本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多用戶多輸入多輸出(簡(jiǎn)稱MU-MIMO)系統(tǒng)下行鏈路中的預(yù)編碼，具體是一種自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法及裝置，用于無(wú)線通信領(lǐng)域的抗干擾。

背景技術(shù)：

MU-MIMIO系統(tǒng)能夠在相同的時(shí)間和頻率資源塊上給多個(gè)用戶發(fā)送多路空間復(fù)用信號(hào)，同時(shí)獲得高的系統(tǒng)容量和空分多址處理帶來(lái)的抵消多用戶干擾的好處。在該系統(tǒng)中，由于基站(簡(jiǎn)稱BS)同時(shí)給多個(gè)用戶發(fā)送信號(hào)，必然會(huì)引入多用戶干擾(簡(jiǎn)稱MUI)，且因?yàn)榻邮仗炀€分屬于不同的用戶，用戶間無(wú)法進(jìn)行協(xié)作處理，所以需要在BS端對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼抑制或完全消除MUI。

MU-MIMO的預(yù)編碼從類型上分為非線性預(yù)編碼和線性預(yù)編碼。非線性預(yù)編碼如臟紙編碼(簡(jiǎn)稱DPC)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)性能，但由于復(fù)雜度高，在實(shí)際中很難應(yīng)用。線性預(yù)編碼如BD預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)了次優(yōu)的系統(tǒng)性能，但由于具有較低的復(fù)雜度，因此在MU-MIMO系統(tǒng)中被廣泛采用。BD預(yù)編碼方法可以利用所有用戶的信道狀態(tài)信息(CSI)，完全消除MUI,但并未考慮自身干擾。

現(xiàn)有MU-MIMO系統(tǒng)中廣泛采用的BD預(yù)編碼，BS端首先獲取所有用戶的信道矩陣；然后構(gòu)造期望用戶的干擾矩陣，根據(jù)干擾矩陣獲得期望用戶的預(yù)編碼矩陣和譯碼矩陣；基站利用獲得的預(yù)編碼矩陣對(duì)發(fā)送的原始信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼，預(yù)編碼后的信號(hào)通過(guò)基站發(fā)射出去；用戶接收信號(hào)并利用譯碼矩陣進(jìn)行解碼，獲得原始信號(hào)。由于BD預(yù)編碼在構(gòu)造期望用戶干擾信道矩陣時(shí)僅僅考慮其他用戶的信道矩陣，并未考慮期望用戶自身天線間的干擾，因此在發(fā)送多路數(shù)據(jù)流時(shí)，導(dǎo)致誤碼率性能下降。

其次，由于BD預(yù)編碼中不同數(shù)據(jù)流的等效信道增益不同，如果發(fā)送多路相同數(shù)據(jù)流，接收端對(duì)多路數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，誤碼率性能取決于最差等效信道狀況，因此并未考慮發(fā)送多路相同的數(shù)據(jù)流的情況來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。

現(xiàn)有技術(shù)中的BD預(yù)編碼方法在構(gòu)造干擾信道時(shí)只考慮了MUI干擾，并沒(méi)有考慮自身天線間自干擾，在用戶有多路數(shù)據(jù)流時(shí)，誤碼率性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的BD預(yù)編碼方法存在發(fā)送多路數(shù)據(jù)流時(shí)，誤碼率性能較差的問(wèn)題，提供一種具有更好的系統(tǒng)誤碼率性能的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法和裝置。

本發(fā)明是一種自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法，其特征在于，包括有如下步驟：

步驟1：確定所有用戶信道矩陣，基站獲取各個(gè)用戶的下行信道矩陣，確定所有用戶信道矩陣H_k為用戶k的下行信道矩陣，k＝1,2,…,K,K為系統(tǒng)中的用戶數(shù)，[·]^T表示矩陣的轉(zhuǎn)置；

步驟2：確定用戶接收天線的零空間正交基，首先構(gòu)造各用戶每根接收天線的干擾矩陣，然后計(jì)算各用戶每根接收天線的干擾矩陣的零空間正交基，從而獲得各用戶所有接收天線的零空間正交基，以用戶k為例，用戶k第i根接收天線的干擾矩陣為其中為戶k的下行信道矩陣H_k去掉第i行后的信道矩陣，即該干擾矩陣既包含其他用戶信道狀態(tài)信息，又包含自身信道狀態(tài)信息；

