[发明专利]基于有限反馈的多用户MIMO系统预编码方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传输技术领域的方法和装置，具体是一种基于有限反馈的多用户MIMO系统预编码方法和装置。

背景技术

在发射机和接收机上使用多根天线，即构成了多输入多输出(MIMO)传输模型，这种传输方式可以增强无线连接的可靠性和增加无线通信系统的容量。在电磁干扰较为严重的无线环境中，对于一个拥有M_T根发射天线和M_R根接收天线的系统，MIMO传输方式对信道容量提高的贡献，与发射天线数以及接收天线数，相对较小的数值成线性关系。因此，MIMO技术已成为未来宽带移动通信系统优秀的备选方案。预编码技术针对无线信道的衰落特性，以加权的方式使得发送信号能够更好的克服信道对信号的衰落，更好的跟踪信道状态的变化，是提高MIMO系统性能的有效方法之一。近些年来，由于MIMO技术的发展，使得预编码技术成为无线通信领域重要的研究方向。预编码技术着眼于提高无线通信的数据传输速率，在2005年成为IEEE 802.16e标准的一部分，包括开环和闭环的预编码方法。在3GPP标准中也使用了基于预编码的有限反馈的预编码方法。

由于MIMO系统的容量与发射端和接收端的最小天线数相关，而在实际系统中，移动端由于体积和功率的限制，天线的数量受到约束，而基站则不受此限制。因此，为了在这种情况下实现空间分集，多用户MIMO广播信道(Broadcast Channel，BC)的研究近年来引起了学术界广泛的兴趣。已有的研究结果表明，脏纸编码(Dirty Paper Coding，DPC)能够达到MIMO广播信道的容量域。然而，在发射端和接收端实现DPC所需要额外的复杂度极高。并且如何构造实用的、达到系统容量的DPC码的问题至今没有得到解决。

线性预编码技术具有计算复杂度低，实现简单的优点。已有的研究结果表明，迫零波束成形(Zero-foring Beamforming，ZFBF)能够消除各个用户天线之间的干扰，性能接近最优。在实际频分双工(FDD)系统中，信道状态信息(CSI)可以由接收端的信道估计获得，并通过反馈信道传输到发射端。但是，由于反馈信道的带宽是有限的，一般不可能将全部的CSI信息传输到发射端，只能通过反馈有限比特的信息来表示CSI。由于用有限比特的信息来量化CSI，存在着量化的误差。导致预编码的性能，与发射端完全已知CSI的理想情况相比，有较大的性能损失。

经对现有技术的文献检索发现，Nihar Jindal在IEEE InternationalSymposium on Information Theory(IEEE信息理论国际会议，2006年7月，2699-2703页)上发表的“A Feedback Reduction Technique for MIMO BroadcastChannels”(《一种低反馈量的MIMO广播信道技术》)。该文中，对多天线用户接收机的情况下，提出了一种减少反馈比特数的预编码方法，其中预编码的具体方法为：用户接收端首先估计出各个天线的信道状态矢量；然后从遍历预先构造的码本，从中选择与各个天线信道状态矢量所构成的空间，夹角最小的码字，来代表用户的信道状态矢量；最后将所选择的码字编号反馈给发射端，由发射端生成预编码矩阵。这一方法的优点是：在相同码本下，减少了平均的量化误差，从而可以降低反馈的比特数。其不足在于：将多天线接收机的情况退化为单天线接收机，从而相应地，块对角化(BlockDiagonalization，BD)预编码算法退化为迫零算法，使得预编码的自由度下降。因此，系统的性能有着进一步提高的余地。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于有限反馈的多用户MIMO系统预编码方法和装置，选出若干个与接收天线矢量空间较小的备选码字，再从备选码字中选择出代表信道状态信息的码字，在减少量化误差的同时，利用了块对角化预编码设计自由度高、性能比迫零算法好的优点，提高了多用户预编码的性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的基于有限反馈的多用户MIMO系统预编码的方法，包括如下步骤：