【摘要】：為平衡反饋開銷和系統(tǒng)性能,在頻分雙工(FDD)系統(tǒng)下,針對三維多輸入多輸出(3D MIMO)系統(tǒng)的多用戶預(yù)編碼問題,提出一種應(yīng)用于3D MIMO系統(tǒng)的基于統(tǒng)計信道信息的空分多址(SDMA)方法.首先,基于三維信道的空間相關(guān)性,提出3D MIMO中基于旋轉(zhuǎn)直積的用戶分簇碼本設(shè)計,碼本中每個分簇基的列向量相互正交,可作為發(fā)送方向用于下行預(yù)編碼;其次,用戶根據(jù)下行信道估計所得到的發(fā)端相關(guān)矩陣選取所在的分簇基及發(fā)送方向,并以長周期將其索引反饋至基站;最后,基站調(diào)度用戶實現(xiàn)下行多用戶傳輸.仿真結(jié)果表明:在信道相關(guān)性較高的情況下,該方法可以顯著提升系統(tǒng)的吞吐量,且只須長時間向基站反饋信息,上行反饋開銷極小.
【圖文】：

采用統(tǒng)計信息的ＳＤＭＡ方法提供了可能．２基于旋轉(zhuǎn)直積碼本的空分多址方法實際系統(tǒng)中，用戶之間主特征方向的正交性很難得到保證，且計算復(fù)雜度極高，難以調(diào)度實現(xiàn)多用戶傳輸．然而三維信道下，ＤＦＴ矩陣的直積不僅可以近似信道相關(guān)矩陣的特征模，而且其列向量之間互相正交，所以本研究采用這一思想構(gòu)造基于旋轉(zhuǎn)直積的用戶分簇碼本，碼本由多個分簇基組成，每個分簇基中列向量互相正交．算法原理如圖１所示，旋轉(zhuǎn)直積碼本由基站和用戶預(yù)先保存，首先，用戶根據(jù)下行信道估計得到的信道相關(guān)矩陣選取所在分簇基及其發(fā)送方向集合，并將選取結(jié)果反饋回基站；然后，基站對選取同一分簇基的用戶調(diào)度分組，組內(nèi)用戶之間發(fā)送方向集合正交；最后，組內(nèi)用戶進行空分多址傳輸．圖１基于旋轉(zhuǎn)直碼本的空分多址方法框圖２．１旋轉(zhuǎn)直積碼本構(gòu)造在二維信道中，ＤＦＴ矩陣可以良好地近似其信道相關(guān)矩陣的特征模［１０］，通過對ＤＦＴ矩陣左乘一個對角旋轉(zhuǎn)矩陣相當于在虛擬角度域?qū)ζ溥M行角度旋轉(zhuǎn)［１１］，使其在虛擬角度域?qū)?yīng)著不同方向．在三維信道中，基站側(cè)觀察到的方向包括方位角和俯仰角，各用戶的物理位置不同，其信道相關(guān)矩陣存在明顯差異，在虛擬角度域的方向也不同．且在３ＤＭＩＭＯ信道中，發(fā)射端的空間相關(guān)矩陣可以分解為水平子矩陣和垂直子矩陣的直積的形式［１２］．所以可以在水平和垂直方向分別采用旋轉(zhuǎn)ＤＦＴ矩陣量化，然后以直積合并，構(gòu)造適合３ＤＭＩＭＯ系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)直積碼本．旋轉(zhuǎn)直積碼本包含Ｖ＝Ｖａｚ×Ｖｅｌ個分簇基矩陣，每個分簇基矩陣由Ｎｔ個互相正交的ＤＦＴ向量構(gòu)成，Ｖａｚ和Ｖｅｌ分

采用統(tǒng)計信息的ＳＤＭＡ方法提供了可能．２基于旋轉(zhuǎn)直積碼本的空分多址方法實際系統(tǒng)中，用戶之間主特征方向的正交性很難得到保證，且計算復(fù)雜度極高，難以調(diào)度實現(xiàn)多用戶傳輸．然而三維信道下，ＤＦＴ矩陣的直積不僅可以近似信道相關(guān)矩陣的特征模，而且其列向量之間互相正交，所以本研究采用這一思想構(gòu)造基于旋轉(zhuǎn)直積的用戶分簇碼本，碼本由多個分簇基組成，每個分簇基中列向量互相正交．算法原理如圖１所示，旋轉(zhuǎn)直積碼本由基站和用戶預(yù)先保存，首先，用戶根據(jù)下行信道估計得到的信道相關(guān)矩陣選取所在分簇基及其發(fā)送方向集合，并將選取結(jié)果反饋回基站；然后，基站對選取同一分簇基的用戶調(diào)度分組，組內(nèi)用戶之間發(fā)送方向集合正交；最后，組內(nèi)用戶進行空分多址傳輸．圖１基于旋轉(zhuǎn)直碼本的空分多址方法框圖２．１旋轉(zhuǎn)直積碼本構(gòu)造在二維信道中，ＤＦＴ矩陣可以良好地近似其信道相關(guān)矩陣的特征模［１０］，通過對ＤＦＴ矩陣左乘一個對角旋轉(zhuǎn)矩陣相當于在虛擬角度域?qū)ζ溥M行角度旋轉(zhuǎn)［１１］，使其在虛擬角度域?qū)?yīng)著不同方向．在三維信道中，基站側(cè)觀察到的方向包括方位角和俯仰角，各用戶的物理位置不同，其信道相關(guān)矩陣存在明顯差異，在虛擬角度域的方向也不同．且在３ＤＭＩＭＯ信道中，發(fā)射端的空間相關(guān)矩陣可以分解為水平子矩陣和垂直子矩陣的直積的形式［１２］．所以可以在水平和垂直方向分別采用旋轉(zhuǎn)ＤＦＴ矩陣量化，，然后以直積合并，構(gòu)造適合３ＤＭＩＭＯ系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)直積碼本．旋轉(zhuǎn)直積碼本包含Ｖ＝Ｖａｚ×Ｖｅｌ個分簇基矩陣，每個分簇基矩陣由Ｎｔ個互相正交的ＤＦＴ向量構(gòu)成，Ｖａｚ和Ｖｅｌ分

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