一种多输入多输出系统及其传输方法、基站和用户设备的制造方法

一种多输入多输出系统及其传输方法、基站和用户设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信技术，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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 现有技术一
[0009] 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。
[0010] 现有技术二
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 现有技术三
[0014] 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。
[0015] 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。

【发明内容】

[0016] 有鉴于此，本发明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度。
[0017] 为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
[0018] -种多输入多输出系统的传输方法，所述方法包括：
[0019] 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；
[0020] 所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站；
[0021] 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。
[0022] 优选地，所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站，包括：
[0023] 当确定所述系统为多用户多输入多输出系统MU-MM0时，所述UE将估计的多输入 多输出MM0信道转化成等效的多输入单输出MIS0信道，并将有效信道的码本信息发给所 述基站；
[0024] 当确定所述系统为多用户多输入多输出系统MU-MIS0时，所述UE将信道的码本信 息发给所述基站。
[0025] 优选地，所述UE根据最大期望信干噪比合并MESC算法将估计的多输入多输出 MIM0信道转化成等效的多输入单输出MIS0信道 。
[0026] 优选地，所述UE使用均方内积MSIP向量量化VQ准则离线产生码本信息。
[0027] 优选地，所述方法还包括：
[0028] 所述UE检测所述数据解调导频和数据进行最小均方误差MMSE接收。
[0029] -种多输入多输出系统的传输方法，所述方法包括：
[0030] 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；
[0031] 所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站。
[0032] -种多输入多输出系统的传输方法，所述方法包括：
[0033] 所述基站根据UE发送的码本信息调度UE，并对选中的UE发送数据和数据解调导 频。
[0034] 一种多输入多输出系统，所述系统包括用户设备UE和基站，其中：
[0035] 所述UE，用于所述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；并通过上行链路将所述码本 信息发给所述基站；
[0036] 所述基站，用于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。
[0037] -种用户设备，所述UE包括估计单元和发送单元，其中：
[0038] 所述估计单元，用于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；
[0039] 所述发送单元，用于通过上行链路将所述码本信息发给所述基站。
[0040] 一种基站，所述基站，用于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。
[0041] 本发明实施例中，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，如此，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度。
【附图说明】
[0042]图1为本发明实施例多输入多输出系统的传输方法的实现流程示意图；
[0043] 图2为本发明实施例多输入多输出系统的组成结构示意图；
[0044] 图3为本发明实施例UE的组成结构示意图；
[0045] 图4为本发明实施例MU-MM0下行系统框图；
[0046] 图5为本发明实施例MU-MM0上行系统框图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
[0048] 图1为本发明实施例多输入多输出系统的传输方法的实现流程示意图，如图1所 示，应用于多输入多输出系统，所述系统包括UE和基站，该方法包括：
