CN103023549A - 基于下行mu-mimo的装置、***及排序优化方法 - Google Patents
基于下行mu-mimo的装置、***及排序优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103023549A CN103023549A CN201210485620XA CN201210485620A CN103023549A CN 103023549 A CN103023549 A CN 103023549A CN 201210485620X A CN201210485620X A CN 201210485620XA CN 201210485620 A CN201210485620 A CN 201210485620A CN 103023549 A CN103023549 A CN 103023549A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- matrix
- ebb
- capacity
- mimo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及下行多用户多输入多输出(Multiple User Multiple InputMultiple Output,简称MU-MIMO)的预编码技术,尤其涉及一种基于下行MU-MIMO的装置、***及排序优化方法。
背景技术
基于下行MU-MIMO的***由于在相同的时频资源上复用了多个用户,存在多用户干扰(Multiple User Interference,简称MUI),因而在网络侧采用优良的预编码算法消除MUI至关重要。
现有技术中,块对角化(Block Diagonalization,简称BD)预编码完全消除了不同用户的重叠子空间,在此基础上发展起来的采用连续优化的汤姆林森-哈拉希玛预编码(Successive Optimization Tomlinson-Harashima Precoding,简称SO-THP)则可以更好的利用信道增益来优化***的整体性能。传统的SO-THP算法为信道条件最优的用户最先生成预编码矩阵以及解调矩阵,即采用“最优最先”的排序准则,该准则需要进行多次香农容量的求解以寻找到符合条件的排序组合,性能不佳且计算复杂度较大。
发明内容
本发明实施例所要解决的一个技术问题在于,提供一种基于下行MU-MIMO的装置,以解决现有排序存在的性能不佳且计算复杂度较大的问题。
本发明实施例所要解决的另一个技术问题在于,提供一种基于下行MU-MIMO的***,以解决现有排序存在的性能不佳且计算复杂度较大的问题。
本发明实施例所要解决的再一个技术问题在于,提供一种基于下行MU-MIMO的排序优化方法,以解决现有排序存在的性能不佳且计算复杂度较大的问题。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提出了一种基于下行MU-MIMO的排序优化方法,所述方法包括:
单用户容量计算步骤:依次计算并存储每个用户的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i;
多用户容量计算步骤:基于下行MU-MIMO的装置在发送端采用BD预编码,依次计算并存储每个用户的BD预编码矩阵FBD,i以及接收合并矩阵CBD,i;
目标用户寻找步骤:令i=K,根据前面三个步骤的输出结果,结合第一预定准则或第二预定准则,寻找出基于下行MU-MIMO的装置中接收干扰最强的用户索引j,并最先为所述索引指示的用户分配预编码矩阵以及接收合并矩阵
循环处理步骤:在用户集合中删除用户索引j对应的目标用户同时在信道矩阵集合Φ中删除目标用户对应的信道矩阵形成新的信道矩阵进入下一次循环,重复多用户容量计算步骤和目标用户寻找步骤,直到该信道矩阵集合退化为单用户信道矩阵,此时i=2,跳出循环;以及
剩余单用户处理步骤:i=1时,多用户集合中仅剩余一个用户φ,根据单用户容量计算步骤所计算出的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i,直接利用用户φ来指定其预编码矩阵以及接收合并矩阵,即F1=FEBB,φ,C1=CEBB,φ。
为了解决上述技术问题,本发明实施例还提出了一种基于下行MU-MIMO的装置,所述装置包括:
对集合中每个用户采用EBB预编码算法,依次计算每个用户各自的EBB预编码矩阵FEBB,i和接收合并矩阵CEBB,i的单用户容量计算模块;
对集合中每个用户采用BD预编码算法,依次计算每个用户各自的BD预编码矩阵FBD,i和接收合并矩阵CBD,i的多用户容量计算模块;
利用多用户容量计算模块和目标用户寻找模块计算结果,在用户集合中删除用户索引j对应的目标用户同时在信道矩阵集合Φ中删除目标用户对应的信道矩阵形成新的信道矩阵进入下一次循环,直到该信道矩阵集合退化为某单用户信道矩阵时,跳出循环的循环处理模块;及
根据单用户容量计算模块所计算出的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i,直接利用用户φ来指定其预编码矩阵以及接收合并矩阵的剩余单用户处理模块。
为了解决上述技术问题,本发明实施例又提出了一种基于下行MU-MIMO的***,包括网络侧和终端侧,所述网络侧包括如上所述的基于下行MU-MIMO的装置。
本发明实施例的有益效果是:通过采用结合第一预定准则或第二预定准则,寻找并对下行MU-MIMO中接收干扰最强的目标用户最先分配预编码矩阵和接收合并矩阵的技术手段,达到了在优化***性能的同时,显著降低算法复杂度的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例的基于下行MU-MIMO的排序优化方法流程图;
图2为本发明实施例的下行MU-MIMO配置为{2,2}×4情形下,两用户信道条件相当时的误码率性能仿真曲线;
图3为本发明实施例的下行MU-MIMO配置为{2,2}×4情形下,两用户信道条件不相当(即出现“远近效应”)时的误码率性能仿真曲线。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
