专利名称：分布式多天线系统中的预编码、解码方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种分布式多天线系统中的预编码、解码方法和装置。
背景技术：
在无线通信系统中，不同用户的信号存在相互干扰，在高斯干扰信道中，各个用户知道各自完整的信道信息，但各个用户之间数据不能共享，无法进行联合发送。如
图1所示，显示了两用户的高斯干扰信道，在用户之间存在干扰。在消除用户之间干扰的同时，如何提高高斯干扰信道的容量一直是制约技术发展的主要瓶颈之一。在干扰信道下避免用户间相互干扰的传统解决方案是采用正交化，如时分多址 (Time Division Multiple Access, TDMA)技术、频分多址(Frequency DivisionMultiple Access,FDMA)技术等。如图2所示，显示了 TDMA系统的示意图。TDMA系统中，不同的用户在不同的时刻发送数据，从而避免了用户间的相互干扰。与TDMA类似，FDMA系统中不同的用户在不同的频率上发送数据，也能避免用户间的相互干扰。鉴于传统解决方案中的缺点，随着对高斯干扰信道的深入研究，提出了利用干扰对齐解决用户间相互干扰的方法。干扰对齐是在已知完整信道信息的情况下，通过发射端预处理，将每个接收端的有用信号与干扰信号在空间上分离，而不同发射端对该接收端的干扰均对齐到相同的空间维度上，从而避免干扰的影响，达到提升容量的目点。由于高斯干扰信道容量以及干扰对齐的研究尚处于初步阶段，干扰对齐的方法目前还是研究的热点。现有技术中还提供的干扰对齐方法，如随机选择干扰对齐方法(randomly choosing ΙΑ)、分布式干扰对齐方法(distributed ΙΑ),其中，对 randomly choosing ΙΑ, 在2用户等天线(X信道)的情况下，具有如下关系式
权利要求
1.一种分布式多天线系统中的预编码方法，其特征在于，所述方法包括 获得发射端的初始预编码矩阵；确定接收端的接收滤波器，所述接收滤波器与完全包含干扰的信道的初始等效信道矩阵正交，所述初始等效信道矩阵利用所述初始预编码矩阵计算获得；在根据所述接收滤波器和初始等效信道矩阵构成的等效信道上，进行多用户预编码， 去除所述初始等效信道矩阵中的干扰，得到发射端的预编码矩阵； 利用所述预编码矩阵进行多用户预编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对第一发射端与第一接收端之间的接收滤波器，所述完全包含干扰的信道为发射端中除所述第一发射端之外的发射端与第一接收端之间的信道。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得发射端的初始预编码矩阵包括 由发射端与该发射端所对应的接收端之间的信道矩阵的N个奇异值对应的右奇异值向量构成所述初始预编码矩阵，其中，N为正整数，N由天线的数目确定；或者， 将满足维度条件的任意的矩阵作为所述的初始预编码矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当发射端的天线数目与接收端的天线数目相同时，利用如下公式，根据发射端天线数目确定所述N值N=[发射端天线数目*(2/3)]，其中，函数[]表示向下取整。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定接收端的接收滤波器包括将所述发射端的初始预编码矩阵分别与信道矩阵相乘，得到所述发射端与接收端之间的初始等效信道矩阵，其中，所述信道矩阵为所述发射端和所述接收端之间的信道矩阵；对于第一接收端相对于第一发射端的接收滤波器，通过对另一发射端与第一接收端的初始等效信道矩阵进行奇异值分解，将左奇异值矩阵中对应于左零空间的相应列向量作为第一接收端相对于第一发射端的接收滤波器。