[发明专利]一种低复杂度最小距离收发信端编译码构建方法

摘要

本发明公开了一种低复杂度最小距离收发信端编译码构建方法，特征是针对多天线点对点无线通信系统，基于发射功率约束的最小欧式距离最大化准则，在发射端通过组合利用低维预编码生成矩阵可简洁构造出任意高维最小距离预编码矩阵；在接收端则通过联合设计，将经线性滤波的接收信号分割为多路低维子信号，并进行独立并行最大似然译码。与传统收发信端编译码构建方法相比，本发明方法能够有效降低由高阶调制和高维数据传输引入的系统复杂度，且可显著增强传输可靠性，使系统误码性能相比于最佳线性接收机仍具有较大优势，适用于新型多天线无线和移动通信系统。

主权项

一种低复杂度最小距离收发信端编译码构建方法，设发射端配置M根发射天线，接收端配置N根接收天线，每一符号持续周期的多输入多输出数据块长为a比特，采用正交相移键控产生信源数据流s，发送信号功率为P且N×M维信道矩阵H在发射端已知；其特征在于具体操作步骤为：第一步：发射端依据数据流计算式b＝a/2计算获得正交相移键控数据流数b，然后按照模2运算式b＝2q+r计算获得正交相移键控数据流数目b的模2商q及模2余数r；初始化预编码生成矩阵其中矩阵符号“Gx,y”表示对应于传输x路正交相移键控数据流的秩y预编码生成矩阵；第二步：发射端根据信道矩阵H的奇异值分解式计算获得信道矩阵H的左奇异矩阵U，信道矩阵H的奇异值对角阵Λ，以及信道矩阵H的右奇异矩阵V，其中上标符号表示矩阵共轭转置操作；第三步：发射端根据信道矩阵H的奇异值对角阵Λ主对角线所包含的非零奇异值λk,k＝1,2,…,K，确定信道矩阵H的秩K，并根据奇异值比较式计算获得使得该式成立的最大奇异值索引号c；第四步：发射端根据正交相移键控数据流数目b的模2余数r的具体数值构造预编码生成矩阵W，本步细分为两个具体操作子步骤：第一子步骤：若正交相移键控数据流数目b的模2余数r等于0，则当信道矩阵H的秩K满足第一类秩约束关系式K≥b‑c时，依第一类预编码生成矩阵构造式构造获得预编码生成矩阵W，其中符号“Iz”表示z×z维单位矩阵，符号和则分别表示克罗内克乘积和矩阵直和运算；而当信道矩阵H的秩K满足第二类秩约束关系式q≤K＜b‑c时，则依第二类预编码生成矩阵构造式构造获得预编码生成矩阵W；再则，当信道矩阵H的秩K满足第三类秩约束关系式K＜q时，则依第三类预编码生成矩阵构造式构造获得预编码生成矩阵W；第二子步骤：若正交相移键控数据流数目b的模2余数r不等于0，则当信道矩阵H的秩K满足第四类秩约束关系式K≥b‑c+2时，依第四类预编码生成矩阵构造式构造获得预编码生成矩阵W；而当信道矩阵H的秩K满足第五类秩约束关系式q+3≤K＜b‑c+2时，则依第五类预编码生成矩阵构造式构造获得预编码生成矩阵W；再则，当信道矩阵H的秩K满足第六类秩约束关系式K＜q+3时，则依第六类预编码生成矩阵构造式构造获得预编码生成矩阵W；第五步：发射端根据预编码生成矩阵的特征分解式W＝BΩBT分解预编码生成矩阵W，计算获得预编码生成矩阵W的特征矩阵B和预编码生成矩阵W的特征值对角阵Ω以及对应的块对角置换矩阵Q，其中上标符号“T”表示矩阵转置操作；取出预编码生成矩阵W的特征值对角阵Ω的最后N行并将对角线元素依次做开方运算，构成新特征值对角阵X；根据预编码矩阵构造式F＝VΛ#XBT并经功率归一化处理后，构造获得最小距离预编码矩阵F，其中上标符号“#”表示矩阵求伪逆操作；第六步：发送端利用最小距离预编码矩阵F构造发送信号Fs并馈入物理信道传输，接收端将获得的N维接收信号y经过由信道矩阵H的左奇异矩阵U和预编码生成矩阵W的块对角置换矩阵Q构成的线性接收滤波器然后依次分割为正交相移键控数据流数目b的模2商q路接收子信号yi,i＝1,2,…,q，其中每一路接收子信号中仅包含2个元素，仅当正交相移键控数据流数目b的模2余数r不为0时，最后一路子信号才包含3个元素；第七步：依据最小欧式距离准则，接收端并行译出正交相移键控数据流数目b的模2商q路接收子信号yi,i＝1,2,…,q，重构恢复出与信源数据流s对应的估计样本