[发明专利]有限反馈信道的多天线系统中酉预编码方法及选码方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，是一种预编码技术，尤其是在具有有限反馈正交空时分组码系统下的预编码方法及快速选码方法。

背景技术

目前，在通信技术领域的理论及实际应用中，都已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)引起业界的研究热潮，该模型已经被IEEE无线标准所接收。本发明就是基于该系统下的预编码方法的研究。

一种良好的空时编码方法可以使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系统的研究已有不少，需特别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的，如G.Jongren等人在IEEE Trans.Inform.Theory，vol.48，no.3，pp.611-627，2002上发表的“Combining beanforming and orthogonal space-time block coding”中提出在已完全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-beamforming 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。其他还有一些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。

在上述研究中，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”论文中，其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。

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中酉预编码方法及快速选码方法。

本发明采取以下技术方案：有限反馈信道的多天线系统中酉预编码方法，其把酉预编码分成若干层，首先，在第一层，根据设计准则，设计出若干个单位向量；其次，针对每一个向量，定义出它的正交空间；然后在每一个正交空间中，根据相同的设计准则，设计出若干个向量，作为第二层；依次类推，构造出下一层，最后得到酉预编码码本。

针对以上设计的预编码码本，本发明还公开了快速选码方法：有限反馈信道的多天线系统中酉预编码的选码方法，其针对上述酉预编码码本，先找出第一层中的向量，然后找出第二层的向量，以此类推，找到最后一个向量得到预编码。此选码方法具有选码复杂度低的特点。

作为优选，参见图1，采用配有N_r根接收天线、N_t根发射天线的MIMO系统来研究基于有限反馈的预编码方案。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S序列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。