專利名稱：多天線多用戶通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多天線多用戶無線通信系統(tǒng)中的天線選擇技術(shù)，更具體地，涉及一種多天線多用戶無線通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇方法和設(shè)備，能夠在降低多天線多用戶通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本的同時(shí)，進(jìn)一步降低基站的總發(fā)送功率。
背景技術(shù)：
越來越高的信息傳輸速率是未來無線通信系統(tǒng)所面臨的主要問題之一。為了在有限的頻譜資源上實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，多天線技術(shù)(MIMO)已成為未來無線通信中所采用的必不可少的手段之一。在MIMO系統(tǒng)中，發(fā)送端利用多根天線進(jìn)行信號的發(fā)送，接收端利用多根天線進(jìn)行空間信號的接收。研究表明，相比于傳統(tǒng)的單天線傳輸方法，MIMO技術(shù)可以顯著的提高信道容量，從而提高信息傳輸速率。
近年來，隨著對MIMO系統(tǒng)研究的不斷深入，人們逐漸將研究的重點(diǎn)從點(diǎn)到點(diǎn)的MIMO系統(tǒng)轉(zhuǎn)向多用戶的MIMO系統(tǒng)。需要注意的是，在多用戶MIMO下行(基站BS到移動(dòng)臺(tái)MT)鏈路中，由于接收端的多個(gè)MT之間無法進(jìn)行信號的聯(lián)合處理(聯(lián)合處理需要任一個(gè)MT都知曉其他所有MT上的接收信號，而這里無法實(shí)現(xiàn))，因此無法像點(diǎn)到點(diǎn)的MIMO系統(tǒng)一樣，在接收端利用常規(guī)的MIMO檢測技術(shù)來將各用戶MT的信號分離和檢測出來。
此時(shí)，為了消除或者盡量減少接收端MT之間接收信號的干擾，一般采用在發(fā)送端，即BS端來對發(fā)送信號進(jìn)行預(yù)處理的方法。傳統(tǒng)的多用戶MIMO下行鏈路結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1所示為傳統(tǒng)的多用戶MIMO下行鏈路結(jié)構(gòu)示意。
如圖1所示，在該結(jié)構(gòu)中，包含了一個(gè)基站BS 151、和nR個(gè)移動(dòng)臺(tái)MT(161，162)，其中BS 151包含nT個(gè)發(fā)送天線，nR個(gè)MT中每個(gè)MT有一個(gè)接收天線(這里僅考慮每個(gè)MT包含一個(gè)接收天線的情況，在實(shí)際應(yīng)用中由于受MT體積的限制以及天線放置間隔的要求，每個(gè)MT包含一個(gè)接收天線應(yīng)是較一般性的情況)。這樣，由BS的nT根發(fā)送天線和nR個(gè)MT的nR根接收天線便組成了一個(gè)MIMO系統(tǒng)。
在圖1中，發(fā)送端BS 151包含nR路數(shù)據(jù)發(fā)送處理單元，分別處理nR路數(shù)據(jù)子流，每一路數(shù)據(jù)子流對應(yīng)于一個(gè)接收MT。具體說來，其中的Tx數(shù)據(jù)1子流是發(fā)送給第一個(gè)MT的，Tx數(shù)據(jù)2子流是發(fā)送給第二個(gè)MT的，依此類推。發(fā)送端BS 151中的每一路發(fā)送數(shù)據(jù)處理單元包括編碼模塊101、交織模塊102和調(diào)制模塊103。這里，每一路數(shù)據(jù)發(fā)送處理單元中的包含的編碼調(diào)制參數(shù)可以不同(因?yàn)槊總€(gè)用戶MT對數(shù)據(jù)的速率，誤碼率(BER)等要求可能不同)。接下來，對應(yīng)于nR個(gè)接收MT的nR路數(shù)據(jù)子流再經(jīng)過預(yù)處理模塊104變成nT路信號，然后再通過與之相對應(yīng)的nT個(gè)發(fā)送天線發(fā)送出去。這里，預(yù)處理模塊104由預(yù)處理控制模塊105根據(jù)接收端反饋回的信道特性等參數(shù)進(jìn)行控制。
