一种多输入多输出系统及其传输方法和用户设备技术方案

本发明专利技术公开了一种多输入多输出系统的传输方法，应用于多输入多输出系统，所述系统包括用户设备UE和基站，所述方法包括：所述UE根据所述基站发送的下行链路的信道测量导频信号估计自身的信道状态信息，并根据所述信道状态信息产生码本信息；所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站；所述基站根据所述码本信息调度UE，并对选中的UE发送数据和数据解调导频。本发明专利技术同时还公开了一种多输入多输出系统、基站和用户设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信技术，尤其涉及一种用于多用户多输入多输出（MU-MIM0， Multi-UserMultipleInputMultipleOutput)的多输入多输出系统（MIM0， Multiple-InputMultiple-Output)及其传输方法、基站和用户设备。
技术介绍
近年来，移动通信技术朝着更高速率、更高频谱利用率的方向发展。多输入多输出 技术能够在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下成倍地提高无线信道容量，成为未来 无线通信的一项关键技术。但是，在无线通信系统中，一个基站在相同的时频资源与多个共 信道的用户设备（UE，User Equipment)通信，必然存在严重的共信道干扰（CCI，Co-channel Interference),同时，由于接收机地理上的分隔，不能共享各自的信道信息，接收端的联合 检测也不能采用。因此，将干扰抑制的技术放到了发射端，发射端预编码就成为解决CCI 问题的一种有效方案。目前的预编码技术可分为线性预编码与非线性预编码，非线性预编 码相比于线性预编码具有更低的误码率和更高的容量，其中，模代数预编码又称为汤姆林 森-哈拉希玛预编码（THP，Tomlinson Harashima Precoding)是目前一种比较实用的下行 链路的非线性预编码方案，其能获得很好的系统性能同时逼近信道容量的上限。 但是，这种非线性预编码的设计方案是在发射端能够获得完美的信道状态信息 (CSI，Channel State Information)情况下推导的，不幸的是，在实际系统中，发射端是不 可能获得完美CSI的。若无线通信系统采用时分双工（TDD，Time Division Duplex)工作 模式，发送端可以通过互异性原理，将基站估计得到的上行链路信道信息作为下行链路的 信道信息，但是上行链路与下行链路并不是完全对等的，且上下行传输在TDD工作方式下 处于不同的传输时刻，因而基站通过互异性获得的信道状态信息中不可避免的存在误差。 若无线通信系统使用频分双工（FDD,FrequencyDivisionDuplex)工作模式，需 要UE端反馈信道信息，而信道资源有限，反馈的信道信息必须进行量化。在多用户情况下， 由于UE在不知道其他UE信道情况下，UE之间不能合作所以量化必须独立完成。 关于基站端的UE选择有的相关技术是基于最小容量损失的算法，该方法以最小 信道量化误差为选择依据；还有的相关技术是基于信号与干扰加噪声比（简称信干噪比，即 SINR，Signal to Interference plus Noise Ratio)估计式提出采用贪婪方法进行递增 选择，由于SINR估计误差较大，只能在部分信噪比范围内获得较好性能，同时因涉及大量 容量计算而导致复杂度较高。基于SINR估计式采用树形搜索方法虽然提高了系统容量但 复杂度更高。在同样采用贪婪递增方法的前提下，一些算法利用所提估计表达式对选出的 用户组容量进行估计，而在选择UE时依据另外一种简单估计式，不仅能够避免大量容量计 算，而且能够降低复杂度。 矢量量化、标量量化、矩阵量化等已经被用于量化单用户且单数据流的CSI。由于 在相同的反馈开销的情况下，矢量量化性能优于标量量化，目前技术研究倾向于矢量量化。 在矢量量化中，UE返回码本矢量的索引序号给基站(基站，Basic Station)，其中，用B表示 码本矢量索引序号的长度即比特数，则码本的大小为2B。随机向量量化（RVQ，RadomVector Quantization)在多用户传输的情况中被普遍应用。 