在蜂窝小区***中,好的调度算法不仅要考虑小区平均容量值的提升,也应同时兼顾公平性。以牺牲小区边缘用户的容量值,去换取***整体容量值的提升是不可取的。因此,在调度形成的用户集合中,很有可能汇集了来自多个不同地理位置的用户。不同用户大尺度衰落系数的不同,势必在很大程度上影响整个基于下行MU-MIMO的***的性能。此时,合理的用户排序所带来的积极作用将变得更加明显。
请参考图1,本发明实施例的基于下行MU-MIMO的排序优化方法包括:初始化步骤S1:在一个基于下行MU-MIMO的装置中,设对应网络侧配置NT根发送天线,装置中共有K个移动台(用户),第k个移动台配置NRk根接收天线,装置总的接收天线数为天线数满足NT≥NR,则所述装置的天线配置为{NR1,NR2,...,NRK}×NT。考虑平坦衰落信道,用户的下行信道可以表示为所有用户构成的级联信道可以表示为初始化生成用户集合以及信道矩阵集合 其中,代表第i个用户的频域信道矩阵,下标i取值为1到K,上标T代表对矩阵进行转置操作。
单用户容量计算步骤S2:依次计算并存储各用户的特征波束赋形(Eigenvalue Based Beamforming,简称EBB)预编码矩阵FEBB,i以及接收合并CEBB,i以备用。
多用户容量计算步骤S3:基于下行MU-MIMO的装置在发送端对信道矩阵采用BD预编码,依次计算并存储每个用户的BD预编码矩阵FBD,i以及接收合并矩阵CBD,i以备用;
目标用户寻找步骤S4:令i=K,根据前面三个步骤的输出结果,结合第一预定准则或第二预定准则,寻找出基于下行MU-MIMO的装置中接收干扰最强的用户索引j,并最先为所述索引指示的用户分配预编码矩阵以及接收合并矩阵
循环处理步骤S5:在用户集合中删除用户索引j对应的目标用户同时在信道矩阵集合Φ中删除目标用户对应的信道矩阵形成新的信道矩阵进入下一次循环,重复多用户容量计算步骤和目标用户寻找步骤,直到该信道矩阵集合退化为单用户信道矩阵,此时i=2,跳出循环;
剩余单用户处理步骤S6:i=1时,用户集合中仅剩余一个用户φ,此时BD预编码转化为直接对该用户φ指向的单用户信道矩阵Φ=Hφ做奇异值分解(Singular Value Decomposition,简称SVD),由于在对各用户进行排序之前,已经计算出其各自的EBB预编码矩阵以及解调矩阵,因此,此处不必重复做SVD分解,而根据单用户容量计算步骤所计算出的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i,直接利用φ来指定其预编码矩阵以及接收合并矩阵,即F1=FEBB,φ,C1=CEBB,φ。
具体地,所述第一预定准则即容量差值最大化准则:即不考虑多用户干扰存在的情况下每个用户可以获得的单用户容量与考虑多用户干扰存在的情况下发送端采用块对角化预编码每个用户可以达到的实际容量之差值,在采用第一预定准则时,在单用户容量计算步骤还需要计算基于下行MU-MIMO的装置中在没有其他用户存在时,每个用户可以达到的单用户容量值即理想香农容量值CapEBB,i,在多用户容量计算步骤还计算每个用户可以达到的实际香农容量值CapBD,i。
所述第二预定准则即范数最大化准则:即每用户采用EBB预编码时的下行等效信道矩阵与采用BD预编码时的下行等效信道矩阵之差的Frobenius范数值。
第一次循环,i=K=3,BD(Φ)输出FBD,1、FBD,2、FBD,3及CBD,1、CBD,2、CBD,3,(BD算法输出结果)计算CapBD,1、CapBD,2、CapBD,3。找出j=2,则F3=FBD,2,C3=CBD,2;更新(“\”代表删除);更新
i=1时,跳出循环,φ=1,F1=FEBB,φ=FEBB,1,C1=CEBB,φ=CEBB,1。
请一并参考图2和图3,通过仿真,发现为容量损失最大即受到干扰最强的用户最先生成预编码矩阵及接收合并矩阵可以获得较优的误码率性能,第一预定准则即照此要求设计。然而,为了更加快速地寻找出接收干扰最强的信道条件较差的用户,我们采用另一种优化方法,即第二预定准则。该准则不直接计算香农容量公式,而利用一种近似的范数表达快速寻找出信道条件较差的用户,完成用户排序过程。在基于下行MU-MIMO的***出现远近效应时,无论采用第一或第二预定准则,性能优势都更加明显。
本发明实施例还提供了一种基于下行MU-MIMO的装置,其包括:
对集合中每个用户采用EBB预编码算法,依次计算每个用户各自的EBB预编码矩阵FEBB,i和接收合并矩阵CEBB,i的单用户容量计算模块;
对集合中每个用户采用BD预编码算法,依次计算每个用户各自的BD预编码矩阵FBD,i和接收合并矩阵CBD,i的多用户容量计算模块;
利用多用户容量计算模块和目标用户寻找模块计算结果,在用户集合中删除用户索引j对应的目标用户同时在信道矩阵集合Φ中删除目标用户对应的信道矩阵形成新的信道矩阵进入下一次循环,直到该信道矩阵集合退化为某单用户信道矩阵时,跳出循环的循环处理模块;及
根据单用户容量计算模块所计算出的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i,直接利用用户φ来指定其预编码矩阵以及接收合并矩阵的剩余单用户处理模块。
具体地,所述第一预定准则即容量差值最大化准则:即不考虑多用户干扰存在的情况下每个用户可以获得的单用户容量与考虑多用户干扰存在的情况下发送端采用块对角化预编码每个用户可以达到的实际容量之差值。对应的单用户容量计算模块、多用户容量计算模块分别计算理想香农容量值CapEBB,i及实际香农容量值CapBD,i。
此外,本发明实施例还提供了一种基于下行MU-MIMO的***,包括网络侧和终端侧,所述网络侧包括如上所述的基于下行MU-MIMO的装置。
与现有技术相比,本发明实施例具有以下优点:
使用所述第一预定准则及第二预定准则,对应的装置及***可达的误码率性能均优于传统设计准则下的SO-THP算法;
在采用第二预定准则时,计算复杂度明显降低,而***性能基本没有损失;
所提出的SO-THP算法,对于经过循环后仅包含单用户的信道矩阵,不再做SVD分解,而是根据最后被选择的单用户的索引来指定其预编码矩阵及解调矩阵,从而改善了传统算法需要重复进行SVD计算的缺点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (9)
1.一种基于下行MU-MIMO的排序优化方法,其特征在于,所述方法包括:
单用户容量计算步骤:依次计算并存储每个用户的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i;
