[发明专利]空间子信道选择和预编码装置

说明书

技术领域

本发明属于例如移动通信系统中使用的多输入多输出(MIMO ＝多输入多输出)通信领域。

背景技术

在一点对多点通信系统中，例如移动通信系统的下行链路，发射 器具有给在其覆盖之下的接收器分配诸如时间、频率和空间分量的资 源的重要任务。如果发射器了解每个用户的信道，即，无线电信道， 则可以同时为多个用户服务，并且在空间中在相同频率上对他们多路 复用。在多点对一点通信系统中，例如移动通信系统的上行链路，这 个任务必须由接收器完成。下面将说明发射的下行链路方向，对上行 链路的应用是直接的。出于这个目的，在基站或接入点处和移动用户 处使用多个天线，这产生公知的多输入多输出(MIMO)系统。此处， 考虑具有K个用户以及发射器处的M_Tx个天线和第k个接收器处的 M_Rx，k个天线的MIMO系统。第k个用户的信道可被以矩阵描述：

Hk∈CMRx,k×MTx]]>

假设在发射器处的这些矩阵的完善知识，通常被考虑的一个优化 问题是总功率约束之下的总计容量的最大化。可以通过迭代注水 (water-filling)，参见W.Yu.发表的Sum-Capacity Computation for the Gaussian Vector Broadcast Channel，IEEE Transactions on Information Theory，52：754-759，2006，和W.Yu，W.Rhee，S. Vishwanath，S.Jafar和A.Goldsmith发表的Sum Power Iterative Waterfilling for Multi-antenna Gaussian Broadcast Channels，IEEE Transactions on Information Theory，51：1570-1580，2005，找到这个问 题的最优解。

这依赖脏纸编码(Dirty Paper Coding，DPC)，参见M.H.M. Costa的Writing on Dirty Paper，IEEE Transactions on Information Theory，29：439-441，1983年5月，其说明可以完美地消除当对某个数 据流编码时已知的干扰，并且这个流的最大可实现速率与好像未出现 该干扰相同。然而，近似最优DPC的实际实现非常复杂。

常规概念可能是理论上最优的，然而，它们具有这样的缺点，即 需要远超出实际可获得的处理性能的高处理努力。例如，通过例如迭 代注水进行的下行链路中的总计速率的真正优化或最大化需要非常 高的处理性能，这是由于这些算法非常复杂。另外，这些算法涉及其 他复杂操作，诸如例如非线性脏纸编码(DPC＝脏纸编码)或矢量预 编码。

虽然这些提议可以产生对MIMO无线电信道的最优利用，它们 分别需要上面的非线性编码或预编码操作。这些概念所涉及的问题具 有高的计算复杂度、接收器处高的硬件要求，例如，需要具有高动态 范围的放大器和高性能模拟/数字转换器。

另外，向信号处理链引入了高的处理延迟。

发明内容

本发明的目的是提供一种更高效的用于发射的MIMO无线电信 道的空间子信道分配的先进概念。

通过根据权利要求1的空间子信道选择和预编码装置和根据权 利要求18的用于选择和预编码的方法实现这个目的。

本发明基于这样的发现，即，可以在实施例中使用线性技术作为 非线性的复杂的预编码操作的替换方案。虽然在实施例中不是总能实 现最优用户调度，当与可被常规实现的概念相比时，它们仍能产生显 著的性能改进。另外，虽然避开了例如计算涉及的操作，诸如大量分 解的MIMO无线电信道上的详尽搜索，实施例实现了近似最优解的 性能。