[发明专利]一种改善数据流间公平性的多播酉预编码方法

说明书

技术领域

本发明属于多输入多输出(MIMO)宽带无线和移动通信技术领域，具体涉及适用于802.11n、TD-HSPA+、TD-LTE及TD-LTE-Advanced等新一代宽带无线和移动通信系统的改善数据流间公平性的物理层多播预编码方法。

背景技术

物理层多播是一种利用无线信道的广播特性由源端使用同一无线资源将相同信息同时传递给多个目的端的传输方式。随着无线网络技术的飞速发展，新一代无线通信需要支持移动电视、视频会议以及互动游戏等业务，因此物理层多播必将扮演越来越重要的角色。研究表明，在采用多输入多输出(MIMO)技术的移动无线通信环境中，当发送端和接收端完全已知信道状态信息(CSI)时，预编码技术能够进一步提高无线通信系统的频谱效率和链路传输的可靠性。因此，在基站端配置多根发送天线的物理层多播场景中，基于最大化最差用户信噪比准则设计发送端波束赋形向量以改善单一数据流传输性能，已引起学术界的普遍关注。特别是当用户端配置多根接收天线时，发展支持多路数据流传输的多播预编码技术无疑可获得更高的频谱效率和系统吞吐率。《信息科学与系统2008年国际年会论文集》(in Proc.ICSS，Princeton University，USA，2008)“支持MIMO收发信机的物理层多播”(Physical layer multicasting with linear MIMO transceivers)一文介绍了一种在总功率约束条件下利用凸优化工具设计基于最小化最大用户数据流均方误差准则的线性预编码方法，但该方法只是将多路数据流的均方误差之和作为优化目标而缺乏对数据流之间公平性的考虑，即在最小化多路数据流的均方误差之和的情况下无法保证各路数据流均方误差在相同水平。这种做法将导致即使多路数据流的均方误差之和较小时仍然可能存在个别数据流因均方误差过大而无法满足解调要求。

在《通信、控制与计算2010年国际年会论文集》(in Proc.ACCC，Allerton，2010)“分解MIMO广播信道”(Decomposing the MIMO broadcast channel)一文中提供了一种新类型的矩阵分解方法，即通过右乘相同的酉阵预编码矩阵可同时实现对两用户MIMO信道的联合上三角分解，并且在理论上保证多路数据流具有完全相同的信道增益，从而最大程度地保证数据流之间的公平性。然而，该方法通常仅支持物理层多播组内存在两个用户的情形，而当用户数较多时则无法获得有效的预编码矩阵。因此，发展适合多用户多播场景的酉阵预编码方法，改善数据流间公平性，具有重要的工程价值和实际意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种改善数据流间公平性的多播酉预编码方法，以支持用户数较多的多播场景，并有效解决数据流间缺乏公平性的问题。

本发明改善数据流间公平性的多播酉预编码方法，设基站发送天线数M_T＝2，两路数据流的发送总功率为P₀，多播组内用户数K≥2，各用户接收天线数M_R≥2，所有用户信道状态信息在发送端已知，其中用户k信道矩阵k＝1，…，K，酉阵预编码矩阵其特征在于具体操作步骤为：