一種基于零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法

文檔序號：7921569閱讀：408來源：國知局

專利名稱：一種基于零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多輸入多輸出(MMO: Multiple Input and Multiple Output)無
線移動通信系統(tǒng)中的智能天線波束賦形技術，更具體地，涉及一種基于波束零陷展寬的自適應多用戶波束成形(beamforming)方法。
背景技術：
多輸入多輸出系統(tǒng)由于可以有效提高信道容量，已成為LTE的研究中一項倍受人們關注的技術。
針對多用戶使用的預編碼方法的基本思想是發(fā)射端發(fā)射機已知所有用戶的信道信息，根據(jù)所有用戶的信道信息，通過多用戶信號分離算法對于多用戶間的信號進行分離，消除用戶之間的干擾，達到同時同頻傳輸多用戶信號的目的。
要使用該預編碼方法，對于下行鏈路來講，基站(如NodeB)需要知道多個用戶各自的下行信道矩陣，這類基于信道信息進行用戶間千擾消除的 MU-MMO方法存在的瓶頸是在FDD模式下，得到信道信息是比較困難的，利用碼本反饋信道信息需要耗費很大的開銷且反饋的信道矩陣準確性低。
為了應對上述困難，波束成形的方法通過用戶所在方位來區(qū)分用戶，從而可以實現(xiàn)多個用戶復用相同的時間頻率資源。對于小天線間距)情況下的MIMO系統(tǒng)，更加適合于應用波束成形技術。
在多用戶MIMO模式中，可以通過設計合適的發(fā)射天線和接收天線的權值矢量來設計賦形波束的方向，區(qū)分多用戶的信號，去除用戶間千擾。
但是，如何在不使用編碼的情況下，僅僅利用多天線技術，多用戶同時同頻復用系統(tǒng)資源一直是尚未解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于波束零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法，使得至少2個用戶可以利用相同的時、頻、碼資源，復用系統(tǒng)資源。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法，包括
權值碼本的生成預先選取多組波達角即DOA角度組合，每組包含N 個預先選取的DOA角度，采用零陷展寬算法計算出各組N個用戶的發(fā)射權值后進行正交化，得到各用戶最終的發(fā)射權值并作為碼本保存，N為要復用相同資源的用戶數(shù)量，N^2;
自適應多用戶波束成形基站接收上行信號，估計出各用戶所在位置對應的DOA角度，將滿足分組約束條件的N個用戶分入一個用戶組，對每一用戶組，根據(jù)其中N個用戶的DOA角度，從預先選取的DOA角度組合中匹配到一組最接近的DOA角度組合，按所述碼本中該該匹配到的DOA角度組
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點
所述復用相同資源的用戶數(shù)量N等于2，自適應多用戶波束成形時，基站將兩個用戶分入同一用戶組時采用的分組約束條件包括
對于任意兩個用戶Uj、 Uk，用戶Uj的DOA角度A和用戶Uk的DOA角度《需滿足I《一《1》5xAP;其中，5的取值范圍為0.5《5《2， z^為零陷展寬算法所使用的零陷寬度值，M<40° 。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點所述3 的取it范圍為1《5<1.5。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點采用 8天線時，A^的取值范圍為25°<A^《30°。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點所述分組約束條件還包括對于任意兩個用戶Uj、 Uk，用戶Uj的DOA 角度《和用戶Uk的DOA角度《需滿足I《-《—其中，使用8根發(fā) 送天線時A->10°， -使用4才艮發(fā)送天線時A^>20°。
