專利名稱：時變mimo系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼本預編碼技 術的傳輸方法。
背景技術：
頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)是兩種現(xiàn)代通信系統(tǒng)常用的雙工方式。FDD是 在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發(fā)送，用保護頻段來分離接收和發(fā)送信道。在TDD 方式的移動通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，用時 間間隔保證接收與發(fā)送信道的分離。由于基站到移動臺的上下行鏈路信道具有同樣的頻 率，上下行鏈路的信道參數(shù)基本相同，這種性質稱為TDD系統(tǒng)的信道互惠性。隨著多天線技術研究的深入，多輸入多輸出(Multiple-InputMultiple-Output， MIM0)系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應用，它可以對信道容量、鏈路可靠性和覆蓋范圍等帶來諸多好 處，尤其是當發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息時，可以通過發(fā)送端的預編碼引入更大的性能增益。 在FDD MIM0系統(tǒng)中，基站端可以通過反饋獲得部分或完整的信道信息，實現(xiàn)預編碼技術。 在TDD MIM0系統(tǒng)中，基于信道互惠性的存在，基站端可以在不需要反饋的情況下獲得部分 或完整的信道信息，應用預編碼技術。目前對預編碼技術的研究主要分為基于碼本的預編碼和基于非碼本的預編 碼。當發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息時，基于非碼本的預編碼技術可以使發(fā)送數(shù)據(jù)更好地匹 配于信道，帶來更高的波束成形增益。在基于非碼本的預編碼中廣泛應用奇異值分解 (SingularValue Decomposition, SVD)算法，基于SVD的發(fā)送接收算法在理論上的傳輸速 率可以達到信道容量。考慮Mt根發(fā)送天線，Mr根接收天線的MIM0系統(tǒng)。在理想的基于SVD的傳輸中，發(fā)送 端利用信道狀態(tài)信息H (H e CM^M-)完成SVD算法(H = U E VH)，得到左酉矩陣u e cur,Mr， 右酉矩陣V e 和對角線元素為實數(shù)且按降序排列的對角陣￡ e RM^M<。應用預編碼矩 陣V對發(fā)送信號做預處理Vx (xeCM'xl)。接收端在通過信道估計獲得信道狀態(tài)信息H后，利
用其SVD得到的酉矩陣U對接收信號f = HVx + n (116(夂”完成10 )解碼。則基于SVD
的傳輸?shù)刃閥 = UffHVx + U"n=UffUEV"Vx + n = Hx + n“
收信號，
)是功率為 ( )H表示
_1] 其中，x—xpx”...^,)7 是發(fā)送信號，y = (x，:^2”">V)r ―巧， ，…， 廣是功率為一勺高斯白噪聲(AffGN),nK=Uffn = (nMl,/2a25
cr 2的高斯白噪聲(R -=五=五(U"imffU) = o;2、)。這里，( )T表示轉置，
共軛轉置，E(0表示求期望。從上式可以看出，在基于SVD的傳輸中，MIM0信道被轉換為獨立的帶有不同增益 的并行單輸入單輸出(Single-Input Single-Output, SIS0)子信道，且子信道之間沒有干 擾。