[发明专利]具有有限反馈信道的多天线系统非酉阵预编码的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信工程技术领域，涉及一种应用于该领域的预编码技术，尤其是在有限反馈正交空时分组码系统下预编码方法。

背景技术

在通信工程技术领域的理论和实际运用中，已经证明发送端完全或部分知道信道状态信息能够提高多输入多输出(MIMO)系统性能。一方面，采用波束形成和预编码技术能够提高系统的容量和互信息、降低溢出概率、增加接收信噪比(SNR)、减少系统错误概率。另一方面，一个空时分组码(STBC)预编码的MIMO系统，尤其是正交空时分组码(OSTBC)模型已经被IEEE无线标准所接收。

良好的空时编码技术可以使MIMO系统实现由多天线带来的空间分集，同时该码能够提高时间分集和编码增益。此外，STBC的预编码能够进一步提高系统性能。自2001年来，对空时分组码预编码的MIMO系统的研究较多，特别需要指出的是许多研究都是针对OSTBC预编码。目前已有许多技术是用来构建预编码，如G.Jongren等人在IEEE Trans.Inform.Theory，vo1.48，no.3，pp.611-627，2002上发表的“Combining beanforming and orthogonal space-time block coding″中提出在完全已知信道状态信息情况下的预编码；S.Zhou等人在IEEE Trans.on Signal Process.，vol.50，no.10，pp.2599-2613，Oct.2002上发表的“Optimal transmitter eigen-beamforning and space-time block coding based on channel mean feedback″和H.Sampath等人在IEEE Commun.Letters，vol.6，no.6，pp.239-241，2002发表的“Linear precoding for space-time coded systems with known fading correlations″中提出在统计信道状态信息情况下的预编码技术。其他还有许多预编码的设计是在接收端知道部分信道状态或量化信道状态信息的情况下提出的。

在现有技术中，D.J.Love等人在IEEE Trans.on Signal Process.，vol.53，no.1，pp.64-73，Jan.2005发表的“Limited feedback unitary precoding for orthogonal space-time block codes″，它能够提供众所周知的预编码码本，其中很多都被IEEE TD-LTE标准所接收。在该文中，作者提出了基于在发射端有限比特信道状态信息的MIMO系统的设计准则和预编码最优选择，并且给出了实际设计方法和具体码本。基于这些码本的仿真表示一个POSTBC系统远远优于在OSTBC之前天线选择的系统。

到目前为止，所有存在的预编码码本都是酉编码，即每个预编码码字V都满足正交性，也就是说，必须满足以下两个条件：①每个码字中的每个列向量的长度为1；②每个码字中任何两个不同的列向量正交。

发明内容

本发明公开了一种具有有限反馈信道的多天线系统非酉阵预编码的设计方法，本发明得到的非酉编码不受如现有技术中酉编码的正交性限制，其仅要求每个码字中的每一列向量的长度为1即可。

本发明采取以下技术方案：参见图1，假定系统采用配有N_r根接收天线、N_t根发射天线的MIMO系统，设输入信源序列S＝{s₁，s₂，…，s_n}的每个符号都是取自某一复平面上的有限点，例如，有限QAM；发射信号是将序列S经过正交空时分组码(OSTBC)后得到M×T(M≤N_t)维的发射信号矩阵X，发射信号再经预编码F之后由发射天线发射出去；假定反馈的总比特数为r；预编码F码本通过以下步骤得到：

第一步：设计J＝2^r个M维复单位向量v₁，v₂，L，v_J，使得|v_t⁺v_s|(1≤t≠s≤J)的最大值越小越好；

第二步：令V_j＝(v_j，v_j，L，v_j)，j＝1，2，L，J(＝2^r)，得到预编码码本。