵的信号至用户端；
St102.基于公用预编码矩阵，计算每个用户第二次反馈信息，
St103.基站获取用户的第二次反馈信息，
步骤S402，具体步骤为：
St201.根据所述的第二次反馈信息，通过迫零预编码算法，
得到各个用户的预编码，
Wm＝WOWI,m
其中WI,m为矩阵WI对应用户m的Ns列；
St202.根据各个用户的预编码，整理得到各个用户的用户预编码矩阵。
步骤S5，设计自适应流数传输的方案，其具体步骤为：
S501.通过相关的阈值函数，依据传输环境选择合适的传输流数；
S502.设计自适应传输流数的判断准则；
S503.根据设计好的传输流数判断准则，依次通过步骤S1、S2、S3、S4，
得到自适应流数传输的方案。
步骤S501中相关的阈值函数，具体为：
其中，f(ρ,K)表示与信道信噪比ρ和信道Rician参数K相关的函数。
步骤S502中设计传输流数的判断准则，具体步骤为：将各个用户的信道矩阵的奇异值，按降序排列：NR为用户的天线数；
本实施例中，为了方便计算，ρ和K均为倍数形式，函数具体为：
其中，参数a和b为大于零的常数；若前dm个奇异值之和占所有奇异值之和的百分比超过阈值，即可以通过调整a和b自适应调整传输流数，
其中，Hm为信道矩阵，选定传输流数为dm；
以此实现自适应流数传输的选择。
实施例4
本实施例中，基站部署大规模天线，且呈均匀平面阵列分布，同时服务多个多天线用户。单个用户接收到的信号模型建立如下：
其中，ym和nm分别表示用户m的接收信号和加性高斯白噪声向量，Hm和Wm分别表示信道矩阵和预编码矩阵，预编码矩阵为基站端依据信道信息设计的用于波束赋形的矩阵。用户端借助基站与用户端共同的离线码本，从码本中选取与当前信道最接近的码字，然后将码字对应的索引反馈到基站端。基站依据索引从码本中选取对应码字，作为量化信道信息，然后设计提升传输效率的预编码矩阵。其中，信道的量化精度取决于码本的量化性能。
如图1所示，一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，包括以下具体步骤：
S1：通过用户分布特性设计单流的FD-MIMO码本；
S2：通过拓展所述的单流的FD-MIMO码本的码字，构成多流的FD-MIMO码本；
S3：从所述的多流的FD-MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；
S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；
S5：设计自适应流数传输的方案。
步骤S1，单流的FD-MIMO码本由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到。
所述步骤S1的具体实现为：设计FD-MIMO系统的单流传输码本，分别设计水平码本和垂直码本。首先，水平码本选择DFT码本，其码字设计为：
其中，NH为基站端水平阵列的天线数，此处作为水平码字的长度；O1表示水平码本的过采样率，则水平码本尺寸大小为O1NH。
进一步地，基于传输范围等面积划分的原则设计垂直码本。将小区覆盖范围划分为若干个面积相等的同心圆环，考虑到小区为等六边形结构，则以中心到边界的最大距离r作为半径，将六边形补充为圆形，每个同心圆环的面积为：
其中，r0表示距基站最近的用户与基站的距离，得到O2NV个面积相等的圆环，对应生成O2NV个垂直码字，NV为基站端垂直阵列的天线数，此处作为垂直码字的长度，O2表示垂直码本的过采样率，单个垂直码字表示为：
其中，θl表示第l个码字对应的下倾角：
dl表示第l个圆环中心点到基站的水平距离，hBS表示基站的高度。
单流码本的码字由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到：
码本尺寸为O1NHO2NV。
步骤S2构建多流的FD-MIMO码本，具体为：通过步骤S1的单流的FD-MIMO码本的码字，作为polarcap码本的基础码字，生成O1NHO2NV个polarcap码本矩阵，这O1NHO2NV个polarcap矩阵构成多流码本Ccap：
其中，多流码本的一个码字表示为：
其中，δ表示polarcap码本的半径，Ns表示传输流数，表示以码字cn为第一列生成的酉阵，/>为一个DFT矩阵，保证polarcap码本内部向量相关性为零。因此，适应FD-MIMO的多流码本Ccap，为O1NHO2NV个polarcap码本构成。
