[发明专利]基于MMSE准则提高非线性MU MIMO系统性能的方法及装置

说明书

本发明提供一种基于MMSE准则提高非线性多用户MIMO系统性能的方法及装置，所述方法包括步骤：估计非线性信号的统计特征，并将非线性信号分解为不相关的线性增益信号和失真信号；通过预编码生成方式消除多用户间线性增益信号的干扰；将非线性失真信号看做加性高斯白噪声，在接收端使用基于MMSE准则的新的检测矩阵以恢复出原始信号。本发明可实现系统性能的提升，使得非线性失真对有用信号的影响减弱，本发明的装置结构简单，几乎不增加系统的额外开销。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于MMSE准则提高非线性多用户MIMO系统性能的方法及装置。

背景技术

为了消除射频前端功率放大器等带来的非线性失真，数字预失真作为一种广泛使用的射频功率放大器线性化技术存在复杂度较高的问题。功率放大器模型分为物理模型和行为模型，其中行为模型分为无记忆行为模型和有记忆行为模型。记忆多项式模型被广泛应用于有记忆性功率放大器的建模。为了估计出多项式中的参数，设计出准确的数字预失真多项式，复杂的矩阵求逆使得计算的复杂度成倍提高。中兴通讯股份有限公司申请号为CN200710111529.0的发明提出了一种预失真模型装置和信号的预失真处理装置、系统及方法。此发明实现的预失真模型可以只输出一个预失真参数，并且可以用复数乘法器级联，并可以同时对信号放大设备的瞬时失真和记忆失真进行校准。不用提取信号放大设备的非线性模型，直接提取预失真模型，从而降低数字预失真处理的复杂度，并可降低误差。京信通信系统(中国)有限公司申请号为CN201310665379.3的发明公开了一种预失真参数确定方法、设备及数字预失真处理系统。该方法包括：根据当前输入至功率放大器PA的第一前向信号和所述第一前向信号对应的反馈信号，确定当前的预失真系数矩阵；根据确定的所述当前的预失真系数矩阵和最近N次的预失真系数矩阵，确定平滑处理后的预失真系数矩阵；根据所述平滑处理后的预失真系数矩阵，确定预失真参数。由于对当前的预失真系数矩阵做了平滑处理，并根据平滑处理后的预失真系数矩阵确定预失真参数，可在DPD模块利用上述预失真参数对输入至DPD模块的第二前向信号进行数字预失真处理时提高系统输出信号的稳定性。作为数字预失真技术的一种，还是存在复杂度过高的问题，需要额外的计算复杂度。

在现有的通信系统中，正交频分复用(Orthogonal frequency divisionmultiplexing， OFDM)技术可以节省频率资源，克服符号间干扰(Inter SymbolInterference，ISI)和信道间干扰(Inter Channel Interference，ICI)，简化信道估计和均衡，从而得到了广泛的应用。

当前，在无线通信系统中，多用户MIMO系统通过使用预编码技术消除多用户间干扰，将用户信号分配到多个发射天线上，但是，由于功率放大器进入饱和区等带来的非线性失真信号，在一定程度上破坏了预编码矩阵带来的信号的正交性，使得用户间干扰无法被完全消除，成为系统性能损失的来源之一。

设定多用户MIMO系统中有M个用户，基站侧有L根发射天线，每个用户均有Nm 根接收天线。第m个用户第k个子载波上的信号S_m(k)，所有用户信号的数据流总和和发射天线数量可以不一样。使用预编码矩阵Q_m(k)消除用户间干扰。则发射信号为使用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT，表示为)和离散傅里叶逆变换(Inverse Discrete Fourier Transform，IDFT，表示为)做时频域转换。

在线性多用户MIMO系统中，f(·)＝¹，则第m个用户的接收信号为：

其中，当我们使用预编码技术寻找到预编码矩阵Q(K)，存在使得上式右边第二项即可消除用户间干扰，可得：

R_m(k)＝H_m(k)Q_m(k)S_m(k)+N_m(k)