[发明专利]用于上行多用户MIMO系统中基于用户选择的仿射投影解码法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种应用于上行多用户多输入多输出（MIMO）系统中基于用户选择的仿射投影解码方法。

背景技术

为了满足高速传输各种应用的需求，需要高速率的无线通信系统来实现，比如多输入多输出（MIMO）系统。事实上，如LTE，高级LTE这种IEEE新标准，都使用了MIMO系统。对于一个系统而言，需要考虑两个重要因素：一个是解码复杂度，另一个是空间增益。对一个系统来说，解码复杂度当然是越低越好。因此，像ZF或MMSE这种线性解码方法得到了业界的重视。这是一种经典的解码方法。因而，目前在这方面已经有了很多研究成果，人们对它们在新环境应用中的一些性能很感兴趣。在最近的文献中，有一部分是关于ZF和MMSE性能分析的。另一方面，空间增益也是衡量一个系统好坏的重要指标。众所周知，最大后验概率（MAP）解码器或最大似然（ML）解码器的空间增益都很大，但是，它们的解码复杂度却很高。

Ping Li等人在IEEE Trans.Inform.Theory,vol.52,no.1,pp.271-286,2006发表的文章“On the distribution of SINR for the MMSE MIMO decoder andperformance analysis”中，作者考虑了MIMO系统中，在信道不相关和瑞利快速衰减信道情况下，MMSE解码的性能表现。他们是将信干噪比（SINR）分成两个独立的变量：SINR＝SINR^ZF+T。其中，SINR^ZF是ZF解码的SINR，它是服从Gamma分布的。而后也给出了变量T的近似分布和它各阶矩的渐近性。最近在TEEETransactions on Information Theory,vol.57,no.4,pp.2008-2026,2011发表的的文章“Performance analysis of MMSE and MMSE equalizers for MIMO systems:anin-depth study of the high SNR regime”中Yi Jiang等人进行了更深入的分析。他们得到了在SNR趋于无穷时，不相关信道中随机变量T的准确表达式。

与上述不同的是，Haiquan Wang等人在ICCC Beijing,2012发表的文章“Performance Analysis of ZF and MMSE Decoders in Uplink of MU-MIMO System”中考虑了在SNR或SINR有限时，ML、ZF、MMSE的性能表现。作者的结论是基于这样一个系统模型：上行MU-MIMO系统中，有K个用户，而每个用户仅有一个天线，在基站有M根接收天线。经过分析，得到ML解码的空间增益是M，而ZF、MMSE的只有M-K+1这样一个结论。因此，ML解码比线性解码得到的空间增益大。但是，这是以解码复杂度高为代价的。

发明内容

为了在空间增益和解码复杂度之间找到一个折中，本发明提出了一种应用于上行多用户多输入多输出（MIMO）系统中基于用户选择的仿射投影解码方法。本发明的目的是找到一个用户选择方法来实现空间增益和解码复杂度之间的折中，使空间增益比MMSE或ZF的大，解码复杂度比ML的小。

假定MIMO系统模型是：小区有K个用户，而每个用户仅有一根发射天线，基站有M根接收天线，其中M≥K。设发送端发送的信号序列为X={x₁,x₂,…,x_K}，其中，x_i为第i个用户送给基站的信息，而每个符号都是取自某一特定星座。将k个用户做仿射投影后联合解码。

为了实现空间增益和解码复杂度之间的折中，本发明提出了用于上行多用户多输入多输出系统中基于用户选择的仿射投影解码法。基本思路是：在K个用户中先确定一种组合，每组中有k个用户，共有K/k组，然后再利用仿射投影法解出每组中用户的信息，即对同时进行解码的k个用户进行选择，具体的步骤如下：

第一步：固定一个整数k，1≤k≤K。

第二步：把信道矩阵分为两部分H=[H₁H₂]，其中H₁是H的任意k列，H₂为剩下的K-k列。那么将会有种不同的选择方法。