[发明专利]一种基于非线性结构的中继MIMO系统预编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非线性结构的中继MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）系统预编码方法，属于数字移动通信系统与技术领域。

背景技术

MIMO通信系统具有容量大，抗干扰能力强，高速传播等优点，在未来无线通信中都有着广泛的应用前景。在MIMO系统中引入中继技术，可以有效地抵抗无线信道衰落，提高系统容量，扩大系统覆盖，已成为未来无线通信系统中的重要候选技术。

在实际通信情况中，发射端（基站）到中继端相对位置固定，且可以安放在比较高的位置，因此可以构建基站与中继站间的视距传播信道，信道状态信息相对变化较小，甚至可以视为恒参信道。而中继端和用户端之间的通信信道，由于用户端的移动性和接收环境的复杂性，信道状态信息变化比较复杂。现有研究表明，非线性预编码能够实现比线性预编码更大的有效信道功率，所以在中继采用非线性结构对改善和提升中继端到用户端之间的通信性能有很大帮助。当前对中继MIMO系统预编码技术的研究大多基于线性中继结构，即基站（线性/非线性预编码）→中继端（线性预编码）→用户端的中继结构模式，而对中继端采用非线性预编码的研究还基本是一块空白。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术存在的上述问题，提供一种基于非线性结构的中继MIMO系统预编码方法，即基于中继端采用THP（Tomlinson-Harashima预编码）的预编码算法，与传统中继结构对比，本发明的方法能够在中继端充分发挥非线性预编码的优点，进一步改善系统的比特误码率性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于非线性结构的中继MIMO系统预编码方法，具体步骤为：

第一步：信号a经预编码处理后，由基站发送给中继。从基站发出的是a经基站预编码处理后的信号，加上噪声n₁后，形成信号x；

第二步：中继根据接收到的信号x得到基站与中继之间信道H₁的信道状态信息，同时中继基于迫零（Zero Forcing，ZF）准则求取基站最优预编码矩阵W；

第三步：中继将接收到的信号x进行非线性预处理（取模和反馈）后发送给用户。从中继发出的是x经中继非线性预处理后的信号，加上噪声n₂后，形成信号y；

第四步：用户根据接收到的信号y得到中继与用户间的等效信道H的信道状态信息，计算得到中继最优预编码矩阵F、中继反馈矩阵B，用户端加权对角矩阵G。

所述第一步中的信号预编码处理是：

x＝H₁Wa+n₁                            （1）

其中，a是初始信号数据流，W是基站预编码矩阵，H₁，n₁分别是基站和中继间信道以及该信道噪声，x是a经基站预编码矩阵W处理后的信号，加上噪声n₁后，形成的信号，也是中继端接收到的信号。a∈C^M×1，W∈C^M×M，H₁∈C^L×M，n₁∈C^L×1，x∈C^L×1，M，L分别是基站和中继的天线数。

所述第二步中求取基站最优预编码矩阵W的处理方法是：中继根据迫零（ZF）准则，求得：

W=KTr(H1-1H1-T)H1-1]]>