[發(fā)明專利]基于碼本的多符號聯(lián)合旋轉(zhuǎn)THP預(yù)編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810839832.0
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108880637B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方舒;鄭凱立;肖悅;楊聿銘
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于碼本的多符號聯(lián)合旋轉(zhuǎn)THP預(yù)編碼方法。本發(fā)明提出的預(yù)編碼方法，就是采用碼本的形式來大幅減少角度旋轉(zhuǎn)前饋信息，從而節(jié)省前饋鏈路的系統(tǒng)開銷，同時進一步提升非線性預(yù)編碼的傳輸性能。另外，通過選取合適的碼本集合，本發(fā)明中提出的THP?CB預(yù)編碼算法相較于THP?TC預(yù)編碼具有顯著的誤碼性能提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于碼本的多符號聯(lián)合旋轉(zhuǎn)THP預(yù)編碼方法。

背景技術(shù)

多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)作為現(xiàn)代無線通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，極大地提高了系統(tǒng)的頻譜效率(Spectrum Efficient，SE)。MIMO系統(tǒng)通常采用同垂直貝爾實驗室分層空時結(jié)構(gòu)(Vertical-Bell Laboratories Layered-Space-Time,V-BLAST)。在V-BLAST結(jié)構(gòu)中，發(fā)射信號可以在空間上進行多路復(fù)用，所有天線在同一時刻同時發(fā)送信號。雖然這種結(jié)構(gòu)顯著提升了系統(tǒng)頻譜效率，但是也帶來了信道間干擾(inter-channel interference，ICI)這一問題。因此，通常在接收端需要采用最小均方誤差(Minimum Mean-Squared Error,MMSE)檢測器等方式來消除ICI干擾。然而隨著基站端發(fā)射天線數(shù)的增加，用戶端檢測器的復(fù)雜度會隨著發(fā)射天線的增加而呈指數(shù)上升，這將導(dǎo)致用戶終端的功耗過高。

為了解決上述問題，在發(fā)射端進行ICI預(yù)消除的預(yù)編碼(Precoding)技術(shù)被提出。預(yù)編碼技術(shù)的作用與接收端的檢測器基本相當(dāng)，它們的目的均是為了消除ICI干擾。區(qū)別在于預(yù)編碼是在發(fā)射端實現(xiàn)，而檢測器是在接收端實現(xiàn)。常見的線性預(yù)編碼算法有迫零(Zero-Forcing,ZF)預(yù)編碼、最小均方誤差預(yù)編碼和塊對角化(Block Diagonalization,BD)預(yù)編碼等。其中，ZF預(yù)編碼和BD預(yù)編碼已被用于長期演進系統(tǒng)(Long Term Evolution,LTE)的非碼本預(yù)編碼傳輸方式中。然而，線性預(yù)編碼的性能存在一定的不足。例如，ZF預(yù)編碼在消除ICI干擾的同時會放大高斯噪聲的影響，因此其性能無法達(dá)到理論信道容量。另外，在用戶密集的場景下，由于信道存在很強的相關(guān)性，線性預(yù)編碼的性能會出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。

因此，為了進一步提高預(yù)編碼的性能，一系列非線性預(yù)編碼技術(shù)被相繼提出。Costa在1983年提出了臟紙編碼(Dirty Paper Coding,DPC)的概念。當(dāng)發(fā)射端完全已知潛在的加性干擾時，DPC預(yù)編碼能夠達(dá)到理論信道容量。但是DPC預(yù)編碼的算法復(fù)雜度非常高，其在實際系統(tǒng)中無法實現(xiàn)。因此，Tomlinson和Harashima隨即提出了低復(fù)雜度的模代數(shù)非線性預(yù)編碼，也稱作Tomlinson-Harashima預(yù)編碼(Tomlinson-Harashima Precoding,THP)。THP預(yù)編碼具有較低的計算復(fù)雜度，以及相較于線性預(yù)編碼更加優(yōu)異的性能表現(xiàn)。因此，THP預(yù)編碼的提出使得非線性預(yù)編碼的應(yīng)用成為可能。但是THP預(yù)編碼同樣存在一些缺陷，例如取模操作的引入帶來了成形損耗、取模損耗和功率損耗等問題。這意味著，THP預(yù)編碼的性能能夠被進一步提升。因此，一種基于星座點傾斜(Tilted Constellation,TC)的THP預(yù)編碼算法，即THP-TC預(yù)編碼被提出，以用于彌補功率損耗的問題。THP-TC預(yù)編碼通過旋轉(zhuǎn)發(fā)射符號的角度來優(yōu)化最終的發(fā)射功率，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的性能提升。

然而目前的THP-TC預(yù)編碼技術(shù)需要發(fā)射端將每根發(fā)射天線上的角度旋轉(zhuǎn)信息通過前饋鏈路傳輸給接收端。并且前饋的開銷會隨著發(fā)射天線數(shù)的增加而線性增長，甚至?xí)霈F(xiàn)角度旋轉(zhuǎn)信息的前饋開銷超過待傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)量，這在實際系統(tǒng)中是不能被接受的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是針對上述問題，采用碼本的形式來大幅減少角度旋轉(zhuǎn)前饋信息，從而節(jié)省前饋鏈路的系統(tǒng)開銷，同時進一步提升非線性預(yù)編碼的傳輸性能。