大規(guī)模mimo中高效的上行傳輸方式的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信領(lǐng)域，尤其是大規(guī)模MIMO中高效的上行傳輸方式。
【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)模MIMO技術(shù)能在不增加頻譜資源的情況下提高系統(tǒng)的頻譜效率、降低發(fā)射 功率、減少小區(qū)內(nèi)干擾W及小區(qū)間干擾，從而受到廣泛的關(guān)注，成為未來5G移動(dòng)通信突破 性技術(shù)之一。
[000引在單小區(qū)的上行大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，K個(gè)用戶同時(shí)向基站發(fā)送信號，基站配置了 上百根天線。已有的研究中，用戶直接將信號發(fā)送出去，或者對信號進(jìn)行預(yù)編碼后發(fā)送出 去，若用戶配置nt根天線，則每個(gè)時(shí)隙每個(gè)用戶最多發(fā)送nt個(gè)調(diào)制符號。文獻(xiàn)"Generalized spatialmodulationinlarge-scalemultiusermimosystems" (arxiv:1503. 03997 Vl[CS.it]，2015)將空間調(diào)制應(yīng)用于上行大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，除了用天線傳輸信號外，還用 不同的天線組合來傳輸若干個(gè)比特，提高了傳輸效率。
[0004] 在單小區(qū)的上行大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，由于基站配置了上百根天線，就能譯碼上百 個(gè)調(diào)制符號，若同一時(shí)隙所有用戶發(fā)送的調(diào)制符號數(shù)即Knt遠(yuǎn)小于基站配置的天線數(shù)，則傳 輸效率有待于提局。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明公開了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中一種高效的傳輸方式，適用于K個(gè)用戶和一個(gè)基 站的上行傳輸系統(tǒng)，且每個(gè)用戶配置兩根天線基站配置N根天線。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是：基站得到滿足一定條件的預(yù)編碼矩陣，并將預(yù)編碼矩 陣的元素的量化值反饋給用戶；用戶根據(jù)用戶數(shù)W及基站配置的天線數(shù)計(jì)算每次傳輸?shù)?Alamouti碼字的數(shù)量，用戶對其調(diào)制信號進(jìn)行Alamouti編碼W及預(yù)編碼，然后將預(yù)編碼后 的碼字相加并且發(fā)送出去；基站利用Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性分離 出每個(gè)Alamouti碼字，進(jìn)而譯碼每個(gè)碼字的元素。
[0007] 本發(fā)明的具體步驟如下：
[0008] A，基站得到滿足一定條件的預(yù)編碼矩陣，并將預(yù)編碼矩陣的元素的量化值反饋給 用戶；
[0009] B，用戶k對其調(diào)制信號進(jìn)行空時(shí)編碼W及預(yù)編碼，然后將預(yù)編碼后的碼字相加并 且發(fā)送出去，k= 1，2,…，K，K是總用戶數(shù)；
[0010] C，基站譯碼每個(gè)用戶期望發(fā)送給基站的信號。
[0011] 進(jìn)一步，所述步驟A具體包括：
[0012]Al,基站根據(jù)用戶數(shù)W及基站配置的天線數(shù)計(jì)算每個(gè)用戶每次傳輸?shù)腁lamouti 碼字的數(shù)量I，/ = ，N是基站配置的天線數(shù)，K是總用戶數(shù)，Ld表示取整運(yùn)算；
[0013]A2,基站隨機(jī)選取歸一化的階數(shù)為2X2的預(yù)編碼矩陣Vki,k= 1，2,…，K，i= 1，2,…，I，j：4Wi。，N是基站配置的天線數(shù)，K是總用戶數(shù)，U表示取整運(yùn)算，Vki滿秩且 滿足&￥。，11八12，...，&￥"，&￥21，&￥22，-..&￥21，...，&￥1<1各不相同，?處用戶1^至1搖站的信道 矩陣，階數(shù)為NX2,k= 1，2,…，K;
[0014]A3,基站量化Vki的元素，k= 1，2,…，K，i= 1, 2,…，I，/ =L鮮N是基站配置 的天線數(shù)，K是總用戶數(shù)，Ld表示取整運(yùn)算，然后將Vki的元素的量化值發(fā)送到第k個(gè)用戶。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟B具體包括：
[0016]BI,用戶k根據(jù)用戶數(shù)W及基站配置的天線數(shù)決定每個(gè)用戶每次傳輸?shù)腁lamouti 碼字的數(shù)量I，k= 1，2,…，K，K是總用戶數(shù)，/ = ，N是基站的天線個(gè)數(shù)，U表示取 整運(yùn)算；
[0017]B2,用戶k對其調(diào)制信號進(jìn)行Alamouti編碼得到碼字Ski,k= 1，2,…，K， K是總用戶數(shù)，i= 1，2,…，I，14敦/怎」，N表示取整運(yùn)算，N表示接收天線的個(gè)數(shù)， 2z-l - 馬=% " ，其中，s2ilk郝s2\i是調(diào)制信號，表示共輛； _S掠S賠_
[0018]B3,用戶k根據(jù)反饋信息及量化方法得到預(yù)編碼矩陣元素的取值，并由此得到預(yù) 編碼矩陣Vki，k= 1，2,…，K，i= 1，2,…，I，/ =LAyK」，N是基站的天線個(gè)數(shù)，K是總用戶 數(shù)，LJ表示取整運(yùn)算，；
