专利名称：一种多输入多输出系统的信号传输方法、系统及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别是一种多输入多输出系统的信号传输方法、系统及装置。
背景技术：
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)技术，能够在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下成倍的提高无线信道容量，因而成为未来无线通信的一项关键技术。在多用户多输入多输出(Multiple-UserMultiple-Input Multiple-Output, MU-MIM0)系统下行链路中，一个基站在相同的时频资源与多个共信道用户通信，必然存在共信道干扰。发射端预编码是解决共信道干扰问题的一种有效方案。目前的预编码技术可分为线性预编码与非线性预编码，非线性预编码相比于线性预编码具有更低的误码率和更
高的容量。模代数预编码是目前一种比较实用的MU-MIMO系统下行链路的非线性预编码方案。该方案主要包括反馈干扰消除、取模、前馈处理及接收译码(包括加权、求模与判决) 部分。前馈处理可以使等效信道矩阵成为一个三角矩阵，这样用户干扰便成为因果性的，也即某用户只受到它前面用户或只受到它后面用户的干扰，这使得反馈干扰消除滤波物理可实现，取模操作主要对发射信号功率进行限制，接收端进行相应的译码操作便可恢复原始数据。现有的模代数预编码方案均基于对实际信道的QR分解来设计前馈矩阵及反馈矩阵等，根据不同准则可以分为迫零模代数方案和最小均方误差模代数方案。迫零模代数方案下用户干扰为零，最小均方误差模代数方案考虑了噪声的影响，允许一部分用户干扰，但接收信号与发射信号间误差最小。现有的非线性预编码方案具有原理简单和实用性好等优点，但均直接对实际反馈信道矩阵进行处理，在信道不满足列正交情况下，用户接收噪声得到不同程度放大，用户误码率随着编码顺序依次变高，因此后面编码的用户其性能会很差，甚至存在噪声无穷放大的可能，难以满足用户公平性要求，此时系统的整体性能也会受到严重影响，并且接收端用户译码的加权因子值需要由发射端传递到接收端，增加了信息开销。
发明内容
本发明实施例提供一种多输入多输出系统的信号传输方法、系统及装置，用以降低传输的误码率，并提高系统的整体性能。本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的信号发射方法包括对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；
将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的信号接收方法包括将信道状态信息反馈到发射端；接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。本发明实施例提供的一种信号传输系统包括发射端，用于对信号进行信道编码、交织、加扰及星座映射，及非线性预编码操作， 且，将处理过的信号发送到信道，经信道传输到接收端；接收端，用于将信道状态信息反馈到所述发射端，且，接收从所述发射端发射的经信道传输的信号，并对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的信号发射装置，包括第一处理单元，用于对信号进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；第二处理单元，用于对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理；预编码单元，用于利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；发送单元，用于将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的信号接收装置，包括反馈单元，用于将信道状态信息反馈到发射端；接收单元，用于接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用从反馈单元反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；处理单元，用于对接收单元接收的信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、 信道译码操作。通过以上技术方案可知，本发明实施例在多输入多输出系统的信号发射过程中， 发射端对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。本发明实施例在多输入多输出系统的信号接收过程中，接收端将信道状态信息反馈到发射端；接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。因此，本发明实施例可以适应信道条件较差的情况，减小多用户间的干扰，降低系统的误码率，提高系统的整体性能，减少信息开销并能更加方便的进行功率控制，还能满足用户公平性的要求。
图1为本发明系统实施例的结构示意图；图2为本发明实施例的发射装置的结构示意图3为本发明实施例的发射装置的第二处理单元的结构示意图；图4为本发明实施例的发射装置的预编码单元的结构示意图；图5为本发明实施例的接收装置的结构示意图；图6为本发明方法的一具体实施例的流程示意图；图7为本发明方法的另一具体实施例的流程示意图。
