一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，应用于发射机有一根或者多根天线的系统，一个或者多个用户的M层在时域或者频域或者其他域有交叠的并行调制符号S1,S2,..,SM，经过发射机干扰消除预编码矩阵V(N乘M维)进行预编码，形成N层预编码数据D1,D2,..,DN，每一层数据是符号S1,S2,..,SM的叠加；经过数模转换，载波调制等处理后N层预编码数据从一根或者多根天线发送出去；接收机对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，得到发送的N层预编码数据的采样序列，并恢复出原始的M层调制符号。

A precoding method for multiplexing transmission of multi-channel signals in wireless communication systems

【技术实现步骤摘要】
一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法。
技术介绍
现有的通信系统中，在同一个时间、频率、空间、码字等资源上，从发射机到接收机，只能有一个信号符号被传输。如果有多个符号同时、同频、同空间信道、同码字传输的话，符号之间会有很大的干扰。
技术实现思路
本专利技术为至少在一定程度上克服上述现有技术存在的系统容量较低，难以满足未来无线通信容量需求的缺陷问题，提供了一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，实现多个信息符号在相同的资源上叠加，并通过一根或者多根天线发送出去。由于采用了预编码的方法，在接收端可以做到多路信号的更好的接收。本专利技术采用的技术方案如下：一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，在发射机：一个或者多个用户的M层在时域或者频域或者其他域有交叠的并行调制符号S1,S2,..,SM，经过发射机干扰消除预编码矩阵V(N乘M维)进行预编码，形成N层预编码数据D1,D2,..,DN，每一层数据是符号S1,S2,..,SM的叠加；经过数模转换，载波调制等处理后N层预编码数据从一根或者多根天线发送出去；接收机对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，得到发送的N层预编码数据的采样序列，并恢复出原始的M层调制符号。所述M层并行调制符号的每一层都有对应的层标识，发射机显性或者隐性的告知接收机其数据所在的层标识；接收机对收到的N层数据的采样方式告知发射机，或者按照双方约定的方式。所述发射机根据N层预编码数据在接收机采样位置的干扰关系计算基带波形干扰矩阵R(N*N维)，发射机把矩阵R做SVD分解后得到URV＝D，其中矩阵U和V是N*N维的酉矩阵，D为对角阵；并把R信息(或者矩阵U和D)发送给接收机；或者接收机根据N层预编码数据在接收机采样位置的干扰关系计算基带波形干扰矩阵R，把矩阵R做SVD分解后得到URV＝D，并把R信息(或者矩阵V以及矩阵D)发送给发射机。所述发射机或者接收机根据N层基带波形之间在接收机采用的采样点处的干扰来计算干扰矩阵，对于按照延迟大小顺序采样(比如先在延迟最小的第一个波形采样，然后在第二、第三、….，直到延迟最大的第N个基带波形)来说，得到N*N维发射机干扰矩阵R，其中第(a,b)个元素(a＝1,…,N,b＝1,…,N)代表第b层波形对于第a层波形的干扰电平，当a＝b时，代表第a层波形的电平。当用单天线发送多路并行数据时：每层预编码数据通过一层时域或者频域有一定延迟的基带波形进行传输；N层波形在数字域叠加(在数字域叠加然后经过数模转换)再变换到模拟域，或者在模拟域叠加(每层波形经过数模转换到模拟域后再叠加)，然后经过载波调制等处理后从一根天线发送出去。当用多天线发送单流多路数据时：当M层调制符号作为一个数据流经过L根天线发送时，经过干扰消除预编码后，每一层预编码数据输入到MIMO预编码器(L*1维列向量)，不同层的MIMO预编码器相同，每层输出L个预编码符号，在第k(k＝1,…,L)根天线，每层(n＝1,…,N)预编码数据的第k(k＝1,…,L)个MIMO预编码符号按照时域或者频域的延迟Delay(n)通过基带波形发送，每根天线上的N个基带波形在数字域叠加(在数字域叠加然后经过数模转换)再变换到模拟域，或者在模拟域叠加(每层波形经过数模转换到模拟域后再叠加)，然后经过载波调制等处理后发送出去。当用多天线发送多流并行数据时：发射机用L根天线发送S流数据时，第s(s＝1,…,S)流数据包含并行的M层调制符号，第s(z＝1,…,S)流数据的M层调制符号经过干扰消除预编码后，输出N个预编码符号，每一流数据的第n(n＝1,…,N)层预编码符号(共S层预编码符号)输入到相同的MIMO预编码器(L*S维)，输出L层预编码符号，在第k(k＝1,…,L)根天线，每个MIMO预编码矩阵输出的第k(k＝1,…,L)个MIMO预编码符号按照一定的时域或者频域的延迟通过基带波形发送，每根天线上的S个基带波形在数字域叠加(在数字域叠加然后经过数模转换)再变换到模拟域，或者在模拟域叠加(每层波形经过数模转换到模拟域后再叠加)，然后经过载波调制等处理后发送出去。M层调制符号中的每层符号可以是信息比特经过信道编码、交织、星座调制后形成的复数符号，比如QAM、MPSK符号等。也可以是信息比特经过信道编码、交织、星座调制后的符号生成的OFDM符号(包含串并变换、IFFT、并串变换、添加CP等操作)。还可以是星座调制后的符号经过其他变换生成的符号，比如DFT-S-OFDM、GFDM、f-OFDM、w-OFDM等。接收机对于发射机发送出的多路数据的处理：接收机对发射机发送的N路预编码数据进行采样，得到N路接收采样序列Y(N*1维)，然后对Y左乘矩阵U，进而完成M路并行的调制符号的解调，当发射机采用多天线发送单流或者多流数据时，在接收端要先经过MIMO接收的处理，恢复出每流的数据，然后再从每流数据中恢复出原始的M层调制符号。当发射机对OFDM系统中的二维时频域数据进行预编码时：在发送端对IFFT操作之前的二维时频域中的复数数据(N*M维矩阵A，N为系统子载波个数，M为OFDM符号数)做预编码，使得预编码后每个复数数据是预编码之前的二维时频域复数数据的线性叠加，得到N*M维矩阵B或者B1。1)第一种预编码方法：B＝XAY，其中X为N*N维预编码矩阵，Y为M*M维预编码矩阵；2)第二种预编码方法：把N*M个时频域数据A写成列向量形式(L)，在此列向量左边乘以N*M行N*M列的预编码矩阵(P)，得到N*M个预编码复数数据列向量(Q)，Q＝P*L，然后把Q再变换到N*M维矩阵的形式，得到矩阵B1。预编码矩阵X和Y，或者P，由发送端告知接收端，或者提前协商好；导频在预编码操作之前或者之后插入二维时频数据中，导频图样由发送端告知接收端，或者提前协商好；每个OFDM符号的N个子载波的功率根据子载波的信道估计值进行调整，比如按照N个并行子载波的和容量最大化的准则进行功率注水；信道估计参考信号在时频域等功率发送，解调参考信号按照调整后的功率值在不同子载波进行发送；预编码后的数据进行OFDM调制并发送；对于第一种预编码方法，接收端通过信道均衡得到矩阵B后，对B处理得到矩阵A，A＝X-1BY-1，其中X-1为X的逆矩阵，Y-1为Y的逆矩阵；对于第二种预编码方法，接收端通过信道均衡得到矩阵B1后，首先把B1变换到列向量Q，然后对Q左乘矩阵P-1，得到列向量L，然后再变换到矩阵A。本专利技术的有益效果：本专利技术所提出的无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，一个或者多个用户并行的多路数据首先经过干扰消除预编码，然后通过并行的时域或者频域波形由一根天线或者多根天线传输，可以显著的提升系统的容量和频谱效率。同时，还可以很好的和现有的MIMO以及OFDM等主流标准化技术相结合，有很好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，在发射机：一个或者多个用户的M层在时域或者频域或者其他域有交叠的并行调制符号S1,S2,..,SM，经过发射机干扰消除预编码矩阵V(N乘M维)进行预编码，形成N层预编码数据D1,D2,..,DN，每一层数据是符号S1,S2,..,SM的叠加；经过数模转换，载波调制等处理后N层预编码数据从一根或者多根天线发送出去；接收机对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，得到发送的N层预编码数据的采样序列，并恢复出原始的M层调制符号。

