本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形方法和裝置。
背景技術(shù)：
：多用戶的MIMO-OFDM(多入多出正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中，有可能存在載波對(duì)于用戶A的衰落較大，但對(duì)用戶B的衰落卻很小，因此，可采用頻分多址(FDMA)獲得分集增益，我們稱使用這種方法的系統(tǒng)為MIMO-OFDMA系統(tǒng)。關(guān)于現(xiàn)有的OFDM(正交頻分復(fù)用)和MIMO-OFDM(多入多出正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)波束成形的研究中，反饋CSI(信道狀態(tài)信息)到發(fā)射端的方法，主要有統(tǒng)計(jì)量模型和有限反饋模型。其中，在所述統(tǒng)計(jì)量模型中，將信道的統(tǒng)計(jì)量(如均值、方差等)反饋到發(fā)射端；這些方案共同的缺點(diǎn)是反饋CSI占用了大量的頻譜資源。在所述有限反饋模型中，預(yù)先構(gòu)建反饋信息碼本，在發(fā)射端和接收端都存貯這個(gè)碼本，每次反饋的為元素在碼本中的索引，從而大大減少了反饋信息量。關(guān)于現(xiàn)有的OFDM和MIMO-OFDM的載波和功率分配以及多用戶MIMO-OFDMA載波和比特分配的研究中，都是假設(shè)了發(fā)射端具有理想的信道狀態(tài)信息(CSI)或者是部分的CSI，這些方案共同的缺點(diǎn)是反饋CSI占用了大量的頻譜資源。在子載波數(shù)目較大的情況下時(shí)，隨著用戶數(shù)和天線數(shù)的增加，反饋信道頻譜的浪費(fèi)也越來越大，不利于提高系統(tǒng)的下行容量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)在子載波數(shù)目較大的情況下時(shí)，隨著用戶數(shù)和天線數(shù)的增加，反饋信道頻譜的浪費(fèi)也越來越大，不利于提高系統(tǒng)的下行容量。第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形方法，所述方法包括：系統(tǒng)根據(jù)格拉斯曼方法對(duì)連續(xù)碼本進(jìn)行初步量化得到有限狀態(tài)碼本；系統(tǒng)根據(jù)Lloyd矢量量化方法，對(duì)所述有限狀態(tài)碼本進(jìn)行聯(lián)合量化，得到聯(lián)合量化后的小規(guī)模碼本；接收端根據(jù)容量最大化原則確定每個(gè)載波頻帶的波束成形矩陣和所分配的用戶的波束成形信息，并將所述波束成形信息的對(duì)應(yīng)碼本的索引利用有限反饋模型反饋到發(fā)射端；所述發(fā)射端根據(jù)所述索引在碼本中查找對(duì)應(yīng)的波束成形信息，根據(jù)插值法，獲取所有子載波的波束成形信息。結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)根據(jù)格拉斯曼方法對(duì)連續(xù)碼本進(jìn)行初步量化得到有限狀態(tài)碼本步驟包括：根據(jù)m維歐氏空間Cm中含有N個(gè)1維子空間的集合中，對(duì)于Cm最優(yōu)的裝箱是N條直線之間最小夾角最大的那個(gè)集合，通過公式：確定在第c個(gè)載波上對(duì)應(yīng)的有限狀態(tài)碼本矩陣W，其中，是碼本W(wǎng)的第s列，k表示載波分給的用戶索引，表示第k個(gè)用第c個(gè)載波上的信道響應(yīng)，雙豎線表示取模運(yùn)算。結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)Lloyd矢量量化方法，對(duì)所述有限狀態(tài)碼本進(jìn)行聯(lián)合量化，得到聯(lián)合量化后的小規(guī)模碼本步驟包括：對(duì)于任一有限狀態(tài)碼本：計(jì)算最優(yōu)分割單元：Hi={H∈Ψ:det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]]≥det[I-Σ[ΦΦH-VHF^jΦ^jΦ^jHF^jHV]],∀j≠i}]]>其中，i＝1,…,L，Hi為集合Ψ對(duì)于的最優(yōu)分割單元，Ψ為包含大量信道實(shí)現(xiàn)的集合，為波束成形矩陣，為功率分配矩陣，V為對(duì)H進(jìn)行奇異值分解得到的酉矩陣，即：H＝UDVH。