[0049] 步骤101，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；
[0050] 这里，所述UE所述信道状态信息使用均方内积（MSIP，MeanSquaredInner Product)向量量化（VQ，VectorQuantization)准则离线产生码本信息。
[0051] 步骤102,所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站；
[0052] 这里，所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站，包括：
[0053] 当确定所述系统为多用户多输入多输出系统MU-MM0时，所述UE将估计的多输入 多输出MM0信道转化成等效的多输入单输出MIS0信道，并将有效信道的码本信息发给所 述基站；
[0054] 当确定所述系统为多用户多输入多输出系统MU-MIS0时，所述UE将信道的码本信 息发给所述基站。
[0055] 这里，所述用户设备根据最大期望信干噪比合并MESC算法将估计的多输入多输 出MIM0信道转化成等效的多输入单输出MIS0信道。
[0056] 步骤103,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。
[0057] 本发明实施例中，所述方法还包括：所述UE检测所述数据解调导频和数据进行 MMSE接收。
[0058] 本发明实施例还提供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，该方法包括：
[0059]步骤A1，所述UE根据所述基站发送的下行链路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；
[0060] 这里，所述UE所述信道状态信息使用均方内积MSIP向量量化VQ准则离线产生码 本信息。
[0061] 步骤A2,所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站。
[0062] 这里，所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站，包括：
[0063] 当确定所述系统为MU-MM0时，所述UE将估计的多输入多输出MM0信道转化成 等效的多输入单输出MIS0信道，并将有效信道的码本信息发给所述基站；
[0064] 当确定所述系统为MU-MIS0时，所述UE将信道的码本信息发给所述基站。
[0065] 这里，所述UE根据最大期望信干噪比合并MESC算法将估计的多输入多输出MM0 信道转化成等效的多输入单输出MIS0信道。
[0066] 本发明实施例中，所述方法还包括：所述UE检测所述数据解调导频和数据进行 MMSE接收。
[0067] 本发明实施例提供的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UE和基站，该方法包括：
[0068] 步骤B，所述基站根据UE发送的码本信息调度UE，对选中的UE发送数据和数据解 调导频。
[0069] 本发明实施例提供的一种多输入多输出系统，图2为本发明实施例多输入多输出 系统的组成结构示意图，如图2所示，该系统包括UE21和基站22,其中：
[0070] 所述UE21，用于所述UE根据所述基站发送的下行链路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；并通过上行链路将所述码本 信息发给所述基站；
[0071] 所述基站22,用于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。
[0072] 这里，所述UE所述信道状态信息使用均方内积MSIP向量量化VQ准则离线产生码 本信息。
[0073] 这里，所述UE通过上行链路将所述码本信息发给所述基站，包括：
[0074] 当确定所述系统为MU-MM0时，所述UE将估计的多输入多输出MM0信道转化成 等效的多输入单输出MIS0信道，并将有效信道的码本信息发给所述基站；
[0075] 当确定所述系统为MU-MIS0时，所述UE将信道的码本信息发给所述基站。
[0076] 这里，所述UE根据最大期望信干噪比合并MESC算法将估计的多输入多输出MM0 信道转化成等效的多输入单输出MIS0信道。
[0077] 这里，所述UE，还用于检测所述数据解调导频和数据进行最小均方误差丽SE接 收。
[0078] 本发明实施例提供的一种用户设备，图3为本发明实施例UE的组成结构示意图， 如图3所示，所述UE包括估计单元31和发送单元32,其中：
[0079] 所述估计单元31，用于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；
[0080] 所述发送单元32,用于通过上行链路将所述码本信息发给所述基站。
[0081] 这里，所述UE还包括接收单元33,用于检测所述数据解调导频和数据进行最小均 方误差丽SE接收。
[0082] 本发明实施例提供的一种基站，所述基站，用于根据所述码本信息调度UE，对选中 的UE发送数据和数据解调导频。
[0083] 本发明实施例提供的多输入多输出系统的传输方法，应用于MU-MIM0系统，该系 统采用的是两步接收设计，包括MESC接收机和丽SE接收机，其中，MESC接收机只用于量化， 每个UE使用MESC接收机选择最大化数据流的SINR的量化码本向量；MMSE接收机用于接 收数据，因为对于相互不正交的报告信道和有限的UE来说，MMSE接收机的数据处理性能优 于MESC接收机。这里假设UE能够根据自身的数据流和估计有效的信道。
