CN101217304A - 一种多子信道的多输入多输出预编码处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多子信道MIMO预编码方法和预编码信号接收方法，在发送端和接收端中，于预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量构造原始预编码矩阵V，其中m为子信道个数；获取多子信道中两两子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G。发送端将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号；接收端将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G的乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。应用本发明的方法，能够大大降低子信道间的干扰，提高系统性能。

Description

一种多子信道的多输入多输出预编码处理方法

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)技术，特别涉及一种多子信道的MIMO预编码处理方法。

背景技术

多天线技术可以提供更高的频带利用率，是当前无线通信领域中研究的热点问题。目前，最主要的多天线技术有基于空分复用(SDM)的方案，如：D-BLAST、V-BLAST；基于发射分集的方案，如：STTC、STBC；基于发送端预编码的MIMO方案等。

图1为现有的基于码书的预编码MIMO方案示意图。为简化起见，仅考虑发送端使用预编码向量的预编码MIMO系统。如图1所示，该MIMO系统具有M_t个发射天线M_r个接收天线，信道矩阵为H。假设发送端未能获知信道矩阵H，但系统具有一个低速率、无时延、无误码的反馈信道用于反馈预编码信息。并且，发送端与接收端具有相同的码书W，且W由N个酉向量

构成。

基于图1所示的系统结构，在单子信道情况下，现有的基于码书的预编码数据传输方法包括：

1、接收端从码书W中选择最优的发送预编码向量

具体选择方式为：

$\stackrel{\widehat{\→}}{v}=\underset{i\∈[1,N]}{\arg \max }\left({\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_i\left|\right|}_2\right|{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_i\∈W)---\left(1\right)$

其中，是W中的第i个向量，‖·‖₂是向量范数。

2、接收端将选择的最优发送预编码向量的序号通过反馈信道反馈给发送端，发送端利用接收的

进行发送预编码。

3、接收端根据最优发送预编码向量确定接收加权向量

其中，为达到最大增益，在接收端利用接收加权向量

对接收的信号进行MIMO接收合并。具体与对应的接收加权向量为：

$\stackrel{\→}{u}=\frac{H\stackrel{\widehat{\→}}{v}}{{\left|\right|H\stackrel{\widehat{\→}}{v}\left|\right|}_2}---\left(2\right)$

4、根据接收加权向量对接收信号进行MIMO接收合并。

在使用向量

实施发送预编码，并使用向量

实施接收合并后，系统发送接收关系式为：

$y={\stackrel{\→}{u}}^{H}H\stackrel{\widehat{\→}}{v}\text{s+}{\stackrel{\→}{u}}^H\stackrel{\→}{n}---\left(3\right)$

这里s是发送符号，y指检测后符号. $\stackrel{\→}{n}={[n_1,n_2,...,n_{M_r}]}^T$ 是0均值的AWGN噪声向量且 $E\left(\stackrel{\→}{n}{\stackrel{\→}{n}}^H\right)={\mathrm{\δ}}^2{I}_{M_r},$ δ²是噪声方差，(·)^H表示矩阵共轭转置。

若使用迫零(ZF)检测，可得系统检测后信噪比为：

$\mathrm{SNR}=P{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}^H{H}^{H}H\stackrel{\widehat{\→}}{v}/{\mathrm{\δ}}^2=\mathrm{P\Γ}/{\mathrm{\δ}}^2---\left(4\right)$

其中，系统有效增益Γ定义为：

$\mathrm{\Γ}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{\left|\right|H\stackrel{\widehat{\→}}{v}\left|\right|}_2^2={\stackrel{\widehat{\→}}{v}}^H{H}^{H}H\stackrel{\widehat{\→}}{v}---\left(5\right)$

Γ等于向量

对Hermite矩阵H^HH的瑞利商，并且当

等于H右主奇异向量时，Γ达到最大，其值为H^HH的最大特征值λ_max。但是，由于

是基于码书选择的，因此选择得到的码书中最优的

通常不等于矩阵H的右主奇异向量，也就是不能与实际信道完全匹配，从而导致系统有效增益通常达不到最佳。

上述为单子信道状况下，基于码书的预编码方法存在的问题。同理，当使用多个子信道时，由于在码书中选择的多个预编码的向量与实际信道完全匹配的可能性更低，导致各个子信道间产生了子信道间干扰，从而降低了系统的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多子信道的MIMO预编码处理方法，具体包括一个预编码方法和一个预编码信号接收方法，能够抑制子信道间干扰，提高系统的性能。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多子信道多输入多输出预编码方法，包括：

发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量，构造原始预编码矩阵V，所述m为子信道个数；

获取所述多子信道中两两子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G；

将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号。

较佳地，所述发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量包括：

接收端根据预先确定的信道矩阵H在预设的码书中选择m个预编码向量，并通过反馈信道将表征所选择的预编码向量信息的预编码矩阵指示信息PMI反馈给发送端；

发送端根据所述码书和接收端反馈的PMI，确定接收端选择的m个预编码向量。

较佳地，所述接收端在预设的码书中选择m个预编码向量包括：在预设的码书中选择最优的预编码向量，并根据正交原则和所述最优的预编码向量生成其他m-1个预编码向量。

较佳地，当子信道个数m与发送天线数目M_t相等时，

所述PMI为所述最优的预编码向量在所述码书中的标识；

所述根据码书和接收端反馈的所述PMI，确定接收端选择的m个预编码向量包括：发送端根据接收的标识和所述码书，确定所述最优的预编码向量，并根据与接收端相同的正交原则和所述最优的预编码向量生成所述其他m-1个预编码向量。