步驟3：構(gòu)造等效信道矩陣、線性預(yù)編碼矩陣和接收譯碼矩陣，根據(jù)各用戶的所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交基與用戶的下行信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的自干擾抑制等效信道矩陣，并根據(jù)自干擾抑制等效信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的線性預(yù)編碼矩陣和接收譯碼矩陣；

步驟4：對(duì)基站發(fā)送信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼，利用構(gòu)造的線性預(yù)編碼矩陣對(duì)各個(gè)用戶的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼，對(duì)多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)進(jìn)行相加，通過(guò)基站端天線發(fā)射出去；

步驟5：用戶對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行譯碼、合并和估計(jì)，期望用戶對(duì)從基站接收到的信號(hào)用對(duì)應(yīng)的多流分集BD接收譯碼矩陣進(jìn)行處理，將多流分集BD接收譯碼矩陣處理后的期望用戶的數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，利用多條數(shù)據(jù)流提供空間分集增益，估計(jì)出原始發(fā)送數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還是一種自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼裝置，其特征在于，按照信號(hào)處理流程依次連接有：信道矩陣獲取模塊、零空間正交基構(gòu)造模塊、預(yù)編碼矩陣及接收譯碼矩陣構(gòu)造模塊、預(yù)編碼處理模塊、接收信號(hào)處理模塊，各模塊分述如下：

信道矩陣獲取模塊，用于獲取所有用戶的信道矩陣，輸入為各個(gè)用戶的信道矩陣，輸出為所有用戶的信道矩陣；

零空間正交基構(gòu)造模塊，用于獲得各用戶接收天線零空間正交基，輸入為所有用戶的信道矩陣，輸出為各用戶的所有接收天線的零空間正交基；

預(yù)編碼矩陣及接收譯碼矩陣構(gòu)造模塊，用于獲得用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣，輸入為各用戶的所有接收天線的零空間正交基，輸出為各用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣；

預(yù)編碼處理模塊，用于將發(fā)送給所有用戶的原始信號(hào)利用所述的預(yù)編碼矩陣構(gòu)造模模塊構(gòu)造的預(yù)編碼矩陣進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼處理，并將所有用戶多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)進(jìn)行加和，通過(guò)基站端發(fā)射出去，輸入為發(fā)送給用戶的原始信號(hào)，輸出為多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)；

接收信號(hào)處理模塊，用于利用上述求得的多流分集BD接收譯碼矩陣處理用戶的接收信號(hào)，并將多流分集BD接收譯碼矩陣處理后得到的用戶數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，估計(jì)原始數(shù)據(jù)。接收信號(hào)處理模塊的輸入為用戶通過(guò)天線接收的信號(hào)，輸出為基站發(fā)送給期望用戶的原始信號(hào)估計(jì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)：

1.現(xiàn)有BD預(yù)編碼方法的主要目的為消除多用戶干擾，在構(gòu)造干擾矩陣求解期望用戶的預(yù)編碼矩陣時(shí)，僅考慮其他用戶對(duì)期望用戶的干擾，即干擾矩陣中只包含其他用戶的信道狀態(tài)信息，而本發(fā)明在構(gòu)造干擾矩陣時(shí)，同時(shí)引入期望用戶的信道狀態(tài)信息，構(gòu)造每根接收天線的干擾矩陣，因此本發(fā)明有效消除了用戶間干擾，同時(shí)又消除了期望用戶自身天線間自干擾，降低了誤碼率。

2.現(xiàn)有BD預(yù)編碼方法在用戶有多路數(shù)據(jù)流時(shí)，不同數(shù)據(jù)流間的等效信道增益差距比較大，系統(tǒng)誤碼率性能取決于最差等效信道狀況，因此并未考慮合并技術(shù)提高系統(tǒng)可靠性。本發(fā)明通過(guò)消除用戶天線間自干擾平衡了不同數(shù)據(jù)流的等效信道增益，并通過(guò)基站發(fā)送多路相同的數(shù)據(jù)流，用戶端進(jìn)行多路數(shù)據(jù)流合并的方法，增加了空間分集增益，提高了系統(tǒng)可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為MU-MIMO系統(tǒng)下行鏈路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明預(yù)編碼方法的流程框圖；

