專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多輸入多輸出預(yù)編碼方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域中的信號(hào)發(fā)射技術(shù)，尤其涉及一種多輸入多輸
出(Multiple Input and Multiple Output, MIMO )系統(tǒng)中的湯姆林森-哈拉希 瑪預(yù)編碼(Tomlinson-HarashimaPrecoding, THP )方法及預(yù)編碼裝置。
背景技術(shù)：
預(yù)編碼技術(shù)是提高M(jìn)IMO系統(tǒng)性能的一種關(guān)鍵技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)?現(xiàn)MIMO系統(tǒng)中信號(hào)傳輸過(guò)程的干擾消除，獲得較好的信號(hào)傳輸質(zhì)量。其 中，THP技術(shù)是一種由發(fā)射端執(zhí)行的非線性預(yù)編碼技術(shù)。在采用THP技術(shù) 的MIMO系統(tǒng)中，發(fā)射端根據(jù)對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣H進(jìn)行LQ分解后的結(jié) 果，確定反饋矩陣，并利用該反饋矩陣對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行處理并經(jīng)過(guò)一組線 性濾波器后，發(fā)送給接收端。
圖1示出了現(xiàn)有的多用戶THP預(yù)編碼方法的流程圖。參見(jiàn)圖1，在現(xiàn)有 技術(shù)中在針對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)進(jìn)行THP預(yù)編碼時(shí)，按照如下步驟執(zhí)行
在步驟101中，對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣H進(jìn)行LQ分解，得到H-RF"。
本步驟中，發(fā)射端對(duì)已知的信道狀態(tài)信息矩陣H進(jìn)行LQ分解處理，即 H = RFff，其中R為三角陣，F(xiàn)為酉矩陣，F(xiàn)"表示取矩陣F的共軛轉(zhuǎn)置 (Hermitian)矩陣。
在步驟102中，根據(jù)LQ分解得到的矩陣R和發(fā)射天線數(shù)目，確定下三 角歸一化矩陣B以及線性濾波器組矩陣。
本步驟中，首先按照發(fā)射天線數(shù)目TV,,取矩陣R的前iV,個(gè)對(duì)角線元素， 再對(duì)每個(gè)對(duì)角線元素取倒數(shù)后得到對(duì)角矩陣G 。具體來(lái)說(shuō)， G:&ag(i^，i^^，...，i ;^),其中運(yùn)算符號(hào)Aag("表示以括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容作為對(duì)角線元素的矩陣，M為發(fā)射天線數(shù)目，i 廣表示;。
然后，根據(jù)公式B-RG，得到對(duì)角線元素為1的下三角歸一化矩陣B。 此外，再利用發(fā)射天線數(shù)目A^以及矩陣R中的對(duì)角線元素，根據(jù)公式
^= ^^計(jì)算功率歸一化因子-。那么，本步驟中線性濾波器組矩陣就
可以表示為-FG。
在步驟103中，根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I)，其 中I為單位矩陣。
在步驟104中，對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理，并利用反饋矩陣 (B-I)進(jìn)行反饋處理。
為了降低預(yù)編碼后信號(hào)的發(fā)射功率并實(shí)現(xiàn)干擾抵消，本步驟中，首先對(duì) 調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)中的第一路信號(hào)進(jìn)行取模處理，并在取模結(jié)果上乘以反 饋矩陣(B-I);然后，將第一路信號(hào)反饋處理后的結(jié)果加上待發(fā)送信號(hào)的 第二路信號(hào)，取模處理后，乘以反饋矩陣(B-1);依此類(lèi)推，直到最后一 路信號(hào)為止，得到與調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)相同路數(shù)的信號(hào)。例如，調(diào)制后的 待發(fā)送信號(hào)為4xi的矩陣，在所有信號(hào)均經(jīng)過(guò)取模和反饋處理后得到的仍 然為4 x 1的矩陣。
在步驟105中，利用線性濾波器組矩陣進(jìn)行線性濾波。
本步驟中，將線性濾波器組矩陣(/ FG )乘以全部調(diào)制后待發(fā)送信號(hào) 經(jīng)取模和反饋處理后的結(jié)果。由于功率歸 一化因子/ 能夠起到功率縮放的作 用，因此本步驟線性濾波以后的信號(hào)與原始的待發(fā)送信號(hào)具有相同的發(fā)射功 率。
至此，完成現(xiàn)有的THP預(yù)編碼過(guò)程。
此后，發(fā)射端將經(jīng)過(guò)THP預(yù)編碼的待發(fā)送信號(hào)分配到各個(gè)發(fā)射天線上， 再通過(guò)無(wú)線信道發(fā)送給各接收端。各接收端通過(guò)自身的接收天線接收到來(lái)自于發(fā)射端的信號(hào)后，利用因子^對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行縮放，再執(zhí)行取模操作
以及解調(diào)處理，還原出待發(fā)送信號(hào)。這里作為接收端的每個(gè)用戶可以具有一 根或者多根接收天線。
從上述的現(xiàn)有THP預(yù)編碼過(guò)程中可以看出，發(fā)射端在進(jìn)行線性濾波處 理時(shí)，在信號(hào)上乘以了功率歸一化因子-，而接收端為了對(duì)信號(hào)進(jìn)行還原，
則利用;乘以接收到的信號(hào)。由于接收端接收到的信號(hào)中包含有噪聲，因此
在與丄相乘后，該信號(hào)中的噪聲也隨之被放大。從上述步驟102中功率歸一
化因子-的表達(dá)式可知，矩陣R的對(duì)角線元素是該功率歸 一 化因子々的決定 因素，矩陣R的對(duì)角線元素越小，y 越小，^越大，則在接收端對(duì)信號(hào)中
的噪聲放大的程度越大，被解調(diào)信號(hào)對(duì)應(yīng)的信噪比越小、誤碼率越大。由于 矩陣R中的元素由信道狀態(tài)信息矩陣H決定，通常情況下信道狀態(tài)信息矩 陣H無(wú)法被人為地隨意改變，那么功率歸一化因子y9就因信道狀態(tài)信息矩 陣H的不可調(diào)整而稱(chēng)為一個(gè)相對(duì)固定的量值，因此現(xiàn)有THP預(yù)編碼方案中 無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸質(zhì)量的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種MIMO預(yù)編碼方法，能夠提高M(jìn)IMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳 輸質(zhì)量。
在本發(fā)明的MIMO預(yù)編碼方法中，包括
利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信 道矩陣，進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；
選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣，利用該
預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的每 個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；
所述進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣為對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。 其中，所述對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解為 按照公式hw, -f,r,對(duì)所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr 分解，其中h為信道狀態(tài)信息矩陣，w,為所述碼書(shū)中的第Z個(gè)預(yù)編碼矩陣，/ 為大于或等于l的整數(shù)，r,為三角陣，巧為酉矩陣，f,表示取矩陣f,的共軛轉(zhuǎn) 置矩陣。
在另 一個(gè)實(shí)施例中，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道 狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣之前，進(jìn)一步包括根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù) 以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣；
所述選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣之 后，進(jìn)一步包括按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)；
所述利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼之前， 進(jìn)一步包括利用所述碼流變換矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼流 變換處理，再對(duì)碼流變換處理后的信號(hào)執(zhí)行所述預(yù)編碼操作。
其中，所述根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形 式的碼流變換矩陣為設(shè)所述碼流個(gè)數(shù)為"，將行數(shù)等于發(fā)射天線數(shù)目、列數(shù) 為w的仿酉矩陣確定為碼流變換矩陣。
其中，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣 得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信息矩陣、所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩 陣與所述碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；
所述進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣為對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
其中，所述對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解為
ii按照公式HW,.M -lfR,.對(duì)所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行 QR分解，其中H為信道狀態(tài)信息矩陣，，V^.為所述碼書(shū)中的第/個(gè)預(yù)編碼矩陣， /為大于或等于1的整數(shù)，M為所述碼流變換矩陣，R,.為三角陣，F(xiàn),為酉矩陣， F^表示取矩陣F;的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
