[发明专利]一种用于MIMO系统的信号处理方法和系统

说明书

本发明公开了一种用于MIMO系统的信号处理方法和系统，属于数据通信技术领域，方法包括如下步骤：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。本发明提供的用于MIMO系统的信号处理方法及系统，能够有效降低基站的传输能耗，适应性强。

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种用于MIMO系统的信号处理方法和系统。

背景技术

近年来，粗糙量化的大规模多输入多输出系统(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)信号处理方法引起了人们的极大兴趣。这些方法使我们能够在大规模MIMO系统中使用低分辨率模数转换器(ADC)/数模转换器(DAC)和低能耗的功率放大器(PA)。这样做的好处是大大降低了基站(BS)的硬件成本和功耗。

针对粗糙量化的信号处理技术已经有了很多研究，包括上行传输中的信道估计和信号检测，以及最近出现的下行预编码。早期的研究直接应用了低分辨率ADC/DAC下的传统线性检测/预编码技术，如迫零(Zero Forcing，ZF)检测器/预编码器。这些研究的目的主要是分析量化噪声的影响。

人们将研究重点转向直接设计解码器和预编码器来解决上述粗糙量化的影响。上行场景中，人们提出一种类似极大似然的检测器；在下行链路的情况下，提出了一种直接设计1bit预编码器的方法，而不是简单地将现有线性预编码器的输出量化。具体来说，他们直接使用不同的标准来设计发射信号，如均方误差，相长干扰和符号错误率(SymbolErrorProbability，SEP)。结果表明，这些方法能显著提高性能，但通常涉及复杂的整数优化问题。

人们提出将时域ΣΔ调制应用到空域来解决上述问题。时域ΣΔ调制是一种众所周知的量化时域信号的技术。其原理是利用一个反馈回路来量化输入和1bit输出之间的累积误差。效果是将量化噪声搬到频谱的高端，然后使用一个简单的低通滤波器就可以将有用的信号分离出来。

在空间ΣΔ调制中，反馈信号来自于相邻天线的延迟和量化输出。在这种情况下，过采样意味着均匀线性阵列的元素之间的间隔要小于半波长。许多研究表明空间调制在上行信号检测、信道估计和频谱效率等方面的有效性。然而，在下行链路中很少使用空间调制。本发明设计了一种用于MIMO系统的信号处理方法和系统，在调制端引入了空间ΣΔ调制，利用空间ΣΔ调制代替传统的1bit的DAC进行预编码信号的量化，能够有效简化MIMO系统中的1bit离散约束的处理过程，并极大地提升通信系统的性能，降低基站的传输能耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于MIMO系统的信号处理方法和系统，能够有效简化MIMO系统中的1bit离散约束的处理过程，并极大地提升通信系统的性能，降低基站的传输能耗。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种用于MIMO系统的信号处理方法，包括如下步骤：

发射端对经正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation，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。

进一步的，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空间ΣΔ调制的迫零预编码或基于空间ΣΔ调制的符号级预编码。

进一步的，采用基于空间ΣΔ调制的迫零预编码进行预编码操作的方法包括如下步骤：