一种mimo预编码技术的奇异值分解方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法及装置，该方法包括如下步骤：将信道矩阵H转换为一个Hermitian矩阵A=HH*H,将求矩阵H的奇异值分解问题转化为求Hermitian矩阵A的特征值分解，A的对角化矩阵即为所求预编码矩阵；对矩阵A进行迭代特征值分解求出其对角化矩阵V，通过本发明，可以在保证通信系统误码率性能的前提下，实现一种具有较低计算复杂度预编码方法，同时可实现一种高吞吐率、低硬件复杂度的预编码电路。
【专利说明】一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，特别是涉及一种MMO预编码技术的奇异值分解方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的迅速发展，现代通信技术正朝着数字化，高速化，低功耗等方向发展。而随着多媒体应用的需要，传统的蓝牙、无线局域网(WLAN)和超宽带(UWB)等无线通信技术已经不能满足用户对高速无线数据传输速率的需求，它们还不能提供与Gigabit以太网、高清多媒体接口(HDMI)相比拟的数据传输速率，因此能够实现Gigabit/s甚至数Gigabit/s传输速率的高速无线通信系统成为无线通信领域的新热点。
[0003]多输入多输出(MIMO)技术，即利用多根发射天线和多根接收天线进行无线传输的技术。MIMO技术把多径传播转变成有利的因素，与单输入单输出(Single-1nputSingle-output, SIS0)系统相比,可以成倍的提高数据速率。通过空间复用、分集方案可以大大提高系统的传输速率和数据可靠性。一个简单的具有N根发送天线和M根接收天线的MIMO系统可以表示为y = Hx+n,也即
【权利要求】
1.一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法，包括如下步骤: 步骤一，将信道矩阵H转换为一个Hermitian矩阵Α=Ηη*Η，将求矩阵H的奇异值分解问题转化为求Hermitian矩阵A的特征值分解，A的对角化矩阵即为所求预编码矩阵； 步骤二，对矩阵A进行迭代特征值分解求出其对角化矩阵V。
2.如权利要求1所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法，其特征在于:在步骤二中，使用双边雅可比算法的基本原理，对矩阵A进行迭代特征值分解求出其对角化矩阵V，每次迭代将一对非对角线上的元素消为0，同时利用A为Hermitian方阵的性质，使得迭代对角化过程大大简化。
3.如权利要求2所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法，其特征在于:在步骤二中，使用TPR方法，将迭代过程中2X2实矩阵的双边Givens旋转转化为单边旋转，使得2X2实矩阵的对角化运算进一步简化。
4.如权利要求3所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法，其特征在于，在步骤二的每一次迭代之前，还包括如下步骤: 在每一次矩阵迭代对角化过程之前，首先对非对角线上的元素进行比较，然后找出其中L1-范数最大的非对角线元素，对该非对角线元素所在的2X2子矩阵进行对角化操作。
5.如权利要求1所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法，其特征在于:在步骤一中，若输入的信道矩阵Hm, Ν不足4X 4维时，则将输入的信道矩阵添加零元素扩展为4X 4维矩阵H4x4。
6.如权利要求1所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解方法，其特征在于，步骤二具体包括如下步骤: 步骤2.1，对A的下三角非对角线元素进行比较，找出其中L1-范数最大的元素所在的位置； 步骤2.2，将上一步中L1-范数最大的非对角线元素所在的2 X 2子矩阵进行对角化，并同时更新A中2X2子矩阵所在行列上的其他元素，同时更新酉矩阵V的相应列，当当前迭代次数小于设定的最大迭代次数η时，继续进行下一次迭代操作，每一次迭代包括步骤2.1和步骤2.2 ； 步骤2.3,当完成了 η次迭代后,将A的对角线上的4个特征值sigmal、sigma2、sigma3及sigma4进行降序排列，并同时排列酉矩阵V相应的列向量； 步骤2.4，取酉矩阵V4x4的前N行和前N列得到预编码矩阵VN, n。
7.—种MIMO预编码技术的奇异值分解装置，至少包括: 控制模块，为各个功能模块提供控制和选择信号； 矩阵乘法模块，进行矩阵乘法操作，将信道矩阵H转换为Hermitian矩阵A=Hh*H ； 比较模块，用于找出矩阵A中L1-范数最大的非对角线元素； 迭代对角化运算模块，通过三级CORDIC矩阵旋转操作对矩阵A实现迭代对角化，并更新酉矩阵V的相应两列； 排序模块，用来排序对角化迭代结束后的A的4个特征值σ 1、σ 2、σ 3、σ 4以及与它们相对应的预编码矩阵V的列向量。
8.如权利要求7所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解装置，其特征在于:该装置支持的天线模式有 1Χ1，2Χ1，2Χ2，3Χ1，3Χ2，3Χ3，4Χ1，4Χ2，4Χ3，4Χ4 (接收天线 X发送天线)10种模式，但只需对2X2，3X3，4X4这3种模式的方阵A进行奇异值分解求出预编码矩阵V，该矩阵乘法模块对所输入不是4X4维的H矩阵添加O元素扩展为4X4矩阵。
9.如权利要求7所述的一种MIMO预编码技术的奇异值分解装置，其特征在于，该迭代对角化模块通过以下三级CORDIC旋转结构对矩阵A实现迭代对角化: 第一级，将2X2子矩阵的非对角线元素转为实数，并更新相应行和列上的元素； 第二级，对角化2X2实子矩阵，得到相应的对角化角度Q1，此步暂时不对酉矩阵V进行操作； 第三级，利用第二级得到的对角化角度Θ i更新2X2子矩阵所在列上的其他4个元素，同时使用Q1更新酉矩阵V的第一列和第二列， 以上三级旋转结构采用CORDIC旋转以及主从CORDIC结构。
10.如权利要求7所述的一种MMO预编码技术的奇异值分解装置，其特征在于:该迭代对角化模块采用连续输入3个信道矩阵H的方法,然后对应的三个矩阵A在迭代对角化模块中顺序进行循环 迭代操作。
【文档编号】H04L1/06GK103501212SQ201310462365
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】龚小章, 贺光辉 申请人:上海交通大学