進一步地，上迷的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點使用 8根發(fā)送天線時> 20° ， 4吏用4才艮發(fā)送天線時> 40° 。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點所述分組約束條件還包括以下條件中的一種或兩種
對于任一用戶的峰均比，需滿足峰均比 > 峰均比門限值；其中，若基站根據(jù)接收到的上行信號得到用戶Ui對應的波束圖主瓣的增益值為P"波束圖增益的均值為Q,,則用戶U,的峰均比為Pi/Qi;所述峰均比門限值大于2;
對于任一用戶的旁瓣主瓣增益比，需滿足旁瓣主瓣增益比<旁瓣主瓣增益比門限值；其中，若基站根據(jù)接收信號得到用戶Ui所對應的波束圖中除主瓣外增益最大的方向的波束增益值為A;用戶Ui所對應的波束圖的主瓣波束增益值《，則所述旁瓣主瓣增益比為iVg;所述旁瓣主瓣增益比門限值小于-5dB。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點在權值碼本的生成過程中，計算用戶發(fā)射權值的方法如下
假定用戶組中包含的用戶為仏，...,Uw, Ui, Ui + 1,...,UN，各用戶對應的 DOA角度為3,…,6U,《，S+1， ...，對于用戶組中的用戶Ui,是用該用戶Ui的DOA角度《作為主瓣方向，并以該組中其他用戶的DOA角度《，...， Sv S+,， ...， ^作為零陷方向，釆用零陷展寬算法生成該用戶Ui的發(fā)射權值，Ki復
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點在權值碼本的生成過程中，選取DOA角度組合的方法如下
預定義掃描角度的粒度間隔;將N個用戶的DOA角度分別從-60。 ~ 60。以A-為間隔進行遍歷取值，N個用戶協(xié)同取值時即得到((120。/A^)+lf種 DOA角度組合，將該"120°/ °)+《種DOA角度組合作為預先選取的DOA角度組合，或者至少將該((120。/Af)+1)種DOA角度組合中滿足所迷分組約束條件的部分DOA角度組合作為預先選取的DOA角度組合，所述預先選取的DOA角度指從-60° ~ 60°以^為間隔進行遍歷取值得到的DOA角度。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點
自適應多用戶波束成形過程中，進行DOA角度組合的匹配時，對每一用戶組，是根據(jù)其中每一用戶的DOA角度，分別從預先選取的角度值中選出與其差值的絕對值最小的一個取值，將選出的N個取值構成的DOA角度組合作為所匹配到的一組最接近的DOA角度組合。
進一步地，上述的自適應多用戶波束成形方法還可具有以下特點A-的取值范圍為3°~6°。
可以看出，本發(fā)明給出了一種用于多用戶波束成形的方案，利用波束零陷展寬技術和權值正交化技術，配合幾種分組約束條件，可以使得至少2個用戶利用相同的時、頻、碼資源，復用系統(tǒng)資源。本發(fā)明在不使用編碼的情況下，僅僅利用多天線技術，實現(xiàn)了多用戶同時同頻復用系統(tǒng)資源。

圖1是本發(fā)明實施例基于零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法的流程
圖2是在隨機輸入信號序列長度為15時得到的零陷展寬波束圖；圖3是在隨機輸入信號序列長度為15時得到的另一零陷展寬波束圖；圖4是隨機輸入信號序列長度為1500時得到的零陷展寬波束圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細闡述，以兩個用戶配對復用相同資源的情況為例，但本發(fā)明不限于兩用戶的情況。
圖1示出了本實施例方法的流程圖，首先需完成權值碼本的生成，在自適應多用戶波束成形時使用。權值碼本的生成即要計算并存儲所有可能發(fā)生
的情況下兩個用戶的發(fā)射權值，具體包括
第一步預定義掃描角度的粒度間隔A-， A^的取值范圍較佳為3°~6°;
第二步將兩個用戶的DOA (Direction of Arrival,波達角)角度分別從 -60°~60°以z^為間隔進行遍歷取值，每個用戶需計算的情況有(12(T/A^)+l 種，兩用戶協(xié)同取值時可以得到《120。/A0。)+1)2種DOA角度組合，每種DOA 角度組合中包括兩個預先選取的DOA角度；
