[发明专利]多用户多输入多输出系统非精确信道信息下的预编码方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信的多天线技术领域，具体涉及多用户多输入多输出(multi-inputmulti-output，MIMO)系统下行链路中基于最小均方误差的预编码系统设计方法。

背景技术

多用户MIMO是配置多根天线的基站同时同频和多个用户通信，每个用户可以配置单根天线，也可以配置多根天线。下行链路中，基站向多个用户发送数据，各用户会接收到来自其他用户的干扰，当用户配置多根天线时，不仅有多用户干扰（MUI），还有用户自己多个数据流之间的干扰（ISI）。由于用户间没有协作，为了减小MUI和ISI，通常在基站对发送信号进行预编码。《国际电子电气工程师协会-无线通信汇刊》（IEEETransactions on Wireless Communications,vol.7:953-961,2008）提出了规则块对角化（RBD）方法，这是一种适用于用户一根或多根天线情况下的MMSE方法，但该方法只是抑制而不是完全消除多用户干扰，它是通过最小化总的干扰与噪声功率之和获取最优的预编码矩阵。

在实际系统中，由于无线传播媒介是随机的、随时变化的，发送端想要获取精确的瞬时信道状态信息(CSI)往往非常困难而且昂贵，因此发送端通常只能得到非精确的瞬时信道状态信息。现有发送端信道状态信息的获取有两类基本方式：基于互易性和基于反馈。基于互易性的方法使用反向信道的信道信息，基于反馈的方法需要将前向信道的信道信息通过专门的反馈信道传回发送端。在基于信道互易性的系统中，信道估计误差、天线校准误差和回转延迟等限制了发送端CSI的精确性；在基于反馈的系统中，与有限反馈相关的量化误差、反馈传输时延、用户和天线调度延迟等因素都降低了发送端CSI的准确度。信道误差对预编码系统的影响具有平台效应，即只要信道存在误差，即使误差非常小，系统的和速率在高信噪比下就不会随着信噪比无限增长，而是趋于一个常数，且信道误差越大，该常数越小。

发明内容

本发明的目的是提出一种多用户多输入多输出系统非精确信道信息下的预编码方法，以解决非精确CSI时信道误差对预编码系统性能的平台效应。

本发明多用户多输入多输出系统非精确信道信息下的预编码方法，对于一个配置多根天线的基站，在同一时隙、同一频段向多个用户发送数据，用户配置一根或多根天线，基站先对数据流作预编码然后在天线上发送出去，基站的平均发送功率不超过功率限制，各用户分别独立地对其接收信号进行解码和检测；其特征在于：设基站天线数为N_T，用户数为K，第j个用户的天线数为N_j，用户的总天线数为N_R，发送数据流向量为x，基站到所有用户的总的信道矩阵为H=H1TH2T...HKTT,]]>其中H_j，j＝1,…,K，为基站到第j个用户的信道矩阵，上标“T”表示矩阵的转置；将基站获得的非精确的估计信道矩阵与实际信道H之间存在的误差建模为一个加性复高斯随机过程，即其中Δ表示信道误差矩阵，其每个元素都独立的服从零均值、方差为的复高斯随机分布，并设信道误差矩阵Δ与估计信道矩阵数据流向量x以及噪声向量w都是相互独立的；预编码矩阵P的结构为基站到所有用户的估计信道矩阵的规则化伪逆乘上一个块对角矩阵，即预编码矩阵P可表示为其中等效噪声功率与总的发送功率之比是所有用户总的噪声方差，P_T是基站限制的最高平均发送功率，β是预编码矩阵中的功率控制系数；块对角矩阵其中子矩阵B_j是对应于第j个用户，j＝1,…,K，的大小为N_j×N_j子矩阵；I是单位阵，上标“H”表示矩阵的共轭转置，上标“-1”表示矩阵的逆；