其中，所述利用所述碼流變換矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼 流變換處理為將所述碼流變換矩陣乘以所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
較佳地，所述選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣之后，進(jìn)一步包括根據(jù)所選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣確定反饋矩陣；
所述進(jìn)行碼流變換處理之前，進(jìn)一步包括對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取 模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到流間干擾消除后的待發(fā) 送信號(hào)。
在又一個(gè)實(shí)施例中，所迷利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道 狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的 每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；
所迷進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣為對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
其中，所述對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解為
按照公式HW, -R,F,對(duì)所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ 分解，其中H為信道狀態(tài)信息矩陣，Wi為所述碼書(shū)中的第/個(gè)預(yù)編碼矩陣，f 為大于或等于l的整數(shù)，R,.為三角陣，F(xiàn),為酉矩陣，F(xiàn),表示取矩陣F,的共軛轉(zhuǎn) 置矩陣。
較佳地，所述選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣之后，進(jìn)一步包括根據(jù)所選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣和發(fā)射天線數(shù) 目確定線性濾波器組矩陣；
所述利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼之前， 進(jìn)一步包括利用所確定的線性濾波器組矩陣對(duì)所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行線性濾波。
較佳地，所述相乘之前，進(jìn)一步包括對(duì)所述信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行最小 均方誤差MMSE處理。
較佳地，所述MMSE處理之后，進(jìn)一步包括對(duì)MMSE處理結(jié)果進(jìn)行排 序操作，將排序結(jié)果作為所述信道狀態(tài)信息矩陣，執(zhí)行所述相乘操作。
較佳地，所述相乘之后，進(jìn)一步包括對(duì)得到的乘積進(jìn)行排序操作，將排 序結(jié)果作為所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
較佳地，所述相乘之前，進(jìn)一步包括對(duì)所述信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行排序 處理，將排序結(jié)果作為所述信道狀態(tài)信息矩陣。
較佳地，所述相乘之后，進(jìn)一步包括對(duì)得到的乘積進(jìn)行排序操作，將排 序結(jié)果作為所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
較佳地，所述選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣之后，進(jìn)一步包括根據(jù)所選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣以及發(fā)射天線 數(shù)目確定反饋矩陣；
所述利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼之 前，進(jìn)一步包括對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理，并利用所確定的反 饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
本發(fā)明還提供一種MIMO預(yù)編碼裝置，能夠提高M(jìn)IMO系統(tǒng)中的信號(hào) 傳輸質(zhì)量。
在本發(fā)明的MIMO預(yù)編碼裝置中，包括預(yù)編碼矩陣選擇模塊和預(yù)編 碼模塊，其中，
所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊用于利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和 信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣，進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三 角陣，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣；
所述預(yù)編碼模塊用于利用選擇出的預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送 信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊包括計(jì)算子模塊和比較子模塊，其中，
所述計(jì)算子模塊用于將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼 矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣
對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；
所述比較子模塊用于選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣。
在另一個(gè)實(shí)施例中，所迷預(yù)編碼矩陣選擇模塊包括計(jì)算子模塊和比較子 模塊，其中，
所述計(jì)算子模塊用于將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼 矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣 對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；
所述比較子模塊用于選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣。
較佳地，該裝置進(jìn)一步包括
線性濾波模塊，用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目和預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編 碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣確定線性濾波器組矩陣，利用所確定的線性濾波器組矩陣 對(duì)所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行線性濾波，并將線性濾波后的待發(fā)送 信號(hào)發(fā)送給所述預(yù)編碼模塊。
較佳地，該裝置進(jìn)一步包括
取模與反饋處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目以及預(yù)編碼矩陣選擇模塊選 擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定反饋矩陣，并且，對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào) 進(jìn)行取模處理并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到流間干擾消除后的 待發(fā)送信號(hào)。
在又一個(gè)實(shí)施例中，該裝置進(jìn)一步包括
碼流變換處理模塊，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確 定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣，按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)， 并且利用碼流變換矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼流變換處理。
14其中，所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊包括計(jì)算子模塊和比較子模塊，其中，
所述計(jì)算子模塊用于將所述信道狀態(tài)信息矩陣、所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼 矩陣以及來(lái)自于碼流變換處理模塊的碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣
對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分 解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；
所述比較子模塊用于選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣。
其中，該裝置進(jìn)一步包括
取模與反饋處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編碼 矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定反饋矩陣，并且，對(duì)按照所述碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造的待發(fā) 送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、取模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到 流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
本發(fā)明的上述方案中，利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道 狀態(tài)信息矩陣，得到等價(jià)信道矩陣，并對(duì)每個(gè)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行分解，獲得 各個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；然后，再?gòu)膶?duì)各三角陣中找出對(duì)角線元素絕 對(duì)值的最小值最大者，并將被找出的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣確定為本次預(yù) 編碼的預(yù)編碼矩陣；而后再利用這一預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼。這樣，由于有 了預(yù)編碼矩陣的參與，使得相對(duì)固定的信道信息狀態(tài)矩陣演變?yōu)榭梢岳妙A(yù) 編碼矩陣來(lái)調(diào)整其對(duì)角線元素的等價(jià)信道矩陣。那么當(dāng)選擇的預(yù)編碼矩陣使
