[發(fā)明專利]一種多用戶MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210135153.8
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102710390A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永倩;劉文雯
• 申請（專利權(quán)）人: 新郵通信設(shè)備有限公司
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/00
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種多用戶MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的方法和裝置。

背景技術(shù)

無線通信技術(shù)的發(fā)展始終圍繞著如何在惡劣的信道環(huán)境和有限的帶寬內(nèi)提高傳輸速率和質(zhì)量。已經(jīng)證明，在無線信道上提高數(shù)據(jù)傳輸率和質(zhì)量的最有效途徑是采用多輸入/多輸出(MIMO)技術(shù)，即在無線通信系統(tǒng)的發(fā)送端和/或接收端使用天線陣列來進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)。MIMO技術(shù)在不增加帶寬的情況下，成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，是新一代無線移動通信系統(tǒng)中廣泛采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。MIMO技術(shù)已經(jīng)用于WiMax和4G等無線移動通信系統(tǒng)中。

隨著多天線技術(shù)研究的深入，MIMO技術(shù)已經(jīng)從點(diǎn)對點(diǎn)的單用戶MIMO技術(shù)擴(kuò)展到了點(diǎn)對多點(diǎn)的多用戶MIMO系統(tǒng)。在多用戶MIMO系統(tǒng)中，多個(gè)用戶同時(shí)占用相同的時(shí)頻資源進(jìn)行通信。多用戶MIMO技術(shù)利用多天線提供的空間自由度分離用戶，各個(gè)用戶可以占用相同的時(shí)頻資源，信號依賴發(fā)送端的預(yù)編碼技術(shù)抑制多用戶之間的干擾，通過時(shí)頻資源復(fù)用方式有效的提高小區(qū)平均吞吐量。在小區(qū)負(fù)載較重時(shí)，通過簡單的多用戶調(diào)度算法就可以獲得顯著的多用戶分集增益，是獲得高系統(tǒng)容量的有效手段。

MU-MIMO(多用戶多輸入/多輸出)預(yù)編碼技術(shù)不僅要獲得較大的預(yù)編碼增益，還需要有效的降低用戶間的干擾。在MU-MIMO系統(tǒng)中，共信道干擾包括配對用戶的共信道干擾和非配對用戶的共信道干擾。基于臟紙編碼(DPC，Dirty?Paper?Coding)的多用戶預(yù)編碼方法可以達(dá)到MIMO信道容量的上限，然而由于非線性處理的高復(fù)雜度，DPC編碼并不實(shí)用?，F(xiàn)有的線性預(yù)編碼算法根據(jù)對共信道干擾的處理不同，可以分為干擾抑制和干擾消除兩類。干擾抑制算法允許一部分干擾存在，如最大化接收信干噪比、最大化接收信漏噪比算法(Max?Signal?to?Leakage?and?Noise?Ratio，MSLNR)等。干擾抑制算法綜合考慮用戶的干擾和噪聲，魯棒性較強(qiáng)，但一般需要各用戶的預(yù)編碼矩陣聯(lián)合優(yōu)化。干擾消除算法將用戶之間的共信道干擾全部消除，這類算法的優(yōu)點(diǎn)是物理概念清晰、應(yīng)用靈活，缺點(diǎn)是由于零空間自由度的限制，往往對天線數(shù)目有一定的要求。干擾消除算法中最有代表性的是塊對角化(Block?Diagonalization，BD)迫零算法?；贛SLNR(最大化接收信漏噪比，Max?Signal?to?Leakage?and?Noise?Ratio)算法的MU-MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼流程如圖1所示，基于BD(塊對角化，Block?Diagonalization)算法的MU-MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼流程如圖2所示。

無論基于MSLNR的MU-MIMO預(yù)編碼還是基于BD的MU-MIMO預(yù)編碼，都需要獲得配對用戶和非配對用戶的信道估計(jì)，然后針對每一個(gè)需要預(yù)編碼的用戶構(gòu)造干擾矩陣，然后對這個(gè)干擾矩陣進(jìn)行相應(yīng)的處理，以達(dá)到干擾抑制或者干擾消除。通常情況下，對干擾矩陣的處理占了整個(gè)算法計(jì)算量的很大部分。多個(gè)用戶都需要進(jìn)行這樣的處理，就會大大的增加預(yù)編碼的計(jì)算量。在同頻干擾存在的情況下，較好的估計(jì)出需要預(yù)編碼的用戶的信道響應(yīng)是很困難的事情，并且要估計(jì)出所有的同頻干擾用戶的信道響應(yīng)也是很困難的事情。很顯然，存在估計(jì)誤差的信道估計(jì)會惡化預(yù)編碼的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的多用戶MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的方法和裝置，以解決如何有效的降低預(yù)編碼的計(jì)算量，并且在存在不能獲得信道信息的同頻干擾的情況下，也能進(jìn)行有效的預(yù)編碼的問題。

本發(fā)明公開了一種多用戶MIMO系統(tǒng)中預(yù)編碼的方法，所述方法包括：

接收用戶的導(dǎo)頻信號；

根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號計(jì)算空間相關(guān)矩陣，根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號和用戶發(fā)射的導(dǎo)頻信號計(jì)算期望用戶的導(dǎo)向矩陣；

根據(jù)空間相關(guān)矩陣的逆和導(dǎo)向矩陣計(jì)算期望用戶的預(yù)編碼矩陣。

較佳地，所述根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號計(jì)算空間相關(guān)矩陣具體包括：

根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號和接收的導(dǎo)頻信號的共軛計(jì)算空間相關(guān)矩陣；

所述根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號和用戶發(fā)射的導(dǎo)頻信號計(jì)算期望用戶的導(dǎo)向矩陣具體包括：

根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號和期望用戶發(fā)送的導(dǎo)頻信號計(jì)算期望用戶的導(dǎo)向矩陣。

較佳地，所述根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號計(jì)算空間相關(guān)矩陣，根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號和用戶發(fā)射的導(dǎo)頻信號計(jì)算期望用戶的導(dǎo)向矩陣前還包括：

根據(jù)相干帶寬和相干時(shí)間將導(dǎo)頻信號劃分為基本資源塊集，對每個(gè)基本資源塊提取導(dǎo)頻信號；

所述根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號和接收的導(dǎo)頻信號的共軛計(jì)算空間相關(guān)矩陣具體包括：