[001引 B4,用戶k對Sk進(jìn)行預(yù)編碼，得到VkiSki'k= 1，2,…，K，i=1，2,…，I，/ =LW勾， K是總用戶數(shù)，N是基站的天線個(gè)數(shù)，L、」表示取整運(yùn)算，然后，用戶k發(fā)送VkiSki+Vk2Sk2+… +VkiSkI。
[0020] 進(jìn)一步，所述步驟C具體包括：
[0021]Cl，基站用Y表示其接收信號，Y的表達(dá)形式為r=乏好;(KA,+KA:+'''+n成/)+^^N k-l 是白噪聲，Y和N的階數(shù)均為NX2,N是基站配置的天線數(shù)，/ =L鮮龍」.，K是總用戶數(shù)，[a 表示取整運(yùn)算，基站根據(jù)Alamouti碼字對應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性分離Y中包含的KI個(gè)Alamouti碼字；
[0022] C2,基站譯碼Cl中分離出的KI個(gè)Alamouti碼字，k= 1，2, ???，!(，/ =Lw/必」，K 是總用戶數(shù)，N是基站的天線個(gè)數(shù)，b」表示取整運(yùn)算，采用單個(gè)符號的最大似然譯碼，得到 每個(gè)碼字中包含的2個(gè)調(diào)制符號。
[002引本發(fā)明中，每個(gè)用戶在2個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳輸了震」個(gè)調(diào)制符號。若N= 256,K= 32,則每個(gè)用戶在2個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳輸了 16個(gè)調(diào)制符號，平均每根天線每個(gè)時(shí)隙傳輸了 4個(gè)符 號。在已有的方案中，若不與空間調(diào)制相結(jié)合，每根天線每個(gè)時(shí)隙傳輸?shù)姆枖?shù)不多于1 個(gè)，若與空間調(diào)制相結(jié)合并且選擇2根天線傳輸信號，平均每根天線每個(gè)時(shí)隙傳輸了 1個(gè)符 號化及
個(gè)比特，nt是基站配置的天線的數(shù)量，因此，本發(fā)明的傳輸效率較高。
[0024] 在步驟C2中，基站分別譯碼每個(gè)Alamouti碼字，其最大似然譯碼復(fù)雜度與調(diào)制階 數(shù)成正比，低于相同場景中已有方案的最大似然譯碼復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)模型；
[0026] 圖2是本發(fā)明的流程圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明詳細(xì)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面給出本發(fā)明的一種實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。系統(tǒng)模型如圖1 所示，包括K個(gè)用戶和1個(gè)基站，用戶配置2根天線，基站配置N根天線，N>> 2。假定用 戶不知道信道狀態(tài)信息，而基站已知信道狀態(tài)信息。每個(gè)用戶期望將自己的信號發(fā)送給基 站。
[0029] 令/4鮮必」，U表示取整運(yùn)算。用戶k對其調(diào)制信號進(jìn)行Alamouti編碼， 「嚴(yán)-八*1 k= 1, 2,…，K，得到I個(gè)碼字，用Sk康不碼字，i= 1, 2,…，I，友4,. =W' ，其 _S-US-ki- 中，s2i和s2\i是調(diào)制信號，（?r表示共輛。用戶k對Sk進(jìn)行預(yù)編碼，得到VkAi,Vki是收發(fā)雙方約定的在一段時(shí)間內(nèi)保持不變的階數(shù)為2X2的預(yù)編碼矩陣。Vki滿秩且滿足 AVii,H^i2,…，H^"，H2V21，H2V22,…H2V21，…，HkVki各不相同，其中，Hk是用戶k至IJ基站的信道 矩陣，階數(shù)為NX2，k= 1，2,…，K。Vki由基站選取并且發(fā)送到第k個(gè)用戶。為保持發(fā)射功 率不變，MViJU，M?M表示范數(shù)。在相同的時(shí)間內(nèi)，用戶k發(fā)送VkiSki+Vk2Sk2+"，+VkiSki，k =1，2,…，K，i= 1，2,…，I，基站的接收信號為
[0030] F=Ix(F"沒"+F"友。+... +FA) +W k-\
[0031] 其中，Y和N分別是接收信號和高斯白噪聲，階數(shù)均為NX2。Hk是用戶k到基站的 信道矩陣，階數(shù)為NX 2,k= 1，2,…，K。
[0032] 文南犬"Interferencealignment-andcancellationschemebasedonAlamouti codeforthethree-usermulti-input-multi-outputinterferencechannel" 給出了 一種分離Alamouti碼字的方法。若該文獻(xiàn)中的M= 2,則每個(gè)接收端收到2K個(gè)Alamouti 碼字，接收信號的階數(shù)為2KX2,只要每個(gè)碼字對應(yīng)的信道矩陣不同，就可W分離運(yùn)2K個(gè) Alamouti碼字。
[003引本發(fā)明中，接收信號階數(shù)為NX2,包含KI個(gè)Alamouti碼字。由于/=1鮮《」，:所 WKI《N，又因?yàn)镵I個(gè)Alamouti碼字對應(yīng)的信道矩陣HiVii,HiVi2,…，HiV"，H2V21，H2V22,…H2V21，…，HkVki各不相同，從而基站可W分離運(yùn)KI個(gè)Alamouti碼字，然后進(jìn)行單個(gè)符號的最 大似然譯碼，其復(fù)雜度與調(diào)制階數(shù)成正比。
[0034] 本發(fā)明在2個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送了 2KI個(gè)調(diào)制符號，平均每根天線每個(gè)時(shí)隙 發(fā)送!個(gè)符號，最大似然譯碼復(fù)雜度與調(diào)制階數(shù)成正比。文獻(xiàn)"Interf