得等價(jià)信道矩陣經(jīng)分解后得到的三角陣具有更大的對(duì)角線元素絕對(duì)值的最 小值時(shí)，在接收端對(duì)信號(hào)中的噪聲放大的程度越小，從而使解調(diào)出的信號(hào)對(duì) 應(yīng)的信噪比越大、誤碼率越小。因此，本發(fā)明的預(yù)編碼方案能夠有效地提高 MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸質(zhì)量。


下面將通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1為現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明中THP預(yù)編碼方法的示例性流程圖； 圖3為本發(fā)明中THP預(yù)編碼裝置的示例性結(jié)構(gòu)圖； 圖4為采用實(shí)施例1中THP預(yù)編碼方法的單用戶MIMO系統(tǒng)中信號(hào)傳 輸示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中預(yù)編碼方法的流程圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中THP預(yù)編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為采用實(shí)施例2中THP預(yù)編碼方法的多用戶MIMO系統(tǒng)中信號(hào)傳 輸示意圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中THP預(yù)編碼方法的流程圖； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例2中THP預(yù)編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例2中THP預(yù)編碼方法與現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法的 性能仿真圖11為本發(fā)明實(shí)施例3中THP預(yù)編碼方法的流程圖12為本發(fā)明實(shí)施例3中THP預(yù)編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
為了提高M(jìn)IMO系統(tǒng)的信號(hào)傳輸質(zhì)量，本發(fā)明在進(jìn)行THP預(yù)編碼時(shí)， 根據(jù)使三角陣R的對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大化原則，從預(yù)先設(shè)置的 碼書(shū)中選擇一個(gè)預(yù)編碼矩陣，并利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼 處理。
圖2示出了本發(fā)明中THP預(yù)編碼方法的示例性流程圖。參見(jiàn)圖2,該方 法包括
在步驟201中，利用在發(fā)送端預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信 道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣，并進(jìn)行分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。 -
在步驟202中，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)
編碼矩陣，利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
圖3示出了本發(fā)明中THP預(yù)編碼裝置的示例性結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖3，該裝 置包括預(yù)編碼矩陣選擇模塊和預(yù)編碼模塊。
其中，預(yù)編碼矩陣選擇模塊用于利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩 陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道狀態(tài)信息矩陣，并進(jìn)行分解，得到各預(yù) 編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng) 的預(yù)編碼矩陣。預(yù)編碼模塊利用選擇出來(lái)的預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的 待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
從上述描述可見(jiàn)，本發(fā)明中利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和 信道狀態(tài)信息矩陣，得到等價(jià)信道矩陣，并對(duì)每個(gè)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行分解， 獲得各個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣R;然后，再?gòu)膶?duì)各三角陣R中找出對(duì)角 線元素的絕對(duì)值的最小值最大者，并將被找出的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣確 定為本次預(yù)編碼的預(yù)編碼矩陣；而后再利用這一預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼。這 樣，由于有了預(yù)編碼矩陣的參與，使得相對(duì)固定的信道信息狀態(tài)矩陣演變?yōu)?br> 可以利用預(yù)編碼矩陣來(lái)調(diào)整其對(duì)角線元素的等價(jià)信道矩陣。那么當(dāng)選擇的預(yù) 編碼矩陣使得等價(jià)信道矩陣經(jīng)分解后得到的矩陣R具有更大的對(duì)角線元素
最小值時(shí)，在接收端對(duì)信號(hào)中的噪聲放大的程度越小，從而使解調(diào)出的信號(hào) 對(duì)應(yīng)的信噪比越大、誤碼率越小。因此，本發(fā)明的預(yù)編碼方案能夠有效地提 高M(jìn)IMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸質(zhì)量。
上述方案既可以應(yīng)用于單用戶的MIMO系統(tǒng)，又可以應(yīng)用于多用戶的 MIMO系統(tǒng)。以下將通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例分別說(shuō)明本發(fā)明的方案在這兩種系統(tǒng)中 的應(yīng)用。
實(shí)施例1
本實(shí)施例針對(duì)單用戶的MIMO系統(tǒng)，即接收端僅為一個(gè)用戶，該接收 端可以具有至少 一根接收天線。
17圖4為采用本實(shí)施例THP預(yù)編碼方法的單用戶MIMO系統(tǒng)中信號(hào)傳輸 示意圖。參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例中，在信號(hào)傳輸之前，將預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的
每個(gè)碼字與信道狀態(tài)信息矩陣相乘后得到等價(jià)信道矩陣，執(zhí)行QR分解后得
到每個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的三角陣。根據(jù)三角陣對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大化原
則，選擇出本次預(yù)編碼預(yù)編碼矩陣，并確定反饋矩陣(B-I)，其中B-GR， 0 = &化(《，^22'，...^^,,)，運(yùn)算符號(hào)c^g("表示以括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容作為對(duì)角線
元素的矩陣，M為發(fā)射天線數(shù)目，/^表示""^T。
《
在信號(hào)傳輸過(guò)程中，調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)取模和利用反饋矩陣(B -I)的反饋處理后，再經(jīng)過(guò)本次預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼，完成THP預(yù)編碼。 然后，經(jīng)過(guò)THP預(yù)編碼的待發(fā)送信號(hào)連同本次預(yù)編碼矩陣信息經(jīng)過(guò)信道H， 傳輸給接收端。
接收端通過(guò)自身的接收天線接收到信號(hào)后，利用接收到的本次預(yù)編碼矩 陣信息以及發(fā)射天線數(shù)目，確定矩陣G和F 。換言之，在確定對(duì)角矩陣G時(shí)， 首先按照發(fā)射天線數(shù)目M，取出對(duì)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解后得到的三角 陣R的前M個(gè)對(duì)角線元素，再對(duì)每個(gè)對(duì)角線元素取倒數(shù)，得到 G-^agC^1^-,...^"),這里的對(duì)角矩陣G與發(fā)射端求取下三角歸一化矩 陣B時(shí)用到的對(duì)角矩陣G相同。然后，接收端利用矩陣GF"和取模操作進(jìn) 行信號(hào)還原，再經(jīng)過(guò)取模處理和解調(diào)處理后，得到原始信號(hào)。
本實(shí)施例中單用戶MIMO系統(tǒng)的接收端在還原信號(hào)時(shí)，利用了矩陣 GFff ,其中矩陣G中的對(duì)角線元素為等價(jià)信道矩陣被QR分解后得到的三角 陣R中對(duì)角線元素取逆結(jié)果，即i 擴(kuò)。可以看出，三角陣R的對(duì)角線元素的 絕對(duì)值最小值越大，通過(guò)矩陣GF〃對(duì)噪聲的放大程度越小，因此，通過(guò)選擇 預(yù)編碼矩陣來(lái)將三角陣R的對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大化，能夠有效 地降低噪聲的放大程度，從而提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。
圖5為本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法的流程圖。參見(jiàn)圖5，該方法包括在步驟501中，將信道狀態(tài)信息矩陣H與預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù) 編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
假設(shè)預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)為(W,，W^…Wj,其中共包括w個(gè)預(yù)編碼矩陣。 利用信道狀態(tài)信息矩陣與每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘后，得到的等價(jià)信道矩陣為 HW,，HW2，...HW 。這里的等價(jià)信道矩陣可以看作為利用預(yù)編碼矩陣對(duì)信道 矩陣進(jìn)行改進(jìn)，使得原本相對(duì)固定的信道矩陣能夠在預(yù)編碼矩陣的影響下達(dá) 到可調(diào)整的目的。