圖3為本發(fā)明預(yù)編碼裝置的構(gòu)成示意圖；

圖4為本發(fā)明預(yù)編碼裝置中零空間正交基構(gòu)造模塊的構(gòu)成示意圖；

圖5為本發(fā)明預(yù)編碼裝置中接收信號(hào)處理模塊的構(gòu)成示意圖；

圖6為本發(fā)明與現(xiàn)有BD預(yù)編碼方法有關(guān)錯(cuò)誤比特率的性能比較曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明

實(shí)施例1

現(xiàn)有MU-MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼主要有非線性預(yù)編碼和線性預(yù)編碼兩大類。其中，非線性預(yù)編碼能夠提供更佳的系統(tǒng)性能，但由于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，應(yīng)用范圍受限。線性預(yù)編碼與非線性預(yù)編碼相比，由于具有更低的復(fù)雜度，盡管在性能方面表現(xiàn)稍差，仍獲得了廣泛的應(yīng)用,比如BD預(yù)編碼。然而，塊對(duì)角化BD預(yù)編碼僅消除了多用戶之間的干擾，并未考慮自身天線間自干擾，當(dāng)用戶存在多路數(shù)據(jù)流時(shí)，誤碼率性能下降。本發(fā)明就這一問(wèn)題展開研究和創(chuàng)新，提出自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法，通過(guò)構(gòu)造干擾矩陣時(shí)，引入自身信道狀態(tài)信息，在消除多用戶干擾的同時(shí)，抑制了天線間自干擾。并通過(guò)基站端發(fā)送多路相同數(shù)據(jù)流的方式，在用戶端進(jìn)行多路數(shù)據(jù)的合并，增加了空間分集增益，提高了系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明是一種自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法，參見(jiàn)圖1，圖1為MU-MIMO系統(tǒng)下行鏈路結(jié)構(gòu)示意圖。系統(tǒng)中一個(gè)基站同時(shí)為K個(gè)用戶提供服務(wù)?；居蠳_T根發(fā)射天線，用戶k有N_Rk根接收天線，系統(tǒng)滿足N_T≥N_R，其中即基站發(fā)射天線數(shù)大于等于所有用戶接收天線數(shù)之和?；景l(fā)送的信號(hào)為所有用戶預(yù)編碼后信號(hào)的加和，基站發(fā)送給用戶的數(shù)據(jù)流數(shù)與用戶的接收天線數(shù)相等。根據(jù)TDD模式下的信道互易性，基站可以獲知所有用戶的信道矩陣。用戶k的信道矩陣記為H_k，因此用戶k接收到的信號(hào)為x_k為基站發(fā)送給用戶k的原始信號(hào)，F(xiàn)_k為用戶k的預(yù)編碼矩陣，n_k為零均值和單位方差的加性高斯白噪聲。上式中等號(hào)右邊第一項(xiàng)表示用戶k的有用信號(hào)，等號(hào)右邊第二項(xiàng)表示MUI。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法包括有如下步驟：

步驟1：確定所有用戶信道矩陣。

基站獲取各個(gè)用戶的下行信道矩陣，確定所有用戶信道矩陣H_k為用戶k的下行信道矩陣，k＝1,2,…,K,K為系統(tǒng)中的用戶數(shù)，[·]^T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。

基站獲取用戶的信道狀態(tài)信息，能夠利用該信息在基站端進(jìn)行預(yù)編碼操作，減少用戶端檢測(cè)操作，降低用戶端的硬件復(fù)雜度。

步驟2：確定用戶接收天線的零空間正交基。

首先構(gòu)造各用戶每根接收天線的干擾矩陣；然后計(jì)算各用戶每根接收天線的干擾矩陣的零空間正交基，從而獲得各用戶所有接收天線的零空間正交基。以用戶k為例，用戶k第i根接收天線的干擾矩陣為其中為戶k的下行信道矩陣H_k去掉第i行后的信道矩陣，即該干擾矩陣既包含其他用戶信道狀態(tài)信息，又包含自身信道狀態(tài)信息。

本發(fā)明構(gòu)造的各用戶每根接收天線的干擾矩陣，引入了期望用戶自身信道狀態(tài)信息，保證了所求零空間正交基在消除多用戶干擾的同時(shí)，也消除了期望用戶自身天線間自干擾。期望用戶即系統(tǒng)中每一個(gè)用戶，用戶在信號(hào)接收時(shí)作為期望用戶，其他用戶為干擾用戶。在本發(fā)明中，系統(tǒng)中每個(gè)用戶，都會(huì)作為期望用戶參與計(jì)算自身天線的零空間正交基。