對(duì)于第i個(gè)分割單元，最優(yōu)的碼元為：(F^i,Φ^i)=argmaxF^i,Φ^iE{det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]],H∈Hi},]]>F^iF^iH=I,]]>Tr{Φ^iΦ^iH}=PTN]]>其中，PT為總發(fā)射功率，表示對(duì)求跡運(yùn)算。結(jié)合第一方面，在第一方面的第三種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述發(fā)射端根據(jù)所述索引在碼本中查找對(duì)應(yīng)的波束成形信息，根據(jù)插值法，獲取所有子載波的波束成形信息步驟具體為：將反饋索引得到的波束成形矩陣作為每個(gè)頻帶中間的子載波的波束成形矩陣，其他子載波的波束成形矩陣，根據(jù)所述每個(gè)頻帶中間的子載波的波束成形矩陣，由插值法生成。結(jié)合第一方面的第三種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述其它子載波的波束成形矩陣，根據(jù)所述每個(gè)頻帶中間的子載波的波束成形矩陣，由插值法生成步驟具體為：G^=UG^DG^VG^H]]>根據(jù)確定子載波的波束成形矩陣，其中：Φ^=PDG^Tr(DG^DG^H)]]>G^(modN(qv-v2+s),θ)=(1-βs)G(qv-v2)+βsejθG(modN(qv+v2)),]]>樣點(diǎn)為G(qv-v2),1≤q≤M,]]>符號(hào)modN(g)表示取模N，θ為相位旋轉(zhuǎn)參數(shù)，且當(dāng)?shù)趒個(gè)載波頻帶分給了第k個(gè)用戶，令v為每個(gè)頻帶載波數(shù)，M為頻帶個(gè)數(shù)，N為子載波個(gè)數(shù)，第q個(gè)頻帶的θ最佳值θq為：θq=argmax0≤θ<2π{Σm=(q-12)vmodN(qv+v2-1)log2det[I+Γm,θΓm,θHσ2]},]]>其中，σ2為信道噪聲方差，為波束成形矩陣，和為對(duì)進(jìn)行奇異值分解得到的酉矩陣，即：G^=UG^DG^VG^H.]]>結(jié)合第一方面，在第一方面的第五種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括：發(fā)射端根據(jù)得到的波束成形信息，通過貪婪算法進(jìn)行功率分配和自適應(yīng)調(diào)制。結(jié)合第一方面的第五種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述發(fā)射端根據(jù)得到的波束成形信息，通過貪婪算法進(jìn)行功率分配和自適應(yīng)調(diào)制步驟包括：每次分配一個(gè)比特，計(jì)算由于增加這個(gè)比特所對(duì)應(yīng)的每個(gè)載波的發(fā)射功率的增量，獲取發(fā)射功率的增量最小的載波進(jìn)行波束發(fā)射。第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形裝置，所述裝置包括：第一量化單元，用于由系統(tǒng)根據(jù)格拉斯曼方法對(duì)連續(xù)碼本進(jìn)行初步量化得到有限狀態(tài)碼本；第二量化單元，用于由系統(tǒng)根據(jù)Lloyd矢量量化方法，對(duì)所述有限狀態(tài)碼本進(jìn)行聯(lián)合量化，得到聯(lián)合量化后的小規(guī)模碼本；索引反饋單元，用于由接收端根據(jù)容量最大化原則確定每個(gè)載波頻帶的波束成形矩陣和所分配的用戶的波束成形信息，并將所述波束成形信息的對(duì)應(yīng)碼 本的索引利用有限反饋模型反饋到發(fā)射端；信息獲取單元，用于由所述發(fā)射端根據(jù)所述索引在碼本中查找對(duì)應(yīng)的波束成形信息，根據(jù)插值法，獲取所有子載波的波束成形信息。