[發明專利]多用戶多輸入多輸出系統的線性預編碼方法

無效

• 申請號: 200810034569.4
• 申請日: 2008-03-13
• 公開（公告）號: CN101242381A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 何晨;車小林;蔣鈴鴿
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/02;H04L1/06
• 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輸入多輸出系統的線性預編碼方法，具體涉及一種應用于多用戶多輸入多輸出系統下行鏈路中發射機利用信道狀態信息設計線性預編碼的方法。屬于無線通信技術領域。

背景技術

近年來的研究表明，在發射機和接收機均采用多個天線構成的多輸入多輸出系統可以提供很高的信道容量和信息傳輸的可靠性。在蜂窩通信系統中，往往有多個用戶和基站進行通信。為了充分利用空間分集和提高信道容量，每個用戶和基站都采用多個天線，構成了多用戶多輸入多輸出系統。在下行鏈路中，基站以空分多址的方式同時向各用戶發射數據流，每個用戶的接收信號中存在的共信道干擾(CCI)影響了數據的可靠接收。當基站已知所有用戶的信道狀態信息(CSI)時，通過設計線性預編碼可以抑制共信道干擾。一種常用的設計方法是迫零(ZF)方法(R.L.U.Choi?and?R.D.Murch，“A?transmit?pre-processingtechnique?for?multiuser?MIMO?systems：a?decomposition?approach，”IEEETransactions?on?Wireless?Communications，vol.3，pp.20-24，Jan.2004.)，通過對信道矩陣進行分解，使每個用戶的接收信號中完全抵消共信道干擾，把多用戶下行鏈路的干擾信道分解為多個獨立并行的單用戶信道。然而，該方法沒有考慮噪聲的影響，在信道衰落比較嚴重時增強了噪聲，難以獲得很好的系統性能。

另外一種設計線性預編碼的方法是最優的最小均方誤差(MMSE)方法(J.Zhang，Y.Wu，S.Zhou?and?J.Wang，“Joint?linear?transmitter?and?receiver?design?forthe?downlink?of?multiuser?MIMO?systems，”IEEE?Communications?Letters，vol.9，pp.991-993.Nov.2005.)，基于最小均方誤差準則，通過發射機預編碼和接收機的聯合設計，在抵消共信道干擾和增強噪聲之間進行了折中。與迫零方法相比，最優的最小均方誤差方法可以獲得較好的性能，其缺點是發射機線性預編碼器和接收機的聯合設計需要多次迭代處理，復雜度較高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種多用戶多輸入多輸出系統的線性預編碼方法，誤碼率性能逼近最優的最小均方誤差方法，但具有較低的計算復雜度。

為實現這一目的，本發明的多用戶多輸入多輸出系統的線性預編碼方法，將各用戶的接收機簡化為一個接收機常量和模值為1的歸一化接收機的積。利用所有用戶的信道矩陣，依次計算各用戶的歸一化接收機。在此基礎上，基于最小均方誤差準則，計算發射機的線性預編碼器；利用信噪比(SNR)信息計算接收機常量。將接收機常量和各用戶的歸一化接收機相乘得到各用戶的接收機。

本發明的方法包括如下具體步驟：

1、各用戶根據接收的導頻數據估計自身的信道矩陣，并將信道矩陣信息反饋給基站發射機；基站發射機計算系統的信噪比信息。

2、計算各用戶的歸一化接收機；計算時，將各個用戶任意排序，基于特征值分解，利用第一個用戶自身的信道矩陣計算該用戶的歸一化接收機，后一個用戶的歸一化接收機計算利用該用戶自身的信道矩陣以及前面所有用戶的信道矩陣和計算所得的歸一化接收機，從而得到每個用戶的歸一化接收機。

3、基站發射機利用所有用戶的信道矩陣、歸一化接收機和系統的信噪比信息，基于最小均方誤差準則，計算基站發射機的線性預編碼器。

4、利用所有用戶的信道矩陣、歸一化接收機和系統的信噪比信息，計算接收機常量。

5、將接收機常量分別與各用戶的歸一化接收機相乘，得到每個用戶的接收機。

6、根據所得的基站發射機的線性預編碼器及每個用戶的接收機，完成系統的線性預編碼。

本發明方法將各用戶的接收機簡化為一個接收機常量和模值為1的歸一化接收機的積，首先計算各用戶的歸一化接收機，再基于最小均方誤差準則，計算發射機的線性預編碼器。由于基于最小均方誤差準則進行設計，本發明方法在抵消共信道干擾和噪聲增強之間取得了折中，其誤碼率性能優于迫零方法，接近于最優的最小均方誤差方法。