步驟3：構(gòu)造等效信道矩陣、線性預(yù)編碼矩陣和接收譯碼矩陣。

將各用戶每根接收天線的干擾矩陣合并在一起，形成各用戶所有接收天線的干擾矩陣，根據(jù)用戶所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交基與用戶的下行信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的自干擾抑制等效信道矩陣，并根據(jù)自干擾抑制等效信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣，每個(gè)用戶的自干擾抑制等效信道矩陣簡(jiǎn)稱等效信道矩陣，多流分集BD預(yù)編碼矩陣簡(jiǎn)稱線性預(yù)編碼矩陣，多流分集BD接收譯碼矩陣簡(jiǎn)稱接收譯碼矩陣。

構(gòu)造等效信道矩陣、線性預(yù)編碼矩陣和接收譯碼矩陣，具體包括：

3.1：由用戶k的所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交基與用戶k的信道矩陣構(gòu)造自干擾抑制等效信道其中自干擾抑制等效信道為用戶預(yù)編碼后的信號(hào)等效通過(guò)的虛擬信道，并非實(shí)際存在的信道。

3.2：對(duì)上述自干擾抑制等效信道作奇異值分解，得到其中是的左奇異向量矩陣，是的奇異值矩陣，是的右奇異向量矩陣，是非零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣，是零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣。

用戶k的預(yù)編碼矩陣取其中表示取的前N_Rk列，用戶k的接收譯碼矩陣為其中表示取的前N_Rk列。

奇異值分解的目的是得到自干擾抑制等效信道的左右奇異矩陣，從而確定用戶的預(yù)編碼矩陣和接收譯碼矩陣。

3.3：重復(fù)步驟3.1和步驟3.2，確定除用戶k以外的所有用戶的預(yù)編碼矩陣和接收譯碼矩陣。

由于步驟2中對(duì)用戶每根接收天線構(gòu)造了干擾矩陣，得到用戶自身每根接收天線的零空間正交基，因此本步驟中構(gòu)造的等效信道實(shí)現(xiàn)了自干擾抑制。

步驟4：對(duì)基站發(fā)送信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼。

利用構(gòu)造的線性預(yù)編碼矩陣對(duì)各個(gè)用戶的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼，對(duì)多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)進(jìn)行相加，通過(guò)基站端天線發(fā)射出去，具體包括：

4.1：利用步驟3中構(gòu)造的線性預(yù)編碼矩陣對(duì)各個(gè)用戶的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼：具體是對(duì)基站發(fā)送給用戶的原始信號(hào)左乘多流分集BD預(yù)編碼矩陣，以用戶k為例，用戶k進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)表示為F_kx_k，完成各個(gè)用戶的多流分集BD預(yù)編碼。

4.2：基站對(duì)所有用戶多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)進(jìn)行加和，并通過(guò)基站端天線發(fā)射出去，表示為x為基站發(fā)送的包括所有用戶多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)，系統(tǒng)中各個(gè)用戶均能接收到該信號(hào)。

由于基站需要同時(shí)與多個(gè)用戶進(jìn)行通信，基站發(fā)送的信號(hào)包含基站服務(wù)的所有用戶的信息，所以系統(tǒng)自動(dòng)引入了多用戶之間的干擾，為了消除這些多用戶干擾，需要利用基站對(duì)發(fā)送給所有用戶的原始信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼處理。

步驟5：用戶對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行譯碼、合并和估計(jì)。

期望用戶端對(duì)接收到的經(jīng)過(guò)基站多流分集BD預(yù)編碼處理的信號(hào)，用同多流分集BD預(yù)編碼矩陣對(duì)應(yīng)的多流分集BD接收譯碼矩陣進(jìn)行譯碼處理，將多流分集BD接收譯碼矩陣處理后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，利用多條數(shù)據(jù)流提供空間分集增益，估計(jì)出原始發(fā)送數(shù)據(jù)。