较佳地，当子信道个数m小于发送天线数目M_t时，

所述根据正交原则和所述最优的预编码向量确定其他m-1个预编码向量包括：根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1，并计算所述M_t-1个预编码向量

各自的特征值 $g_i={\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥i}\left|\right|}_2,$ i＝1，...M_t-1；在M_t-1个特征值中选择最大的m-1个，将选择的m-1个特征值对应的m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量；

所述PMI为，所述最优的预编码向量在所述码书中的标识和所述其他m-1个预编码向量在所述M_t-1个预编码向量中的位置标识；

所述根据码书和接收端反馈的PMI，确定接收端选择的m个预编码向量包括：发送端根据接收的最优的预编码向量标识和所述码书，确定最优的预编码向量，并根据与接收端相同的正交原则和所述最优的预编码向量生成所述M_t-1个预编码向量，根据接收的所述其他m-1个预编码向量在所述M_t-1个预编码向量中的位置标识确定所述其他m-1个预编码向量。

较佳地，预先设置所述其他m-1个预编码向量的位置标识，当子信道个数m小于发送天线数目M_t时，

所述根据正交原则和所述最优的预编码向量确定其他m-1个预编码向量包括：根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1；根据预先设置的所述其他m-1个预编码向量的位置标识，在M_t-1个特征值中选择m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量；

所述PMI为所述最优的预编码向量在所述码书中的标识；

所述根据码书和接收端反馈的PMI，确定接收端选择的m个预编码向量包括：发送端根据接收的最优的预编码向量标识和所述码书，确定最优的预编码向量，并根据与接收端相同的正交原则和所述最优的预编码向量生成所述M_t-1个预编码向量，根据预先设置的所述其他m-1个预编码向量的位置标识，在所述M_t-1个预编码向量确定所述其他m-1个预编码向量。

较佳地，所述获取所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度包括：

接收端根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度，并将所述吉文斯角度通过反馈信道反馈给发送端。

较佳地，所述发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量包括：

发送端根据上下行信道互惠性确定信道矩阵H，并根据该信道矩阵H在预设的码书中选择最优的预编码向量，并根据正交原则和所述最优的预编码向量生成其他m-1个预编码向量。

较佳地，当子信道个数m与发送天线数目相等时，所述根据正交原则和所述最优的预编码向量生成其他m-1个预编码向量为：根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1，将该M_t-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量。

较佳地，当子信道个数m小于发送天线数目M_t时，根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1，并计算所述M_t-1个预编码向量

各自的特征值 $g_i={\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥i}\left|\right|}_2,$ i＝1，...M_t-1；在M_t-1个特征值中选择最大的m-1个，将选择的m-1个特征值对应的m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量；

或者，预先设置所述其他m-1个预编码向量的位置标识；根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1；根据预先设置的所述其他m-1个预编码向量的位置标识，在M_t-1个特征值中选择m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量。

较佳地，所述获取所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度包括：

发送端根据所述信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度。

较佳地，所述根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度包括：根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定厄米矩阵R＝VH^HHV，并从厄米矩阵R中提取所述多子信道中任意两个子信道间的干扰相关元素构造矩阵 $R_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{ii}}& R_{\mathrm{ji}}^H\\ R_{\mathrm{ji}}& R_{\mathrm{jj}}\end{array}\right],$ 其中，R_ji为厄米矩阵R的第j行第i列元素；

所述利用该矩阵R_ij计算相应两个子信道间的吉文斯角度α_ij和θ_ij为， $\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}=\mathrm{angle}\left(R_{\mathrm{ji}}\right)\\ {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{\mathrm{ij}}\right)-\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}{\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}\right)\end{array},$ 其中， ${\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{\mathrm{ij}}\right)=\frac{R_{\mathrm{ii}}+R_{\mathrm{jj}}+\sqrt{{(R_{\mathrm{ii}}-R_{\mathrm{jj}})}^2+4{\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}^2}}{2}.$

较佳地，在所述确定任意两个子信道间的吉文斯角度后，该方法进一步包括：对确定的吉文斯角度进行量化，将量化后的吉文斯角度作为两个子信道间的吉文斯角度。

较佳地，在所述确定任意两个子信道间的吉文斯角度时，依次计算增益由高到低排列的子信道与其他子信道间的吉文斯角度。

较佳地，所述根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G包括：

根据任意两个子信道间的吉文斯角度确定该两个子信道间的吉文斯预编码矩阵 $G_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}& -e^{-j{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}\\ e^{j{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}& {\cos \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}\end{array}\right];$

由任意两个子信道间的吉文斯预编码矩阵构造所述吉文斯预编码矩阵 $G=\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Π}}}\underset{j=i+1}{\overset{m}{\mathrm{\Π}}}{G}_{\mathrm{ij}}.$

较佳地，该方法用于单载波系统、OFDM系统、FDD系统或TDD系统中。

较佳地，当该方法应用于OFDM系统中时，所述子信道为OFDM系统中的子载波或载波子带。

一种多子信道多输入多输出预编码信号接收方法，包括：

接收端根据信道矩阵H在预设的码书中确定与发送端相同的m个预编码向量构造原始预编码矩阵V；

接收端根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V，获取任意两个子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G；

将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G三者乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。