在接收端，nR個(gè)MT分別通過各自的接收天線將空間信號接收下來。然后由各自的信道估計(jì)模塊115根據(jù)該接收信號中的導(dǎo)頻信號或采用其他方法進(jìn)行信道估計(jì)，估計(jì)出發(fā)送端BS 151的nT根發(fā)送天線到本MT的1根接收天線這一空間信道的信道特性矩陣Hk(這里，Hk表示第k個(gè)MT內(nèi)估計(jì)的信道特性，也即發(fā)送端BS 151的nT根發(fā)送天線到第k個(gè)MT的1根接收天線這一空間信道的信道特性矩陣，Hk為1×nT的行向量)。同時(shí)，各MT將估計(jì)所得的信道特性向量Hk連同Ptarget_k一齊通過反饋信道發(fā)送回發(fā)送端，其中Ptargt_k表示第k個(gè)MT對接收信號功率的要求(前面提到，在多用戶環(huán)境下，每個(gè)用戶對自己信號的要求可能不同)。接下來，每個(gè)接收MT內(nèi)數(shù)據(jù)接收處理單元執(zhí)行與發(fā)送端相反的操作，從而解出各自需要的數(shù)據(jù)。這里，數(shù)據(jù)接收處理單元包括解調(diào)模塊112，解交織模塊113，和譯碼模塊114，這些組件的功能與現(xiàn)有技術(shù)中的解調(diào)模塊、解交織模塊和譯碼模塊的功能相同，在這里不再贅述。
對于多用戶MIMO下行鏈路來說，發(fā)送端BS 151發(fā)送的數(shù)據(jù)包含了其發(fā)給多個(gè)接收MT的數(shù)據(jù)。而對于每個(gè)接收MT來說，BS發(fā)送給其他MT的數(shù)據(jù)對自己來說都是干擾。此時(shí)，如果在發(fā)送端不進(jìn)行預(yù)處理的話，每個(gè)MT通過接收天線接收的空間信號中既包含BS發(fā)給自己的信號，亦包含BS發(fā)給其他MT的信號。因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，往往在發(fā)送端BS 151中信號發(fā)送之前，事先進(jìn)行信號的預(yù)處理，即，在預(yù)處理模塊104中執(zhí)行預(yù)處理。通過預(yù)處理操作，可以使得對每個(gè)MT來說，其接收信號中完全或絕大部分是BS發(fā)給自己的信號，而將BS發(fā)給其他MT的信號對自己所造成的干擾完全消除或者盡量降低。除此之外，在預(yù)處理104中還包含了對發(fā)送功率的分配操作，其目的是使得各用戶MT的接收信號滿足各自的接收功率Ptarget_k要求，其中k＝1，2，…，nR。簡單說來，預(yù)處理操作便是對調(diào)制后信號d＝(d1，d2，…，dnR)T進(jìn)行一個(gè)左乘預(yù)處理矩陣G的操作，其中T表示轉(zhuǎn)置符號，dj表示調(diào)制器輸出的發(fā)送給第j個(gè)MT的符號，j＝1，2，…nR，這里假設(shè)dj的平均功率為1。那么，預(yù)處理矩陣G應(yīng)滿足HGd=(Ptarget_1d1,Ptarget_2d2,...,Ptarget_nRdnR)T,]]>其中H為MIMO系統(tǒng)信道特性矩陣。
傳統(tǒng)的多用戶MIMO通信系統(tǒng)中，往往不對發(fā)送天線進(jìn)行天線選擇，也就是說，BS用全部的發(fā)送天線進(jìn)行信號的發(fā)送。通過對單用戶MIMO系統(tǒng)研究表明，由于信道的衰落，MIMO系統(tǒng)中不同的發(fā)送天線所對應(yīng)的信道特性是不同的，因此，采用不同的發(fā)送天線進(jìn)行信號的發(fā)送所需的代價(jià)亦是不同的。另外，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，與發(fā)送天線相關(guān)的射頻器件(包括模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換，低噪功放，變頻器等等)往往占據(jù)了整個(gè)系統(tǒng)花費(fèi)中的大部分，因此在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如果能對發(fā)送天線進(jìn)行合理的選取將會(huì)有效降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本。為此，下面將描述一種用于多天線多用戶通信中的發(fā)送天線選擇方法，該方法在降低多天線多用戶通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本的同時(shí)，還可以進(jìn)一步降低基站的總發(fā)送功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種多天線多用戶通信中的發(fā)送天線選擇方法，在降低多天線多用戶通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本的同時(shí)，進(jìn)一步降低基站的總發(fā)送功率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種多天線多用戶通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇方法，包括以下步驟移動(dòng)臺(tái)估計(jì)各自的信道特性向量，并將估計(jì)出的信道特性向量連同目標(biāo)接收功率反饋回基站；基站利用移動(dòng)臺(tái)反饋的信息，采用遍歷或基于范數(shù)的選取方式對發(fā)送天線組合進(jìn)行選??；基站根據(jù)各用戶的目標(biāo)接收功率計(jì)算所述發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣，以便執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。