因?yàn)楸景l(fā)明在設(shè)計(jì)預(yù)編碼時(shí)考慮了接收天線間的影響，針對(duì)每根接收天線構(gòu)造了各用戶每根接收天線的干擾矩陣，消除了天線間自干擾。用戶有多條數(shù)據(jù)流時(shí)，不同數(shù)據(jù)流的等效信道增益得到了有效平衡，因此能夠利用合并技術(shù)，將用戶的多條數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，多條數(shù)據(jù)流提供了空間分集增益，進(jìn)而也提高了MU-MIMO系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的多流分集BD預(yù)編碼方法與現(xiàn)有BD預(yù)編碼方法相比，在構(gòu)造干擾矩陣求解期望用戶的預(yù)編碼矩陣時(shí)，本發(fā)明各用戶每根接收天線的干擾矩陣中不僅包含其他用戶的信道狀態(tài)信息，同時(shí)引入期望用戶的信道狀態(tài)信息，構(gòu)造期望用戶每根接收天線的干擾矩陣，因此本發(fā)明有效消除了用戶間干擾，同時(shí)又消除了期望用戶自身天線間自干擾。

實(shí)施例2

自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法同實(shí)施例1，其中步驟2中確定用戶接收天線的零空間正交基，具體包括：

2.1：構(gòu)造任意用戶k的第i根接收天線的干擾矩陣該矩陣既包含其他用戶的信道狀態(tài)信息，又包含自身信道狀態(tài)信息。

2.2：求解用戶k的第i根接收天線的干擾矩陣的零空間正交基，對(duì)進(jìn)行奇異值分解，得到其中是的左奇異向量矩陣，是的奇異值矩陣，是右奇異向量矩陣，是非零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣，是零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣，由矩陣論的知識(shí)可知，構(gòu)成的零空間正交基。

2.3：求解用戶k的所有接收天線的干擾矩陣的零空間，遍歷用戶k的所有接收天線，重復(fù)步驟2.1和步驟2.2，得到用戶k的所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交基為其中N_Rk為用戶k的接收天線數(shù)。

2.4：重復(fù)步驟2.1、步驟2.2和步驟2.3，遍歷所有用戶，構(gòu)造所有用戶的每根接收天線的干擾矩陣，所有用戶是包括用戶k以及用戶k以外所有用戶，求得各個(gè)用戶的所有接收天線干擾矩陣的零空間正交基。

本發(fā)明利用各個(gè)用戶每根接收天線干擾矩陣計(jì)算得到的多流分集BD預(yù)編碼矩陣F_k，消除了多用戶干擾，同時(shí)極大地抑制了等效信道的自干擾，在用戶有多路數(shù)據(jù)流時(shí)，有效降低了系統(tǒng)的誤碼率。

實(shí)施例3

本發(fā)明還是一種自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼裝置，參見(jiàn)圖3，按照信號(hào)處理流程依次連接有：信道矩陣獲取模塊、零空間正交基構(gòu)造模塊、預(yù)編碼矩陣及接收譯碼矩陣構(gòu)造模塊、預(yù)編碼處理模塊、接收信號(hào)處理模塊，各模塊分述如下：

信道矩陣獲取模塊，用于獲取所有用戶的信道矩陣，輸入為各個(gè)用戶的信道矩陣，輸出為所有用戶信道矩陣。對(duì)于時(shí)分雙工系統(tǒng)，用戶信道矩陣由基站接收的上行鏈路的訓(xùn)練序列或者導(dǎo)頻序列來(lái)獲得；對(duì)于頻分雙工系統(tǒng)，用戶信道矩陣通過(guò)反饋獲得。

零空間正交基構(gòu)造模塊，用于獲得各用戶接收天線零空間正交基，輸入為所有用戶的信道矩陣，輸出為各用戶的所有接收天線的零空間正交基。

預(yù)編碼矩陣及接收譯碼矩陣構(gòu)造模塊，用于獲得用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣，輸入為各用戶的所有接收天線的零空間正交基，輸出為該用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣。其中預(yù)編碼矩陣用于對(duì)基站發(fā)送的原始信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼處理，接收譯碼矩陣用于用戶對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行多流分集BD譯碼處理。

預(yù)編碼處理模塊，用于將發(fā)送給所有用戶的原始信號(hào)利用所述的預(yù)編碼矩陣構(gòu)造模塊構(gòu)造的預(yù)編碼矩陣進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼處理，并將所有用戶多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)進(jìn)行加和，通過(guò)基站端發(fā)射出去，輸入為發(fā)送給用戶的原始信號(hào)，輸出為多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)?；景l(fā)送信號(hào)包含所有用戶信息，增大了系統(tǒng)容量。