然而實際中，假設當前傳輸信號經(jīng)歷的信道是Ht，而發(fā)送端利用信道信息反饋或TDD系 統(tǒng)特有的信道互惠性只能夠得到t- X時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T (對于利用反饋和TDD信道 互惠性，可能會得到不同時刻的信道狀態(tài)信息，即t可能不相同)，又因為信道是時變的， 即Ht和Ht_T不同，這樣傳統(tǒng)的基于SVD的傳輸如圖1和圖2所示，可以得到實際接收信號 與酉矩陣Uf相乘的結果y = UfH;V(_rx + Ufn= UfU,LfV^V(_rx + n (2)=2:;V,//V,_rx + na=E(fix + na其中，Vt_T是對t- t時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T進行SVD操作得到的右酉矩陣，Ut 是對t時刻的信道狀態(tài)信息Ht進行SVD操作得到的左酉矩陣，il = V/^Vm是酉矩陣，其統(tǒng)計 特性取決于信道的時變性，即Ht與Ht_T之間的相關性。當信道隨時間變化時，由于， 其中是MtXMt維的單位矩陣，則傳統(tǒng)的基于SVD的傳輸會引入子信道之間的干擾，其中 Q矩陣第j行i列元素卓i)表示第i個子信道對第j個子信道帶來的干擾，這種
5干擾會大大降低基于SVD傳輸?shù)男阅?。在傳統(tǒng)基于SVD傳輸?shù)倪^程中，信道時變性的引入所帶來的MIM0子信道干擾是性 能損失的根源所在，串行干擾刪除(successive interferencecancellation，SIC)技術是 一種廣泛應用的干擾刪除技術，而其中的檢測順序對SIC的性能至關重要。因此，若想更為 有效地抑制MIM0子信道干擾，需要盡可能地按照信噪比(SNR)從大到小的順序完成接收端 的MIM0檢測。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是抵抗信道時變性對傳統(tǒng)基于SVD傳輸?shù)挠绊?，減小 MIM0各子信道之間的干擾。(二)技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案提供了一種時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼 本預編碼的傳輸方法，包括對于發(fā)送端，S11 獲取t_ t時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T并對其進行奇異值分解，獲得預編碼矩 陣 Vt_T ；S12 根據(jù)所述預編碼矩陣Vt_T，對經(jīng)信道編碼和符號調制的待發(fā)送信號x以及插 入的導頻同時執(zhí)行預編碼，并將預編碼后的信號送入t時刻傳輸信道中；對于接收端，S21 根據(jù)所述預編碼后的導頻完成信道估計，獲得信道估計結果；S22 對所述信道估計結果Ht, equ進行QL分解，獲得酉矩陣Q和下三角矩陣L ；S23:根據(jù)所述酉矩陣Q對接收到的信號;^進行處理，獲得處理后的接收信號
y = QHy；S24 根據(jù)所述下三角矩陣L對所述處理后的接收信號y執(zhí)行串行干擾刪除，并依 次完成符號解調和譯碼。進一步地，所述步驟S11還包括，發(fā)送端存儲所述預編碼矩陣Vt_T的共軛轉置V,^; 且，所述步驟S22還包括，接收端反饋所述信道估計結果Ht,_，該結果為包括t時刻傳輸?shù)?預編碼矩陣Vt_T和信道狀態(tài)信息Ht的等效信道信息。其中，所述步驟S11中，所述發(fā)送端獲取t_ X時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T的過程通 過反饋實現(xiàn)，具體包括接收由接收端所反饋的t-i時刻的信道估計結果Ht_T,_，該結果為包含t-i時 刻所發(fā)送的預編碼矩陣Vt_T，和t-i時刻的傳輸信道的信道狀態(tài)信息Ht_T的等效信道信 息，其中t，> T ；提取t_ X時刻所存儲的預編碼矩陣Vt_T，的共軛轉置；將Ht_T, equ與相乘，恢復獲得t_ X時刻的信道狀態(tài)信息= U二,。其中，所述步驟S11中，發(fā)送端根據(jù)TDD上下行信道互惠性直接獲取所述t- X時 刻的信道狀態(tài)信息Ht_T。 