一种多用户广义空间调制系统相位调整线性预编码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多用户广义空间调制系统相位调整线性预编码方法，该方法包括以下步骤：建立多用户广义空间调制系统，将链路发送端天线进行分组，每组发送天线采用广义空间调制服务于一个接收端；对系统中的信道增益矩阵和发送信号矩阵进行降维，得到等效信道增益矩阵和等效发送信号矩阵；利用所述降维矩阵对于发送端的发送信号矩阵进行相位调整线性预编码处理，并利用所述等效信道增益矩阵进行信号的传输，以将干扰转化为有利于目标符号的干扰。本发明专利技术方法能够有效提高系统的误码性能和系统的容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及一种应用于多用户广义空间调制系统的相位调整线性预编码方法。
技术介绍
空间调制技术在链路发送端激活一根天线进行信息传输，将部分发送信息映射到传统的数字调制星座图上，剩余部分映射到天线序号生成的空间维上，有效解决了信道间干扰的问题。广义空间调制技术可以使链路发送端激活两根或者多根天线，这解除了空间调制中链路发送端天线数必须是2的幂次的限制，增加了分集增益，并且有效提高了频谱效率，但其不可避免的引入了信道间干扰。与传统预编码方法中干扰被完全消除不同，相位调整线性预编码技术从利用干扰的角度，将所有干扰转化为有利于目标符号的有利干扰。现有技术中，J.Wu等人研究了结合空间调制的多用户MIMO系统预编码，通过块对角化预编码操作，该系统等价为多个并行的单用户MIMO系统，再经过空间调制消除了信道间干扰，最后采用梯度下降算法，更新每个用户的功率分配因子，直到系统误码率降到最低，获得闭式解。J.Wu等人将多用户MIMO系统经过块对角化预编码处理后，通过空间调制消除了干扰，但是该方法只适用于多用户空间调制系统，即在单用户MIMO系统中只激活发射端一根天线时的特殊情况。对于多用户广义空间调制系统来说，由于存在两根或者两根以上的活跃天线数，所以信道间干扰依然存在。若将预编码技术直接应用于多用户广义空间调制系统，由于信道增益矩阵不满秩，信道增益矩阵不存在广义逆，所以多用户广义空间调制系统无法直接使用传统预编码方法以消除信道间干扰。
技术实现思路
为了解决目前传统相位调整线性预编码方法无法应用于多用户广义空间调制系统的问题，本专利技术提出一种应用于多用户广义空间调制系统下链路的相位调整线性预编码方法。本专利技术提出的一种多用户广义空间调制系统相位调整线性预编码方法包括以下步骤：建立多用户广义空间调制系统，将链路发送端天线进行分组，每组发送天线采用广义空间调制服务于一个接收端；对所述多用户广义空间调制系统中的信道增益矩阵和发送信号矩阵进行降维，得到等效信道增益矩阵和等效发送信号矩阵；利用所述降维矩阵对于所述多用户广义空间调制系统链路发送端的等效发送信号矩阵进行相位调整线性预编码处理，并利用所述等效信道增益矩阵进行信号的传输，以将干扰转化为有利于目标符号的干扰。本专利技术提出的应用于多用户广义空间调制系统下链路的相位调整线性预编码方法，通过对链路发射端天线分组将多用户广义空间调制系统分解为许多独立的单用户广义空间调制系统，在假定用户的接收天线数与对应发送天线组的激活天线数相同的条件下，根据广义空间调制存在沉默天线的特点生成降维矩阵以降低信道增益矩阵和发送信号矩阵的维数，得到的等效信道增益矩阵和等效发送信号矩阵将活跃天线的发送信息和信道状态信息提取出来，最后利用相位调整线性预编码方法来将所有干扰转化为有利于目标符号的有利干扰。本专利技术在链路接收端分别利用最大似然检测方法和最大合并比检测方法估计激活天线序号和发送符号信息，从图3-4可以看出，系统的误码性能和系统容量都会得到进一步提高，其中，最大合并比检测方法通过检测能量最大符号所在的位置判断发送天线序号并判决出相应的发送比特；最大似然检测方法能同时检测天线序号和发送符号，它通过穷举法找出与接收信号最接近的比特信息，从图4中可以看出最大合并比检方法测可以获得更好的误码性能。附图说明图1为本专利技术应用于多用户广义空间调制系统下链路的相位调整线性预编码方法的流程图。图2为本专利技术使用的多用户广义空间调制系统的结构框图。图3为使用本专利技术方法的速率性能仿真图。图4为使用本专利技术方法的误码性能仿真图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提出了一种应用于多用户广义空间调制系统下链路的相位调整线性预编码方法，应用于图2所示的多用户广义空间调制系统。