[发明专利]用于在多小区多用户多天线系统中基于ICA的解码方法

说明书

本发明涉及一种用于在多小区多用户多天线系统中基于ICA的解码方法。本发明在接收方不知道信道状态信息的情况下，该解码方法基于ICA，采用少量的非正交导频序列，实现多小区多用户多天线系统中的解码。该发明可以提高数据传输速率且减少由导频污染带来的失真。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线通信多天线技术领域，具体是一种用在多小区多用户多天线系统中基于ICA(独立成分分析法)的解码方法。

背景技术

多小区多用户多天线系统是未来无线通信发展的关键技术，在多天线系统中基站配置数量众多的天线，这些天线同时服务于相对较少的单天线移动用户。在通信过程中，如果接收方知道信道状态信息，多天线系统可以很简单地实现高数据传输速率和能量效率。但是，信道状态信息是未知的，所以在多天线系统中对信道状态信息的估计是极其重要的。

在发送方发送信息之前，先发送一组收发双方事先约定好的导频信号，接收方通过导频信号估计信道状态信息。导频信号要求相互正交，如果导频信号非正交甚至被复用，会引起导频污染。比如不同小区的用户在同一频段、同一时间使用同一导频，信道状态估计的性能会非常差，系统解码的性能也会非常差。

发明内容

为了减少信道状态估计中由导频污染产生的失真，本发明就提出了一种信号在多小区多用户多天线系统中的解码方法，即一种充分利用少量非正交导频信号基于ICA的解码方法。

假定系统模型为：

其中，该系统共有L个用户，基站侧天线数为M。再假定每个用户发送长为T的信息序列，其中每个元素均匀地取自某一QAM(正交幅度调制)星座，且序列前端均包含长为τ的导频序列。L个用户的发送信号记为L×T的矩阵X＝[Φ S]，其中X的前τ列是导频序列矩阵Φ，它的第i行表示第i个用户所发送的导频序列，后(T-τ)列为用户的信息矩阵S，它的第i行表示第i个用户所发送的信息。基站的接收信号可表示成M×T的接收信号矩阵Y。H是一个维度为M×L的信道矩阵。ρ为信噪比，为对角矩阵，β_l(1≤l≤L)表示第l个用户到基站的路径损耗和阴影衰落增益系数，N表示随机噪声矩阵，令G＝HB。

基于上述的系统模型，本发明方法具体包括设计导频序列和解码两部分。

1.关于导频序列的设计方法，具体如下：

根据该系统的用户数L，得到一个整数τ，要求τ满足条件4^τ-2<L≤4^τ-1。构造一个L×τ的导频序列矩阵Φ，要求Φ的第一列的每个元素都是1，其它元素取自于4-QAM，且保证Φ的任意两个行向量都不相同。

2.关于由接收信号矩阵Y中解出发送信号矩阵X，具体如下：

2-1基站接收到信号矩阵为Y＝[y₁ y₂ … y_T]，y_i是第i(1≤i≤T)个列向量。计算Y的样本均值为可得协方差矩阵E(yy^H|G)的样本估计：

其中，上标H表示矩阵的共轭转置。

2-2.对Σ进行特征值分解使得其中是一个M×M的对角矩阵，且对角线上的元素按降序排列，有是一个M×M的酉矩阵。

令把分解成其中是的前L列，是剩下的M-L列。由这些分解，有0表示零矩阵。利用PCA(主成分分析法)可以得到：

其中，I_L为L阶的单位矩阵，V^H为L×L的酉矩阵。