在步驟502中，對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解， 得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
本步驟中QR分解的對(duì)象是信道狀態(tài)信息矩陣與預(yù)編碼矩陣相乘后得到 的等價(jià)信道矩陣。以預(yù)編碼矩陣W,為例，按照公式HW, ^F廣R,.進(jìn)行QR分 解，其中R,為三角陣，F(xiàn),為酉矩陣，F(xiàn),〃表示取矩陣F,.的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，/為
大于或等于1的整數(shù)。
在步驟503中，比較各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣中的對(duì)角線元素絕對(duì)值 的最小值，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣作為本 次預(yù)編碼矩陣。
仍以碼書(shū)^W,，W2,…Wj為例，在得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣 RpR2,…R"后，確定每個(gè)三角陣中的對(duì)角線元素最小值，再對(duì)這些對(duì)角線元 素絕對(duì)值的最小值進(jìn)行比較，找出對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的那個(gè)三 角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣。由現(xiàn)有技術(shù)的分析可知三角陣R的對(duì)角線元素越 小，接收端對(duì)噪聲的放大程度越大，信號(hào)傳輸質(zhì)量越差?？梢?jiàn)信號(hào)傳輸質(zhì)量 與三角陣R的對(duì)角線元素最小值之間存在直接的關(guān)系。當(dāng)對(duì)角線元素絕對(duì) 值的最小值較大時(shí)，信號(hào)傳輸質(zhì)量會(huì)相應(yīng)地提高?；谶@一原則，本步驟中 尋找使得三角陣對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的預(yù)編碼矩陣，目的在于后 續(xù)步驟中利用這一預(yù)編碼矩陣對(duì)信號(hào)預(yù)編碼后能夠?qū)⒔邮斩说脑肼暦糯罂?制在盡量小的程度，以改善信號(hào)傳輸?shù)恼`碼率。在步驟504中，根據(jù)本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣和發(fā)射天線數(shù)目，確
定下三角歸一化矩陣B。
本步驟中，首先按照發(fā)射天線數(shù)目M，取本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣
R的前M個(gè)對(duì)角線元素，再對(duì)每個(gè)對(duì)角線元素取倒數(shù)后組成矩陣G。然后， 根據(jù)公式B二GR,得到對(duì)角線元素為1的下三角歸一化矩陣B。
在步驟505中，根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I),其 中I為單位矩陣。
在步驟506中，對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理，并利用反饋矩陣 (B-I)進(jìn)行反饋處理。
與現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法相似，為了實(shí)現(xiàn)待發(fā)送信號(hào)的流間干擾消除， 本步驟中，首先對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)中的第一路信號(hào)進(jìn)行取模處理，并在 取模結(jié)果上乘以反饋矩陣(B-I);然后，將第一路信號(hào)反饋處理后的結(jié)果 加上待發(fā)送信號(hào)的第二路信號(hào)，取模處理后，乘以反饋矩陣(B-I);依此 類(lèi)推，直到最后 一路信號(hào)為止，得到與調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)路數(shù)相同的信號(hào)。
在步驟507中，利用本次預(yù)編碼矩陣對(duì)經(jīng)過(guò)取模和反饋處理的待發(fā)送信 號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操作，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
在通過(guò)取模和反饋處理實(shí)現(xiàn)流間干擾消除后，再在本步驟中利用前述步 驟503中選擇的本次預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼操作，即將流間干擾消除后的待 發(fā)送信號(hào)與所選擇的本次預(yù)編碼矩陣相乘，則信號(hào)在經(jīng)過(guò)信道H后，能夠 便于接收端還原出高質(zhì)量的原始信號(hào)。
至此，結(jié)束本實(shí)施例中的THP預(yù)編碼流程。以上操作均由發(fā)射端完成。 此后，發(fā)射端將THP預(yù)編碼后的信號(hào)分配到發(fā)射天線上，向接收端發(fā)送。
本實(shí)施例中通過(guò)選擇使得三角陣對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大化的 預(yù)編碼矩陣，實(shí)現(xiàn)接收端噪聲放大程度的有效降低，因此能夠有效地提高單 用戶MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸質(zhì)量。
除了上述常規(guī)QR分解之外，本實(shí)施例中還可以采用排序的QR分解或 者最小均方誤差(MMSE) QR分解或者M(jìn)MSE排序的QR分解等方式。
20在排序的QR分解中，可以首先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行排序操作后，
再與碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩
陣；或者，首先將信道狀態(tài)信息矩陣與每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，再對(duì)得到的乘 積進(jìn)行排序操作，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
在MMSE QR分解中，首先將噪聲加入到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信 道矩陣中，再與每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道 矩陣。
在MMSE排序的QR分解中，首先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行MMSE處 理，將噪聲加入到該矩陣中，再進(jìn)行排序后，將排序結(jié)果與每個(gè)預(yù)編碼矩陣 相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；或者，首先對(duì)信道狀態(tài)信 息矩陣進(jìn)行MMSE處理，將噪聲加入到該矩陣中，再將處理結(jié)果與每個(gè)預(yù) 編碼矩陣相乘，并對(duì)乘積排序后，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
此外，從圖4中可以看出，本實(shí)施例在發(fā)送端的THP預(yù)編碼過(guò)程中加
加入的預(yù)編碼矩陣看作為信道狀態(tài)信息的一部分，那么在對(duì)信號(hào)進(jìn)行還原 時(shí)，無(wú)需執(zhí)行解碼操作，而是可以采用與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式進(jìn)行處理> 即 可還原出原始信號(hào)。因此本實(shí)施例并未增加接收端的操作復(fù)雜度，也未對(duì)接 收端設(shè)備提出新的要求，其實(shí)用性和兼容性較好。
圖6示出了本實(shí)施例中THP預(yù)編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖6，本實(shí) 施例對(duì)圖3中的預(yù)編碼矩陣選擇模塊進(jìn)行了細(xì)化，并增加了取模與反饋處理 模塊。具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例中的預(yù)編碼矩陣選擇模塊包括計(jì)算子模塊和比 較子模塊。這里的計(jì)算子模塊用于將信道狀態(tài)信息矩陣H與預(yù)先設(shè)置的碼 書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并 且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到各預(yù)編碼矩陣 對(duì)應(yīng)的三角陣；比較子模塊用于比較各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣中的對(duì)角線 元素絕對(duì)值的最小值，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣作為本次預(yù)編碼矩陣。相應(yīng)地，取模與反饋處理模塊用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目以及預(yù)編碼矩陣選 擇模塊中比較子模塊確定的本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定下三角歸一
化矩陣B,再根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I)，其中I為單
位矩陣；對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理并利用反饋矩陣(B-I)進(jìn)行 反饋處理，得到流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。本實(shí)施例中的預(yù)編碼模塊利 用來(lái)自于預(yù)編碼矩陣選擇模塊中比較子模塊的本次預(yù)編碼矩陣，對(duì)經(jīng)過(guò)取模 和反饋處理的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操作，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信 號(hào)。
實(shí)施例2
本實(shí)施例針對(duì)多用戶的MIMO系統(tǒng)，即接收端為至少兩個(gè)用戶，每個(gè) 用戶可以具有至少 一根接收天線。