接收信號(hào)處理模塊，用于利用上述求得的多流分集BD接收譯碼矩陣處理用戶的接收信號(hào)，并將多流分集BD接收譯碼矩陣處理后得到的用戶數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，估計(jì)原始數(shù)據(jù)。接收信號(hào)處理模塊的輸入為用戶通過(guò)天線接收的信號(hào)，輸出為基站發(fā)送給期望用戶的原始信號(hào)估計(jì)。

實(shí)施例4

自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼裝置的構(gòu)成同實(shí)施例3，參見(jiàn)圖4，其中零空間正交基構(gòu)造模塊按照信號(hào)處理流程連接有干擾矩陣構(gòu)造子模塊和奇異值分解子模塊，各子模塊分述如下：

干擾矩陣構(gòu)造子模塊，用于根據(jù)獲取的信道矩陣構(gòu)造用戶的每根接收天線的干擾信道矩陣，輸入為信道矩陣獲取模塊所得到的所有用戶的信道狀態(tài)信息，輸出為用戶接收天線的干擾矩陣，以任意用戶k為例，用戶k第i根接收天線的干擾矩陣為

從上式中看到，各用戶每根接收天線的干擾矩陣的構(gòu)造方法不同于傳統(tǒng)BD預(yù)編碼方法，該干擾矩陣既包括除用戶k以外其他用戶的信道矩陣用來(lái)消除多用戶干擾，又包含用戶k自身的信道狀態(tài)信息用來(lái)消除自身天線間自干擾。

奇異值分解子模塊，用于對(duì)用戶每根接收天線的干擾矩陣進(jìn)行奇異值分解，得到每個(gè)用戶每根接收天線的零空間正交基，進(jìn)而得到各個(gè)用戶所有接收天線的零空間正交基，輸入為干擾矩陣構(gòu)造子模塊得到的各用戶每根接收天線的干擾矩陣，輸出為對(duì)應(yīng)該干擾矩陣的零空間正交基。

以用戶k第i根接收天線的干擾矩陣為例，對(duì)其進(jìn)行奇異值分解，得到用戶k第i根接收天線的干擾矩陣的零空間正交基同理可以得到用戶k所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交基為進(jìn)一步構(gòu)造用戶自干擾抑制等效信道矩陣和多流分集BD預(yù)編碼矩陣奠定了基礎(chǔ)。

實(shí)施例5

自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼裝置的構(gòu)成同實(shí)施例3-4，參見(jiàn)圖5，其中接收信號(hào)處理模塊按照信號(hào)處理流程依次連接有信號(hào)譯碼子模塊、數(shù)據(jù)流合并子模塊和信號(hào)判決子模塊，各子模塊分述如下：

信號(hào)譯碼子模塊，用于譯碼用戶的接收信號(hào)，輸入為用戶的接收信號(hào)，輸出為譯碼后的多路數(shù)據(jù)流，用戶利用接收譯碼矩陣D_k對(duì)接收信號(hào)的進(jìn)行譯碼，獲得譯碼后信號(hào)為用戶k接收到的譯碼后的數(shù)據(jù)流，L_k為發(fā)送給用戶k的數(shù)據(jù)流數(shù)目，y_k為用戶k的接收信號(hào)。

數(shù)據(jù)流合并子模塊，將譯碼后的用戶k的L_k條數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，輸入為用戶k譯碼后的多路數(shù)據(jù)流，輸出為多路數(shù)據(jù)流合并后的合并信號(hào)。

合并技術(shù)可以采用等比合并方法、最大比合并方法、選擇合并方法，或者是幾種合并方法的自由組合。

信號(hào)判決子模塊，對(duì)合并后的信號(hào)進(jìn)行判決，輸入為用戶的合并信號(hào)，輸出為基站發(fā)送給用戶的原始信號(hào)的估計(jì)。

下面給出一個(gè)更加完整的實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

實(shí)施例6

自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法同實(shí)施例1-2，如圖2所示，本發(fā)明的預(yù)編碼方法，包括步驟：

步驟1：確定所有用戶信道矩陣，基站獲取各個(gè)用戶的下行信道矩陣，確定所有用戶信道矩陣對(duì)于時(shí)分雙工系統(tǒng)，由基站接收的上行鏈路的訓(xùn)練或者導(dǎo)頻序列來(lái)獲得；對(duì)于頻分雙工系統(tǒng)，則可以通過(guò)反饋獲得；H_k為用戶k的下行信道矩陣，k＝1,2,…,K,K為系統(tǒng)中的用戶數(shù)，[·]^T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。

