專利名稱:預(yù)編碼矩陣的確定方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種預(yù)編碼矩陣的確定方法及裝置。
背景技術(shù):
在MIMO(Multiple-Input-Multiple_Output,多進(jìn)多出系統(tǒng))干擾信道中,為了提高系統(tǒng)的性能,通常需要為發(fā)射端選取較優(yōu)的預(yù)編碼矩陣?,F(xiàn)有技術(shù)提供一種人為降秩的預(yù)編碼矩陣計(jì)算方法,可以計(jì)算出較優(yōu)的預(yù)編碼矩陣,具體實(shí)現(xiàn)步驟如下
I. MIMO系統(tǒng)中,每個(gè)接收端測(cè)量并且向與其相對(duì)應(yīng)的發(fā)射端反饋信道矩陣。每個(gè)發(fā)射端都設(shè)ー個(gè)最大同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)的約束(該最大同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)亦即預(yù)編碼矩陣的秩),并且根據(jù)該約束和信道矩陣初始化ー個(gè)預(yù)編碼矩陣。2. MIMO系統(tǒng)中,每個(gè)發(fā)射端輪流更新自身的預(yù)編碼矩陣,做法如下某一發(fā)射端(以下稱為第一發(fā)射端)獲得其他發(fā)射端在與之相對(duì)應(yīng)的接收端(以下稱為第一接收端)產(chǎn)生的干擾的自相關(guān)矩陣。這些信息可以由第一接收端測(cè)量并且反饋到第一發(fā)射端。然后,第一發(fā)射端根據(jù)自己最大同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)的約束對(duì)自己的信號(hào)鏈路(以下稱為第一鏈路)的信道矩陣進(jìn)行降秩,使得降秩之后的信道矩陣的秩不大于最大同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)。最后,第一發(fā)射端根據(jù)降秩之后的信道矩陣以及干擾的自相關(guān)矩陣計(jì)算出使第一鏈路的信道容量最大的預(yù)編碼矩陣,并采用該預(yù)編碼矩陣發(fā)射數(shù)據(jù)。3.對(duì)每個(gè)發(fā)射端循環(huán)執(zhí)行步驟2中的更新,直到收斂(即更新后與更新前的預(yù)編碼矩陣變化不大)。然而,在采用上述人為降秩的預(yù)編碼矩陣計(jì)算方法時(shí),雖然可以通過對(duì)實(shí)際的信道矩陣進(jìn)行降秩,來降低不同鏈路之間的相互干擾,在一定程度上提高了系統(tǒng)性能,但是該方法無法充分利用信道矩陣的空間特性,因而,獲得的系統(tǒng)性能還是較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種預(yù)編碼矩陣的確定方法及裝置,提高M(jìn)MO系統(tǒng)的吞吐量,優(yōu)化整體的系統(tǒng)性能。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種預(yù)編碼矩陣的確定方法,包括確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束;根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大= 1,2…,K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù)。ー種通信裝置,包括確定單元,用于確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束;
計(jì)算單元,用于根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大,j = 1,2-, K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù)。
ー種通信系統(tǒng),包括K個(gè)發(fā)射端和K個(gè)接收端;其中,第j個(gè)發(fā)射端,用于確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束;根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大= 1,2-, K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù);第j個(gè)接收端,用于接收所述第j個(gè)發(fā)射端采用所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣發(fā)射的數(shù)據(jù)。由上述技術(shù)方案所描述的本發(fā)明實(shí)施例中,第j個(gè)發(fā)射端確定所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,并根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣??梢钥闯觯l(fā)射端的預(yù)編碼矩陣是利用秩約束和所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的實(shí)際信道矩陣計(jì)算得出,并且,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大。與現(xiàn)有技術(shù)中通過對(duì)實(shí)際的信道矩陣進(jìn)行降秩來計(jì)算出最優(yōu)編碼矩陣相比,當(dāng)各個(gè)發(fā)射端采用本技術(shù)方案計(jì)算出的最優(yōu)編碼矩陣進(jìn)行發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí),可以提高M(jìn)MO系統(tǒng)的吞吐量,優(yōu)化整體的系統(tǒng)性能。
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供一種預(yù)編碼矩陣的確定方法的流程圖;圖2為圖I中步驟102的一種實(shí)現(xiàn)方式的流程圖;圖3為圖I中步驟101的一種實(shí)現(xiàn)方式的流程圖;圖4為圖I中步驟101的另ー種實(shí)現(xiàn)方式的流程圖;圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真結(jié)果示意圖;圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供ー種通信裝置的結(jié)構(gòu)圖;圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供ー種通信裝置中確定單元的ー種結(jié)構(gòu)圖;圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供ー種通信裝置中確定單元的另ー種結(jié)構(gòu)圖;圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供ー種通信裝置中計(jì)算單元的ー種結(jié)構(gòu)圖;圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供ー種通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例中,每個(gè)發(fā)射端計(jì)算自身的預(yù)編碼矩陣,以第j個(gè)發(fā)射端計(jì)算自身的預(yù)編碼矩陣為例,本發(fā)明實(shí)施例詳細(xì)介紹ー種預(yù)編碼矩陣的確定方法,如圖I所示,包括101、確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束;根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大。 