圖7為采用本實(shí)施例的THP預(yù)編碼方法的多用戶MIMO系統(tǒng)中信號(hào)傳 輸示意圖。參見(jiàn)圖7，本實(shí)施例中，在信號(hào)傳輸之前，將預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中 的每個(gè)碼字與信道狀態(tài)信息矩陣相乘后得到等價(jià)信道矩陣，執(zhí)行LQ分解后 得到每個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的三角陣。根據(jù)三角陣對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大化 原則，選擇出本次預(yù)編碼矩陣，并確定反饋矩陣(B-I)。上述操作與實(shí)施 例1中的相應(yīng)操作相同。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)取模 和利用反饋矩陣(B-I)的反饋處理后，再經(jīng)過(guò)線性濾波處理以及利用本次 預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼，完成THP預(yù)編碼。然后，經(jīng)過(guò)THP預(yù)編碼的待發(fā)送 信號(hào)連同本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的功率歸一化因子信息經(jīng)過(guò)信道H，傳輸給作 為接收端的各個(gè)用戶。每個(gè)用戶通過(guò)自身的接收天線接收到信號(hào)后，利用接 收到的功率歸 一化因子對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行縮放，再進(jìn)行取模操作和解調(diào)處 理，得到原始信號(hào)。
本實(shí)施例中多用戶MIMO系統(tǒng)的接收端在還原信號(hào)時(shí)，利用了歸一化
因子的倒數(shù)丄，而丄與等價(jià)信道矩陣LQ分解得到的三角陣R中對(duì)角線元素有關(guān)，即對(duì)角線元素最小值越大，*越小，則接收端利用^對(duì)噪聲的放大
程度越小，因此，本實(shí)施例通過(guò)選擇預(yù)編碼矩陣來(lái)將三角陣R的對(duì)角線元 素絕對(duì)值的最小值最大化，能夠有效地降低噪聲的放大程度，從而提高信號(hào) 傳輸質(zhì)量。
圖8為本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法的流程圖。參見(jiàn)圖8,該方法包括
在步驟801中，將信道狀態(tài)信息矩陣H與預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù) 編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
在步驟802中，對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解， 得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
在步驟803中，比較各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣中的對(duì)角線元素絕對(duì)值 的最小值，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣作為本 次預(yù)編碼矩陣。
上述三個(gè)步驟的操作與實(shí)施例1中的步驟501至503相同。 在步驟804中，根據(jù)本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣和發(fā)射天線數(shù)目，確 定下三角歸一化矩陣B以及線性濾波器組矩陣。
本步驟中確定下三角歸一化矩陣B的操作與實(shí)施例1中的步驟504相 同，即B-RG,其中矩陣B為對(duì)角線元素為1的下三角陣，R為本次預(yù)編 碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，G-Aag(i 「入7^,…，i ;^,)，其中運(yùn)算符號(hào)^ag("表示
以括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容作為對(duì)角線元素的矩陣，W,為發(fā)射天線數(shù)目，^'表示^y。
尺,，
本步驟中的線性濾波器組矩陣為/ FG ,其中功率歸 一 化因子
, M為發(fā)射天線數(shù)目，i^為本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣R中
乂 ， ，",/V久-"八—7入""狄
的對(duì)角線元素，F(xiàn)為對(duì)由本次預(yù)編碼矩陣乘以信道狀態(tài)信息矩陣H得到的等
價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解得到的酉矩陣，G = ^ag(《—,1,7^，…，7^、)
23在步驟805中，根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I)，其 中I為單位矩陣。
本實(shí)施例中確定反饋矩陣(B - I)的操作與確定線性濾波器組矩陣^FG 的操作之間不存在嚴(yán)格的時(shí)間順序。
在步驟806中，對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理，并利用反饋矩陣 (B-I)進(jìn)行反饋處理。
本步驟中的取模和反饋處理操作與實(shí)施例1中的步驟506相同。
在步驟807中，利用線性濾波器組矩陣對(duì)經(jīng)過(guò)取模和反饋處理后的信號(hào) 進(jìn)行線性濾波處理。
與現(xiàn)有的THP預(yù)編碼相似，本步驟中將線性濾波器組矩陣(^FG )乘
以全部調(diào)制后待發(fā)送信號(hào)經(jīng)取模和反饋處理后的結(jié)果。那么經(jīng)過(guò)線性濾波的 信號(hào)因功率歸 一 化因子的功率縮放作用，可以與原始的待發(fā)送信號(hào)具有相
同的發(fā)射功率。
在步驟808中，利用本次預(yù)編碼矩陣對(duì)經(jīng)過(guò)線性濾波處理的待發(fā)送信號(hào) 進(jìn)行預(yù)編碼操作，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
在通過(guò)取模和反饋處理實(shí)現(xiàn)流間干擾消除后，再在本步驟中利用前述步 驟803中選擇的本次預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼操作，即將線性濾波后的待發(fā)送 信號(hào)與所選擇的本次預(yù)編碼矩陣相乘，則信號(hào)在經(jīng)過(guò)信道H后，能夠便于 接收端還原出高質(zhì)量的原始信號(hào)。
至此，結(jié)束本實(shí)施例中的THP預(yù)編碼流程。以上操作均由發(fā)射端完成。 此后，發(fā)射端將THP預(yù)編碼后的信號(hào)分配到發(fā)射天線上，向作為接收端的 多個(gè)用戶發(fā)送。
對(duì)于多用戶MIMO系統(tǒng)，本實(shí)施例考慮到接收端在還原信號(hào)時(shí)功率歸 一化因子^的倒數(shù)對(duì)噪聲的縮放作用，則通過(guò)選擇使得對(duì)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行 LQ分解得到的三角陣中對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大化的預(yù)編碼矩陣，
實(shí)現(xiàn)丄的最小化，從而有效降低接收端的噪聲放大程度，因此能夠有效地提高多用戶MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸質(zhì)量。
與實(shí)施例1相似，本實(shí)施例中還可以采用排序的LQ分解或者M(jìn)MSE LQ 分解或者M(jìn)MSE排序的LQ分解等方式替代上述的常規(guī)LQ分解。
在排序的LQ分解中，可以首先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行排序操作后， 再與碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩
陣；或者，首先將信道狀態(tài)信息矩陣與每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，再對(duì)得到的乘 積進(jìn)行排序操作，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
在MMSELQ分解中，首先將噪聲加入到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信 道矩陣中，再與每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道 矩陣。
在MMSE排序的LQ分解中，首先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行MMSE處 理，將噪聲加入到該矩陣中，再進(jìn)行排序后，將排序結(jié)果與每個(gè)預(yù)編碼矩陣 相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；或者，首先對(duì)信道狀態(tài)信 息矩陣進(jìn)行MMSE處理，將噪聲加入到該矩陣中，再將處理結(jié)果與每個(gè)預(yù) 編碼矩陣相乘，并對(duì)乘積排序后，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
此外，從圖7中可以看出，本實(shí)施例在發(fā)送端的THP預(yù)編碼過(guò)程中加 入了利用選擇預(yù)編碼矩陣以及利用預(yù)編碼矩陣預(yù)編碼的搡作后，接收端將所 加入的預(yù)編碼矩陣看作為信道狀態(tài)信息的一部分，那么在對(duì)信號(hào)進(jìn)行還原 時(shí)，也像實(shí)施例1那樣可以采用與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式進(jìn)行處理，而無(wú)需執(zhí) 行解碼操作，即可還原出原始信號(hào)。因此本實(shí)施例并未增加接收端的操作復(fù) 雜度，也未對(duì)接收端設(shè)備提出新的要求，其實(shí)用性和兼容性較好。
圖9示出了本實(shí)施例中THP預(yù)編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖9,本實(shí) 施例對(duì)圖3中的預(yù)編碼矩陣選擇模塊進(jìn)行了細(xì)化，并增加了取模與反饋處理 模塊以及線性濾波模塊。具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例中的預(yù)編碼矩陣選擇模塊包括 計(jì)算子模塊和比較子模塊。這里的計(jì)算子模塊用于將信道狀態(tài)信息矩陣H 與預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等 價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解，得
25到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；比較子模塊用于比較各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三 角陣中的對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大 者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣作為本次預(yù)編碼矩陣。
相應(yīng)地，取模與反饋處理模塊用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目以及預(yù)編碼矩陣選 擇模塊中比較子模塊確定的本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定下三角歸一
化矩陣B，再根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I)，其中I為單 位矩陣；對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理并利用反饋矩陣(B-I)進(jìn)行 反饋處理。
