一种多用户预编码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多用户预编码信息确定方法，包括以下步骤：估计基站与用户UEk之间的信道矩阵Hk；根据最大信漏噪比准则，重复执行如下迭代过程至相邻两次迭代得到的预编码矩阵间误差小于预定阈值：利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵；利用本次迭代得到的预编码矩阵，得到本次的解码矩阵；将最后一次迭代得到的预编码矩阵和解码矩阵，分别用于基站对发给用户UEk的信号预编码时使用，及用户UEk对数据进行解码时使用。本发明专利技术采用最大信漏噪比准则和迭代方式求得基站与用户使用的预编码矩阵和解码矩阵，更大程度地消除了用户相互之间的干扰，并使得收发端天线的数目不受限制。

【技术实现步骤摘要】
一种多用户预编码方法及装置
本专利技术涉及LTE-A(LongTermEvolutionAdvanced，长期演进升级)系统中的预编码
，尤其涉及一种多用户预编码方法及装置。
技术介绍
在LTE-A系统中，下行闭环发射天线为2天线和4天线时，闭环反馈主要采用反馈PMI(PrecodingMetrixIndicator，预编码矩阵指示)的形式，即用户接收端选择预编码本中的某一个预编码矩阵，然后将其对应的PMI返回给演进基站(eNodeB)。在MU-MIMO(MutipleUserMutipleInputMutipleOutput，多用户多输入输出)的模式中，多个用户的数据流在相同的物理资源上传送，以实现空间复用。为了消除多个用户数据流之间的干扰，基站根据多个用户反馈的PMI，选择预编码矩阵能够近似两两正交的用户作为配对用户，或者在没有近似正交的PMI时进行校正后选出配对用户，然后在相同的物理资源上传送配对用户的数据流。但是这种方法对消除用户数据流之间干扰的效果并不好，使得空间复用增益损失较大。另外，在LTE-A系统中，传统的基于块对角化的多用户预编码技术实现简单，能很好地与单用户预编码技术相结合，且能满足一定的误码率需求，但是块对角化方法对收发端的天线数量有着严格限制，一旦天线数量不满足要求，性能将急剧恶化。因此，有必要寻找高精度，且实用的多用户预编码方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种多用户预编码方法，用以克服现有技术中消除用户数据流之间干扰的效果差以及收发端的天线数量受限制的问题。本专利技术方法包括：一种多用户预编码信息确定方法，包括以下步骤：估计基站与用户UEk之间的信道矩阵Hk；根据最大信漏噪比准则，重复执行如下迭代过程至相邻两次迭代得到的预编码矩阵间误差小于预定阈值：利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵；利用本次迭代得到的预编码矩阵，得到本次的解码矩阵；其中，首次迭代时，计算预编码矩阵使用的解码矩阵通过对Hk进行奇异值分解获得；将最后一次迭代得到的预编码矩阵和解码矩阵，分别用于基站对发给用户UEk的信号预编码时使用，及用户UEk对数据进行解码时使用。一种多用户预编码信息确定装置，包括：用户信道估计模块，用于估计基站与用户UEk之间的信道矩阵Hk；矩阵确定模块，用于根据最大信漏噪比准则，重复执行如下迭代过程至相邻两次迭代得到的预编码矩阵间误差小于预定阈值：利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵；利用本次迭代得到的预编码矩阵，得到本次的解码矩阵；其中，首次迭代时，计算预编码矩阵使用的解码矩阵通过对Hk进行奇异值分解获得；结束模块，用于将最后一次迭代得到的预编码矩阵和解码矩阵，分别用于基站对发给用户UEk的信号预编码时使用，及用户UEk对数据进行解码时使用。本专利技术的目的在于提供一种用于多用户的预编码方法，采用最大信漏噪比准则和迭代方式求得基站与用户之间最终使用的预编码矩阵和解码矩阵，更大程度地消除了基站使用空间复用技术向多用户发送信号时相互之间的干扰，并且本专利技术中收发端天线的数目不受限制，尤其能适应信道相关系数较高的信道。附图说明图1为本专利技术提供一种多用户预编码方法流程图；图2为本专利技术提供的一种多用户预编码方法应用场景图；图3为本专利技术提供的一种多用户预编码方法实施例的具体流程图；图4为本专利技术提供的一种多用户预编码装置结构框图；图5为基于本专利技术的多用户预编码方法的仿真图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术提出的信噪比估计方法和装置进行更详细的说明。假设通信系统由一个演进基站eNB、K个移动用户UE1，UE2，…，UEK构成，K为大于等于1的整数，且每个用户使用同一个时频资源，演进基站eNB有M根发射天线，第k(k＝1，2，3，...，K)个用户包含Nk根接收天线，用户UEK的数据传输层数为mk(需要传输mk个独立的数据流)，mk为大于等于1的整数。则演进基站eNB向用户UEK发送的信号可表示为M维列向量Wksk，其中，M为大于等于1的整数，Wk为用户UEK的M×mk维预编码矩阵，且满足其中，tr()表示迹运算，上角标H表示共轭转置运算，sk是用户UEK的mk维发射符号矢量。本专利技术提供一种多用户预编码方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤101，估计基站与用户UEk之间的信道矩阵Hk。步骤102，根据最大信漏噪比准则，重复执行如下迭代过程至相邻两次迭代得到的预编码矩阵间误差小于预定阈值：利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵；利用本次迭代得到的预编码矩阵，得到本次的解码矩阵；其中，首次迭代时，计算预编码矩阵使用的解码矩阵通过对Hk进行奇异值分解获得。步骤103，将最后一次迭代得到的预编码矩阵和解码矩阵，分别用于基站对发给用户UEk的信号预编码时使用，及用户UEk对数据进行解码时使用。本专利技术提供的一种用于多用户的预编码方法，采用最大信漏噪比准则和迭代方式求得基站与用户之间最终使用的预编码矩阵和解码矩阵，基站和用户分别利用最终求得的预编码矩阵、解码矩阵进行预编码和解码，使得整个信号传输过程相当于一个单天线信道，有效地避免了用户间的干扰。并且本专利技术方法对收发端天线的数目不作限制，能很好地适应信道相关系数较高的信道。MU-MIMO系统中为了让基站发送的信号在用户接收端尽可能真实的被还原，除了需要获得基站端的预编码矩阵，还需要获得用户接收端的解码矩阵。假设用户UEk接收端的一个线性的mk×Nk维解码矩阵为Gk，用户UEk经该解码矩阵解码后的信号为：公式(1)中第一项为该用户的有用信号，第二项为其他用户的干扰，第三项为加性高斯白噪声，其中Wk为用户UEk的预编码矩阵，Hk是用户UEk与本小区基站eNB间的Nk×M维信道矩阵，i为基站所对应的用户，i＝1，2，3，...，K，并且i≠k，nk是Nk维的噪声列矢量，为用户UEk独立同分布的加性高斯白噪声。这样，要消除用户间的干扰就应构造一个预编码矩阵Wk和一个解码矩阵Gk，使得公式(1)中第二项为0，即由公式(2)进一步得GkHkWi＝0，i≠k(3)假设用户UEk为期望用户而不失一般性，为构造使得公式(1)中第二项为0的预编码矩阵Wk和解码矩阵Gk，优选的，采用以下方法确定对应用户UEk的预编码矩阵和解码矩阵：步骤1，估计用户UEk与本小区演进基站eNB之间的信道矩阵Hk。步骤2，利用所述用户UEk的信道矩阵Hk和第f-1次迭代的解码矩阵Gk(f-1)，得到用户UEk的第f次迭代的等效信道矩阵为：其中，f为迭代次数，f＝1，2，3，.....。步骤3，由最大信漏噪比准则可知，为了达到尽量消除用户间干扰的目的，即能使公式(1)中的第二项尽可能的趋于零，应使得用户UEk的信号功率与该信号功率被泄露给所有其他用户的功率和的比值达到最大，此时用户UEk对应的预编码矩阵可表示为：其中，表示取比值达到最大时的Wk；进一步可以得到：其中表示取矩阵的前mk个大特征值所对应的特征矢量集。由以上推论可知，应用公式(6)得到的用户UEk第f次迭代的预编码矩阵Wk(f)，可使得用户UEk的信号功率与该信号功率被泄露给所有其他用户的功率和的比值达到最大，对Wk(f)进行归一化运算得到：其中，||||表示求模运算。步骤4，利用用户UE本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多用户预编码信息确定方法，其特征在于，包括以下步骤：估计基站与用户ＵＥｋ之间的信道矩阵Ｈｋ；根据最大信漏噪比准则，重复执行如下迭代过程至相邻两次迭代得到的预编码矩阵间误差小于预定阈值：利用Ｈｋ和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵；利用本次迭代得到的预编码矩阵，得到本次的解码矩阵；其中，首次迭代时，计算预编码矩阵使用的解码矩阵通过对Ｈｋ进行奇异值分解获得；最后一次迭代得到的预编码矩阵和解码矩阵，分别用于基站对发给用户ＵＥｋ的信号预编码时使用，及用户ＵＥｋ对数据进行解码时使用。