結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一量化單元具體用于：根據(jù)m維歐氏空間Cm中含有N個(gè)1維子空間的集合中，對(duì)于Cm最優(yōu)的裝箱是N條直線之間最小夾角最大的那個(gè)集合，通過公式：確定在第c個(gè)載波上對(duì)應(yīng)的有限狀態(tài)碼本矩陣W，其中，是碼本W(wǎng)的第s列，k表示載波分給的用戶索引，表示第k個(gè)用第c個(gè)載波上的信道響應(yīng)，雙豎線表示取模運(yùn)算。結(jié)合第二方面，在第二方面的第二種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二量化單元具體用于：對(duì)于任一有限狀態(tài)碼本：計(jì)算最優(yōu)分割單元：Hi={H∈Ψ:det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]]≥det[I-Σ[ΦΦH-VHF^jΦ^jΦ^jHF^jHV]],∀j≠i}]]>其中，i＝1,…,L，Hi為集合Ψ對(duì)于的最優(yōu)分割單元，Ψ為包含大量信道實(shí)現(xiàn)的集合，為波束成形矩陣，為功率分配矩陣，V為對(duì)H進(jìn)行奇異值分解得到的酉矩陣，即：H＝UDVH；對(duì)于第i個(gè)分割單元，最優(yōu)的碼元為：(F^i,Φ^i)=argmaxF^i,Φ^iE{det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]],H≠Hi},]]>F^iF^iH=I,]]>Tr{Φ^iΦ^iH}=PTN]]>其中，PT為總發(fā)射功率，表示對(duì)求跡運(yùn)算。在本發(fā)明中，經(jīng)過格拉斯曼方法對(duì)碼本進(jìn)行初始量化后，通過將矢量量化的有限反饋模型應(yīng)用到多用戶MIMO-OFDMA系統(tǒng)中進(jìn)一步量化，根據(jù)得到小規(guī)模碼本，獲取波束成形信息對(duì)應(yīng)的碼本反饋至發(fā)射端，發(fā)射端結(jié)合插值法，從而可獲取所有子載波的波束成形信息。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，可有效的減少反饋數(shù)據(jù)量，提高系統(tǒng)的下行容量。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真結(jié)果示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一仿真結(jié)果示意圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下：在步驟S101中，系統(tǒng)根據(jù)格拉斯曼方法對(duì)連續(xù)碼本進(jìn)行初步量化得到有限狀態(tài)碼本。在本發(fā)明實(shí)施例中，系統(tǒng)模型為多用戶MIMO-OFDMA系統(tǒng)，OFDM載波數(shù)為N，用戶數(shù)為K?；竞兔總€(gè)用戶的天線數(shù)分別為NT和NR，系統(tǒng)表達(dá)式為y＝ZHFΦx+n，其中，x為發(fā)射信號(hào)矢量，y為接收信號(hào)矢量，Φ為功率分配矩陣，F(xiàn)為波束成形矩陣，H為信道響應(yīng)矩陣，Z為接收合并矩陣，n為加性高斯白噪聲。通過系統(tǒng)根據(jù)格拉斯曼方法對(duì)連續(xù)碼本進(jìn)行初步量化得到有限狀態(tài)碼本的步驟，具體解釋如下：格拉斯曼空間G(m,n)的定義：G(m,n)為所有m維歐式空間Εm(Ε＝R或Ε＝C)的n維子空間的集合。格拉斯曼空間裝箱問題為當(dāng)N一定，在Εm中找到N個(gè)n維子空間，使其是這個(gè)格拉斯曼空間G(m,n)的最佳近似。存在如下定理1：Cm中含有N個(gè)1維子空間的集合中，對(duì)于Cm最優(yōu)的裝箱是N條直線之間最小夾角最大的那個(gè)集合。因?yàn)樾诺罌_激響應(yīng)為復(fù)數(shù)，所以Ε＝C。此時(shí)格拉斯曼空間G(m,1)為N條過原點(diǎn)Cm的直線，兩條直線之間的夾角定義為將定理一作為構(gòu)建波束成形矢量碼本的標(biāo)準(zhǔn)。將得到的碼本用一個(gè)N×m的矩陣W表示(本文中m＝NT)，wi為其第i列元素。