其中，所述步驟S12中，所述對經(jīng)符號調制的待發(fā)送信號x以及插入所述待發(fā)送fj 號中的導頻同時執(zhí)行預編碼的過程包括將所述待發(fā)送信號x和所述導頻同時與所述步驟 S11所獲得的預編碼矩陣Vt_T相乘。其中，所述步驟S23中，所述接收到的信號;HHj + n淇中，Ht為t時刻傳輸 信道的信道狀態(tài)信息，n是功率為cr 2的高斯白噪聲。進一步地，所述步驟S24中，所述時變MIM0系統(tǒng)包括Mt個子信道，接收端通過對 MIM0子信道逐層檢測完成所述串行干擾刪除處理過程；其中，檢測順序為從子信道j = 1 到子信道j = Mt，且檢測得到的第j個子信道的發(fā)送信號為&，則有 Jc3 = dec 其中，表示所述下三角矩陣L的第j行、第i列的元素，為第j個子信道的經(jīng) 處理后的接收信號，dec(0表示判決過程。優(yōu)選地，所述步驟S22中，所述下三角矩陣L的對角線元素為按降序排列的實數(shù)。(三)有益效果本發(fā)明的技術方案結合了發(fā)送端預編碼以及接收端MIM0子信道檢測算法。發(fā)送 端通過反饋或TDD系統(tǒng)特有的信道互惠性獲得之前時刻的信道信息，并利用對該信道信息 進行SVD操作得到的預編碼矩陣對發(fā)送信號和插入發(fā)送信號內的導頻同時執(zhí)行預編碼；接 收端對該完成預編碼的導頻信號進行信道估計，并對其結果實現(xiàn)QL分解，得到酉矩陣Q和 對角線元素為實數(shù)的下三角矩陣L ；通過酉矩陣Q對接收信號進行處理，在不放大噪聲的基 礎上，消除了某一層子信道信號受到的來自于前面層數(shù)子信道的干擾；最后，利用串行干擾 刪除技術，逐層完成MIM0子信道的檢測；其中，下三角矩陣L的對角線元素很大概率按降序 排列的性質保證了串行干擾刪除技術的性能；同時，當對某一層子信道進行檢測時，在完全 消除未檢測信道對其干擾的基礎上，本傳輸方案的接收算法進一步抑制了已檢測信道的誤 碼傳播所帶來的影響。因此，本發(fā)明基于現(xiàn)有的各種MIM0系統(tǒng)，在有效改善接收端MIM0子信道檢測性能的同時，降低了接收端信號處理的操作復雜度，從而大大提升了該傳輸方法 在實際應用中的可行性。


圖1是MIM0系統(tǒng)中傳統(tǒng)的基于SVD傳輸?shù)囊粋€實施例的示意圖，其中，發(fā)送端利 用反饋獲得信道信息；圖2是MIM0系統(tǒng)中傳統(tǒng)的基于SVD傳輸?shù)牧硪粋€實施例的示意圖，其中，發(fā)送端 利用TDD信道互惠性獲得信道信息；圖3是根據(jù)本發(fā)明的時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法的第一實施 例的傳輸示意圖，其中，發(fā)送端利用反饋獲得信道信息；圖5是根據(jù)本發(fā)明的時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法的第二實施 例的傳輸示意圖，其中，發(fā)送端利用TDD信道互惠性獲得信道信息；圖6示出了不同信道時間相關性的情況下，下三角矩陣L的對角線元素按降序排 列的概率；圖7示出了不同信道時間相關性以及不同信噪比的條件下，本發(fā)明技術方案的傳 輸方法與傳統(tǒng)SVD傳輸、在SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的傳輸方法以及在SVD預編碼 系統(tǒng)中以匪SE準則接收的傳輸方法的信道容量性能的比較；圖8示出了不同信道時間相關性以及不同信噪比的條件下，本發(fā)明技術方案的傳 輸方法與傳統(tǒng)SVD傳輸、在SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的傳輸方法以及在SVD預編碼 系統(tǒng)中以匪SE準則接收的傳輸方法的誤碼率性能的比較；圖9示出了實際的LTE TDD系統(tǒng)中，在不同信噪比的條件下，本發(fā)明技術方案的傳 輸方法與傳統(tǒng)SVD傳輸、在SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的傳輸方法和在SVD預編碼系 統(tǒng)中以匪SE準則接收的傳輸方法的誤塊率性能的比較。