[0084] 实施例一
[0085] 本发明实施例提供的 多输入多输出系统的传输方法，以MU-MIM0多流的情况为 例，该方法包括以下步骤，所述UE根据所述基站发送的下行链路导频信号估计自身的信道 状态信息，并将MU-MM0转换成等效的MU-MIS0;这里，该步骤可以省去UE端进行复杂度较 高的SVD分解信道矩阵。
[0086] 如图4所示，第k个UE在接收端为添加了一个NkXLk的解码矩阵Vk， VzdiagM，. . .，VK)为整体的解码矩阵。此时，UE端接收到的信号可以表示成：
[0087]
其中，x为输入 信号xzliXi，x2,L,xk,L,xj，其中L表示一共L个UE表表示第k个UE的估计信号表示 第1个UE的估计信号；％表不第1个UE的噪声信号；nk表不第k个UE的噪声信号；P表 示功率；U表示发送端的解调矩阵；yf表示下行链路的接收信号，上标DL表示下行链路，对 应地，上标UL表示上行链路，；Vf表示第k个用户的接收权值矩阵；为第1个UE信道矩 阵；〇k为第k个UE信道矩阵。
[0088] 如图5所不，Xi表不第1个UE的输入信号，xk表不第L个UE的输入信号， F=HV=[f\，. ..，fJ，表示第1个UE的逻辑信道，xk表示第L个UE的逻辑信道，n表示噪 声信号办表示第1个UE的解调矩阵吼表示第L个UE的解调矩阵；向量f\，. . .，&是 对数据流的等效为MX1的MIS0信道。yf为下行链路的接收信号，此问题变转化为求解 V=diag(Vi, ? ? ?，VK)的问题。
[0089] 以最小化接收信号多个流的总SMSE为准则，并结合实际功率的受限条件 |p|li彡Pmax，IIv」1 = 1luj1=1,II表示范数,Pmax表示最大功率，再通过虚拟上行的对称性 原则，可求解出：
[0090]
其 中，Q为发射信道相关矩阵，IM为单位阵，〇 2为噪声功率，为第i个UE的辅助处理 参数，在具体实施的过程中与天线的增益等有关，因此上行信号的SMSE可以表示成： 其中， 表示的是第i
UL,MSE ， 个UE的上行均方误差（MSE，Mean Square Error)误差，L表示UE的个数，（7丨表示干扰功 率；
[0091]由于#是固定的，SMSE表达式的方程是Q的函数，求解得到：
.并且tr [Q]彡Pmax，qk彡0,
f中，opt表示求最优，tr表示对矩阵进行求迹运算，UE端的MESC接收机对数据流的等效矩阵维数MX 1的MIS0信道f进行量化。
[0092] 在量化之前先假设不同UE的量化信道是完全正交的，即可得到 :〇由于每个UE知道其码本中不同码本向量的内积，所以无需假设同一UE的两个流〇 的量化信道是正交的。
[0093] 下行链路的第i个数据流的SINR为：
〇
[0095]由于屮和&的结构》顺f是Vi和尤(^/€忍)的方程，在码本.C:(扎）中 选取。因此，解码向量Vj和火，V/eA可以被联合选择如下：
[0096]
使用MMSE检测，可解得
,)用上式计算每个七的*，并且选择量化信道使汾初^^最大化。 UE使
[0097] 最后，基站端通过上行反馈信息进行UE选择；这里上行反馈信息包括信道状态信 息；以下理论推导基于信道矩阵的分餡 种鲁棒的丽SE预编码矩阵
[0098] 1 贝lj
MMSE预编码的sum-MSE为：[0099] SMSE=Ed；n{| |d-^^y|I2} . 5
[0100]
令 所有UE为Q= {1，2,. . .，KJ，〇'eQ是拥有任意K个UE的子集，《是被选择的UE集，即满argminSMSE O
[0101] 在UE的数量很多时，完全搜索复杂度太高，因此需要寻找一种低复杂度的算法。 泠是所有UE的量化信道，除去未被选择的第i个UE的剩下Kt-1个UE的信道是&^!， 并且满足分-因此，剩下的Kt-1UE的則,其中 胤u:
[0102] SMSEk
因此，不被选择的第j个UE满足下式/ =吨-个接着一个被剔除，剩下的K个UE就是要选择的UE。
[0103] 本实施例中，算法复杂度包括三个部分：初始化、用户搜索、矩阵更新。其中初始化 和矩阵更新拥有固定的复杂度，而因每个搜索阶段包含不同的UE数用户搜索具有变化的 复杂度。搜索时间和能量消耗搜索UE数量成比例；一次用搜索UE的数量来定义复杂度的 衡量标准，此种用户选择方法的被选择的UE数次总共为K(2Kt-K+l)/2,而普通的用户搜索 次数为明显减少复杂度。
[0104] 实施例二
[0105] 本发明实施例提供的多输入多输出系统的传输方法，以MU-MIS0多流的情况为 例；对于MU-MIS0多流的系统，无需进行信道等效，相应的等效矩阵在基站端设定为单位 阵。每个UE量化自身的信道，并将码本索引号发给基站。
[0106] 以最小化接收信号的SMSE为准贝U，并结合响应的受限条件 |p|I'p^，| |Vi| | = | |Ui| |=1;再通过虚拟上行的对称性原则，可求解出：
[0107] 因此上行信号9
的SMSE可以表不成 由于 ；F 是固定的，SMSE表达式的方程是Q的函数，求解得到：
[0108]
中且tr[Q]彡Pmax，qk 彡 0，
[0109] =(?.然后，UE端的MESC接收机对数据流的等效为矩 5 阵维数MX1的MIS0信道f?进行量化。
