[发明专利]基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法

说明书

本发明公开了一种基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，用以解决现有技术中系统误码率高、计算复杂度高、资源占用大的问题。基站通过时分双工互易性或各用户反馈信息获得下行原始信道矩阵H，根据得到的信道矩阵H，应用基于MMSE准则的方法得到预编码矩阵W。为了降低计算复杂度和提高数据处理速度，本发明采用对高维矩阵进行分割并行计算和对预编码矩阵进行LDLT分解相结合的方法。在矩阵运算过程中，为简化计算，根据矩阵和矢量向量计算的特殊性，本发明采用从后向前的计算实现方式。相比传统的预编码方法能更好地降低系统的算法复杂度和提高系统的时效性，降低系统开销和接收机的结构，消除多用户干扰并保证系统性能。

技术领域

本发明涉及无线通信的多天线技术领域，具体涉及一种基于LDLT分解的大规模MIMO(multi-input multi-output，多输入多输出)系统预编码实现方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展,用户对数据传输速率的需求急剧增加,高速数据业务和随时接入需求呈现一种爆炸式增长的趋势,这就要求无线通信网络具有越来越大的容纳能力和吞吐量。大规模多天线技术通过在基站侧或终端配置大规模天线阵列,能够提供更大的空间复用分集增益,提高系统的频谱效率、能量效率及传输可靠性,成为学术界研究的热点之一。

在无线通信领域,预编码技术利用发射端的信道状态信息,通过在发送端对需要发送的信号进行预先处理,从而可以有效地抑制对需要发送的信号的干扰。多用户是配置多根天线的基站同时同频和多个用户通信,每个用户可以配置单根天线,也可以配置多根天线。下行链路中,基站向多个用户发送数据,各用户会接收到来自其他用户的干扰,当用户配置多根天线时,不仅有多用户干扰(MUI),还有用户自己多个数据流之间的干扰(ISI)。由于用户间没有协作,为了减小MUI和ISI,通常在基站对发送信号进行预编码。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法,以解决现有最小均方误差预编码方法运算复杂度过高的问题,降低预编码矩阵的运算复杂度,从而降低系统算法实现的复杂度。为了降低算法的复杂度和提高数据的吞吐率，本发明对高维预编码矩阵进行分割实现并行计算并根据每个子矩阵进行LDLT分解。

为了实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:

一种基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，在基站侧根据时分双工互易性或通过用户反馈信息确定下行信道矩阵H，假设发射天线数目为M，接收天线数目为N，单接收天线噪声功率为σ²，待发送数据信号矢量为x，所述的预编码实现方法的具体操作步骤如下：

S1、对信道矩阵H进行N/M路列分块，得到H＝[H₁ H₂…H_N/M]；

S2、N/M路并行计算矩阵A的第m行第n列非对角线元素其中，g_mn和分别为矩阵HH^H及矩阵H_i的元素；

S3、N/M路并行计算矩阵A的对角线部分的元素

S4、按照如下递推公式，获得矩阵A的LDLT分解A＝LDL^H中的对角矩阵D和下三角矩阵L，先获得对角矩阵D的第j个对角线元素d_j，再获得下三角矩阵L的第j列的元素l_ij，交替递归，获得D的对角线元素和L的下三角部分全部元素，矩阵D和矩阵L的其他部分元素皆为零。

S5、记矩阵L的逆矩阵L^-1第i行第j列的元素为r_ij，通过以下方式获得r_ij：

其中，当i≥j+2时，要使用递推的方法获得r_ij；