步骤S3，选择与信道相关性最大的码字，具体步骤为：
S301.对用户的信道进行SVD分解，
S302.通过得到的奇异矩阵，从码本中选择相关性最大的码字，
S303.通过基站获取多个用户的第一次反馈信息，并整理成为公用预编码矩阵，所述的第一次反馈信息包括码字对应的索引，
WO＝[WO,1,WO,2,…,WO,M]。
步骤S4中进一步设计预编码算法，具体步骤为：
S401.结合所述的公用预编码矩阵，得到用户的第二次反馈信息；
S402.根据所述用户的第二次反馈信息，设计针对各个用户的用户预编码矩阵。
步骤S401，具体步骤为：
St101.基站发送结合S303所得到的公用预编码矩阵的信号至用户端；
St102.基于公用预编码矩阵，计算每个用户第二次反馈信息，
St103.基站获取用户的第二次反馈信息，
步骤S402，具体步骤为：
St201.根据所述的第二次反馈信息，通过迫零预编码算法，
得到各个用户的预编码，
Wm＝WoWI,m
其中WI,m为矩阵WI对应用户m的Ns列；
St202.根据各个用户的预编码，整理得到各个用户的用户预编码矩阵。步骤S5，设计自适应流数传输的方案，其具体步骤为：
S501.通过相关的阈值函数，依据传输环境选择合适的传输流数；
S502.设计自适应传输流数的判断准则；
S503.根据设计好的传输流数判断准则，依次通过步骤S1、S2、S3、S4，得到自适应流数传输的方案。
步骤S501中相关的阈值函数，具体为：
其中，f(ρ,K)表示与信道信噪比ρ和信道Rician参数K相关的函数。
步骤S502中设计传输流数的判断准则，具体步骤为：将各个用户的信道矩阵的奇异值，按降序排列：NR为用户的天线数；
本实施例中，为了方便计算，ρ和K均为倍数形式，函数具体为：
其中，参数a和b为大于零的常数；若前dm个奇异值之和占所有奇异值之和的百分比超过阈值，即可以通过调整a和b自适应调整传输流数，
其中，Hm为信道矩阵，选定传输流数为dm；
以此实现自适应流数传输的选择。
本实施例的多流码本设计方法中，首先，考虑Rician信道下用户分布特性，设计了单流码本。然后，拓展为一种多流码本，有效提高了无线通信中的信道量化精度，且进一步提出的两层预编码算法实现了高吞吐量的传输。最后，设计了自适应传输流数算法，实现了吞吐量最大的传输流数选择，有效避免了由于传输环境的影响，选择过多传输流数从而导致吞吐量低，或过少传输流数从而导致资源利用率不高的问题。
实施例3
本实施例考虑3GPP的三维城市宏小区(threedimensionalurbanmacro，3D-UMa)传输环境，假设基站高度为25米，部署天线数目为64，用户距离基站的最近距离为35米。用户在水平维度上均匀分布，室外和室内的比例为1：4；室外用户高度为1.5米，室内用户均匀分布在高度为4至8层的建筑物内，在建筑物内的楼层随机。仿真均为1000次蒙特卡洛仿真取平均的结果。为了更好地比较，本实施例主要选取了3GPP协议的DFT码本作为对照。
如图2所示，展示了在3D-UMa环境下，所提出的码本和DFT码本的量化精度随着传输流数变化的仿真结果。结果显示，两种码本的量化误差都随着传输流数的增加而增加。其中，所提出的码本的误差总是低于DFT码本，这说明所提出的码本性能优于DFT码本。再者，所提出的码本的量化误差只随着流数的增加线性增加，说明该码本能支持多流传输，量化结果并不会额外增加流间的干扰。
如图3所示，展示了分别基于三种码本的反馈信息和完美信道信息，设计预编码矩阵，实现的系统吞吐量性能。结果显示，基于四种信道信息，系统的吞吐量随着信噪比的增加而增加。其中，所提出的码本的性能总是优于DFT码本的性能，且接近复杂度更高的RVQ码本的性能。因此，所提出的码本更适用于工程实际。
如图4所示，展示了基于自适应传输流数以及最优传输流数两种情况的系统吞吐量性能。结果显示，在Rician参数为0dB情况下，选择参数a＝1,b＝3，自适应流数的算法性能逼近最优流数的算法性能。此处，最优流数算法是通过遍历，选择系统和速率最高时对应的流数进行传输的算法，该算法可以作为自适应算法的性能上界。说明所提出的自适应传输流数的算法具有良好的性能。
