[發明專利]多用戶多天線通信系統收發聯合信號處理方法

無效

• 申請號: 200810033304.2
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101227219A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 何晨;劉鋒;蔣鈴鴿
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種多用戶多天線通信系統收發聯合信號處理方法，具體涉及一種發射機利用信道信息在發射端進行預處理，同時接收端也進行對應的處理來消除多用戶多天線之間的干擾的方法。屬于無線通信系統中多天線技術領域。

背景技術

近年來，在發射機和接收機采用多個天線，構成多天線通信系統，可以獲得較高的信息傳輸可靠性，實現了系統容量的提升。在蜂窩通信系統中，往往有多個用戶和基站進行通信。下行鏈路中，基站向各用戶發射不同的數據流；上行鏈路中，基站接收各用戶發射的數據流。一般各用戶之間是不能在物理層上協同通信的，而在基站端可以對所有的用戶數據進行協同處理。多用戶多天線系統中，傳統的處理方案一般僅在基站端進行干擾消除處理，除了復雜度非常高的最大似然估計算法和復雜度稍低的球形譯碼算法能夠獲得最優的性能外，低復雜度的線性和非線性處理存在較大的性能損失。對多用戶多天線系統也可以進行線性聯合收發處理，但其性能改善并不顯著。

現有技術中，有一種基于幾何平均分解(GMD)方法的聯合收發處理方法(Y.Jiang，J.Li，and?W.W.Hager，“Joint?transceiver?design?for?MIMOcommunications?using?geometric?mean?decomposition.”IEEE?Trans.SignalProcessing，Vol.53，No.10，pp.3791-3803，Oct.2005.)，該方法能夠均衡各空間子信道之間增益差異，故性能比傳統方案更優。但是因為該方法需要接收端和發射端分別協同處理，故僅適用于單用戶系統。另有一種修改的塊對角幾何平均分解(BD-GMD)方法，可以適用于多用戶系統(S.Lin，W.Ho，Y.Liang，“Block-diagonal?geometric?mean?decomposition(BD-GMD)formultiuser?MIMO?broadcast?channels，”in?Proc.IEEE?Symposium?on?Personal，Indoor?and?Mobile?Radio?Communications，Helsinki，Finland，Sept.2006.)，但該方法只能均衡各用戶各天線間的空間子信道的增益差異，而在不同用戶之間引入了增益差異，故總體性能較之于單用戶情況有所降低。聯合收發處理一般能夠獲得比僅在接收端處理更好的性能，付出的代價是發射端需要知道全部或部分信道信息，故增加了信令傳輸和處理負荷。

減格方法可以構造正交性能更好的縮減基，其中LLL算法(A.L.Lenstra，H.W.Lenstra，and?L.Lovasz，“Factoring?polynomials?with?rational?coefficients，”Mathematische?Annalen，Vol.261，Issue?4，pp.515-534，1982)因為具有線性復雜度近來被應用于通信系統以降低干擾和噪聲的影響。但是傳統的處理僅在發射端或接收端進行，獲得的增益有限。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種多用戶多天線通信系統收發聯合信號處理方法，以較低的復雜度顯著提升系統性能，可以適用于多用戶多天線系統上、下行鏈路，對于單用戶多天線系統同樣適用。

為實現這一目的，本發明的低復雜度多用戶多天線系統收發聯合處理方法中，以塊對角矩陣分解為基礎，輔之于減格方法，消除各用戶各天線之間的干擾，最終恢復原始發射信號。

本發明的方法包括如下具體步驟：

1、在基站端，通過信道估計或用戶端的反饋，獲得當前信道估計值及噪聲方差估計值，利用當前信道估計值及噪聲方差估計值構造成一個擴展信道矩陣。

2、對擴展信道矩陣進行塊對角分解，獲得一個具有塊對角特征的酉矩陣以及一個變換后的擴展信道矩陣；基站將酉矩陣中的各個子酉陣分別發送到對應的各用戶端，同時基站將變換后的擴展信道矩陣共軛轉置后進行減格處理，得到縮減基。

3、對于上行鏈路，各用戶端將待發數據乘以接收到的子酉陣后再發射到信道中；基站接收到各用戶發射的數據后，利用縮減基進行干擾消除處理，從而得到各用戶所發數據的估計值。

4、對于下行鏈路，基站利用縮減基對待發信號進行干擾消除處理，并利用取模技術來降低發射功率，然后將處理后的信號發射到信道中；各用戶端將接收到的信號乘以各子酉陣的共軛轉置，然后通過取模運算，得到對基站所發信號的估計值。