專利名稱：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)中的湯姆林森扁p合拉?，旑A(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)崿F(xiàn)MIMO系統(tǒng)中信號(hào)傳輸過程的干擾消除，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)。
圖1示出了采用現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法的單用戶MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸示意圖。參見圖1，在采用THP技術(shù)的單用戶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QR分解后的結(jié)果，確定反饋矩陣，然后對(duì)調(diào)制后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行取模處理，再利用該反饋矩陣進(jìn)行反饋處理后，發(fā)送給接收端。接收端通過自身的接收天線接收到信號(hào)后，對(duì)信道矩陣H進(jìn)行QR分解，即G-F〃R,確定酉矩陣F ，其中F〃表示取矩陣F的共軛轉(zhuǎn)置(Hermiten)矩陣，并利用三角陣R中的對(duì)角線元素以及發(fā)射天線數(shù)目確定對(duì)角矩陣G。然后，接收端利用矩陣GFW和取模操作進(jìn)行信號(hào)還原，再經(jīng)過取模處理和解調(diào)處理后，得到原始信號(hào)。
從上述描述可見，現(xiàn)有單用戶MIMO系統(tǒng)的接收端在還原信號(hào)時(shí)，利用了矩陣GF",其中矩陣G中的對(duì)角線元素為信道矩陣H被QR分解后得到的三角陣R中對(duì)角線元素的取逆結(jié)果，即W礦。可以看出，三角陣R的對(duì)角線元素的絕對(duì)值最小值越小，通過矩陣GF"對(duì)噪聲的放大程度越大?？梢?，信道狀態(tài)信息矩陣H是信噪比的決定因素。在信道狀態(tài)信息矩陣H中存在奇異值時(shí)，三角陣R中的對(duì)角線元素非常小，例如，小于0.0001，此時(shí)MIMO系統(tǒng)中的信噪比較低。由于目前待發(fā)送信號(hào)中通常包含與發(fā)射天線數(shù)目相等的碼流個(gè)數(shù)，當(dāng)信噪比較低時(shí)，每個(gè)碼流對(duì)應(yīng)的信噪比會(huì)更低，這樣MIMO系統(tǒng)中接收端收到的信號(hào)中存在較大的干擾并且有效部分所占比例較低，因此誤碼率較高，信號(hào)質(zhì)量較差，從而導(dǎo)致MIMO系統(tǒng)的性能較差。

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)明的預(yù)編碼方法中，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；
根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，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。
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，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之后，進(jìn)一步包括
利用信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(jià)信道矩陣，根據(jù)得到
的等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣；
對(duì)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
其中，所述利用信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(jià)信道矩陣為將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼流變換矩陣相乘，得到所述等價(jià)信道矩所述根據(jù)得到的等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣為對(duì)所述等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到三角陣，根據(jù)該三角陣確定下三角歸一化矩陣，再利用該下三角歸一化矩陣計(jì)算出所述反饋矩陣。
其中，所述對(duì)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解為
按照公式HM-FWR對(duì)所述等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，其中HM為等價(jià)信道矩陣，H為信道狀態(tài)信息矩陣，M為碼流變換矩陣，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，所述根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之前，進(jìn)一步包括利用預(yù)先設(shè)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣、信道狀態(tài)信息矩陣以及所述碼流變換矩陣得到等價(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)行碼流變換之后，進(jìn)一步包括利用所選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)碼流變換后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操作。
其中，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣、信道狀態(tài)信息矩陣以及所述碼流變換矩陣得到等價(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HW,M為所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，H為信道狀態(tài)信息矩陣，W,為所述碼書中的第/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(xiàn),表示取矩陣F,的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
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)行最小
均方誤差MMSE處理。