较佳地，在利用所述接收加权矩阵进行信号接收后，进一步包括：对经过所述接收加权矩阵处理后的信号进行二次加权，再对二次加权后的信号进行检测。

较佳地，当接收端采用迫零检测准则时，所述对经过接收加权矩阵处理后的信号进行二次加权为：

计算矩阵 $\mathrm{\Σ}={\hat{G}}^{H}R\widehat{G;}$

将所述经过接收加权矩阵处理后的信号左乘矩阵∑的逆矩阵。

较佳地，当接收端采用MMSE检测准则时，所述对经过接收加权矩阵处理后的信号进行二次加权为：

计算矩阵 $\mathrm{\Σ}={\hat{G}}^{H}R\hat{G};$

将所述经过接收加权矩阵处理后的信号左乘矩阵[∑^H∑+Λ(δ₁ ²...δ_m ²)]^-1∑^H。

由上述技术方案可见，本发明中，在发送端和接收端中，于预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量构造原始预编码矩阵V，其中m为子信道个数；获取多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G。在发送端，将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号；在接收端，将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G的乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。由于吉文斯变换能够将矩阵的非对角线元素数值降低，因此，本发明对两两子信道间计算吉文斯角度，并利用该吉文斯角度构造的吉文斯预编码矩阵，构造发送预编码矩阵后，能够大大降低子信道间的干扰，提高系统性能。

附图说明

图1为基于码书的预编码MIMO技术示意图。

图2为本发明中多子信道多输入多输出预编码方法的总体流程图。

图3为本发明中多子信道多输入多输出预编码信号接收方法的总体流程图。

图4为多子信道的MIMO预编码系统结构图。

图5为本发明实施例一中预编码处理方法具体流程图。

图6为本发明实施例二中预编码处理方法具体流程图。

图7为2发2收的多子信道MIMO预编码系统的结构图。

图8为应用本发明预编码及预编码信号接收方法的MIMO-OFDM系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的基本思想是：通过计算子信道间的吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵，利用该吉文斯预编码矩阵对发送预编码矩阵进行修正，并在接收端采用相应的接收加权矩阵进行信号检测，从而在发送端和接收端联合抑制子信道间的干扰。

图2为本发明中多子信道多输入多输出预编码方法的总体流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤201，发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量，构造原始预编码矩阵V。

其中，m为子信道个数。

步骤202，获取多子信道中两两子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G。

步骤203，将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号。

至此，预编码方法流程结束。

图3为本发明中多子信道多输入多输出预编码信号接收方法的总体流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤301，接收端根据信道矩阵H在预设的码书中确定m个预编码向量，构造原始预编码矩阵V。

步骤302，接收端根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V，获取任意两个子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G。

步骤303，接收端将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G三者乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。

至此，本发明的预编码信号接收方法流程结束。结合上述图2和图3所示的预编码方法及预编码信号接收方法，通过增加吉文斯角度信息，在发送端和接收端联合实施子信道间干扰抑制的方法，从而提高系统的检测性能。在上述图2和图3所示的流程中，涉及发送端获取m个预编码向量和吉文斯角度的方式，可以有两种具体实施方式。

第一种方式为：由接收端根据估计得到的信道矩阵H，确定m个预编码向量和吉文斯角度，并通过反馈信道反馈给发送端；

第二种方式为：由发送端根据TDD系统的上下行信道互惠性，确定信道矩阵H，并由发送端自身确定m个预编码向量和吉文斯角度。

下面通过具体实施例，说明本发明中预编码方法和预编码信号接收方法的具体实施方式。

首先，针对上述第一种确定m个预编码向量和吉文斯矩阵的方式，对本发明中的方法具体实施过程进行详细介绍。

实施例一：

本实施例方法在图4所示的多子信道MIMO系统中实施。如图4所示，该多子信道的预编码MIMO系统中具有M_t个发射天线M_r个接收天线，信道矩阵为H，系统使用子信道个数为m，且m≤min(M_t，M_r)。发送端与接收端具有相同的码书W，且W由N个酉向量

构成。系统具有一个低速率、无时延、无误码的反馈信道用于反馈预编码信息。

图5为基于图4所示MIMO系统的预编码处理方法具体流程图。如图5所示，该方法包括：

步骤501，接收端根据信道矩阵H，在码书中选择最优的预编码向量。

本步骤中，接收端首先根据接收信号进行信道估计，得到发送端到达本接收端的信道矩阵H。再根据信道矩阵选择最优的预编码向量，具体选择最优的预编码向量的方式与现有方式相同，即 $\stackrel{\widehat{\→}}{v}=\underset{i\∈[1,N]}{\arg \max }\left({\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_i\left|\right|}_2\right|{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_i\∈W).$

步骤502，接收端根据正交准则，确定除最优的预编码向量外的其他m-1个预编码向量，构造原始预编码矩阵，并向发送端反馈预编码矩阵指示信息(PMI)。

在多子信道系统中进行预编码时，需要为每个子信道设置相应的预编码向量；在前述步骤501中已经确定了最优的预编码向量，在本步骤中确定其他m-1个预编码向量，从而构造原始预编码矩阵，并将表征原始预编码矩阵的PMI反馈给发送端。

根据子信道数目与发射天线数的关系不同，确定其他m-1个预编码向量和反馈PMI的方式也略有差别，下面分别进行介绍。

一、当子信道数目m与发射天线数目M_t相等时，接收端依据正交原则，由最优的预编码向量

生成的另外M_t-1个向量

从而生成原始预编码矩阵 $V=\left[\begin{array}{cc}\stackrel{\widehat{\→}}{v}& {\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥1}...{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥M_t-1}\end{array}\right],$ 并将最优的预编码向量