優(yōu)選地，所述移動(dòng)臺(tái)估計(jì)并向基站反饋各自的信道特性向量的步驟包括由每個(gè)移動(dòng)臺(tái)根據(jù)接收信號中的導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計(jì)，其中每個(gè)移動(dòng)臺(tái)估計(jì)所得的信道特性為一行向量，其維數(shù)等于基站的發(fā)送天線數(shù)。
優(yōu)選地，所述目標(biāo)接收功率基于相應(yīng)用戶所要求的接收數(shù)據(jù)的速率和誤碼率。
優(yōu)選地，所述對發(fā)送天線組合進(jìn)行選取包括確定發(fā)送天線組合中所包含的天線數(shù)目，所述天線數(shù)目由系統(tǒng)初始設(shè)定且不小于接收天線總數(shù)。
優(yōu)選地，所述的遍歷的發(fā)送天線選取方式包括將所有可采用的發(fā)送天線組合下的情況都計(jì)算一遍，以選擇所有天線組合下所需總發(fā)送功率最低的發(fā)送天線組合。
優(yōu)選地，所述的基于范數(shù)的發(fā)送天線選取方式包括從信道特性矩陣中選取范數(shù)值最大的若干列，并選取這些列所對應(yīng)的發(fā)送天線作為最終的發(fā)送天線組合。
根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種多天線多用戶通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇設(shè)備，包括信道估計(jì)器，估計(jì)各自的信道特性向量，并將估計(jì)出的信道特性向量連同目標(biāo)接收功率反饋回基站；預(yù)處理控制模塊，利用移動(dòng)臺(tái)反饋的信息，采用遍歷或基于范數(shù)的選取方式對發(fā)送天線組合進(jìn)行選??；并且根據(jù)各用戶的目標(biāo)接收功率計(jì)算所述發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣；預(yù)處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)處理矩陣來執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；天線選擇模塊，用于預(yù)處理控制模塊所選的天線組合來執(zhí)行天線選擇。
優(yōu)選地，所述信道估計(jì)器根據(jù)接收信號中的導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計(jì)，其中估計(jì)所得的信道特性為一行向量，其維數(shù)等于基站的發(fā)送天線數(shù)。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理控制模塊確定發(fā)送天線組合中所包含的天線數(shù)目，所述天線數(shù)目由系統(tǒng)初始設(shè)定且不小于接收天線總數(shù)。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理控制模塊執(zhí)行遍歷的發(fā)送天線選取方式包括將所有可采用的發(fā)送天線組合下的情況都計(jì)算一遍，以選擇所有天線組合下所需總發(fā)送功率最低的發(fā)送天線組合。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理控制模塊執(zhí)行基于范數(shù)的發(fā)送天線選取方式包括從信道特性矩陣中選取范數(shù)值最大的若干列，并選取這些列所對應(yīng)的發(fā)送天線作為最終的發(fā)送天線組合。
因此，根據(jù)本發(fā)明，對多天線多用戶通信中的發(fā)送天線組合進(jìn)行優(yōu)化，從而在降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本同時(shí)保證易于實(shí)現(xiàn)的前提下，可以有效降低基站的總發(fā)送功率。


