[發明專利]一種下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法

在審

• 申請號: 201710625035.8
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107302388A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 仲濤;周紅明;刀學龍;王俊峰;張蘋珍;王蕊
• 申請（專利權）人: 玉溪師范學院
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04B7/0456
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 夏艷

技術領域

本發明屬于多用戶MIMO系統技術領域，尤其涉及一種下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法。

背景技術

對于多輸入多輸出(MIMO)系統，使用空分多址(SDMA)方式與多個用戶通信可以實現比時分多址(TDMA)方式更高的系統吞吐量。因此，近年來對MIMO技術的研究正從單用戶向多用戶轉移。對于下行多戶MIMO系統，發送端天線間可以協作發射，而在接收端，不同的用戶卻不能相互協作。因此預編碼技術成為下行多用戶MIMO系統中的關鍵技術。非線性的臟紙編碼算法，可以實現多用戶MIMO系統的容量，但由于復雜度過高而難以在實際系統中應用。作為性能與復雜度的折中，線性預編碼方法逐漸成為研究的熱點。迫零(ZF)預編碼算法是一種簡單易行的線性算法，針對多用戶單天線的場景，迫零預編碼過程僅需一次信道求逆(或偽逆)，就可以分離出每個用戶自己的信號。BD算法是破零算法在多用戶多天線下的推廣，其主要思想是將等效全局信道矩陣轉化成塊對角化矩陣形式，消除用戶間的干擾。和發射端預處理相對應的是接收端如何有效地檢測信號。與迫零檢測算法相比，最小均方誤差(MMSE)算法利用了信道的統計特性，具有較好的檢測性能，且魯棒性更強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法，旨在解決……的問題。

本發明是這樣實現的，一種下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法，所述下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法在發送端利用已知的信道狀態信息，采用BD算法對各個用戶的信號進行預編碼；在接收端，根據MMSE準則，通過求解最優權重矩陣分別對每個用戶接收的信號進行檢測。

進一步，所述BD算法對各個用戶的信號進行預編碼是將H_S M_S是塊對角矩陣H_S M_S塊對角化，尋找使得用戶間干擾為0的最優的發送向量M_S；當時，為完全對角化，直接用信道矩陣的偽逆來實現。

進一步，根據MMSE準則，其中P_j為權重矩陣，此時接收信號的均方誤差MSE表示為：

此時求解最優P₁的問題變為:

其中W_j為基站給用戶j分配的功率，最優P_j為：

對于第j個用戶，此時有用信號d_j的估計信號為：

本發明的另一目的在于提供一種利用所述多用戶MIMO系統的多用戶MIMO系統。

本發明提供的下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法，采用塊對角化(BD)算法與最小均方誤差(MMSE)算法相結合的方式對信號進行聯合處理，有效地降低了共信道干擾，提高了系統的性能；仿真驗證了所提算法的有效性。本發明在發送端利用已知的信道狀態信息(CSI)，采用BD算法對各個用戶的信號進行預編碼，消除用戶間的干擾，在接收端，根據MMSE準則，通過求解最優權重矩陣分別對每個用戶接收的信號進行檢測；理論分析與實驗表明，有效地降低了用戶間的干擾和信道突變的影響，提高系統的性能。本發明在發射端采用BD算法進行預編碼，消除用戶間的干擾，在接收端采用MMSE算法，進一步提高了信號檢測的準確性。本發明考慮了性能與復雜度的折中，而且在高SNR條件下，所提BD-MMSE算法的性能接近最優。因此，在實際下行多用戶MIMO系統中，所提BD-MMSE算法具有一定的實用價值。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法流程圖。

圖2是本發明實施例提供的下行多用戶MIMO系統模型示意圖。

圖3是本發明實施例提供的不同信道條件下，本發明算法的BER性能曲線示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細的描述。

如圖1所示，本發明實施例提供的下行多用戶MIMO系統的聯合處理方法包括以下步驟：

S101：在發送端利用已知的信道狀態信息(CSI)，采用BD算法對各個用戶的信號進行預編碼，消除用戶間的干擾；

S102：在接收端，根據MMSE準則，通過求解最優權重矩陣分別對每個用戶接收的信號進行檢測。