在码书中的标识作为PMI反馈给发送端。其中，依据的正交原则可以是现有的多种原则，例如施密特变换等。

二、当子信道数目m小于发射天线数目M_t时，具体有两种确定预编码向量和反馈PMI的方式：

1、接收端依据正交原则，由最优的预编码向量

生成另外M_t-1个向量

并计算M_t-1个预编码向量

各自的特征值 $g_i={\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥i}\left|\right|}_2,$ i＝1，...M_t-1，并在g_i中找出最大的m-1个特征值g_kj，j＝1，...m-1，选择与g_kj对应的m-1个预编码向量

j＝1，...m-1作为所述其他m-1个预编码向量，从而构造原始预编码矩阵 $V=\left[\begin{array}{cc}\stackrel{\widehat{\→}}{v}& {\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥k_1}...{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥k_{m-1}}\end{array}\right],$ 并将这m-1个向量

j＝1，...m-1在M_t-1个预编码向量中的位置标识和最优的预编码向量

在码书中的标识作为PMI反馈给发送端；

2、预先设置其他m-1个预编码向量的位置标识，接收端依据正交原则，由最优的预编码向量

生成另外M_t-1个向量计算M_t-1个预编码向量

各自的特征值 $g_i={\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥i}\left|\right|}_2,$ i＝1，...M_t-1；根据预先设置的其他m-1个预编码向量的位置标识，在M_t-1个特征值中选择m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量，例如，可以选择前m-1个预编码向量

从而构造原始预编码矩阵v；并将最优的预编码向量

在码书中的标识作为PMI反馈给发送端。

至此，接收端确定了所有m个预编码向量，并将指示原始预编码矩阵的PMI反馈给发送端。

步骤503，接收端根据原始预编码矩阵V和信道矩阵构造厄米矩阵(Hermite)R。

接收端为保持子信道间干扰的对称性，接收端的原始加权矩阵为：U＝(HV)^H；若发送端通过原始预编码矩阵V进行预编码、接收端利用原始加权矩阵U进行接收，可得到系统关系式为： $\stackrel{\→}{y}=V^H{H}^H(\mathrm{HV}\stackrel{\→}{s}+\stackrel{\→}{n})=R\stackrel{\→}{s}+\stackrel{\→}{\mathrm{\η}}---\left(9\right)$

其中，

是发送向量，

指检测后向量。 $\stackrel{\→}{n}={[n_1,n_2,...,n_{M_r}]}^T$ 是0均值的AWGN噪声向量且 $E\left(\stackrel{\→}{n}{\stackrel{\→}{n}}^H\right)={\mathrm{\δ}}^2{I}_{M_r},$ δ²是噪声方差。

为噪声向量，

的第i个分量表示第i个子信道上的有色噪声，其方差为

其中，厄米矩阵R为：R＝U^HHV＝VH^HHV。由于原始预编码矩阵V不能很好地匹配信道矩阵H，因此厄米矩阵R的非对角线上的元素不为零。且非对角元素表征了子信道间干扰的大小，如第i行j列元素R_ij表征第i，j个子信道间的干扰大小。为了消除或有效抑制子信道间的干扰，本发明引入了吉文斯预编码矩阵，尽量将厄米矩阵R的非对角线上的元素值集中在对角线上的元素中。

步骤504，接收端根据厄米矩阵R确定多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度，并反馈给发送端。

对于所有的子信道，确定任意两个子信道间的吉文斯角度的方式相同。这里以确定子信道i、j间的吉文斯角度为例进行说明，具体确定方式包括：

1、从厄米矩阵R中取出第i，j个子信道间干扰相关的元素，组成矩阵R_ij $R_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{ii}}& R_{\mathrm{ji}}^H\\ R_{\mathrm{ji}}& R_{\mathrm{jj}}\end{array}\right]R_{\mathrm{ii}},R_{\mathrm{jj}}\≥0$

2、利用矩阵计算相应两个子信道间的吉文斯角度α_ij，θ_ij

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}=\mathrm{angle}\left(R_{\mathrm{ji}}\right)\\ {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{\mathrm{ij}}\right)-\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}{\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}\right)\end{array}$

${\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{\mathrm{ij}}\right)=\frac{R_{\mathrm{ii}}+R_{\mathrm{jj}}+\sqrt{{(R_{\mathrm{ii}}-R_{\mathrm{jj}})}^2+4{\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}^2}}{2}$

如上，可得任意两个子信道间的吉文斯角度，而后，接收端将确定的吉文斯角度反馈给发送端，所反馈的吉文斯角度个数为 $2C_m^2=m(m-1)$ 个。

考虑到向发送端反馈吉文斯角度时的复杂度，可以在反馈前对确定的吉文斯角度进行量化，将量化后的吉文斯角度反馈给发送端，接收端后续进行吉文斯预编码矩阵的构造时也利用该量化后的吉文斯角度

进行。对吉文斯角度α_ij，θ_ij量化时，可以采用标量量化或矢量量化方法。但是由于一般矢量量化计算复杂度较高，且对吉文斯角度相关性较大的情况比较适合，而在MIMO预编码系统中，吉文斯角度间的相关性较低，因此优选采用标量量化方法。