通過參考以下結(jié)合附圖所采用的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，其中圖1為示出了傳統(tǒng)的多用戶MIMO下行鏈路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多用戶MIMO下行鏈路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為示出了預(yù)處理及天線選擇控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)送天線選擇方法的流程圖；圖5為示出了本發(fā)明所采用的方法與傳統(tǒng)方法的性能比較的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2所示為采用本發(fā)明技術(shù)的多用戶MIMO下行鏈路結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，包含了一個(gè)基站BS 151、和nR個(gè)移動(dòng)臺(tái)MT(161，162)，其中BS 151包含nT個(gè)發(fā)送天線，nR個(gè)MT中每個(gè)MT有一個(gè)接收天線。發(fā)送端BS 151包含nR路數(shù)據(jù)發(fā)送處理單元，每一路發(fā)送的數(shù)據(jù)子流對應(yīng)于一個(gè)接收MT。與圖1相比，該結(jié)構(gòu)的不同之處在于其包括預(yù)處理及天線選擇控制模塊202和天線選取模塊201。
這里的每一路發(fā)送數(shù)據(jù)在經(jīng)過預(yù)處理模塊104之后，需要在天線選取模塊201中進(jìn)行天線選擇。天線選取模塊201功能上類似于一個(gè)交換設(shè)備，其根據(jù)控制信息將其每個(gè)輸入與相應(yīng)的輸出，即發(fā)送天線相連。在圖2中，天線選取模塊201和預(yù)處理模塊104都由預(yù)處理及天線選擇控制模塊202根據(jù)接收端反饋回的信道特性等參數(shù)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算并控制。在接收端，nR個(gè)MT分別通過各自的接收天線將空間信號接收下來。MT在估計(jì)各自的信道特性向量Hk之后，將其連同目標(biāo)接收功率Ptarget_k一齊通過反饋信道121發(fā)送回發(fā)送端。接下來，每個(gè)接收MT內(nèi)數(shù)據(jù)接收處理單元執(zhí)行與發(fā)送端相反的操作，從而解出各自需要的數(shù)據(jù)。
與圖1中的傳統(tǒng)多用戶MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，采用本發(fā)明技術(shù)的多用戶MIMO系統(tǒng)的不同之處在于(1)加入了天線選取模塊201，該模塊的輸入與預(yù)處理模塊104的nT’(數(shù)值nT’由系統(tǒng)初始設(shè)定，要求nT≥nT′≥nR)路輸出相連，輸出與nT個(gè)發(fā)送天線106相連。從功能上來說，天線選取模塊201便是根據(jù)預(yù)處理及天線選擇控制模塊202輸出的控制信號，從天線106中選取nT’個(gè)發(fā)送天線，并將其同輸入的nT’個(gè)信號相連。(2)相應(yīng)地，此時(shí)的預(yù)處理模塊104亦從圖1中的nR路輸入nT路輸出，變?yōu)榱薾R路輸入nT’路輸出，但從實(shí)現(xiàn)原理上它仍等價(jià)于一個(gè)左乘矩陣。(3)圖1中預(yù)處理控制模塊105更新為圖2中的預(yù)處理及天線選擇控制模塊202。該模塊202根據(jù)接收端反饋回的信道特性及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行具體的天線選取和參數(shù)計(jì)算過程，并對預(yù)處理模塊104和天線選取模塊201進(jìn)行控制。預(yù)處理及天線選擇控制模塊202從實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能上可以細(xì)化為圖3所示。
圖3所示為預(yù)處理及天線選擇控制模塊202的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，包括了按實(shí)現(xiàn)功能劃分的四個(gè)小模塊選取發(fā)送天線組合模塊301，計(jì)算預(yù)處理矩陣模塊302，計(jì)算范數(shù)模塊303，以及比較模塊304。后面將會(huì)詳細(xì)介紹預(yù)處理及天線選擇中可采用的多種算法，但對每種方法來說，從實(shí)現(xiàn)上來說都包括了這四個(gè)功能模塊。
本發(fā)明中所采用的發(fā)送天線選擇方法可以用圖4來描述。
圖4所示為本發(fā)明中所采用的發(fā)送天線選擇方法的流程圖。