如图1所示，所述应用于多用户广义空间调制系统下链路的相位调整线性预编码方法包括以下步骤：步骤S1：建立多用户广义空间调制系统，将多用户广义空间调制系统下链路中的发送端天线进行分组，每组发送天线采用广义空间调制服务于一个特定的用户，即接收端；对于一个多用户广义空间调制系统来讲，假设发送端已知信道状态信息，考虑发送端基站拥有Nt根发送天线，同时服务K个用户，如图2所示。假设用户i∈{1,…,K本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用户广义空间调制系统相位调整线性预编码方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立多用户广义空间调制系统，将链路发送端天线进行分组，每组发送天线采用广义空间调制服务于一个接收端；对所述多用户广义空间调制系统中的信道增益矩阵和发送信号矩阵进行降维，得到等效信道增益矩阵和等效发送信号矩阵，以及相应的降维矩阵；利用所述降维矩阵对于所述多用户广义空间调制系统链路发送端的发送信号矩阵进行相位调整线性预编码处理，并利用所述等效信道增益矩阵进行信号的传输，以将干扰转化为有利于目标符号的干扰。

【技术特征摘要】
1.一种多用户广义空间调制系统相位调整线性预编码方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立多用户广义空间调制系统，将链路发送端天线进行分组，每组发送天线采用广义空间调制服务于一个接收端；对所述多用户广义空间调制系统中的信道增益矩阵和发送信号矩阵进行降维，得到等效信道增益矩阵和等效发送信号矩阵，以及相应的降维矩阵；利用所述降维矩阵对于所述多用户广义空间调制系统链路发送端的发送信号矩阵进行相位调整线性预编码处理，并利用所述等效信道增益矩阵进行信号的传输，以将干扰转化为有利于目标符号的干扰。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多用户广义空间调制系统中，接收端的接收天线数与对应发送端天线组中的激活天线数相同，并且每组发送天线的激活天线在每个时隙上发送的符号信息相同。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述多用户广义空间调制系统中的信道增益矩阵和发送信号矩阵进行降维的步骤中：根据多用户广义空间调制系统中，信道增益矩阵中对应于沉默天线所在的列和发送信号中对应于沉默天线所在的行均为零向量，构建对信道增益矩阵和发送信号矩阵进行降维的降维矩阵P1和P3。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，降维矩阵P1在第l(lj,i)行第列的元素为1，其余元素为0，其中，l(lj,i)代表第i组发送天线中第j根活跃天线的序号，Nu(k)代表第k组发送天线中的活跃天线数，i＝1,…,K，K为接收端个数，j＝1,…,Nu(i)。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，降维矩阵P3在第行第l(lj,i)列的元素为1，其余元素为0，其中，l(lj,i)代表第i组发送天线中第j根活跃天线的序号，Nu(k)代表第k组发送天线中的活跃天线数，i＝1,…,K，K为接收端个数，j＝1,…,Nu(i)。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括以下步骤：根据等效信道增益矩阵建立互相关矩阵其中，指在等效信道增益矩阵中第i组天线与第i个用户间的信道增益；基于互相关矩阵R(i)计算相对相位差cu,n(i)；基于互相关矩阵R(i)和相对相位差cu,n(i)建立第i个用户的相位修正矩阵Rc(i)＝R(i)οc(i)，其中，c(i)表示第i个用户的相对相位矩阵：基于第i个用户的相位修正矩阵Rc(i)，建立多用户广义空间调制系统相位调整线性预编码矩阵PPALP；利用功率限制因子f控制发送端总功率，利用相位调整线性预编码矩阵PPALP进行信号的传输。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算相对相位差cu,n(i)的步骤中，第n个符号对第u个符号造成的同信道干扰与第n个符号之间的相对相位差cu,n(i)表示为： c u , n ( i ) = ∠ s q ( i ) - ∠ ( s q ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆彦辉，王顺然，苗盼盼，杨守义，穆晓敏，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41