具體實施例方式本發(fā)明提出的時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法，結合附圖和實施 例說明如下。本發(fā)明技術方案的核心思想在于，發(fā)送端利用獲得的信道信息進行奇異值分解 (SVD)得到預編碼矩陣，并根據(jù)該預編碼矩陣對發(fā)送信號和插入的導頻同時完成預編碼； 接收端根據(jù)完成預編碼的導頻進行信道估計，并對信道估計結果進行QL分解得到酉矩陣Q 和對角線元素為實數(shù)的下三角矩陣L ；接著，完成Qh與接收信號相乘的操作，并利用信道時 變相對較慢時該下三角矩陣L的對角線元素有很大概率是按降序排列的這一性質，對接收 信號進行串行干擾刪除處理，并得到最終MIM0譯碼后的信號。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的時變MIM0系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法包括以 下步驟對于發(fā)送端，S301 獲得t-i時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T ；其中，發(fā)送端可以通過反饋獲得信道 狀態(tài)信息Ht_T ；特殊的，在TDD系統(tǒng)中，發(fā)送端可以利用信道互惠性獲得信道狀態(tài)信息Ht_T ；
S302 對獲取的信道狀態(tài)信息Ht_T進行奇異值分解(SVD)，得到左酉矩陣Ut_T，右 酉矩陣Vt_T以及對角線上元素為實數(shù)且按降序排列的對角陣E t T ；其中，對于采用反饋方式獲取信道狀態(tài)信息的系統(tǒng)，步驟302還包括存儲該預編 碼矩陣vt_T及其共軛轉置S303 利用酉矩陣Vt_T對經(jīng)信道編碼和符號調制后的發(fā)送信號和插入發(fā)送信號內 的導頻同時完成預編碼；并將完成預編碼的信號送入當前傳輸t時刻的信道Ht中；對于接收端，S304 根據(jù)完成預編碼的導頻進行信道估計，獲得信道估計結果Ht, equ ；其中，可以 采用的信道估計算法包括最小二乘法、最小均方誤差法和基于傅立葉變換的信道估計算 法等；其中，對于采用反饋方式獲取信道狀態(tài)信息的系統(tǒng)，步驟304還包括反饋該信道 估計結果Ht, equ,其為包括t時刻傳輸發(fā)送的預編碼矩陣Vt_T和信道矩陣Ht的等效信道信 息； S305 對信道估計結果Ht, equ進行QL分解，得到酉矩陣Q € C 和對角線元素為 實數(shù)的下三角矩陣' ；S306 利用酉矩陣Q對接收信號;^ =+ 進行處理，得到 其中，”(；^2，...，_^了是處理后的接收信號，歹=(免，夕2,...，^廣是接收天 線上的接收信號，^( 、…、廣是發(fā)送信號，Vt_T是預編碼矩陣，n = ( 《2,...，V)r
是功率為cr 2的高斯白噪聲，= Q"n 二 ( ”…, Mi廣是功率為 < 的高斯白噪聲 (R,, == E(QHnnHQ) = a2nlMr); Ht為t時刻的信道狀態(tài)信息；這里，( )T表示轉
置，( 廣表示共軛轉置4(0表示求期望；S307:對處理后的接收信號y執(zhí)行串行干擾刪除(SIC)操作；其中，可以通過對 MIM0子信道逐層檢測完成所述串行干擾刪除處理過程；檢測順序可以為從子信道j = 1到 子信道j = Mt，且檢測得到的第j個子信道的發(fā)送信號為&，則有 其中，Lji表示所述下三角矩陣L的第j行、第i列的元素，為第j個子信道的經(jīng) 處理后的接收信號，dec(0表示判決過程。下面將結合附圖以及具體實施例分別對利用反饋獲得信道信息的FDD MIM0系統(tǒng) 以及利用上下行信道互惠性獲得信道信息的TDD MIM0系統(tǒng)中的基于非碼本預編碼的傳輸 方法進行詳細說明。