具體地，參考圖4，該方法的實(shí)現(xiàn)主要包含以下兩個(gè)大步驟初始多用戶MIMO下行鏈路中包含了一個(gè)基站BS 151和nR個(gè)移動(dòng)臺(tái)MT(161，162)，其中BS 151包含nT個(gè)發(fā)送天線，nR個(gè)MT中每個(gè)MT有一個(gè)接收天線，如圖2。通過本方法的操作可以從BS的nT個(gè)發(fā)送天線中選取最優(yōu)的nT’(數(shù)值nT’由系統(tǒng)初始設(shè)定，要求nT≥nT′≥nR)個(gè)發(fā)送天線進(jìn)行信號的發(fā)送，其目標(biāo)是在降低多天線多用戶通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本的同時(shí)，進(jìn)一步降低基站的總發(fā)送功率。
初始時(shí)，將對應(yīng)于第k個(gè)MT的信道特性向量表示為Hk，k＝1，2，..，nR，Hk為1×nT的行向量。那么，此時(shí)如果將整個(gè)MIMO系統(tǒng)的空間信道特性矩陣用H來表示的話，則有HT＝{H1T，H2T，…，HnRT}，其中H為一nR×nT的矩陣。另外，將第k個(gè)MT所要求的信號目標(biāo)接收功率表示成Ptarget_k(這里不失一般性，認(rèn)為各個(gè)MT有不同的業(yè)務(wù)需求，因此會(huì)有不同的目標(biāo)接收功率)，k＝1，2，..，nR。同時(shí)，將預(yù)處理操作之前的調(diào)制后信號表示為d＝(d1，d2，…，dnR)T，其中dj表示發(fā)送給第j個(gè)MT的符號，j＝1，2，…nR，這里假設(shè)dj的平均功率為1。
第一步移動(dòng)臺(tái)MT估計(jì)各自的信道特性向量，并將其連同信號目標(biāo)接收功率一齊反饋給基站，如步驟402、步驟403。
這一步里，由每個(gè)移動(dòng)臺(tái)MT的信道估計(jì)模塊115根據(jù)該MT接收信號中的導(dǎo)頻信號或采用其他方法進(jìn)行信道估計(jì)，估計(jì)出發(fā)送端BS 151的nT根發(fā)送天線到本MT的1根接收天線這一空間信道的信道特性向量Hk，k＝1，2，..，nR。接下來，各個(gè)MT將估計(jì)所得的Hk連同信號目標(biāo)接收功率Ptarget_k一齊反饋給基站。
第二步發(fā)送端(即基站BS)根據(jù)各MT反饋回的信息，對發(fā)送天線組合進(jìn)行選取，并計(jì)算按此發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣。在這一步里，可以采用不同的方法進(jìn)行實(shí)施。這兩種方式為遍歷的選取方式，基于范數(shù)的選取方式。這兩種方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度不同，所實(shí)施的效果亦不相同。具體說來，如果采用遍歷的選取方式，參見下面的步驟(a)，即步驟405～408；如果采用基于范數(shù)的選取方式，參見下面的步驟(b)，即步驟409、步驟410。
(a)采用遍歷的選取方式，如步驟405～408。顧名思義，所謂遍歷的選取方式指的是將所有可采用的發(fā)送天線組合下的情況都計(jì)算一遍，哪種天線組合下所需總發(fā)送功率最低，則選擇該發(fā)送天線組合。具體說來，包括以下步驟(1)選取某種發(fā)送天線組合，如步驟405。前面提到，本方式所要求的是從nT個(gè)發(fā)送天線中選取nT’個(gè)發(fā)送天線進(jìn)行信號的發(fā)送。此時(shí)，這樣的發(fā)送天線組合共有Ctotal＝CnTnT’個(gè)。這一步里，從其中選取一個(gè)發(fā)送天線組合，其包含nT’個(gè)發(fā)送天線，將該發(fā)送天線組合表示成C＝{k1，k2，…}，其中k1，k2，…分別表示相應(yīng)的發(fā)送天線序號。
(2)計(jì)算該發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣G，如步驟406。前面提到，預(yù)處理操作便是對調(diào)制后信號d＝(d1，d2，…，dnR)T進(jìn)行一個(gè)左乘預(yù)處理矩陣G的操作。此時(shí)的預(yù)處理矩陣G應(yīng)滿足H′Gd=(Ptarget_1d1,Ptarget_2d2,...,Ptarget_nRdnR)T.]]>由此，可以根據(jù)公式計(jì)算出此時(shí)的預(yù)處理矩陣為G＝(H’)+P，其中H’表示由發(fā)送天線組合C(前一步驟里得到)和nR個(gè)接收天線所組成的MIMO結(jié)構(gòu)的空間信道特性，即(H’)T＝{Hk1T，Hk1T，…}。另外，(H’)+表示矩陣H’的偽逆矩陣，P=diag(Ptarget_1,Ptarget_2,...,Ptarget_nR).]]>(3)計(jì)算采用該預(yù)處理矩陣G時(shí)的總發(fā)送功率，如步驟407。此時(shí)基站總發(fā)送功率的計(jì)算式為Ptotal=ΣiΣj|Gij|2,]]>其中Gi，j為預(yù)處理矩陣G中第i行第j列元素。