線性濾波模塊用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目以及預(yù)編碼矩陣選擇模塊中比較 子模塊確定的本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣確定線性濾波器組矩陣/ FG ,并 對(duì)經(jīng)過(guò)取模和反饋處理后的信號(hào)進(jìn)行線性濾波處理。
本實(shí)施例中的預(yù)編碼模塊利用來(lái)自于預(yù)編碼矩陣選擇模塊中比較子模 塊的本次預(yù)編碼矩陣，對(duì)經(jīng)過(guò)線性濾波處理的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操作， 得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
圖10示出了本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法與現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法的性 能仿真圖。參見(jiàn)圖10,帶有五角星的線條表示現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法，帶有 方塊的線條表示碼書(shū)中包含兩個(gè)預(yù)編碼矩陣的本實(shí)施例中的THP預(yù)編碼方 法，帶有圓圏的線條表示碼書(shū)中包含三個(gè)預(yù)編碼矩陣的本實(shí)施例中的THP 預(yù)編碼方法。從圖10中可見(jiàn)，在相同的比特信噪比(Eb/N0)下，現(xiàn)有的 THP預(yù)編碼方法獲得的誤碼率(BER)最高，即信號(hào)傳輸質(zhì)量最差；對(duì)于本 實(shí)施例中的THP預(yù)編碼方法，碼書(shū)中包含的預(yù)編碼矩陣越多，對(duì)應(yīng)的誤碼 率越低，信號(hào)傳輸質(zhì)量較現(xiàn)有方法提高得越明顯。
實(shí)施例3
本實(shí)施例針對(duì)單用戶的MIMO系統(tǒng)。一4殳情況下，信號(hào)傳輸中的碼流 個(gè)數(shù)與發(fā)射天線數(shù)目相等?？紤]到碼流較多時(shí)各個(gè)碼流均無(wú)法具有較高的信 噪比，因此本實(shí)施例中在發(fā)射端減少待發(fā)送信號(hào)的碼流數(shù)量，并且在利用預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼操作之前，執(zhí)行碼流變換操作。對(duì)于單用戶的MIMO 系統(tǒng)而言，在碼流數(shù)量減少后，每個(gè)流的信噪比均能夠得到有效地增加，則 誤碼率可以有較大幅度的降低，因此信號(hào)傳輸質(zhì)量可以得到有效地改善。
本實(shí)施例中，預(yù)先設(shè)置碼流個(gè)數(shù)"，"<發(fā)射天線數(shù)目，并且根據(jù)預(yù)先設(shè) 置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣。本實(shí)
施例中仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣是指，當(dāng)其為方陣時(shí)，該矩陣為酉矩陣； 當(dāng)其行數(shù)與列數(shù)不相等，即不是方陣時(shí)，該矩陣滿足UU"-I或U"U-I，其 中l(wèi)jw表示取矩陣U的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
圖11示出了本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法的流程圖。參見(jiàn)圖11，該方法 包括
在步驟1101中，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿 酉矩陣形式的碼流變換矩陣。
本實(shí)施例中，可以通過(guò)兩種方式確定碼流變換矩陣。 一種方式為從備選 酉矩陣中選擇元素，組成行數(shù)等于發(fā)射天線數(shù)目、列數(shù)等于碼流個(gè)數(shù)的仿酉 矩陣形式的碼流變換矩陣；另一種方式為直接構(gòu)造出行數(shù)等于發(fā)射天線數(shù) 目、列數(shù)等于碼流個(gè)數(shù)的仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣。
對(duì)于第一種方式，當(dāng)發(fā)射天線數(shù)目為M時(shí)，備選酉矩陣的大小為Mx iV,。這里按照碼流個(gè)數(shù)w，從該備選酉矩陣中選擇出 前w歹'J元素，組成石馬流 變換矩陣M，則M的行數(shù)為發(fā)射天線數(shù)目M，列數(shù)為碼流個(gè)數(shù)"。
例如，存在4根發(fā)射天線，則預(yù)先設(shè)置的備選酉矩陣可以為
、i i r i -i i -i i i -i -廣
當(dāng)碼流個(gè)數(shù)為2時(shí)，選擇備選酉矩陣的前2列元素，組成碼流變換矩陣<formula>formula see original document page 28</formula>
對(duì)于第二種方式，直接構(gòu)造出行數(shù)為發(fā)射天線數(shù)目AT,、列數(shù)為碼流個(gè)數(shù) "的碼流變換矩陣。例如前述4x2大小的碼流變換矩陣M。
在步驟U02中，將信道狀態(tài)信息矩陣H、預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù) 編碼矩陣與碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
假設(shè)預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)為(W,，W^…Wj,其中共包括"個(gè)預(yù)編碼矩陣。
信道狀態(tài)信息矩陣H、每個(gè)預(yù)編碼矩陣以及碼流變換矩陣M相乘后，得到 的等價(jià)信道矩陣為HW,M，HW2M，…HW"M。這里的等價(jià)信道矩陣可以看
作為利用預(yù)編碼矩陣和碼流變換矩陣對(duì)信道矩陣進(jìn)行改進(jìn)，使得原本相對(duì)固 定的信道矩陣能夠在預(yù)編碼矩陣和碼流變換矩陣的影響下達(dá)到可調(diào)整的目 的。
在步驟1103 - 1106中，對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR 分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；比較各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣中 的對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng) 的預(yù)編碼矩陣作為本次預(yù)編碼矩陣；根據(jù)本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確 定下三角歸一化矩陣B;并且根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I)，其中I為單位矩陣。
此處四個(gè)步驟的操作與實(shí)施例1中的步驟502至505相似，只是這里 QR分解的對(duì)象是信道狀態(tài)信息矩陣、預(yù)編碼矩陣以及碼流變換矩陣相乘后 得到的等價(jià)信道矩陣。以預(yù)編碼矩陣W,為例，按照公式HW,M-F,R,進(jìn)行
QR分解，其中R,為三角陣，F(xiàn);為百矩陣，F(xiàn),表示取矩陣F,的共軛轉(zhuǎn)置矩陣， /為大于或等于1的整數(shù)。并且在求取下三角歸一化矩陣B以及反饋矩陣(B -1)時(shí)，根本依據(jù)均為由信道狀態(tài)信息矩陣、本次預(yù)編碼矩陣以及碼流變 換矩陣的乘積確定的等價(jià)信道矩陣。此外，計(jì)算下三角歸一化矩陣B時(shí)用到的矩陣G中，包含的對(duì)角線元素個(gè)數(shù)與碼流個(gè)數(shù)相等。
在步驟1107中，按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)制
后進(jìn)行取模處理，并利用反饋矩陣(B-I)進(jìn)行反饋處理。
本步驟中的取模和反饋處理的操作與實(shí)施例1中的步驟506相同。
在步驟1108中，利用碼流變換矩陣對(duì)經(jīng)過(guò)取模和反饋處理的待發(fā)送信 號(hào)進(jìn)行碼流變換處理。
由于碼流變換矩陣M的列數(shù)與碼流個(gè)數(shù)相等、行數(shù)與發(fā)射天線數(shù)目相 等，則本步驟中，發(fā)射端將碼流變換矩陣乘以取模和反饋處理后的待發(fā)送信 號(hào)，即可將包含w個(gè)碼流的待發(fā)送信號(hào)轉(zhuǎn)換為與發(fā)射天線數(shù)目相同的路數(shù)， 以便后續(xù)步驟中能夠順利執(zhí)行預(yù)編碼操作。
在步驟1109中，利用本次預(yù)編碼矩陣對(duì)經(jīng)過(guò)碼流變換的待發(fā)送信號(hào)進(jìn) 行預(yù)編碼操作，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
本步驟中利用前述步驟1104中選擇的本次預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼操 作，即將經(jīng)過(guò)碼流變換的待發(fā)送信號(hào)與所選擇的本次預(yù)編碼矩陣相乘，則該 信號(hào)在經(jīng)過(guò)信道H后，能夠便于接收端還原出高質(zhì)量的原始信號(hào)。
至此，結(jié)束本實(shí)施例中的THP預(yù)編碼流程。以上操作均由發(fā)射端完成。 此后，發(fā)射端將THP預(yù)編碼后的信號(hào)分配到發(fā)射天線上，向接收端發(fā)送。
本實(shí)施例中 一方面采用減少碼流個(gè)數(shù)的方式來(lái)提高每個(gè)碼流的信噪比， 從而提高信號(hào)傳輸質(zhì)量；另 一方面還通過(guò)選擇使得三角陣對(duì)角線元素絕對(duì)值 的最小值最大化的預(yù)編碼矩陣，實(shí)現(xiàn)接收端噪聲放大程度的有效降低。因此， 本實(shí)施例能夠在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高單用戶MIMO系統(tǒng)中的信號(hào) 傳輸質(zhì)量。
此外，與實(shí)施例l相似，本實(shí)施例在發(fā)送端的THP預(yù)編碼過(guò)程中加入 了利用選擇預(yù)編碼矩陣和利用預(yù)編碼矩陣預(yù)編碼以及改變碼流個(gè)數(shù)的操作 后，接收端仍然可以將所加入的預(yù)編碼矩陣以及碼流變換矩陣看作為信道狀 態(tài)信息的一部分，那么在對(duì)信號(hào)進(jìn)行還原時(shí)，無(wú)需執(zhí)行解碼和碼流逆變換操 作，而是可以釆用與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式進(jìn)行處理，即可還原出原始信號(hào)。
29因此本實(shí)施例并未增加接收端的操作復(fù)雜度，也未對(duì)接收端設(shè)備提出新的要 求，其實(shí)用性和兼容性均較好。
——、 一 ' —….一 MMSE
排序的QR分解等方式替代上述的QR分解。
在排序的QR分解中，可以首先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行排序搡作后， 再與碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；或者，首先將信道狀態(tài)信息矩陣、每個(gè)預(yù)編碼矩陣以及 碼流變換矩陣相乘，再對(duì)得到的乘積進(jìn)行排序操作，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
