[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

摘要

本发明公开了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，特征是将实际信道状态矩阵与基站获得的非精确估计信道状态矩阵间的误差建模为加性复高斯随机过程，该预编码矩阵的结构为基站到所有用户总的估计信道矩阵的规则化伪逆乘上一个块对角矩阵，根据最小均方误差准则计算出块对角矩阵，利用得到的预编码矩阵对数据流作预编码并从基站天线上发送出去，各用户将自身的接收信号向量乘上该用户的解码矩阵将信道转化为多个单输入单输出子信道，对每个子信道作数据检测估计出原始数据。本发明在计算预编码矩阵和解码矩阵时考虑到了信道估计误差的影响，改善了信道误差在预编码系统中产生平台效应的问题，保证了这类系统传输的有效性。

主权项

1.一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，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；具体操作步骤如下：第一步，根据最小均方误差准则计算块对角矩阵B：先计算中间矩阵依次取中间矩阵A对角线上的N_j×N_j子矩阵A_j，j＝1,…,K，对其作特征值分解将块对角矩阵B的第j块B_j取为其中U_j是子矩阵A_j的特征向量矩阵，Λ_j是子矩阵A_j的特征值矩阵；第二步，计算预编码矩阵中的功率控制系数β：β=PT||H^H(H^H^H+γI)-1B||2]]>其中|| ||²表示矩阵的二阶范数；第三步，将块对角矩阵B乘上总估计信道矩阵的规则化伪逆和功率控制系数β，得到预编码矩阵P，基站利用该预编码矩阵P对发送数据流进行预编码并从天线上发送出去；第四步，第j,j＝1,…,K，个用户将其接收信号乘上该用户的解码矩阵G_j，j＝1,…,K，该解码矩阵G_j的计算方法为：根据子矩阵A_j,j＝1,…,K,的特征值分解将第j个用户的解码矩阵G_j取为并分别将信道等效为第j个用户的天线数N_j个单输入单输出的平行子信道；第五步，对各用户的每个子信道分别进行标量数据检测。