步驟2：確定用戶接收天線的零空間正交基，首先，構(gòu)造各用戶每根接收天線的干擾矩陣，然后計(jì)算各用戶每根接收天線的干擾矩陣的零空間正交基，從而獲得各用戶所有接收天線的零空間正交基，以用戶k為例，用戶k第i根接收天線的干擾矩陣為其中為戶k的下行信道矩陣H_k去掉第i行后的信道矩陣，即該干擾矩陣既包含其他用戶信道狀態(tài)信息，又包含自身信道狀態(tài)信息；具體分步驟如下：

2.1：構(gòu)造任意用戶k的第i根接收天線的干擾矩陣本發(fā)明中的干擾矩陣既包含其他用戶的信道狀態(tài)信息，又包含用戶k自身信道狀態(tài)信息。

2.2：求解用戶k的第i根接收天線的干擾矩陣的零空間正交基，對(duì)進(jìn)行奇異值分解，得到其中是的左奇異向量矩陣，是的奇異值矩陣，是右奇異向量矩陣，是非零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣，是零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣，由矩陣論的知識(shí)可知，構(gòu)成的零空間正交基。

2.3：求解用戶k的所有接收天線的干擾矩陣的零空間，遍歷用戶k的所有接收天線，重復(fù)步驟2.1和步驟2.2，得到用戶k的所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交交基為其中N_Rk為用戶k的接收天線數(shù)。

2.4：重復(fù)步驟2.1、步驟2.2和步驟2.3，遍歷所有用戶，構(gòu)造除用戶k以外的用戶的每根接收天線的干擾矩陣，求得各個(gè)用戶的所有接收天線干擾矩陣的零空間正交基。用戶k及其以外的用戶構(gòu)成所有用戶。

步驟3：根據(jù)各用戶的所有接收天線的干擾矩陣的零空間正交基與用戶的下行信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的自干擾抑制等效信道矩陣，并根據(jù)自干擾抑制等效信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣；具體分步驟如下：

3.1：構(gòu)造用戶k的自干擾抑制等效信道矩陣。利用用戶k的信道矩陣和用戶k的所有天線的零空間矩陣得到用戶k的自干擾抑制等效信道矩陣其中為用戶k的所有接收天線的零空間矩陣；將展開，表示成如下形式

自干擾抑制等效信道矩陣成塊對(duì)角形式，即步驟2中干擾矩陣的構(gòu)造方法有效消除了等效信道自干擾，其中h_k為H_k的第k行。

3.2：確定用戶k的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣。對(duì)進(jìn)行SVD分解其中是的左奇異向量矩陣，是的奇異值矩陣，是的右奇異向量矩陣；是非零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣，是零奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量矩陣；用戶k的預(yù)編碼矩陣取其中表示取的前N_Rk列；用戶k的接收矩陣為其中表示取的前N_Rk列。

3.3：重復(fù)步驟3.1和步驟3.2，遍歷所有用戶，確定所有用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣。

步驟4：對(duì)基站發(fā)送信號(hào)預(yù)編碼。

4.1：利用步驟3中構(gòu)造的線性預(yù)編碼矩陣對(duì)各個(gè)用戶的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼：具體是對(duì)用戶的信號(hào)左乘多流分集BD預(yù)編碼矩陣，以用戶k為例，用戶k多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)表示為F_kx_k。

4.2：基站對(duì)所有用戶多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)進(jìn)行相加，并通過(guò)基站端天線發(fā)射出去，表示為x為基站發(fā)送的多流分集BD預(yù)編碼后信號(hào)。

步驟5：用戶端對(duì)接收到的基站多流分集BD預(yù)編碼后的信號(hào)用對(duì)應(yīng)的多流分集BD接收譯碼矩陣進(jìn)行處理，將接收譯碼矩陣處理后的用戶的數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，估計(jì)出用戶的原始發(fā)送數(shù)據(jù)。具體分步驟如下：

5.1：利用上述獲得的用戶的多流分集BD接收譯碼矩陣處理用戶的接收信號(hào)，獲得譯碼后信號(hào)為用戶k接收到的譯碼后的數(shù)據(jù)流，L_k為基站發(fā)送給用戶k的數(shù)據(jù)流的數(shù)目，y_k為用戶k接收到的信號(hào)。

