用户具有双天线的大规模天线系统的解码方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线通信大规模天线技术领域，具体是 针对用户具有双天线的一种解码方法应用于大规模天线系统。
【背景技术】
[0002] 多用户多输入多输出（MU-MM))无线通信系统在当今通信领域已得到广泛应用， 它能提供改善频谱效率和无线链路传输性能的巨大潜力。一般来说，每个用户与基站（BS) 之间的信道需要正交，这就使得他们之间的通信需处在不同时频资源上，从信息论的观点 上看显然不是最佳的。如果不同用户与基站之间的通信能在同一时频资源上进行，就可以 得到更高的频谱使用率，但这需要复杂的解码技术来消除用户间干扰。MU-Μηω技术在实际 的蜂窝通信系统中不仅会受到小区内用户间干扰，位于小区边缘的用户还会受到来自邻小 区的小区间干扰。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有大规模天线系统及其解码方法的不足，提出了一种用户具有双天 线的大规模天线系统的解码方法。
[0004] 本发明采取以下技术方案：
[0005] 用户具有双天线的大规模天线系统的解码方法，其按如下步骤进行：
[0006] - .信道模型
[0007] 假定系统有L个小区且每个小区基站配有Μ根天线，每个小区有K个用户，每个用 户配有两根天线且小区之间存在同频干扰。第k个用户的发送信号可表示成2 X 2矩阵\， 该基站接收到的信号可表示成MX 2的接收信号矩阵Y。P为信噪比，Hlk是维数为MX 2第 1个小区第k个用户到第1个基站的信道，W表示随机噪声，假设W中的每个分量均是服 从零均值，方差为1的复高斯随机分布，且元素间是相互独立的。假定第1个小区的第k个 用户先发送长度为2X2的训练序列?lk，令
[0009] 表示第1个小区发送的训练序列矩阵，则系统发送的训练序列矩阵Φ = [Φ， Φ/…上标t表示向量或矩阵的转置（以下同）。第1个小区的第k个用户发送长 度为τ = 2的信息序列，形成输入信号矩阵Xlk。
[0010] 记
，这样第1个基站中与φ和X对应的接 收信号分别为：
为 2X2的对角矩阵，β lk表示第1个小区第k个用户到第1个基站接受天线的大尺度衰弱因 子。在本发明中，W。^表示高斯白噪声。
[0015] 本发明基于Y。用丽SE估计信道信息Η基础上，提出一种对输入信号矩阵X的设 计和解码的方法。具体如下所述：
[0016] 二·对输入信号矩阵X进行设计
[0017] 第1步：构造信号矩阵。假设第1个小区第k个用户发送的信息序列为xlk，均采 用以下形式，即
[0019] 其中，xlkl、xlk2、xlk3、x lk4是第个小区第k个用户发送的符号序列，均独立地取自某 一个QAM(正交幅度调制信号）。j是虚数单位。a、b、c、d是待定参数。
[0020] 第2步：参数a、b、c、d的选取准则：
:1其中a、c为复数，b、d为实数。
[0022] 第3步：则输入信号矩阵X可以表示为：
t
[0023] 三.信道估计
[0024] 根据发送的训练矩阵Φ和相应的接收信号Y。，用MMSE估计方法估计信道H，得到 信道的估计值
[0026] 其中，分为MX 2KL的矩阵。
为MX2K的矩阵。表示 对第1个小区第k个用户的信道估计（
分别表示对第1个小区 第k个用户的信道估计//"的第一列和第二列。
[0028] 四·对输入信号矩阵X进行解码
[0029] 在系统的接收端接收到的信号可以表示为
[0031] 也可以表示为如下形式：
[0033] 其中，vec(Y)表示把矩阵Y的每一列竖叠而成的向量。对其进行进一步整理得
[0035]式中，
为第1个小区第k个 用户所发送的四个信息符号序列。式中hlkl、hlk2分别表示第1个小区第k个用户信 道矩阵的第一列和第二列，（Χι1 χι2 χι3 Χι4Γ表示第i个用户发送的信息序列。矩阵
[0036] 下面用估计出的信道会对每一个用户发送序列进行解码，采用丽SE检测算法对 其进行解码，其过程如下：
[0038] 第2步：令
[0040] 贝lj f是4LK维的列向量。
[0041] 第3步：用以下方法求得本小区内第k个用户的第i个信息符号的估计（k = 1，2,…K，i = 1，2,3,4)〇
[0043] 其中，为向量f中第4k+i个分量。
[0044] 本发明用户具有双天线的大规模天线系统的解码方法受小区内用户间及邻小区 的小区间的干扰小。
【附图说明】
[0045] 图1是实施例1的性能分析图。
【具体实施方式】
[0046] 下面对本发明优选实施例作详细说明。
[0047] 实施例1
[0048] 假设系统有3个小区，每个小区有一个基站和3个双天线用户，每个基站装有128 根天线。下面以第一个小区为例。
[0049] 第1步：令训练矩阵
：/ = 1,2,3代表 每个小区向第一个小区基站发送的训练序列。B = diag^B^]，B1= diag[BnB12B13]， Blk=diag[i3 lk i3lk]为2X2的对角矩阵，i3lk表示第1个小区第k个用户到第1个基 站接受天线的大尺度衰弱因子，0-1之间随机产生。则可得发送训练序列接收到的信号为
[0050] 第2步：对信道进行估计。根据发送的训练矩阵Φ和相应的接收信号Y。，用丽SE 估计方法估计信道H，得到信道的估计值
[0052] 其中，//为 128X18 的矩阵。4
% 128X6 的矩阵。//?-表示对第1个小区第k个用户的信道估计t
;分别 表示对第1个小区第k个用户的信道估计的第一列和第二列。1 = 1，2, 3 ;k = 1，2, 3。
[0053] 第3步：根据估计出的信道备，对用户输入的数据进行解码。下面以解第一个小 区的用户信息为例。输入信号采用黄金码的编码形式。即每个用户在发送端发送的信息矩 阵
；其中Xl，x2, x3, x4为用户所发送的四个信息符号。
[0054] 在系统的接收端接收到的信号可以表示为
[0056] 对其进行进一步整理得
为第1个小区 第k个用户所发送的四个信息符号序列。式中hlkl、hlk2分别表示第1个小区第k个用户 信道矩阵的第一列和第二列，（Xll xl2 xl3 x