多用户容量计算步骤:基于下行MU-MIMO的装置在发送端采用BD预编码,依次计算并存储每个用户的BD预编码矩阵FBD,i以及接收合并矩阵CBD,i;
目标用户寻找步骤:令i=K,根据前面三个步骤的输出结果,结合第一预定准则或第二预定准则,寻找出基于下行MU-MIMO的装置中接收干扰最强的用户索引j,并最先为所述索引指示的用户分配预编码矩阵以及接收合并矩阵
循环处理步骤:在用户集合中删除用户索引j对应的目标用户同时在信道矩阵集合Φ中删除目标用户对应的信道矩阵形成新的信道矩阵进入下一次循环,重复多用户容量计算步骤和目标用户寻找步骤,直到该信道矩阵集合退化为单用户信道矩阵,此时i=2,跳出循环;以及
剩余单用户处理步骤:i=1时,多用户集合中仅剩余一个用户φ,根据单用户容量计算步骤所计算出的EBB预编码矩阵FEBB,i以及接收合并矩阵CEBB,i,直接利用用户φ来指定其预编码矩阵以及接收合并矩阵,即F1=FEBB,φ,C1=CEBB,φ。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,在采用第一预定准则时,在单用户容量计算步骤、多用户容量计算步骤还分别计算理想香农容量值CapEBB,i及实际香农容量值CapBD,i。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二预定准则即范数最大化准则:即每用户采用EBB预编码时的下行等效信道矩阵与采用BD预编码时的下行等效信道矩阵之差的Frobenius范数值。
5.一种基于下行MU-MIMO的装置,其特征在于,所述装置包括:
对集合中每个用户采用EBB预编码算法,依次计算每个用户各自的EBB预编码矩阵FEBB,i和接收合并矩阵CEBB,i的单用户容量计算模块;
对集合中每个用户采用BD预编码算法,依次计算每个用户各自的BD预编码矩阵FBD,i和接收合并矩阵CBD,i的多用户容量计算模块;
7.如权利要求6所述的基于下行MU-MIMO的装置,其特征在于,单用户容量计算模块、多用户容量计算模块还需要分别计算理想香农容量值CapEBB,i及实际香农容量值CapBD,i。
9.一种基于下行MU-MIMO的***,包括网络侧和终端侧,其特征在于,所述网络侧包括如权利要求5至8中任一项所述的基于下行MU-MIMO的装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210485620.XA CN103023549B (zh) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | 基于下行mu-mimo的装置、***及排序优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210485620.XA CN103023549B (zh) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | 基于下行mu-mimo的装置、***及排序优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103023549A true CN103023549A (zh) | 2013-04-03 |
CN103023549B CN103023549B (zh) | 2015-02-25 |
Family
ID=47971724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210485620.XA Expired - Fee Related CN103023549B (zh) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | 基于下行mu-mimo的装置、***及排序优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103023549B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103560985A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-05 | 北京工业大学 | 一种空时相关信道大尺度mimo传输方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1941660A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 松下电器产业株式会社 | 多天线无线通信***中的多用户分集方法及*** |
CN101286824A (zh) * | 2008-01-24 | 2008-10-15 | 北京邮电大学 | 在多用户终端mimo***中预编码方法和*** |
CN101834646A (zh) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | 上海交通大学 | 用户选择方法、用户选择装置和基站 |
CN102546121A (zh) * | 2010-12-14 | 2012-07-04 | 上海贝尔股份有限公司 | 在mimo***中用于确定预编码方式的方法和设备 |
WO2012153658A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Necカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラム |
-
2012
- 2012-11-26 CN CN201210485620.XA patent/CN103023549B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1941660A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 松下电器产业株式会社 | 多天线无线通信***中的多用户分集方法及*** |
CN101286824A (zh) * | 2008-01-24 | 2008-10-15 | 北京邮电大学 | 在多用户终端mimo***中预编码方法和*** |
