基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，用以解决现有技术中系统误码率高、计算复杂度高、资源占用大的问题。基站通过时分双工互易性或各用户反馈信息获得下行原始信道矩阵H，根据得到的信道矩阵H，应用基于MMSE准则的方法得到预编码矩阵W。为了降低计算复杂度和提高数据处理速度，本发明专利技术采用对高维矩阵进行分割并行计算和对预编码矩阵进行LDLT分解相结合的方法。在矩阵运算过程中，为简化计算，根据矩阵和矢量向量计算的特殊性，本发明专利技术采用从后向前的计算实现方式。相比传统的预编码方法能更好地降低系统的算法复杂度和提高系统的时效性，降低系统开销和接收机的结构，消除多用户干扰并保证系统性能。

A pre coding implementation method for large scale MIMO system based on LDLT decomposition

The invention discloses a precoding method for large-scale MIMO system based on LDLT decomposition, which is used to solve the problems of high bit error rate, high computation complexity and large resource occupation in the existing technology. The base station obtains the downstream original channel matrix H by TDD reciprocity or user feedback information. According to the obtained channel matrix H, we use the MMSE criterion to get the precoding matrix W. In order to reduce computational complexity and improve data processing speed, the method of combining high dimension matrix with parallel computing and LDLT decomposition of precoding matrix is adopted. In the process of matrix operation, in order to simplify the calculation, according to the particularity of the calculation of the matrix and vector vector, the invention adopts the calculation method from the back forward. Compared with the traditional precoding method, we can better reduce the complexity of the system and improve the timeliness of the system, reduce the system overhead and the structure of the receiver, eliminate the multi-user interference and guarantee the system performance.

【技术实现步骤摘要】
基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法
本专利技术涉及无线通信的多天线
，具体涉及一种基于LDLT分解的大规模MIMO(multi-inputmulti-output，多输入多输出)系统预编码实现方法。
技术介绍
随着无线通信技术的不断发展,用户对数据传输速率的需求急剧增加,高速数据业务和随时接入需求呈现一种爆炸式增长的趋势,这就要求无线通信网络具有越来越大的容纳能力和吞吐量。大规模多天线技术通过在基站侧或终端配置大规模天线阵列,能够提供更大的空间复用分集增益,提高系统的频谱效率、能量效率及传输可靠性,成为学术界研究的热点之一。在无线通信领域,预编码技术利用发射端的信道状态信息,通过在发送端对需要发送的信号进行预先处理,从而可以有效地抑制对需要发送的信号的干扰。多用户是配置多根天线的基站同时同频和多个用户通信,每个用户可以配置单根天线,也可以配置多根天线。下行链路中,基站向多个用户发送数据,各用户会接收到来自其他用户的干扰,当用户配置多根天线时,不仅有多用户干扰(MUI),还有用户自己多个数据流之间的干扰(ISI)。由于用户间没有协作,为了减小MUI和ISI,通常在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，在基站侧根据时分双工互易性或通过用户反馈信息确定下行信道矩阵H，假设发射天线数目为M，接收天线数目为N，单接收天线噪声功率为σ

【技术特征摘要】
1.一种基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，在基站侧根据时分双工互易性或通过用户反馈信息确定下行信道矩阵H，假设发射天线数目为M，接收天线数目为N，单接收天线噪声功率为σ2，待发送数据信号矢量为x，所述的预编码实现方法的具体操作步骤如下：S1、对信道矩阵H进行N/M路列分块，得到H＝[H1H2…HN/M]；S2、N/M路并行计算矩阵A的第m行第n列非对角线元素其中，gmn和分别为矩阵HHH及矩阵的元素；S3、N/M路并行计算矩阵A的对角线部分的元素S4、按照如下递推公式，获得矩阵A的LDLT分解A＝LDLH中的对角矩阵D和下三角矩阵L，先获得对角矩阵D的第j个对角线元素dj，再获得下三角矩阵L的第j列的元素lij，交替递归，获得D的对角线元素和L的下三角部分全部元素，矩阵D和矩阵L的其他部分元素皆为零，S5、记矩阵L的逆矩阵L-1第i行第j列的元素为rij，通过以下方式获得rij：其中，当i≥j+2时，要使用递推的方法获得rij；S6、获得对角矩阵D-1的对角线元素，其对角线元素为矩阵D的对角线元素的倒数，即S7、记矩阵A的逆矩阵A-1的第i行第j列的元素为bij，通过公式计算矩阵A-1的下三角各元素，通过公式计算矩阵A-1的上三角各元素；S8、按照表达式z＝A-1x，采用矩阵乘以矢量计算得到矢量z；S9、按照表达式对矩阵运算应用N/M路并行计算得到最终预编码信号矢量s。2.根据权利要求1所述的基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，其特征在于，所述的步骤S1具体如下：以一定的方法，对信道矩阵H进行N/M路列分块，即其中，3.根据权利要求1所述的基于LDLT分解的大规模MIMO系统预编码实现方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包括：S21、给定一组(m,n)，m＝2,3,...,M,n＝1,2,...,M-1,m＞n，第i路计算的严格下三角部分的第m行第n列元素S22、每一路使用3个DSP，每个DSP循环迭代执行Q＝M次乘累加操作，记第i路执行第q次乘累加操作的3个DSP分别为其中，乘累加操作指的是，在的预加器D±A中分别执行3类加减操作在相乘单元(D±A)×B中，分别执行3类相乘操作S23、第q＝1次乘累加操作：各路的全部DSP，即DSP1(i,1),i＝1,2,...,M/N，都以(D±A)×B+0模式执行第一次乘累加操作，将各路3个DSP的计算结果分别记为t1(i,q)、t2(i,q)、t3(i,q)；S24、第q＝2,3,...,M次的乘累加操作：全部N/M路将DSP上一次的输出t1(i,q)、t2(i,q)、t3(i,q)，分别作为各自DSP1(i),的P输入端，以(D±A)×B+P模式循环迭代完成后续第q＝2,3,...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈翔，宋威，龚杰，陆许明，陈晓春，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44