[发明专利]基于奇异值分解的多用户MIMO系统下行链路传输方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及多用户MIMO系统中下行链路的信息传输，具体的说是基于奇异值分解的矢量扰动辅助的多用户MIMO系统下行链路的传输方法。

背景技术

无线通信系统中，为了满足日益增长的高速率数据传输的需要，可以通过在基站端和用户端配置多天线来实现，从而构成了多输入多输出的MIMO系统。相对于单用户MIMO系统，多用户MIMO系统通过利用多用户的分集增益和多天线的分集增益、复用增益可以更好地提高系统容量和频谱有效性。

对于多用户MIMO系统的下行链路传输而言，系统中存在多用户干扰。这就要求每个用户的接收机能够消除多用户干扰，导致了复杂的接收机设计。在多用户MIMO系统下行链路的传输中，对发送信息的预处理是一项关键的技术，这是由于它可以有效降低多用户MIMO系统中的多用户干扰，从而降低了接收机的复杂度。

一个发射端具有预处理功能的多用户MIMO系统传输如图1所示。该系统由一个基站和多个用户构成。其中，基站和每个用户端都装配有多根天线，构成了MIMO系统。在基站端，发送给所有用户的数据通过发射天线一起发出，在每个用户的接收端，首先获取信道信息，然后利用获得的信道信息对发给自己的数据进行检测。为了在发射端进行预处理，信道信息必须反馈回给基站，在图1中用虚线的方框表示。得到反馈的信道信息后，基站对发给每个用户的信息进行预处理，如图1的虚线方框所示。

预处理技术主要分为线性和非线性两类，非线性预处理技术如Tomlinson-Harishima相对于线性预处理技术可以使系统达到更好的性能，但是非线性预处理技术的计算量很大，导致发射机的设计会非常复杂。

在众多的预处理技术当中，基于奇异值分解的多用户MIMO下行链路预处理技术得到广泛的应用。中国专利“多用户MIMO系统下行链路发射端信息数据的预处理方法”(公开号CN 200810018001.3)，公开了一种基于奇异值分解的预处理方法，在这种方法中基站根据用户反馈的信道信息进行奇异值分解，然后在用户信道的子空间进行迫零预处理，从而完全消除多用户干扰。同时，这种方法还可以支持根据子信道特征值的大小采用不同的调制方式，对于特征值大的子信道采用高阶调制，特征值小的子信道采用低阶调制。但是由于受到基站发射端的额定发射功率的限制，使用这种方法需要引入功率控制系数，由于迫零预处理矩阵的影响，会导致该功率控制系数的取值较大，从而降低了接收信号的信噪比，导致了系统传输性能的下降。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有的不足，提供了一种基于奇异值分解的多用户MIMO系统下行链路传输方法，通过优化功率控制系数，提高接收信号的信噪比，从而提高系统的传输性能。

实现本发明的技术方案是：在多用户MIMO系统的下行链路传输中，使用基于奇异值分解的矢量扰动辅助的预处理技术，降低由于传统预处理矩阵所带来的功率的损失，从而极大的提高系统的传输性能。其具体实现过程如下：

(1)将基站发送给所有用户的信息符号表示为一个列向量：

x=[x1T,x2T,···,xLT]T]]>

式中，x_k为基站发送给第k个用户的信息符号向量，包含了s_k个数据流，1≤k≤L，L为用户的个数，[·]^T为转置；

(2)构建将发送给所有用户的信息符号列向量x的发射功率归一化的功率调整矩阵：

β＝diag{β₁，β₂，...β_L}，