CN101834646A (zh) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | 上海交通大学 | 用户选择方法、用户选择装置和基站 |
CN102546121A (zh) * | 2010-12-14 | 2012-07-04 | 上海贝尔股份有限公司 | 在mimo***中用于确定预编码方式的方法和设备 |
WO2012153658A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Necカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 移動局装置および通信方法、並びにコンピュータプログラム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HONGXUAN LIU,: ""Block Diagonalization Eigenvalue Based"", 《WIRELESS COMMUNICATIONS AND SIGNAL PROCESSING (WCSP), 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON》, 23 October 2010 (2010-10-23), pages 1 - 5 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103560985A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-05 | 北京工业大学 | 一种空时相关信道大尺度mimo传输方法 |
CN103560985B (zh) * | 2013-11-05 | 2017-01-18 | 北京工业大学 | 一种空时相关信道大尺度mimo传输方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103023549B (zh) | 2015-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ashikhmin et al. | Interference reduction in multi-cell massive MIMO systems with large-scale fading precoding | |
Ashikhmin et al. | Interference reduction in multi-cell massive MIMO systems I: Large-scale fading precoding and decoding | |
CN106060950B (zh) | 一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法 | |
US9634747B2 (en) | Apparatus and method of processing signal, and recording medium | |
CN102546088B (zh) | 一种块对角化预编码方法及装置 | |
CN105162507B (zh) | 大规模mimo fdd***中基于信漏噪比的两阶段预编码方法 | |
CN107615694B (zh) | 用于确定预编码矩阵的方法和预编码模块 | |
CN102546488B (zh) | 基于有效信道参数半正交的干扰消除方法 | |
CN101958770A (zh) | 多输入多输出***上行多用户多址干扰消除方法及装置 | |
US9236921B2 (en) | Method and apparatus for implementing multi-cell precoding | |
Liu et al. | Joint power and antenna selection optimization for energy-efficient large distributed MIMO networks | |
Huang et al. | Decremental user selection for large-scale multi-user MIMO downlink with zero-forcing beamforming | |
CN105703812A (zh) | 一种导频时移大规模mimo***中的下行预编码与基站功率控制方法 | |
Müller et al. | Analysis of blind pilot decontamination | |
CN103384228B (zh) | 一种多用户mimo广播信道的连续预编码和用户选择联合算法 | |
WO2017121175A1 (zh) | 一种数据处理方法和装置 | |
CN104954054A (zh) | 一种解决c-ran架构下多小区***边缘用户干扰的消除方法 | |
CN104320170B (zh) | 大规模mimo***中导频污染抑制波束赋形方法 | |
CN104010372B (zh) | 大规模mu‑miso***低复杂度用户调度方法 | |
CN101854235B (zh) | 一种多入多出***中用户选择方法及装置 | |
CN103873205A (zh) | 基于mmse预编码与模拟退火算法的mimo用户选择算法 | |
CN111010220B (zh) | 基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及*** | |
CN104253639B (zh) | 获取信道质量指示的方法及装置 | |
Zarei et al. | A low-complexity linear precoding and power allocation scheme for downlink massive MIMO systems | |
CN102752071A (zh) | 用于多点协作***的下行链路预编码方法和中心处理节点 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150225 Termination date: 20211126 |