102、根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大。j = 1,2-, K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例中,發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣是利用秩約束、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的實(shí)際信道矩陣計(jì)算得出,并且,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大。與現(xiàn)有技術(shù)中通過對(duì)實(shí)際的信道矩陣進(jìn)行降秩來計(jì)算出最優(yōu)編碼矩陣相比,當(dāng)各個(gè)發(fā)射端采用本技術(shù)方案計(jì)算出的最優(yōu)編碼矩陣進(jìn)行發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí),充分利用了信道矩陣的空間特性,可以提高M(jìn)MO系統(tǒng)的吞吐量,優(yōu)化整體的系統(tǒng)性能。需要說明的是,具體應(yīng)用時(shí),上述步驟101在實(shí)現(xiàn)確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束吋,需要采用步驟102中計(jì)算發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣的方法。為了便于理解,下面首先介紹步驟102的一種實(shí)現(xiàn)方式,如圖2所示,包括如下子步驟102-1、MIMO系統(tǒng)中,每個(gè)接收端測(cè)量并且向與其相對(duì)應(yīng)的發(fā)射端反饋信道矩陣。每個(gè)發(fā)射端根據(jù)各自所確定的秩約束、對(duì)應(yīng)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和接收到的信道矩陣初始化預(yù)編碼矩陣。例如,第j個(gè)發(fā)射端根據(jù)所確定的第j個(gè)發(fā)射端的秩約束、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和接收到的信道矩陣初始化預(yù)編碼矩陣。102-2、每個(gè)發(fā)射端獲得對(duì)應(yīng)接收端在上次迭代后新的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣,并且更新各自的預(yù)編碼矩陣。例如第j個(gè)發(fā)射端更新后的預(yù)編碼矩陣是如下預(yù)設(shè)優(yōu)化問題的解maxlogdet(/ + H1IjRjlHjjQj)subject to Qj ^ 0Rank (Qj) ^ TjTrace (Qj)ミ Pj
其中,l0gdet(/ + ifK丑ぶ爿表示第j個(gè)發(fā)射端和第j個(gè)接收端之間的鏈路的信
道容量,I表示単位矩陣,Hjj表示從第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣,Rj表示上次預(yù)編碼矩陣迭代更新后第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣,= FjF/, j = 1,2,...,K,K為發(fā)射端的總個(gè)數(shù),為第j個(gè)發(fā)射端的發(fā)射信號(hào)自相關(guān)矩陣,&為第j個(gè)發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣,rj是第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,Rank(Qj)表示的秩,Pj是第j個(gè)發(fā)射端的發(fā)射功率約束,Trace (Qj)表示Qj的跡。102-3、循環(huán)執(zhí)行步驟102-2中的更新,直到收斂。得出的所述預(yù)設(shè)優(yōu)化問題的最優(yōu)解滿足納什均衡點(diǎn)的特性。所述收斂是指,將相鄰兩次更新得到的預(yù)編碼矩陣的對(duì)應(yīng)元素相減得出差異矩陣,將所述差異矩陣中所有元素取模之后的值相加得出總和,如果該總和小于一定閾值,則說明預(yù)編碼矩陣收斂。所述納什均衡點(diǎn)是指給定其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣,每個(gè)發(fā)射端單獨(dú)改變預(yù)編碼矩陣不會(huì)增加自身信號(hào)鏈路的信道容量。通常把納什均衡點(diǎn)視為預(yù)編碼矩陣的最優(yōu)值。需要說明的是,每個(gè)發(fā)射端都需要執(zhí)行上述102-2中的預(yù)編碼矩陣的更新,各個(gè)發(fā)射端可以同時(shí)進(jìn)行上述預(yù)編碼矩陣的更新,當(dāng)然也可以按照一定順序進(jìn)行輪流更新,例如,有發(fā)射端I、發(fā)射端2和發(fā)射端3,各個(gè)發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣更新的順序可能為1-2-3-1-2-3-1-2-3…直至迭代收斂。本發(fā)明不限于各個(gè)發(fā)射端在執(zhí)行預(yù)編碼矩陣更新時(shí)的順序。需要說明的是,上述優(yōu)化問題可以存在多個(gè)最優(yōu)解,本發(fā)明實(shí)施例提供一種最優(yōu)解(亦即最優(yōu)預(yù)編碼矩陣)的閉式表達(dá),包括定義為.=,其中,Aj是方陣,假定其維度是< ソN);對(duì)Ki進(jìn)行特征值分解得出へ=U々的,其中,ル是酉陣,
A7 —特H⑷メ2⑷スメ是對(duì)角陣,A i (Aj)代表Aj的第i個(gè)特征值,Sj = Rank (Hjj);構(gòu)造自相關(guān)矩陣込=WU1I,其中,E j是維度為的對(duì)角陣,E j對(duì)角線上的元素ぶ%認(rèn)(;)メ2(;),...メ<(;)}滿足
權(quán)利要求
