專利名稱：一種多用戶mimo系統(tǒng)的子信道選擇和發(fā)送預(yù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多用戶MIMO系統(tǒng)的子信道選擇和發(fā)送預(yù)編碼方法。
背景技術(shù)：
多入多出(MIMO)技術(shù)是無線移動(dòng)通信領(lǐng)域技術(shù)的重大突破。MIMO技術(shù)是指數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都采用了多根天線。研究表明，利用MIMO技術(shù)可以提高無線通信系統(tǒng)的容量。隨著多天線技術(shù)研究的深入，MIMO技術(shù)已從點(diǎn)對點(diǎn)的單用戶MIMO技術(shù)擴(kuò)展到了點(diǎn)對多點(diǎn)的多用戶MIMO系統(tǒng)(MU-MIMO :Multiple User ΜΙΜΟ)。MU-MIMO技術(shù)中，多天線分集增益可以有效降低系統(tǒng)誤碼率，多天線復(fù)用增益使多用戶系統(tǒng)容量容量區(qū)域擴(kuò)大。MU-MIMO通常采用發(fā)送端預(yù)編碼技術(shù)，利用空分多址(SDMA :Spatial Division Multiple Access)技術(shù)在相同時(shí)間、頻率資源上傳送多個(gè)用戶的信息。MU-MIMO系統(tǒng)中，基站同時(shí)向多個(gè)用戶終端發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，多個(gè)用戶共享同一時(shí)頻資源，系統(tǒng)中必然存在用戶間的共道干擾(CCI =Co-Channel hterference)，因此 MU-MIMO預(yù)編碼系統(tǒng)不僅要獲取較大的預(yù)編碼增益，還需有效降低用戶間的干擾。信道塊對角化(Block Diagonolization :BD)預(yù)編碼技術(shù)，便是用來解決用戶間干擾問題，在基站端采用BD預(yù)編碼技術(shù)，可以完全消除用戶間的干擾，但是此技術(shù)受限于系統(tǒng)的天線配置，即必須滿足于發(fā)送端的天線數(shù)大于等于所有用戶的接收天線數(shù)之和，而且，BD技術(shù)只是消除了用戶間的干擾，并不能保證用戶的預(yù)編碼增益，進(jìn)而不一定提高系統(tǒng)的容量。針對信道塊對角化(BD)技術(shù)受限于其需滿足發(fā)送端的天線數(shù)不小于終端用戶的接收天線數(shù)之和這一系統(tǒng)天線配置問題，有人提出了協(xié)同BD技術(shù)，此技術(shù)的實(shí)質(zhì)是基于子信道選擇的BD預(yù)編碼技術(shù)。具體地，協(xié)同BD技術(shù)的算法流程如下對各用戶的信道Hj實(shí)施SVD分解H, = U7A7Vf，獲得子信道選擇矩陣Uj ；將系統(tǒng)各用戶的子信道選擇矩陣Uj的共軛轉(zhuǎn)置U〗與信道信息&相乘，獲得各用戶的等效信道 H, = UjHy ；基于各用戶的等效信道瓦,實(shí)施BD預(yù)編碼技術(shù)，獲得各用戶的預(yù)編碼矩陣Wj0從以上流程中可以看到，協(xié)同BD算法在獲取子信道選擇矩陣時(shí)，以各用戶為個(gè)體，是對各用戶自己的信道信息Hj實(shí)施SVD操作獲得子信道選擇矩陣，并未考慮到用戶間的干擾，因而其為各用戶選擇的子信道為具有最大信噪比(SNR)的子信道，因而，依據(jù)所選出的子信道，實(shí)施預(yù)編碼技術(shù)所獲得的預(yù)編碼矩陣并不能獲得很好的系統(tǒng)性能；進(jìn)一步地， 協(xié)同BD技術(shù)在獲得等效信道后，采用的是BD預(yù)編碼技術(shù)，眾所周知，BD技術(shù)能完全消除用戶間的干擾，但其并未考慮噪聲的影響，因而其系統(tǒng)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多用戶MIMO系統(tǒng)的子信道選擇和發(fā)送預(yù)編碼方法，能夠提高系統(tǒng)性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種多用戶MIMO系統(tǒng)的子信道選擇和發(fā)送預(yù)編碼方法，包括根據(jù)獲取的所述系統(tǒng)各用戶的信道信息％，確定在考慮系統(tǒng)中用戶間干擾和噪聲情況下所述各用戶的合成信道1。。，j = 1，…，K，K為所述系統(tǒng)的用戶數(shù)； 對各用戶的合成信道Hi co進(jìn)行奇異值分解，得到各用戶的子信道選擇矩陣Uj ；將系統(tǒng)各用戶的子信道選擇矩陣化的共軛轉(zhuǎn)置Uf與信道信息&相乘，獲得各用戶的等效信道瓦；依據(jù)各用戶的等效信道S,，獲取系統(tǒng)各用戶的預(yù)編碼矩陣Wj，并利用各用戶的預(yù)編碼矩陣構(gòu)造系統(tǒng)的預(yù)編碼矩陣為
