[发明专利]基于Givens旋转矩阵复用的QR分解块对角化预编码实现方法

说明书

本发明提供一种基于QR分解的块对角化多用户预编码实现方法。发明中提出一种Givens旋转矩阵的复用算法，可以适用于用户数大于2的多用户系统。对于多用户系统特别是用户数较多的系统，基于QR分解的块对角化方法在实现中复杂度较高。基于此，本发明提出的Givens旋转矩阵复用算法，重点在于在具体硬件设计中降低设计复杂度。该方法利用了用户信道的不同排列方式，结合Givens旋转矩阵的特性，有效地降低了块对角化预编码实现的复杂度。

技术领域

本发明涉及多用户无线通信技术领域，特别是涉及基于Givens旋转矩阵复用的QR分解块对角化预编码实现方法。

背景技术

多用户预编码技术是指在下行链路基站向多个用户发送信号之前进行预处理，使得每个用户可以从接收信号中成功地分离出有用信号。多用户预编码技术可以分为线性预编码和非线性预编码，非线性预编码虽然性能好，但是由于其实现的复杂度较高，因此一般不使用。而对于线性预编码，块对角化预编码算法最为常用。块对角化预编码其实是迫零算法的一种扩展运用，通过对信道矩阵进行块对角化处理，将多输入多输出信道等效成多个平行独立的空间子信道，从而消除用户间干扰。传统的块对角化方法利用的是奇异值分解，然而我们知道奇异值分解的复杂度较高，因此整体算法的复杂度较高。因此，降低块对角化预编码的复杂度就成为预编码技术研究中的关键。

现有的一些文献中提出了一些降低块对角化预编码算法的方法，这些算法的核心都是基于QR分解进行处理。在实际实现中，对于QR分解通常有三种方法，它们分别是Givens旋转变换、Household变换以及施密特正交化方法。这三种方法中，实现起来比较简单并且比较常用的就是Givens旋转变换。因此在实际的硬件实现中，考虑基于Givens旋转矩阵的QR分解块对角化预编码。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供基于Givens旋转矩阵复用的QR分解块对角化预编码实现方法，可以有效地减少Givens旋转次数，从而降低实现复杂度，为达此目的，本发明提供基于Givens旋转矩阵复用的QR分解块对角化预编码实现方法，包括以下步骤：

1)估计所有参与通信的用户的信道矩阵；

2)基于给定的Givens旋转矩阵复用方法，构造每个用户的信道干扰矩阵；

3)基于给定的Givens旋转矩阵复用方法，利用Givens旋转计算每个用户的信道干扰矩阵的零空间

4)根据每个用户的零空间，构造联合预编码矩阵。

发明的进一步改进，所述步骤(2)中构造用户信道矩阵的具体方法为：

对于用户i，假设用户信道矩阵为H_i，用户总数为K，当信道干扰矩阵为其共轭转置为对于其他的用户，用户信道干扰矩阵其共轭转置为；

发明的进一步改进，所述步骤(3)中QR对每个用户的信道干扰矩阵的共轭转置进行QR分解的具体方法为：

步骤(3.1)当i＝1，利用Givens旋转对用户1的信道干扰矩阵的共轭转置进行QR分解，对于矩阵来说，其中M为发送天线总数，N为所有用户接收天线总数，n_i表示用户i的接收天线数，利用Givens旋转将其变为上三角矩阵，依次将矩阵中的下三角元素变为0，记Givens旋转矩阵为T_p,q，其中(p,q)表示将矩阵中第p行第q列的元素转化为0，p,q的取值顺序为(2,1),(3,1),......,(M,1),(3,2),(4,2),......,(M,2),.......,(M,N-n₁)，因此用户1对应的BD分解酉矩阵的共轭转置矩阵为；