[发明专利]基于多天线接收机的随机波束成型方法及其系统

摘要

本发明公开了一种基于多天线接收机的随机波束成型方法及其系统，其关键是限定每个接收机最多获得一个波束，接收机对各波束分别进行最大信干噪比(SINR)合并，反馈天线合并后得到的等效信道的CSI。该系统与单天线接收机随机波束成型系统相比，没有增加系统的反馈开销。在基站看来，整个系统的预编码方式、CSI反馈内容、调度方式与单天线接收机多波束系统完全相同。在不增加CSI反馈量的前提下，大大提高了随机波束成型系统的吞吐量。

主权项

1.基于多天线接收机的随机波束成型方法，包括以下步骤：1)基站产生波束信息：在每个数据块传输前由具有M根发射天线的基站产生M个相互正交的随机波束φm，m＝1...M，M≥2；2)接收机对各波束做最大信干噪比合并：具有N根接收天线的接收机利用导频根据LMMSE准则估计出N×M矩阵信道，N≥2，M≥2，对每个波束φm，m＝1...M，根据最大信干噪比准则计算各个波束的信干噪比，并计算达到最大信干噪比的波束的天线合并矢量，第k个用户对第m个波束φm的最大信干噪比SINRk，m及其合并矢量xk，m按照公式(1)、(2)进行计算：${\mathrm{SINR}}_{k,m}={\left(H_k{\phi }_m\right)}^H{B}_{k,m}^{-1}\left(H_k{\phi }_m\right)---\left(1\right)$ $x_{k,m}=\frac{B_{k,m}^{-1}\left(H_k{\phi }_m\right)}{{\left(H_k{\phi }_m\right)}^H{B}_{k,m}^{-1}\left(H_k{\phi }_m\right)}---\left(2\right)$ 式中，Hk为用户k的N×M矩阵信道，φm为第m个波束，$B_{k,m}=\mathrm{diag}(1/\rho )+\underset{\stackrel{n=1}{n\ne m}}{\overset{M}{\Sigma }}{H}_k{\phi }_n{\phi }_n^H{H}_k^H,$ρ为每根接收天线的信噪比，diag(1/ρ)为对角元素为1/ρ的N×N的对角矩阵，()H表示共轭转置运算；3)接收机向基站反馈合并后的最大的信干噪比及达到此信干噪比的波束号；4)基站进行用户选择和波束分配：基站将选择同一波束的用户分成一组，记作${\Phi }_m=\left\{k\right|m_k^{*}=m\},m=\mathrm{1,2}...M,$从每组中选出最大信干噪比的用户$k_m^{*}=\underset{k\in {\Phi }_m}{\arg \max }{\mathrm{SINR}}_{k,m_k^{*}},$将波束φm分配给此用户km *；5)基站以用户支持的数据传输速率Ckm*对用户km *，m＝1，2...M进行数据调制，将用户数据与用户分得的波束相乘，作射频处理后经天线发射，其中Ckm*按照式(3)进行计算：$C_{k_m^{*}}=\log (1+{\mathrm{SINR}}_{k_m^{*},m})---\left(3\right);$ 6)被基站选中的用户根据其最大信干燥比合并矢量对接收数据进行合并和解调。