權(quán)利要求
1.一種多用戶ΜΙΜΟ系統(tǒng)的子信道選擇和發(fā)送預(yù)編碼方法，其特征在于，該方法包括 根據(jù)獲取的所述系統(tǒng)各用戶的信道信息Hp確定在考慮系統(tǒng)中用戶間干擾和噪聲情況下所述各用戶的合成信道I。。，j = 1，…，K，K為所述系統(tǒng)的用戶數(shù)；對各用戶的合成信道&。。進(jìn)行奇異值分解，得到各用戶的子信道選擇矩陣Uj ； 將系統(tǒng)各用戶的子信道選擇矩陣化的共軛轉(zhuǎn)置Uf與信道信息&相乘，獲得各用戶的等效信道S;；依據(jù)各用戶的等效信道S,，獲取系統(tǒng)各用戶的預(yù)編碼矩陣Wj，并利用各用戶的預(yù)編碼矩陣構(gòu)造系統(tǒng)的預(yù)編碼矩陣為W= [W”…，Wk]; 利用系統(tǒng)的預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定在考慮系統(tǒng)中用戶間干擾和噪聲情況下所述各用戶的合成信道H&。包括根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則，獲取系統(tǒng)各用戶信道信息&的補(bǔ)信道瓦的零空間矩陣& ； 將系統(tǒng)各用戶&的補(bǔ)信道S,的零空間矩陣t與信道信息&相乘，獲得各用戶j的合成信道Hj, Μ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取系統(tǒng)各用戶&的補(bǔ)信道瓦的零空間矩陣t包括根據(jù)所述系統(tǒng)各用戶的信道信息= 1，…，K)，確定系統(tǒng)的信道信息 Η = ^,.··，!!丨，..·，Η)τ以及所述各用戶的補(bǔ)信道S,=(H，”·，Η〗_,，Η;·.·，Η# ；依據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則H^HHii對系統(tǒng)信道信息H進(jìn)行處理，得到矩陣 H =Hii(HH^ai)"1 ,其中5為系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，I為一單位矩陣；根據(jù)H'確定系統(tǒng)所述各用戶的矩陣H' j = H' (:，k:m)，其中，H' (:，k:m)表示從矩陣H'中選出其第λ = + 1列至第Μ = 〒列，廠(j = 1，…，K)表示系統(tǒng)各用戶的接收/'=1 /=1 j天線數(shù)；對系統(tǒng)所述各用戶的H' J進(jìn)行正交化處理，得到Hj的補(bǔ)信道瓦的零空間矩陣孓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對各用戶的合成信道進(jìn)行奇異值分解得到各用戶的子信道選擇矩陣Uj包括對&,。。按照奇異值分解公式進(jìn)行奇異值分解，其中U"彳為左酉矩陣，Aj 為對角矩陣，\為右酉矩陣；依據(jù)所獲得的系統(tǒng)各用戶的左酉矩陣U" ρ獲得系統(tǒng)各用戶的子信道選擇矩陣化=U" j(:, Iinj)，其中~表示用戶j所傳輸?shù)牧鲾?shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)各用戶的等效信道S7，獲取系統(tǒng)各用戶的預(yù)編碼矩陣％包括確定系統(tǒng)所述各用戶等效信道07的補(bǔ)信道I的零空間矩陣$ ； 將系統(tǒng)各用戶司的補(bǔ)信道艮的零空間矩陣$與信道信息&相乘，得到各用戶j的修正合成信道；依據(jù)最大化系統(tǒng)各用戶的SLNR準(zhǔn)則，確定系統(tǒng)所述各用戶的優(yōu)化矩陣τ^=Τ τ~ f’其中，σ 2為系統(tǒng)的噪聲功率；將各用戶等效信道:g,的補(bǔ)信道的零空間矩陣I與優(yōu)化矩陣L相乘，獲得系統(tǒng)各用戶的預(yù)編碼矩陣’^^石廣尺。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多用戶系統(tǒng)中的子信道選擇和發(fā)送預(yù)編碼方法，包括基站端獲得系統(tǒng)各用戶的信道信息；并確定在考慮系統(tǒng)中用戶間干擾和噪聲情況下各用戶的合成信道，并對各用戶的合成信道做SVD分解，得到系統(tǒng)各用戶的子信道選擇矩陣；將獲得的系統(tǒng)各用戶的子信道選擇矩陣與信道矩陣相乘，獲得系統(tǒng)各用戶的等效信道信息；依據(jù)系統(tǒng)各用戶的等效信道信息，獲取系統(tǒng)各用戶的預(yù)編碼矩陣。通過本發(fā)明，能夠大大提升系統(tǒng)的性能。
文檔編號H04B7/06GK102158270SQ20111007825
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者周華, 宋磊, 張平, 李立華, 王化磊, 高向川 申請人:北京郵電大學(xué), 富士通株式會社