本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種多用戶系統混合預編碼方法。

背景技術：

在頻譜資源極度匱乏的今天，通過不斷增加各節點的天線規模來提高頻譜利用率的大尺度mimo技術無疑成為第五代移動通信的關鍵技術之一，并將對未來無線移動通信系統的發展產生深遠的影響。massivemimo系統能夠在不增加額外系統帶寬的前提下，通過在基站發射端利用多天線技術實現無線傳輸。該系統一方面可通過空時編碼方式獲得空間分集增益，從而提高鏈路可靠性，為用戶提供高質量的通信；另一方面可通過空間復用有效地將通信鏈路分解成許多擁有不同空間特性的并行子信道，充分利用空間自由度，獲取足夠的空間復用增益，從而成倍地提升系統容量。

由于大規模mimo多用戶系統擁有大量的天線和用戶數目，多用戶干擾的存在是不可避免且極為嚴重的。因此，大規模mimo系統對干擾管理技術的需求也較傳統mimo系統更為強烈。此外，大量的天線和用戶數目加上用戶終端有限的處理能力，預編碼技術成為了大規模mimo系統主要的干擾管理技術。

現有的預編碼技術常常都是單一預編碼，即只能解決傳輸過程中的一個問題。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種多用戶系統混合預編碼方法，用以解決現有技術中存在的問題。

一種多用戶系統混合預編碼方法，包括：

第一層預編碼，將基站的天線陣列進行空間復用，把第k根天線的發射波束調整到用戶k的方向上；

具體地，第一層預編碼按照以下公式(1)計算：

其中，多用戶系統的基站側具有nt根天線，用戶的數量為k個，k＝nt，每個用戶使用一根天線，為下行信道h^*的第k列向量，表示第k根天線發送到各用戶的信道特性，αk為用戶k與基站的方位角，該方位角根據公式(2)計算得到：

其中，(x,y)為基站的坐標，(xk,yk)為用戶k的坐標；

在第一層預編碼的基礎上形成等價信道信息heq：

heq＝h^*·b(3)

b＝(b1,b2,…,bk,…,bk)(4)

k個用戶構成的集合中不包含用戶k的其他用戶信道信息為：

其中，表示基站到用戶k-1的信道特性；

對進行奇異值分解：

其中，表示的左奇異矩陣，表示的非零特征值形成的對角陣，表示的非零特征值對應的特征向量，表示的零特征值對應的特征向量，有

假設每個用戶承載單數據流，從中隨機取一個列向量則第二層預編碼矩陣為：

此時，heq·w為對角陣，且滿足hi·wk＝0，當i≠k時，因而消除了多用戶之間的干擾。

本發明提供的一種多用戶系統混合預編碼方法，第一層預編碼進行波束成形，將基站的發射波束盡量指向目標用戶，提高系統的能量效率；第二層預編碼用來進行多用戶干擾抑制。因此本發明提出的混合預編碼能同時解決系統中的兩個傳輸問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為使用本發明實施例提供的一種多用戶系統混合預編碼方法的多用戶系統結構圖；

圖2為基站與用戶之間的相對位置示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種多用戶系統混合預編碼方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1-3所示，本發明公開了一種多用戶系統混合預編碼方法，該方法包括：

步驟100，第一層預編碼，將基站的天線陣列進行空間復用，把第k根天線的發射波束調整到用戶k的方向上；

具體地，第一層預編碼按照以下公式(1)計算：

其中，多用戶系統的基站側具有nt根天線，用戶的數量為k個，k＝nt，每個用戶使用一根天線，如圖1所示，為下行信道h^*的第k列向量，表示第k根天線發送到各用戶的信道特性，αk為用戶k與基站的方位角，該方位角根據公式(2)計算得到：

其中，(x,y)為基站的坐標，(xk,yk)為用戶k的坐標，如圖2所示；

步驟110，在第一層預編碼的基礎上形成等價信道信息heq：

heq＝h^*·b(3)

b＝(b1,b2,…,bk,…,bk)(4)

k個用戶構成的集合中不包含用戶k的其他用戶信道信息為：

其中，表示基站到用戶k-1的信道特性；

對進行奇異值分解：

其中，表示的左奇異矩陣，表示的非零特征值形成的對角陣，表示的非零特征值對應的特征向量，表示的零特征值對應的特征向量，有

假設每個用戶承載單數據流，從中隨機取一個列向量則第二層預編碼矩陣為：

此時，heq·w為對角陣，且滿足hi·wk＝0，當i≠k時，因而消除了多用戶之間的干擾。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。