所謂預先選取的DOA角度是從-60° ~ 60°以A0為間隔進行遍歷取值得到的DOA角度，例如，在A^的取值為5°時，該預先選取的DOA角度即為-60°, -55。， -50°， ......0°， 5°， ......， 55°, 60°。因此該步得到的DOA角度組合也
可稱為預先選取的DOA角度組合。
對于一些明顯不滿足下文中的分組約束條件的DOA角度組合也可以在計算前排除。如可以排除{-60°, -60°}或{-60°， -57°}等等00八角度組合。但至少要將該((12(r/A^) + f種DOA角度組合中滿足所述分組約束條件的部分 DOA角度組合作為預先選取的DOA角度組合。不過這并非是必須的。
第三步對于《l2(r/Ar)+iy種DOA角度組合進行遍歷，對每種DOA角度組合，根據(jù)零陷展寬算法得到兩個用戶分別使用的固定的發(fā)射權值；
對于兩用戶的MMO,每組內(nèi)兩個用戶(用戶一，用戶二}，對應的DOA 角度分別為g，《為例，每個用戶一列發(fā)射權值。根據(jù)零陷展寬算法，組內(nèi) 每個用戶生成波束權值在該用戶自己的DOA方向形成主瓣，在組內(nèi)其它用戶 DOA方向生成零陷。
當有N個用戶被分為同一組時即同時工作時，假定用戶組中包含的用戶為U！,..., Ui, Ui +!,...,UN，各用戶對應的DOA角度為《，...,《—,，《，《+1 ，...，
對于用戶組中的用戶Ui，是用該用戶Ui的DOA角度S作為主瓣方向，并以該組中其他用戶的DOA角度《，…，《—,，《+1， ...， 6^作為零陷方向，采用零陷展寬算法生成用戶Ui的發(fā)射權值，Ki《N。
第四步對每種DOA角度組合內(nèi)的兩個用戶的發(fā)射權值進行正交化，將本發(fā)明對具體的正交化算法并不做限定，如可以釆用Gram-Schmidt (施密特)正交化算法對組內(nèi)用戶的發(fā)射權值進行正交化。
假定用戶一和用戶二的發(fā)射權值分別為ul、 u2;正交化后用戶一和用戶二的發(fā)射權值分別vl、 v2，則有
<formula>formula see original document page 10</formula>
上式中(O表示內(nèi)積，即m2"1"; l卜ll表示取^t。
下面以為用戶二生成發(fā)射權值為例說明一下第三步的運算。
用戶二的主瓣方向^ =《，干擾的入射角度即零陷方向為《，在數(shù)據(jù)失配的情況下，角度的最大變化量即零陷寬度為A^ (M的取值范圍可參下文零陷展寬約束條件中的介紹)，按兩點分布考慮。入射角左邊擾動為/7/^, 右邊4尤動為《Ae，；？為左^尤動幅度，《為右4尤動幅度，且p +《-l。
先根據(jù)零陷方向《和零陷寬度M計算用戶二的協(xié)方差矩陣R，具體的計算過程如下
由于千擾功率的大小只影響零陷的深度，可〗叚設兩個千擾的功率相等。這樣，兩個干擾形成的左擾動導向矢量(即《+pA6方向對應的導向矢量) 的+/ ^)和右擾動導向矢量(即《-《Ae方向對應的導向矢量)"的-^A。為
<formula>formula see original document page 10</formula> (式1 )
<formula>formula see original document page 10</formula> (式2 ) 在(式1 )和(式2 )中，記
<formula>formula see original document page 10</formula>; 如果A6很小則有
<formula>formula see original document page 10</formula> (式3 )
<formula>formula see original document page 10</formula> (式4 )
把(式3),(式4)分別代入(式l)和(式2)可以看到，對于固定的入射角，|cos《|si，考慮最大的角度擴散，在這里取lcos《卜l，這樣設A^"A^這樣，(式l)、(式2)可以變化為
<formula>formula see original document page 11</formula>(式5)