實施例一如圖4所示為本發(fā)明第一實施例的傳輸模型圖。本實施例中，發(fā)送端利用反饋獲 得信道信息，具體步驟包括S401 發(fā)送端對初始的比特級發(fā)送信號b進行信道編碼；優(yōu)選地，可以采用Turbo 碼、LDPC碼等信道編碼方式；S402 發(fā)送端對信道編碼后的比特級信號進行符號調制，得到x = (xp;c2,...;cM,；優(yōu) 選地，可以采用QPSK、16QAM、64QAM等符號調制方式；S403 發(fā)送端插入導頻；優(yōu)選地，可以采用頻分、時分、碼分等方式實現(xiàn)；S404 發(fā)送端接收由接收端反饋的信道信息Ht_T,equ，其為包含有t_ x時刻傳輸發(fā) 送預編碼矩陣Vt_T，和信道矩陣Ht_T的等效信道信息，其中I’ > T ；S405 發(fā)送端提取t- X時刻的傳輸過程中所存儲的V^,，其為酉矩陣Vt_T，的共軛
轉置； S406 發(fā)送端將反饋的信道信息Ht
與該酉矩陣vt_T，的共軛轉置相乘，恢
復獲得t-T時刻的信道狀態(tài)信息Ht
，右酉矩陣Vt_T和對角線上元素S407 發(fā)送端對Ht_T進行SVD，得到左酉矩陣Ut 為實數(shù)且按降序排列的對角陣E t T ；S408 發(fā)送端保存該預編碼矩陣(右酉矩陣Vt_T)的共軛轉置V,S409 發(fā)送端利用該預編碼矩陣Vt_T對所插入的導頻和符號調制后的發(fā)送信號同 時完成預編碼過程；即將該預編碼矩陣Vt_T與符號調制后的發(fā)送信號x和導頻信號同時相 乘；并發(fā)送信號；S410 :接收端從接收天線接收信號> =(幺,夕2,...,夕&廣，并對完成預編碼的該導頻
進行信道估計，得到信號估計結果；此時得到的不是信道狀態(tài)信息Ht，而是包含有發(fā)送 預編碼矩陣的等效信道信息Ht,_ ；
S411 接收端反饋該等效信道信息Ht,equ ；S412:接收端對信道估計結果Ht,equ完成QL分解，得到酉矩陣Q和對角線元素為實 數(shù)的下三角矩陣L ；S413:接收端通過將QH與接收信號夕二相乘實現(xiàn)對接收信號的處
理，且有 其中，丫—只，凡，…， 廣是處理后的接收信號，妗仏，^…，^了是接收天
線上的接收信號，X—W.JC^是發(fā)送信號，Vt_T是預編碼矩陣，?。　? ，…， 了 是功率為< 的高斯白噪聲，fi9=Q"n = (~, ,...，‘廣是功率為 < 的高斯白噪聲 二五餌力”二五沒“?。?！^^^二巧^從^這里，( )T表示轉置，( )H表示共軛轉置，E( )
表示求期望； S414 接收端對處理后的接收信號y完成串行干擾刪除處理(SIC)，其中，可以通 過對MIM0子信道逐層檢測完成所述串行干擾刪除處理過程；檢測順序可以為從子信道j = 1到子信道j = Mt，且檢測得到的第j個子信道的發(fā)送信號為^，則有 其中，‘表示所述下三角矩陣L的第j行、第i列的元素，&為第j個子信道的經(jīng) 處理后的接收信號，dec(0表示判決過程；步驟415 接收端完成MIM0子信道檢測后信號的符號解調；其中，解調方式與發(fā)送 端的符號調制方式相對應；
步驟416 接收端對解調后的比特級信號進行信道譯碼，得到譯碼后信號其中， 信道譯碼方式與發(fā)送端的信道編碼方式相對應。實施例二如圖5所示為本發(fā)明第二實施例的傳輸模型圖；本實施例中，發(fā)送端利用TDD系統(tǒng) 信道互惠性獲得信道信息，具體步驟包括S501 發(fā)送端對初始的比特級發(fā)送信號b進行信道編碼；優(yōu)選地，可以采用Turbo 碼、LDPC碼等信道編碼方式；5502:發(fā)送端對信道編碼后的比特級信號進行符號調制，得到^(;^,易,...