[发明专利]一种用于MIMO系统的信号处理方法和系统

权利要求书

1.一种用于MIMO系统的信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

发射端对经QAM信号调制后的原始数据流进行预编码；

将经预编码获得的数字信号转化成1bit模拟信号；

将模拟信号发送至接收端，以使接收端将接收的模拟信号转换成数字信号，并进行QAM信号解调恢复成原始数据流；

对经QAM信号调制后的原始数据流进行预编码的方法采用基于时域调制的迫零预编码或基于时域调制的符号级预编码；

采用基于时域调制的迫零预编码进行预编码操作的方法包括如下步骤：

分析MIMO系统的量化噪声，其中，所述量化噪声与MIMO系统的加性高斯噪声之和服从CN(0,σ_w,k²)分布：

其中，α_k表示第k个用户信道的复增益，θ_k表示第k个用户的离开角，表示加性噪声方差，d表示天线间间隔，N表示天线数目，λ表示载波波长，p表示发射功率，σ_w,k表示第k个用户的量化噪声与加性噪声之和；

基于所述量化噪声设计得到ZF预编码信号，所述ZF预编码信号采用公式表示为：

其中，A＝[a(θ₁),a(θ₂),…,a(θ_K)]^T，a(θ_i)表示导向矢量，K表示用户数，j表示虚数单位，表示信道复增益，T表示传输块长度，||x||_IQ-∞表示|| ||内字符x的实部和虚部的最大绝对值；

计算获得MIMO系统所需的最小发射功率；

根据计算获取的所述最小发射功率计算获得MIMO系统的量化噪声；

根据计算获取的所述量化噪声解算所述ZF预编码信号，获得一阶时域调制器的输入和输出。

2.根据权利要求1所述用于MIMO系统的信号处理方法，其特征在于，计算获得MIMO系统所需的最小发射功率的方法包括如下步骤：

根据MIMO系统中误码率和信噪比，将SEP约束转化为接收SNR约束，获得最小发射功率的约束条件：

其中，M表示QAM信号的阶数，Q(x)表示误差函数，ε表示SEP约束，λ_min(R)表示R的最小特征值，

当时，此时令求得满足SEP约束所需的最小功率p表示为：

当时，最小功率p满足如下条件：

3.根据权利要求1所述用于MIMO系统的信号处理方法，其特征在于，采用基于时域调制的符号级预编码进行预编码操作的方法包括如下步骤：

分析MIMO系统的量化噪声，其中，所述量化噪声与MIMO系统的加性高斯噪声之和服从CN(0,σ_w,k²)分布：

其中，α_k表示第k个用户信道的复增益，θ_k表示第k个用户的离开角，表示加性噪声方差，d表示天线间间隔，N表示天线数目，λ表示载波波长，p表示发射功率，σ_w,k表示第k个用户的量化噪声与加性噪声之和；

基于建立的SEP约束模型，利用时域调制将1bit约束转化为有界约束，建立以能效为目标的发送预编码和功率联合设计问题；

将发送预编码和功率联合设计问题转换成二阶锥规划问题，所述二阶锥规划问题表示为：

其中，

c表示与QAM星座图相关的缩放系数，H表示下行信道，是要设计的预编码信号，C表示c的对角阵形式，s_t表示原始QAM信号，

分别为的向量化形式,表示误差补函数，Q^-1(x)为其反函数，ε_k表示MIMO系统预设的误符号率，M_k表示星座图的大小；

求解所述二阶锥规划问题的最优解以获得量化器输入，进行一阶时域调制，获得1bit预编码与量化器输入的对应关系：

x_n＝p·sgn(b_n)

其中，b_n表示量化器输入，为二阶锥规划问题的最优解，x_n为1bit预编码。