<formula>formula see original document page 11</formula> (式6)
其中，"(50為零陷中心方向導向矢量。
記(式5 )(式6 )中的^=;z"sin《，并且令<formula>formula see original document page 11</formula> (式7 ) <formula>formula see original document page 11</formula>式8 ) 這樣，接收的信號可以表示為
<formula>formula see original document page 11</formula> (式9 )
<formula>formula see original document page 11</formula>(式10 )
其中Z+(0表示從《+ pA6入射的干擾信號，而X力)表示從^ -《^入射的
干擾信號；s(o表示輸入信號，"(/)表示噪聲信號。
分別取兩個干擾信號形成的協(xié)方差矩陣，并且由于萬5" 二/和(X" =/, 所以有
<formula>formula see original document page 11</formula>(式11 )
<formula>formula see original document page 11</formula> (式12 )
其中，，尸為S(/)的協(xié)方差，/為單位矩陣。
由于(式ll)、(式12)是在信號分成兩部分的基礎上得出的協(xié)方差矩陣，需要將兩個矩陣進行算術平均，這樣得到的協(xié)方差矩陣為
<formula>formula see original document page 11</formula> (式13 )
得到用戶二的協(xié)方差矩陣R后，將其帶入線性約束最小方差算法(LCMV 準則)公式，得到用戶二的帶有零陷的發(fā)射權值W,從而完成波束賦形算法。
線性約束最小方差算法在某個線性約束條件下，使陣列輸出的方差最小。線性約束最小方差算法公式為w = ir、(^)[Z(^)7r^(A)]"V,其中，g為歸一化常數(shù)。
采用以上步驟可計算得到用戶二的發(fā)射權值。對于用戶一，如果取& = 《，以用戶二的主瓣方向《為零陷方向，采用上述步驟可以計算得到用戶一的發(fā)射權值。
在另一實施方式中，計算用戶二的協(xié)方差矩陣R時還可以采用另一種方式，即根據(jù)零陷方向《、零陷寬度A6、左擾動幅度p以及NodeB估計得到的接收信號中用戶二對應的原始協(xié)方差矩陣》來計算，具體過程如下
從(式13)可以看出，由于矩陣B和C沒有入射角信息，最終得到的協(xié) 方差矩陣為接收信號協(xié)方差矩陣的算術運算，擾動的均值m為
m = (2/ -， (式14)
均值的不同代表擾動中心位置的不同，顯然p=0.5時擾動中心在入射角的方向；纟尤動的方差S2為
2:2=4厶62; (卜/7) (式15)
作為擾動和中心角偏差的一種度量，方差越大，則表示對擾動的影響越大，當； =0.5時^達到最大。由于擾動，^表示對擾動抑制，從而影響接收信號的信干噪比。
此外，觀察(公式7 )和(公式8 )可知，當/ = 0.5時有S=C，由于5 和C均為以指數(shù)函數(shù)為特征值的對角矩陣，設》中的元素^， l"j《M， M 為々的行數(shù)；那么對于其中的元素^經(jīng)過萬紐"的運算以后為
^ exp((/ -力Ap / 2) (式16 )
而經(jīng)過(^》(:運算以后的元素為
^exp(C/-z)一2) (式17)
其中，exp(x)表示Z。
經(jīng)過(式13 )的運算可以把矩陣對應元素做平均得到矩陣R,矩陣R中的對應元素為
rv = ^ cos((,'-力A伊/ 2) (式18 )從(式18)可以看到，經(jīng)過(式13 )的運算以后得到的矩陣為接收信號協(xié)方差矩陣對應元素的運算，定義矩陣T，其中的元素為
<formula>formula see original document page 13</formula> (式19)
對矩陣》做如下運算
<formula>formula see original document page 13</formula>(式20)
