[发明专利]一种适用于高相关MIMO信道的预编码方法

说明书

一种适用于高相关MIMO信道的预编码方法，用于降低系统误码率和增加系统容量，其技术方案是，所述方法根据高相关闭环MIMO‑PLC系统的信道传递函数，计算出相位旋转预编码矩阵F，并用计算出的预编码矩阵F对发送信号S进行调制，从而通过相位旋转将码距较小点的码距增大，以达到增加系统容量和降低系统误码率的目的。本发明结合MIMO系统实际信道特点，通过调整发射端信号的相位使其在接收端的码距达到最大，在有效利用各传输信道的同时，降低了MIMO系统的误码率，增加了MIMO系统的信道容量。

技术领域

本发明涉及一种适用于高相关MIMO信道的预编码方法，可有效降低系统误码率和增加系统容量，属于通信技术领域。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射端口和接收端口，使信号通过发射端与接收端多个端口传送和接收，从而改善通信质量。多输入多输出技术可以在提升通信系统容量的同时提高通信系统的抗衰落能力。在假设发射端和接收端信号的空间衰落不相关，即发送或接收端信道之间相关系数是独立分布的通信系统中，MIMO预编码技术是解决多用户干扰问题的主要方法，也是增加信道信噪比(SNR)和降低误码率(BER)的最有效的技术之一。然而在实际信道环境中由于物理和空间结构的特殊性使得特定MIMO信道具有很高的相关性，相邻信道信号会串扰和相互影响。

信道特性具备高相关性的MIMO系统所使得信道容量减少和误码率增加，最终使得MIMO系统整体性能降低。针对这一状况，部分研究人员提出一种基于奇异值分解(SVD)的信道矩阵分解方案，通过将MIMO信道分解成多个相互独立的子信道来达到消除互相间干扰的目的，最终实现信道容量的提升。然而基于SVD分解得到的各子信道间的信噪比存在较大差异，各子信道的增益系数又影响系统的误码性能，因此较差子信道的系统误码率性能比较差，容量也会受到极大的损失。因此寻求一种适用于高相关MIMO信道的预编码方法，以有效降低系统误码率和增加系统容量是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种适用于高相关MIMO信道的预编码方法，以降低系统误码率和增加系统容量。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种适用于高相关MIMO信道的预编码方法，所述方法根据高相关MIMO-PLC系统的信道传递函数，计算出相位旋转预编码矩阵F，并用计算出的预编码矩阵F对发送信号矩阵S进行调制，通过相位旋转将码距较小点的码距增大，以增加系统容量和降低系统误码率。

所述相位旋转预编码矩阵F的计算方法如下：

针对高相关MIMO信道特性情景，对信道传输特性做近似处理，信道参数进行如下转换：

式中H为信道传递矩阵，h_co为信道传递矩阵主对角线变量对应的信道特性，其所带表的信道衰减和相位具有高度相关性，h_cr为信道传递矩阵副对角线变量对应的信道特性，其所带表的信道衰减和相位具有高度相关性，μ为主对角线信道和副对角线信道之间的衰减数值比，α为对角线信道和副对角线信道之间的相位比；

将相位旋转预编码矩阵F设置为式中θ_opt为最佳旋转角度，其表达式为：

其中：

式中mod为取模运算符，k₀、k₁、k₂、k₃、t₁、t₂、t₃为系数。

在最佳旋转角度θ_opt的表达式中，各系数的取值的获得方法如下：