具体地，对α_ij可以按照[-π，π)上的平均分布，θ_ij可以按照高斯分布进行量化。量化θ_ij时的高斯分布的均值与方差值随天线数、码书大小等参数的不同而不同。例如，2×2天线配置，码书大小为4时，使用4bits与2bits对α₁₂，θ₁₂量化的量化电平值如表1和表2所示。对其它不同的应用场景，可以预先通过仿真确定具体的量化参数。

表1

1

2

3

4

0.1458

0.2837

0.4017

0.5396

表2

另外，除上述量化方法外，还可以采用查表法、模拟信号直接反馈等方法对吉文斯角度α_ij，θ_ij进行反馈。

步骤505，发送端接收接收端反馈的PMI和吉文斯角度，构造原始预编码矩阵和吉文斯预编码矩阵。

本步骤中发送端根据接收的PMI构造原始预编码矩阵时，与前述步骤502中反馈PMI的形式相对应，分别根据子信道数目与发射天线数目的关系不同，有不同的构造方式。下面就与步骤502中的方式相对应介绍发送端构造原始预编码矩阵的方式：

一、当子信道数目m与发射天线数目M_t相等时，发送端接收PMI，并根据码书确定最优的预编码向量

再根据与接收端相同的正交原则，由确定的最优的预编码向量

生成的另外M_t-1个向量从而生成原始预编码矩阵 $V=\left[\begin{array}{cc}\stackrel{\widehat{\→}}{v}& {\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥1}...{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥M_t-1}\end{array}\right].$

二、当子信道数目m小于发射天线数目M_t时，具体有两种确定预编码向量和反馈PMI的方式：

1、发送端接收的PMI中包括接收端选择的m-1个向量

j＝1，...m-1在M_t-1个预编码向量中的位置标识和最优的预编码向量

在码书中的标识，并根据最优的预编码向量在码书中的标识和码书确定最优的预编码向量

再根据与接收端相同的正交原则，由确定的最优的预编码向量

生成的另外M_t-1个向量

根据PMI中的位置标识，在生成的M_t-1个向量中确定m-1个向量

j＝1，...m-1，从而利用最优的预编码向量

和确定的m-1个向量

j＝1，...m-1，构造原始预编码矩阵 $V=\left[\begin{array}{cc}\stackrel{\widehat{\→}}{v}& {\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥k_1}...{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥k_{m-1}}\end{array}\right];$

2、预先设置其他m-1个预编码向量的位置标识，发送端接收的PMI中包括最优的预编码向量

在码书中的标识，并根据最优的预编码向量

在码书中的标识和码书确定最优的预编码向量

再根据与接收端相同的正交原则，由确定的最优的预编码向量生成的另外M_t-1个向量

根据预先设置的位置标识，在生成的M_t-1个向量中确定m-1个向量，从而利用最优的预编码向量和确定的m-1个向量，构造原始预编码矩阵V。

本步骤中，根据接收端反馈的吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵，具体构造方式为：

1、根据任意两个子信道间的吉文斯角度确定该两个子信道间的吉文斯预编码矩阵 $G_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}& {-e}^{{-\mathrm{j\α}}_{\mathrm{ij}}}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}\\ {e^{j{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}& {\cos \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}\end{array}\right];$

2、由任意两个子信道间的吉文斯预编码矩阵G_ij构造所述吉文斯预编码矩阵 $G=\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Π}}}\underset{j=i+1}{\overset{m}{\mathrm{\Π}}}{G}_{\mathrm{ij}}.$

步骤506，发送端将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号。

本步骤中，利用吉文斯预编码矩阵对原始预编码矩阵进行修正，得到发送预编码矩阵： $V^{\′}=V\hat{G};$ 并利用发送预编码矩阵进行信号发送，即将发送信号与发送预编码矩阵V′相乘后进行发送。

步骤507，接收端根据任意两个子信道间的吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵。

本步骤中构造吉文斯预编码矩阵的方式与前述步骤505中的方式相同，这里就不再赘述。

步骤508，接收端将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G三者乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。

本步骤中，利用吉文斯预编码矩阵对原始加权矩阵进行修正，得到接收加权矩阵，即 $U^{\′}={\left(H{V}^{\′}\right)}^H={\left(\mathrm{HV}\hat{G}\right)}^H,$ 可见，该接收加权矩阵为信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G三者乘积的共轭转置矩阵。

接收端利用接收加权矩阵U′对接收信号进行处理，即将接收的信号与该接收加权矩阵相乘。

综上，在发送端利用发送预编码矩阵V′进行信号发送，在接收端利用接收加权矩阵U′对接收信号进行处理，从而系统关系式可以表示为：

$\stackrel{\→}{y}={\left(\mathrm{HV}\hat{G}\right)}^H\mathrm{HV}\hat{G}\stackrel{\→}{s}+{\left(\mathrm{HV}\hat{G}\right)}^H\stackrel{\→}{n}$

$={\hat{G}}^{H}R\hat{G}\stackrel{\→}{s}+{\hat{G}}^H\stackrel{\→}{\mathrm{\η}}$

$=\mathrm{\Σ}\stackrel{\→}{s}+\stackrel{\→}{\mathrm{\ζ}}$

由上式可见，经过本发明处理后，对矩阵R进行吉文斯预编码矩阵处理后得到的矩阵∑，相对于矩阵R的非对角线元素的数值大大减少，从而实现了子信道间干扰的抑制处理。

虽然吉文斯矩阵可能经过量化处理，存在量化误差，使得矩阵∑不是对角阵，也就是说依然存在子信道间干扰，但是该干扰值已大大降低。

为进一步减小量化误差带来的影响，接收端优选地，可以在利用接收加权矩阵U′对接收信号处理后，可以进一步进行二次加权处理。具体该二次加权处理根据采用的检测算法不同而不同。例如，使用迫零及MMSE检测准则的接收端二次加权处理可以分别如下：

