[发明专利]一种基于SLNR和THP混合自适应预编码设计方法

说明书

本发明公开一种基于信漏噪比SLNR和预编码THP混合自适应预编码设计方法，首先，基站根据所获得的下行信道矩阵，执行基于SLNR准则的针对所有终端的预编码操作；然后，基站针对部分在角度域上较为接近的终端执行基于THP的非线性预编码。本发明的优点在于，通过额外增加基于THP的非线性预编码，能够有效降低位置相近终端间的互相干扰；同时，由于THP预编码只是针对部分位置相近的终端，能根据每次终端的实际分布自适应调整，对于复杂度的增加较为有限。

技术领域

本发明属于多天线及无线通信技术，涉及一种抗小区内多用户干扰的方法，具体涉及一种信漏噪比 SLNR和Tomlinson-Harashima Precoding(THP)混合自适应预编码方法。

背景技术

随着无线通信技术和移动互联网的飞速发展，人们不断地对移动通信速率提出更高的要求。然而，无线通信系统中可用频谱和发射功率等系统资源都是有限的，无法满足日益增长的速率要求。研究表明，多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)技术通过在发送端和接收端配置多根天线，开辟了空间域资源，可以有效利用空间复用和分集增益，在不增加系统带宽和发射功率的情况下，成倍地提升系统容量和频谱利用率。

随着5G时代的即将到来，在基站端配置大规模天线阵列成为趋势。通过在基站侧放置数十甚至数百根天线，使得基站到各个用户间的信道相互正交，从而能够获得更高的频谱效率、更好的功率效能，以及较低的检测复杂度等。但是，上述优点的获得是假设放置在基站的大规模天线阵列的各个天线相互间独立，即用户到各条天线的信道相互独立。然而，在实际场景中，这一理想条件将难以实现。首先，受限于基站的空间限制，当放置如此数量的天线时，天线间的间距必然无法太大；其次，基站，往往布置在建筑物顶端或者天花板上端，周围散射体是较为稀疏的，导致需要较远的天线间距才能使天线间的相关性去除。因此，在大规模天线系统中，实际上天线间的相关性是难以避免的。由此将导致大规模天线系统信道矩阵的秩(Rank)实际上是小于终端数目的，这将使得线性预编码的效果大打折扣。例如，当两个终端位于相近的位置时，基站到这两个终端的下行信道矢量(假设终端配置单天线)存在较大的相关性，若采用基于迫零准则的预编码，则由基站到这两个终端所组成的下行信道矩阵是准病态的，即两个特征值中，最小特征值会远小于最大特征值，导致迫零预编码会放大发射信号功率，使性能下降。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于信漏噪比(Signal toLeakage plus Noise Ratio，SLNR)和预编码(Tomlinson-Harashima，THP)混合自适应预编码设计方法。首先，基站根据所获得的下行信道矩阵，执行基于SLNR准则的针对所有终端的预编码操作；然后，基站针对部分在角度域上较为接近的终端执行基于THP的非线性预编码。

在描述本发明的具体步骤前，先对部分缩写及符号进行定义。tr表示矩阵的迹，上标H表示共轭转置， diag表示对角化，A^-1表示对矩阵A求逆。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于信漏噪比SLNR和预编码THP的混合自适应预编码设计方法，具体步骤如下：

步骤1：基站发送下行导频序列，用户根据接收到的导频序列估计出各自的信道状态信息(CSI)并通过反馈链路进行反馈，基站通过反馈链路获取CSI，并根据反馈链路信号估计各个终端信号的到达角。

步骤2：基站利用反馈获得的所有终端的CSI，执行基于SLNR准则的线性预编码。其中，第k用户的信漏噪比SLNR为：

其中，I表示单位矩阵，N_t表示基站配置的天线数，w_k设计原则应使得SLNR_k最大，w_k可以选取最大的特征值所对应的特征向量。为了保证预编码后发射功率不变，需要通过预编码矩阵使其满足发射功率限制条件。