較佳地，所述MMSE處理之后，進(jìn)一步包4舌對(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)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
較佳地，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩，或者根據(jù)信噪比，設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)。
其中，所述根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)為將所述碼流個(gè)數(shù)設(shè)置為小于或者等于所述信道狀態(tài)信息矩陣的秩的正整數(shù)。
其中，所述根據(jù)信噪比設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)為利用各種碼流個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率關(guān)系或者信噪比/頻諳效率關(guān)系，選擇所述信噪比下最大吞吐率或者最大頻譜效率的碼流個(gè)數(shù)。
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)明的預(yù)編碼裝置中，包括碼流變換處理模塊和千擾消除模塊，其中，所述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，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并利用所述碼流變換矩陣對(duì)流間千擾消除后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行碼流變換；所述干擾消除模塊用于對(duì)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行流間干擾消除處理。較佳地，所述碼流變換處理模塊包括選擇子模塊和處理子模塊，其中，所述選擇子模塊用于根據(jù)所述碼流個(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；
所述處理子模塊用于按照所述碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并且通過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)，進(jìn)行所述碼流變換處理。較佳地，所述處理子模塊進(jìn)一步用于在構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之后，利用信道狀
態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(jià)信道矩陣；
所述干擾消除模塊根據(jù)所述等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣，對(duì)所述處理子模塊構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
較佳地，所述碼流變換處理模塊進(jìn)一步包括碼流個(gè)數(shù)確定子模塊，用于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩，或者根據(jù)信噪比，設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)。
其中，所述碼流個(gè)數(shù)確定子模塊將所述碼流個(gè)lt沒置為小于或者等于所述信道狀態(tài)信息矩陣的秩的正整數(shù)。
或者，所述碼流個(gè)數(shù)確定子模塊利用各種碼流個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率關(guān)系或者信噪比/頻譜效率關(guān)系，選擇所述信噪比下最大吞吐率或者最大頻譜效率的碼流個(gè)數(shù)。
較佳地，該裝置進(jìn)一步包括預(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)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣、信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(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4奪對(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)編碼模塊用于利用所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編碼矩陣，對(duì)碼流變換后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操作。
較佳地，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)算子模塊用于將信道狀態(tài)信息矩陣、所述碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣 以及所迷碼流變換矩陣相乘，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)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的 預(yù)編碼矩陣。
較佳地，所述干擾消除模塊根據(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；對(duì)所述碼流變換處理模塊構(gòu)造的待發(fā)送 信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，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)。
由上述方案可見，本發(fā)明根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，使 得該信號(hào)中包含的碼流個(gè)數(shù)低于發(fā)射端天線數(shù)目。當(dāng)信噪比較低時(shí)，由于本 發(fā)明中傳輸?shù)拇a流個(gè)數(shù)有所減少，每個(gè)碼流能夠享有的資源相應(yīng)增加，與現(xiàn) 有的THP預(yù)編碼方案相比，本發(fā)明中每個(gè)碼流的信噪比均有所提高，因此 能夠提高信號(hào)質(zhì)量。此外，本發(fā)明中根據(jù)碼流個(gè)數(shù)從預(yù)先設(shè)置的備選酉矩陣 中選擇出組成碼流變換矩陣的元素，利用該碼流變換矩陣與信道狀態(tài)信息矩 陣得到信道等價(jià)矩陣，并在預(yù)編碼過程中將該信道等價(jià)矩陣作為基礎(chǔ)。對(duì)于 接收端，可以將發(fā)射端進(jìn)行碼流變換所使用的碼流變換矩陣看作為信道的一 部分，因此在還原信號(hào)時(shí)，無需增加額外的操作，具有良好的實(shí)用性與兼容 性。