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在根据所述接收滤波器和初始等效信道矩阵构成的等效信道上，进行多用户预编码，去除所述初始等效信道矩阵中干扰，得到发射端的预编码矩阵包括利用所述接收滤波器分别乘以接收端相应于发射端的初始等效信道矩阵得到所述等效信道所对应的等效信道矩阵；利用所述发射端与接收端之间所有的等效信道矩阵，进行多用户预编码，除去所述发射端的初始等效信道矩阵中的干扰，得到所述发射端的预编码矩阵。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 根据公式 利用所述发射端与各接收端之间所有的等效信道矩阵，进行线性的多用户预编码，除去所述发射端的初始等效信道矩阵中的干扰，得到所述多用户预编码矩阵，所述第一发射端的预编码矩阵为V1*F1，所述第二发射端的预编码矩阵为V2*F2 ；或者，根据公式
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 根据公式Sl = Vl*Fl*dl ；S2 = V2*F2*d2；利用所述预编码矩阵对所述发射端的数据向量进行线性多用户预编码； 或者，根据公式
9.一种分布式多天线系统中的解码方法，其特征在于，所述方法包括获取接收端的接收滤波器，所述接收滤波器正交于完全包含干扰的信道的初始等效信道矩阵，所述初始等效信道矩阵利用发射端的初始预编码矩阵计算获得；利用所述接收滤波器对来自所述发射端的经过预编码的数据向量进行解码。
10.根据权利要求9所述的解码方法，其特征在于，所述利用所述接收滤波器对来自所述发射端的经过预编码的数据向量进行解码包括根据公式
11.一种预编码装置，其特征在于，所述装置包括初始预编码矩阵获得单元，用于获得发射端的初始预编码矩阵；接收滤波器确定单元，用于确定接收端的接收滤波器，所述接收滤波器与完全包含干扰的信道的初始等效信道矩阵正交，所述初始等效信道矩阵利用所述初始预编码矩阵计算获得；预编码矩阵获得单元，用于在根据所述接收滤波器和初始等效信道矩阵构成的等效信道上，进行多用户预编码，去除所述初始等效信道矩阵中的干扰，得到发射端的预编码矩阵；预编码单元，用于利用所述预编码矩阵进行多用户预编码。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述初始预编码矩阵获得单元，具体用于由发射端与该发射端所对应的接收端之间的信道矩阵的N个奇异值对应的右奇异值向量构成所述初始预编码矩阵；或者，将满足维度条件的任意的矩阵作为上述初始预编码矩阵，其中，当发射端的天线数目与接收端的天线数目相同时，利用如下公式，根据发射端天线数目确定所述N值N=[发射端天线数目*(2/3)]，其中，函数[]表示向下取整。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述接收滤波器确定单元，具体用于将所述发射端的初始预编码矩阵分别与信道矩阵相乘，得到所述发射端与接收端之间的初始等效信道矩阵，其中，所述信道矩阵为所述发射端和所述接收端之间的信道矩阵；对于第一接收端相对于第一发射端的接收滤波器，通过对另一发射端与第一接收端的初始等效信道矩阵进行奇异值分解，将左奇异值矩阵中对应于左零空间的相应列向量作为第一接收端相对于第一发射端的接收滤波器。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述预编码矩阵获得单元，具体用于利用所述接收滤波器分别乘以接收端相应于发射端的初始等效信道矩阵得到所述等效信道所对应的等效信道矩阵；利用所述发射端与接收端之间所有的等效信道矩阵，进行多用户预编码，除去所述发射端的初始等效信道矩阵中的干扰，得到所述发射端的预编码矩阵。
15.根据权利要求11至14任一项所述的装置，其特征在于，所述预编码单元，用于根据公式Sl = Vl*Fl*dl ；S2 = V2*F2*d2 ；利用所述预编码矩阵对发射端的数据向量进行线性多用户预编码；或者，所述预编码单元，用于根据公式Sl = Vl*Fl*(dl+ τ *l。ptl)S2 = V2*F2*(d2+ τ ΦIopt2)