[0110] 在量化之前先，假设不同UE的量化信道是完全正交的，即可得到 由于每个UE知道其码本中不同码本向量的内积，所以不假设同一UE的两个流的 〇 量化信道是正交的。
[0111] 下行链路的第i个数据流的SINR:
〇
[0113] 由于Ui和Bi的结构S/AT穴严是Vi和尤.(vye4)的方程，尤在码本 C:(七，…，弋3)中选取，因此，解码向量Vj 4可以被联合选择如下：
[0114]
使用MMSE检测，可解得：

[0115]UE使 ? 用上式计算每个％的?^严，并且选择量化信道;；使最大化。
[0116] 最后，基站端通过上行反馈信息进行UE选择。以下理论推导基于信道矩 阵的分解& =G((/ -九+Z1泫)=i/A. +舫和一种鲁棒的MMSE预编码矩阵： 则
， MMSE预编码的sum-MSE为：
[0117]SMSE=Ed；n{|Id-^-VI|2}
[0118]
令所有耶为〇 = {1，2，...，&}，(7￡￡1是拥有任意1(个耶的子集，《是被选择的耶集，即 满
[0119] 在UE的数量很多时，完全搜索复杂度太高，因此需要寻找一种低复杂度的算法。 F是所有UE的量化信道，除去未被选择的第i个用户的剩下Kt-1个UE的信道是/\ _,，并 且满足=/)〃/> -AM，因此，剩下的Kt-1个UE
[0120] 的
因此，不被选择的第j个用户满足下式：-个接着一个被剔除，剩下的K个UE就是要选择的UE。
[0122] 本实施例中，算法复杂度包括三个部分：初始化、用户搜索、矩阵更新。其中初始化 和矩阵更新拥有固定的复杂度，而因每个搜索阶段包含不同的用户数用户搜索具有变化的 复杂度。搜索时间和能量消耗搜索用户数成比例；一次用搜索用户数来定义复杂度的衡量 标准，此种用户选择方法的被选择的用户数次总共为K(2Kt_K+l)/2,而普通的用户搜索次 数为明显减少复杂度。
[0123] 实施例三
[0124] 本发明实施例提供的多输入多输出系统的传输方法，以MU-MIM0单流的情况为 例，该方法包括以下步骤，所述UE根据所述基站发送的下行链路导频信号估计自身的信道 状态信息；将MU-MM0转换成等效的MU-MIS0 ;这里的步骤与实施例一相似，因此不再赘述。
[0125] 以最小化接收信号的SMSE为准贝U，并结合响应的受限条件 |p| | |v| 1 = 1 |u| |=1 ;再通过虚拟上行的对称性原则，可求解出：
[0126]
因此上行信号的SMSE可以 表不成：
4]，由于p是固定的，SMSE表达式的方程 是Q的函数。求解得到：
[0127]
并且tr[Q]彡Pmax，q彡 0，
P=Q;然后，UE端的MESC接收机对数据流的等效矩阵维数MX1 的MIS0信道f?进行量化。[0128] 在量化之前先假设：假设不同UE的量化信道是完全正交的，即i广/) =〇可
得到#^=0 下行的 解码向量可以被联 〇
合选择如下：（命，V，）=maxS//V7?/)z:使用MMSE检测可解得： ||v||=Li4€r
一 UE使用上式计算每个的SINR111，并且选择量化信道J吏 一- ; W / SINR11最大化。
[0129] 最后，基站端通过上行反馈信息进行UE选择。以下理论推导基于信道矩阵的分 解
和一种鲁棒的MMSE预编码矩阵
『，其中定义
则MMSE预 编码的ram - MST = SMS'￡k _i，八:11丨SMS& _丨为：
[013
[0131]
|0|&' 令所 有耶为〇 = {1，2，...，1〇，1/￡〇是拥有任意1(个用户的子集，《是被选择的用户集，即满 足：仞=argmin 。
[0132] 在UE的数量很多时，完全搜索复杂度太高，因此寻找一种低复杂度的算法。点.是 所有UE的量化信道，除去未被选择的第i个UE的剩下Kt-1个UE的信道是，并且满足
，因此，不被选择的第j个UE满足下式：./ =哗-个接着一个被剔除，剩下的K个UE就是要选择的UE。
[0136] 本实施例中，算法复杂度包括三个部分：初始化、用户搜索、矩阵更新。其中初始化 和矩阵更新拥有固定的复杂度，而因每个搜索阶段包含不同的用户数用户搜索具有变化的 复杂度。搜索时间和能量消耗搜索用户数成比例；一次用搜索用户数来定义复杂度的衡量 标准。此种用户选择方法的被选择的用户数次总共为K(2Kt-K+l)/2,而普通的用户搜索次 数为0)，明显减少复杂度。
[0137] 实施例四
[0138] 本发明实施例提供的多输入多输出系统的传输方法，以MU-MIS0多流的情况为 例；对于MU-MIS0多流的系统，无需进行信道等效，相应的等效矩阵在基站端设定为单位 阵。每个UE量化自身的信道，并将码本索引号发给基站。由于UE只有一个数据流，不存在 其他流的干扰；有因为是单用户，也不存在其他UE的干扰。
[0139] 以最小化接收信号的SMSE为准贝U，并结合响应的受限条件 |p| |v| 1 = 1 |u| |=1。再通过虚拟上行的对称性原则，可求解"廳
因此上行信号的SMSE可以表示成：
[0140]i];由于A是固定的，SMSE表达式的 F 方程是Q的函数。求解得到：
并且tr[Q]彡P_，q彡0，
P=Q;然后，UE端的MESC接收机对数据流的等效MX1MIS0信 道f?进行量化。
[0141] 在量化之前先假设：假设不同UE的量化信道是完全正交的，即
可得到严w.=0 下行的SINR为SINRdl，贝丨J ， J 〇 解码向量可以被联合选择如下：（Av')=ma^ ，使用丽SE检测，可解得
-UE使用上式计算每个的SINR'并且选，w 择量化信道/使SINRm最大化。