進(jìn)一步，本發(fā)明在減少碼流個(gè)數(shù)的同時(shí)，還可以根據(jù)三角陣對(duì)角線元素 絕對(duì)值的最小值最大化原則，從預(yù)先設(shè)置的碼書中選擇預(yù)編碼矩陣，使得原 本相對(duì)固定的信道矩陣變得可以調(diào)整，從而使得三角陣R中的對(duì)角線元素可 調(diào)，降低接收端還原信號(hào)時(shí)對(duì)噪聲的放大程度，進(jìn)一步在各種信噪比情況下 軍能夠降低信號(hào)的誤碼率，有效地提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。


下面將通過參照附圖詳細(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為采用現(xiàn)有THP預(yù)編碼方法的單用戶MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸示 意圖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7為不同碼流個(gè)數(shù)下本發(fā)明實(shí)施例1中THP預(yù)編碼方法的性能仿真
圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中THP預(yù)編碼方法的流程圖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。
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)， 首先按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)將待發(fā)送信號(hào)中的碼流個(gè)數(shù)減少至小于發(fā)射 天線數(shù)目，而后再經(jīng)過碼流變換處理。
圖2示出了本發(fā)明中THP預(yù)編碼方法的示例性流程圖。參見圖2，該方 法包括
在步驟201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。
在步驟202中，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，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。
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。參見圖3，該裝 置包括碼流變換處理模塊和干擾消除模塊。
其中，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，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā) 送信號(hào)，并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。干擾消除模塊用于對(duì)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行流間干擾消除處理。
本發(fā)明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"二I或
U"U-I，其中uw表示取矩陣u的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
從上述描述可見，本發(fā)明中根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)， 使得該信號(hào)中包含的碼流個(gè)數(shù)低于發(fā)射端天線數(shù)目。當(dāng)信噪比較低時(shí)，由于 本發(fā)明中傳輸?shù)拇a流個(gè)數(shù)有所減少，每個(gè)碼流能夠享有的資源相應(yīng)增加，與 現(xiàn)有的THP預(yù)編碼方案相比，本發(fā)明中每個(gè)碼流的信噪比均有所提高，因
此能夠提高信號(hào)質(zhì)量。此外，本發(fā)明中根據(jù)碼流個(gè)數(shù)從預(yù)先設(shè)置的備選酉矩 陣中選擇出組成碼流變換矩陣的元素，利用該碼流變換矩陣與信道狀態(tài)信息
矩陣得到信道等價(jià)矩陣，并在預(yù)編碼過程中將該信道等價(jià)矩陣作為基礎(chǔ)。對(duì)
于接收端，可以將發(fā)射端進(jìn)行碼流變換所使用的碼流變換矩陣看作為信道的
一部分，因此在還原信號(hào)時(shí)，無需增加額外的操作，具有良好的實(shí)用性與兼容性。
以下將通過兩個(gè)實(shí)施例分別說明本發(fā)明方案的具體應(yīng)用。 實(shí)施例1
本實(shí)施例針對(duì)單用戶的MIMO系統(tǒng)，即4妾收端僅為一個(gè)用戶，該接收 端可以具有至少一#>接收天線。
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。參見圖4,本實(shí)施例中，在信號(hào)傳輸之前，預(yù)先設(shè)置碼流個(gè)數(shù)"，"<發(fā)射天線數(shù)目，并且還預(yù)先設(shè)置備選酉矩陣，該酉矩陣矩陣的行數(shù)和列數(shù) 等于發(fā)射天線數(shù)目；根據(jù)碼流個(gè)數(shù)從備選酉矩陣中選擇前w列元素，組成碼 流變換矩陣，并將信道狀態(tài)信息矩陣與碼流變換矩陣相乘后得到信道等價(jià)矩
陣，根據(jù)得到的等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣(B-1)。在信號(hào)傳輸過程中，
首先按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過調(diào)制、取模和利用反饋
矩陣(B-I)的反饋處理后，再經(jīng)過碼流變換矩陣的碼流變換處理，完成 THP預(yù)編碼。然后，經(jīng)過THP預(yù)編碼的待發(fā)送信號(hào)連同碼流個(gè)數(shù)信息經(jīng)過 信道H，傳輸給接收端。接收端通過自身的接收天線接收到信號(hào)后，利用接 收到的碼流個(gè)數(shù)信息，確定矩陣G和F 。在確定矩陣G時(shí)，首先按照碼流個(gè) 數(shù)"，取對(duì)信道等價(jià)矩陣進(jìn)行QR分解后得到的三角陣R的前"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-c&g(A'，/^,…,^;1),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，"為碼流個(gè)數(shù)，《7'表
示;。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)過取模 《7