迫零： $\stackrel{\→}{r}={\mathrm{\Σ}}^{-1}\stackrel{\→}{y}=\stackrel{\→}{s}+{\mathrm{\Σ}}^{-1}\stackrel{\→}{\mathrm{\ζ}}$

MMSE： $\stackrel{\→}{r}={[{\mathrm{\Σ}}^H\mathrm{\Σ}+\mathrm{\Λ}({\mathrm{\δ}}_1^2...{\mathrm{\δ}}_m^2)]}^{-1}{\mathrm{\Σ}}^H\stackrel{\→}{y}$

其中Λ(δ₁ ²...δ_m ²)是以δ₁ ²...δ_m ²为对角元素的对角阵，δ_i ²为第i个子信道上噪声ζ_i的功率。根据式上述两式中的任意一个可得发送信号

由于矩阵∑中的非对角元素，即子信道间干扰已大大减小，因此系统的性能比传统预编码性能大大提高。

接下来，针对第二种确定m个预编码向量和吉文斯矩阵的方式，对本发明中的方法具体实施过程进行详细介绍。

实施例二：

图6为本发明实施例二中预编码处理方法具体流程图。本实施例在TDD系统中实施。如图6所示，该方法包括：

步骤601，发送端根据接收的信号进行信道估计，并将该估计结果作为发送端到达接收端的信道矩阵H。

本步骤中，利用TDD系统中上下行信道的互惠性，也就是上下行信道特性相同的特点，将估计得到的接收端到达发送端的信道矩阵作为发送端到达接收端的信道矩阵，这样，就可以直接在发送端计算预编码向量和吉文斯角度，而不需要接收端反馈的方式。

步骤602，发送端根据信道矩阵H，在码书中选择最优的预编码向量。

具体选择最优的预编码向量的方式与实施例一中步骤501描述的相同，这里就不再赘述。

步骤603，发送端根据正交准则，确定除最优的预编码向量外的其他m-1个预编码向量，构造原始预编码矩阵。

具体确定其他m-1个预编码向量的方式与实施例二中步骤502的描述相同，这里就不再赘述。

步骤604～605，发送端根据原始预编码矩阵V和信道矩阵构造厄米矩阵(Hermite)R，并确定多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度，构造吉文斯预编码矩阵；发送端将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号。

上述步骤中构造厄米矩阵、根据厄米矩阵确定吉文斯角度和构造吉文斯预编码矩阵的方式、以及确定发送预编码矩阵和发送信号的方式与实施例一中相同，这里就不再赘述。

步骤606，接收端依次执行步骤601～604的操作。

接收端依照与发送端相同的方式得到原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G。

步骤607，接收端将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G三者乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。

本步骤中的操作与实施例一中的步骤508相同，并且与实施例一类似，为进一步减少量化误差，可以对接收信号进行二次加权后再进行检测。具体二次加权的方式可以与实施例一中相同。

至此，本发明实施例中对预编码处理方法的流程介绍完毕，其中，既包括本发明中预编码方法的具体实施，也包括预编码信号接收方法的具体实施。

下面通过一个两发两收系统为例，对整个完整的预编码处理过程做进一步的举例说明。在图7所示的系统中，使用2个发射天线和2个接收天线，且使用2个空间子信道的MIMO系统。码书W由4个酉向量构成。系统具有一个低速率、无时延、无误码的反馈信道用于反馈预编码信息。

接收端首先选择码书W中最优的子信道预编码向量

$\stackrel{\widehat{\→}}{v}=\underset{i\∈[1,N]}{\arg \max }\left({\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_i\left|\right|}_2\right|{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_i\∈W)$

当m＝M_t时：接收端依据正交原则，生成

的正交向量

从而生成原始预编码矩阵 $V=\left[\begin{array}{cc}\stackrel{\widehat{\→}}{v}& {\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥}\end{array}\right],$ 并将

在码书W的标识反馈给发送端，发送端恢复出

并使用正交原则重构出原始编码矩阵V。

接收端得出原始加权矩阵U：U＝(HV)^H

接收端得出矩阵R：R＝U^HHV＝VH^HHV

接收端计算吉文斯角度α₁₂，θ₁₂：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{12}=\mathrm{angle}\left(R_{21}\right)\\ {\mathrm{\θ}}_{12}=\arctan \left(\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{11}\right)-\left|R_{21}\right|}{\left|R_{21}\right|}\right)\end{array}$ 其中， ${\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{12}\right)=\frac{R_{11}+R_{22}+\sqrt{{(R_{11}-R_{22})}^2+4{\left|R_{21}\right|}^2}}{2}$

将吉文斯角度α₁₂，θ₁₂分别进行4比特和2比特标量量化为

量化电平值如前述的表1和表2所示。而后接收端通过反馈信道将

反馈至发送端。

发送端根据

恢复出吉文斯预编码矩阵，结合原始预编码矩阵V，可得总发送端预编码矩阵： $V^{\′}=V\hat{G}$

而接收端所使用的接收加权矩阵为： $U^{\′}={\left(H{V}^{\′}\right)}^H={\left(\mathrm{HV}\hat{G}\right)}^H$