、,;優(yōu) 選地，可以采用QPSK、16QAM、64QAM等調制方式；S503 發(fā)送端插入導頻；優(yōu)選地，可以采用頻分、時分、碼分等方式實現(xiàn)；S504 發(fā)送端直接利用TDD的信道互惠性，獲得t_ x時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T ；S505 發(fā)送端對該信道狀態(tài)信息Ht_T進行奇異值分解(SVD)，得到左酉矩陣Ut_T， 右酉矩陣Vt_T和對角線上元素為實數(shù)且按降序排列的對角陣E t T ；S506 發(fā)送端利用該右酉矩陣(預編碼矩陣)Vt_T對導頻和符號調制后的發(fā)送信 號同時完成預編碼過程；即將該預編碼矩陣Vt_T與符號調制后的發(fā)送信號x和導頻信號同 時相乘；并發(fā)送信號；S507 :接收端從接收天線接收信號$ =(夕1,夕2，...,少<廣，并對完成預編碼的該導頻
進行信道估計，得到信道估計結果Ht, equ ；此時得到的不是信道狀態(tài)信息Ht而是包含發(fā)送預 編碼矩陣的等效信道信息Ht,_ ；S508:接收端對該信道估計結果Ht,equ完成QL分解，得到酉矩陣Q和對角線元素為 實數(shù)的下三角矩陣L ；3509:接收端通過將(^與接收信號;^ =(免,5)2，..., ，<^相乘實現(xiàn)對接收信號的處
理，且有y = QHy=QffH(V(_rx + Q//n=Lx + n .其中，y =是處理后的接收信號，夕―免，九，…，^廣是接收天
線上的接收信號，X = (XpJC2,...、廣是發(fā)送信號，Vt_T是預編碼矩陣，!!=( 廣 是功率為 2的高斯白噪聲，fi9=Q"n = (~, ,...,‘廣是功率為 < 的高斯白噪聲 = E{nqhHq) = E{QHnnHQ) = a2nlMr) (.)T 表示轉置，( )H 表示共軛轉置，E ( )
表示求期望；S510 接收端對處理后的接收信號y完成串行干擾刪除處理(SIC)，其中，可以通 過對MIM0子信道逐層檢測完成所述串行干擾刪除處理過程；檢測順序可以為從子信道j = 1到子信道j = Mt，且檢測得到的第j個子信道的發(fā)送信號為&，則有
Xj = dec 其中，‘表示所述下三角矩陣L的第j行、第i列的元素，為第j個子信道的經(jīng) 處理后的接收信號，dec(0表示判決過程；S511 接收端完成MIM0子信道檢測后信號的符號解調；其中，解調方式與發(fā)送端 的符號調制方式相對應；S512:接收端對解調后比特級信號進行信道譯碼，得到譯碼后信號fi;其中，信道譯 碼方式與發(fā)送端的信道編碼方式相對應。綜上所述，本發(fā)明結合發(fā)送端預編碼和接收端MIM0子信道檢測算法，其中，發(fā)送 端對發(fā)送信號和導頻同時進行預編碼，這樣在接收端對導頻做信道估計得到的不是信道狀 態(tài)信息Ht而是包含發(fā)送預編碼矩陣的等效信道信息；接收端進一步對進行QL分 解，得到酉矩陣Q和對角線元素為實數(shù)的下三角矩陣L。若信道靜止，即Ht = Ht_T，則信道 估計得到的Ht,equ = HtVt_T =Ut E t ；這時，QL分解之后，Q = Ut，L =E t，根據(jù)SVD的性質， E t對角線上元素為實數(shù)且按降序排列，即、>、；又因為子信道的SNR與矩陣 L相應的對角線元素成正比關系，因此，按照、，矣的順序完成SIC即相當于按照 子信道SNR從大到小的順序完成干擾刪除SIC，以獲得較優(yōu)的刪除性能。當信道隨時間變化 時，對信道估計結果Ht,equ進行QL分解之后，下三角矩陣L的對角線元素并不是嚴格按照從 大到小的順序排列，但是，當信道的變化不是很快時，L對角線元素的降序排列性質以很大 的概率被滿足，如圖6所示。因此，本發(fā)明中，接收端不需要做任何搜索與排序的操作，就可 以以很大的概率完成按子信道SNR從大到小的SIC檢測順序，從而由于不必進行排序而大 大降低了接收算法復雜度；同時，當對某一層子信道進行檢測時，在完全消除未檢測信道對 其干擾的基礎上，本發(fā)明技術方案的接收算法可以進一步抑制已檢測信道的誤碼傳播帶來 的影響。下面將給出本發(fā)明的傳輸方案與現(xiàn)有的其它傳輸方案的比較，以使本發(fā)明的優(yōu)勢 及特征更加明顯。