[发明专利]非协作虚拟MIMO技术

说明书

技术领域

本技术方案所属的技术领域为无线通信领域。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术因其能够显著提高通信容量而受到广泛研究。然而通常情况下便携式移动终端(MT)无法安装多个天线，使得单天线MT与基站多天线无法构成真正的MIMO系统。近年来提出的虚拟MIMO技术利用空间相临的多个MT间的协作构成MIMO系统。然而协作虚拟MIMO技术要求协作MT间必须具有直接的通信能力，因而存在信息安全、系统复杂、难以实现等一系列问题。

本发明提出非协作虚拟MIMO技术，其特点在于：由于MT端不进行协作处理，因而不要求共道MT间具有直接的通信能力，克服了协作虚拟MIMO技术的缺点，但同样可实现共道用户的空分复用，使系统总容量得到成倍的提高。对于上行链路，选择合理的用户构成共道用户组合，在多天线基站接收端，通过最小均方差(MMSE)算法、迫零(ZF)算法、串行干扰消除(SIC)算法、最大似然算法等，能够将多个共道用户的上行信号分离。对于下行链路，选择合理的用户构成共道用户组合，通过提出的下行信号预先处理技术，每个用户接收信号中的共道干扰(CCI)明显被抑制，各用户无须其它用户协作便能够单独进行接收信号处理，使用户接收机得到简化。与正交频分复用(OFDM)技术联合使用，本发明能够使宽带无线通信系统的总容量得到成倍的提高。本发明尤其适用于时分双工(TDD)的无线通信系统。

发明内容

提出了虚拟MIMO系统中合理用户组合的搜寻技术，要解决的技术问题：通过选择合理的用户组合，使非协作虚拟MIMO系统能够获得更大的容量和更好的误码率(BER)性能。技术方案：首先估计MIMO信道矩阵，计算信道矩阵的广义逆阵。能够使广义逆阵的Frobenius范数最小的用户组合为最佳用户组合，广义逆阵的Frobenius范数较小的用户组合为合理用户组合。

提出了虚拟MIMO系统下行信号的预先处理技术，要解决的技术问题：在MT间不具有直接通信能力的情况下，每个用户无法利用其它用户的接收信号进行协作处理。提出的下行信号预先处理技术能够使每个用户接收信号中的CCI明显被抑制，各用户无须协作便能够单独进行接收信号处理。技术方案：首先估计下行信道矩阵，以共道用户的下行信号构成列矢量，用下行信道矩阵的广义逆阵乘以该列矢量，得到预先处理后的下行信号列矢量，对应地在基站多个天线上分别发射。

具体实施方式

用M表示非协作虚拟MIMO系统中的共道用户数量，用N表示基站天线数量。为了使接收端能够有效地分离M个共道用户信号，要求N≥M。

窄带信道的上行合理用户组合的搜寻技术。首先对N×M的上行信道矩阵H进行估计，计算信道矩阵H的广义逆阵V，能够使V的Frobenius范数最小的用户组合为最佳用户组合，V的Frobenius范数较小的用户组合为合理用户组合。根据ZF准则，H的广义逆阵由以下算法给出：

V^zf＝(H^HH)^-1H^H    (1)

根据MMSE准则，H的广义逆阵还可由以下算法给出：

V^mmse＝(H^HH+σ²I_M)^-1H^H    (2)

其中σ²表示基站归一化接收噪声功率，I_M为M×M单位矩阵，上标^H表示矩阵的共轭转置运算。最佳用户组合的搜寻算法如下：