[发明专利]一种快速MIMO系统发射端预编码方法

权利要求书

1.一种快速MIMO系统发射端预编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1采用SVD技术在发射端对信道矩阵H进行分解，得到N个平行子信道，所述H分解成是V_H的共轭转置矩阵，二者可互相转换，∑_H表示H的奇异值矩阵；

S2根据经典注水法针对第i个子信道的信噪比γ_i来进行功率分配，得到功率分配矩阵∑_CWF，其中σ_i是对角矩阵∑_H的第i个奇异值，P是总发射功率，σ²是噪声功率；

S3根据调制分集星座图旋转方法构造一个调制分集酉矩阵V_M，具体构造如下：

其中，N_t是发射天线数，N_r是接收天线数，q_M则依不同的调制方式而定，j表示虚数单位，即j×j＝-1；

S4将S1中的原始预编码矩阵V_H与S2中得到的功率分配矩阵∑_MWF及S3中得到的调制分集酉矩阵V_M的乘积作为发射端预编码矩阵，即G＝V_H∑_MWFV_M，并利用该矩阵发射信号；

建立一个两根发射天线和两根接收天线的MIMO系统，并采用二元相移键控BPSK调制，选取的信道矩阵是然后分别得到功率分配矩阵Σ_CWF和调制分集矩阵V_M；

第一步，先采用SVD技术对信道矩阵H进行分解，得到两个等效平行子信道并由此确定功率分配矩阵Σ_CWF；当信噪比为-20dB时，

第二步，确定调制分集矩阵V_M；由于采用BPSK调制，q_M＝1；若是采用正交相移键控(QPSK)调制，q_M＝1/2；于是本实例的调制分集矩阵为：得到本发明的预编码矩阵：G＝V_H∑_CWFV_M；

所述S2中经典注水的过程是：首先往每个容器灌注高度为1/γ_i的固体基质，接下来，往所有的容器里灌注水，直到水面高度上升到1/γ₀；容器壁对水是可穿透的，对固体基质不可穿透；最后每个容器的水柱高度p_i就是得到的功率分配权值，p_i＝P_i/P；经典注水法具体实现依照下述公式：

其中p_i表示第i个平行子信道分配到的功率，γ₀是一个阈值，具体依H而定；

SVD将MIMO等效平行子信道模型分解成N个子信道，其中N＝min(N_t，N_r)，由公式可得：变形可得：其中解耦合的MIMO系统模型中，Σ_H和Σ_CWF都是对角矩阵；是Σ_H的第i个奇异值，是Σ_CWF矩阵的第i个奇异值，反映信道状态，代表功率分配权值。

2.根据权利要求1所述的预编码方法，其特征在于，S1中式即给定的信道矩阵H应用奇异值分解可分解成等号右边三个矩阵相乘。

3.根据权利要求1所述的预编码方法，其特征在于，所述S2中，在信噪比低的情况下，所有功率都分配在最大的子信道。

4.根据权利要求1所述的预编码方法，其特征在于，所述q_M其选取原则为使发射信号向量构成的复合星座图的星座点之间的欧氏距离尽量大。