[發明專利]一種多用戶MIMO系統的線性與非線性綜合預編碼方法及裝置

無效

• 申請號: 201210006689.X
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102545984A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 武穆清;徐春秀;張存義;陳潤芊;鄭鳳;孫嚴智;趙敏;郭起霖
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L5/00;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是一種多用戶MIMO系統的線性與非線性綜合預編碼方法及裝置。

背景技術

多輸入多輸出(Multiple-Input?Multiple-Output，MIMO)技術能夠充分利用空間多徑傳輸，提供分集增益、復用增益及陣列增益等，大大提高了系統的可靠性及有效性，成為未來無線通信的一大關鍵技術。近年來，MIMO技術的研究已經從點對點的單用戶MIMO系統擴展到了點對多點的多用戶MIMO系統。在多用戶MIMO系統中，由于在相同時頻資源塊傳遞多個用戶信息，在提高頻譜效率的同時不可避免的引入了用戶間的共信道干擾。由于多用戶MIMO系統受接收端成本、功耗、地理位置分散等條件限制，難以在接收端應用一些復雜的信號檢測技術，一般采用發射端預編碼消除共信道干擾。

針對多用戶MIMO系統，已經有多種預編碼方案被提出。線性塊對角化預編碼算法使得各用戶的預編碼矩陣位于其他用戶信道矩陣的零空間上，以此來消除用戶間的信號干擾，進而將多用戶MIMO系統分解為多個平行單用戶MIMO信道，但是此算法均要求發射端天線數大于等于接收端所有用戶天線數之和，限制了用戶數目，靈活性較差，且該算法未考慮噪聲影響，在信噪比較低時性能較差。不同于塊對角化預編碼以優化信干噪比為目標的做法，基于信漏噪比最優化準則(maximizing?the?signal?to?leakage?plus?noise?ratio，max-SLNR)的預編碼算法以優化每用戶信漏噪比為目的，它允許用戶之間存在少量的干擾，簡化了計算方法，對發射端和接收端的天線數也沒有限制，但是該算法主要思路是壓制干擾信號，而非消除干擾信號，使得泄露功率最小而非干擾最小，因此，用戶間、數據流間不可避免的存在著大量干擾。此外，由于系統誤碼率取決于信道質量最差的等效子信道，而該算法并沒有均衡化各數據流所經過子信道的等效信道增益，不可避免的會出現等效信道增益較小的子信道，以上兩方面因素均使得該算法雖然大大降低了復雜度，但其誤碼率性能及容量性能較差，限制了它的進一步應用。

發明內容

本發明實施例提供一種多用戶多輸入多輸出系統中線性與非線性綜合預編碼方法及裝置，該裝置簡單而高效，適用于多用戶MIMO下行鏈路信道，可以降低傳輸的誤碼率，并提高系統的整體性能。其主要解決基于信漏噪比最優化準則的線性預編碼方式中各用戶之間以及各數據流之間已知干擾未消除，以及各數據流傳輸子信道的等效信道增益不均衡而導致誤碼率較高的問題。本發明不同于已有MIMO預編碼方法及裝置，采用連續干擾消除的非線性預編碼思想來壓制已知干擾，采用基于信漏噪比最優化準則的線性預編碼思想來壓制未知干擾，尤其采用幾何均值分解算法均衡每用戶各數據流傳輸子信道的等效信道增益，降低系統總體誤碼率。

本發明實施例提供的一種多用戶多輸入多輸出系統中線性與非線性綜合預編碼信號發射方法包括：

對上層協議棧接口獲得的信號依次進行加擾及調制等基本操作；

利用從接收端反饋的信道狀態信息中的信道增益矩陣以及本發明自定義的連續干擾消除后每用戶新型信漏噪比值最大化準則進行線性預處理矩陣設計改造信道增益矩陣，并對改造后的每用戶信道增益矩陣進行幾何均值分解得到每用戶三角化預處理的酉前饋矩陣，再利用最終等效信道矩陣的下三角矩陣作為反饋矩陣對調制后的信號進行非線性臟紙編碼操作。

將經過非線性臟紙編碼以及線性預編碼處理后的信號發送到信道，經信道傳輸到各接收端。

本發明實施例提供的一種多用戶多輸入多輸出系統中線性與非線性綜合預編碼接收方法包括：

多個獨立相同接收端，即多個用戶，分別對信道進行估計，并將信道狀態信息反饋到發射端；

接收發射端發送的接收端處理矩陣；

接收發射端發送的信號，對該信號依次進行解預編碼處理、判決、解調、去擾等逆基本處理操作。

本發明實施例提供的一種多用戶多輸入多輸出系統中線性與非線性綜合預編碼信號發射裝置，包括發射端、接收端以及反饋單元；

所述的發射端裝置，包括：基本處理單元、非線性處理單元、前饋處理單元、線性預編碼處理單元、發送單元，其中：

基本處理單元，用于對信號進行加擾及調制等基本處理操作；

非線性處理單元，用于對調制后的信號進行臟紙編碼，對已知干擾進行連續干擾消除；

前饋處理單元，用于對非線性預編碼后的信號進行酉矩陣相乘處理，酉矩陣從每用戶等效信道矩陣的幾何均值分解算法獲得；