一种基于链路自适应的MIMO系统发射预编码方法

摘要

本发明公开了一种基于链路自适应的MIMO系统发射预编码方法。该方法针对多输入多输出(MIMO)系统中发射天线之间存在的相关性对系统性能的影响，在已有的基于相关矩阵自适应调整发射功率和相位的预编码算法的基础上，增加基于最小判决距离最大化准则的自适应调制，使接收端得到均衡且最小的误码率。由于不同的天线采用不同的调制制式，该方法可以保证更加充分地利用信道资源，以改善误码性能和系统容量。

主权项

1.一种基于链路自适应的MIMO系统发射预编码方法，其特征在于，该方法的MIMO系统中有两支发射天线和两支接收天线，两支发射天线分别为第一发射天线和第二发射天线，两支接收天线分别为第一接收天线和第二接收天线，信道为准静态平坦Rayleigh衰落，该信道只存在发射相关，信道矩阵为H₀为2×2维的独立同分布复高斯矩阵，其元素的均值为0，方差为1；R_t为2×2维的MIMO信道发射相关矩阵；为R_t的Hermitian平方根；其中，α和β均为常数，且α²+β²＝1，ρ为信道相关系数、ρ＝2αβ，为相位差系数，j表示复数虚部，为MIMO信道发射相关矩阵中第二发射天线相对于第一发射天线的相位差，方法具体按下列步骤进行：步骤一，确定信道相关系数和两支发射天线总比特数根据信道估计确定信道矩阵H，然后利用公式(2)计算MIMO信道发射相关矩阵：R_t＝E{H^HH}        (2)其中：E{·}表示取数学期望，[·]^H表示对矩阵进行共轭转置运算；接着对R_t进行Hermitian开方，得到其平方根再根据中的常数α和β计算信道相关系数ρ＝2αβ；根据传输系统对传输总速率的要求，确定MIMO系统两支发射天线的总发射比特数r_t，r_t的取值在侯选值集合V＝{0，2，4，6，8}中选择；进而可得常数步骤二，确定发射天线的最佳比特分配值在侯选值集合V＝{0，2，4，6，8}中遍历搜索寻找使最小判决距离δ最大化的比特分配方案，确定第一发射天线的最佳比特分配值和第二发射天线的最佳比特分配值其中：r_t为MIMO系统两支发射天线的总发射比特数，r₁为第一发射天线分配的比特数，r₂为第二发射天线分配的比特数，最小判决距离步骤三，信号调制根据确定的和值，对第一发射天线和第二发射天线所发射的信号进行调制：当时，第一发射天线不发送信号；当第一发射天线采用4QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第一发射天线采用16QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第一发射天线采用64QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第一发射天线采用256QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第二发射天线不发送信号；当第二发射天线采用4QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第二发射天线采用16QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第二发射天线采用64QAM调制制式对所发射的信号进行调制；当时，第二发射天线采用256QAM调制制式对所发射的信号进行调制；调制后的待发射信号为b＝[b₁ b₂]^T，其中：b₁为第一发射天线调制后的待发射信号，b₂为第二发射天线调制后的待发射信号；步骤四，对第二发射天线调制后的待发射信号b₂进行相位旋转，即b₂乘以相位旋转后的待发射信号为其中：Ф为相位旋转矩阵，步骤五，对相位旋转后的待发射信号Фb分配功率，功率分配方案为： 功率分配后的待发射信号为其中：P为功率分配矩阵，P₁为第一发射天线的功率分配值，P₂为第二发射天线的功率分配值，且P₁+P₂＝1；步骤六，功率分配后的待发射信号由第一发射天线和第二发射天线经信号传输至第一接收天线和第二接收天线，第一接收天线和第二接收天线的接收信号为：其中：n为2×1维的高斯白噪声，n₁为第一接收天线的高斯白噪声，n₂为第二接收天线的高斯白噪声，n₁和n₂均值为0，n₁和n₂方差为σ²；步骤七，接收信号S经过迫零滤波器：其中：表示对矩阵取伪逆运算，z为迫零滤波器的输出信号；步骤八，利用对z进行最大比合并后得到b₁的软输出η₁；其中：表示对矩阵的第1列进行共轭转置运算；然后根据步骤三中对应第一支发射天线的调制制式对η₁进行判决，得到b₁的硬判决：其中：sgn(·)为对应调制制式的判决函数；步骤九，在迫零滤波器的输出信号z中消除b₁的干扰，将b₁的干扰消除后的接收信号为：为b₁经过信道传输后在接收端收到的重构信号；步骤十，对消除b₁干扰后的接收信号进行最大比合并后得到对应b₂的软输出η₂：其中：表示对矩阵的第2列进行共轭转置运算；接着利用相位差系数对η₂进行相位旋转，然后根据步骤三中对应第二支发射天线的调制制式对进行判决，得到b₂的硬判决：