【技术特征摘要】
1.一种多用户预编码信息确定方法，其特征在于，包括以下步骤：估计基站与用户UEk之间的信道矩阵Hk；根据最大信漏噪比准则，重复执行如下迭代过程至相邻两次迭代得到的预编码矩阵间误差小于预定阈值：利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵；利用本次迭代得到的预编码矩阵，得到本次的解码矩阵；其中，首次迭代时，计算预编码矩阵使用的解码矩阵通过对Hk进行奇异值分解获得；最后一次迭代得到的预编码矩阵和解码矩阵，分别用于基站对发给用户UEk的信号预编码时使用，及用户UEk对数据进行解码时使用；其中，利用本次迭代得到的预编码矩阵，具体采用如下方式得到本次的解码矩阵，具体包括：其中，Gk(f)为本次迭代得到的解码矩阵。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体采用如下方式对Hk进行奇异值分解获得首次迭代时使用的解码矩阵：其中，Hk为Nk×M的矩阵，Nk为用户UEk的接收天线数量，M为基站的发射天线数量，Uk是Nk×M维酉矩阵，∈k＝diag(σ1，σ2，…，σr)，r＝rank(Hk)，σ1，σ2，…，σr是Hk的奇异值，Vk是M×M维酉矩阵，为首次迭代使用的解码矩阵，为Uk的前mk列，mk为用户UEk的数据传输层数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的预编码矩阵，具体包括：利用Hk和上次迭代得到的解码矩阵，得到本次的等效信道矩阵其中，Gk(f-1)为上次迭代得到的解码矩阵；根据最大信漏噪比准则，利用得到本次预编码矩阵：其中，Wk(f)为本次的预编码矩阵，K为所述基站对应的用户总数量，k＝1，2，3…，K。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体采用如下方式计算相邻两次迭代得到的预编码矩阵之间的误差：其中，μk为相邻两次迭代得到的预编码矩阵之间的误差，Wk(f-1)为上次迭代得到的预编码矩阵。5.一种多用户预编码信息确定装置，其特征在于，包括：用户信道估计模块，用于估计基站与用户UEk...

【专利技术属性】
技术研发人员：王衍文，刘文豪，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94