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)在發(fā)射端減少待發(fā)送信號(hào)的碼流數(shù)量， 并且在完成信號(hào)的流間干擾消除后，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。
圖5為本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法的流程圖。參見圖5,該方法包括 在步驟501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)，備選酉矩陣的大小可以為 7V,xM。這里按照碼流個(gè)數(shù)"，從該備選百矩陣中選擇出前"列元素，組成
碼流變換矩陣M,則M的行數(shù)為發(fā)射天線數(shù)目列數(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
11 1 1 1-11-1 1 1 -l -l 1 -1 -1 1
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
M，即1\!=
1 1
1 -1
1 1
1 -1
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M、列數(shù)為碼流個(gè)數(shù) w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502中，將信道狀態(tài)信息矩陣與碼流變換矩陣相乘，得到等價(jià)信 道矩陣。
本步驟中，信道狀態(tài)信息矩陣H與碼流變換矩陣M相乘后，得到的等 價(jià)信道矩陣為HM。這里的等價(jià)信道矩陣可以看作為利用碼流變換矩陣對(duì) 信道矩陣進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)后續(xù)步驟中被減少碼流個(gè)數(shù)的待發(fā)送信號(hào)。
在步驟503中，對(duì)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR分解，得到三角陣。
本步驟中QR分解的對(duì)象是信道狀態(tài)信息矩陣H與碼流變換矩陣M相 乘后得到的等價(jià)信道矩陣HM。按照公式HM^F"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。
在步驟504 - 505中，根據(jù)三角陣確定下三角歸一化矩陣B,并根據(jù)下 三角歸一化矩陣B確定反饋矩陣(B-1),其中I為單位矩陣。
這里在確定下三角歸一化矩陣B時(shí)，首先取等價(jià)信道矩陣被QR分解后得到的三角陣R的前"個(gè)對(duì)角線元素，w為碼流個(gè)數(shù)，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-GR，得到對(duì)角線元素為1的下
三角歸一化矩陣B。
在步驟506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。
本步驟中按照小于發(fā)射天線數(shù)目的碼流個(gè)數(shù)"來構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，使得 該信號(hào)中包含的碼流個(gè)數(shù)小于現(xiàn)有丁HP預(yù)編碼方案中的待發(fā)送信號(hào)。然后， 為了實(shí)現(xiàn)待發(fā)送信號(hào)的流間干擾消除，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);再將第一路信號(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，利用碼流變換矩陣對(duì)經(jīng)過取模和反饋處理的待發(fā)送信號(hào) 進(jìn)行碼流變換處理，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
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"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)， 以便在信號(hào)傳輸時(shí)能夠被分配到各個(gè)發(fā)射天線上，并且這樣的信號(hào)在經(jīng)過信 道H后，接收端能夠還原出信噪比較高的原始信號(hào)。
本實(shí)施例中，可以根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩或者信噪比等參數(shù)來確定 碼流個(gè)數(shù)。
對(duì)于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩確定碼流個(gè)數(shù)的方式，碼流個(gè)數(shù)小于或 者等于前述信道信息狀態(tài)矩陣的秩。舉例來說，對(duì)于4發(fā)4收的MIMO系 統(tǒng)，假設(shè)信道狀態(tài)信息矩陣的秩為3，若采用高于3的碼流個(gè)數(shù)，則會(huì)出現(xiàn) 至少一個(gè)碼流的誤碼率總是較高的情況；而若按照本實(shí)施例的方式，碼流個(gè)
數(shù)為小于或者等于3的正整數(shù)，例如，2或者3，此時(shí)，不會(huì)存在誤碼率總 是很高的碼流，因此，本實(shí)施例中全部待發(fā)送信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量較高，從而系統(tǒng)性能較高。當(dāng)然也可以根據(jù)與該信道狀態(tài)信息矩陣的秩相關(guān)的其他參 數(shù)來確定碼流個(gè)數(shù)。
對(duì)于根據(jù)信噪比確定碼流個(gè)數(shù)的情況，可以利用仿真或者測(cè)量得到各種 碼流個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率或者信噪比/頻譜效率關(guān)系曲線，并根據(jù)該 關(guān)系曲線，選擇預(yù)先確定的信噪比下具有最大吞吐率或者最大頻譜效率的關(guān) 系曲線對(duì)應(yīng)的碼流個(gè)數(shù)。這種情況可以理解為，在高信噪比條件下，采用較
大的碼流個(gè)數(shù)，每個(gè)碼流均采用高階調(diào)制；而在低信噪比條件下，采用較小
的碼流個(gè)數(shù)，每個(gè)碼流采用低階調(diào)制。與現(xiàn)有的碼流個(gè)數(shù)等于發(fā)射天線數(shù)目 的方案相比，這種選擇碼流個(gè)數(shù)的方式在相同頻鐠效率下可以取得更好的信 號(hào)質(zhì)量。而且可以提高小區(qū)邊緣的用戶通信質(zhì)量或擴(kuò)大覆蓋區(qū)域。當(dāng)然也可 以根據(jù)與信噪比相關(guān)的其他參數(shù)來確定碼流個(gè)數(shù)。
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。
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。
