一种适合双流数据传输的最小距离预编码方法

摘要

本发明公开了一种适合双流数据传输的最小距离预编码方法，特征是利用信道矩阵条件数和正交幅度调制信号调制阶数作为索引参数，通过查找预先构造好的适合4阶至256阶正交幅度调制信号的预编码参数查找表获取设计参数，根据旋转角以及功分角参数的闭合计算公式进行实时设计最小距离预编码矩阵。与已有基于数值穷尽搜索策略的相关设计方法相比，本发明方法不仅具有逼近最优的预编码性能，同时还具有极低的在线计算复杂度和工程实现成本，便于在诸如802.11n、TD-HSPA+、TD-LTE及TD-LTE-Advanced等新一代宽带无线和移动通信系统中实时实施。

主权项

一种适合双流数据传输的最小距离预编码方法，设发送端采用正交幅度调制发送两路数据流，总的发送功率为P₀，多输入多输出平坦衰落信道的等效虚拟信道矩阵且在发送端已知，预编码矩阵其特征在于具体操作步骤为：先利用奇异值分解定义式H＝UΛV^*对等效虚拟信道矩阵H进行奇异值分解，其中，等效虚拟信道矩阵H的左奇异矩阵U和右奇异矩阵V均为酉阵，等效虚拟信道矩阵H的对角矩阵Λ中包含由大到小排列的最大奇异值λ₁和次大奇异值λ₂，V^*表示对矩阵V进行共轭转置操作；根据矩阵条件数定义式κ＝λ₁/λ₂计算信道矩阵条件数κ；然后根据调制阶数M以及信道矩阵条件数κ所落入的区间确定旋转角θ、第一辅参a、第二辅参b和第三辅参c具体数值，即：当调制阶数M＝4时，若信道矩阵条件数κ∈[1,2.6455]，则旋转角θ＝π/4，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑0.5，第三辅参c＝1；若信道矩阵条件数κ＞2.6455，则旋转角θ＝0.4636，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑2，第三辅参c＝4；当调制阶数M＝16时，若信道矩阵条件数κ∈[1,2.7575]，则旋转角θ＝π/4，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑0.5，第三辅参c＝1；若信道矩阵条件数κ∈(2.7575,6.3293]，则旋转角θ＝0.4914，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑1.5，第三辅参c＝3；若信道矩阵条件数κ∈(6.3293,9.7892]，则旋转角θ＝0.3474，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑2.5，第三辅参c＝7；若信道矩阵条件数κ＞9.7892，则旋转角θ＝0.2450，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑4，第三辅参c＝16；当调制阶数M＝64时，若信道矩阵条件数κ≤6.3293，则旋转角θ，第一辅参a，第二辅参b及第三辅参c的取值等同于调制阶数M＝16时对应的情况；若信道矩阵条件数κ∈(6.3293,10.2239]，则旋转角θ＝0.3474，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑2.5，第三辅参c＝7；若信道矩阵条件数κ∈(10.2239,13.5809]，则旋转角θ＝0.5763，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑4.5，第三辅参c＝7；若信道矩阵条件数κ∈(13.5809,19.2505]，则旋转角θ＝0.2640，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑3.5，第三辅参c＝13；若信道矩阵条件数κ∈(19.2505,24.1993]，则旋转角θ＝0.6235，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑9.5，第三辅参c＝13；若信道矩阵条件数κ∈(24.1993,27.6122]，则旋转角θ＝0.3766，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑7.5，第三辅参c＝19；若信道矩阵条件数κ∈(27.6122,33.3233]，则旋转角θ＝0.5450，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑11.5，第三辅参c＝19；若信道矩阵条件数κ∈(33.3233,37.5851]，则旋转角θ＝0.1757，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑5.5，第三辅参c＝31；若信道矩阵条件数κ＞37.5851，则旋转角θ＝0.1244，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑8，第三辅参c＝64；当调制阶数M＝256时，若信道矩阵条件数κ∈[1,2.7578]，则旋转角θ＝π/4，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑0.5，第三辅参c＝1；若信道矩阵条件数κ∈(2.7578,6.3310]，则旋转角θ＝0.4914，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑1.5，第三辅参c＝3；若信道矩阵条件数κ∈(6.3310,10.2277]，则旋转角θ＝0.3474，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑2.5，第三辅参c＝7；若信道矩阵条件数κ∈(10.2277,13.5847]，则旋转角θ＝0.5763，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑4.5，第三辅参c＝7；若信道矩阵条件数κ∈(13.5847,19.2666]，则旋转角θ＝0.2640，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑3.5，第三辅参c＝13