(4)這一步里首先將該天線組合C下計(jì)算所得的發(fā)送總功率Ptota1存儲(chǔ)下來。前面提到，本方法所要求的從nT個(gè)發(fā)送天線中選取nT’個(gè)發(fā)送天線共有Ctotal＝CnTnT′個(gè)組合。因此，在對這Ctotal＝CnTnT′個(gè)發(fā)送天線組合下的發(fā)送總功率進(jìn)行比較之前，需要將這Ctotal＝CnTnT′個(gè)發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣G都要計(jì)算一遍，即重復(fù)前面的操作。當(dāng)?shù)玫剿蠧total＝CnTnT′個(gè)發(fā)送天線組合下的發(fā)送總功率后，我們便選取發(fā)送總功率最低的發(fā)送天線組合作為最終的天線選擇結(jié)果，并采用此發(fā)送天線組合下按(2)中方法計(jì)算所得的G作為最終的預(yù)處理矩陣。
(b)采用基于范數(shù)的選取方式，如步驟409、步驟410。與采用遍歷的方法相比，該基于范數(shù)的方法可以有效地降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。其思想是直接從信道特性矩陣H中選取范數(shù)值最大的nT’個(gè)列，并選取該nT’個(gè)列所對應(yīng)的發(fā)送天線作為最終的發(fā)送天線組合。具體說來，包括(1)計(jì)算H中各列的范數(shù)值。其中，第k列的范數(shù)值為gk=Σi|Hi,k|2]]>i＝1，2，...，nR，其中Hi，k為矩陣H中第i行第k列元素。
(2)比較gk，k＝1，2，…，nR，并得到其中最大的nT’個(gè)值，將其下標(biāo)表示為C＝{k1，k2，…}。
(3)選取C＝{k1，k2，…}作為最終的發(fā)送天線組合，如步驟409，此時(shí)的預(yù)處理矩陣計(jì)算式為G＝(H’)+P，如步驟410，其中H’表示由發(fā)送天線組合C和nR個(gè)接收天線所組成的MIMO結(jié)構(gòu)的空間信道特性，即(H’)T＝{Hk1T，Hk1T，…}。另外，(H’)+表示矩陣H’的偽逆矩陣，P=diag(Ptarget_1,Ptarget_2,...,Ptarget_nR).]]>圖5所示為本發(fā)明所采用的方法與傳統(tǒng)方法的性能比較。
其中，對傳統(tǒng)方法來說，仿真中采用的nT和nR均為4。對本發(fā)明方法來說，nT和nR分別為6和4，但經(jīng)過發(fā)送天線選擇后的發(fā)送天線數(shù)目與傳統(tǒng)方法中相同，即nT’＝4。另外，信道采用了平坦衰落信道，采用16QAM調(diào)制。圖5所示為采用傳統(tǒng)方法和本發(fā)明申請中的天線選擇方法后的BER性能，其中本發(fā)明方法(1)和(2)分別對應(yīng)與前面所述的遍歷和基于范數(shù)這兩種方法。由圖5的結(jié)果可見，與傳統(tǒng)方法相比，采用本發(fā)明申請中提出的方法可以獲得更好的BER性能。
盡管以上已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例示出了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改、替換和改變。因此，本發(fā)明不應(yīng)由上述實(shí)施例來限定，而應(yīng)由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物來限定。
權(quán)利要求
1.一種多天線多用戶通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇方法，包括以下步驟移動(dòng)臺(tái)估計(jì)各自的信道特性向量，并將估計(jì)出的信道特性向量連同目標(biāo)接收功率反饋回基站；基站利用移動(dòng)臺(tái)反饋的信息，采用遍歷或基于范數(shù)的選取方式對發(fā)送天線組合進(jìn)行選??