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， 再與碼流變換矩陣相乘，得到等價(jià)信道矩陣；或者，首先將信道狀態(tài)信息矩 陣與碼流變換矩陣相乘，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，再與碼流變換矩陣相乘，得到等價(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)果與碼流變換矩陣相 乘，得到等價(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)果與碼流變換矩陣相乘，并對(duì)乘積排序 后，得到等價(jià)信道矩陣。
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。參見圖6，本實(shí) 施例對(duì)圖3中的碼流變換處理模塊進(jìn)行了細(xì)化。具體來說，本實(shí)施例中的碼流變換處理模塊包括選擇子模塊和處理子模塊。其中，選擇子模塊用于根
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；處理子模塊用于按照預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并且通過將 所迷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)，進(jìn)行所述碼流變 換處理，得到THP預(yù)編碼后的待發(fā)送信號(hào)。
此外，本實(shí)施例中的碼流變換處理模塊還包括碼流個(gè)數(shù)確定子模塊， 用于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩或者信噪比等參數(shù)來確定碼流個(gè)數(shù)，并將所 確定的碼流個(gè)數(shù)發(fā)送給碼流變換處理模塊中的選擇子模塊和處理子模塊。對(duì) 于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩確定碼流個(gè)數(shù)的方式，碼流個(gè)數(shù)確定子模塊將 碼流個(gè)數(shù)設(shè)置為小于或者等于前述信道信息狀態(tài)矩陣的秩。對(duì)于根據(jù)信噪比 確定碼流個(gè)數(shù)的情況，碼流個(gè)數(shù)確定子模塊利用仿真或測(cè)量得到各種碼流個(gè) 數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率或者信噪比/頻譜效率關(guān)系曲線，并根據(jù)該關(guān)系曲 線，選擇預(yù)先確定的信噪比下具有最大吞吐率或者最大頻譜效率的關(guān)系曲線 對(duì)應(yīng)的；馬流個(gè)凄t。
進(jìn)一步，本實(shí)施例中的處理子模塊還用于在構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之后，利用 信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(jià)信道矩陣；這樣，本實(shí)施例 中的干擾消除模塊根據(jù)上述處理子模塊得到的等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣， 對(duì)處理子模塊構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，并利用所確定的反饋 矩陣進(jìn)行反饋處理，得到所述流間千擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
本實(shí)施例中采用減少碼流個(gè)數(shù)的方式來提高每個(gè)碼流的信噪比，從而降 低該信號(hào)的誤碼率，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，從而避免信道狀態(tài)信息矩陣中存在 奇異值時(shí)導(dǎo)致的系統(tǒng)性能急劇惡化。
圖7示出了不同碼流個(gè)數(shù)下本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法的性能仿真圖。 參見圖7,帶有方塊的線條表示待發(fā)送信號(hào)中兩個(gè)碼流時(shí)本實(shí)施例中的THP 預(yù)編碼方法，帶有圓圈的線條表示待發(fā)送信號(hào)中包含四個(gè)預(yù)編碼矩陣時(shí)本實(shí) 施例中的THP預(yù)編碼方法。從圖7中可見，在相同的符號(hào)信噪比(Es/N0) 下，待傳輸信號(hào)中包含的碼流個(gè)數(shù)越少，對(duì)應(yīng)的誤碼率(BER)越低，信號(hào)傳輸質(zhì)量較現(xiàn)有方法提高得越明顯。
接收端可以將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)，無需執(zhí)行碼流逆變換操作，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)用性和兼容性均較好。 實(shí)施例2
本實(shí)施例仍針對(duì)單用戶的MIMO系統(tǒng)。
考慮到接收端在還原信號(hào)時(shí)，利用了矩陣GF 其中對(duì)角矩陣G中的對(duì) 角線元素為信道矩陣H被QR分解后得到的三角陣R中對(duì)角線元素的取逆 結(jié)果，即《71。可以看出，三角陣R的對(duì)角線元素的絕對(duì)值最小值越小，通 過矩陣GF"對(duì)噪聲的放大程度越大。本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，還根據(jù) 三角陣R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)置的碼書中選 擇預(yù)編碼矩陣，使得原本相對(duì)固定的信道矩陣H變得可以調(diào)整，從而使得 三角陣R中的對(duì)角線元素可調(diào)，降低接收端還原信號(hào)時(shí)對(duì)噪聲的放大程度， 進(jìn)一步在各種信噪比情況下均能夠降低信號(hào)的誤碼率，有效地提高信號(hào)傳輸 質(zhì)量。
與實(shí)施例1相似，本實(shí)施例中也預(yù)先設(shè)置碼流個(gè)數(shù)"，"<發(fā)射天線數(shù)目， 并且還預(yù)先設(shè)置備選酉矩陣，該酉矩陣矩陣的行數(shù)和列數(shù)等于發(fā)射天線數(shù) 目。
圖8示出了本實(shí)施例中THP預(yù)編碼方法的流程圖。參見圖8，該方法包括'.
在步驟801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。