具体实施例方式在本发明实施例中，信号发射过程中，发射端对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；所述发射端对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码； 所述发射端将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。信号接收过程中，接收端将信道状态信息反馈到发射端；接收端接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；所述接收端对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。图1为本发明系统实施例的结构示意图。参见图1所示，本发明实施例的系统包括发射端11、接收端12。发射端11，用于对信号进行信道编码、交织、加扰及星座映射，及非线性预编码操作，且，将处理过的信号发送到信道，经所述信道传输到接收端12 ；接收端12，用于将信道状态信息反馈到所述发射端11，且，接收从所述发射端11 发射的经信道传输的信号，并对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。发射端11利用格基归约(LLL)算法对从接收端12获取的信道增益矩阵进行格点减少处理，然后对处理后的信道增益矩阵进行QR分解，分别获得前馈矩阵和返馈矩阵，接着利用前馈矩阵对经过星座映射操作的信号进行前馈处理，且利用反馈矩阵对经过前馈处理后的信号进行反馈干扰消除。参见图2所示，本发明实施例提供的一种应用在上述系统中的发射装置包括第一处理单元21、第二处理单元22、预编码单元23、发送单元对。第一处理单元21，用于对信号进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；第二处理单元22，用于对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理；预编码单元23，用于利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；发送单元对，用于将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。参见图3所示，本发明实施例提供的一种应用在上述系统中的发射装置的第二处理单元22包括获取单元31、正交处理单元32。获取单元31，用于获取所述接收端反馈的信道状态信息；正交处理单元32，用于利用LLL算法对从所述信道状态信息中的信道增益矩阵进行格点减少处理，得到等效信道增益矩阵。
参见图4所示，本发明实施例提供的一种应用在上述系统中的发射装置的预编码单元23包括分解单元41、前馈处理单元42、反馈干扰消除单元43。分解单元41，用于对所述等效信道增益矩阵进行QR分解，获得前馈矩阵和反馈矩阵；前馈处理单元42，用于利用前馈矩阵对经过星座映射操作的信号进行前馈处理；反馈干扰消除单元43，用于利用反馈矩阵对经过前馈处理后的信号进行反馈干扰消除。参见图5所示，本发明实施例提供的一种应用在上述系统中的接收装置包括反馈单元51、接收单元52、处理单元53。反馈单元51，用于将信道状态信息反馈到发射端；接收单元52，用于接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用从反馈单元51反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；处理单元53，用于对接收单元52接收的信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。下面结合图6和图7描述本发明实施例方法的具体过程。参见图6所示，本发明实施例的方法包括以下步骤步骤601 发射端对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作。步骤602 所述发射端对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码。这里，所述对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理时， 利用LLL算法对从所述信道状态信息中的信道增益矩阵进行格点减少处理，对所述信道增益矩阵H做如下处理..H=HT ,其中矩阵T为单模矩阵，其元素值均为整数，且满足det (T) =士 1，得到等效信道增益矩阵。然后对所述等效信道增益矩阵进行QR分解，获得前馈矩阵和反馈矩阵，利用前馈矩阵对经过星座映射操作的信号进行前馈处理，且利用反馈矩阵对经过前馈处理后的信号进行反馈干扰消除。步骤603 所述发射端将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。图7为本发明方法的一具体实施例的流程示意图。参见图7所示，本实施例在进行的具体过程如下步骤701 基站获取来自上层协议栈的信号。步骤702 基站对获取的信号进行信道编码、交织、加扰、星座映射。步骤703 基站获取接收端反馈的信道状态矩阵(Channel State Information, CSI)。这里，在频分双工(FrequencyDivision Duplexing, FDD)ΜΙΜΟ 系统中，基站可以在发射信号中加入导频信息，通过导频来完成对无线信道的估计，接收端接收并反馈信道增益矩阵给基站。步骤704:层映射操作。这里，通过层映射操作将要传送的复值调制符号映射到多个层，为具体实施MU-MIMO非线性模代数预编码做准备。步骤705 利用LLL算法对从接收端获取的信道增益矩阵进行格点减少处理。这里，格点减少的思想是通过修改信道增益矩阵的基矢量，设法减少基矢量之间的相关性，使其相互之间欧氏距离最短。LLL算法是一种常用的减少基矢量之间相关性的方法，它能在多项式的时间级上找到有着最短向量特性的格点基。利用LLL算法对信道增益矩阵进行格点减少处理，能够在不显著增加复杂度的前提下获得性能的较大提升，具有很好的实用性。步骤706 对处理后的信道增益矩阵进行QR分解，分别得到前馈矩阵和反馈矩阵。步骤707 前馈处理及反馈干扰消除。步骤708 基站发射信号，经信道传输到接收端。这里，在完成预编码操作后，根据实际系统要求进行相关的处理，如正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制等，最后将处理完的信号经过上变频从天线端口发射出去。步骤709 接收端接收基站发射的经信道传输的信号。步骤710 接收端对该信号求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码。在步骤709和步骤710过程中，每个终端利用天线接收来自基站的信号，由于基站通过预编码提前消除了 MIMO系统多用户信号的干扰，所以接收端只需对接收信号依次进行下变频、求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码等操作，就能获得原始的发射数据。