专利名称：一种基于格基约减的多入多出预编码的控制方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于格基约减的多入多出预编码的控制方法。
背景技术：
多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIM0)系统是指发送端和接收端同时配备有多根天线的系统，能够给系统带来阵列增益、分集増益及复用增益。预编码是MIMO系统中的一种自适应技术，可有效提高系统吞吐量，其既可以用于单用户(SU-MMO)也可以用于多用户(MU-MMO)。不失一般性，我们以下面这个MU-MMO系统为例来解释预编码技术。
假设系统包含ー个具有M根发射天线的基站以及K个用户，每个用户终端装配一根天线。并假设M = K，发射端具有理想的信道状态信息，系统中各用户之间不进行协同。设s = [S1S2-sk]t代表原始信号，Sk表示发给用户k的数据流。s是功率归ー化的，即E{| |s|} = I。那么系统模型中，第i个用户的接收向量可以表述为T1 = HiFs+]^, (i = 1，2，...，K) (I)式中Hi为基站与第i个用户间的信道矩阵，维度为I XM，其元素为独立同分布的复高斯变量，均值为0，方差为I。Hi在同一数据块传输时间内保持不变，在不同数据块传输之间可能会发生变化。F为MXM维的预编码矩阵，用于发送端的预编码处理。Iii是均值为0，方差为02的独立同分布高斯噪声。在此系统中，假设发送端能够获得足够精确的信道信息，在TDD系统中利用同一频段上下行的信道互易性，发送端通过估计上行信道信息就可以预测下行信道信息；对于FDD系统可以通过接收端量化反馈下行信道信息给发送端。常见的线性预编码准则有ZF、MMSE及块对角化(Block Diagonalization, BD)等等，这些预编码方案复杂度较低，易应用于实际的系统，但是性能较差。为了实现更好的性能，需要采用复杂度相对较高的非线性预编码。例如著名的Tomlinson-HarashimaPrecoding(THP)算法，它基于ZF或MMSE准则，通过抵消发送端迭代多用户之间的干扰而在一定程度上提高系统的性能。但是这些通常的线性或者非线性预编码方案在性能上有限制并且无法获得满分集度，利用格基约减(Lattice Redcution, LR)的线性预编码器能够实现满分集度。格基约减算法能够使得信道矩阵的各列尽可能的正交和等模，也即降低了信道矩阵的条件数。格是ー个数学概念，表示离散点的周期性排布。一个复值的格由列向量线性无关的矩阵B = Lb1 b2-bn]定义，该矩阵称为这个格的基。
权利要求
1.一种基于格基约减的多入多出预编码的控制方法，其特征在于，包括 发送端通过对信道矩阵进行格基约减操作得到变换矩阵和预编码矩阵，并通过变换矩阵对原始发射信号进行处理，对处理后的发射信号进行Modulo操作；通过将得到的预编码矩阵和经Modulo操作处理后的结果进行运算，得到发送端最終的发射向量井向接收端发送； 发送端发送的最終的发射向量经过信道后被接收端接收并转换为接收向量，接收端对得到的接收向量进行Modulo操作并完成相应的判决后，得到发送端发送的原始发射信号，完成对多入多出预编码的控制。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在干， 所述发送端是通过基于迫零ZF准则或最小均方差MMSE准则的格基约减操作计算得到变换矩阵T和预编码矩阵F并对发射信号进行处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在干， 所述发送端通过基于ZF准则的格基约减操作得到变换矩阵和预编码矩阵，并通过变换矩阵对原始发射信号进行处理的步骤，包括 对信道矩阵H的右伪逆矩阵Hh(HHh)-1进行格基约减操作，得到变换矩阵T，得到Hral =Hh(HHh) ^1T, 预编码矩阵F由下式得到 F= ^Hred,P= |S^d gy 其中P是功率归ー化因子，a为限制Modulo操作带来的发射功率増加的參数， 通过得到的变换矩阵T对原始发射信号进行处理得到处理后的发射信号T-1S。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在干， 所述发送端通过基于MMSE准则的格基约减操作得到变换矩阵和预编码矩阵，并通过变换矩阵对原始发射信号进行处理的步骤，包括 对扩展信道矩阵#的右伪逆矩阵存哀ff^1:进行格基约减操作，得到变换矩阵T，得到Is4 - 其中，H=[好为扩展信道矩阵，0为噪声的标准差，Ik为K阶单位矩阵，预编码矩阵F由下式得到 F = ^LErsdP - IUし，し=[、0MxJ， 其中P是功率归ー化因子，a为限制Modulo操作带来的发射功率的増加的參数，M代表M根发射天线，!(代表K个用户， 通过得到的变换矩阵T对原始发射信号进行处理得到处理后的发射信号T-1S。
5.如权利要求2、3或4所述的方法，其特征在干， 所述发送端对处理后的发射信号T1S进行Modulo操作的步骤，包括 通过公式s' = Inod(T1S)对处理后的发射信号进行Modulo操作， 其中mod表示进行Modulo操作，s为原始发射信号，通过该步骤将发射信号限制在预定域内。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在干，所述通过得到的预编码矩阵F和经Modulo操作处理后的结果s'进行运算，得到最終的发射向量的步骤，包括 通过公式X = FXs'，得到发送端最終的发射向量X， 其中，若所述发送端是通过基于ZF准则的格基约减操作得到变换矩阵和预编码矩阵，则通过公式X = ^ Hh(HHh)-1TmodCT1s)，得到发送端最終的发射向量x ； 若所述发送端是通过基于丽SE准则的格基约减操作得到变换矩阵和预编码矩阵，则通过公式X = PLgtfCSSw广TmodCT'),得到发送端最終的发射向量X， 其中H为信道矩阵，g为扩展信道矩阵。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在干， 所述接收端对发送端发送的最終的发射向量X进行转换得到接收向量，并对得到的接收向量进行Modulo操作，得到发送端发送的原始发射信号的步骤，包括 通过公式1^:(HA + np得到用户i的接收向量ri，通过对接收向量ri进行Modulo操作得到 S =Tnod(Yl) 将&送入解调器进行判决，得到发送端发送的原始发射信号。
全文摘要
一种基于格基约减的多入多出预编码的控制方法，包括发送端通过对信道矩阵进行格基约减操作得到变换矩阵和预编码矩阵，通过变换矩阵对原始发射信号进行处理，对处理后的发射信号进行Modulo操作；通过将得到的预编码矩阵和经Modulo后的结果进行运算，得到发送端最终的发射向量并向接收端发送；接收端对得到的接收向量进行Modulo操作并完成相应判决后，得到发送端发送的原始发射信号。本发明解决了传统的基于格基约减的预编码方案存在增加下行链路的控制信号且量化误差大的问题。
文档编号H04L1/00GK102647220SQ20121007999
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者曾陟维, 王文博, 赵慧, 郑斌 申请人:北京邮电大学