本步驟中的操作與實(shí)施例1中的步驟501相同。并且，可以采用與實(shí)施 例1相同的方式來預(yù)先設(shè)置碼流個(gè)數(shù)。在步驟802中，將信道狀態(tài)信息矩陣H、預(yù)先設(shè)置的碼書中的每個(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,HWyVI，…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803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。
這里QR分解的對(duì)象是信道狀態(tài)信息矩陣H、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。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),.為酉矩陣，F(xiàn),"表示取矩 陣巧的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，i為大于或等于1的整數(shù)。
在步驟804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)編碼預(yù)編碼矩陣。
仍以碼書(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
R,，I^，…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。由于三角陣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，可見信號(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。基于這一原則，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邮斩说脑肼暦糯罂刂圃诒M量小的程度，以改善信號(hào)傳輸?shù)恼`碼率。
在步驟805 - 806中，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。
這里在求取下三角歸一化矩陣B以及反饋矩陣(B-I)時(shí)，根本依據(jù) 均為由信道狀態(tài)信息矩陣H、本次預(yù)編碼矩陣以及碼流變換矩陣M的乘積 確定的等價(jià)信道矩陣。
在步驟807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808中，利用碼流變換矩陣對(duì)經(jīng)過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)編碼操作并被分配到各個(gè)發(fā)射天線上。
在步驟809中，利用本次預(yù)編碼矩陣對(duì)經(jīng)過碼流變換的待發(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804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)過碼流變換的待發(fā)送信號(hào)與本次預(yù)編碼矩陣相乘，則該信號(hào)在經(jīng)過信 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)施例中還可以采用排序的QR分解或者M(jìn)MSEQR分解或者M(jìn)MSE 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)行排序操作后， 再與碼書中的每個(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。
本實(shí)施例中一方面采用減少碼流個(gè)數(shù)的方式來提高每個(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)，無需執(zhí)行額外的操作，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 性和兼容性均較好。
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。參見圖9，本實(shí) 施例中的THP預(yù)編碼裝置在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了預(yù)編碼矩陣選擇模塊 和預(yù)編碼模塊。
23本實(shí)施例中的碼流變換處理模塊包括選擇子模塊和處理子模塊。其中， 選擇子模塊與實(shí)施例1中的作用相同，即用于根據(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；處理子模塊僅執(zhí)行實(shí)施 例1處理子模塊的一部分操作，即本實(shí)施例中的處理子模塊用于按照預(yù)先設(shè) 置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并且通過將碼流變換矩陣乘以流間干擾消除 后的待發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行碼流變換處理。
進(jìn)一步，本實(shí)施例中的碼流變換處理模塊還包括碼流個(gè)數(shù)確定子模塊，
用于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩或者信噪比等參數(shù)來確定碼流個(gè)數(shù)，并將所 確定的碼流個(gè)數(shù)發(fā)送給碼流變換處理模塊中的選擇子模塊和處理子模塊。對(duì) 于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩確定碼流個(gè)數(shù)的方式，碼流個(gè)數(shù)確定子模塊將 碼流個(gè)數(shù)設(shè)置為小于或者等于前述信道信息狀態(tài)矩陣的秩。對(duì)于根據(jù)信噪比 確定碼流個(gè)數(shù)的情況，碼流個(gè)數(shù)確定子模塊利用仿真或測(cè)量得到各種碼流個(gè) 數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率或者信噪比/頻譜效率關(guān)系曲線，并根據(jù)該關(guān)系曲 線，選擇預(yù)先確定的信噪比下具有最大吞吐率或者最大頻譜效率的關(guān)系曲線 對(duì)應(yīng)的碼流個(gè)數(shù)。
預(yù)編碼矩陣選擇模塊用于利用預(yù)先設(shè)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣、信 道狀態(tài)信息矩陣和碼流變換處理模塊中確定的碼流變換矩陣得到等價(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。
該預(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)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣以及來 自于碼流變換處理模塊的碼流變換矩陣M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。