對mXn實數(shù)矩陣而言，SVD的運算復雜度為4m2n+8mn2+9n3 (flops)，QL分解的運 算復雜度為2mn2(fl0pS)，其中1個flop表示一次浮點操作。為了簡便，可以近似認為復數(shù)矩陣操作的復雜度為實數(shù)矩陣相應操作復雜度的6倍。這樣，對于傳統(tǒng)的基于SVD傳輸方 法和其它廣泛應用的對抗信道時變性的MIM0傳輸方法，例如在基于SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF 準則接收的傳輸方案以及在基于SVD預編碼系統(tǒng)中以MMSE準則接收的傳輸方法，可以計算 并比較各自的運算復雜度(由于各傳輸方案在發(fā)送端有相同的復雜度，所以只需比較它們 在接收端的運算復雜度)。對于Mt根發(fā)送天線，M,根接收天線的MIM0系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)SVD傳輸?shù)慕邮斩诉\算 復雜度為2AM2rM, + AZMrMf + 54M,3 +12M2r -6Mr + 6Mt ；SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的接收端運算復雜度為24MrMf +12Mf -18M(2 + 6MrMt ；SVD預編碼系統(tǒng)中以匪SE準則接收的接收端運算復雜度為
2AM2rMt +UMl -\2M2r + 6MrMt -6Mr -6Mt ；本發(fā)明的傳輸方法中接收端的運算復雜度為12MrM] +12Ml + 6M,2 — 6Mr。在不同天線配置的情況下，各方案的接收端運算復雜度比較如表1所示。表 1 由表1可知，與傳統(tǒng)的基于SVD傳輸和其它廣泛應用的對抗信道時變性的MIM0傳 輸方法，例如在基于SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的傳輸方法，以及在基于SVD預編碼 系統(tǒng)中以匪SE準則接收的傳輸方法相比較，本發(fā)明技術方案大大降低了接收端的運算復 雜度，這將有利于本發(fā)明的方法在實際中的應用。此外，如圖7和8分別示出了不同信道時間相關性、不同信噪比的條件下，本發(fā)明 技術方案的傳輸方法與傳統(tǒng)SVD傳輸、在SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的傳輸方法以及 在SVD預編碼系統(tǒng)中以MMSE準則接收的傳輸方法的信道容量性能和誤碼率性能的比較；圖 9則示出了實際的LTE TDD系統(tǒng)中，在不同信噪比的條件下，本發(fā)明技術方案的傳輸方法與 傳統(tǒng)SVD傳輸、在SVD預編碼系統(tǒng)中以ZF準則接收的傳輸方法以及在SVD預編碼系統(tǒng)中以 MMSE準則接收的傳輸方法的誤塊率性能的比較。由圖7-9中可以看出，根據(jù)本發(fā)明技術方 案的傳輸方法還可以有效地降低時變信道導致的子信道干擾，提高傳輸性能。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
一種時變MIMO系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法，其特征在于，對于發(fā)送端，S11獲取t-τ時刻的信道狀態(tài)信息Ht-τ并對其進行奇異值分解，獲得預編碼矩陣Vt-τ；S12根據(jù)所述預編碼矩陣Vt-τ，對經(jīng)信道編碼和符號調制的待發(fā)送信號x以及插入的導頻同時執(zhí)行預編碼，并將預編碼后的信號送入t時刻傳輸信道中；對于接收端，S21根據(jù)所述預編碼后的導頻完成信道估計，獲得信道估計結果Ht，equ；S22對所述信道估計結果Ht，equ進行QL分解，獲得酉矩陣Q和下三角矩陣L；S23根據(jù)所述酉矩陣Q對接收到的信號進行處理，獲得處理后的接收信號S24根據(jù)所述下三角矩陣L對所述處理后的接收信號y執(zhí)行串行干擾刪除，并依次完成符號解調和譯碼。FSA00000147557900011.tif,FSA00000147557900012.tif