；若信道矩阵条件数κ∈(19.2666,24.1797]，则旋转角θ＝0.6235，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑9.5，第三辅参c＝13；若信道矩阵条件数κ∈(24.1797,27.5797]，则旋转角θ＝0.3766，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑7.5，第三辅参c＝19；若信道矩阵条件数κ∈(27.5797,33.2760]，则旋转角θ＝0.5450，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑11.5，第三辅参c＝19；若信道矩阵条件数κ∈(33.2760,38.0613]，则旋转角θ＝0.1757，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑5.5，第三辅参c＝31；若信道矩阵条件数κ∈(38.0631,42.5594]，则旋转角θ＝0.6665，第一辅参a＝13，第二辅参b＝‑16.5，第三辅参c＝21；若信道矩阵条件数κ∈(42.5594,48.4217]，则旋转角θ＝0.2766，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑10.5，第三辅参c＝37；若信道矩阵条件数κ∈(48.4217,51.9294]，则旋转角θ＝0.1501，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑6.5，第三辅参c＝43；若信道矩阵条件数κ∈(51.9294,56.4563]，则旋转角θ＝0.4004，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑16.5，第三辅参c＝39；若信道矩阵条件数κ∈(56.4563,62.2950]，则旋转角θ＝0.5234，第一辅参a＝13，第二辅参b＝‑22.5，第三辅参c＝39；若信道矩阵条件数κ∈(62.2950,65.7926]，则旋转角θ＝0.3611，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑18.5，第三辅参c＝49；若信道矩阵条件数κ∈(65.7926,70.3372]，则旋转角θ＝0.1309，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑7.5，第三辅参c＝57；若信道矩阵条件数κ∈(70.3372,76.1621]，则旋转角θ＝0.2178，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑13.5，第三辅参c＝61；若信道矩阵条件数κ∈(76.1621,81.8983]，则旋转角θ＝0.5569，第一辅参a＝19，第二辅参b＝‑30.5，第三辅参c＝49；若信道矩阵条件数κ∈(81.8983,88.8331]，则旋转角θ＝0.1159，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑8.5，第三辅参c＝73；若信道矩阵条件数κ∈(88.8331,95.7671]，则旋转角θ＝0.4148，第一辅参a＝13，第二辅参b＝‑29.5，第三辅参c＝67；若信道矩阵条件数κ∈(95.7671,100.4424]，则旋转角θ＝0.2892，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑23.5，第三辅参c＝79；若信道矩阵条件数κ∈(100.4424,103.8877]，则旋转角θ＝0.5103，第一辅参a＝21，第二辅参b＝‑37.5，第三辅参c＝67；若信道矩阵条件数κ∈(103.8877,107.3716]，则旋转角θ＝0.1040，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑9.5，第三辅参c＝91；若信道矩阵条件数κ∈(107.3716,110.8182]，则旋转角θ＝0.1794，第一辅参a＝3，第二辅参b＝‑16.5，第三辅参c＝91；若信道矩阵条件数κ∈(110.8182,114.3008]，则旋转角θ＝0.6617，第一辅参a＝37，第二辅参b＝‑47.5，第三辅参c＝61；若信道矩阵条件数κ∈(114.3008,121.0977]，则旋转角θ＝0.2676，第一辅参a＝7，第二辅参b＝‑25.5，第三辅参c＝93；若信道矩阵条件数κ∈(121.0977,128.1588]，则旋转角θ＝0.3509，第一辅参a＝13，第二辅参b＝‑35.5，第三辅参c＝97；若信道矩阵条件数κ∈(128.1588,132.7378]，则旋转角θ＝0.0943，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑10.5，第三辅参c＝111；若信道矩阵条件数κ∈(132.7378,139.6686]，则旋转角θ＝0.6125，第一辅参a＝39，第二辅参b＝‑55.5，第三辅参c＝79；若信道矩阵条件数κ∈(139.6686,145.4671]，则旋转角θ＝0.4241，第一辅参a＝21，第二辅参b＝‑46.5，第三辅参c＝103；若信道矩阵条件数κ∈(145.4671,148.3779]，则旋转角θ＝0.3955，第一辅参a＝19，第二辅参b＝‑45.5，第三辅参c＝109；若信道矩阵条件数κ＞148.3779，则旋转角θ＝0.0624，第一辅参a＝1，第二辅参b＝‑16，第三辅参c＝256；再根据预编码矩阵F的右正交矩阵定义式$B=\left[\begin{array}{cc}\cos \theta & -\sin \theta \\ \sin \theta & \cos \theta \end{array}\right]$计算预编码矩阵F的右正交矩阵B；依据功分角参数定义式计算功分角参数并根据预编码矩阵F的对角矩阵定义式计算预编码矩阵F的对角矩阵Σ；最后根据预编码矩阵定义式F＝VΣB计算预编码矩阵F，将其作为最佳预编码矩阵输出。