从而获得系统关系式： $\begin{array}{c}\stackrel{\→}{y}={\left(\mathrm{HV}\hat{G}\right)}^H\mathrm{HV}\hat{G}\stackrel{\→}{s}+{\left(\mathrm{HV}\hat{G}\right)}^{\text{H}}\stackrel{\→}{n}\\ {\widehat{=G}}^{H}R\hat{G}\stackrel{\→}{s}+{\hat{G}}^H\stackrel{\→}{\mathrm{\η}}=\mathrm{\Σ}\stackrel{\→}{s}+\stackrel{\→}{\mathrm{\ζ}}\end{array}$

而后接收端得出二次加权矩阵∑^-1，使用接收端二次加权处理得： $\stackrel{\→}{r}={\mathrm{\Σ}}^{-1}\stackrel{\→}{y}=\stackrel{\→}{s}+{\mathrm{\Σ}}^{-1}\stackrel{\→}{\mathrm{\ζ}}$

实施解调及信道解码后即可得到发送信号

至此，预编码处理方法结束。

上述预编码处理方法可以应用于各类无线通信系统中，例如，从复用角度划分，该方法可以应用于时分复用(TDD)系统或频分(FDD)系统中，从载波个数角度划分，该方法可以应用于单载波系统或多载波系统中，其中，典型的多载波系统为OFDM系统，下面以MIMO-OFDM系统为例，说明在OFDM系统中的应用。

图8为MIMO-OFDM系统中应用本发明方法的系统框图。在MIMO-OFDM系统中，所实施的干扰抑制技术适用于系统中每个子载波，或者每个载波子带上。在该系统的发送端，当利用本发明的方法对发送信号进行预编码后，再分别对各个天线上的信号进行OFDM调制处理后进行发送；在该系统的接收端，首先对各个接收天线的接收信号进行OFDM解调，对OFDM信号进行信道估计、计算接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行MIMO初次接收加权，之后优选地，继续进行MIMO二次接收加权，最后进行信号检测输出。

上述预编码处理过程中所使用的信道矩阵为每个子载波或者载波子带上的频域信道矩阵。具体的，当采用每个子载波上的频域信道矩阵时，结果较准确，但处理过程较复杂；当采用每个载波子带上的频域信道矩阵时，处理过程较简单，同时结果的准确度损失也不大，因此，优选地将上述干扰抑制技术应用于系统中的每个载波子带上。

在上述预编码处理过程中，当子信道个数大于2时，表征两两子信道间干扰的吉文斯角度α_ij，θ_ij的计算及反馈顺序依照“高增益子信道优先”原则。假设使用的子信道个数为m，子信道1至m的增益由高至低。(i，j)表示子信道i与j之间的吉文斯角度，则按照如下顺序计算并反馈吉文斯角度：(1，2)(1，3)...(1，m)...(2，3)(2，4)...(2，m)...(m-1，m)。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种多子信道多输入多输出预编码方法，其特征在于，该方法包括：

发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量，构造原始预编码矩阵V，所述m为子信道个数；

获取所述多子信道中两两子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G；

将原始预编码矩阵V与吉文斯预编码矩阵G的乘积作为发送预编码矩阵，并利用该发送预编码矩阵发送信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量包括：

接收端根据预先确定的信道矩阵H在预设的码书中选择m个预编码向量，并通过反馈信道将表征所选择的预编码向量信息的预编码矩阵指示信息PMI反馈给发送端；

发送端根据所述码书和接收端反馈的PMI，确定接收端选择的m个预编码向量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端在预设的码书中选择m个预编码向量包括：在预设的码书中选择最优的预编码向量，并根据正交原则和所述最优的预编码向量生成其他m-1个预编码向量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当子信道个数m与发送天线数目M_t相等时，

所述PMI为所述最优的预编码向量在所述码书中的标识；

所述根据码书和接收端反馈的所述PMI，确定接收端选择的m个预编码向量包括：发送端根据接收的标识和所述码书，确定所述最优的预编码向量，并根据与接收端相同的正交原则和所述最优的预编码向量生成所述其他m-1个预编码向量。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当子信道个数m小于发送天线数目M_t时，

所述根据正交原则和所述最优的预编码向量确定其他m-1个预编码向量包括：根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1，并计算所述M_t-1个预编码向量

各自的特征值 $g_i={\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥i}\left|\right|}_2,$ i＝1，...M_t-1；在M_t-1个特征值中选择最大的m-1个，将选择的m-1个特征值对应的m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量；

所述PMI为，所述最优的预编码向量在所述码书中的标识和所述其他m-1个预编码向量在所述M_t-1个预编码向量中的位置标识；

所述根据码书和接收端反馈的PMI，确定接收端选择的m个预编码向量包括：发送端根据接收的最优的预编码向量标识和所述码书，确定最优的预编码向量，并根据与接收端相同的正交原则和所述最优的预编码向量生成所述M_t-1个预编码向量，根据接收的所述其他m-1个预编码向量在所述M_t-1个预编码向量中的位置标识确定所述其他m-1个预编码向量。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预先设置所述其他m-1个预编码向量的位置标识，当子信道个数m小于发送天线数目M_t时，

所述根据正交原则和所述最优的预编码向量确定其他m-1个预编码向量包括：根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量i＝1，...M_t-1；根据预先设置的所述其他m-1个预编码向量的位置标识，在M_t-1个特征值中选择m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量；