通过以上技术方案可知，本发明实施例在多输入多输出系统的信号发射过程中， 发射端对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；所述发射端对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；所述发射端将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。本发明实施例在多输入多输出系统的信号接收过程中，接收端将信道状态信息反馈到发射端；接收端接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；所述接收端对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。 因此，本发明实施例可以适应信道条件较差的情况，减小多用户间的干扰，降低系统的误码率，提高系统的整体性能，减少信息开销并能更加方便的进行功率控制，还能满足用户公平性的要求。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种多输入多输出系统的信号发射方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射端对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，包括所述发射端获取接收端反馈的信道状态信息；利用格基归约LLL算法对从所述信道状态信息中的信道增益矩阵进行格点减少处理， 得到等效信道增益矩阵。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后信号进行非线性预编码，包括对所述等效信道增益矩阵进行分解，获得前馈矩阵和反馈矩阵； 利用前馈矩阵对经过星座映射操作的信号进行前馈处理，且利用反馈矩阵对经过前馈处理后的信号进行反馈干扰消除。
4.一种多输入多输出系统的信号接收方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 将信道状态信息反馈到发射端；接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码； 对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。
5.一种信号传输系统，其特征在于，该系统包括发射端，用于对信号进行信道编码、交织、加扰及星座映射，及非线性预编码操作，且， 将处理过的信号发送到信道，经信道传输到接收端；接收端，用于将信道状态信息反馈到所述发射端，且，接收从所述发射端发射的经信道传输的信号，并对该信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述发射端用于获取所述接收端反馈的信道状态信息；利用格基归约LLL算法对从所述信道状态信息中的信道增益矩阵进行格点减少处理，得到等效信道增益矩阵。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述发射端用于对所述等效信道增益矩阵进行分解，获得前馈矩阵和反馈矩阵；利用前馈矩阵对经过星座映射操作的信号进行前馈处理；利用反馈矩阵对经过前馈处理后的信号进行反馈干扰消除。
8.一种多输入多输出系统的信号发射装置，其特征在于，该信号发射装置包括 第一处理单元，用于对信号进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；第二处理单元，用于对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理；预编码单元，用于利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；发送单元，用于将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。
9.如权利要求8所述的发射装置，其特征在于，所述第二处理单元包括获取单元，用于获取所述接收端反馈的信道状态信息；正交处理单元，用于利用格基归约LLL算法对从所述信道状态信息中的信道增益矩阵进行格点减少处理，得到等效信道增益矩阵。
10.如权利要求8所述的发射装置，其特征在于，所述预编码单元包括分解单元，用于对所述等效信道增益矩阵进行分解，获得前馈矩阵和反馈矩阵； 前馈处理单元，用于利用前馈矩阵对经过星座映射操作的信号进行前馈处理； 反馈干扰消除单元，用于利用反馈矩阵对经过前馈处理后的信号进行反馈干扰消除。
11.一种多输入多输出系统的信号接收装置，其特征在于，该信号接收装置包括 反馈单元，用于将信道状态信息反馈到发射端；接收单元，用于接收发射端发送的信号，其中，所述信号是发射端利用从反馈单元反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵经过正交处理后的信道增益矩阵进行非线性预编码；处理单元，用于对接收单元接收的信号依次进行求模、判决、解调、去扰、去交织、信道译码操作。
全文摘要
本发明公开了一种多输入多输出系统的信号传输方法、系统及装置，该方法包括发射端对信号依次进行信道编码、交织、加扰及星座映射操作；所述发射端对从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵进行正交处理，且利用经过正交处理后的信道增益矩阵对星座映射后的信号进行非线性预编码；所述发射端将经过非线性预编码的信号发送到信道，经信道传输到接收端。应用本发明，可以适应信道条件较差的情况，减小多用户间的干扰，降低系统的误码率，提高系统的整体性能，减少信息开销并能更加方便的进行功率控制，还能满足用户公平性的要求。
文档编号H04L1/00GK102201899SQ20111015607
公开日2011年9月28日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者卢国仙, 孙严智, 张存义, 徐春秀, 武穆清, 苗建松, 赵敏, 郑凤, 郑艳, 陈润芊, 陈艺戬, 马国栋 申请人:中兴通讯股份有限公司