[发明专利]基于天线选择的多输入多输出系统及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put， MIMO)系统技术，尤其涉及一种基于天线选择的多输入多输出系统及其信 号处理方法。

背景技术

随着无线通信的迅猛发展，人们对无线通信业务的类型和质量的要求越 来越高。在当前频谱资源下提高通信速率和可靠性的办法之一就是使用多个 发送和多个接收天线，也就是多输入多输出的通信系统。

在多用户多输入多输出系统中，利用空时处理技术，多个用户可以占用 相同的时间和频率资源，且不需要扩频处理，仅利用空间信道的不同来抑制 干扰，恢复信号。同传统的多址方式相比，空分多址有效地提高了系统的容 量，从而能在给定的发射功率和带宽约束条件下实现更高的数据传输速率。

理论研究表明，对于MIMO多用户下行链路，在发射端采用“脏纸编 码”可以获得系统的最大和容量，但最优的脏纸编码的复杂度非常高，且不 同于现有的编码方法，目前还仅仅是一个理论结果，难以实际应用。一种简 单有效的次优方法是在发射端通过线性预编码实现对用户MIMO信道矩 阵的块对角化，从而消除多用户之间的干扰，其效果是将多用户MIMO系 统转化为多个独立的单用户MIMO系统。设基站同时给K个用户发送数 据，则块对角化预编码要求每个用户的预编码矩阵位于其它K-1个用户的信 道矩阵的零空间，这就要求任意K-1个用户的接收天线数总和小于发射天线 数，从而限制了同时支持的用户数和系统的空间自由度。

由于MIMO系统不可避免地要在发送端和接收端设置多副天线，导致 其射频链路的硬件成本和通信双方为保持信道的非相关性所需空间的局限 性(尤其是移动终端)，以及天线数目的增加导致的空时码编解码的复杂性 都在一定程度上限制了MIMO系统的应用，因此如何才能做到既要保持多 天线系统较高的频谱效率和较高的可靠性，又要降低系统的复杂度和成本已 逐渐成为人们的研究热点。目前，一种较有前景的技术就是在发送端或者接 收端进行天线选择，用以克服MIMO系统的上述缺点。

一般来说，天线选择既可以在发送端进行，也可以在接收端进行，或 者收发两端同时进行，他们对MIMO系统的性能影响不同，因此要视具体 情况而定。

基于统一信道分解(Uniform Channel Decomposition，UCD)的反馈信 道模型，在发送端与接收端采用统一的发送与接收信号处理方式，如使用 VBLAST解码或“脏纸编码”。信道UCD分解的方法是将MIMO信道分解为 信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)完全相同的L个子信道，这样我们就 能对各个子信道采用统一的功率分配和调制方案，既降低了系统的复杂度又 提高了系统的性能，而且不会有性能与容量的折衷问题-高dB(分贝)时 能使性能和容量最大化。

需要说明的是上述UCD方法仅对单用户MIMO系统有良好的优化效 果，而在多用户MIMO系统中，由于用户间干扰以及不同用户之间无法获 取相互间的信道信息，UCD方法难以直接使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于天线选择的多输入多输出 系统及其信号处理方法，解决UCD方法难以在多用户MIMO系统中直接使 用的问题，从而优化多用户MIMO系统的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于天线选择的多输入多输 出系统，包括发射端及接收端，所述发射端包括块对角化模块，所述接收端 包括信道估计模块和检测模块，所述发射端还包括一次预编码模块、二次预 编码模块及统一信道分解模块，所述接收端还包括天线选择模块，

所述块对角化模块，用于根据从所述信道估计模块反馈的信道信息对多 用户信道进行块对角化处理，分解出单用户信道矩阵发送到统一信道分解模 块，并分解出对角化预编码矩阵发送到所述二次预编码模块；

所述统一信道分解模块，用于根据所述单用户信道矩阵分解出单用户的 预编码矩阵，发送到一次预编码模块；

所述一次预编码模块，用于根据单用户的预编码矩阵对用户信息进行预 编码后输出到所述二次预编码模块；

所述二次预编码模块，用于根据所述对角化预编码矩阵对用户信息进行 二次预编码；

所述天线选择模块，用于根据从所述信道估计模块得到的信道信息进行 天线选择，将选择结果输出到所述检测模块。