在第c個(gè)載波上，采用如下的方案選擇波束成形矢量：(k,wcs)=argmaxk∈(1,...,K)wi∈W||Hckwi||2]]>k表示此載波分給的用戶索引，即是碼本W(wǎng)的第s列。等效增益表示為：GEc=||Hckwcs||2.]]>在步驟S102中，系統(tǒng)根據(jù)Lloyd矢量量化方法，對(duì)所述有限狀態(tài)碼本進(jìn)行 聯(lián)合量化，得到聯(lián)合量化后的小規(guī)模碼本。根據(jù)Lloyd矢量量化方法具體為：對(duì)于包含大量信道實(shí)現(xiàn)的集合Ψ，設(shè)計(jì)一個(gè)映射使得平均容量損失最小f^=max(F^,Φ^)=f(H),H∈ΨE{det[I-Σ[ΦΦH-VHF^Φ^Φ^HF^HV]]}.]]>Cd=-E{log2det[I-Σ[ΦΦH-VHF^Φ^Φ^HF^HV]]}]]>其中：Σ=(I+DDHΦΦHσ2)-1DDHσ2]]>具體過程如下:①隨機(jī)選擇一個(gè)有限狀態(tài)碼本：計(jì)算最優(yōu)分割單元：Hi={H∈Ψ:det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]]≥det[I-Σ[ΦΦH-VHF^jΦ^jΦ^jHF^jHV]],∀j≠i}]]>其中，i＝1,…,L，Hi為集合Ψ對(duì)于的最優(yōu)分割單元。②對(duì)于第i個(gè)分割單元，最優(yōu)的“碼元”為：(F^i,Φ^i)=argmaxF^i,Φ^iE{det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]],H∈Hi},]]>F^iF^iH=I,]]>Tr{Φ^iΦ^iH}=PTN]]>上式目前無法得到閉式解，這里給出一個(gè)次優(yōu)解的求解方法：其思想為將包含無窮元素的空間和分別離散化，即用有限元素的子空間來近似表示整個(gè)空間。對(duì)于它為一個(gè)NT×NT的空間，采用格拉斯曼空間裝箱的方法可以用包含w個(gè)NT×NT的酉矩陣的集合W來近似表示NT×NT的空間。對(duì)于可將發(fā)射功率PT平均分成d份，則所有可能的功率分配結(jié)果的集合為B。求解就變?yōu)樵诩蟇和B中搜索最優(yōu)解。其中w和d的大小決定了搜索復(fù)雜度，但求解過 程是離線進(jìn)行的，對(duì)通信系統(tǒng)的復(fù)雜度沒有影響，為了保證求解的精確度，w和d的取值可以適當(dāng)大一些。③上述兩個(gè)步驟反復(fù)迭代，直到Cd收斂為止。在步驟S103中，接收端根據(jù)容量最大化原則確定每個(gè)載波頻帶的波束成形矩陣和所分配的用戶的波束成形信息，并將所述波束成形信息的對(duì)應(yīng)碼本的索引利用有限反饋模型反饋到發(fā)射端。在步驟S104中，所述發(fā)射端根據(jù)所述索引在碼本中查找對(duì)應(yīng)的波束成形信息，根據(jù)插值法，獲取所有子載波的波束成形信息。所述根據(jù)插值法，獲取所有子載波的波束成形信息具體可以包括：a.將N個(gè)子載波分成M個(gè)頻帶(設(shè)N能被2M整除)，每個(gè)頻帶載波數(shù)為v＝N/M。每個(gè)頻帶分給對(duì)它來說可實(shí)現(xiàn)信道容量最大的用戶。以第q個(gè)頻帶為例：[(F^q,Φ^q),k]=argmax(F^i,Φ^i)∈Ω1≤k≤K{Σm=(q-1)vqv-1log2det[I+HmkF^i,Φ^i(HmkF^i,Φ^i)Hσ2]}]]>b.將反饋索引得到的波束成形矩陣作為每個(gè)頻帶中間的子載波的波束成形矩陣，其他子載波的波束成形矩陣由插值得到,具體過程如下：現(xiàn)有的“樣點(diǎn)”為其中插值方案如下：G^(modN(qv-v2+s),θ)=(1-βs)G(qv-v2)+βsejθG(modN(qv+v2))]]>其中：βs＝s/v，0≤s≤v-1，符號(hào)modN(g)表示取模N，θ為相位旋轉(zhuǎn)參數(shù)，引入它可以減少相位旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的性能損失。