[发明专利]一种快速MIMO系统发射端预编码方法

摘要

本发明公开了一种快速MIMO系统发射端预编码方法，包括如下步骤：S1采用SVD技术对信道矩阵进行分解，得到N个平行子信道，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Σ_CWF，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以减少星座点重叠，S4将S1中的原始预编码矩阵V_H与S2中矩阵Σ_CWF及S3中矩阵V_M的乘积作为发射端预编码矩阵，即G＝V_HΣ_CWFV_M，得到本发明的预编码方法，并利用该矩阵发射信号。本发明减小预编码的计算时间开销，提高信道互信息，满足实际应用需求。

主权项

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VM，具体构造如下：其中，Nt是发射天线数，Nr是接收天线数，qM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VH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VM的乘积作为发射端预编码矩阵，即G＝VH∑MWFVM，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ΣCWF；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/γi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pi就是得到的功率分配权值，pi＝Pi/P；经典注水法具体实现依照下述公式：其中pi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。