；基站根據(jù)各用戶的目標(biāo)接收功率計(jì)算所述發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣，以便執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述移動(dòng)臺(tái)估計(jì)并向基站反饋各自的信道特性向量的步驟包括由每個(gè)移動(dòng)臺(tái)根據(jù)接收信號中的導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計(jì)，其中每個(gè)移動(dòng)臺(tái)估計(jì)所得的信道特性為一行向量，其維數(shù)等于基站的發(fā)送天線數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述目標(biāo)接收功率基于相應(yīng)用戶所要求的接收數(shù)據(jù)的速率和誤碼率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述對發(fā)送天線組合進(jìn)行選取包括確定發(fā)送天線組合中所包含的天線數(shù)目，所述天線數(shù)目由系統(tǒng)初始設(shè)定且不小于接收天線總數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的遍歷的發(fā)送天線選取方式包括將所有可采用的發(fā)送天線組合下的情況都計(jì)算一遍，以選擇所有天線組合下所需總發(fā)送功率最低的發(fā)送天線組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的基于范數(shù)的發(fā)送天線選取方式包括從信道特性矩陣中選取范數(shù)值最大的若干列，并選取這些列所對應(yīng)的發(fā)送天線作為最終的發(fā)送天線組合。
7.一種多天線多用戶通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇設(shè)備，包括信道估計(jì)器，估計(jì)各自的信道特性向量，并將估計(jì)出的信道特性向量連同目標(biāo)接收功率反饋回基站；預(yù)處理控制模塊，利用移動(dòng)臺(tái)反饋的信息，采用遍歷或基于范數(shù)的選取方式對發(fā)送天線組合進(jìn)行選取；并且根據(jù)各用戶的目標(biāo)接收功率計(jì)算所述發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣；預(yù)處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)處理矩陣來執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；天線選擇模塊，用于預(yù)處理控制模塊所選的天線組合來執(zhí)行天線選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述信道估計(jì)器根據(jù)接收信號中的導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計(jì)，其中估計(jì)所得的信道特性為一行向量，其維數(shù)等于基站的發(fā)送天線數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述預(yù)處理控制模塊確定發(fā)送天線組合中所包含的天線數(shù)目，所述天線數(shù)目由系統(tǒng)初始設(shè)定且不小于接收天線總數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述預(yù)處理控制模塊執(zhí)行遍歷的發(fā)送天線選取方式包括將所有可采用的發(fā)送天線組合下的情況都計(jì)算一遍，以選擇所有天線組合下所需總發(fā)送功率最低的發(fā)送天線組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述預(yù)處理控制模塊執(zhí)行基于范數(shù)的發(fā)送天線選取方式包括從信道特性矩陣中選取范數(shù)值最大的若干列，并選取這些列所對應(yīng)的發(fā)送天線作為最終的發(fā)送天線組合。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種多天線多用戶通信系統(tǒng)中的發(fā)送天線選擇方法，包括以下步驟移動(dòng)臺(tái)估計(jì)各自的信道特性向量，并將估計(jì)出的信道特性向量連同目標(biāo)接收功率反饋回基站；基站利用移動(dòng)臺(tái)反饋的信息，采用遍歷或基于范數(shù)的選取方式對發(fā)送天線組合進(jìn)行選取；基站根據(jù)各用戶的目標(biāo)接收功率計(jì)算所述發(fā)送天線組合下的預(yù)處理矩陣，以便執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。
文檔編號H04L1/02GK1838558SQ20051005948
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者佘小明, 李繼峰 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社