其中，"。"表示Hadamard (哈達瑪特)積。經(jīng)過上述運算得到的矩陣 (以式20或式18表示)和式13得到的矩陣一樣，但可以減少運算量。
在實際運行時按以下步驟完成自適應多用戶波束成形
步驟A:基站接收各用戶的上行信號，利用MUSIC、 C叩on等DOA估計算法分別估計出各用戶所在的位置對應的DOA角度；
步驟B:根據(jù)預設的分組約束條件，對各用戶進行配對得到一個或多個用戶組，每一用戶組中包含兩個用戶；
本實施例分組約束條件包括與用戶的DOA角度有關的零陷展寬的約束條件和權值正交化的約束條件，還可以增加波束圖峰均比的約束條件和波束圖旁瓣主瓣增益比的約束條件。
步驟C:對每一用戶組，根據(jù)該用戶組中每一用戶的DOA角度，分別從 -60°~60。以A^為粒度間隔的預先選取的DOA角度取值中選出與其差值的絕對值最小的一個取值，調(diào)用由選出的兩個取值構成的DOA角度組合對應的發(fā) 射權值碼本，作為該兩個用戶下行信號發(fā)射所使用的最終的發(fā)射權值。
以上是兩用戶的情況，對于更多用戶的情況也可以通過遍歷得到這些用戶的每種DOA角度組合，并通過零陷展寬算法得到每種DOA角度組合對應的一組發(fā)射權值，正交化后保存為發(fā)射權值的碼本。在實際運行時，也可以按上述步驟對用戶分組，并匹配到相應的碼本，進而得到各用戶的發(fā)射權值，完成自適應多用戶波束成形。
下面逐一介紹一下步驟B中的幾種約束條件，應說明的是，以下條件僅作為示例，本發(fā)明不限于下文介紹的這些示例。
分組約束條件包括零陷展寬約束條件，權值正交化約束條件，峰均比約束條件，旁瓣主瓣增益比約束條件；下面分別進行詳細介紹。
>零陷展寬約束條件
對于任意兩個用戶用戶i和用戶j,當其所在位置對應的DOA角度分別為《和《時，零陷展寬約束條件為 I《■-《■ 一xA/9;
其中，3為常數(shù)，取值范圍為0.5《3《2;優(yōu)選地1<<5《1.5。
上述A《為零陷寬度，是零陷展寬算法中的一個重要參數(shù)，這個參數(shù)表示零陷展寬算法所設置的零陷應該達到的寬度。根據(jù)仿真驗證，當M小于40 度時，零陷范圍內(nèi)波束能量幾乎為零，性能較好；當M大于40度時，零陷范圍內(nèi)會有波束凸起，不利于使用。
因此，在后續(xù)步驟采用零陷展寬算法計算發(fā)射權值時，A^取值不應大于 40度；但是A6取值過小也達不到零陷展寬的目的，采用8天線時，AP優(yōu)選的取值范圍為25~30度。
>權值正交化約束條件
對于任意兩個用戶用戶i和用戶j,當其所在位置對應的DOA角度分別為《和《時，權值正交化約束條件為I《-《12A0。
使用8根發(fā)送天線時> 10° ，優(yōu)選地，A- > 20° 。
使用4根發(fā)送天線時△》> 20°,優(yōu)選地，> 40° 。
由于兩組權值之間的正交是兩數(shù)據(jù)流間無干擾的必要條件，正交化后有可能實現(xiàn)兩數(shù)據(jù)流間無干擾；若ul、 u2為正交化前的權值，vl， v2為正交化后的權值，對u2做正交化后，得到的權值v2對應的波束在ul主方向形成零陷，即正交化不影響形成零陷的性能。
通過大量仿真驗證，得到以下結論
當使用8根發(fā)送天線時，當兩權值向量對應的波束中心角間隔大于20度時，可以認為正交化對波束性能沒有影響；當使用4根發(fā)送天線時，當兩權值向量對應的波束中心角間隔大于40度時，可以認為正交化對波束性能沒有影響；
但是，當兩權值向量對應的波束中心角間隔過于接近時(例如，使用8 根發(fā)送天線時間隔小于20度，使用4根發(fā)送天線時間隔小于40度)波束發(fā) 生形變，原因在于權值v2所產(chǎn)生的波束既要在u2方向形成主瓣，又要在ul 方向形成零陷，由于波束寬度的原因，這一點是無法做到的，所以波束就會發(fā)生非所要求的形變。
也就是說，如果用戶i和用戶j不滿足上述權值正交化約束條件，則不適于采用零陷展寬算法生成權值，即不能將用戶i和用戶j分在一組進行后續(xù)的采用零陷展寬算法生成權值的操作。
>峰均比約束條件
這個約束條件是限制NodeB的接收信號中用戶所對應的波束圖主瓣的增益與該用戶所對應的波束圖增益均值的比需要大于一門限值(稱為峰均比門限值)，這樣保證了當主瓣的增益不是足夠大時，將不能通過約束條件，從而不能進行后續(xù)的多用戶波束賦形算法，即不能將該用戶與其它用戶分為一組。
