[发明专利]一种多用户MIMO系统中预编码的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种多用户MIMO系统中预编码的方法和装置。

背景技术

无线通信技术的发展始终围绕着如何在恶劣的信道环境和有限的带宽内提高传输速率和质量。已经证明，在无线信道上提高数据传输率和质量的最有效途径是采用多输入/多输出(MIMO)技术，即在无线通信系统的发送端和/或接收端使用天线阵列来进行信息传输的技术。MIMO技术在不增加带宽的情况下，成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代无线移动通信系统中广泛采用的关键技术之一。MIMO技术已经用于WiMax和4G等无线移动通信系统中。

随着多天线技术研究的深入，MIMO技术已经从点对点的单用户MIMO技术扩展到了点对多点的多用户MIMO系统。在多用户MIMO系统中，多个用户同时占用相同的时频资源进行通信。多用户MIMO技术利用多天线提供的空间自由度分离用户，各个用户可以占用相同的时频资源，信号依赖发送端的预编码技术抑制多用户之间的干扰，通过时频资源复用方式有效的提高小区平均吞吐量。在小区负载较重时，通过简单的多用户调度算法就可以获得显著的多用户分集增益，是获得高系统容量的有效手段。

MU-MIMO(多用户多输入/多输出)预编码技术不仅要获得较大的预编码增益，还需要有效的降低用户间的干扰。在MU-MIMO系统中，共信道干扰包括配对用户的共信道干扰和非配对用户的共信道干扰。基于脏纸编码(DPC，Dirty Paper Coding)的多用户预编码方法可以达到MIMO信道容量的上限，然而由于非线性处理的高复杂度，DPC编码并不实用。现有的线性预编码算法根据对共信道干扰的处理不同，可以分为干扰抑制和干扰消除两类。干扰抑制算法允许一部分干扰存在，如最大化接收信干噪比、最大化接收信漏噪比算法(Max Signal to Leakage and Noise Ratio，MSLNR)等。干扰抑制算法综合考虑用户的干扰和噪声，鲁棒性较强，但一般需要各用户的预编码矩阵联合优化。干扰消除算法将用户之间的共信道干扰全部消除，这类算法的优点是物理概念清晰、应用灵活，缺点是由于零空间自由度的限制，往往对天线数目有一定的要求。干扰消除算法中最有代表性的是块对角化(Block Diagonalization，BD)迫零算法。基于MSLNR(最大化接收信漏噪比，Max Signal to Leakage and Noise Ratio)算法的MU-MIMO系统的预编码流程如图1所示，基于BD(块对角化，Block Diagonalization)算法的MU-MIMO系统的预编码流程如图2所示。

无论基于MSLNR的MU-MIMO预编码还是基于BD的MU-MIMO预编码，都需要获得配对用户和非配对用户的信道估计，然后针对每一个需要预编码的用户构造干扰矩阵，然后对这个干扰矩阵进行相应的处理，以达到干扰抑制或者干扰消除。通常情况下，对干扰矩阵的处理占了整个算法计算量的很大部分。多个用户都需要进行这样的处理，就会大大的增加预编码的计算量。在同频干扰存在的情况下，较好的估计出需要预编码的用户的信道响应是很困难的事情，并且要估计出所有的同频干扰用户的信道响应也是很困难的事情。很显然，存在估计误差的信道估计会恶化预编码的性能。

发明内容

本发明提供的多用户MIMO系统中预编码的方法和装置，以解决如何有效的降低预编码的计算量，并且在存在不能获得信道信息的同频干扰的情况下，也能进行有效的预编码的问题。

本发明公开了一种多用户MIMO系统中预编码的方法，所述方法包括：

接收用户的导频信号；

根据接收的导频信号计算空间相关矩阵，根据接收的导频信号和用户发射的导频信号计算期望用户的导向矩阵；

根据空间相关矩阵的逆和导向矩阵计算期望用户的预编码矩阵。

较佳地，所述根据接收的导频信号计算空间相关矩阵具体包括：

根据接收的导频信号和接收的导频信号的共轭计算空间相关矩阵；

所述根据接收的导频信号和用户发射的导频信号计算期望用户的导向矩阵具体包括：

根据接收的导频信号和期望用户发送的导频信号计算期望用户的导向矩阵。

较佳地，所述根据接收的导频信号计算空间相关矩阵，根据接收的导频信号和用户发射的导频信号计算期望用户的导向矩阵前还包括：

根据相干带宽和相干时间将导频信号划分为基本资源块集，对每个基本资源块提取导频信号；

所述根据接收的导频信号和接收的导频信号的共轭计算空间相关矩阵具体包括：