[發明專利]一種有限塊長度內聯合角度旋轉的符號級預編碼方法

有效

• 申請號: 202210364007.6
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114726698B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 方舒;陳權;何志強;王子豪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/34;H04B7/0452
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于通信技術領域，具體來說涉及一種有限塊長度內聯合角度旋轉的符號級預編碼方法。本發明提出了新的有限塊長度內聯合星座點旋轉的符號級預編碼算法，該算法通過直接構造角度旋轉矩陣，與原有算法帶來的龐大的角度組合數量相比，不但大大減少了計算復雜度，而且實現了與原有算法一致的性能。本發明還提出了碼本可以直接用來構造角度旋轉矩陣，并且結合已有工作發現Kerdock碼本性能良好，其所需要的存儲空間低、有比較系統的構造方法、易于前饋，適合在實際系統中使用。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體來說涉及一種有限塊長度內聯合角度旋轉的符號級預編碼方法。

背景技術

在大規模MIMO中，隨著天線數量的大量增加，系統容量也呈線性增長。為了滿足高速通信的需求，MIMO系統充分利用空間資源，但是多徑效應和頻率選擇性衰落也會帶來嚴重干擾。通過發射端的預編碼處理，可以有效地消除多用戶干擾，從而大大提高系統容量，同時可以大大簡化接收機的算法，在移動臺的功耗和體積的受限的情況下也能達到良好的性能。現有的預編碼算法主要分為線性預編碼和非線性預編碼算法，通常后者以更高的復雜度、額外的信號處理環節來獲取更優的性能表現。因此尋求較低復雜度且能夠兼容現有接收機的預編碼算法是MIMO技術的關鍵。

便于說明，這里以多用戶MISO系統為例。

假設系統發送天線數為N_t，接收端有N_r個單天線用戶(即收端總天線數為N_r，N_t＞＞N_r)，迫零預編碼矩陣數據符號矢量其中坐標k表示符號時間尺度，通過預編碼的作用，得到發送信號矢量

x[k]＝W_ZF·s[k]???(1)

傳統符號級預編碼(SLP)，針對不同調制方式具有不同的處理，但是都是將優化問題轉為NNLS問題，保證在無噪聲的情況下接收端的符號都能夠處于CI區域，從而提高抗噪和檢測能力。便于說明，這里省略符號時間尺度k。對于SLP，優化問題統一建模為

其中，||·||₂表示向量2范數，表示第n個用戶的信道，γ_m表示第n個用戶的功率縮放因子，表示與第n個用戶的數據符號相對應的CI區域。如圖1，QPSK非嚴格相位對齊，的所有情況為4個陰影區域(包括邊界)，而最差的情況只是星座點保持不動(黑點，說明此時無CI)。例如對應j為虛數單位。

當前有限塊長度內聯合星座點旋轉的符號級預編碼算法(Joint-CR?CI)相比傳統的單個符號級預編碼，增加了對星座點旋轉的操作，以較高的復雜度獲取了更大的靈活性，因而性能提升明顯，下面根據文獻“Kisseleff?S，Martins?W?A，Chatzinotas?S，etal.Symbol-Level?Precoding?With?Constellation?Rotation?in?the?Finite?BlockLength?Regime[J].IEEE?Communications?Letters，2021，25(7)：2314-2318.”說明該算法的原理和步驟。

現有的技術方案利用了星座點的圓對稱性：如圖2所示，將QPSK調制的星座圖旋轉一定角度后星座點的絕對位置仍然保持不變，A、B、C、D的星座點始終只有4個絕對位置。因此SLP優化可以擴展到旋轉后的多個CI區域內。后續將該方案簡稱為Joint-CI。

對于PSK，可選旋轉角度其中M為PSK的階數；對于QAM，可選旋轉角度為了最大限度地降低發送功率，同時節省傳輸角度帶來的額外信令開銷，Joint-CI假定L長時間內的CSI幾乎不變，對傳輸塊內的數據符號統一優化，即滿足