相應(yīng)地，干擾消除模塊用于根據(jù)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)碼流變換處理
模塊中的處理子模塊構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，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)。
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；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，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。
2、 如權(quán)利要求l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 m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。
3、 如權(quán)利要求1或2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)。
4、 如權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)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)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之后，進(jìn)一步包括利用信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(jià)信道矩陣，根據(jù)得到的等價(jià)信道矩陣確定反^t矩陣；對(duì)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取^^莫處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn) 行反饋處理，得到所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用信道狀態(tài)信息矩陣和 所述碼流變換矩陣得到等^H言道矩陣為將所述信道狀態(tài)信息矩陣與所述碼流 變換矩陣相乘，得到所述等價(jià)信道矩陣；所述根據(jù)得到的等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣為對(duì)所述等價(jià)信道矩陣進(jìn)行 QR分解，得到三角陣，根據(jù)該三角陣確定下三角歸一化矩陣，再利用該下三 角歸一化矩陣計(jì)算出所述反饋矩陣。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對(duì)等價(jià)信道矩陣進(jìn)行QR 分解為按照公式hm-f"r對(duì)所述等價(jià)信道矩陣進(jìn)行qr分解，其中hm為等價(jià) 信道矩陣，h為信道狀態(tài)信息矩陣，m為碼流變換矩陣，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。
7、 如權(quán)利要求1或2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)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之前，進(jìn)一步包括利用預(yù)先設(shè)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼 矩陣、信道狀態(tài)信息矩陣以及所述碼流變換矩陣得到等價(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)行碼流變換之后，進(jìn) 一步包括利用所選擇的預(yù)編碼矩陣對(duì)碼流變換后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操 作。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)先設(shè)置的碼書中的 每個(gè)預(yù)編碼矩陣、信道狀態(tài)信息矩陣以及所述碼流變換矩陣得到等價(jià)信道矩陣 為將所述信道狀態(tài)信息矩陣、所述碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣與所迷碼流變換 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^H言道矩陣進(jìn)行qr分解，得到所述各預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的三角陣。
9、 如權(quán)利要求8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 = 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hw,m為所述每個(gè)預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的等價(jià)信道矩陣，h為信道 狀態(tài)信息矩陣，w,為所述碼書中的第/個(gè)預(yù)編碼矩陣，/為大于或等于1的整 數(shù)，m為所迷碼流變換矩陣，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。
10、 如權(quán)利要求5或8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。
11、 如權(quán)利要求10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)杲進(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。
12、 如權(quán)利要求IO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)果作為所述等價(jià)信道矩陣。
13、 如權(quán)利要求5或8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。
14、 如權(quán)利要求5或8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)果作為所述等價(jià)信道矩陣。
15、 如權(quán)利要求7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)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào) 制和取對(duì)莫處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋處理，得到所述流間干擾消 除后的待發(fā)送信號(hào)。
