[發(fā)明專利]一種基于吉文斯旋轉的物理層多播多流數(shù)據(jù)傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310293691.4
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103368701A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 許小東;杜柏生
• 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;H04L1/00
• 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(fā)明屬于多輸入多輸出（MIMO）寬帶無線和移動通信技術領域，具體涉及采用MIMO多天線配置的802.11n、TD-HSPA+、TD-LTE及TD-LTE-Advanced等新一代寬帶無線和移動通信系統(tǒng)中物理層多播多流預編碼方法。

背景技術

在采用多輸入多輸出（MIMO）技術的寬帶無線和移動通信環(huán)境中，線性預編碼是一種能夠改善系統(tǒng)吞吐率、提高傳輸魯棒性的技術方法。已有研究表明，線性預編碼技術可以應用于MIMO單用戶場景和MIMO多用戶場景，包括MIMO廣播信道、MIMO多播信道、MIMO多址接入信道等。MIMO物理層多播場景是一種利用無線信道的廣播特性由源端使用同一無線資源將相同信息同時傳遞給多個目的端的傳輸方式。隨著寬帶無線網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，該場景已經(jīng)在新一代無線通信系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。因此，當發(fā)送端和接收端完全已知信道狀態(tài)信息（CSI）時，在基站端配置多根發(fā)送天線的物理層多播場景中，基于最大化最差用戶信噪比準則設計發(fā)送端波束賦形向量以改善單一數(shù)據(jù)流傳輸性能，已引起學術界的普遍關注。特別是當用戶端配置多根接收天線時，發(fā)展支持多路數(shù)據(jù)流傳輸?shù)亩嗖ヮA編碼技術必然可獲得更高的頻譜效率和系統(tǒng)吞吐率。中國專利申請?zhí)?01210128465.6提出了一種可支持兩路數(shù)據(jù)流同時傳輸?shù)腗IMO物理層多播預編碼方法，且保證兩路數(shù)據(jù)流之間的信噪比均衡，其基本原理在于借助于支持多搜索路徑的迭代更新機制及各用戶兩路數(shù)據(jù)流信噪比與用戶對應的多播信道奇異值之間的定量關系，設計獲得酉陣預編碼矩陣，或波束賦形向量簇。然而該方法通常僅支持MIMO物理層多播組內基站端配置兩根發(fā)射天線的情況，并不適用于一般性場景。對于TD-LTE-Advanced等新型移動通信系統(tǒng)，基站端一般可配置8根傳輸天線，要求可支持的數(shù)據(jù)流數(shù)超過兩路。因此，當待傳數(shù)據(jù)流數(shù)較多時，即使基站端配置超出兩根發(fā)射天線，當前也并無可用的多播多流傳輸方法，無法獲得有效的預編碼矩陣。因此，發(fā)展適合多用戶多播場景的MIMO多流酉陣預編碼方法，且保持數(shù)據(jù)流間信噪比公平性，具有重要的工程價值和實際意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出一種基于吉文斯旋轉的物理層多播多流數(shù)據(jù)傳輸方法，以拓展待傳數(shù)據(jù)流數(shù)，并有效解決數(shù)據(jù)流間公平性的問題。

本發(fā)明基于吉文斯旋轉的物理層多播多流數(shù)據(jù)傳輸方法，設基站發(fā)射天線數(shù)為M，數(shù)據(jù)流數(shù)與發(fā)射天線數(shù)M相同，且發(fā)送數(shù)據(jù)x的總功率為P₀，多播組內用戶數(shù)K≥2，不失一般性，設各用戶接收天線數(shù)N相同且滿足接收天線數(shù)N不低于發(fā)射天線數(shù)M，所有用戶信道狀態(tài)信息在發(fā)送端已知，其中用戶k信道矩陣k＝1,…,K，酉陣預編碼矩陣其特征在于具體操作步驟為：

第一步、隨機產生一高斯矩陣作為酉陣預編碼矩陣F的初始值，定義其列編號m∈{1,2,…,M}并初始設置為1，定義迭代次數(shù)l以及最大迭代次數(shù)L_max，初始化迭代次數(shù)l為1且迭代次數(shù)l∈{1,2,…,L_max}；

第二步、在第l次迭代過程中，若列編號m大于1，則首先計算獲得用戶k的輔助矩陣T_k＝H_kF(:,1:m-1),k＝1,2,…,K，其中F(:,m:n)表示抽取酉陣預編碼矩陣F的第m列至第n列，然后依兩天線虛擬信道矩陣構造關系式構造用戶k的兩天線虛擬信道矩陣P_k，其中I表示單位陣，表示對用戶k的輔助矩陣T_k進行共軛轉置；若列編號m等于1，則直接計算獲得用戶k的兩天線虛擬信道矩陣P_k＝H_kF(:,1:2)；