1.一种3D MIMO信道下基于非均匀分割的垂直维码本设计方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:基于非均匀分割构造垂直维码本F(v):由基站高度和小区半径计算出垂直维波束下倾角累计分布函数,进而基于非均匀分割获得若干离散的波束角度,并生成相应的导向矢量 构造出垂直维码本,其中 是垂直维码本中的某一子码本;
步骤二:构造水平维码本F( h),采用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)码本,进而利用Kronecker积运算构造面向3D-MIMO信道的预编码码本F3D。
2.根据权利要求1所述的一种3D MIMO信道下基于非均匀分割的垂直维码本设计方法,其特征在于:所述步骤一具体包括:
1)求解波束下倾角累计分布函数:
考虑用户均匀分布于半径为r的正六边形的小区内,高度为h的基站位于小区中心,小区内单位面积上用户分布的概率为 下倾角θ的累计分布函数如下:其中, 表示最小下倾角,
2)非均匀分割方式设计离散波束角:
波束下倾角θ介于区间[θmin,θo)和[θo,π/2),同时呈现非均匀分布的特点,分别在两个区间上设置数量不等的离散波束角以指向不同的波束方向,具体设置方法如下:在区间[θmin,θo)上均匀设置 个离散波束角,而在区间[θo,π/2)上利用累计分布函数F(θ)以非均匀分割的方式设置 个离散波束角,其中α=F(θo)表示波束角θ在区间[θmin,θo)上的概率, 表示取大于等于x的整数,N表示垂直维码本大小;离散波束角θn可计算如下:其中
3)根据离散波束角和垂直维天线之间的相关性构造导向矢量:利用垂直维天线之间的强相关性可生成导向矢量如下:
其中 表示不同方向的波束由于垂直维度天线间距引起的相位差,λ表示波长,dv表示垂直维天线间距,Nv表示基站UPA的垂直维天线数,(·)T表示矩阵的转置。
3.根据权利要求2所述的一种3D MIMO信道下基于非均匀分割的垂直维码本设计方法,其特征在于:所述步骤二具体包括:水平维码本F(h)由旋转DFT生成,其中第g个子码本中的第(t,s)个元素按下式计算:其中t=1,..,Nh;s=1,...,Nh;g=1,...,G,Nh为水平维天线数,G表示水平维的子码本数;联合水平维码本和垂直维码本,利用Kronecker积运算构造面向3D-MIMO的预编码码本,其中3D-MIMO的预编码码本中的第q个子码本按下式计算:其中n=1,..,N;g=1,...,G;q=gn,易知F3D中包含有G×N个子码本。