[发明专利]一种基于部分信道信息反馈的正交随机波束成型传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)无线通信系统传输技术，特 别是涉及一种结合随机波束成型与部分信道信息反馈波束成型的 MIMO传输方法，适用于具有一个发射端和多个接收端，发射端包含 多根发射天线，接收端包含一根天线的通信系统。

背景技术

随着移动通信用户数量的急剧增加和无线宽带业务(如多媒体业 务)的迅速兴起，人们期望未来移动通信系统能提供更高的数据传输 率(100Mbps以上)、更高的频谱效率(10bps/Hz以上)。

多输入多输出(MultipleInput Multiple Output，MIMO)是一 种在发射端和接收端同时使用多根天线的技术，该技术也可简化为仅 在发射端使用多根天线的多输入单输出(Multiple Input Single Output，MISO)技术和仅在接收端使用多根天线的单输入多输出 (SingleInput Multiple Output，SIMO)技术。MIMO是提高频谱 效率的一种有效手段，它能够在不增加发射功率的前提下，成倍的提 高系统的频谱效率。

波束成型是一类典型的MIMO技术，其基本思想是在每根发射天 线上乘上一个复数来构建一个波束方向。因此对M根发射天线则需乘 上一个N维的复向量，通常把这个N维的复向量称为波束成型矢量或 一个波束。对于多发射天线系统可以构建多个波束并行地发射数据。

随机波束成型和部分CSI反馈波束成型是两类波束成型技术。

随机波束成型是在发射端随机地构建M个波束(M通常为发射端 天线数)同时进行数据发射。然后，接收端计算在每个波束上的信干 噪比并反馈最大信干噪比以及对应的波束索引值给发射端。最后，发 射端在每个波束上选择信干噪比最大的用户进行发射。

随机波束成型的优点在于反馈开销小、实施复杂度低，且在用户 数足够大的情况下能获得绝大部分多用户分集增益，但是在实际用户 数情况下随机波束成型只能获得部分多用户分集增益，远没有达到多 用户MIMO系统的容量。同时，该传输方案存在较大的多用户波束间 的干扰，即使是在天线数耗费较高的情况下，系统性能也难以达到预 期的效果。

部分CSI反馈的波束成型中每个接收端只需要反馈其部分信道 状态信息，以获取信道矩阵的主奇异值，得到其对应的主右奇异向量， 基站以此构建波束矢量，实现波束矢量与用户精确匹配。接收机使用 主左奇异向量对接收信息进行滤波，获得较高的系统容量。

部分CSI反馈波束成型以较小的反馈开销为代价获得较高的系 统容量，但是波束矢量并非正交，仍存在较大的波束间干扰。特别是 对于信道相关性强的情况下，也会对系统容量造成很大影响。

因此在保证低反馈开销，低复杂度，高容量的前提下寻求一种低 干扰甚至无干扰的波束成型技术，是具有很大现实意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于部分信道信息反馈的正交随机 波束成型传输方法，反馈开销小，系统容量大，有效消除干扰。

一种基于部分信道信息反馈的正交随机波束成型传输方法，涉及 一个发射端和一个以上的接收端，发射端包含有一根以上的发射天 线，接收端包含一根接收天线，该方法按照以下步骤进行：

步骤1发射端向各接收端发射导频信号矢量；

步骤2第k个接收端通过信道估计得到信道矩阵，并对其作奇 异值分解，得到主左奇异向量U_k，1和二元信息CSI(V_k，1，λ_k，1)，λ_k，1为主 奇异值，V_k，1为λ_k，1对应的主右奇异矢量，k＝1，2，...，N，N为接收端的 个数；

步骤3第k个接收端将二元信息CSI(V_k，1，λ_k，1)反馈给发射端；

步骤4发射端从接收的N个二元信息中选出主奇异值最大的M 个，将其对应的接收端作为备选用户；