【技术特征摘要】
1.一种无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，在发射机：一个或者多个用户的M层在时域或者频域或者其他域有交叠的并行调制符号S1,S2,..,SM，经过发射机干扰消除预编码矩阵V(N乘M维)进行预编码，形成N层预编码数据D1,D2,..,DN，每一层数据是符号S1,S2,..,SM的叠加；经过数模转换，载波调制等处理后N层预编码数据从一根或者多根天线发送出去；接收机对接收到的信号按照一定采样率进行抽样，得到发送的N层预编码数据的采样序列，并恢复出原始的M层调制符号。2.如权利要求1所述的无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，M层并行调制符号的每一层都有对应的层标识，发射机显性或者隐性的告知接收机其数据所在的层标识；接收机对收到的N层数据的采样方式告知发射机，或者按照双方约定的方式。3.如权利要求1所述的无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，发射机根据N层预编码数据在接收机采样位置的干扰关系计算基带波形干扰矩阵R(N*N维)，发射机把矩阵R做SVD分解后得到URV＝D，其中矩阵U和V是N*N维的酉矩阵，D为对角阵；并把R信息(或者矩阵U和D)发送给接收机；或者接收机根据N层预编码数据在接收机采样位置的干扰关系计算基带波形干扰矩阵R，把矩阵R做SVD分解后得到URV＝D，并把R信息(或者矩阵V以及矩阵D)发送给发射机；对于按照延迟大小顺序采样来说，得到N*N维发射机干扰矩阵R，其中第(a,b)个元素(a＝1,…,N,b＝1,…,N)代表第b层波形对于第a层波形的干扰电平，当a＝b时，代表第a层波形的电平。4.如权利要求1所述的无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，每层预编码数据通过一层时域或者频域有一定延迟的基带波形进行传输；N层波形在数字域叠加(在数字域叠加然后经过数模转换)再变换到模拟域，或者在模拟域叠加(每层波形经过数模转换到模拟域后再叠加)，然后经过载波调制等处理后从一根天线发送出去。5.如权利要求1所述的无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，当M层调制符号作为一个数据流经过L根天线发送时，经过干扰消除预编码后，每一层预编码数据输入到MIMO预编码器(L*1维列向量)，不同层的MIMO预编码器相同，每层输出L个预编码符号，在第k(k＝1,…,L)根天线，每层(n＝1,…,N)预编码数据的第k(k＝1,…,L)个MIMO预编码符号按照时域或者频域的延迟通过基带波形发送，每根天线上的N个基带波形在数字域叠加(在数字域叠加然后经过数模转换)再变换到模拟域，或者在模拟域叠加(每层波形经过数模转换到模拟域后再叠加)，然后经过载波调制等处理后发送出去。6.如权利要求1所述的无线通信系统中多路信号复用传输预编码的方法，其特征在于，发射机用L根天线发送S流数据时，第s(s＝1,…,S)流数据包含并行的M层调制符号，第s(z＝1,…,S...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵媛，
申请(专利权)人：赵媛，
类型：发明
国别省市：天津,12