[发明专利]基于码本的多符号联合旋转THP预编码方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于码本的多符号联合旋转THP预编码方法。本发明提出的预编码方法，就是采用码本的形式来大幅减少角度旋转前馈信息，从而节省前馈链路的系统开销，同时进一步提升非线性预编码的传输性能。另外，通过选取合适的码本集合，本发明中提出的THP‑CB预编码算法相较于THP‑TC预编码具有显著的误码性能提升。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于码本的多符号联合旋转THP预编码方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术作为现代无线通信领域的关键技术之一，极大地提高了系统的频谱效率(Spectrum Efficient，SE)。MIMO系统通常采用同垂直贝尔实验室分层空时结构(Vertical-Bell Laboratories Layered-Space-Time,V-BLAST)。在V-BLAST结构中，发射信号可以在空间上进行多路复用，所有天线在同一时刻同时发送信号。虽然这种结构显著提升了系统频谱效率，但是也带来了信道间干扰(inter-channel interference，ICI)这一问题。因此，通常在接收端需要采用最小均方误差(Minimum Mean-Squared Error,MMSE)检测器等方式来消除ICI干扰。然而随着基站端发射天线数的增加，用户端检测器的复杂度会随着发射天线的增加而呈指数上升，这将导致用户终端的功耗过高。

为了解决上述问题，在发射端进行ICI预消除的预编码(Precoding)技术被提出。预编码技术的作用与接收端的检测器基本相当，它们的目的均是为了消除ICI干扰。区别在于预编码是在发射端实现，而检测器是在接收端实现。常见的线性预编码算法有迫零(Zero-Forcing,ZF)预编码、最小均方误差预编码和块对角化(Block Diagonalization,BD)预编码等。其中，ZF预编码和BD预编码已被用于长期演进系统(Long Term Evolution,LTE)的非码本预编码传输方式中。然而，线性预编码的性能存在一定的不足。例如，ZF预编码在消除ICI干扰的同时会放大高斯噪声的影响，因此其性能无法达到理论信道容量。另外，在用户密集的场景下，由于信道存在很强的相关性，线性预编码的性能会出现严重恶化。

因此，为了进一步提高预编码的性能，一系列非线性预编码技术被相继提出。Costa在1983年提出了脏纸编码(Dirty Paper Coding,DPC)的概念。当发射端完全已知潜在的加性干扰时，DPC预编码能够达到理论信道容量。但是DPC预编码的算法复杂度非常高，其在实际系统中无法实现。因此，Tomlinson和Harashima随即提出了低复杂度的模代数非线性预编码，也称作Tomlinson-Harashima预编码(Tomlinson-Harashima Precoding,THP)。THP预编码具有较低的计算复杂度，以及相较于线性预编码更加优异的性能表现。因此，THP预编码的提出使得非线性预编码的应用成为可能。但是THP预编码同样存在一些缺陷，例如取模操作的引入带来了成形损耗、取模损耗和功率损耗等问题。这意味着，THP预编码的性能能够被进一步提升。因此，一种基于星座点倾斜(Tilted Constellation,TC)的THP预编码算法，即THP-TC预编码被提出，以用于弥补功率损耗的问题。THP-TC预编码通过旋转发射符号的角度来优化最终的发射功率，能够实现较好的性能提升。

然而目前的THP-TC预编码技术需要发射端将每根发射天线上的角度旋转信息通过前馈链路传输给接收端。并且前馈的开销会随着发射天线数的增加而线性增长，甚至会出现角度旋转信息的前馈开销超过待传输的用户数据量，这在实际系统中是不能被接受的。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，采用码本的形式来大幅减少角度旋转前馈信息，从而节省前馈链路的系统开销，同时进一步提升非线性预编码的传输性能。