5.2：將譯碼后的用戶k的L_k條數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，假設(shè)每路數(shù)據(jù)流在合并時(shí)的加權(quán)值為復(fù)數(shù){ω_n,n＝1,2,…,L_k}，加權(quán)合并后的信號(hào)表示為合并技術(shù)可以采用等比合并方法、最大比合并方法、選擇合并方法，或者是幾種合并方法自由組合。

5.3：對(duì)合并后的信號(hào)進(jìn)行判決，得到基站發(fā)送給用戶的原始數(shù)據(jù)的估計(jì)完成自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼以及接收過(guò)程，得到準(zhǔn)確率更高的信號(hào)。

本發(fā)明的多流分集BD預(yù)編碼有效平衡了不同數(shù)據(jù)流的等效信道增益，抑制了等效信道自干擾，通過(guò)基站發(fā)送多路相同的數(shù)據(jù)流，用戶端進(jìn)行多路數(shù)據(jù)流的合并，增加了空間分集增益，提高了系統(tǒng)可靠性。

實(shí)施例7

自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法和裝置同實(shí)施例1-6，下面對(duì)本發(fā)明的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法與現(xiàn)有技術(shù)中的BD預(yù)編碼方法的錯(cuò)誤比特率性能進(jìn)行仿真比較。

圖6為本發(fā)明的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法與現(xiàn)有技術(shù)中的BD預(yù)編碼方法的錯(cuò)誤比特率性能的比較仿真圖。橫軸表示用戶的接收信噪比，縱軸表示錯(cuò)誤比特率。

仿真條件為：MU-MIMO系統(tǒng)，系統(tǒng)中有一個(gè)基站，基站天線數(shù)為6，每個(gè)用戶的接收天線數(shù)為2，用戶數(shù)為3，信道模型建模為完美的單徑瑞利衰落信道，采用蒙特卡羅仿真方法，參與仿真的有本發(fā)明的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法和傳統(tǒng)BD預(yù)編碼方法。發(fā)送信號(hào)采用QPSK調(diào)制，誤碼率為多次實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)平均誤碼率。

如圖6所示，本發(fā)明的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法與傳統(tǒng)的BD預(yù)編碼方法相比，在誤比特率性能上有明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)誤碼率為10^-3時(shí)，本發(fā)明的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法與傳統(tǒng)BD預(yù)編碼方法相比，獲得約1.5dB的增益。并且隨著接收信噪比的增加，本發(fā)明的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法相對(duì)于傳統(tǒng)BD預(yù)編碼方法在相同的信噪比下，誤比特率更低，也就是說(shuō)誤碼率性能的優(yōu)勢(shì)更加明顯。用本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼處理，可以使系統(tǒng)獲得更佳的誤碼性能，且提高了系統(tǒng)的傳輸可靠性。

綜上所述，本發(fā)明公開的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法及裝置，該方法包括：基站獲取各個(gè)用戶的下行信道矩陣，確定總的用戶信道矩陣；基站端確定各用戶接收天線的干擾信道矩陣的零空間正交基；根據(jù)用戶的所有接收天線干擾矩陣的零空間正交基與用戶的下行信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的自干擾抑制等效信道矩陣，并根據(jù)等效信道矩陣，構(gòu)造每個(gè)用戶的多流分集BD預(yù)編碼矩陣和多流分集BD接收譯碼矩陣；對(duì)基站發(fā)送給所有用戶的原始信號(hào)進(jìn)行多流分集BD預(yù)編碼，并將預(yù)編碼后的信號(hào)相加，從基站端天線發(fā)射出去；用戶端對(duì)接收到的信號(hào)用對(duì)應(yīng)的多流分集BD接收譯碼矩陣接收處理，將各用戶接收處理后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行合并，估計(jì)出原始發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的自干擾抑制的多流分集BD預(yù)編碼方法，解決了MU-MIMO系統(tǒng)中接收端天線間自干擾的技術(shù)問(wèn)題，消除多用戶干擾的同時(shí)，極大地抑制了等效信道的自干擾，并通過(guò)多路數(shù)據(jù)流的合并增加了空間分集增益，提高了系統(tǒng)的可靠性。用于無(wú)線通信領(lǐng)域的抗干擾。