[0142] 最后，基站端通过上行反馈信息进行用户选择。以下理论推导基于信道矩 阵的分解//, = (?((/ -Z)1 2九+Z1 3) = //九+胳和一种鲁棒的MMSE预编码矩阵
#1，其中定J
，则MMSE预 编码的sumHVISE为：
[0143] SMSE=Ed；n{|Id-^-VI I2}
[0144]
另 所有UE为Q= {1，2,. . .，KJ〇是拥有任意K个UE的子集，《是被选择的UE集，即满I
[0145] 在UE的数量很多时，完全搜索复杂度太高，因此需要寻找一种低复杂度的算法。 纟是所有UE的量化信道，除去未被选择的第i个UE的剩下Kt-1个UE的信道是&, !，并 且满足々t/k.i=因此，剩下的j(t-l个UE的sum-MSE为： 〇
[0146] smseka
因此，不被选择的用户j满足下-个接着一个被剔除，剩下的K个UE就是要选择的UE。
[0148] 本发明实施例中，算法复杂度包括三个部分：初始化、用户搜索、矩阵更新。其中初 始化和矩阵更新拥有固定的复杂度，而因每个搜索阶段包含不同的用户数用户搜索具有变 化的复杂度。搜索时间和能量消耗搜索用户数成比例。一次用搜索用户数来定义复杂度的 衡量标准。此种用户选择方法的被选择的用户数次总共为K(2Kt-K+l)/2,而普通的用户搜 索次数为，明显减少复杂度。
[0149] 本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售 或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计 算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个 人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前 述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory)、磁碟或者光盘等 各种可以存储程序代码的介质。
[0150] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【主权项】
1. 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。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE通过上行链路将所述码本信息发 给所述基站，包括： 当确定所述系统为多用户多输入多输出系统MU-MIMO时，所述UE将估计的多输入多输 出MMO信道转化成等效的多输入单输出MISO信道，并将有效信道的码本信息发给所述基 站； 当确定所述系统为多用户多输入多输出系统MU-MISO时，所述UE将信道的码本信息发 给所述基站。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述UE根据最大期望信干噪比合并MESC 算法将估计的多输入多输出MMO信道转化成等效的多输入单输出MISO信道。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE使用均方内积MSIP向量量化VQ 准则离线产生码本信息。5. 根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 所述UE检测所述数据解调导频和数据进行最小均方误差MMSE接收。6. -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。7. -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： 所述基站根据UE发送的码本信息调度UE，并对选中的UE发送数据和数据解调导频。8. -种多输入多输出系统，其特征在于，所述系统包括用户设备UE和基站，其中： 所述UE，用于所述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；并通过上行链路将所述码本信息 发给所述基站； 所述基站，用于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。9. 一种用户设备，其特征在于，所述UE包括估计单元和发送单元，其中： 所述估计单元，用于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； 所述发送单元，用于通过上行链路将所述码本信息发给所述基站。10. -种基站，其特征在于，所述基站，用于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。
【专利摘要】本发明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。本发明同时还公开了一种多输入多输出系统、基站和用户设备。
【IPC分类】H04B7/04, H04L1/00
【公开号】CN104883236
【申请号】CN201410073464
【发明人】郑凤, 庄文, 周思, 孙严智, 刘建明, 陈艺戬
【申请人】中兴通讯股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日
【公告号】WO2015127748A1