16、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)信 道狀態(tài)信息矩陣的秩，或者根據(jù)信噪比，設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣 的秩設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)為將所述碼流個(gè)數(shù)設(shè)置為小于或者等于所述信道狀態(tài) 信息矩陣的秩的正整數(shù)。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)信噪比設(shè)置所述碼 流個(gè)數(shù)為利用各種碼流個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率關(guān)系曲線或者信噪比/頻 譜效率關(guān)系，選擇所述信噪比下具有最大吞吐率或者最大頻譜效率的碼流個(gè)數(shù)。
19、 一種多輸入多輸出MIMO預(yù)編碼裝置，其特征在于，該裝置包括碼 流變換處理模塊和干擾消除模塊，其中，所述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，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并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； 所述干擾消除模塊用于對(duì)所構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行流間干擾消除處理。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述碼流變換處理模塊包括 選擇子模塊和處理子模塊，其中，所述選擇子模塊用于根據(jù)所述碼流個(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；所述處理子模塊用于按照所述碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，并且通過將所述 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)，進(jìn)行所述碼流變換處理。
21、 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述處理子模塊進(jìn)一步用于 在構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)之后，利用信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(jià) 信道矩陣；所述干擾消除模塊根據(jù)所述等價(jià)信道矩陣確定反饋矩陣，對(duì)所述處理子模 塊構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，并利用所確定的反饋矩陣進(jìn)行反饋 處理，得到所述流間干擾消除后的待發(fā)送信號(hào)。
22、 如權(quán)利要求20或21所述的裝置，其特征在于，所述碼流變換處理模 塊進(jìn)一步包括碼流個(gè)數(shù)確定子模塊，用于根據(jù)信道狀態(tài)信息矩陣的秩，或者 根據(jù)信噪比，設(shè)置所述碼流個(gè)數(shù)。
23、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述碼流個(gè)數(shù)確定子模塊將 所述碼流個(gè)數(shù)設(shè)置為小于或者等于所述信道狀態(tài)信息矩陣的秩的正整數(shù)。
24、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述碼流個(gè)數(shù)確定子模塊利 用各種碼流個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的信噪比/吞吐率關(guān)系或者信噪比/頻譜效率關(guān)系，選擇 所述信噪比下最大吞吐率或者最大頻譜效率的碼流個(gè)數(shù)。
25、 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括預(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)置的碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣、 信道狀態(tài)信息矩陣和所述碼流變換矩陣得到等價(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)編碼模塊用于利用所述預(yù)編碼矩陣選擇模塊選擇的預(yù)編碼矩陣，對(duì) 碼流變換后的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼操作。
26、 如權(quán)利要求25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)算子模塊用于將信道狀態(tài)信息矩陣、所述碼書中的每個(gè)預(yù)編碼矩陣 以及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，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)值的最小值最大的三角陣對(duì)應(yīng)的 預(yù)編碼矩陣。
27、 如權(quán)利要求25或26所述的裝置，其特征在于，所述干擾消除模塊根 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； 對(duì)所述碼流變換處理模塊構(gòu)造的待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和取模處理，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)明公開了一種多輸入多輸出預(yù)編碼方法及裝置，在該方法中，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；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的碼流個(gè)數(shù)構(gòu)造待發(fā)送信號(hào)，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。在本發(fā)明的預(yù)編碼裝置中，包括碼流變換處理模塊和干擾消除模塊。本發(fā)明的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。
文檔編號(hào)H04B7/04GK101552631SQ20081008756
公開日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