[發明專利]一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法

在審

• 申請號: 202211089222.6
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115733529A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 王聞今;王亞飛;金石;房天昊;侯宏衛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明是一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法，小區基站使用上行信道中收集的信道狀態信息以及用戶的發射符號信息，對發射符號進行符號級預編碼并發射信號，為下行鏈路提供高吞吐量傳輸。該方法基于符號級預編碼中的有利干擾區域概念以及傳統預編碼中的最小化加權均方誤差的準則。對于符號的預編碼方案被設計為最小化待解調接收信號和位于構造干擾區域的星座點之間的加權均方誤差。通過對符號的有利干擾區域的表達式進行設計以及根據無法優化的內部符號點對優化問題進行預處理，求解該預編碼方案的過程被轉化為低復雜度的非負最小二乘問題。在相較于傳統線性預編碼增加較低復雜度的基礎上，降低無線通信系統的誤符號率。

技術領域

本發明屬于通信領域，具體涉及一種適用于MISO通信系統的基于最小化加權均方誤差準則的低復雜度高性能符號級預編碼方法。

背景技術

隨著信息時代的發展，無線通信數據傳輸量的需求大大增加，而基站天線數的增加顯著提升了頻譜的利用率，同時基站側的大規模天線陣列可以為通信提供高自由度。另外，由于基站的算力遠高于終端，通常復雜的計算將會被轉移到基站，從而減少移動終端的接收復雜度。

為了充分發揮空間自由度，進一步減小小區內以及小區間的干擾，預編碼技術成為了當下行鏈路研究的重點。“預編碼”指通過利用信道狀態信息和可能的數據符號的信息，將期望的數據符號定向到預期用戶，同時限制用戶間干擾的發射信號設計。

傳統的預編碼將用戶數據看作高斯分布，在預編碼時無需知道用戶的數據，只需用到信道狀態信息即可，被稱為塊級預編碼。若基站在預編碼時除信道狀態信息外，另使用調制方式、用戶數據兩種信息的話，將使預編碼的性能進一步上升，稱為符號級預編碼。區別于塊級預編碼，符號級預編碼同時開發信道狀態信息以及發射符號特性、信息，故符號級預編碼在一些指標上取得了不錯的增益。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種基于最小化加權均方誤差準則的低復雜度高性能符號級預編碼方法。提供一種高吞吐量低復雜度的符號級預編碼方案，進而提升無線通信系統的性能。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明的一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法包括以下步驟：

步驟1，在無線通信傳輸系統中，基站通過上行信道收集信道狀態信息并獲取用戶的發射符號信息；

步驟2，在已知用戶發射符號的基礎上，約束目標信號在用戶符號的有利干擾區域內，以最小化用戶待解調接收信號與目標信號的加權均方誤差作為目標函數，得到預編碼設計優化問題；

步驟3，對用戶符號的有利干擾區域進行通用設計，從而將預編碼設計優化問題轉化為非負最小二乘形式的優化問題；

步驟4，根據用戶符號中無法優化的內部符號點對預編碼設計優化問題進行低復雜度預處理，從而降低求解此優化問題所需的計算復雜度；

步驟5，求解低復雜度預處理后的非負最小二乘形式的優化問題得到符號級預編碼方案。

其中：

所述步驟1中無線通信傳輸系統為MISO系統，基站端配多天線，小區內存在多個單天線終端；上行信道中收集的信道狀態信息為完美的信道狀態信息，且基站已知的用戶發射符號使用正交幅度調制和相移鍵控調制。

所述步驟2中的有利干擾區域被定義為相較于原符號點星座圖上誤符號率更低的區域，通常為邊界星座點的向外延伸區域；頻移鍵控調制符號的有利干擾區域為星座點向外延伸的錐形區域，正交幅度調制符號的有利干擾區域分三種：第一種是側邊外部符號的有利干擾區域為其向外延伸的直線范圍，第二種是對角符號的有利干擾區域為其向外延伸的方形區域，第三種是內部符號點有利干擾區域為它本身；有利干擾區域有小于等于兩條數量的邊界，基站根據用戶的發射符號確定標準化后的有利干擾區域邊界。

所述步驟(2)中的用戶待解調接收信號表示為：