1.一種預(yù)編碼矩陣的確定方法,其特征在于,包括 確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束; 根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大= 1,2…,K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述預(yù)編碼矩陣的確定方法,其特征在于,所述確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束包括 在預(yù)置計(jì)數(shù)単元的取值為t,且所述預(yù)置計(jì)數(shù)単元的取值不大于第一門限值時(shí),執(zhí)行如下步驟①-⑤ ①不改變除第j個(gè)發(fā)射端之外的所有發(fā)射端的秩約束,所述t為非零正整數(shù); ②將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值,定義所述第一預(yù)設(shè)值為Cij,I彡a j彡Nj且a j關(guān)rj(t-l),Nj表示第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣的秩,rj(t-l)表示預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí),第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j = 1,2···,Κ; ③根據(jù)每個(gè)發(fā)射端當(dāng)前的秩約束、對(duì)應(yīng)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和從對(duì)應(yīng)接收端接收到的信道矩陣,計(jì)算每個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,并獲取各條鏈路在最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量; ④當(dāng)所述各條鏈路的信道容量總和大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-i時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束更新為所述第一預(yù)設(shè)值,并將鏈路信道容量總和更新為所述各條鏈路的信道容量總和; 當(dāng)所述各條鏈路的信道容量總和不大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,并將鏈路信道容量總和設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和; ⑤將預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值加I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)編碼矩陣的確定方法,其特征在于,所述確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束包括 在預(yù)置計(jì)數(shù)単元的取值為t,且所述預(yù)置計(jì)數(shù)単元的取值不大于第一門限值時(shí),執(zhí)行如下步驟①-⑤ ①不改變除第j個(gè)發(fā)射端之外的所有發(fā)射端的秩約束,所述t為非零正整數(shù); ②將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值,定義所述第一預(yù)設(shè)值為Cij,I彡a j彡Nj且a j關(guān)rj(t-l),Nj表示第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣的秩,rj(t-l)表示預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí),第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j = 1,2···,Κ; ③根據(jù)每個(gè)發(fā)射端當(dāng)前的秩約束、在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)從對(duì)應(yīng)接收端接收到的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)信道矩陣,分別計(jì)算每個(gè)發(fā)射端在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)信道矩陣下的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,井分別獲取每條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)各個(gè)信道矩陣對(duì)應(yīng)的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量;④當(dāng)所述各條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量總和大于預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的平均鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束更新為所述第一預(yù)設(shè)值,并將平均鏈路信道容量總和更新為所述各條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量總和;每條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量為每條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)各個(gè)信道矩陣對(duì)應(yīng)的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量的平均值; 當(dāng)所述各條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量總和不大于預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的平均鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,并將平均鏈路信道容量總和設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的平均鏈路信道容量總和; ⑤將預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值加I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)編碼矩陣的確定方法,其特征在于,所述根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣包括 對(duì)預(yù)設(shè)優(yōu)化問題進(jìn)行迭代計(jì)算; 獲取所述預(yù)設(shè)優(yōu)化問題在進(jìn)行迭代計(jì)算收斂到納什均衡點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)解,所述最優(yōu)解即為所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣;