假設(shè)第q個(gè)載波頻帶分給了第k個(gè)用戶，令第q個(gè)頻帶的θ最佳值(記為θq)由下式來確定：θq=argmax0≤θ<2π{Σm=(q-12)vmodN(qv+v2-1)log2det[I+Γm,θΓm,θHσ2]},]]>為了簡(jiǎn)化上式的求解，將角度在[0,2π)內(nèi)進(jìn)行量化，均勻地分成T份，形成一個(gè)集合Θ={0,2πT,4πT,...,2(T-1)πT}]]>上式的求解變?yōu)樵讦▋?nèi)搜索最優(yōu)解θq。將θq,(1≤q≤M)在Θ內(nèi)的索引反饋到發(fā)射端，發(fā)射端在相同的Θ內(nèi)找到每個(gè)載波頻帶的相位旋轉(zhuǎn)參數(shù)，就可以由式進(jìn)行插值，得到后，子載波的波束成形矩陣由下式確定：G^=UG^DG^VG^H]]>F^=VG^]]>Φ^=PDG^Tr(DG^rG^H)]]>可進(jìn)一步優(yōu)化的實(shí)施方式，所述方法還可包括步驟S105，在步驟S105中，發(fā)射端根據(jù)得到的波束成形信息，通過貪婪算法進(jìn)行功率分配和自適應(yīng)調(diào)制。具體描述如下：假設(shè)子載波上采用的M-PSK調(diào)制，當(dāng)系統(tǒng)的誤碼率為Pe＝BER0，則載波c上的信噪比與調(diào)制比特?cái)?shù)的關(guān)系(以下用SNR＝f(bc,Pe)表示)為：SNR=0,bc=012[Q-1(Pe)]2,bc=112[Q-1(1-1-Pe)]2bc=212[Q-1(Pe/2)sin(π/2c)]2bc≥3]]>其中Q(x)代表Q函數(shù)獲得了波束成形信息后。進(jìn)行載波上的功率分配和自適應(yīng)調(diào)制,利用貪婪算法來進(jìn)行載波上自適應(yīng)分配比特，在總發(fā)射功率和誤碼率的約束下使系統(tǒng)容量最大。通過上面的算法，自適應(yīng)的確定了載波上分配的功率和比特?cái)?shù)(調(diào)制方式由比特?cái)?shù)決定)，在總發(fā)射功率和系統(tǒng)QoS約束下，使系統(tǒng)容量達(dá)到最大。貪婪算法的基本思想是：每一次分配一個(gè)比特到由于增加這個(gè)比特使發(fā)射功率的增量最小的那個(gè)載波上，步驟如下：1).初始化：當(dāng)c＝1…Nc,令bc＝0,Pc＝0。2.)對(duì)于所有的c，計(jì)算P^c=N0GEcf(bc+1,Pe)]]>和ΔPc=P^c-Pc,c′=argminc=1,...,NcΔPc,]]>bc′＝bc′+1，3).如果轉(zhuǎn)到步驟2；否則轉(zhuǎn)到步驟4。4).bc′＝bc′-1,結(jié)束。這里，Nc為載波數(shù)，bc′為分配到第c'個(gè)載波的比特?cái)?shù)，Pc′為分配到第c'個(gè)載波的發(fā)射功率，為第c個(gè)載波上的等效信道增益，N0為噪聲單邊功率譜密度。本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少包括以下優(yōu)點(diǎn)：1)、相同的反饋量下本發(fā)明比現(xiàn)有方案能獲得更大的下行容量；2)按單位容量來衡量，本文方案所需的反饋數(shù)據(jù)量是最小的；3)、可達(dá)到的容量與載波分成的頻帶數(shù)M，碼本中元素?cái)?shù)目L，角度量化份數(shù)T有關(guān)，增大任一個(gè)參數(shù)都使容量得到提高，但也會(huì)使反饋數(shù)據(jù)量相應(yīng)增加，對(duì)于實(shí)際的通信系統(tǒng)，可以在反饋開銷和下行容量之間擇中選擇；4)、隨著用戶數(shù)和天線數(shù)的增加，有限反饋的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，適用于未來移動(dòng)通信；5)、通過合適選擇碼本元素的數(shù)目，可以在保證下行容量與理想CSI相近的同時(shí)，大大減少反饋數(shù)據(jù)量。