由此，本实施例的多流码本设计方法中，首先，考虑Rician信道下用户分布特性，设计了单流码本。然后，拓展为一种多流码本，有效提高了无线通信中的信道量化精度，且进一步提出的两层预编码算法实现了高吞吐量的传输。最后，设计了自适应传输流数算法，实现了吞吐量最大的传输流数选择，有效避免了由于传输环境的影响，选择过多传输流数从而导致吞吐量低，或过少传输流数从而导致资源利用率不高的问题，并解决了现有技术中存在多流传输码本设计复杂度过高，对硬件设备的计算要求过高，不适于实际系统运用等问题，提供了一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其具有简单易用、高量化精度、且适用于多流传输的码本的特点。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1：通过用户分布特性设计单流的FD-MIMO码本；
S2：通过单流的FD-MIMO码本的码字，作为polar cap码本的基础码字，生成多个polarcap码本矩阵，由多个polar cap码本矩阵构成多流的FD-MIMO码本；
S3：从所述的多流的FD-MIMO码本中选择与信道相关性最大的码字，并对信道进行量化，得到量化的信道状态信息；
S4：根据所述的量化的信道状态信息，进一步设计预编码算法；
S5：设计自适应流数传输的方案。
2.根据权利要求1所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S1，单流的FD-MIMO码本由水平码本的码字和垂直码本的码字经过Kronecker运算得到。
3.根据权利要求2所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S3，选择与信道相关性最大的码字，具体步骤为：
S301.对用户的信道进行SVD分解，得到奇异矩阵；
S302.通过得到的奇异矩阵，从码本中选择相关性最大的码字；
S303.通过基站获取多个用户的第一次反馈信息，并整理成为公用预编码矩阵，所述的第一次反馈信息包括码字对应的索引。
4.根据权利要求3所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S4中进一步设计预编码算法，具体步骤为：
S401.结合所述的公用预编码矩阵，得到用户的第二次反馈信息；
S402.根据所述用户的第二次反馈信息，设计针对各个用户的用户预编码矩阵。
5.根据权利要求4所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S401，具体步骤为：
St101.基站发送结合S303所得到的公用预编码矩阵的信号至用户端；
St102.基于公用预编码矩阵，计算每个用户第二次反馈信息；
St103.基站获取用户的第二次反馈信息。
6.根据权利要求5所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S402，具体步骤为：
St201.根据所述的第二次反馈信息，通过迫零预编码算法，得到各个用户的预编码；
St202.根据各个用户的预编码，整理得到各个用户的用户预编码矩阵。
7.根据权利要求6所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S5，设计自适应流数传输的方案，其具体步骤为：
S501.通过相关的阈值函数，依据传输环境选择合适的传输流数；
S502.设计自适应传输流数的判断准则；
S503.根据设计好的传输流数判断准则，依次通过步骤S1、S2、S3、S4，得到自适应流数传输的方案。
8.根据权利要求7所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S501中相关的阈值函数，具体为：
其中，f(ρ,K)表示与信道信噪比ρ和信道Rician参数K相关的函数。
9.根据权利要求8所述的基于FD-MIMO的多流码本设计方法，其特征在于：步骤S502中设计传输流数的判断准则，具体步骤为：将各个用户的信道矩阵的奇异值，按降序排列：NR为用户的天线数；若前dm个奇异值之和占所有奇异值之和的百分比超过阈值，即自适应调整传输流数：
其中，Hm为信道矩阵，选定传输流数为dm；
以此实现自适应流数传输的选择。
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