所述PMI为所述最优的预编码向量在所述码书中的标识；

所述根据码书和接收端反馈的PMI，确定接收端选择的m个预编码向量包括：发送端根据接收的最优的预编码向量标识和所述码书，确定最优的预编码向量，并根据与接收端相同的正交原则和所述最优的预编码向量生成所述M_t-1个预编码向量，根据预先设置的所述其他m-1个预编码向量的位置标识，在所述M_t-1个预编码向量确定所述其他m-1个预编码向量。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度包括：

接收端根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度，并将所述吉文斯角度通过反馈信道反馈给发送端。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端在预设的码书中确定与接收端相同的m个预编码向量包括：

发送端根据上下行信道互惠性确定信道矩阵H，并根据该信道矩阵H在预设的码书中选择最优的预编码向量，并根据正交原则和所述最优的预编码向量生成其他m-1个预编码向量。

9.根据权利要求3或8所述的方法，其特征在于，当子信道个数m与发送天线数目相等时，所述根据正交原则和所述最优的预编码向量生成其他m-1个预编码向量为：根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1，将该M_t-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当子信道个数m小于发送天线数目M_t时，根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量

i＝1，...M_t-1，并计算所述M_t-1个预编码向量各自的特征值 $g_i={\left|\right|H{\stackrel{\widehat{\→}}{v}}_{\⊥i}\left|\right|}_2,$ i＝1，...M_t-1；在M_t-1个特征值中选择最大的m-1个，将选择的m-1个特征值对应的m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量；

或者，预先设置所述其他m-1个预编码向量的位置标识；根据正交原则和所述最优的预编码向量生成M_t-1个预编码向量i＝1，...M_t-1；根据预先设置的所述其他m-1个预编码向量的位置标识，在M_t-1个特征值中选择m-1个预编码向量作为所述其他m-1个预编码向量。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度包括：

发送端根据所述信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度。

12.根据权利要求7或11所述的方法，其特征在于，所述根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定所述多子信道中任意两个子信道间的吉文斯角度包括：根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V确定厄米矩阵R＝VH^HHV，并从厄米矩阵R中提取所述多子信道中任意两个子信道间的干扰相关元素构造矩阵 $R_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{ii}}& R_{\mathrm{ji}}^H\\ R_{\mathrm{ji}}& R_{\mathrm{ji}}\end{array}\right],$ 其中，R_ji为厄米矩阵R的第j行第i列元素；

所述利用该矩阵R_ij计算相应两个子信道间的吉文斯角度α_ij和θ_ij为， $\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}=\mathrm{angle}\left(R_{\mathrm{ji}}\right)\\ {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{\mathrm{ij}}\right)-\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}{\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}\right)\end{array},$ 其中， ${\mathrm{\λ}}_{\max }\left(R_{\mathrm{ij}}\right)=\frac{R_{\mathrm{ii}}+R_{\mathrm{jj}}+\sqrt{{(R_{\mathrm{ii}}-R_{\mathrm{jj}})}^2+4{\left|R_{\mathrm{ji}}\right|}^2}}{2}.$

13.根据权利要求7或11所述的方法，其特征在于，在所述确定任意两个子信道间的吉文斯角度后，该方法进一步包括：对确定的吉文斯角度进行量化，将量化后的吉文斯角度作为两个子信道间的吉文斯角度。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定任意两个子信道间的吉文斯角度时，依次计算增益由高到低排列的子信道与其他子信道间的吉文斯角度。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G包括：

根据任意两个子信道间的吉文斯角度确定该两个子信道间的吉文斯预编码矩阵 $G_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}& -e^{-j{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}\\ e^{j{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}& \cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}\end{array}\right];$

由任意两个子信道间的吉文斯预编码矩阵构造所述吉文斯预编码矩阵 $G=\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Π}}}\underset{j=i+1}{\overset{m}{\mathrm{\Π}}}{G}_{\mathrm{ij}}.$

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法用于单载波系统、OFDM系统、FDD系统或TDD系统中。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，当该方法应用于OFDM系统中时，所述子信道为OFDM系统中的子载波或载波子带。

18.一种多子信道多输入多输出预编码信号接收方法，其特征在于，该方法包括：

接收端根据信道矩阵H在预设的码书中确定与发送端相同的m个预编码向量构造原始预编码矩阵V；

接收端根据信道矩阵H和原始预编码矩阵V，获取任意两个子信道间的吉文斯角度，并根据获取的所有吉文斯角度构造吉文斯预编码矩阵G；

将信道矩阵H、原始预编码矩阵V和吉文斯预编码矩阵G三者乘积的共轭转置矩阵作为接收加权矩阵，并利用该接收加权矩阵进行信号接收和检测。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在利用所述接收加权矩阵进行信号接收后，进一步包括：对经过所述接收加权矩阵处理后的信号进行二次加权，再对二次加权后的信号进行检测。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，当接收端采用迫零检测准则时，所述对经过接收加权矩阵处理后的信号进行二次加权为：

计算矩阵 $\mathrm{\Σ}={\hat{G}}^{H}R\hat{G};$

将所述经过接收加权矩阵处理后的信号左乘矩阵∑的逆矩阵。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，当接收端采用MMSE检测准则时，所述对经过接收加权矩阵处理后的信号进行二次加权为：

计算矩阵 $\mathrm{\Σ}={\hat{G}}^{H}R\hat{G};$

将所述经过接收加权矩阵处理后的信号左乘矩阵[∑^H∑+Λ(δ₁ ²...δ_m ²)]^-1∑^H。

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