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)編碼矩陣的確定方法,其特征在干,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣的閉式表達(dá)包括 定義ろ=,其中,Aj是方陣,假定其維度是< XN); 對(duì)、進(jìn)行特征值分解得出へ=U々的,其中,ル是酉陣,k] — α§{λ (Aj),も(Aj),Λり(Aj),是對(duì)角陣,入i (Aj)代表Aj的第i個(gè)特征值,sj =Rank (Hjj); 構(gòu)造自相關(guān)矩陣a =KSZTf,其中,Σ』是維度為的對(duì)角陣,Σ j對(duì)角線上的元素JkgU1 (Σ;),Λ(Σ;),..·,ん;(Σ;)}滿足其中,μ」·的選取滿足Σん(、)=巧;Qj = FjF/, j = 1,2,... ,K, K為發(fā)射端的總個(gè)數(shù),F(xiàn)j為第j個(gè)發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣。
6.ー種通信裝置,其特征在于,包括 確定單元,用于確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j = 1,2-, K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端的總數(shù); 計(jì)算單元,用于根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大;j = I,2…,K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述通信裝置,其特征在于,所述確定単元包括 第一處理模塊,用于在預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t,且預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值不大于第一門限值時(shí),不改變除第j個(gè)發(fā)射端之外的所有發(fā)射端的秩約束,所述t為非零正整數(shù); 所述第一處理模塊還用于將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值,定義所述第一預(yù)設(shè)值為a1≤a j≤Nj且a jデrj (t_l),Nj表示第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣的秩,rj(t-l)表示預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí),第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j = 1,2-,K; 第一獲取模塊,用于根據(jù)每個(gè)發(fā)射端當(dāng)前的秩約束、對(duì)應(yīng)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和從對(duì)應(yīng)接收端接收到的信道矩陣,計(jì)算每個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,并獲取各條鏈路在最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量; 第一調(diào)整模塊,用于當(dāng)所述各條鏈路的信道容量總和大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-i時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束更新為所述第一預(yù)設(shè)值,并將鏈路信道容量總和更新為所述各條鏈路的信道容量總和; 所述第一調(diào)整模塊還用于當(dāng)所述各條鏈路的信道容量總和不大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,并將鏈路信道容量總和設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和; 第一計(jì)數(shù)模塊,用于將預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值加I。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信裝置,其特征在于,所述確定単元包括 第二處理模塊,用于在預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t,且預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值不大于第一門限值時(shí),不改變除第j個(gè)發(fā)射端之外的所有發(fā)射端的秩約束,所述t為非零正整數(shù); 所述第二處理模塊還用于將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值,定義所述第一預(yù)設(shè)值為a1 ≤a j≤Nj且a jデrjt-l) ,Nj表示第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣的秩,rj(t-l)表示預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí),第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j = 1,2-,K; 第二獲取模塊,用于根據(jù)每個(gè)發(fā)射端當(dāng)前的秩約束、在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)從對(duì)應(yīng)接收端接收到的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)信道矩陣,分別計(jì)算每個(gè)發(fā)射端在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)信道矩陣下的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,并分別獲取每條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)各個(gè)信道矩陣對(duì)應(yīng)的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量; 第二調(diào)整模塊,用于當(dāng)所述各條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量總和大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的平均鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束更新為所述第一預(yù)設(shè)值,并將平均鏈路信道容量總和更新為所述各條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量總和;每條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量為每條鏈路預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)各個(gè)信道矩陣對(duì)應(yīng)的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量的平均值; 所述第二調(diào)整模塊還用于當(dāng)所述各條鏈路在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的信道相干時(shí)間內(nèi)的平均信道容量總和不大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的平均鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,并將平均鏈路信道容量總和設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的平均鏈路信道容量總和; 第二計(jì)數(shù)模塊,用于將預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值加I。