在MMSE QR分解中，首先將噪聲加入到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信 道矩陣中，再與每個(gè)預(yù)編碼矩陣和碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣 對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
在MMSE排序的QR分解中，首先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行MMSE處 理，將噪聲加入到該矩陣中，再進(jìn)行排序后，將排序結(jié)果與每個(gè)預(yù)編碼矩陣 和碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；或者，首 先對(duì)信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行MMSE處理，將噪聲加入到該矩陣中，再將處 理結(jié)果與每個(gè)預(yù)編碼矩陣和碼流變換矩陣相乘，并對(duì)乘積排序后，得到每個(gè) 預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
圖12示出了本實(shí)施例中THP預(yù)編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖12,本 實(shí)施例中的THP預(yù)編碼裝置在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了碼流變換處理模塊。 本實(shí)施例中的碼流變換處理模塊用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā) 射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣，按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù) 構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并且利用碼流變換矩陣對(duì)經(jīng)過(guò)取模和反饋處理的待發(fā)送信 號(hào)進(jìn)行碼流變換處理。
本實(shí)施例預(yù)編碼矩陣選擇模塊中的計(jì)算子模塊用于將信道狀態(tài)信息矩 陣H、預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣以及來(lái)自于碼流變換處理模塊的 碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三 角陣；比較子模塊用于比較各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣中的對(duì)角線元素絕對(duì) 值的最小值，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣作為 本次預(yù)編碼矩陣。
相應(yīng)地，取模與反饋處理模塊用于根據(jù)碼流個(gè)數(shù)以及預(yù)編碼矩陣選擇模 塊中比較子模塊確定的本次預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定下三角歸 一化矩
陣B，再根據(jù)下三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-I)，其中I為單位矩 陣；對(duì)按照碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、取模處理并利用反饋矩陣 (B-I)進(jìn)行反饋處理，得到流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
此外，本實(shí)施例中的預(yù)編碼模塊利用來(lái)自于預(yù)編碼矩陣選擇模塊中比較 子模塊的本次預(yù)編碼矩陣，對(duì)經(jīng)過(guò)碼流變換處理的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操 作，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
經(jīng)過(guò)仿真證明，在相同頻譜效率下，待發(fā)送信號(hào)中包含的碼流個(gè)數(shù)越少， 信號(hào)的信噪比越大，誤碼率越低，信號(hào)質(zhì)量越高；連同選擇預(yù)編碼矩陣所降 低的誤碼率，本實(shí)施例的THP預(yù)編碼方法能夠獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有THP預(yù)編 碼方法的信號(hào)質(zhì)量和系統(tǒng)性能。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
3權(quán)利要求
1、一種多輸入多輸出MIMO預(yù)編碼方法，其特征在于，該方法包括利用在發(fā)送端預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣，進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣，利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
2、 如權(quán)利要求l所迷的方法，其特征在于，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的 每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信 息矩陣與所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià) 信道矩陣；所述進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣為對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
3、 如權(quán)利要求2所迷的方法，其特征在于，所述對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的 等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解為按照公式HW, :F,R,對(duì)所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR 分解，其中H為信道狀態(tài)信息矩陣，，W,為所述碼書(shū)中的第/個(gè)預(yù)編碼矩陣，/ 為大于或等于l的整數(shù)，R,為三角陣，F(xiàn),.為酉矩陣，F(xiàn),表示取矩陣g的共軛轉(zhuǎn) 置矩陣。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的 每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣之前，進(jìn)一步包括根 據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣；所述選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣之 后，進(jìn)一步包括按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)；所述利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼之前， 進(jìn)一步包括利用所述碼流變換矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼流 變換處理，再對(duì)碼流變換處理后的信號(hào)執(zhí)行所述預(yù)編碼操作。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣為設(shè)所述碼流個(gè)數(shù)為 ",將行數(shù)等于發(fā)射天線數(shù)目、列數(shù)為"的仿酉矩陣確定為碼流變換矩陣。
6、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的 每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信 息矩陣、所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣與所述碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù) 編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；所述進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣為對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的 等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解為按照公式hw,m = f;"r,對(duì)所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行 qr分解，其中h為信道狀態(tài)信息矩陣，w,為所述碼書(shū)中的第/個(gè)預(yù)編碼矩陣， /為大于或等于1的整數(shù)，m為所述碼流變換矩陣，r,為三角陣，f,為酉矩陣， f,表示取矩陣f,的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
8、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述碼流變換矩陣對(duì) 流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼流變換處理為將所述碼流變換矩陣乘以 所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
9、 如權(quán)利要求4至8中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述選擇對(duì)角 線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣之后，進(jìn)一步包括根 據(jù)所選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣確定反饋矩陣；所述進(jìn)行碼流變換處理之前，進(jìn)一步包括對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取 模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到流間干擾消除后的待發(fā) 送信號(hào)。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中 的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣；所迷進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣為對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì) 應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng) 的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解為按照公式HW^ -R,F;"對(duì)所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ 分解，其中H為信道狀態(tài)信息矩陣，W,為所述碼書(shū)中的第/個(gè)預(yù)編碼矩陣，/ 為大于或等于l的整數(shù)，R,.為三角陣，F(xiàn),為酉矩陣，F(xiàn),表示取矩陣g的共軛轉(zhuǎn) 置矩陣。
