能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶mimo系統(tǒng)預(yù)編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] MIMO(multiple-inputmultiple-output,多輸入多輸出）技術(shù)在不需要增加額 外的時頻資源和總發(fā)送功率的情況下，可以利用多根發(fā)射天線和多根接收天線提供的空間 分集增益增加覆蓋范圍、改善通信質(zhì)量；同時可以利用其提供的空間自由度增益提高頻譜 效率，從而大幅度提高數(shù)據(jù)傳輸速率，因而MIMO在第四代以后的移動通信技術(shù)中占領(lǐng)了重 要的地位。
[0003] 下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼問題是一個非常活躍的研宄領(lǐng)域，目前國內(nèi)外在該 方向上已經(jīng)有很多的綜述和論文發(fā)表。這些文獻的作者主要討論了在平坦衰落信道下的線 性預(yù)編碼和非線性預(yù)編碼方式。
[0004] 然而在實際的復(fù)雜無線通信環(huán)境中，頻率選擇性衰落信道更符合無線通信信道模 型。針對頻率選擇性衰落信道的下行多用戶MIMO預(yù)編碼的研宄尚較少，并且隨著移動終端 的發(fā)展，移動終端允許支持多根天線，在這樣的情況下，許多現(xiàn)有算法并不能獲得理想的性 能，并且在基站端天線數(shù)目有限時，能夠同時提供服務(wù)的用戶數(shù)目也受到限制。
[0005] 現(xiàn)有的基于和均方誤差最小原則的預(yù)編碼算法需要利用上下行對稱性，先求出上 行的預(yù)編碼和接收矩陣，在對稱地求出下行預(yù)編碼和接收矩陣。經(jīng)驗證，該方式的復(fù)雜度較 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的MMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法復(fù)雜度高的問題，從而提供一種 能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法。
[0007] 能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MMO系統(tǒng)預(yù)編碼方 法，它是基于和均方誤差最小原則的平坦衰落信道下行多用戶MMO系統(tǒng)的次優(yōu)預(yù)編碼方 法：
[0008] 所述在平坦衰落信道下行多用戶MMO系統(tǒng)中，基站端擁有Nt根天線并為K 個用戶提供服務(wù)；Nt為正整數(shù)；第k個用戶所配備的天線數(shù)為Nu，總的用戶天線數(shù)
【主權(quán)項】
1. 能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法， 其特征是：它是基于和均方誤差最小原則的平坦衰落信道下行多用戶MMO系統(tǒng)的次優(yōu)預(yù) 編碼方法： 所述在平坦衰落信道下行多用戶MMO系統(tǒng)中，基站端擁有Nt根天線并為K個用戶提 供服務(wù)，Nt為正整數(shù)；第k個用戶所配備的天線數(shù)為N Kik，總的用戶天線數(shù)
k = 1、2、...、K ; 設(shè)第k個用戶同時接收Sk個獨立的數(shù)據(jù)流，總共有
個數(shù)據(jù)流經(jīng)預(yù)編碼后從 基站的乂根發(fā)射天線發(fā)出，數(shù)據(jù)流滿足維度要求：S NK，k和S彡Nt; 能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法，它 包括以下步驟： 初始化：采用現(xiàn)有的BD預(yù)編碼的接收處理矩陣Vbd作為接收處理矩陣V的迭代初值；
其中：
,為第k個用戶的接收處理矩陣；C為代表復(fù)數(shù)域的符號； 步驟一、根據(jù)公式：
求解預(yù)編碼矩陣W°p; 式中：λ為適當常數(shù)使得預(yù)編碼矩陣滿足發(fā)射功率限制； H為平坦衰落的MMO空間信道模型；
其中：Hk為對應(yīng)于第k個用戶的信道矩陣，H中的各個分量服從零均值單位方差的循環(huán) 對稱復(fù)高斯分布； I代表單位陣； 步驟二、根據(jù)步驟一獲得的預(yù)編碼矩陣W°p，利用公式：
求取每個用戶的接收處理矩陣^0P ; 式中：Ntl為接收天線噪聲方差； 步驟三、重復(fù)步驟一至二，直至達到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，并根據(jù)迭代后的預(yù)編碼矩陣W°p對用戶進行預(yù)編碼。
2. 能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法， 其特征是：它是基于和均方誤差最小原則的頻率選擇性衰落信道下行多用戶MMO系統(tǒng)的 次優(yōu)預(yù)編碼方法： 在頻率選擇性衰落信道下行多用戶MIMO系統(tǒng)中，假設(shè)子載波數(shù)目為N。，每個用戶占用 所有的子載波，并且在每個子載波上發(fā)送相同數(shù)目的數(shù)據(jù)流； 則該系統(tǒng)看做N。個并行的平坦衰落信道下行多用戶MMO系統(tǒng)； 每對發(fā)射和接收天線間的信道建模為L徑的頻率選擇性衰落信道，各條徑服從零均值 的循環(huán)對稱復(fù)高斯分布，且L徑的方差之和為I ;L為正整數(shù)； 基于該系統(tǒng)模型，用戶k在第η個子載波收到的信號yk (η)表示為： yk (n) = Hk (n) W (η) χ (η) +Zk (η) 并滿足總功率限制：
η = l."Nc; Hk (η)為對應(yīng)于第k個用戶在第η個子載波的信道矩陣； χ ?,<，..為發(fā)送信號矢量，其中數(shù)據(jù)向量&￡0包含了對應(yīng)于第k個用 戶的Sk個調(diào)制符號，并設(shè)這些數(shù)據(jù)符號是獨立的且經(jīng)過歸一化的，即滿足E (XXH) = Is; Pta為平均發(fā)射總功率； 使各子載波功率滿足： tr (ff (n) Wh (η)) = Ptr 從而基于和均方誤差最小原則的頻率選擇性衰落信道下行多用戶ΜΙΜΟ次優(yōu)預(yù)編碼表 達式為：
根據(jù)該編碼表達式進行編碼。
【專利摘要】能夠降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法，涉及一種基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法。是為了解決現(xiàn)有的MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼方法復(fù)雜度高的問題。本發(fā)明提出降低復(fù)雜度的基于和均方誤差最小原則的下行多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼矩陣和接收處理矩陣聯(lián)合優(yōu)化方法，分為基于和均方誤差最小原則的平坦衰落信道下行多用戶MIMO系統(tǒng)的次優(yōu)預(yù)編碼方法和基于和均方誤差最小原則的頻率選擇性衰落信道下行多用戶MIMO系統(tǒng)的次優(yōu)預(yù)編碼方法。本發(fā)明適用于平坦衰落信道或頻率選擇性衰落信道。
【IPC分類】H04B7-06, H04B7-04, H04L27-01
【公開號】CN104852878
【申請?zhí)枴緾N201510296042
【發(fā)明人】孟維曉, 高書瑩, 趙震
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月2日