峰均比約束條件為峰均比 > 峰均比門限值。
其中，若NodeB根據(jù)接收信號得到用戶i對應的波束圖主瓣的增益值為 Pi，用戶i對應的波束圖增益的均值為Qi,則用戶i的峰均比為Pi/Qi。
上述峰均比門限值可通過仿真確定，峰均比門限值可以大于2。
>旁瓣主瓣增益比約束條件
這個約束條件是限制NodeB的接收信號中用戶所對應的波束圖最大旁瓣的增益與主瓣增益的比必須小于一門限值(稱為旁瓣主瓣增益比門限值)，這樣保證了若旁瓣的增益過大時不能通過約束條件，從而不能進行后續(xù)的多用戶波束賦形算法，即不能將該用戶與其它用戶分為一組。
若NodeB根據(jù)接收信號找到用戶所對應的波束圖中除主瓣外增益最大的方向(即主瓣邊零陷以外的方向)后，估計得到此方向的波束增益值為g; 該用戶所對應的波束圖的主瓣波束增益值《，則旁瓣主瓣增益比約束條件為尸2/《 <旁瓣主瓣增益比門限值。
旁瓣主瓣增益比門限值可以通過仿真確定，例如，旁瓣主瓣增益比門限
值的取值范圍可以是小于或等于0dB,優(yōu)選地，旁瓣主瓣增益比門限值可以等于-5dB。
在上述4個分組約束條件中，零陷展寬約束條件為必須滿足的條件，即同一用戶組中的任意兩個用戶的DOA角度必須滿足零陷展寬約束條件。而其余3個約束條件為可選的條件。如可以只采用零陷展寬約束條件和4又值正交化約束條件進行用戶配對。
下面將結合附圖對本發(fā)明根據(jù)零陷展寬算法生成的發(fā)射權值對應的波束圖進行描述，以驗證采用零陷展寬算法生成的發(fā)射權值的有效性。
仿真驗證中要求在45°和-30°兩個方向形成零陷，而在10°方向形成主瓣。如附圖所示，圖2和圖3為按本發(fā)明方法，隨機輸入信號x的序列長度為15 時所形成的波束圖，圖4為按本發(fā)明方法，隨機輸入信號x的序列長度為1500 時所形成的波束圖。從附圖中可以看出無論輸入信號序列長短，所生成的波束都可以滿足展寬的零陷和主瓣的方向。只是序列較短時，由于輸入信號的隨機性，所生成的波束圖不穩(wěn)定，旁瓣有時會比較大。隨著輸入信號序列長度的增加，算法所生成的波束圖趨于穩(wěn)定，且旁瓣增益不斷減小。
權利要求
1、一種基于零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法，包括權值碼本的生成預先選取多組波達角即DOA角度組合，每組包含N個預先選取的DOA角度，采用零陷展寬算法計算出各組N個用戶的發(fā)射權值后進行正交化，得到各用戶最終的發(fā)射權值并作為碼本保存，N為要復用相同資源的用戶數(shù)量，N≥2；自適應多用戶波束成形基站接收上行信號，估計出各用戶所在位置對應的DOA角度，將滿足分組約束條件的N個用戶分入一個用戶組，對每一用戶組，根據(jù)其中N個用戶的DOA角度，從預先選取的DOA角度組合中匹配到一組最接近的DOA角度組合，按所述碼本中該匹配到的DOA角度組合對應的N個用戶的發(fā)射權值發(fā)射該用戶組中各用戶的下行信號。
2、如權利要求1所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于所述復用相同資源的用戶數(shù)量N等于2,自適應多用戶波束成形時，基站將兩個用戶分入同一用戶組時采用的分組約束條件包括對于任意兩個用戶Uj、 Uk，用戶Uj的DOA角度《和用戶Uk的DOA角度《需滿足1《-^ >^<A6>;其中，s的取值范圍為0.5《S《2， AP為零陷展寬算法所使用的零陷寬度值，A<9<40° 。
3、如權利要求2所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，所述 3的取值范圍為1《5《1.5。
4、如權利要求2所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，釆用 8天線時，M的取值范圍為25°<A0<3O°。
5、如權利要求2所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，所述分組約束條件還包括對于任意兩個用戶Uj、 Uk,用戶Uj的DOA 角度《和用戶Uk的DOA角度《需滿足I A-《^A^;其中，使用8根發(fā) 送天線時A^>10°, 4吏用4才艮發(fā)送天線時A^>20°。