12、 如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述選擇對(duì)角線元素 絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣之后，進(jìn)一步包括4艮據(jù)所選 擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣和發(fā)射天線數(shù)目確定線性濾波器組矩陣；所述利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼之前， 進(jìn)一步包括利用所確定的線性濾波器組矩陣對(duì)所述流間干擾消除后的待發(fā)送 信號(hào)進(jìn)行線性濾波。
13、 如權(quán)利要求2、 6、 10中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述相乘 之前，進(jìn)一步包括對(duì)所述信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行最小均方誤差MMSE處理。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述MMSE處理之后，進(jìn) 一步包括對(duì)MMSE處理結(jié)果進(jìn)行排序操作，將排序結(jié)果作為所述信道狀態(tài)信 息矩陣，執(zhí)行所述相乘操作。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述相乘之后，進(jìn)一步包括 對(duì)得到的乘積進(jìn)行排序操作，將排序結(jié)果作為所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià) 信道矩陣。
16、 如權(quán)利要求2、 6、 10中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述相乘 之前，進(jìn)一步包括對(duì)所述信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行排序處理，將排序結(jié)果作為所述信道狀態(tài)信息矩陣。
17、 如權(quán)利要求2、 6、 10中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述相乘 之后，進(jìn)一步包括對(duì)得到的乘積進(jìn)行排序操作，將排序結(jié)果作為所述每個(gè)預(yù) 編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣。
18、 如權(quán)利要求2或IO所述的方法，其特征在于，所述選擇對(duì)角線元素絕 對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣之后，進(jìn)一步包括根據(jù)所選擇 的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣以及發(fā)射天線數(shù)目確定反饋矩陣；所述利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼之前， 進(jìn)一步包括對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取沖莫處理，并利用所確定的反饋矩陣 進(jìn)行反饋處理，得到流間千擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
19、 一種多輸入多輸出MIMO預(yù)編碼裝置，其特征在于，該裝置包括預(yù) 編碼矩陣選擇模塊和預(yù)編碼模塊，其中，所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊用于利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和 信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣，進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三 角陣，選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣；所述預(yù)編碼模塊用于利用選擇出的預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送 信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊包 括計(jì)算子模塊和比較子模塊，其中，所述計(jì)算子模塊用于將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼 矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣 對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；所述比較子模塊用于選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣。
21、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊包 括計(jì)算子模塊和比較子模塊，其中，所述計(jì)算子模塊用于將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行LQ分解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；所述比較子模塊用于選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣。
22、 如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括 線性濾波模塊，用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目和預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣確定線性濾波器組矩陣，利用所確定的線性濾波器組矩陣 對(duì)所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行線性濾波，并將線性濾波后的待發(fā)送 信號(hào)發(fā)送給所述預(yù)編碼模塊。
23、 如權(quán)利要求20或22所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括 取模與反饋處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射天線數(shù)目以及預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定反饋矩陣，并且，對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào) 進(jìn)行取^f莫處理并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反^t處理，得到流間干擾消除后的 待發(fā)送信號(hào)。
24、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括 碼流變換處理模塊，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)以及發(fā)射天線數(shù)目，確定仿酉矩陣形式的碼流變換矩陣，按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)， 并且利用碼流變換矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼流變換處理。
25、 如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊包 括計(jì)算子模塊和比較子模塊，其中，所述計(jì)算子模塊用于將所述信道狀態(tài)信息矩陣、所述碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼 矩陣以及來(lái)自于碼流變換處理模塊的碼流變換矩陣相乘，得到每個(gè)預(yù)編碼矩陣 對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，并且對(duì)每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分 解，得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；所述比較子模塊用于選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大者對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼 矩陣。
26、 如權(quán)利要求24或25所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括取模與反饋處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編碼矩 陣對(duì)應(yīng)的三角陣，確定反饋矩陣，并且，對(duì)按照所述碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造的待發(fā)送信 號(hào)進(jìn)行調(diào)制、取模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到流間干 擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多輸入多輸出預(yù)編碼方法及裝置，在該方法中，利用預(yù)先設(shè)置的碼書(shū)中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣和信道狀態(tài)信息矩陣得到等價(jià)信道矩陣，進(jìn)行分解后得到各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣；選擇對(duì)角線元素絕對(duì)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼矩陣，利用該預(yù)編碼矩陣對(duì)流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼。本發(fā)明的預(yù)編碼裝置包括碼本選擇模塊和預(yù)編碼模塊。本發(fā)明的方案能夠有效地提高單用戶和多用戶MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101552633SQ20081008756
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者嚴(yán)春林, 加山英俊, 戰(zhàn) 張, 瑋 王 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