对于MM0系统，通过联合接收天线将MM0信道转换成等效的多输入单输出 (MISO,MultipleInputSingleOutput)信道。由于用户之间不能合作，量化必须独立完 成。在信噪比（SNR，SignaltoNoiseRatio)较低时，把MM0信道投影到最大本征向量MET 方向是最优的解决办法。在SNR高时，采用量化的合并算法QBC，即选择产生量化误差最小 的等效向量下行信道。Trivellato提出最大化SINR的最大期望信干噪比合并算法（MESC， MaximumExpectedSignalCombining)方法。这种方案优于QBC和MET，在低SNR和高SNR 情况下收敛于MET和QBC。上述所有方案的讨论都假设每个UE只接收一个数据流，如果有 些UE接受多余一个数据流时，由于需要每个流的线性独立信息会使反馈过程变得复杂。下 面讨论几种现有技术。 现有技术一 现存一种有限上行反馈条件下的MU-MM0接收机，对被选择的UE使用逼零（ZF， ZeroForcing)波束赋形，而且每个UE最多一个数据流。该方法所提出的联合设计接收机， 以最大化期望SINR为原则反馈信息；该利用发射天线和接收天线的空间相关性，并且使用 分层树结构设计的码本，因此适用于在相同的反馈比特并且是低速UE的情况。 现有技术二 对于UE多天线的MU-MIM0系统来说，采用传统的模代数预编码方法是可行的，但 发射端需要已知整个信道状态矩阵，每个UE需要反馈自身的信道信息给发射端，需要的反 馈量较大，尤其在UE信道矩阵不满秩的情况下，对全部信道矩阵信息进行反馈会造成一些 不必要的开销。此时需要对传统预编码算法进行改进，在保证预编码操作顺利进行的前提 下有效减少需要反馈的信息量。 利用矩阵的奇异值分解（SVD，SingularValueDecomposition),对第k个UE信 道矩阵〇k进行SVD即=UAVf，其中，上标H表示对矩阵进行共轭转置、下标k表示 第k个用户，Uk为左特征矢量，Vk为右特征矢量Sk为特征值。通过在接收端增加接收矩阵 Pi=fUf，其中Fk为接收权值，只反馈UE信道矩阵的右特征矢量Sk给发射端，利用右特 征矢量Sk组成的酉矩阵进行QR分解，得到模代数预编码所需的反馈矩阵、前馈矩阵及加权 矩阵。此方法与直接反馈信道状态矩阵的方法相比，所需反馈量大大降低，实用性较高。 现有技术三 最小均方误差（MMSE,MinimumMeanSquareError)的提出用于解决当基站试图 在相同的频时与多个UE通信时引起严重的CCI，但其是在假设基站端知道完美的信道信息 的情况下，联合有效的UE选择算法获得高性能。在现实系统中无法获得精确的CSI，CSI首 先被分解成信道方向信息⑶I和信道质量信息CQI，然后⑶I基于码本量化，把索引号传给 基站。有的MMSE预编码，对CMI的缺失和量化误差带来的信道不确定性具有鲁棒性，但没 有考虑用户选择。 现有技术中存在的问题在于：（1)在用户多流情况下，UE端进行接收时，一般使 用SVD对信道矩阵进行分解，这对终端UE来说复杂度过高；（2)有限反馈的多用户（MU， Multi-User)系统大部分限制于发射天线数大于接收天线数，或接受天线数等于流数；（3) 基站和UE选择的复杂度较高；（4)鲁棒MMSE没有结合用户选择。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的主要目的在于提供一种多输入多输出系统及其传输方 法、基站和用户设备，能够省去用户端进行复杂度较高的SVD分解信道矩阵，并降低基站端 在进行用户选择的复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多输入多输出系统的传输方法，其特征在于，所述方法包括：用户设备UE根据基站发送的下行链路的信道测量导频信号估计自身的信道状态信息，并根据所述信道状态信息产生码本信息；所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站；所述基站根据所述码本信息调度UE，并对选中的UE发送数据和数据解调导频。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑凤，庄文，周思，孙严智，刘建明，陈艺戬，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44