6、如權利要求5所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，使用8根發(fā)送天線時A->2(T,使用4根發(fā)送天線時A0>4(T。
7、如權利要求2或5中任一權利要求所迷的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，所述分組約束條件還包括以下條件中的一種或兩種對于任一用戶的峰均比，需滿足峰均比〉峰均比門限值；其中，若基站根據(jù)接收到的上行信號得到用戶1^對應的波束圖主瓣的增益值為Pi，波束圖增益的均值為Qi，則用戶Ui的峰均比為Pi/Qi;所述峰均比門限值大于2;對于任一用戶的旁瓣主瓣增益比，需滿足旁瓣主瓣增益比<旁瓣主瓣增益比門限值；其中，若基站根據(jù)接收信號得到用戶Ui所對應的波束圖中除主瓣外增益最大的方向的波束增益值為A;用戶Ui所對應的波束圖的主瓣波束增益值S,則所述旁瓣主瓣增益比為iV《；所述旁瓣主瓣增益比門限值小于-5犯
8、如權利要求1 、 2或5所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，在權值碼本的生成過程中，計算用戶發(fā)射權值的方法如下#_定用戶組中包含的用戶為Uh…,Uw, Ui, Ui+1,...,UN，各用戶對應的 DOA角度為3,.《，《+,， ...，對于用戶組中的用戶Ui，是用該用戶Ui的DOA角度S作為主瓣方向，并以該組中其他用戶的DOA角度《，...， ^U,《+1， ...， ^作為零陷方向，采用零陷展寬算法生成該用戶U的發(fā)射權值，1《i《N。
9、如權利要求8所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于，在權值碼本的生成過程中，選取DOA角度組合的方法如下預定義掃描角度的粒度間隔M;將N個用戶的DOA角度分別從-60。~ 60。以A^為間隔進行遍歷取值，N個用戶協(xié)同取值時即得到((120。/Af )+lf種 DOA角度組合，將該((120。/A(^+《種DOA角度組合作為預先選取的DOA 角度組合，或者至少將該((120。/A^)+1)^種DOA角度組合中滿足所述分組約束條件的部分DOA角度組合作為預先選取的DOA角度組合，所述預先選取的DOA角度指從-60° ~ 60°以^為間隔進行遍歷取值得到的DOA角度。
10、如權利要求1或9所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于自適應多用戶波束成形過程中，進行DOA角度組合的匹配時，對每一用戶組，是根椐其中每一用戶的DOA角度，分別從預先選取的DOA角度中選出與其差值的絕對值最小的一個取值，將選出的N個取值構成的DOA角度組合作為所匹配到的一組最接近的DOA角度組合。
11、如權利要求9所述的自適應多用戶波束成形方法，其特征在于的取值范圍為3°~6°。
全文摘要
一種基于零陷展寬的自適應多用戶波束成形方法，預先選取多組波達角即DOA角度組合，每組包含N個用戶的DOA角度，采用零陷展寬算法計算出各組N個用戶的發(fā)射權值后進行正交化，得到各用戶最終的發(fā)射權值并作為碼本保存，N為要復用相同資源的用戶數(shù)量，N≥2；波束成形時，基站接收上行信號，估計出各用戶所在位置對應的DOA角度，將滿足分組約束條件的N個用戶分入一個用戶組，對每一用戶組，根據(jù)其中N個用戶的DOA角度，從預先選取的DOA角度組合中匹配到一組最接近的DOA角度組合，使用所述碼本中該DOA角度組合對應的N個用戶的發(fā)射權值。本發(fā)明使得至少2個用戶可以利用相同的時、頻、碼資源，復用系統(tǒng)資源。
文檔編號H04B7/04GK101425832SQ20081017701
公開日2009年5月6日申請日期2008年11月10日優(yōu)先權日2008年11月10日
發(fā)明者周支, 陽郭, 巍魏申請人:中興通訊股份有限公司

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