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形裝置示意圖，詳述如下：本發(fā)明實(shí)施例所述基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形裝置，包括：第一量化單元201，用于由系統(tǒng)根據(jù)格拉斯曼方法對(duì)連續(xù)碼本進(jìn)行初步量 化得到有限狀態(tài)碼本；第二量化單元202，用于由系統(tǒng)根據(jù)Lloyd矢量量化方法，對(duì)所述有限狀態(tài)碼本進(jìn)行聯(lián)合量化，得到聯(lián)合量化后的小規(guī)模碼本；索引反饋單元203，用于由接收端根據(jù)容量最大化原則確定每個(gè)載波頻帶的波束成形矩陣和所分配的用戶的波束成形信息，并將所述波束成形信息的對(duì)應(yīng)碼本的索引利用有限反饋模型反饋到發(fā)射端；信息獲取單元204，用于由所述發(fā)射端根據(jù)所述索引在碼本中查找對(duì)應(yīng)的波束成形信息，根據(jù)插值法，獲取所有子載波的波束成形信息。優(yōu)選的，所述第一量化單元具體用于：根據(jù)m維歐氏空間Cm中含有N個(gè)1維子空間的集合中，對(duì)于Cm最優(yōu)的裝箱是N條直線之間最小夾角最大的那個(gè)集合，通過公式：確定在第c個(gè)載波上對(duì)應(yīng)的有限狀態(tài)碼本矩陣W，其中，是碼本W(wǎng)的第s列，k表示載波分給的用戶索引，表示第k個(gè)用第c個(gè)載波上的信道響應(yīng)，雙豎線表示取模運(yùn)算。優(yōu)選的，所述第二量化單元具體用于：對(duì)于任一有限狀態(tài)碼本：計(jì)算最優(yōu)分割單元：Hi={H∈Ψ:det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]]≥det[I-Σ[ΦΦH-VHF^jΦ^jΦ^jHF^jHV]],∀j≠i}]]>其中，i＝1,…,L，Hi為集合Ψ對(duì)于的最優(yōu)分割單元，Ψ為包含大量信道實(shí)現(xiàn)的集合，為波束成形矩陣，為功率分配矩陣，V為對(duì)H進(jìn)行奇異值分解得到的酉矩陣，即：H＝UDVH；對(duì)于第i個(gè)分割單元，最優(yōu)的碼元為：(F^i,Φ^i)=argmaxF^i,Φ^iE{det[I-Σ[ΦΦH-VHF^iΦ^iΦ^iHF^iHV]],H∈Hi},]]>F^iF^iH=I,]]>Tr{Φ^iΦ^iH}=PTN]]>其中，PT為總發(fā)射功率，表示對(duì)求跡運(yùn)算。本發(fā)明實(shí)施例所述基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形裝置與圖1所述基于MIMO-OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的波束成形方法對(duì)應(yīng)，在此不作重復(fù)贅述。圖3和圖4為本發(fā)明提供的仿真實(shí)驗(yàn)效果示意圖，具體描述如下：(1)仿真條件：子載波數(shù)為64，載波頻帶數(shù)M＝16，角度量化參數(shù)T＝16，仿真信道模型為COST207-RA信道，收發(fā)天線數(shù)目為4。無CSI方案采用BPSK調(diào)制，Choi方案采用16QAM調(diào)制，其他方案的調(diào)制比特c從集合中{[1,1,1,1],[2,1,2,0],[3,1,0,0],[2,2,0,0],[4,0,0,0]}選取，調(diào)制比特c＝0,1,2,3,4分別與無發(fā)送、BPSK、4QAM、8QAM、16QAM相對(duì)應(yīng)。(2)仿真內(nèi)容及結(jié)果:在COST207-RA信道模型下，仿真了本發(fā)明方案、理想CSI方案、Roh方案,、無CSI方案,、Choi方案的信道容量和誤比特率隨信噪比的關(guān)系。仿真結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3表明本發(fā)明方案和IdealCSI方案的信道容量最接近，且比現(xiàn)有Roh方案,、Choi方案和無CSI的信道容量大。圖4表明本發(fā)明方案的誤比特率性能最接近理想CSI方案，比現(xiàn)有方案的誤比特率性能優(yōu)。在本發(fā)明所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是 電性，機(jī)械或其它的形式。所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-OnlyMemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3