多输入多输出系统下行链路发射与接收的联合线性预编码.docx

多输入多输出系统下行链路发射与接收的联合线性预编码.docx多输入多输出系统下行链路发射与接收的联合线性预编码摘要:针对多用户多输入多输出系统下行链路线性预编码中的迫零法及正交化法对接收端的噪声有较强放大作用的问题,提出了一种发射与接收联合预编码的波束成形迭代法,该方法把联合预编码直接转变为波束成形问题,以唯一确定的最小范数解作为预编码矩阵,通过迭代得到各用户的预编解码矩阵,由于所得到的解码矩阵具有最小范数的特性,在解码时产生的噪声能量最小,从而有效地减少了对噪声的放大作用,同时,在基站总发射功率一定的条件下,根据用户的信道质量动态地分配功率可以使信道质量较差的用户得到较多的发射功率。仿真实验表明,所提出的方法与迫零法相比,在相同的仿真条件下,在平均误比特率为10-4时可以获得约9dB的性能增益。关键词:波束成形;多输入多输出;下行链路;多用户;线性预编码中图分类号::A文章编号:0253-987X(2007)04-0475-04为实现多用户多输入多输出(MIMO)系统下行链路的空分复用,文献[1-3]中采用迫零法(ZF),通过设置零点来实现对共信道干扰的抑制,文献[4-5]讨论了最小均方误差准则下,最优的发射与接收的联合设计问题,文献[6-7],,通过迭代获得最优的预编解码矩阵,在每次的迭代过程中得到的预编码矩阵是唯一确定的最小范数解,解码时对噪声的放大作用最小,有效地提高了系统的性能,同时,在基站总发射功率一定的条件下,根据用户的信道矩阵,提出了一种简单有效的动态功率分配方案,通过仿真表明,所提出的方法可以使系统的平均误比特率性能得到明显地改善。1系统模型系统由一个基站和K个移动用户构成,其中基站端有M个天线,移动用户k的天线数为Nk,设用户k(k=1,…,K)的传输数据bk为Lk×1维向量,在传输过程中,数据先与M×lk维的预编码矩阵Tk相乘,然后输出的数据依次传送至M个发射天线上,假设信道是平衰落和慢时变的,用户k的信道矩阵为Hk,维数为Nk×M,Hk第(i,j)个元为用户志的第i个接收天线到基站的第j个天线之间的复衰落系数,移动用户k接收到的数据与一个Lk×Nk的解码矩阵Rk相乘后得到Lk×1的软解码输出向量式中:nk为Nk×1维的噪声矢量,它的每个元都是均值为0、方差为N0的复高斯变量,系统的构成如图1所示。=[T1,T2,…,Tk]T,相应的解码矩阵为R=[R1,R2,…,RK],在多用户MI-MO系统中,最优的编解码矩阵联合求解的优化问题可以表示为如果R1,…,RK已经确定,可以把H等效为波束成形中的阵列流形,那么对用户k的预编码矩阵的求解就可以转化为经典的波束成形问题[8-9],则用户k的最优预编码矩阵可以用最小二乘形式表示为在已知解码矩阵的情况下,由式(6)就可以分别求得K个用户的预编码矩阵,由此,联合求解编解码矩阵的问题就可以用迭代的方法实现。迭代求解的过程可以归结为以下步骤:(1)给Rk(k=1,…,K)赋以初值,使Rk中的各元素初值均为1;(2)由式(4)得H,再由式(7)依次求得各个用户的