16.一种解码装置，其特征在于，所述装置包括接收滤波器获取单元，用于获取接收端的接收滤波器，所述接收滤波器正交于完全包含干扰的信道的初始等效信道矩阵，所述初始等效信道矩阵利用发射端的初始预编码矩阵计算获得；解码单元，用于利用所述接收滤波器对来自所述发射端的经过预编码的数据向量进行解码。
17.根据权利要求16所述的解码装置，其特征在于，所述解码单元，具体用于根据公式
18.—种分布式多天线系统中的预编码方法，其特征在于，所述方法包括根据发射端要发送的数据向量的均方误差和发射端相应的发送功率约束，构造相应的拉格朗日函数；根据所述拉格朗日函数的优化条件获得所述预编码矩阵的表达式和接收滤波器的表达式；利用所述预编码矩阵的表达式和接收滤波器的表达式以及所述预编码矩阵的初始值， 迭代计算得到所述预编码矩阵；利用所述预编码矩阵进行多用户预编码。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述发射端包括第一发射端和第二发射端，所述接收端包括第一接收端和第二接收端，根据发射端要发送的数据向量的均方误差、发射端相应的发送功率约束以及干扰对齐条件，构造如下所示的拉格朗日函数
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述利用所述预编码矩阵的表达式和接收滤波器的表达式以及所述预编码矩阵的初始值，迭代计算得到所述预编码矩阵包括根据所述预编码矩阵的初始值，利用所述接收滤波器的表达式计算接收滤波器； 利用计算得到的所述接收滤波器，计算得到当前迭代的拉格朗日乘子； 根据所述当前迭代的拉格朗日乘子，更新所述预编码矩阵；用更新后的预编码矩阵替换所述预编码矩阵的初始值，以迭代计算所述预编码矩阵。
21.—种分布式多天线系统中的解码方法，其特征在于，所述方法包括 接收来自发射端的数据，所述数据采用预编码矩阵进行预编码； 利用接收滤波器矩阵对接收到的数据进行解码，获得解码后的信号；其中，所述接收滤波器矩阵和预编码矩阵根据各发射端要发送的数据向量的均方误差和发射端相应的发送功率约束迭代计算获得。
22.—种预编码装置，其特征在于，所述装置包括函数构造单元，用于根据发射端要发送的数据向量的均方误差和发射端相应的发送功率约束，构造相应的拉格朗日函数；表达式获得单元，用于根据所述拉格朗日函数的优化条件获得所述预编码矩阵的表达式和接收滤波器的表达式；迭代计算单元，用于利用所述预编码矩阵的表达式和接收滤波器的表达式以及所述预编码矩阵的初始值，迭代计算得到所述预编码矩阵；预编码单元，用于利用所述预编码矩阵进行多用户预编码。
23. 一种解码装置，其特征在于，所述装置包括接收单元，用于接收来自发射端的数据，所述数据采用预编码矩阵进行预编码；解码单元，用于利用接收滤波器矩阵对接收到的数据进行解码，获得解码后的信号；其中，所述接收滤波器矩阵和预编码矩阵是根据发射端要发送的数据向量的均方误差和发射端相应的发送功率约束迭代计算获得。
全文摘要
本发明实施例公开了一种分布式多天线系统中的预编码、解码方法和装置，涉及无线通信技术领域，能够有效提高多用户干扰系统的容量，降低用户间的相互干扰。本发明实施例提供的分布式多天线系统中的预编码方法包括获得发射端的初始预编码矩阵；确定接收端的接收滤波器，所述接收滤波器与完全包含干扰的信道的初始等效信道矩阵正交，所述初始等效信道矩阵利用所述初始预编码矩阵计算获得；在根据所述接收滤波器和初始等效信道矩阵构成的等效信道上，进行多用户预编码，去除所述初始等效信道矩阵中的干扰，得到发射端的预编码矩阵；用所述预编码矩阵再进行多用户预编码。本发明可广泛应用在LTE、LTE-Advanced的CoMP技术中等。
文档编号H04L1/06GK102195757SQ20101012799
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者刘锋, 李斌, 沈晖, 罗毅 申请人:华为技术有限公司