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信裝置,其特征在于,所述計(jì)算単元包括 計(jì)算模塊,用于對(duì)預(yù)設(shè)優(yōu)化問題進(jìn)行迭代計(jì)算; 獲取模塊,用于獲取所述預(yù)設(shè)優(yōu)化問題在進(jìn)行迭代計(jì)算收斂到納什均衡點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)解,所述最優(yōu)解即為所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣; 其中,所述預(yù)設(shè)優(yōu)化問題為
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信裝置,其特征在于,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣的閉式表達(dá)包括 定義ろ=HlRr1Hjj ,其中,Aj是方陣,假定其維度是< XN); 對(duì)、進(jìn)行特征值分解得出へ=U々的,其中,ル是酉陣,
11.ー種通信系統(tǒng),其特征在于,包括K個(gè)發(fā)射端和K個(gè)接收端; 其中,第j個(gè)發(fā)射端,用于確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束;根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大,j = 1,2···,K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端或者接收端的總數(shù); 第j個(gè)接收端,用于接收所述第j個(gè)發(fā)射端采用所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣發(fā)射的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述第j個(gè)發(fā)射端在預(yù)置計(jì)數(shù)単元的取值為t,且所述預(yù)置計(jì)數(shù)単元的取值不大于第一門限值時(shí),執(zhí)行如下步驟①-⑤ ①不改變除第j個(gè)發(fā)射端之外的所有發(fā)射端的秩約束,所述t為非零正整數(shù); ②將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值,定義所述第一預(yù)設(shè)值為Cij,I彡a j彡Nj且a j關(guān)rj(t-l),Nj表示第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣的秩,rj(t-l)表示預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí),第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j = 1,2···,Κ; ③根據(jù)每個(gè)發(fā)射端當(dāng)前的秩約束、對(duì)應(yīng)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和從對(duì)應(yīng)接收端接收到的信道矩陣,計(jì)算每個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,并獲取各條鏈路在最優(yōu)預(yù)編碼矩陣下的信道容量; ④當(dāng)所述各條鏈路的信道容量總和大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束更新為所述第一預(yù)設(shè)值,并將鏈路信道容量總和更新為所述各條鏈路的信道容量總和; 當(dāng)所述各條鏈路的信道容量總和不大于預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和時(shí),將第j個(gè)發(fā)射端的秩約束設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)単元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,并將鏈路信道容量總和設(shè)置為預(yù)置計(jì)數(shù)單元取值為t-Ι時(shí)對(duì)應(yīng)的鏈路信道容量總和; ⑤將預(yù)置計(jì)數(shù)單元的取值加I。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開一種預(yù)編碼矩陣的確定方法及裝置,涉及通信技術(shù)領(lǐng)域,可以提高M(jìn)IMO系統(tǒng)的吞吐量,優(yōu)化整體的系統(tǒng)性能。包括確定第j個(gè)發(fā)射端的秩約束,j=1,2…,K,K為MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端的總數(shù);根據(jù)從所述第j個(gè)發(fā)射端到第j個(gè)接收端的信道矩陣、第j個(gè)接收端的干擾和噪聲的自相關(guān)矩陣和所述第j個(gè)發(fā)射端的秩約束迭代計(jì)算出所述第j個(gè)發(fā)射端的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣,所述最優(yōu)預(yù)編碼矩陣使得從所述第j個(gè)發(fā)射端到所述第j個(gè)接收端之間的鏈路在其他發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣不變的情況下的信道容量最大。本發(fā)明實(shí)施例主要應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)中計(jì)算預(yù)編碼矩陣的過程中。
文檔編號(hào)H04L1/06GK102651676SQ20111004536
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
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