[发明专利]一种多用户MIMO系统的线性与非线性综合预编码方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种多用户MIMO系统的线性与非线性综合预编码方法及装置。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术能够充分利用空间多径传输，提供分集增益、复用增益及阵列增益等，大大提高了系统的可靠性及有效性，成为未来无线通信的一大关键技术。近年来，MIMO技术的研究已经从点对点的单用户MIMO系统扩展到了点对多点的多用户MIMO系统。在多用户MIMO系统中，由于在相同时频资源块传递多个用户信息，在提高频谱效率的同时不可避免的引入了用户间的共信道干扰。由于多用户MIMO系统受接收端成本、功耗、地理位置分散等条件限制，难以在接收端应用一些复杂的信号检测技术，一般采用发射端预编码消除共信道干扰。

针对多用户MIMO系统，已经有多种预编码方案被提出。线性块对角化预编码算法使得各用户的预编码矩阵位于其他用户信道矩阵的零空间上，以此来消除用户间的信号干扰，进而将多用户MIMO系统分解为多个平行单用户MIMO信道，但是此算法均要求发射端天线数大于等于接收端所有用户天线数之和，限制了用户数目，灵活性较差，且该算法未考虑噪声影响，在信噪比较低时性能较差。不同于块对角化预编码以优化信干噪比为目标的做法，基于信漏噪比最优化准则(maximizing the signal to leakage plus noise ratio，max-SLNR)的预编码算法以优化每用户信漏噪比为目的，它允许用户之间存在少量的干扰，简化了计算方法，对发射端和接收端的天线数也没有限制，但是该算法主要思路是压制干扰信号，而非消除干扰信号，使得泄露功率最小而非干扰最小，因此，用户间、数据流间不可避免的存在着大量干扰。此外，由于系统误码率取决于信道质量最差的等效子信道，而该算法并没有均衡化各数据流所经过子信道的等效信道增益，不可避免的会出现等效信道增益较小的子信道，以上两方面因素均使得该算法虽然大大降低了复杂度，但其误码率性能及容量性能较差，限制了它的进一步应用。

发明内容

本发明实施例提供一种多用户多输入多输出系统中线性与非线性综合预编码方法及装置，该装置简单而高效，适用于多用户MIMO下行链路信道，可以降低传输的误码率，并提高系统的整体性能。其主要解决基于信漏噪比最优化准则的线性预编码方式中各用户之间以及各数据流之间已知干扰未消除，以及各数据流传输子信道的等效信道增益不均衡而导致误码率较高的问题。本发明不同于已有MIMO预编码方法及装置，采用连续干扰消除的非线性预编码思想来压制已知干扰，采用基于信漏噪比最优化准则的线性预编码思想来压制未知干扰，尤其采用几何均值分解算法均衡每用户各数据流传输子信道的等效信道增益，降低系统总体误码率。

本发明实施例提供的一种多用户多输入多输出系统中线性与非线性综合预编码信号发射方法包括：

对上层协议栈接口获得的信号依次进行加扰及调制等基本操作；

利用从接收端反馈的信道状态信息中的信道增益矩阵以及本发明自定义的连续干扰消除后每用户新型信漏噪比值最大化准则进行线性预处理矩阵设计改造信道增益矩阵，并对改造后的每用户信道增益矩阵进行几何均值分解得到每用户三角化预处理的酉前馈矩阵，再利用最终等效信道矩阵的下三角矩阵作为反馈矩阵对调制后的信号进行非线性脏纸编码操作。

将经过非线性脏纸编码以及线性预编码处理后的信号发送到信道，经信道传输到各接收端。

本发明实施例提供的一种多用户多输入多输出系统中线性与非线性综合预编码接收方法包括：

多个独立相同接收端，即多个用户，分别对信道进行估计，并将信道状态信息反馈到发射端；

接收发射端发送的接收端处理矩阵；

接收发射端发送的信号，对该信号依次进行解预编码处理、判决、解调、去扰等逆基本处理操作。

本发明实施例提供的一种多用户多输入多输出系统中线性与非线性综合预编码信号发射装置，包括发射端、接收端以及反馈单元；

所述的发射端装置，包括：基本处理单元、非线性处理单元、前馈处理单元、线性预编码处理单元、发送单元，其中：

基本处理单元，用于对信号进行加扰及调制等基本处理操作；

非线性处理单元，用于对调制后的信号进行脏纸编码，对已知干扰进行连续干扰消除；

前馈处理单元，用于对非线性预编码后的信号进行酉矩阵相乘处理，酉矩阵从每用户等效信道矩阵的几何均值分解算法获得；