[發明專利]多用戶多輸入多輸出系統非精確信道信息下的預編碼方法

無效

• 申請號: 201310082576.2
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103117839A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李輝;戴旭初
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04B7/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 汪祥虬

技術領域

本發明屬于無線通信的多天線技術領域，具體涉及多用戶多輸入多輸出(multi-inputmulti-output，MIMO)系統下行鏈路中基于最小均方誤差的預編碼系統設計方法。

背景技術

多用戶MIMO是配置多根天線的基站同時同頻和多個用戶通信，每個用戶可以配置單根天線，也可以配置多根天線。下行鏈路中，基站向多個用戶發送數據，各用戶會接收到來自其他用戶的干擾，當用戶配置多根天線時，不僅有多用戶干擾（MUI），還有用戶自己多個數據流之間的干擾（ISI）。由于用戶間沒有協作，為了減小MUI和ISI，通常在基站對發送信號進行預編碼。《國際電子電氣工程師協會-無線通信匯刊》（IEEETransactions?on?Wireless?Communications,vol.7:953-961,2008）提出了規則塊對角化（RBD）方法，這是一種適用于用戶一根或多根天線情況下的MMSE方法，但該方法只是抑制而不是完全消除多用戶干擾，它是通過最小化總的干擾與噪聲功率之和獲取最優的預編碼矩陣。

在實際系統中，由于無線傳播媒介是隨機的、隨時變化的，發送端想要獲取精確的瞬時信道狀態信息(CSI)往往非常困難而且昂貴，因此發送端通常只能得到非精確的瞬時信道狀態信息。現有發送端信道狀態信息的獲取有兩類基本方式：基于互易性和基于反饋。基于互易性的方法使用反向信道的信道信息，基于反饋的方法需要將前向信道的信道信息通過專門的反饋信道傳回發送端。在基于信道互易性的系統中，信道估計誤差、天線校準誤差和回轉延遲等限制了發送端CSI的精確性；在基于反饋的系統中，與有限反饋相關的量化誤差、反饋傳輸時延、用戶和天線調度延遲等因素都降低了發送端CSI的準確度。信道誤差對預編碼系統的影響具有平臺效應，即只要信道存在誤差，即使誤差非常小，系統的和速率在高信噪比下就不會隨著信噪比無限增長，而是趨于一個常數，且信道誤差越大，該常數越小。

發明內容

本發明的目的是提出一種多用戶多輸入多輸出系統非精確信道信息下的預編碼方法，以解決非精確CSI時信道誤差對預編碼系統性能的平臺效應。

本發明多用戶多輸入多輸出系統非精確信道信息下的預編碼方法，對于一個配置多根天線的基站，在同一時隙、同一頻段向多個用戶發送數據，用戶配置一根或多根天線，基站先對數據流作預編碼然后在天線上發送出去，基站的平均發送功率不超過功率限制，各用戶分別獨立地對其接收信號進行解碼和檢測；其特征在于：設基站天線數為N_T，用戶數為K，第j個用戶的天線數為N_j，用戶的總天線數為N_R，發送數據流向量為x，基站到所有用戶的總的信道矩陣為H=H1TH2T...HKTT,]]>其中H_j，j＝1,…,K，為基站到第j個用戶的信道矩陣，上標“T”表示矩陣的轉置；將基站獲得的非精確的估計信道矩陣與實際信道H之間存在的誤差建模為一個加性復高斯隨機過程，即其中Δ表示信道誤差矩陣，其每個元素都獨立的服從零均值、方差為的復高斯隨機分布，并設信道誤差矩陣Δ與估計信道矩陣數據流向量x以及噪聲向量w都是相互獨立的；預編碼矩陣P的結構為基站到所有用戶的估計信道矩陣的規則化偽逆乘上一個塊對角矩陣，即預編碼矩陣P可表示為其中等效噪聲功率與總的發送功率之比是所有用戶總的噪聲方差，P_T是基站限制的最高平均發送功率，β是預編碼矩陣中的功率控制系數；塊對角矩陣其中子矩陣B_j是對應于第j個用戶，j＝1,…,K，的大小為N_j×N_j子矩陣；I是單位陣，上標“H”表示矩陣的共軛轉置，上標“-1”表示矩陣的逆；