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟Sll還包括，發(fā)送端存儲所述預編 碼矩陣Vt- τ的共軛轉置；且，所述步驟S22還包括，接收端反饋所述信道估計結果Htiraiu， 該結果為包括t時刻傳輸?shù)念A編碼矩陣Vt_T和信道狀態(tài)信息Ht的等效信道信息。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟Sll中，所述發(fā)送端獲取t-τ時刻 的信道狀態(tài)信息Ht_T的過程通過反饋實現(xiàn)，具體包括接收由接收端所反饋的t-τ時刻的信道估計結果Ht_T,_，該結果為包含t-τ時刻所 發(fā)送的預編碼矩陣Vt_T和t-τ時刻的傳輸信道的信道狀態(tài)信息Ht_T的等效信道信息，其 中 τ，> τ ；提取t-τ時刻所存儲的預編碼矩陣Vt_T的共軛轉置V^,;將Ht-Uiu與V^,相乘，恢復獲得t_ τ時刻的信道狀態(tài)信息Η,、=Hi^-Vi。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟Sll中，發(fā)送端根據(jù)TDD上下行信 道互惠性直接獲取所述t_ τ時刻的信道狀態(tài)信息Ht_T。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S12中，所述對經(jīng)符號調制的待發(fā) 送信號χ以及插入所述待發(fā)送信號中的導頻同時執(zhí)行預編碼的過程包括將所述待發(fā)送信 號χ和所述導頻同時與所述步驟Sll所獲得的預編碼矩陣Vt_T相乘。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S23中，所述接收到的信號 y = H(V(_rx + n ；其中，Ht為t時刻傳輸信道的信道狀態(tài)信息，η是功率為σ 2的高斯白噪聲。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S24中，所述時變MIMO系統(tǒng)包括 Mt個子信道，接收端通過對MIMO子信道逐層檢測完成所述串行干擾刪除處理過程；其中， 檢測順序為從子信道j = 1到子信道j = Mt,且檢測得到的第j個子信道的發(fā)送信號為&， 則有 其中，Lji表示所述下三角矩陣L的第j行、第i列的元素，yj為第j個子信道的經(jīng)處理 后的接收信號，dec(0表示判決過程。
8.如權利要求1-7中任意一項所述的方法，其特征在于，所述步驟S22中，所述下三角 矩陣L的對角線元素為按降序排列的實數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于時變MIMO系統(tǒng)中基于非碼本預編碼的傳輸方法，包括發(fā)送端通過反饋或TDD系統(tǒng)特有的信道互惠性獲得的之前時刻的信道狀態(tài)信息，并通過對其進行SVD操作得到的預編碼矩陣同時完成發(fā)送信號和導頻的預編碼；接收端對完成預編碼的導頻進行信道估計，并對其結果實現(xiàn)QL分解，得到酉矩陣Q和下三角矩陣L；通過酉矩陣Q對接收信號進行處理，在不放大噪聲的基礎上，消除了某一層子信道信號受到的來自于前面層數(shù)子信道的干擾；最后，利用SIC技術，逐層完成子信道的檢測；其中，下三角矩陣L對角線元素以很大概率按降序排列的性質保證了SIC技術的性能。本發(fā)明的方法在有效改善接收端MIMO子信道檢測性能的同時，降低了接收端處理的操作復雜度。
文檔編號H04L1/06GK101854237SQ201010195630
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權日2010年6月1日
發(fā)明者孫婉璐, 張平, 李立華, 楊桅 申請人:北京郵電大學