[发明专利]一种多用户MIMO系统的速率拆分预编码方法

权利要求书

1.一种多用户MIMO系统的速率拆分预编码方法，其特征在于，通过如下步骤来实现：步骤一，在发射端进行速率拆分，产生公共消息和私有消息预编码器，对传输信号进行预编码；步骤二，在接收端采用最小均方误差准则生成公共消息数据流滤波器，恢复公共消息数据流；步骤三，采用连续干扰消除移除公共消息数据流，通过信道奇异值分解得到规则对角化滤波器，恢复私有消息数据流。

2.根据权利要求1所述的多用户MIMO系统的速率拆分预编码方法，其特征在于，所述步骤一通过以下分步骤来实现：

a)在发射端进行速率拆分；对混合消息信号m^(RS)进行拆分，产生公共数据流m_c和第k个用户的私有数据流m_k；采用信道编码器对公共消息和所有K个用户的私有消息，即[m_c，m₁，m₂，…，m_K]^T，进行信道编码，得到信道编码后的信号

b)生成公共消息预编码器和私有消息预编码器；在发射端，预编码器可表述为P^(RS)＝[p_c，P]，其中的p_c为公共消息预编码器，该预编码器可通过对信道进行奇异值分解后的奇异值矢量来确定；P为私有消息预编码器，该预编码器可表示为P＝[P₁，P₂，…，P_K]，其中的P_k为第k个用户的私有消息预编码器；按照规划分组对角化来产生私有消息预编码器其中预编码器负责部分消除多用户干扰，并按如下方式来确定：

公式(1)中，且代表从发射端到第k个用户接收端的无线MIMO信道，为等效噪声矢量，n_k为第k个用户接收端的噪声，δ是约束发射功率的归一化因子；

c)对公式(1)中的优化问题求解，可得到预编码器的表达式为：

公式(2)中，和的取值通过奇异值分解决定；预编码器按以下公式给出：

公式(3)中，V_k的取值通过奇异值分解决定，且有

d)对发射信号进行预编码；采用预编码器P对发射信号进行预编码，得到送往发射天线的信号：

公式(4)中，α_k是私有消息的功率分配系数矢量，a_c是公共消息的功率分配系数；完成预编码后的信号从N_t个发射天线发射出去。

3.根据权利要求1所述的多用户MIMO系统的速率拆分预编码方法，其特征在于，所述步骤二通过以下分步骤来实现：

e)第k个用户接收信号；在接收端，第k个用户接收到的信号为：

公式(5)中，M_k表示第k个用户的数据流集合；

f)基于最小均方误差准则进行公共数据流的恢复，恢复公共数据流的滤波器按以下方式确定：

公式(6)中，。

4.根据权利要求1所述的多用户MIMO系统的速率拆分预编码方法，其特征在于，所述步骤三通过以下分步骤来实现：

g)采用连续干扰消除移除公共消息数据流；在最小均方误差准则合并公共数据流之后，利用公共消息预编码器p_c和信道矩阵H_k作为加权系数，将公共数据流从接收信号中移除；

h)恢复私有消息数据流；通过规划分组对角化获得私有消息滤波器：

公式(7)中，U_k的取值通过奇异值分解决定；对连续干扰消除之后的信号，采用作为滤波加权系数，恢复私有消息数据流。